JP6279743B2 - 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。

前記保持部に細胞凝集塊を保持させるに際しては、細胞凝集塊を含まない細胞培養液を貯留する容器内に、多数の細胞凝集塊を含む細胞懸濁液が分注チップから吐出される。細胞凝集塊のプレート上の保持部への収容は、専ら前記吐出後の自然沈降に依存する。このため、細胞凝集塊が急速に沈降して変形したり、逆に沈降速度が遅すぎて前記保持部に細胞凝集塊を保持させるのに時間が掛かりすぎたりする不具合の生じることがある。

特表２００９−５０４１６１号公報

本発明の目的は、容器に投入された対象物を容器中の液体に浸漬されたプレートにて保持させるに際し、前記対象物が前記プレートに保持されるまでの速度を調整することができる保持装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る対象物の保持装置は、液体を貯留する容器であって、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、前記対象物を保持すると共に、保持している前記対象物を、前記上部開口を通して前記容器内へ投入する投入部材と、上面と下面とを有し、前記上面が前記上部開口に対向し、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、前記投入部材による前記対象物の投入後に、前記上面の側から前記下面の側に向けて制御された流速で前記貫通孔を通過する液流を発生させることで、前記対象物が前記投入から前記保持部に担持されるまでの速度を調整する液流調整機構と、を備え、前記容器内には、当該容器の前記底壁及び前記プレートの配置位置よりも高い位置まで延びる側周壁を含む壁部と前記プレートとによって区画される囲繞領域と、前記囲繞領域内の液面上に形成される閉鎖空間とが形成され、前記液流調整機構は、前記閉鎖空間の空気を制御された流量で抜くことで、前記液流を発生させる。

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、本発明の第１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、前記保持装置において、容器に細胞凝集塊が投入され、液流により該細胞凝集塊がプレートに向けて沈降している状態を示す図である。 図７は、細胞凝集塊がプレートへ沈降した状態を示す図である。 図８は、プレート上の細胞凝集塊が、逆方向の液流により分散されている状態を示す図である。 図９は、本発明の第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１０は、第２実施形態に係る保持装置の動作を示すフローチャートである。 図１１は、前記フローチャートの１ステップの動作状態を示す図である。 図１２は、前記フローチャートの１ステップの動作状態を示す図である。 図１３は、前記フローチャートの１ステップの動作状態を示す図である。 図１４は、前記フローチャートの１ステップの動作状態を示す図である。 図１５は、前記フローチャートの１ステップの動作状態を示す図である。 図１６は、前記フローチャートの１ステップの動作状態を示す図である。 図１７は、比較例に係る対象物の保持装置の動作状態を示す図である。 図１８は、本発明の第３実施形態に係る対象物の保持装置において用いられるチューブを示す図である。 図１９は、第３実施形態に係る保持装置の動作を示すフローチャートである。 図２０は、本発明の第４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２１は、本発明の第５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２２は、容器に対する配管の一例を示す図である。 図２３は、容器に対する配管の他の例を示す図である。 図２４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。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１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Ｃ）を液体Ｌ中において保持するプレート２と、細胞凝集塊Ｃが容器１へ投入された後、プレート２に担持されるまでの速度を調整する流量調整機構３と、細胞凝集塊Ｃを容器内へ投入する投入部材４と、流量調整機構３及び投入部材４の動作を制御する制御部５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Ｃの投入、並びに、選別された細胞凝集塊Ｃ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Ｃを含む細胞懸濁液を吸引し保持している投入部材４が、上部開口１Ｈに対向して配置される。そして、投入部材４（分注チップ４１）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圧力調整を行うための圧力口としても利用される。作業孔１４１には、空気抜き用のエア配管３１１を取り付けるための配管アダプタ１５が組み付けされている。

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。上面２Ｕは上部開口１Ｈと対向している。

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、角筒形の凹部からなる保持部２１とすることもできる。

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、囲繞領域ＣＡが形成されている。この囲繞領域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。容器１は、予め作業孔１４１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。具体的には、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）まで、液体Ｌは容器１内に注液される。

このように、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液体Ｌが容器１に貯留され、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、囲繞領域ＣＡが密閉された領域となる。そして、このような液面ＬＴの高さであると、囲繞領域ＣＡ内の液面上には、空気が滞留する（閉じ込められる）空間が形成される。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とで囲まれる閉鎖空間Ａが形成される。作業孔１４１は、この閉鎖空間Ａに連通している。

流量調整機構３（流量規制部）は、エア配管３１１の途中に組み付けられ、エア配管３１１を流れる空気の流量をゼロ（閉止）から所定の流量まで制御することが可能な弁動作を行う弁部材と、エア配管３１１内に空気流を発生させるポンプ部材とを含む。エア配管３１１は、一端が配管アダプタ１５（作業孔１４１）に接続され、他端が大気に開放された配管である。前記ポンプ部材は、正逆の空気流、すなわち閉鎖空間Ａの空気を吸引する方向の空気流と、閉鎖空間Ａに空気を吐出して該閉鎖空間Ａを加圧する方向の空気流とを発生する。

流量調整機構３の主な機能は、プレート２の上面２Ｕの側から下面２Ｂの側に向けて制御された流速で、貫通孔２２を通過する液流ＬＣ（図６参照）を発生させることである。この機能に特化するならば、前記ポンプ部材の機能を流量調整機構３から省くことができる。流量調整機構３は、流量調整機構３は、投入部材４による細胞凝集塊Ｃの容器１への投入後に、エア配管３１１を通して閉鎖空間Ａの空気を制御された流量で抜くことによって液流ＬＣを発生させる。流量調整機構３は、液流ＬＣの流速を調整することで、細胞凝集塊Ｃの沈降速度、つまり細胞凝集塊Ｃが上部開口１Ｈから投入されてからプレート２の保持部２１に担持されるまでの速度を調整する。

投入部材４は、細胞凝集塊Ｃを保持すると共に、保持している細胞凝集塊Ｃを、上部開口１Ｈを通して容器１内へ投入するための部材である。投入部材４は、分注チップ４１（チップ部材）と、この分注チップ４１が下端に取り付けられるヘッド４２とを含む。分注チップ４１は、断面積が上方から下方に向けて徐々に小さくなる円錐状の筒体であり、その下端に吸引又は吐出のための開口４１Ｔを備える。ヘッド４２は、上下方向に延びる筒状の部材であり、開口４１Ｔに吸引力及び吐出力を発生させる機構を備えている。ヘッド４２が吸引力を発生させると、細胞凝集塊Ｃを含む細胞懸濁液が開口４１Ｔから分注チップ４１内に吸引される。吸引された細胞懸濁液は、分注チップ４１内で保持可能である（図１に示す状態）。この状態でヘッド４２が吐出力を発生させると、細胞凝集塊Ｃを含む細胞懸濁液が開口４１Ｔから吐出される。

制御部５は、マイクロコンピュータ等からなり、予め定められたプログラムに基づいて流量調整機構３及び投入部材４の動作を制御する。具体的には制御部５は、流量調整機構３の前記弁部材を制御して、閉鎖空間Ａから空気を抜く際の流量を調整することで、液流ＬＣの速度を制御する。また、制御部５は、流量調整機構３のポンプ部材を制御して、閉鎖空間Ａからの空気の吸引動作及び閉鎖空間Ａへの空気の送り動作を制御する。さらに、制御部５は、投入部材４のヘッド４２を制御して、分注チップ４１へ細胞懸濁液を吸引させる動作、吸引された細胞懸濁液を所定の吐出量で分注チップ４１から吐出させる動作を制御する。

図５は、分注チップ４１から吐出された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、予め細胞凝集塊を含まない液体Ｌ（細胞培養液）が容器１内に注液される。上述の通り、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４１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。並行して、シリンダチップが装着され、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。

ところで、上述の通り、細胞凝集塊Ｃのプレート２の保持部２１への収容は、分注チップ４１から吐出された後、細胞凝集塊Ｃの自然沈降に依存する。また、分注チップ４１から細胞懸濁液の吐出に伴う液流の影響も受ける。さらに、前記細胞懸濁液の吐出によって生成される貫通孔２２を流れる液流の影響も、細胞凝集塊Ｃの保持部２１への収容に影響を与える。前記液流が急速なものであると細胞凝集塊Ｃの沈降速度が速くなり、細胞凝集塊Ｃがプレート２の鋭利な上縁部２１２に衝突したり、貫通孔２２に吸い込まれたりして、細胞凝集塊Ｃにダメージが与えられることが生じ得る。一方、細胞凝集塊Ｃの沈降速度が遅すぎると、保持部２１に細胞凝集塊Ｃを保持させるのに時間が掛かりすぎる不具合が生じる。本実施形態では、これらの不具合を防止するために、流量調整機構３により、細胞凝集塊Ｃが液体Ｌに投入されてから保持部２１に担持されるまでの速度が調整される。

図６に基づいて、流量調整機構３の動作を説明する。図６は、図１の状態から、分注チップ４１内に保持されていた細胞凝集塊Ｃが、細胞懸濁液と共に開口４１Ｔから上部開口１Ｈへ投入された後の状態を示している。この投入の際、制御部５は流量調整機構３を制御して、エア配管３１１が閉止された状態、つまり圧力口である配管アダプタ１５を「閉」の状態にしている。このため、閉鎖空間Ａの空気は逃げ場が無い状態である。

従って、細胞凝集塊Ｃを含む細胞懸濁液が投入された分だけ、容器１中における内周壁１３の内側であってプレート２の上方の液体層（以下、上部液体層ＬＳという）の液面ＬＴは、上位レベルＬＴ１に上昇する。細胞凝集塊Ｃは、上部液体層ＬＳ内において浮遊している。これに対し、閉鎖空間Ａが面している液体Ｌの液面ＬＴは不動である。これは、上部液体層ＬＳと囲繞領域ＣＡ内の液体Ｌとは貫通孔２２を通して連通しているものの、閉鎖空間Ａから空気が逃げることができないからである。

細胞凝集塊Ｃの投入を終えると、制御部５は流量調整機構３を制御して、エア配管３１１を所定の開度とし、空気が通過できるようにする。つまり、圧力口である配管アダプタ１５が「開」の状態に変更される。エア配管３１１の開度は、細胞凝集塊Ｃの比重や性質に応じて決定される。圧力口が開となると、閉鎖空間Ａの体積は変化可能な状態となる。すなわち、上部液体層ＬＳの液面高さ（ＬＴ）と囲繞領域ＣＡ内の液体Ｌの液面高さ（ＬＴ１）との高低差（圧力差）が是正されるように、囲繞領域ＣＡ内の液面ＬＴは矢印ａ１で示すように上昇する。これと同時に、閉鎖空間Ａの空気は、矢印ａ２で示すように、エア配管３１１を通して外部に抜け出る。このような液面是正に伴って、貫通孔２２には、プレート２の上面側から下面側に流れる液流ＬＣが発生する。液流ＬＣの発生によって、上部液体層ＬＳの液面は、上位レベルＬＴ１から徐々に低下する。

上部液体層ＬＳ内で浮遊している細胞凝集塊Ｃの沈降速度は、液流ＬＣに大きく依存する。当然に、液流ＬＣの速度が速いほど、各保持部２１が備える貫通孔２２に細胞凝集塊Ｃが吸い寄せられ易くなり、前記沈降速度は速くなる。また、液流ＬＣの速度は、閉鎖空間Ａから空気を抜く速度に依存する。従って、流量調整機構３によるエア配管３１１の開度調整により、エア配管３１１を矢印ａ２方向に通過する空気の流量を規制することにより、液流ＬＣの速度、ひいては細胞凝集塊Ｃの沈降速度を制御することができる。例えば、細胞凝集塊Ｃをゆっくり沈降させたい場合は、エア配管３１１の開度を小さくし、液流ＬＣの速度を比較的遅くすれば良い。逆に、早期の沈降が望まれる場合は、液流ＬＣの速度を比較的早くすれば良い。このようにして、液流ＬＣの速度を調整することによって、細胞凝集塊Ｃを所望の沈降速度で保持部２１に担持させることができる。

図７は、細胞凝集塊Ｃの沈降が完了し、プレート２（保持部２１）に細胞凝集塊Ｃが担持されている状態を示している。上部液体層ＬＳの液面と囲繞領域ＣＡ内の液体Ｌの液面とは、同じ高さになっている。但し、細胞凝集塊Ｃを含む細胞懸濁液が投入された分、液体Ｌの液面は事前の液面ＬＴよりも高い増加レベルＬＴ２に至っている。

ところで、上記のような細胞凝集塊Ｃの投入動作において、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、分注チップ４１から細胞凝集塊Ｃを吐出させ、液流ＬＣのアシストで沈降させるだけでは、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ができない場合が生じ得る。

本実施形態の保持装置Ｄは、このような事象を想定して、一旦プレート２に担持された細胞凝集塊Ｃを、再度上部液体層ＬＳに分散させることが可能な機能を備えている。図８は、プレート２上の細胞凝集塊Ｃが、逆方向の液流ＬＣＲにより上部液体層ＬＳに分散されている状態を示す図である。

上述の通り流量調整機構３は、エア配管３１１内に空気流を発生させるポンプ部材を備えている。制御部５は、細胞凝集塊Ｃのプレート２上における分散状態が良好でない場合、流量調整機構３を制御して、エア配管３１１に矢印ａ３方向の空気流を僅かな期間だけ発生させる。この空気流は、配管アダプタ１５を介して閉鎖空間Ａに入り込み、当該閉鎖空間Ａが面する液面ＬＴを押圧する（矢印ａ４参照）。囲繞領域ＣＡは密閉状態にあるので、矢印ａ４の押圧力の逃げ場は、プレート２の貫通孔２２しかない。従って、貫通孔２２には、既述の液流ＬＣとは逆に、プレート２の下面側から上面側に流れる逆液流ＬＣＲが発生する。このような逆液流ＬＣＲ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）。この後、細胞凝集塊Ｃは自然沈降するが、上部液体層ＬＳ内に細胞凝集塊Ｃが分散されるので、プレート２への分散性は改善される。

逆液流ＬＣＲを発生させる期間、速度等は、細胞凝集塊Ｃの性質に応じて適宜定められる。要するに、逆液流ＬＣＲ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。また、逆液流ＬＣＲを発生させた後に直ちに流量調整機構３によってエア配管３１１を閉とし、細胞凝集塊Ｃの上部液体層ＬＳ内における分散が進行した後に、上記で説明した通りのエア配管３１１の開度調整を行い、再び液流ＬＣを発生させるようにしても良い。なお、細胞凝集塊Ｃのプレート２上における分散状態は、上述のカメラが取得する細胞凝集塊Ｃを担持したプレート２の画像に基づき、制御部５に判定させるようにすることができる。

＜第２実施形態＞
図９は、本発明の第２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。第２実施形態の保持装置Ｄ１は、細胞凝集塊Ｃを分注チップ４１により吸引させ、これを第１実施形態と同様な容器１に吐出させるまでの構成を備えた装置の具体例である。保持装置Ｄ１は、容器１、プレート２、流量調整機構３、チューブ１０、投入部材４Ａ、制御部５１、ヘッドユニット６１及びボールねじ装置６Ｍを備えている。

容器１、プレート２及び流量調整機構３は、先に第１実施形態で説明したものと同様であるため、ここでは説明を省略する。チューブ１０は、細胞凝集塊Ｃを含む細胞懸濁液Ｌｘを収容する、上面開口の容器である。チューブ１０に貯留されている細胞懸濁液Ｌｘは、投入部材４Ａによりその一部が吸引され、その後に容器１へ吐出される。

投入部材４Ａは、ヘッドユニット６１に搭載され、下端に開口４１Ｔを備えた分注チップ４１（チップ部材）と、分注チップ４１が下端に取り付けられるヘッド４２Ａとを含む。第１実施形態と異なる点は、開口４１Ｔに吸引力及び吐出力を発生させる機構として、ピストンヘッド４３及びピストンロッド４４と、その駆動部４５とが備えられている点である。

ヘッド４２Ａは、上下方向に延びる筒状の部材である。ピストンヘッド４３は、ヘッド４２Ａの内部に、上下方向に移動自在に配置されている。ピストンヘッド４３の外周面にはシール部材（図示せず）が取り付けられ、気密性が確保されている。ピストンロッド４４もヘッド４２Ａの内部に収容され、その下端にピストンヘッド４３が取り付けられている。駆動部４５は、ヘッドユニット６１内に組み付けられ、駆動モータ及び駆動伝達機構を含み、ピストンヘッド４３を上下方向に移動させる。さらに駆動部４５は、ヘッド４２Ａ自体をヘッドユニット６１に対して上下方向に移動するように駆動する。

駆動部４５がヘッド４２Ａを下降させることで、分注チップ４１の開口４１Ｔを、チューブ１０内の細胞懸濁液Ｌｘに浸漬させることができる。駆動部４５がヘッド４２Ａを上昇させると、分注チップ４１をチューブ１０の上空に退避させることができる。また、駆動部４５がピストンロッド４４を上昇させると、ヘッド４２Ａ内においてピストンヘッド４３も上昇する。これにより、開口４１Ｔには吸引力が発生し、分注チップ４１内に細胞懸濁液Ｌｘが吸引・保持される。一方、ピストンロッド４４が下降されると、開口４１Ｔには吐出力が発生し、分注チップ４１内に保持されている細胞懸濁液Ｌｘが吐出される。

ボールねじ装置６Ｍは、ボールねじモータ６２と、該モータ６２によって軸回りに正逆回転駆動されるねじ軸６３とを含む。ねじ軸６３には図略のナット部材が係合されている。前記ナット部材は、ねじ軸６３が回転駆動されることによって、左右方向に移動する。ヘッドユニット６１は前記ナット部材に取り付けられている。すなわち、分注チップ４１を搭載しているヘッドユニット６１は、ボールねじ装置６Ｍによって左右方向に移動される。本実施形態では、ヘッドユニット６１は、チューブ１０の上空と容器１の上空との間を移動する。

制御部５１は、上述の通り流量調整機構３を制御して容器１内の閉鎖空間Ａの空気抜き動作を制御するほか、駆動部４５及びボールねじモータ６２の動作を制御する。具体的には制御部５１は、駆動部４５を制御することによって、ヘッド４２Ａの上下動と、ピストンロッド４４の上下動による分注チップ４１の細胞懸濁液Ｌｘの吸引及び吐出動作とを制御する。また、制御部５１は、ボールねじモータ６２を制御することによって、ヘッドユニット６１（分注チップ４１）の左右方向の移動動作を制御する。

続いて、制御部５１による保持装置Ｄ１の制御動作を、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。図１１〜図１６は、図１０のフローチャートの主要ステップを実行している状態を示す図である。なお、図１１〜図１６では、図９に記載している部材の一部を省略して記載している。

先ず制御部５１は、１回当たりの吸引動作で分注チップ４１に吸引させる細胞懸濁液Ｌｘの容量の指定を、ユーザーから受け付ける（ステップＳ１）。この容量指定に基づいて、制御部５１は、駆動部４５によりピストンロッド４４（ピストンヘッド４３）を上昇させる長さを決定する。ピストンロッド４４の上昇量が多いほど、分注チップ４１が吸引する細胞懸濁液Ｌｘの量は増加する。

次に制御部５１は、ボールねじモータ６２を動作させて、ヘッドユニット６１（ヘッド４２Ａ）をチューブ１０の上空へ移動させる（ステップＳ２）。チューブ１０の上面開口部に、ヘッド４２Ａの下端に装着された分注チップ４１が対向している。ヘッド４２Ａは上昇位置にあり、ピストンロッド４４は、上下方向の可動範囲の最下位置まで下降している。図９は、このような状態を示している。

続いて制御部５１は、駆動部４５を動作させ、ヘッド４２Ａを下降させ、分注チップ４１の開口４１Ｔを含む下方部分を、チューブ１０内の細胞懸濁液Ｌｘに浸漬させる。そして制御部５１は、駆動部４５によりピストンロッド４４をステップＳ１の指定に応じた長さだけ上昇させ、開口４１Ｔに吸引力を発生させる。かかる動作により、チューブ１０に貯留された細胞凝集塊Ｃを含む細胞懸濁液Ｌｘの一部が、分注チップ４１内に吸引される（ステップＳ３）。その後、図１１に示すように、制御部５１は駆動部４５を動作させ、ヘッド４２Ａを上昇させる。これにより、細胞凝集塊Ｃを保持した分注チップ４１もチューブ１０の上に移動する。

続いて、図１２に示すように、ヘッドユニット６１が容器１の上空に移動される。すなわち、制御部５１はボールねじモータ６２を動作させ、ヘッドユニット６１をねじ軸６３に沿って右方へ移動させる。ヘッドユニット６１は、容器１の上空で停止される。分注チップ４１は、容器１の上部開口１Ｈ（プレート２）と対向している（ステップＳ４）。

制御部５１は、分注チップ４１に吸引された細胞懸濁液Ｌｘの吐出速度、つまり単位時間当たりの吐出量Ｖ１を指定する（ステップＳ５）。この吐出量Ｖ１は、ユーザーから予め設定されたものである。指定された吐出量Ｖ１は、ピストンロッド４４の下降速度の調整によって実現される。容器１には、細胞培養液からなる液体Ｌが予め所定の液量（プレート２が液体Ｌ中に浸漬される液面高さ）で注液されている。容器１内には上述の閉鎖空間Ａが形成されている。この図１２の状態では、制御部５１は流量調整機構３を制御して、圧力口である配管アダプタ１５が「閉」の状態、つまりエア配管３１１を閉じて閉鎖空間Ａから空気が抜け出さない状態としている（ステップＳ６）。

次に、分注チップ４１から容器１へ細胞凝集塊Ｃを含む細胞懸濁液Ｌｘが吐出される（ステップＳ７）。制御部５１は駆動部４５を制御し、図１３に示すように、ヘッド４２Ａを下降位置に移動させる。この状態では、分注チップ４１が上部開口１Ｈに入り込み、プレート２に接近している。分注チップ４１の下降位置は、開口４１Ｔが液体Ｌ中に入り込む位置でも、液体Ｌの液面よりもやや上方の位置であっても良い。

しかる後、制御部５１は駆動部４５を制御し、ピストンロッド４４を下降させる。このときの下降速度は、ステップＳ５で指定された吐出量Ｖ１（吐出速度）に対応するものである。これにより、分注チップ４１に保持されている細胞懸濁液Ｌｘは、上部開口１Ｈを通して容器１内に吐出される。図１４は、前記吐出が行われた後の状態を示している。吐出された細胞懸濁液Ｌｘに含まれていた細胞凝集塊Ｃは、プレート２上の液体Ｌ中において浮遊している。ここでも、配管アダプタ１５は「閉」の状態に維持されている。この後、図示は省略しているが、ヘッド４２Ａは上昇位置に移動される。

次に制御部５１は、容器１の閉鎖空間Ａからの空気抜き速度、つまり単位時間当たりの空気抜き出し流量Ｖ２を指定する（ステップＳ８）。この抜き出し流量Ｖ２は、ユーザーによって予め設定されたものである。指定された抜き出し流量Ｖ２は、流量調整機構３によるエア配管３１１の開度の調整によって実現される（ステップＳ９）。

ここで制御部５１は、抜き出し流量Ｖ２を、分注チップ４１から吐出させる細胞懸濁液Ｌｘの単位時間当たり吐出量Ｖ１よりも少なくなるように設定する（Ｖ１＞Ｖ２）。Ｖ１＞Ｖ２の関係で閉鎖空間Ａからの空気抜きを実行させることで、細胞凝集塊Ｃをゆっくりとプレート２上に沈降させることができる。従って、細胞凝集塊Ｃへのダメージを抑制することができる。Ｖ１とＶ２の比は、例えば、吐出量Ｖ１を１とするとき、抜き出し流量Ｖ２は３／４〜１／４程度とすることが望ましく、１／２程度とすることが特に望ましい。

細胞懸濁液Ｌｘの吐出が完了した後、制御部５１は、流量調整機構３を動作させてステップＳ９で指定された流量Ｖ２で閉鎖空間Ａの空気抜きが行われるよう、圧力口である配管アダプタ１５を「開」の状態とする（ステップＳ１０）。図１５は、配管アダプタ１５が「開」とされた直後の状態を示している。細胞懸濁液Ｌｘが投入された分だけ、プレート２の上方の上部液体層ＬＳの液面ＬＴは、上位レベルＬＴ１に上昇している。しかし、配管アダプタ１５が「開」とされることで、閉鎖空間Ａの空気がエア配管３１１を通して抜け出し始めると、先に図６に基づき詳述した通り、プレート２の貫通孔２２には、その上面側から下面側に流れる液流ＬＣが発生する。液流ＬＣの発生によって、上部液体層ＬＳの液面は上位レベルＬＴ１から徐々に低下し、また細胞凝集塊Ｃはプレート２上へ沈降してゆく。これに呼応して、閉鎖空間Ａが対向する液面ＬＴは矢印ａ１で示すように上昇する。

制御部５１は、配管アダプタ１５が「開」とされた後、閉鎖空間Ａからの空気抜き量が、ステップＳ１で指定した細胞懸濁液Ｌｘの吸引量、すなわちステップＳ７における分注チップ４１からの細胞懸濁液Ｌｘの吐出量と同量になるか否かを確認する（ステップＳ１１）。この確認は、単位時間当たりの抜き出し流量Ｖ２と時間との積と、ステップＳ１での細胞懸濁液Ｌｘの吸引量とを比較することによる。

空気抜き量が細胞懸濁液Ｌｘの吐出量に到達していない場合（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ１０に戻って空気抜きが継続される。一方、空気抜き量が細胞懸濁液Ｌｘの吐出量に到達すると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、制御部５１は、流量調整機構３を動作させて圧力口である配管アダプタ１５を「閉」とする（ステップＳ１２）。図１６は、このステップＳ１２の状態を示している。この状態では、細胞凝集塊Ｃの沈降が完了し、プレート２（保持部２１）に細胞凝集塊Ｃが担持されている。上部液体層ＬＳの液面と閉鎖空間Ａが対向する液面とは、同じ高さになっている。但し、細胞凝集塊Ｃを含む細胞懸濁液が投入された分、液体Ｌの液面は事前の液面ＬＴよりも高い増加レベルＬＴ２に至っている。上記の閉動作により、閉鎖空間Ａの壁面と液体Ｌとの間で発生する表面張力の作用を抑止することができる。前記表面張力は、閉鎖空間Ａの液面上昇、その反面としてプレート２上の液面加工を惹起し、甚だしい場合にはプレート２の上面を干上がらせてしまう。上述の制御によって、閉鎖空間Ａとプレート２上との液面バランスの均衡を達成でき、干上がりの回避のために必要以上に液体Ｌ（培地）を注液する必要性を無くすることができる。なお、空気抜き量と細胞懸濁液Ｌｘの吐出量とが同量となった後（ステップＳ１１でＹＥＳ）、液流ＬＣが止まっていない場合には、配管アダプタ１５を「開」のままで維持させても良い。これにより、細胞凝集塊Ｃを保持部２１の底部に保持させ易くなる。

以上説明した保持装置Ｄ１によれば、容器１に投入された細胞凝集塊Ｃを、制御された沈降速度でプレート２に担持させることができる。従って、夾雑物と細胞凝集塊との選別のために貫通孔２２を有するプレート２を用いても、細胞凝集塊Ｃにダメージを与えないようにすることができる。この点を、本発明の比較例に係る保持装置を示す図１７を参照して説明する。

比較例に係る保持装置で用いられる容器１００は、容器本体１０１と、該容器本体１０１の開口を部分的に塞ぐ蓋部材１０２とからなる。蓋部材１０２には、細胞懸濁液Ｌｘが注液される上部開口１００Ｈが設けられている。プレート２は、蓋部材１０２で保持されている。容器本体１０１と蓋部材１０２との間には隙間Ｇが存在し、囲繞領域ＣＡ内の領域Ａ１（本実施形態の閉鎖空間Ａに相当）の空気は常時外部と流通できる状態である。

このような容器１００の上部開口１００Ｈから、分注チップ４１にて細胞凝集塊Ｃを含む細胞懸濁液Ｌｘが投入されたとする。この場合、細胞懸濁液Ｌｘの投入と同時に領域Ａ１の空気が抜け始める。つまり、プレート２の貫通孔２２を通過する液流ＬＣが、細胞懸濁液Ｌｘの投入と同時に発生する。この液流ＬＣに引きずられて、本来プレート２に担持させるべきサイズを備えた細胞凝集塊Ｃが、変形して貫通孔２２を通過したり、プレート２に衝突して損傷したりする不具合が生じ得る。これに対し、本実施形態では、液流ＬＣを発生させるタイミング及び液流ＬＣの速さを、配管アダプタ１５を「閉」とするタイミング及び空気抜き流量の制御によって適正にすることができるので、比較例装置のように細胞凝集塊Ｃにダメージを与える不具合は生じない。また、細胞凝集塊Ｃの沈降速度を、遅すぎない適正な速度にコントロールできる利点もある。

＜第３実施形態＞
上記第２実施形態では、培地となる液体Ｌ（細胞培養液）が予め容器１内に貯留され、また、分注チップ４１からの１回の吐出動作で容器１への細胞懸濁液Ｌｘの分注が完了することを想定した例を示した。第３実施形態では、液体Ｌの容器１への注液動作の一例を含み、分注チップ４１から細胞懸濁液Ｌｘを容器１へ複数回吐出させることを想定した例を示す。

図１８は、第３実施形態に係る対象物の保持装置において用いられるチューブ１０Ａを示す図である。このチューブ１０Ａがチューブ１０に代替される以外は、本実施形態の保持装置の構成は、図９に示した保持装置Ｄ１の構成と同じである。チューブ１０Ａは、下端付近がすり鉢状で、下端以外の部分が円筒状である。チューブ１０Ａの下端部分には、細胞凝集塊Ｃを含む細胞懸濁液Ｌｘが貯留され、その上方部分には上澄み液ＳＬが貯留されている。上澄み液ＳＬは、細胞凝集塊Ｃがチューブ１０Ａの下端部分へ沈降することによって形成される、細胞凝集塊Ｃが存在しない液体層である。本実施形態では、この上澄み液ＳＬを容器１に注液し、培地となる液体Ｌとして用いる。

図１９は、第３実施形態における、制御部５１による保持装置の制御動作を示すフローチャートである。以下、図９に示す装置構成を参照しつつ、第３実施形態の制御動作を説明する。なお、図９において、チューブ１０が図１８に示すチューブ１０Ａに代替されているものとする。

処理が開始されると、制御部５１は、容器１に注液すべき上澄み液ＳＬの容量の指定を、ユーザーから受け付ける（ステップＳ２１）。ここで指定される容量は、少なくともプレート２の上面が上澄み液ＳＬで覆われるような液量である。次に制御部５１は、分注チップ４１からの上澄み液ＳＬの吐出速度、つまり単位時間当たりの吐出量Ｖ１１の指定を受け付ける（ステップＳ２２）。

また制御部５１は、１単位の分注動作において容器１に注液すべき細胞懸濁液Ｌｘの容量の指定を、ユーザーから受け付ける（ステップＳ２３）。そして制御部５１は、分注チップ４１からの細胞懸濁液Ｌｘの吐出速度、つまり単位時間当たりの吐出量Ｖ１２の指定を受け付ける（ステップＳ２４）。上澄み液ＳＬの吐出量Ｖ１１は、迅速な注液を実現するために比較的多い値に設定され、細胞懸濁液Ｌｘの吐出量Ｖ１２は、細胞凝集塊Ｃへのダメージを回避するために比較的少ない値に設定される。

続いて制御部５１は、流量調整機構３を制御して、圧力口である配管アダプタ１５を「開」の状態とする。つまり、閉鎖空間Ａを大気に開放する（ステップＳ２５）。これは、容器１の囲繞領域ＣＡ（図１）に上澄み液ＳＬが進入できるようにするためである。その後、制御部５１は、ボールねじモータ６２を動作させて、ヘッドユニット６１（ヘッド４２Ａ）をチューブ１０Ａの上空へ移動させる（ステップＳ２６）。ステップＳ２６の実行後は、チューブ１０Ａの上面開口部に、ヘッド４２Ａの下端に装着された分注チップ４１が対向している。また、ヘッド４２Ａは上昇位置にあり、ピストンロッド４４は、上下方向の可動範囲の最下位置まで下降している。

次に制御部５１は、駆動部４５を動作させ、ヘッド４２Ａを下降させる。この下降量は、分注チップ４１の開口４１Ｔを含む下方部分が、チューブ１０Ａの上方に存在する上澄み液ＳＬの層に届く、比較的浅い下降量である。この下降後に制御部５１は、駆動部４５によりピストンロッド４４を予め定められた単位長さだけ上昇させ、開口４１Ｔに吸引力を発生させる。かかる動作により、単位吸引量に相当する上澄み液ＳＬが、分注チップ４１内に吸引される（ステップＳ２７）。その後、制御部５１は駆動部４５を動作させ、ヘッド４２Ａを上昇させる。

続いて、ヘッドユニット６１が容器１の上空に移動される。すなわち、制御部５１はボールねじモータ６２を動作させ、分注チップ４１が容器１の上部開口１Ｈ（プレート２）と対向する位置まで、ヘッドユニット６１を右方へ移動させる（ステップＳ２８）。しかる後、制御部５１は駆動部４５を制御し、ピストンロッド４４を下降させる。このときの下降速度は、ステップＳ２２で指定された吐出量Ｖ１１（吐出速度）に対応するものである。これにより、分注チップ４１に保持されている上澄み液ＳＬは、上部開口１Ｈを通して容器１内に吐出される（ステップＳ２９）。

次いで制御部５１は、上澄み液ＳＬの容器１への注液量が、ステップＳ２１で指定した容量に達したか否かを確認する（ステップＳ３０）。指定容量に達していない場合（ステップＳ３０でＮＯ）、ステップＳ２６に戻り、同じ動作が繰り返される。つまり、上澄み液ＳＬの前記吸引及び吐出動作が繰り返される。一方、指定容量に達した場合（ステップＳ３０でＹＥＳ）、細胞懸濁液Ｌｘの注液に備え、制御部５１は流量調整機構３を制御して、配管アダプタ１５を「閉」の状態とする。つまり、閉鎖空間Ａから空気が抜け出さない状態が形成される（ステップＳ３１）。

その後、制御部５１は、ボールねじモータ６２を動作させて、ヘッドユニット６１（ヘッド４２Ａ）をチューブ１０Ａの上空へ移動させる（ステップＳ３２）。続いて制御部５１は、駆動部４５を動作させ、ヘッド４２Ａを下降させる。この下降量は、分注チップ４１の開口４１Ｔが、チューブ１０Ａの下端付近に存在する細胞懸濁液Ｌｘの層に届く、比較的深い下降量である。この下降後に制御部５１は、駆動部４５によりピストンロッド４４を予め定められた単位長さだけ上昇させ、単位吸引量に相当する細胞懸濁液Ｌｘを分注チップ４１内に吸引させる（ステップＳ３３）。その後、制御部５１は駆動部４５を動作させ、ヘッド４２Ａを上昇させる。

続いて、ヘッドユニット６１が容器１の上空に移動される（ステップＳ３４）。しかる後、制御部５１は駆動部４５を制御し、ピストンロッド４４を下降させる。このときの下降速度は、ステップＳ２４で指定された吐出量Ｖ１２（吐出速度）に対応するものである。これにより、分注チップ４１に保持されている細胞懸濁液Ｌｘは、上部開口１Ｈを通して容器１内に吐出される（ステップＳ３５）。

次いで制御部５１は、細胞懸濁液Ｌｘの容器１への注液量が、ステップＳ２３で指定した容量に達したか否かを確認する（ステップＳ３６）。指定容量に達していない場合（ステップＳ３６でＮＯ）、ステップＳ３２に戻り、同じ動作が繰り返される。つまり、細胞懸濁液Ｌｘの前記吸引及び吐出動作が繰り返される。

一方、指定容量に達した場合（ステップＳ３６でＹＥＳ）、制御部５１は、容器１の閉鎖空間Ａからの空気抜き速度、つまり単位時間当たりの空気抜き出し流量を指定する（ステップＳ３７）。このステップＳ３７の処理は、先に図１０のフローチャートにおいて説明したステップＳ８の処理と同じである。以下のステップＳ３８〜ステップＳ４１の処理も、図１０のステップＳ９〜ステップＳ１２と同じである。重複を避けるため、ここでは説明を省略する。

＜第４、第５実施形態＞
続いて、上述の流量調整機構３のより具体的な例を２つ、第４、第５実施形態として例示する。図２０は、本発明の第３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、第１実施形態と同じ容器１、プレート２及び投入部材４に加え、他の実施形態に係る流量調整機構３Ａと、その動作を制御する制御部５２とを備えている。

流量調整機構３Ａは、コック３２、バルブ３３及びポンプ３４を含む。エア配管３１１は、一端が配管アダプタ１５に接続され、他端側に向けて順次、三方分岐管３１２、コック３２及びバルブ３３が組み入れられ、他端は大気に開放されている。三方分岐管３１２には分岐管３１３の一端が接続され、他端にはポンプ３４が接続されている。

コック３２は、エア配管３１１の開度を規制する絞り弁を備える。このコック３２により、エア配管３１１を通過することができる空気の量、つまり単位時間当たりの空気抜き量が決定される。バルブ３３は、例えば電磁弁であり、エア配管３１１を閉止又は開放する弁装置である。ポンプ３４は、例えばソレノイド型のポンプであり、一回の動作で一定量の空気を吐出することができるポンプである。制御部５２は、バルブ３３の開閉動作と、ポンプ３４の動作を制御する。

制御部５２は、投入部材４から細胞凝集塊Ｃを含む細胞懸濁液を吐出させたる際、バルブ３３を「閉」とする。つまり、圧力口である配管アダプタ１５が「閉」とされる。細胞懸濁液の吐出が完了した後、制御部５２は、バルブ３３を「開」とする。これにより、閉鎖空間Ａの空気抜きが開始される。この点は、先の第１実施形態と同じである。但し、この際に制御部５２は、ポンプ３４を動作させる。ポンプ３４の動作により、分岐管３１３及び三方分岐管３１２を通して、エア配管３１１に一定量の空気が供給される。

ポンプ３４から供給される空気は、閉鎖空間Ａの空気と共にエア配管３１１の他端から大気中に放出されることになる。このことは、閉鎖空間Ａの空気が一気に抜け出してしまうことを阻止する。つまり、閉鎖空間Ａの空気がエア配管３１１を通して大気中へ抜け出すに際し、コック３２により流量が規制されている上に、ポンプ３４から空気が供給されることで加圧力がエア配管３１１内に加えられる。これにより、閉鎖空間Ａの空気の抜け出しがさらに規制されるようになる。また、ポンプ３４からの空気の供給量を制御することで、閉鎖空間Ａからの空気の抜け出し量をより細かく制御することが可能となる。

さらに、本実施形態の流量調整機構３Ａによれば、先に図８に基づいて説明した、一旦プレート２に担持された細胞凝集塊Ｃを舞い上がらせる逆液流ＬＣＲの形成にも対応することができる。制御部５２は、逆液流ＬＣＲを発生させる際、バルブ３３を「閉」とする。これにより、分岐管３１３は大気と遮断され、閉鎖空間Ａとだけ連通する。この状態で、制御部５２はポンプ３４を動作させ、空気を一定量吐出させる。この空気は、分岐管３１３及びエア配管３１１を介して閉鎖空間Ａへ導入される。従って、閉鎖空間Ａは加圧されるので、逆液流ＬＣＲを発生させることができる。

図２１は、本発明の第５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である。保持装置Ｄ３は、第１実施形態と同じ容器１、プレート２及び投入部材４に加え、他の実施形態に係る流量調整機構３Ｂと、その動作を制御する制御部５３とを備えている。第４実施形態と相違する点は、流量調整機構３Ｂが、コック３２及びバルブ３３に代えて、同様な働きを為すマスフローコントローラー３５を備えている点である。

マスフローコントローラー３５は、エア配管３１１の開度を規制する絞り弁としての機能、及びエア配管３１１の開閉を行う機能の双方を有している。このマスフローコントローラー３５の動作は、制御部５３によって制御される。制御部５３は、マスフローコントローラー３５及びポンプ３４を制御して、第３実施形態と同様に液流ＬＣ及び逆液流ＬＣＲを発生させる。

＜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２２〜図２４に基づいて説明する。ここで挙げるのは、上記実施形態で例示したエア配管３１１に代替される配管態様である。図２２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１５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、先の実施形態で示した流量調整機構３、３Ａ、３Ｂの構成部材が備えられている。テーブルＢの上面には、流量調整機構３、３Ａ、３Ｂ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、閉鎖空間Ａからの空気の抜き出し、及び閉鎖空間Ａへの空気の吐出の経路が確保できる利点がある。

図２３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の上端は閉鎖空間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２２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、閉鎖空間Ａに対する空気通路を確保できる。

図２４の配管例は、配管アダプタ１５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１５の内周面には、密閉性を確保するためのシールリング１６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４１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、閉鎖空間Ａに対する空気の吐出及び吸引を行うことができる。

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、液体を貯留する容器であって、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、前記対象物を保持すると共に、保持している前記対象物を、前記上部開口を通して前記容器内へ投入する投入部材と、上面と下面とを有し、前記上面が前記上部開口に対向し、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、前記投入部材による前記対象物の投入後に、前記上面の側から前記下面の側に向けて制御された流速で前記貫通孔を通過する液流を発生させることで、前記対象物が前記投入から前記保持部に担持されるまでの速度を調整する液流調整機構と、を備える。

上記の保持装置によれば、対象物は、容器が貯留する液体中に浸漬されたプレートの保持部に保持される。保持部には、貫通孔が付設されている。液流調整機構は、前記対象物の投入後に、プレートの上面の側から下面の側に向けて制御された流速で前記貫通孔を通過する液流を発生させる。前記液流は、投入された対象物の沈降に影響を与える。従って、前記対象物が前記プレートに保持されるまでの速度を、前記液流によって調整することができる。

上記の保持装置において、前記保持部は、上部が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。また、貫通孔の開口が凹部の底面に配置されているので、対象物を前記液流によって凹部に導き易い利点がある。

上記の保持装置において、前記投入部材が、対象物が混合された懸濁液を保持すると共に、前記懸濁液の吐出口を備えたチップ部材であり、前記チップ部材は、前記懸濁液を、前記上部開口を通して前記容器内へ吐出することが望ましい。

この保持装置によれば、対象物が懸濁液に混合された状態で容器に投入されるので、飛散の怖れなく対象物を容器内の液体中へ投入させることができる。また、投入動作も、前記チップ部材の吐出動作だけであるので、簡易且つ容易である。

上記の保持装置において、前記容器は、前記液体を所定の液面高さで貯留する容器であり、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、前記容器内には、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囲繞領域が形成され、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、前記囲繞領域内の液面上に閉鎖空間が形成され、前記液流調整機構は、前記懸濁液の吐出の後に、前記閉鎖空間の空気を制御された流量で抜くことで、前記液流を発生させることが望ましい。

この保持装置によれば、容器及びプレートの形状的と液面高さの設定とにより、前記囲繞領域内の液面上に閉鎖空間が形成される。前記液流は、前記閉鎖空間の空気を抜く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、保持装置は、前記チップ部材が、前記懸濁液を単位時間当たり吐出量Ｖ１で前記容器内へ吐出する場合に、前記液流調整機構は、単位時間当たりの流量がＶ１よりも少ない流量Ｖ２で、前記閉鎖空間の空気を抜くことが望ましい。

この保持装置によれば、Ｖ１＞Ｖ２の関係で、前記懸濁液の吐出と前記閉鎖空間からの空気抜きが実行されるので、対象物をゆっくりとプレート上に沈降させることができる。従って、対象物へのダメージを抑制することができる。

上記の保持装置において、前記容器は、前記閉鎖空間に連通する作業孔を備え、前記作業孔に一端が接続され、他端が大気に開放された空気抜き用の配管をさらに備え、前記液流調整機構は、前記配管に組み付けられた流量規制部を備える。

この保持装置によれば、前記懸濁液の吐出によって加圧された状態となる前記閉鎖空間の空気を、前記配管を通して抜くことができる。この配管には流量規制部が組み付けられているので、前記液流の速度を前記流量規制部による規制度合いによって制御することができる。

この場合、保持装置は、前記作業孔と前記流量規制部との間において前記配管に分岐接続され、前記配管内に空気を吐出することが可能なポンプをさらに備えることが望ましい。

この保持装置によれば、前記配管による空気抜き時にポンプから空気を当該配管に送り込むことにより、前記閉鎖空間の空気が急激に抜けてしまうことを防止できる。

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、容器に投入された対象物を容器中の液体に浸漬されたプレートにて保持させるに際し、前記対象物が前記プレートに保持されるまでの速度を調整することができる。従って、対象物にダメージや変形を与えず当該対象物の的確な画像を得ることができ、また作業効率の良い対象物の保持装置を提供することができる。

Claims (8)

1. 液体を貯留する容器であって、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、
   前記対象物を保持すると共に、保持している前記対象物を、前記上部開口を通して前記容器内へ投入する投入部材と、
   上面と下面とを有し、前記上面が前記上部開口に対向し、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、
   前記投入部材による前記対象物の投入後に、前記上面の側から前記下面の側に向けて制御された流速で前記貫通孔を通過する液流を発生させることで、前記対象物が前記投入から前記保持部に担持されるまでの速度を調整する液流調整機構と、
   を備え、
   前記容器内には、当該容器の前記底壁及び前記プレートの配置位置よりも高い位置まで延びる側周壁を含む壁部と前記プレートとによって区画される囲繞領域と、前記囲繞領域内の液面上に形成される閉鎖空間とが形成され、
   前記液流調整機構は、前記閉鎖空間の空気を制御された流量で抜くことで、前記液流を発生させる、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、上部が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又は２に記載の対象物の保持装置において、
   前記投入部材が、対象物が混合された懸濁液を保持すると共に、前記懸濁液の吐出口を備えたチップ部材であり、
   前記チップ部材は、前記懸濁液を、前記上部開口を通して前記容器内へ吐出する、対象物の保持装置。
4. 液体を貯留する容器であって、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、
   前記対象物を保持すると共に、保持している前記対象物を、前記上部開口を通して前記容器内へ投入する投入部材と、
   上面と下面とを有し、前記上面が前記上部開口に対向し、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、
   前記投入部材による前記対象物の投入後に、前記上面の側から前記下面の側に向けて制御された流速で前記貫通孔を通過する液流を発生させることで、前記対象物が前記投入から前記保持部に担持されるまでの速度を調整する液流調整機構と、
   を備え、
   前記容器は、
   前記液体を所定の液面高さで貯留する容器であり、
   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、
   前記容器内には、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囲繞領域が形成され、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、前記囲繞領域内の液面上に閉鎖空間が形成され、
   前記液流調整機構は、前記懸濁液の吐出の後に、前記閉鎖空間の空気を制御された流量で抜くことで、前記液流を発生させる、対象物の保持装置。
5. 請求項４に記載の対象物の保持装置において、
   前記チップ部材が、前記懸濁液を単位時間当たり吐出量Ｖ１で前記容器内へ吐出する場合に、
   前記液流調整機構は、単位時間当たりの流量がＶ１よりも少ない流量Ｖ２で、前記閉鎖空間の空気を抜く、対象物の保持装置。
6. 請求項４又は５に記載の対象物の保持装置において、
   前記容器は、前記閉鎖空間に連通する作業孔を備え、
   前記作業孔に一端が接続され、他端が大気に開放された空気抜き用の配管をさらに備え、
   前記液流調整機構は、前記配管に組み付けられた流量規制部を備える、対象物の保持装置。
7. 請求項６に記載の対象物の保持装置において、
   前記作業孔と前記流量規制部との間において前記配管に分岐接続され、前記配管内に空気を吐出することが可能なポンプをさらに備える、対象物の保持装置。
8. 請求項１〜７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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