JP6450476B2 - Object moving method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、例えば細胞凝集塊のような微小な対象物を所望の位置へ移動させる方法、及びその装置に関する。 The present invention relates to a method for moving a minute object such as a cell aggregate to a desired position, and an apparatus therefor.
微小な対象物を移動させるために、対象物を含む対象液体を吸引及び吐出する先端開口を有し、前記対象液体を保持可能なチップが用いられることがある。例えば医療や生物学的な研究の用途では、前記チップは、細胞凝集塊を貯留する第1容器から、その細胞凝集塊の選別や検査を行うための第2容器へ移動させる際の、分注チップとして用いられる。この場合、前記分注チップは、前記第1容器から培地液体と共に複数の細胞凝集塊を吸引し、吸引した細胞凝集塊を含む培地液体を前記第2容器のウェルプレート上に吐出する(例えば特許文献1参照)。 In order to move a minute object, a chip that has a tip opening that sucks and discharges the target liquid including the target and can hold the target liquid may be used. For example, in medical or biological research applications, the chip is dispensed when it is moved from a first container for storing cell aggregates to a second container for selecting and examining the cell aggregates. Used as a chip. In this case, the dispensing tip aspirates a plurality of cell aggregates together with the medium liquid from the first container, and discharges the medium liquid containing the aspirated cell aggregates onto the well plate of the second container (for example, patent) Reference 1).
前記分注チップは、細胞凝集塊を個別に吸引するのではなく、1バッチで処理する数の細胞凝集塊を第1容器から吸引する。そして、培地液体はノズル状の先端開口から吐出される。このため、培地液体がウェルプレートに吐出されると、複数の細胞凝集塊が当該ウェルプレート上において密集した状態で担持されることがある。この場合、複数の細胞凝集塊が重なり合うので、個々の細胞凝集塊の状態を観察するのは困難となる。また、ウェルプレートから必要な細胞凝集塊を個別にピッキングすることが困難となる。 The dispensing tip does not suck the cell aggregates individually, but sucks the number of cell aggregates to be processed in one batch from the first container. Then, the medium liquid is discharged from the nozzle-shaped tip opening. For this reason, when the medium liquid is discharged to the well plate, a plurality of cell aggregates may be carried in a dense state on the well plate. In this case, since a plurality of cell aggregates overlap, it is difficult to observe the state of individual cell aggregates. In addition, it becomes difficult to individually pick the necessary cell aggregates from the well plate.
本発明の目的は、複数の対象物を含む対象液体を吸引及び吐出するチップを用いて前記対象物を移動させる場合において、前記チップから吐出された対象物の分散性に優れた対象物移動方法及び装置を提供することにある。 An object of the present invention is an object moving method excellent in dispersibility of an object discharged from the chip when the object is moved using a chip for sucking and discharging a target liquid containing a plurality of objects. And providing an apparatus.
本発明の一局面に係る対象物移動方法は、複数の対象物を含む対象液体を吸引及び吐出する先端開口を有し、前記対象液体を保持可能なチップを用いて前記対象物を移動させる方法であって、前記チップの前記先端開口から前記対象液体を吸引させ、前記チップ内に前記対象液体を保持させる工程と、前記対象物を通過させることが可能なサイズを有する分散開口を複数有する分散面と、少なくとも前記チップの先端開口を収容するキャビティとを備えた分散アダプタを準備し、前記分散面が前記先端開口の下方に位置する状態で、前記チップと前記分散アダプタとを一体化させる工程と、前記対象物の移動先となる受容液体中に、少なくとも前記分散アダプタの前記分散面を浸漬させる工程と、前記分散面が前記受容液体中に浸漬された状態で、前記分散アダプタを揺動させつつ、前記チップ内に保持された前記対象液体を前記先端開口から吐出させる工程と、を含む。 An object moving method according to one aspect of the present invention is a method of moving an object using a chip that has a tip opening that sucks and discharges a target liquid including a plurality of objects and can hold the target liquid. A step of sucking the target liquid from the tip opening of the chip and holding the target liquid in the chip, and a dispersion having a plurality of dispersion openings having a size that allows the target to pass therethrough. Preparing a dispersion adapter having a surface and a cavity accommodating at least the tip opening of the chip, and integrating the chip and the dispersion adapter in a state where the dispersion surface is located below the tip opening And a step of immersing at least the dispersion surface of the dispersion adapter in a receiving liquid to which the object is moved, and a state in which the dispersion surface is immersed in the receiving liquid. In, while oscillating the dispersion adapter, and a step of discharging the liquid of interest held in the tip from the tip opening.
本発明の他の局面に係る対象物移動装置は、複数の対象物を含む対象液体を貯留する第1容器と、前記対象物の移動先となる受容液体を貯留する第2容器と、前記複数の対象物を含む液体を吸引及び吐出する先端開口を有し、前記液体を保持可能なチップと、前記対象物を通過させることが可能なサイズを有する分散開口を複数有する分散面と、少なくとも前記チップの先端開口を収容するキャビティとを備えた分散アダプタと、前記分散アダプタを保管する保管部と、前記チップが装着され、装着された前記チップの前記先端開口に吸引力及び吐出力を発生させる進退機構を備えたヘッドと、前記ヘッドを上下方向及び水平方向に移動させるヘッド移動機構と、前記進退機構及び前記ヘッド移動機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ヘッドを前記第1容器の位置に移動させ、前記チップの前記先端開口を前記対象液体に浸漬させると共に前記先端開口に吸引力を発生させ、前記チップ内に前記対象液体を保持させる第1制御と、前記ヘッドを前記保管部の位置に移動させ、前記分散アダプタの前記分散面が前記先端開口の下方に位置する状態で、前記チップが装着された前記ヘッドに前記分散アダプタを装着させる第2制御と、前記ヘッドを前記第2容器の位置に移動させ、前記受容液体中に、少なくとも前記分散アダプタの前記分散面を浸漬させる第3制御と、前記分散面が前記受容液体中に浸漬された状態で、前記分散アダプタを揺動させつつ、前記チップの前記先端開口に吐出力を発生させる第4制御と、を実行する。 An object moving device according to another aspect of the present invention includes a first container that stores a target liquid that includes a plurality of objects, a second container that stores a receiving liquid that is a destination of the object, and the plurality of objects. A tip opening that sucks and discharges the liquid containing the target object, a tip capable of holding the liquid, a dispersion surface having a plurality of dispersion openings having a size capable of passing the target object, and at least the above A dispersion adapter having a cavity for accommodating the tip opening of the chip, a storage unit for storing the dispersion adapter, the chip is mounted, and suction force and discharge force are generated at the tip opening of the mounted chip. A head including an advance / retreat mechanism, a head movement mechanism that moves the head in the vertical direction and the horizontal direction, and a control unit that controls operations of the advance / retreat mechanism and the head movement mechanism. The control unit moves the head to the position of the first container, immerses the tip opening of the chip in the target liquid, generates a suction force at the tip opening, and holds the target liquid in the chip A first control to move the head to a position of the storage unit, and in a state where the dispersion surface of the dispersion adapter is located below the tip opening, the dispersion adapter is attached to the head to which the chip is attached. A second control for mounting, a third control for moving the head to the position of the second container and immersing at least the dispersion surface of the dispersion adapter in the receiving liquid; and the dispersion surface in the receiving liquid. And a fourth control for generating a discharge force at the tip opening of the chip while swinging the dispersion adapter.
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。 The objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
以下、本発明に係る対象物移動方法及び装置の実施形態について説明する。本発明において、対象物について特に制限はないが、本実施形態では、対象物として生体由来の細胞、特に細胞凝集塊(スフェロイド;spheroid)を例示する。生体由来の細胞凝集塊は、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移動装置にて選別ステージへ移動させ、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、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、ペレット等の液体、体外受精やIVF(in vitro fertilization)等で用いられる卵、ゼブラフィッシュ等の小魚、植物種子などであっても良い。 Embodiments of an object moving method and apparatus according to the present invention will be described below. In the present invention, the object is not particularly limited, but in the present embodiment, a cell derived from a living body, particularly a cell aggregate (spheroid) is exemplified as the object. Living body cell aggregates are formed by aggregation of several to several hundred thousand cells. Therefore, the size of the cell aggregate is various. Cell aggregates formed by living cells are almost spherical, but if some of the cells that make up the cell aggregates are altered or become dead cells, the shape of the cell aggregate is distorted, or The density may be non-uniform. In a test in the field of bio-related technology or medicine, an operation of moving a plurality of cell aggregates having various shapes to the selection stage with the moving device of the present embodiment and selecting only the cell aggregates having a shape suitable for the test. It is a preferred application of the present invention. In addition, the object is a small electronic component or mechanical component, a liquid such as an organic or inorganic fragment or particle, a pellet, an egg used in in vitro fertilization or IVF (in vitro fertilization), a small fish such as a zebrafish, Plant seeds may be used.
[細胞移動装置の構成]
図1は、本発明に係る対象物移動方法が適用される細胞移動装置S(対象物移動装置)の構成を示す図である。ここでは、細胞凝集塊Cを第1容器から第2容器へ移動させる細胞移動装置Sを例示している。細胞移動装置Sは、分注容器1(第1容器)、ウェルプレート(プレート)を備えた選別容器2(第2容器)、分注チップ4(チップ)、ヘッド52を備えたヘッドユニット5、分散アダプタ6及びカメラユニット7を備えている。[Configuration of cell transfer device]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cell moving device S (object moving device) to which the object moving method according to the present invention is applied. Here, a cell moving device S that moves the cell aggregate C from the first container to the second container is illustrated. The cell transfer device S includes a dispensing container 1 (first container), a sorting container 2 (second container) having a well plate (plate), a dispensing chip 4 (chip), a
分注容器1は、移動元となる、多量の(複数の)細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1(対象液体)を貯留する容器である。分注容器1は、細胞凝集塊Cを担持する平坦な底板11(底面)を有し、上面が開口した円筒状容器である。細胞培養液L1には、選別前の様々な細胞凝集塊Cに加え、夾雑物が含まれている。分注容器1は、透光性の樹脂材料やガラスで作製されている。これは、分注容器1の下方に配置されたカメラユニット7により、底板11上に沈降した細胞凝集塊Cを観察可能とするためである。
The dispensing
細胞培養液L1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(後述する培地L2も同じ)。細胞培養液L1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、細胞培養液L1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。 The cell culture solution L1 is not particularly limited as long as it does not deteriorate the properties of the cell aggregate, and can be appropriately selected depending on the type of cell aggregate (the same applies to the medium L2 described later). Examples of the cell culture medium L1 include basal medium, synthetic medium, eagle medium, RPMI medium, Fischer medium, Ham medium, MCDB medium, medium such as serum (cell culture medium), glycerol added before cryopreservation, cell Examples include cell frozen solutions such as bunker (manufactured by Toji Field Co., Ltd.), formalin, reagents for fluorescent staining, antibodies, purified water, physiological saline and the like. For example, when BxPC-3 (human pancreatic adenocarcinoma cells), which are cells derived from living organisms, is used as the cell aggregate, 10 fetal bovine serum FBS (Fetal Bovine Serum) is added to RPMI-1640 medium as the cell culture solution L1. % Supplemented with supplements such as antibiotics and sodium pyruvate as necessary.
選別容器2は、細胞凝集塊Cの移動先となる培地L2(受容液体)を貯留する容器であり、細胞選別用のウェルプレート3を、培地L2に浸漬させた状態で保持している。ウェルプレート3は、細胞凝集塊Cを担持するプレートであり、細胞凝集塊Cを個別に収容することが可能な区画(ウェル30)を表面(上面)に有している。選別容器2は、円柱形の形状(矩形であっても良い)を備え、その上面側に矩形の上部開口2Hを備えている。上部開口2H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。ウェルプレート3は、上部開口2Hの下方に配置されている。選別容器2及びウェルプレート3としても、透光性の樹脂材料やガラスで作製されたものが用いられる。同様に、選別容器2の下方に配置されたカメラユニット7により、ウェルプレート3に担持された細胞凝集塊Cを観察可能とするためである。
The sorting
図2は、選別容器2の斜視図、図3は、ウェルプレート3の上面図、図4は、図3のIV−IV線断面図である。選別容器2は、底皿21、外周壁22、内周壁23及び天壁24を備える。底皿21は、選別容器2の底部を構成する上面開口の円柱型の皿部材である。外周壁22、内周壁23及び天壁24は、底皿21に被せられる蓋部材を構成している。外周壁22は底皿21の側周壁よりも径大の部分、内周壁23は、外周壁22の内部に配置された角筒状の部分である。天壁24は、選別容器2の上面側において、上部開口2H以外の領域を覆う板部材である。
2 is a perspective view of the sorting
内周壁23は、上部開口2Hを区画する壁であり、上部開口2Hから下方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。天壁24には、上下方向への貫通孔からなる作業孔25が穿孔されている。この作業孔25を通して、選別容器2のキャビティへの培地L2の注液、薬品類の注液、若しくは培地L2の吸液又は廃液などの作業が行われる。さらに天壁24には、選別容器2のキャビティ内の気圧調整を行うための配管接続口26が設置されている。
The inner
ウェルプレート3は、プレート本体300と、該プレート本体300に形成される複数のウェル30(対象物を個別に収容する区画)とを備えている。プレート本体300は、所定の厚みを有する平板状の部材からなり、上面301と下面302とを有する。上面301には、細胞凝集塊Cを担持する複数のウェル30(対象物を個別に収容する区画)が設けられている。ウェルプレート3は、下面302が選別容器2の底皿21に対して間隔を置いた状態で、内周壁23の下端部において保持される。ウェルプレート3は、選別容器2内の培地L2中に浸漬されている。つまり、ウェルプレート3の上面301が培地L2の液面よりも下方に位置するよう、選別容器2に培地L2が注液される。
The
ウェル30の各々は、開口部31、底部32、筒状の壁面33、孔部34及び境界部35を含む。本実施形態では、上面視で正方形のウェル30がマトリクス状に配列されている例を示している。開口部31は、上面301に設けられた正方形の開口であり、選別用のチップ(図示せず)の進入を許容するサイズを有する。底部32は、プレート本体300の内部であって、下面302の近くに位置している。底部32は、中心(前記正方形の中心)に向けて緩く下り傾斜する傾斜面である。筒状の壁面33は、開口部31から底部32に向けて鉛直下方に延びる壁面である。孔部34は、底部32の前記中心と下面302との間を鉛直に貫通する貫通孔である。孔部34の形状は上面視で正方形であり、開口部31と同心である。境界部35は、上面301に位置し、各ウェル30の開口縁となる部分であって、ウェル30同士を区画する稜線である。なお、ウェル30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、ランダムにプレート本体300へ配置されていても良い。或いは、一つのウェル30だけが備えられているウェルプレート3としても良い。
Each of the
各ウェル30の底部32及び筒状の壁面33は、細胞凝集塊Cを収容する収容空間3Hを区画している。収容空間3Hには、一般的には1個の細胞凝集塊Cが収容されることが企図されている。従って、ウェル30は、ターゲットとする細胞凝集塊Cのサイズに応じて設定される。但し、実際の分注作業では、後述するように一つのウェル30に複数の細胞凝集塊Cが入り込んでしまう場合がある。孔部34は、所望のサイズ以外の小さな細胞凝集塊や夾雑物を収容空間3Hから逃がすために設けられている。従って、孔部34のサイズは、所望のサイズの細胞凝集塊C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。これにより、選別対象となる細胞凝集塊Cはウェル30にトラップされる一方で、夾雑物等は孔部34から選別容器2の底皿21に落下する。
The bottom 32 and the
分注チップ4は、分注容器1から細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1を吸引し、これを保持し、その後、選別容器2に保持している細胞培養液L1を吐出する。図5は、分注チップ4の断面図である。ここでは、後述するヘッド52の装着部53に装着された状態の分注チップ4を示している。分注チップ4は、細長いチューブ状の部材であり、装着部53に嵌め込まれる基端部41と、細胞培養液L1を吸引及び吐出する先端開口4Hを下端縁に備えた先端部42と、両者の間に延在する中間部43とを含む。中間部43は、基端部41側から先端部42側に向けて、外径が徐々に縮小するテーパ形状を備えている。分注チップ4内の中空部40は、前記吸引及び吐出の空気圧を発生させる空気通路であり、且つ、細胞培養液L1を保持する空間である。基端部41は、装着部53に着脱可能である。つまり、分注チップ4は、ヘッド52に対して装着及び取り外しが可能である。
The
ヘッドユニット5は、ヘッド本体51とヘッド52とを備える。ヘッド本体51は、ヘッド52を上下方向に進退可能に保持し、ガイドレール54に沿って左右方向に移動可能である。なお、図1では図示していないが、ヘッド本体51は、図1の紙面と直交する方向(前後方向)にも移動可能である。
The
ヘッド52は、ヘッド本体51から下方に延び出した下降位置と、ヘッド本体51に大部分が収容された上昇位置のとの間で進退動作が可能な、中空ロッドである。ヘッド52には、分注チップ4と、後述する分散アダプタ6とが取り付けられる。ヘッド52には、装着された分注チップ4の先端開口4Hに、吸引力及び吐出力を発生させる進退機構が付設されている。
The
図6は、ヘッド52の構造と、その移動機構及び進退機構とを模式的に示す図である。ヘッド52は、その内部に円柱型のヘッド内空間52Hを備えている。ヘッド内空間52Hには、ピストン部材55が収容されている。ピストン部材55は、ヘッド内空間52Hの内周壁に接するシール面を備えたピストンヘッド551と、ピストンヘッド551に下端が連結されたピストンロッド552とを含む。ヘッド52の下端部分が、分注チップ4の基端部41が装着される装着部53である。装着部53は、ヘッド52の本体部分に比べて、外径がやや縮小された部分である。なお、分散アダプタ6は、ヘッド52の本体部分の、装着部53の上方に隣接する部分に装着される。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the structure of the
ヘッド本体51には、ヘッド52を前記下降位置と前記上昇位置のとの間で昇降させるヘッド昇降モータM1(ヘッド移動機構)と、ピストン部材55をヘッド内空間52Hにおいて昇降させるピストン昇降モータM2(進退機構)とが備えられている。ヘッド52は、ヘッド昇降モータM1によって移動され、また、ガイドレール54に沿って移動されることで、上下方向及び水平方向に移動が可能である。さらに、ピストン昇降モータM2によってピストンヘッド551が上昇されるとヘッド52に負圧が発生し、下降されるとヘッド52に正圧が発生する。分注チップ4が装着部53に装着された状態では、前記負圧によって、分注チップ4の先端開口4Hに吸引力が発生し、前記正圧によって先端開口4Hに吐出力が発生することになる。
The head
分散アダプタ6は、分注チップ4が取り付けられたヘッド52に、当該分注チップ4を取り囲むように取り付けられる部材である。分散アダプタ6は、分注チップ4から吐出される細胞凝集塊Cを分散させて、ウェルプレート3に担持させる役目を果たす。分散アダプタ6は、円筒形状からなる本体部600を備え、本体部600の下端側に配置された分散面61と、本体部600の上端側に配置された嵌合部62とを有する。本体部600の内部空間は、分注チップ4を収容するキャビティ6Hである。なお、図1では、分注チップ4の全体を収容するキャビティ6Hを例示しているが、キャビティ6Hは少なくとも分注チップ4の先端開口4Hを収容するものであれば良い。
The
図7は、分散アダプタ6の一例を示す斜視図である。本体部600は、上方の筒部601と、下方のコーン部602とからなる。筒部601は、円筒型の部分であり、上端には円形の上端開口部603を備えている。筒部601の、上端開口部603に近い一部が、ヘッド52の下端部に嵌め込まれる嵌合部62となる。コーン部602は、下方に向けて外径が徐々に大きくなる円筒形状を備えた部分であり、下端には円形の下端開口部604を備えている。また、コーン部602の周壁には、キャビティ6Hと外部とを連通させる空気抜き孔63が穿孔されている。
FIG. 7 is a perspective view showing an example of the distributed
分散面61は、下端開口部604に取り付けられ、細胞凝集塊Cを通過させることが可能なサイズを有する分散開口611を複数有する面である。ターゲットとする細胞凝集塊Cの大きさが40μm〜400μm程度である場合、分散開口611はこれらと同程度、或いは、これらよりも5%〜50%程度大きいサイズの開口とすれば良い。図7では、分散開口611がマトリクス状に配列されたメッシュ面からなる分散面61を例示している。このメッシュ面は、例えば横糸と縦糸とを、所定の間隔で配列することによって形成することができる。分散開口611の形成態様は任意であり、例えば円形の打ち抜き孔であっても良い。また、分散開口611の配置はマトリクス配置に限られず、例えばハニカム状の配置、同心円型の配置、ランダムな配置等であっても良い。
The
分散アダプタ6は、保管部60に保管されている。保管部60は、好ましくはヘッドユニット5が分注容器1から選別容器2へ移動する経路上に配置される。細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1を吸引、保持した分注チップ4が保管部60上に移動され、その分注チップ4が装着されたヘッド52に、保管部60にて保管されている分散アダプタ6が装着される(分注チップ4と分散アダプタ6との一体化)。この装着の状態では、分散面61が、分注チップ4の先端開口4Hの下方に所定間隔を置いて位置することになる。
The distributed
カメラユニット7は、カメラレンズ71を備え、分注容器1の底板11に沈降している細胞凝集塊C、又は選別容器2においてウェルプレート3のウェル30に保持されている細胞凝集塊Cの画像を撮像する。カメラユニット7は、CCDイメージセンサのような撮像素子を備える。カメラレンズ71は、前記撮像素子の受光面に、細胞凝集塊Cの光像を結像させる。
The
カメラユニット7は、カメラレンズ71が分注容器1及び選別容器2の各下面と対向するように、これらの下方に配置されている。つまり、分注容器1及び選別容器2中の細胞凝集塊Cの画像を、これらの下面側から撮像する。これは、分注容器1及び選別容器2の上空にはヘッドユニット5が配置されており、干渉を避ける要請による。カメラユニット7は、図1に示すように、ガイドレール72に沿って、分注容器1の下方と選別容器2の下方との間を水平方向に移動可能である。
The
[細胞凝集塊を移動する手順]
図1に基づいて、本実施形態の細胞移動装置Sによる、細胞凝集塊Cの移動手順を概略的に説明する。まず、ヘッドユニット5のヘッド52に、分注チップ4が装着される。分注チップ4は、図略の分注チップストック部に、基端部41が上方に位置する立設状態で保管されている。前記分注チップストック部の上空にヘッドユニット5が移動され、ヘッド52を一つの分注チップ4に向けて下降させることで、装着部53を基端部41に嵌め込む。その後、ヘッド52が上昇される。図1のポジションP1に位置するヘッドユニット5は、このようなプロセスを経て、分注チップ4がヘッド52の装着部53に装着された状態を示している。[Procedure for moving cell aggregates]
Based on FIG. 1, the movement procedure of the cell aggregate C by the cell transfer apparatus S of this embodiment is demonstrated roughly. First, the dispensing
次に、ヘッドユニット5は、分注容器1の上空のポジションP2に移動され、分注チップ4に細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1を吸引させる工程が実行される。この吸引の前に、カメラユニット7により分注容器1を撮像し、底板11上における細胞凝集塊Cの分布を認識する工程が実行される(具体例は図18〜図20に基づき後述する)。その後、細胞凝集塊Cの前記分布に基づき定められた位置にヘッド52が位置合わせされた上で、ヘッド昇降モータM1(図6)が駆動され、ヘッド52が下降される。
Next, the
ヘッド52の下降は、分注チップ4の先端開口4Hが分注容器1の細胞培養液L1中に突入され、先端開口4Hが底板11に沈降している細胞凝集塊Cに近接するまで続行される。そして、ピストン昇降モータM2が駆動され、先端開口4Hに吸引力を発生させる。これにより、底板11に担持されている細胞凝集塊Cが、その周囲の細胞培養液L1と共に先端開口4Hから吸引され、分注チップ4内には細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1が保持される。図1のポジションP2に位置するヘッドユニット5は、前記吸引の後、ヘッド52が上昇位置まで上昇された状態を示している。
The lowering of the
続いてヘッドユニット5は、保管部60の上空のポジションP3に移動され、分注チップ4が装着されているヘッド52に分散アダプタ6を装着させる工程が実行される。ヘッドユニット5は、保管部60の一つの分散アダプタ6と、細胞培養液L1を保持している分注チップ4が装着されたヘッド52とが、鉛直線上に位置合わせされるよう移動される。図1のポジションP3に位置するヘッドユニット5は、分散アダプタ6とヘッド52とが位置合わせされた状態を示している。その後、ヘッド52が下降され、ヘッド52の下端部分が分散アダプタ6の嵌合部62に嵌め込まれる。これにより、分注チップ4は分散アダプタ6のキャビティ6H内に収容され、先端開口4Hの下方には分散面61が位置する状態となる。しかる後、ヘッド52は上昇される。
Subsequently, the
その後、ヘッドユニット5は、選別容器2の上空のポジションP4に移動される。この際、分散アダプタ6の分散面61と選別容器2の上部開口2Hとが位置合わせされる。そして、ヘッド52が下降され、上部開口2Hを通して、分散面61及び先端開口4Hを選別容器2の培地L2に浸漬させる工程が実行される。図1のポジションP4に位置するヘッドユニット5は、この浸漬が行われる直前の状態を示している。当該浸漬によって、分散面61がウェルプレート3の上面301(表面)の上方に位置することとなる。この浸漬する工程では、少なくとも分散面61が培地L2に浸漬されれば良いが、後の吐出工程において細胞凝集塊Cが速やかに分散面61上に沈降するよう、先端開口4Hも培地L2に浸漬させることが望ましい。
Thereafter, the
続いて、分散アダプタ6を揺動させつつ、分注チップ4内に保持された細胞培養液L1を先端開口4Hから吐出させる工程が実行される。具体的には、ヘッド本体51がガイドレール54に沿って微小に左右方向に移動されることで、分散アダプタ6が揺動される。分散アダプタ6の揺動範囲は、ウェルプレート3が存在する範囲内である。ヘッド本体51を左右方向(X方向)だけでなく、これと直交するY方向に微小揺動させても良い。例えば、先端開口4Hが実質的に円軌道を描くように、ヘッド本体51をXY方向に移動させることは、好ましい揺動の一態様である。さらに、ヘッド52を上下方向に微小移動させても良い。
Subsequently, a step of discharging the cell culture solution L1 held in the
このように、分注チップ4に一体化された分散アダプタ6を揺動させつつ、先端開口4Hから複数の細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1を吐出させると、細胞凝集塊Cは分散面61の面上で分散される。その後、細胞凝集塊Cは、分散面61の分散開口611から培地L2に放散され、分散した状態で培地L2中のウェルプレート3に担持される。従って、分注チップ4から吐出された細胞凝集塊Cが一箇所に密集することはなく、ウェルプレート3上の細胞凝集塊Cの分散性を良好なものとすることができる。
As described above, when the cell culture solution L1 containing the plurality of cell aggregates C is discharged from the
好ましい実施形態では、上記の吐出させる工程の後、分散面61が培地L2の液面から上方に離間するまで、分注チップ4及び分散アダプタ6(ヘッド52)を上昇させる。その後、分散面61が培地L2に浸漬されるまでヘッド52を下降させ、分散アダプタ6を揺動させる動作を再度実行させる。細胞凝集塊Cは様々な形状を有しており、形状によっては分散開口611をスムースに通り抜けることができない場合がある。上記のように、一旦分散面61を培地L2の液面から上方に離間させることで、重力を利用してキャビティ6H内の培地L2及び細胞凝集塊Cを排出し、分散面61上に残存している細胞凝集塊C若しくは分散開口611に引っ掛かっているような細胞凝集塊Cを、分散開口611を通して確実に培地L2中に放散させることができる。
In a preferred embodiment, after the discharging step, the dispensing
[細胞移動装置の電気的構成]
図8は、細胞移動装置Sの電気的構成を示すブロック図である。細胞移動装置Sは、ヘッドユニット5の移動、ヘッド52の昇降、ヘッド52による前記吸引及び吐出動作、並びにカメラユニット7の動作を制御する制御部8を備える。また、細胞移動装置Sは、ヘッドユニット5を水平移動させる機構としてヘッドユニット軸駆動部56(ヘッド移動機構)、ヘッド52を昇降させる機構並びに吸引及び吐出動作を行わせる機構としてヘッド駆動部57(ヘッド移動機構及び進退機構)、カメラユニット7を水平移動させる機構としてカメラ軸駆動部73、及び表示部74を備えている。[Electric configuration of cell transfer device]
FIG. 8 is a block diagram showing an electrical configuration of the cell transfer device S. As shown in FIG. The cell moving device S includes a
ヘッドユニット軸駆動部56は、ガイドレール54に沿ってヘッドユニット5(ヘッド本体51)を移動させる駆動モータを含む。好ましい態様は、ガイドレール54に沿ってボールねじが敷設され、該ボールねじに螺合されたナット部材にヘッド本体51が取り付けられ、前記駆動モータが前記ボールねじを正回転又は逆回転させることにより、ヘッド本体51を目標位置へ移動させる態様である。なお、ヘッド本体51をXYの2方向に移動させる場合は、ガイドレール54に沿った第1ボールねじ(X方向)と、第1ボールねじに螺合された第1ナット部材に装着された移動板に搭載された第2ボールねじ(Y方向)とを用いる。この場合、ヘッド本体51は第2ボールねじに螺合された第2ナット部材に装着される。
The head unit
ヘッド駆動部57は、図6に基づき説明したヘッド昇降モータM1(ヘッド移動機構)及びピストン昇降モータM2(進退機構)が相当する。上述の通り、ヘッド昇降モータM1はヘッド52を昇降させる。ピストン昇降モータM2は、ピストン部材55をヘッド内空間52Hにおいて昇降させることで、ヘッド52に装着された分注チップ4の先端開口4Hに、吸引力及び吐出力を発生させる。
The
カメラ軸駆動部73は、ガイドレール72に沿ってカメラユニット7を移動させる駆動モータを含む。ヘッドユニット軸駆動部56と同様に、好ましい態様は、ボールねじと、これを回転させる駆動モータとを備える態様である。
The camera
表示部74は、液晶ディスプレイ等からなり、カメラユニット7により撮影された画像や、制御部8によって画像処理等がなされた画像などを表示する。
The
制御部8は、マイクロコンピュータ等からなり、機能的に、軸制御部81、ヘッド制御部82、分散制御部83、撮像制御部84、画像処理部85及び吸引エリア設定部86を備えている。
The
軸制御部81は、ヘッドユニット軸駆動部56及びカメラ軸駆動部73の動作を制御する。すなわち、軸制御部81は、これら軸駆動部56、57を制御することで、ヘッドユニット5及びカメラユニット7の水平方向の所定の目標位置へ移動させる。
The
ヘッド制御部82は、ヘッド駆動部57(ヘッド昇降モータM1、ピストン昇降モータM2)を制御する。ヘッド制御部82は、ヘッド昇降モータM1を制御することにより、制御対象とするヘッド52を所定の目標位置に向けて昇降させる。また、ヘッド制御部82は、制御対象とするヘッド52についてのピストン昇降モータM2を制御することにより、所定のタイミングで当該ヘッド52に装着されている分注チップ4先端開口4Hに吸引力又は吐出力を発生させる。
The
分散制御部83は、ヘッドユニット軸駆動部56を制御して、ヘッド52に分注チップ4及び分散アダプタ6が装着された状態で、分注チップ4から細胞培養液L1が吐出されている期間、或いはその前後の期間を含めて、ヘッドユニット5を微小に水平方向に揺動させる制御を行う。
The
撮像制御部84は、カメラユニット7の撮像動作を制御する。具体的には撮像制御部84は、分注容器1及び選別容器2中の細胞凝集塊Cの画像をカメラユニット7に撮像させる動作を制御する。
The
画像処理部85は、カメラユニット7が撮像した画像データを画像処理する。画像処理部85は、例えば、細胞凝集塊Cの存在を画像上で認識する処理、細胞凝集塊Cの分布を認識する処理、認識された細胞凝集塊Cの形状を認識する処理、細胞凝集塊Cの良否を判定する処理などを、画像処理技術を用いて実行する。
The
吸引エリア設定部86は、分注容器1の底板11における細胞凝集塊Cの分布に基づき、分注チップ4により吸引を行わせる底板11上の吸引エリアを特定する処理を行う(図18〜図20に基づき後述する)。
The suction
[比較例の説明]
図9(A)〜(D)は、本実施形態に対する比較例を示し、分散アダプタ6を用いない細胞移動方法の流れを示す図である。比較例の細胞移動装置においても、先に図1に基づき説明したと同様に、図9(A)に示す通り、分注チップ4がヘッド52に装着される。その後、図9(B)に示す通り、ヘッド52が分注容器1の上空に移動されると共にヘッド52が下降され、分注チップ4の先端開口4Hから細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1が吸引される。[Description of Comparative Example]
FIGS. 9A to 9D are diagrams showing a comparative example for the present embodiment and showing the flow of the cell migration method without using the
続いて、図9(C)に示す通り、ヘッド52が上昇される。このとき、分注チップ4には細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1が保持されている。このヘッド52は、選別容器2の上空に移動される。その後、図9(D)に示す通り、ヘッド52が下降され、先端開口4Hが上部開口2Hを通して、選別容器2内の培地L2内に浸漬される。そして、先端開口4Hに吐出力が発生され、分注チップ4に保持されていた細胞凝集塊Cが、細胞培養液L1と共に吐出される。これにより、細胞凝集塊Cがウェルプレート3上に撒かれることになる。
Subsequently, as shown in FIG. 9C, the
図10は、比較例の細胞移動方法を実施した場合における、ウェルプレート3上の細胞凝集塊Cの分散状況の一例を示す上面図、図11は、図10のXI−XI線断面図である。比較例の細胞移動方法では、分注チップ4の先端開口4Hという一つの狭小な開口から複数の細胞凝集塊Cが吐出される。このため、吐出された細胞凝集塊Cは、ウェルプレート3上の狭い領域に密集した状態で担持される傾向が出てしまう。図10、図11に示す通り、細胞凝集塊Cは、1つのウェル列の互いに隣接する3つのウェル30の領域内に密集した状態で、ウェルプレート3に担持されている。それゆえ、一つのウェル30には、複数の細胞凝集塊Cが進入している。
FIG. 10 is a top view showing an example of a dispersion state of the cell aggregate C on the
このように、細胞凝集塊Cのウェルプレート3上における分散状態が悪いと、次のような問題が生じる。まず、複数の細胞凝集塊Cが一つのウェル30内で重なり合うので、個々の細胞凝集塊Cの状態を観察するのは困難となる。すなわち、本実施形態では、選別容器2の下方からカメラユニット7でウェルプレート3を撮像して、ウェル30に担持された細胞凝集塊Cを観察する。しかし、複数の細胞凝集塊Cが重なり合っていると、一つの細胞凝集塊Cの全体像が把握し難く、その選別の評価を正確に行うことができない。
As described above, when the state of dispersion of the cell aggregate C on the
また、一つのウェル30に複数の細胞凝集塊Cが存在していると、ウェルプレート3から必要な細胞凝集塊Cを個別にピッキングすることが困難となる。例えば、図10、図11に示すような状態で2〜3個の細胞凝集塊Cを担持している一つのウェル30に、細胞凝集塊Cを吸引する吸引チップを接近させて吸引動作を行うとする。この場合、担持されている複数の細胞凝集塊Cのうち、1個だけを吸引させるのは非常に困難であり、どうしても複数の細胞凝集塊Cが前記吸引チップ内に吸引されてしまう。従って、細胞凝集塊Cを個別に取り出して評価等を行うことができない。
In addition, when a plurality of cell aggregates C exist in one
[本実施形態における細胞分散のための工程の詳細]
上述の問題に鑑みて、本実施形態では細胞凝集塊Cの分散性を向上させるための工程を含む。この工程は、分注チップ4による細胞培養液L1の吸引の後、分注チップ4と一体化するように分散アダプタ6をヘッド52に装着する工程と、そのヘッド52を揺動させながら細胞培養液L1をウェルプレート3上に吐出させる工程とを含む。[Details of steps for cell dispersion in this embodiment]
In view of the above problems, the present embodiment includes a step for improving the dispersibility of the cell aggregate C. This step includes attaching the
図12A(A)〜(C)は、本実施形態の細胞移動方法における、分散アダプタ6をヘッド52へ装着させるプロセスを示す図である。図12A(A)において、ヘッド52に装着されている分注チップ4には、細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1が保持されている。これよりも前段階の工程は、先に図9(A)〜(C)に基づいて説明した工程と同じである。図9(C)に示す工程の後、ヘッド52は分散アダプタ6の保管部60の上空に移動される。これは、図1に示すポジションP3にヘッドユニット5が移動された状態である。
12A (A) to 12 (C) are diagrams illustrating a process of attaching the
制御部8(図8)の軸制御部81は、ヘッドユニット軸駆動部56を制御して、保管部60における装着対象の分散アダプタ6の軸心と、細胞培養液L1を保持している分注チップ4が装着されたヘッド52の中心とが、鉛直線上に位置合わせされるようにヘッドユニット5を移動させる。その後、図12A(A)に示すように、ヘッド制御部82がヘッド駆動部57を制御して、ヘッド52の下降を開始させる。
The
ヘッド制御部82は、図12A(B)に示すように、ヘッド52の下端部分が分散アダプタ6の嵌合部62に嵌め込まれるまで、ヘッド52の下降を継続する。なお、ヘッド52の下端部分の周面の形状に合わせて、嵌合部62の内周面の形状が設定されており、両者は密に嵌合することができる。これにより、分注チップ4が装着されたヘッド52に、分散アダプタ6が一体化される。分散アダプタ6の分散面61と分注チップ4の先端開口4Hとの間の距離は、先端開口4Hから吐出された細胞凝集塊Cが、両者の間で浮遊できる程度の余裕を持つように設定される。
As shown in FIG. 12A (B), the
次いで、ヘッド制御部82は、図12A(C)に示すように、ヘッド52を所定の上昇位置まで上昇させる。このとき、分注チップ4は分散アダプタ6のキャビティ6H内に収容され、先端開口4Hの下方には所定間隔を置いて分散面61が位置している。その後、軸制御部81は、ヘッドユニット軸駆動部56を制御して、ヘッドユニット5を選別容器2の上空へ移動させる。
Next, the
なお、図12Bに示すように、分散アダプタ6の嵌合部62のサイズを、装着部53のサイズにマッチさせたものとし、嵌合部62を装着部53に嵌め込むようにしても良い。この場合、装着部53に分注チップ4が嵌め込まれ、その上に分散アダプタ6の嵌合部62が嵌め込まれる。図12Bの態様とすれば、装着部53に外嵌された筒状ロッド(図略)を上下動させることで、装着部53に嵌め込まれた分注チップ4及び分散アダプタ6を一度に押し出し廃棄することが可能となる。
As shown in FIG. 12B, the size of the
図13は、分注チップ4から細胞培養液L1をウェルプレート3上に吐出させている状況を示す図である。図13の前段の状態は、図1のポジションP4にヘッドユニット5が移動された状態である。この状態から、ヘッド制御部82はヘッド52の下降を開始する。ヘッド制御部82は、選別容器2の上部開口2Hを通して、分散面61が培地L2に浸漬され、さらに分注チップ4の先端開口4Hが培地L2の液面LHより下方に至るまで、ヘッド52を下降させる。図13は、このヘッド52の下降を終えた状態を示している。分散面61は、ウェルプレート3に対して、所定の間隔を置いて対向している。空気抜き孔63は、分散面61が培地L2に浸漬される際、培地L2がキャビティ6H内に進入できるようにするための孔である。
FIG. 13 is a diagram illustrating a state in which the cell culture solution L1 is being discharged from the dispensing
その後、分散アダプタ6を左右方向へ微小に揺動させる工程と、分注チップ4から細胞培養液L1と共に細胞凝集塊Cを吐出させる工程とが同時に実行される。もちろん、両者が多少前後して、各工程が開始されても良い。また、吐出する工程を終えた後、揺動させる工程だけを一定期間継続させるようにしても良い。
Thereafter, the step of minutely swinging the
前記揺動のために、分散制御部83は、ヘッドユニット軸駆動部56を制御し、例えばヘッド本体51(ヘッド52)をガイドレール54に沿って、ウェルプレート3の幅員内において左右方向へ微小に往復移動させる。これにより、分注チップ4及び分散アダプタ6は左右方向へ微小に揺動する。既述の通り、ヘッド本体51をXY方向に微小に移動させるよう、若しくは円軌道を描くよう、分散制御部83がヘッドユニット軸駆動部56を制御する態様としても良い。或いは、分散制御部83がヘッド駆動部57(ヘッド昇降モータM1)を制御して、先端開口4Hが培地L2の液面LHから脱しない範囲で、又は、選別容器2に干渉しない範囲で、或いは、ウェルプレート3に担持された細胞凝集塊Cを潰さない範囲で、ヘッド52を上下方向に微小に揺動させるようにしても良い。
For the rocking, the
前記吐出のために、ヘッド制御部82は、ヘッド駆動部57(ピストン昇降モータM2)を制御して、ピストン部材55を所定長だけ下降させることによって、先端開口4Hに吐出力を発生させる。これにより、先端開口4Hから複数の細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1が、選別容器2の培地L2内へ吐出される。分散アダプタ6が揺動しているので、先端開口4Hから吐出された直後の細胞凝集塊Cは、培地L2に浸漬された状態の分散アダプタ6内の液中で遊動し、分散面61上において分散する。空気抜き孔63は、この吐出が行われることにより、分散アダプタ6のキャビティ6H内の内圧が上昇することを防止する機能も果たす。
For the ejection, the
やがて、細胞凝集塊Cは分散面61の上面に沈降し、分散面61の分散開口611(図7)から落下する。落下した細胞凝集塊Cは、分散面61の下方に位置するウェルプレート3に担持される。細胞凝集塊Cは、既に密集状態から分散状態に至っている。このため、分散面61の一部からではなく、概ね全面から、細胞凝集塊Cは落下する。従って、複数の細胞凝集塊Cは、分散した状態でウェルプレート3の上面301に着地し、ウェル30内に進入することになる。前記揺動及び吐出の工程を終えると、ヘッド制御部82はヘッド52を上昇させる。
Eventually, the cell aggregate C settles on the upper surface of the
既述の通り、前記吐出の工程の後、一旦分散面61を空中まで引き上げ、再度培地L2に浸漬させて、前記揺動の工程を実行させることが好ましい。この場合、分散制御部83は、ヘッド52の揺動を一時的に停止する。ヘッド制御部82は、図13に示す状態から、分散面61が培地L2の液面LHから上方に離間するまで、ヘッド52を上昇させる。この際に分散開口611を通して発生する液流によって、分散面61上に残存している細胞凝集塊C、分散面61に着地せず液中で浮遊していた細胞凝集塊C、若しくは分散開口611に引っ掛かっているような細胞凝集塊Cは、分散開口611を通して落下し易くなる。また、前記液流の力によって細胞凝集塊Cが分散されることも、細胞凝集塊Cの落下の促進に貢献する。
As described above, it is preferable that after the discharging step, the
その後、ヘッド制御部82は、少なくとも分散面61が液面LHより下方に位置するまで、ヘッド52を下降させる。しかる後、分散制御部83は、ヘッド52の揺動を再開させる。これにより、分散アダプタ6内に残存していた細胞凝集塊Cは、分散開口611から放散される。なお、前記吐出の工程の際、保持している細胞培養液L1の全量を一気に分注チップ4から吐出させず、上記の分散アダプタ6の液面LHからの引き上げ及び再浸漬のサイクルに合わせて、小分けして細胞培養液L1を分注チップ4から吐出させるようにしても良い。
Thereafter, the
図14は、本実施形態の細胞移動方法を実施した場合における、ウェルプレート3上の細胞凝集塊Cの分散状況の一例を示す上面図、図15は、図10のXV−XV線断面図である。本実施形態の細胞移動方法では、上述の通り分散アダプタ6のヘッド52への装着及び該分散アダプタ6の揺動によって、分注チップ4の先端開口4Hから吐出された複数の細胞凝集塊Cは分散される。このため、吐出された細胞凝集塊Cは、ウェルプレート3上の比較的広い領域に分散した状態で担持される。図14、図15に示す通り、細胞凝集塊Cは、図10に示した比較例に比べて広い領域に分散した状態で、ウェルプレート3に担持されている。それゆえ、一つのウェル30には、一つの細胞凝集塊Cだけが進入している。
FIG. 14 is a top view illustrating an example of the state of dispersion of the cell aggregate C on the
図16(A)は、比較例の細胞移動方法を実施した後の実際のウェルプレート3上面の写真、図16(B)は、比較例において一つのウェル30に一つの細胞凝集塊Cが入った箇所を、画像処理にて白点で示した画像である。この白点で示す箇所が、細胞凝集塊Cの観察を良好に行え、その良否判定を実行で、且つ、細胞凝集塊Cを個別にピックアップできる候補となる箇所である。比較例では、白点がウェルプレート3の中央付近の略円形領域にのみ分布している。また、白点の総数も少ない。これは、一つのウェル30に複数の細胞凝集塊Cが進入している割合が高いからである。
FIG. 16A is a photograph of the upper surface of an
これに対し、図17(A)は、本実施形態の細胞移動方法を実施した後の実際のウェルプレート3上面の写真、図17(B)は、一つのウェル30に一つの細胞凝集塊Cが入った箇所を白点で示した画像である。本実施形態によれば、白点がウェルプレート3の全体に行き渡っており、細胞凝集塊Cが良好に分散した状態でウェルプレート3に担持されていることが判る。また、白点の総数は比較例に比べて多い。これは、一つのウェル30に複数の細胞凝集塊Cが進入している割合が低いからである。
On the other hand, FIG. 17A is a photograph of the upper surface of the
このように、本実施形態によれば、細胞凝集塊Cのウェルプレート3上における分散状態を良好にすることができる。このため、複数の細胞凝集塊Cが一つのウェル30内で重なり合う確率を低くすることができる。従って、ウェルプレート3に担持された細胞凝集塊Cの状態を個別に観察し易い。また、ウェルプレート3から必要な細胞凝集塊Cを、前記吸引チップで個別に吸引させることが容易となる。
Thus, according to the present embodiment, the state of dispersion of the cell aggregate C on the
[細胞吸引方法の具体例]
続いて、分注容器1から必要量の細胞凝集塊Cを分注チップ4に吸引させる方法について説明する。図18(A)は、分注容器1の斜視図、図18(B)は、分注容器1の底板11の平面図である。分注容器1は、下端に平坦な底板11を有し、上端に上面開口12を有する円筒型の透光性容器である。底板11には、グリッド13が実線で描かれている。[Specific example of cell aspiration method]
Next, a method for sucking the required amount of cell aggregate C from the dispensing
グリッド13の一つの升目の大きさは、撮影に使用するカメラレンズ71の画角に応じて設定される。例えば、4倍の対物レンズが用いられる場合は、2mmサイズの升目とされる。例えば、ターゲットの細胞凝集塊Cのサイズが直径100μm程度であるならば、2mmサイズの升目を有するグリッドが描かれることにより、100〜200個程度の細胞凝集塊Cを一つの升目に収容することができる。これは一例であり、要するに、一つの升目の位置において分注チップ4に吸引動作を行わせると、何個の細胞凝集塊Cを吸引可能であるかを概略的に対応付けることができるように、グリッドが描かれていれば良い。
The size of one grid of the
図19(A)は、分注容器1の底板11のカメラユニット7による撮影状態を示す図、図19(B)は、その撮影画像を示す図である。分注容器1は、細胞培養液L1を貯留し、底板11上には細胞凝集塊Cが沈降している。図19(A)に示す通り、カメラユニット7は、分注容器1の下側から底板11の画像を撮像する。底板11にはグリッド13が描かれているので、得られる画像は、図19(B)に示す通り、グリッド13と、底板11上に分散している多数個の細胞凝集塊Cとが重畳された画像である。なお、グリッド13は、実際に底板11に描かれていなくとも、画像処理上で同様なグリッドラインを仮想的に描き、これを底板11の画像に重ね合せる態様としても良い。
FIG. 19 (A) is a diagram showing a photographing state of the
図19(B)の画像によれば、グリッド13に基づいて、底板11上に担持された細胞凝集塊Cの分布を把握することが可能となる。つまり、画像処理によって、細胞凝集塊Cが載っている升目と、載っていない升目とを識別することで、細胞凝集塊Cの底板11上における分布を概略的に把握することができる。
According to the image of FIG. 19B, it is possible to grasp the distribution of the cell aggregate C carried on the
さらに、分注チップ4に吸引させる細胞凝集塊Cの数を、升目の数で決定することができる。例えば、一つの升目のサイズが一つの細胞凝集塊Cのサイズと概ね一致している場合、一つの升目の位置で分注チップ4に吸引動作を行わせると、一つの細胞凝集塊Cが分注チップ4に吸引されると扱うことができる。この場合、20個の細胞凝集塊Cを一回の吸引動作で分注チップ4に吸引させたい場合、細胞凝集塊Cが載っている20個の升目分の位置と特定し(吸引エリアの特定)で吸引動作を行わせれば良い。細胞凝集塊Cと升目とが概ね1対1で対応している領域があれば、図19に示す通り、その領域において所定数の升目の部分を吸引エリア13Aに指定することができる。そして、吸引エリア13Aの領域において分注チップ4に吸引動作を行わせることで、所望数の細胞凝集塊Cを分注チップ4に吸引させることができる。
Furthermore, the number of cell aggregates C to be sucked into the dispensing
図20は、分注チップ4による細胞凝集塊の吸引状況を示す図である。図8も参照しつつ、細胞移動装置Sにおける吸引動作を説明する。制御部8の撮像制御部84は、カメラユニット7を制御して、細胞凝集塊Cが沈降している分注容器1の底板11の画像を撮像させる。画像処理部85は、カメラユニット7により取得された底板11の画像データを画像処理する。画像処理部85は、グリッド13を利用して、細胞凝集塊Cの底板11上における分布を認識する。そして、吸引エリア設定部86は、画像処理部85により認識された細胞凝集塊Cの分布に基づき、分注チップ4により吸引を行わせる底板11上の吸引エリア13Aを特定する。
FIG. 20 is a diagram showing the state of suction of cell aggregates by the dispensing
その後、軸制御部81は、ヘッドユニット軸駆動部56を制御して、待機ポジションP11に位置しているヘッド52(ヘッド本体51)を、分注容器1の吸引エリア13Aの上空のポジションP12へ移動させる。次いで、ヘッド制御部82がヘッド駆動部57(ヘッド昇降モータM1)を制御して、分注チップ4の先端開口4Hが、底板11上における吸引エリア13Aの一つの升目(吸引起点となる升目)の上方に接近するよう、ヘッド52を下降させる。
Thereafter, the
続いて、ヘッド制御部82がヘッド駆動部57(ピストン昇降モータM2)を制御して、ピストン部材55を上昇させることによって、先端開口4Hに吸引力を発生させる。この吸引力を発生しつつ、軸制御部81は、先端開口4Hが吸引エリア13Aの残りの升目の上方を全て通過するように、ヘッド52を水平方向へ移動させる。この動作が終了すると、図20に示す通り、吸引エリア13Aの細胞凝集塊Cは分注チップ4内に吸引され、当該吸引エリア13Aは細胞凝集塊Cが空白の領域となる。その後、ヘッド制御部82はヘッド52を上昇させる。ポジションP13のヘッド52は、その上昇を終えた状態を示している。この後、図12(A)に示す、分散アダプタ6を装着する工程に移行することになる。
Subsequently, the
上記の吸引方法を実行すれば、分注容器1の底板11における細胞凝集塊Cの分布状態を、グリッド13に基づいて画像上で把握することができ、グリッド13の升目数をもって細胞凝集塊Cの吸引数を設定することが可能となる。このため、分注チップ4に適正な量の細胞凝集塊Cを吸引させることができる。従って、先端開口4Hから吐出される細胞凝集塊Cが本来的に多い故に当該細胞凝集塊Cがウェルプレート3上において密集し易い、という状況を回避することができる。また、先端開口4Hから吐出される細胞凝集塊Cが本来的に少なすぎるという事態も回避できる。
If the above suction method is executed, the distribution state of the cell aggregate C in the
[細胞移動装置の動作フローの説明]
図21及び図22は、細胞移動装置Sの動作の一例を示すフローチャートである。制御部8は、図略の入力部から、一回当たりの吸引動作で分注チップ4に吸引させる細胞凝集塊Cの数の指定を受け付ける(ステップS1)。また、制御部8は、前記入力部から、分注チップ4に細胞(細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1)を吸引させる際の吸引速度の指定(ステップS2)と、分注チップ4から細胞を吐出させる際の吐出速度の指定(ステップS3)とを受け付ける。吸引速度は、比較的早い速度に設定されることが望ましい。吸引速度が遅すぎると、先端開口4Hから吸引されつつある細胞凝集塊Cが、自重で落下することがある。一方、吐出速度は、比較的遅い速度に設定される。[Description of operation flow of cell transfer device]
21 and 22 are flowcharts showing an example of the operation of the cell transfer device S. The
続いて、軸制御部81がカメラ軸駆動部73を制御し、カメラユニット7を分注容器1の下方に移動させる(ステップS4)。そして、撮像制御部84がカメラユニット7を制御して、細胞凝集塊Cが沈降している分注容器1の底板11の画像を撮像させる(ステップS5)。得られた底板11の画像データは、画像処理部85に送られる。
Subsequently, the
画像処理部85は、取得された画像データについて、細胞凝集塊Cを認識する画像処理、及びグリッド13を認識する画像処理などを実行して、先ずは底板11に担持されている細胞凝集塊Cの個体数をカウントする処理を行う(ステップS6)。そして、カウントされた細胞凝集塊Cの個体数と、ステップS1で指定された個体数とが比較される(ステップS7)。指定個体数よりカウントされた細胞凝集塊Cの方が少ない場合(ステップS7でNO)、細胞凝集塊Cの絶対数が不足していることになるので、制御部8は表示部74にエラー表示を行う(ステップS8)。このエラー表示は、例えばユーザーに対し、分注容器1へ細胞凝集塊Cを追加することを促す表示である。
The
指定個体数よりカウントされた細胞凝集塊Cの方が多い場合(ステップS7でYES)、画像処理部85は、画像処理によって、グリッド13に基づき細胞凝集塊Cの底板11上における分布を認識する。そして、吸引エリア設定部86は、分注チップ4により吸引を行わせるグリッド13の升目、つまり底板11上の吸引エリア13Aを特定する(ステップS9)。
When there are more cell aggregates C counted than the specified number of individuals (YES in step S7), the
その後、吸引エリア設定部86は、吸引エリア13Aにおいて分注チップ4に吸引動作を行わせた場合の液体吸引量を算出する(ステップS10)。この算出は、グリッド13の一つの升目について細胞凝集塊Cを吸引させるために必要な細胞培養液L1の吸引量と、吸引エリア13Aに属する升目の数とを乗算する算出である。これにより、分注チップ4における一回当たりの細胞培養液L1の吸引量が決定される(ステップS11)。
Thereafter, the suction
次いで、吸引エリア設定部86は、決定された吸引量が、分注チップ4の吸引容量の範囲内であるか否かを確認する(ステップS12)。決定された吸引量が分注チップ4の吸引容量を超過している場合(ステップS12でNO)、制御部8は表示部74にエラー表示を行う(ステップS13)。このエラー表示は、吸引容量オーバーである旨をユーザーに通知する表示であり、吸引エリア13Aの縮減を促す表示、若しくは、複数回に分けて吸引を行うことを促す表示である。
Next, the suction
決定された吸引量が分注チップ4の吸引容量の範囲内である場合(ステップS12でYES)、軸制御部81はヘッドユニット5を、新品の分注チップ4の置き場である図略の分注チップストック部の上空へ移動させる(ステップS14)。続いて、ヘッド制御部82は、ヘッド52を一つの分注チップ4に向けて下降させることで、ヘッド52の下端の装着部53を分注チップ4の基端部41に嵌め込む(ステップS15)。これにより、ヘッド52に分注チップ4が装着される。
When the determined suction amount is within the range of the suction capacity of the dispensing tip 4 (YES in step S12), the
その後、ヘッド制御部82がヘッド52を上昇させ、軸制御部81がヘッドユニット5を分注容器1の上空へ移動させる(ステップS16)。この際、分注チップ4の先端開口4Hが、ステップS9で特定された吸引エリア13Aの吸引起点となる一つの升目の鉛直線上に位置合わせされる。
Thereafter, the
その後、ヘッド制御部82はヘッド52を下降させ、先端開口4Hを分注容器1の細胞培養液L1に浸漬させると共に、先端開口4Hに吸引力を発生させる制御を行う(ステップS17)。この際、軸制御部81は、先端開口4Hが吸引エリア13Aの残りの升目の上方を全て通過するように、ヘッド52を水平方向へ移動させる。これにより、底板11に担持されている細胞凝集塊Cが、その周囲の細胞培養液L1と共に先端開口4Hから吸引され、分注チップ4内には細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1が保持される(第1制御)。
Thereafter, the
次に、軸制御部81は、ヘッドユニット5を分散アダプタ6の保管部60の上空へ移動させる(ステップS18)。この際、保管部60の一つの分散アダプタ6と、細胞培養液L1を保持している分注チップ4が装着されたヘッド52とが、鉛直線上に位置合わせされるよう移動される。その後、ヘッド制御部82はヘッド52を下降させ、ヘッド52に分散アダプタ6を装着させる(ステップS19)。これにより、分注チップ4と分散アダプタ6とが一体化された状態となり、先端開口4Hの下方には分散面61が位置する状態となる(第2制御)。
Next, the
続いて、軸制御部81は、ヘッドユニット5を選別容器2の上空へ移動させる(ステップS20)。この際、分散アダプタ6の分散面61と選別容器2の上部開口2Hとが位置合わせされる。そして、細胞培養液L1を分注チップ4から吐出させる工程に先立って、分散アダプタ6の分散面61に培地L2を馴染ませる処理が行われる。具体的には、ヘッド制御部82がヘッド52を下降させ、分散アダプタ6の分散面61だけを選別容器2の培地L2へ浸漬させる(ステップS21)。所定時間の経過後、ヘッド制御部82がヘッド52を上昇させ、分散面61を培地L2の液面LHの上空へ移動させる(ステップS22)。このステップS21の下降及びステップS22の上昇が、予め指定された回数だけ繰り返される(ステップS23)。この動作により、分散面61の上面まで、培地L2が浸透した状態とすることができる。
Subsequently, the
しかる後、細胞培養液L1を吐出させる工程に移行する。ヘッド制御部82がヘッド52を下降させ、分散アダプタ6の分散面61及び分注チップ4の先端開口4Hを、選別容器2の培地L2へ浸漬させる(ステップS24)。当該浸漬によって、分散面61がウェルプレート3の上面301に上方から対向することになる(第3制御)。
Thereafter, the process proceeds to the step of discharging the cell culture solution L1. The
そして、分散制御部83が、ヘッド52を水平方向へ微小に往復移動させる動作を開始させる(ステップS25)。これにより、分注チップ4及び分散アダプタ6は左右方向へ微小に揺動する。この状態で、ヘッド制御部82がピストン部材55を所定長だけ下降させ、先端開口4Hに吐出力を発生させる(ステップS26)。これにより、先端開口4Hから複数の細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1が吐出される(第4制御)。
Then, the
ステップS25の動作とステップS26の動作との連携により細胞凝集塊Cは分散され、分散面61からウェルプレート3に落下する。その後、ヘッド制御部82がヘッド52を上昇させ、分散面61を培地L2の液面LHの上空へ移動させる(ステップS27)。この際に生じる液流によって、分散面61上に残存している細胞凝集塊Cを、積極的に分散開口611を通して落下させることができる(第5制御)。
The cell aggregate C is dispersed by the cooperation of the operation in step S25 and the operation in step S26, and falls from the
そして、予め指定された回数だけ、ヘッド52の下降及び上昇が実行されたか否かが確認される(ステップS28)。指定回数だけ実行されていない場合(ステップS28でNO)、ステップS24に戻って処理が繰り返される。一回目の浸漬の際に分注チップ4に保持された細胞培養液L1を全量吐出させた場合は、二回目以降の処理の繰り返しにおいてステップS26はスキップされ、浸漬時に分散制御部83によるヘッド52の微小揺動(ステップS25)だけが実行される。一方、小分けして細胞培養液L1を分注チップ4から吐出させる場合は、二回目以降の処理の繰り返しにおいてもステップS26が実行される。
Then, it is confirmed whether or not the lowering and raising of the
分注チップ4及び分散アダプタ6は、1バッチの使用で廃棄される。このため、ヘッド52の下降及び上昇が指定回数だけ実行されると(ステップS28でYES)、軸制御部81は、ヘッドユニット5を図略の廃棄ボックス等が配置された廃棄位置へ移動させる(ステップS29)。そして、分散アダプタ6をヘッド52から離脱させる動作(ステップS30)と、分注チップ4をヘッド52から離脱させる動作(ステップS31)とが実行される。この離脱動作は、ヘッド52に外嵌されている図略の筒状ロッドを下降させ、分注チップ4及び分散アダプタ6の上端縁を押圧することによって実現することができる。
The dispensing
[各種の変形例]
<分散アダプタの変形例>
図23(A)〜(C)は、分散アダプタの変形例を示す図である。図23(A)に示す分散アダプタ6Aは、円錐型の分散面61Aを有している。分散面61Aは、分注チップ4の先端開口4Hの軸心AXと対向する中心部612付近から、その周縁部613に向けて下方に傾斜している。先端開口4Hと対向する中心部612の付近は、該先端開口4Hから細胞培養液L1が吐出された際に細胞凝集塊Cが密集し易い。このため、分散アダプタ6を揺動させるとはいえ、平坦な分散面61であると、その中心部付近の分散開口611から細胞凝集塊Cが比較的多く落下し、ウェルプレート3上に細胞凝集塊Cの密集部を形成してしまう懸念がある。[Various modifications]
<Modified example of distributed adapter>
FIGS. 23A to 23C are diagrams showing a modification of the distributed adapter. A
しかし、円錐型の分散面61Aとすることで、中心部612付近に吐出された細胞凝集塊Cは、その円錐の傾斜に沿って周縁部613へ誘導されるので、分散が促進される。つまり、分散面61Aが、先端開口4Hと対向する中心部612付近、すなわち細胞凝集塊Cが密集し易い中心部612付近よりも、周縁部613の方から細胞凝集塊Cが抜け出し易い構造を有する。従って、細胞凝集塊Cをより分散させ易くすることができる。
However, by using the
図23(B)に示す分散アダプタ6Bは、分散開口611の開口密度を異ならせた分散面61Bを有している。分散面61Bは、分注チップ4の先端開口4Hの軸心AXと対向する中心部614付近における分散開口611の密度が粗で、その周縁部615における分散開口611の密度が、中心部614付近に比較して密とされている。このような分散面61Bもまた、細胞凝集塊Cが密集し易い中心部614付近よりも、周縁部615の方から細胞凝集塊Cが抜け出し易い構造となる。従って、細胞凝集塊Cをより分散させ易くすることができる。
A dispersion adapter 6B shown in FIG. 23B has a
図23(C)に示す分散アダプタ6Cは、平面視で矩形形状の分散面61Cを有している。一般に、ウェルプレート3は正方形若しくは矩形状である。矩形の分散面61Cとすることで、満遍なくウェルプレート3に細胞凝集塊Cを分散させ易くすることができる。なお、分散面61Cは、選別容器2における矩形の上部開口2Hに相似な矩形形状とすることが望ましい。
A
<空気抜き孔を具備しない分散アダプタ>
上記実施形態では、空気抜き孔63を備える分散アダプタ6を用いる例を示したが、あえて空気抜き孔63を具備しない分散アダプタを用いるオペレーションも可能である。図24〜図26は、空気抜き孔63を具備しない分散アダプタ6Sを用いた細胞吐出動作を示す図である。分散アダプタ6Sは、分注チップ4と共にヘッド52に装着されている。分注チップ4には、細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1が吸引されている。<Dispersion adapter without air vents>
In the above-described embodiment, an example in which the
図24に示すように、分散アダプタ6Sを、上部開口2Hを通して選別容器2にアプローチさせ、その分散面61を選別容器2に貯留されている培地L2に浸漬させる。この場合、分散アダプタ6Sは空気抜き孔63を具備しないので、培地L2は分散面61を通してキャビティ6Hへ進入することができない。
As shown in FIG. 24, the dispersion adapter 6S is caused to approach the sorting
続いて、図25に示す通り、分注チップ4に吸引力を発生させる。これにより、分注チップ4の先端開口4Hから、キャビティ6H内に存在する空気が吸引され、キャビティ6Hは負圧となる。従って、培地L2が、分散面61を浸透してキャビティ6Hへ入り込むようになる。その後、図26に示すように、分注チップ4及び分散アダプタ6Sを揺動させつつ、分注チップ4から細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1が吐出される。
Subsequently, as shown in FIG. 25, a suction force is generated in the
分散アダプタ6Sのキャビティ6H内に液体(培地L2)が浸透していないと、分注チップ4の先端開口4Hから吐出された細胞培養液L1が落下し難い場合がある。例えば、先端開口4Hに液玉となって付着し続けることがある。上述の実施形態の如く空気抜き孔63を設けることで、分散面61からの培地L2の浸透を概ね確保できるが、時に分散面61の撥水性によって、前記浸透が妨げられる場合が起こり得る。これに対し、本変形実施形態によれば、空気抜き孔63を具備しない分散アダプタ6Sを用いることでキャビティ6Hを負圧にすることができるので、培地L2を確実にキャビティ6Hへ進入させることができる。
If the liquid (medium L2) does not penetrate into the
<分注チップの変形例>
図27(A)は、変形例に係る分注チップ4Aを示す縦断面図、図27(B)はその下面図である。分注チップ4Aは、側方に開口した先端開口4Hを有している。分注チップ4Aの先端(下端)には、底板44が備えられ、該底板44には半円形の切り欠き45が形成されている。この切り欠き45の部分において、分注チップ4Aの先端の一部も切り欠かれている。これにより、側方に開口した先端開口4Hが形成されている。<Modification of dispensing tip>
FIG. 27A is a longitudinal sectional view showing a
図28は、変形例に係る分注チップ4Aの使用例を示す図である。分注チップ4Aの先端が、細胞培養液L1及び細胞凝集塊Cを貯留する分注容器1に進入している。そして、底板44が分注容器1の底板11に接面している。この状態で、分注チップ4Aを側方に移動させつつ、先端開口4Hに吸引力を発生させる。これにより、底板11に沈殿した細胞凝集塊Cの吸引効率を高めることができる。
FIG. 28 is a diagram illustrating a usage example of the
<分注容器の変形例>
図29は、変形例に係る分注容器10を示す図である。図1などに示した分注容器1では、細胞培養液L1中に多量の細胞凝集塊Cを貯留することを想定している。それゆえ、先に図18〜図20に基づき説明した通り、一回の吸引動作にて分注チップ4に吸引させる細胞凝集塊Cの数、つまり1回の吐出動作で分注チップ4から選別容器2に吐出させる細胞凝集塊Cの数を調整する例を示した。これに対し、図29の分注容器10は、1回の吐出動作で分注チップ4から吐出させる数の細胞凝集塊Cを含む細胞培養液L1だけを貯留している。ここでの分注容器10は、例えば有底のチューブ、マイクロプレートに備えられている一つのウェル等である。このような分注容器10を用いれば、分注チップ4への細胞凝集塊Cの吸引動作を効率的に行わせることができる。<Modification of dispensing container>
FIG. 29 is a view showing a dispensing
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。 The specific embodiments described above mainly include inventions having the following configurations.
本発明の一局面に係る対象物移動方法は、複数の対象物を含む対象液体を吸引及び吐出する先端開口を有し、前記対象液体を保持可能なチップを用いて前記対象物を移動させる方法であって、前記チップの前記先端開口から前記対象液体を吸引させ、前記チップ内に前記対象液体を保持させる工程と、前記対象物を通過させることが可能なサイズを有する分散開口を複数有する分散面と、少なくとも前記チップの先端開口を収容するキャビティとを備えた分散アダプタを準備し、前記分散面が前記先端開口の下方に位置する状態で、前記チップと前記分散アダプタとを一体化させる工程と、前記対象物の移動先となる受容液体中に、少なくとも前記分散アダプタの前記分散面を浸漬させる工程と、前記分散面が前記受容液体中に浸漬された状態で、前記分散アダプタを揺動させつつ、前記チップ内に保持された前記対象液体を前記先端開口から吐出させる工程と、を含む。 An object moving method according to one aspect of the present invention is a method of moving an object using a chip that has a tip opening that sucks and discharges a target liquid including a plurality of objects and can hold the target liquid. A step of sucking the target liquid from the tip opening of the chip and holding the target liquid in the chip, and a dispersion having a plurality of dispersion openings having a size that allows the target to pass therethrough. Preparing a dispersion adapter having a surface and a cavity accommodating at least the tip opening of the chip, and integrating the chip and the dispersion adapter in a state where the dispersion surface is located below the tip opening And a step of immersing at least the dispersion surface of the dispersion adapter in a receiving liquid to which the object is moved, and a state in which the dispersion surface is immersed in the receiving liquid. In, while oscillating the dispersion adapter, and a step of discharging the liquid of interest held in the tip from the tip opening.
この方法によれば、チップに対象液体を吸引させた後、当該対象液体を吐出させる前に、前記チップに対して分散アダプタが一体化される。この際、分散アダプタの分散面が前記チップの先端開口の下方に位置する。そして、前記分散面が受容液体中に浸漬された状態で、前記分散アダプタを揺動させつつ、チップ内に保持された前記対象液体がその先端開口から吐出される。このため、先端開口から吐出された対象物は、前記分散面の面上で分散され、その後に前記分散面の分散開口から前記受容液体中に放散される。従って、チップから吐出された対象物が、一箇所に密集することはなく、前記受容液体中における分散性を良好なものとすることができる。 According to this method, after the target liquid is sucked into the chip, the dispersion adapter is integrated with the chip before the target liquid is discharged. At this time, the dispersion surface of the dispersion adapter is positioned below the tip opening of the chip. Then, in a state where the dispersion surface is immersed in the receiving liquid, the target liquid held in the tip is discharged from the tip opening while the dispersion adapter is swung. For this reason, the object discharged from the tip opening is dispersed on the surface of the dispersion surface, and then is diffused into the receiving liquid from the dispersion opening of the dispersion surface. Therefore, the objects discharged from the chip do not concentrate at one place, and the dispersibility in the receiving liquid can be improved.
上記の対象物移動方法において、前記受容液体中には、前記対象物を個別に収容する区画を表面に有するプレートが配置され、前記分散面は、前記プレートの表面の上方に浸漬され、前記分散アダプタは、前記プレートが存在する範囲内で揺動されることが望ましい。 In the above object moving method, a plate having on its surface a section for individually storing the object is disposed in the receiving liquid, and the dispersion surface is immersed above the surface of the plate, and the dispersion The adapter is preferably swung within a range where the plate exists.
この方法によれば、分散アダプタがプレートの存在範囲内で揺動されるので、前記プレート上に対象物を良好な分散状態で担持させることができる。 According to this method, since the dispersion adapter is swung within the range where the plate exists, the object can be supported on the plate in a good dispersion state.
上記の対象物移動方法において、前記吐出させる工程の後、前記分散面が前記受容液体の液面から上方に離間するまで、前記チップ及び前記分散アダプタを上昇させ、その後、前記分散面を浸漬させる工程と、少なくとも前記吐出させる工程のうちの前記分散アダプタを揺動させる動作とを再度実行させることが望ましい。 In the object moving method, after the discharging step, the tip and the dispersion adapter are raised until the dispersion surface is separated upward from the liquid surface of the receiving liquid, and then the dispersion surface is immersed. It is desirable to re-execute the step and the operation of swinging the dispersion adapter in at least the discharging step.
この方法によれば、一旦分散面を受容液体の液面から上方に離間させることで、重力を利用して前記分散面上に残存している対象物若しくは分散開口に引っ掛かっているような対象物を、分散開口を通して確実に前記受容液体中に放散させることができる。 According to this method, once the dispersion surface is separated upward from the liquid surface of the receiving liquid, an object remaining on the dispersion surface or an object that is caught on the dispersion opening by using gravity. Can be reliably diffused into the receiving liquid through the dispersion opening.
上記の対象物移動方法において、前記対象液体は、前記対象物を担持する平坦な底面を含む容器に収容され、前記チップは前記底面上に担持された前記対象物を周囲の液体と共に吸引するものであって、前記底面に担持された前記対象物の分布を認識する工程と、前記対象物の分布に基づいて、前記チップにより前記吸引を行わせる、前記底面上のエリアを特定する工程と、をさらに備えることが望ましい。 In the above object moving method, the target liquid is accommodated in a container including a flat bottom surface that supports the object, and the tip sucks the object supported on the bottom surface together with surrounding liquids. The step of recognizing the distribution of the object carried on the bottom surface, the step of identifying the area on the bottom surface that causes the tip to perform the suction based on the distribution of the object, It is desirable to provide further.
この方法によれば、前記底面上における対象物の分布状態が予め把握されるので、チップに適正な量の対象物を吸引させることができる。従って、チップの先端開口から吐出される対象物が本来的に多い故に当該対象物が密集し易い、という状況を回避することができる。また、チップの先端開口から吐出される対象物が本来的に少なすぎるという事態も回避できる。 According to this method, since the distribution state of the object on the bottom surface is grasped in advance, an appropriate amount of the object can be sucked into the chip. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the objects are likely to be dense because there are inherently many objects ejected from the tip opening of the chip. In addition, it is possible to avoid a situation in which the number of objects discharged from the tip opening of the chip is inherently too small.
上記の対象物移動方法において、前記対象物が細胞であり、前記対象液体及び前記受容液体が培地であることが望ましい。この方法によれば、本発明を医療や生物学的な研究の用途に適用することができる。 In the above object moving method, it is desirable that the object is a cell and the object liquid and the receiving liquid are culture media. According to this method, the present invention can be applied to medical and biological research applications.
本発明の他の局面に係る対象物移動装置は、複数の対象物を含む対象液体を貯留する第1容器と、前記対象物の移動先となる受容液体を貯留する第2容器と、前記複数の対象物を含む液体を吸引及び吐出する先端開口を有し、前記液体を保持可能なチップと、前記対象物を通過させることが可能なサイズを有する分散開口を複数有する分散面と、少なくとも前記チップの先端開口を収容するキャビティとを備えた分散アダプタと、前記分散アダプタを保管する保管部と、前記チップが装着され、装着された前記チップの前記先端開口に吸引力及び吐出力を発生させる進退機構を備えたヘッドと、前記ヘッドを上下方向及び水平方向に移動させるヘッド移動機構と、前記進退機構及び前記ヘッド移動機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ヘッドを前記第1容器の位置に移動させ、前記チップの前記先端開口を前記対象液体に浸漬させると共に前記先端開口に吸引力を発生させ、前記チップ内に前記対象液体を保持させる第1制御と、前記ヘッドを前記保管部の位置に移動させ、前記分散アダプタの前記分散面が前記先端開口の下方に位置する状態で、前記チップが装着された前記ヘッドに前記分散アダプタを装着させる第2制御と、前記ヘッドを前記第2容器の位置に移動させ、前記受容液体中に、少なくとも前記分散アダプタの前記分散面を浸漬させる第3制御と、前記分散面が前記受容液体中に浸漬された状態で、前記分散アダプタを揺動させつつ、前記チップの前記先端開口に吐出力を発生させる第4制御と、を実行する。 An object moving device according to another aspect of the present invention includes a first container that stores a target liquid that includes a plurality of objects, a second container that stores a receiving liquid that is a destination of the object, and the plurality of objects. A tip opening that sucks and discharges the liquid containing the target object, a tip capable of holding the liquid, a dispersion surface having a plurality of dispersion openings having a size capable of passing the target object, and at least the above A dispersion adapter having a cavity for accommodating the tip opening of the chip, a storage unit for storing the dispersion adapter, the chip is mounted, and suction force and discharge force are generated at the tip opening of the mounted chip. A head including an advance / retreat mechanism, a head movement mechanism that moves the head in the vertical direction and the horizontal direction, and a control unit that controls operations of the advance / retreat mechanism and the head movement mechanism. The control unit moves the head to the position of the first container, immerses the tip opening of the chip in the target liquid, generates a suction force at the tip opening, and holds the target liquid in the chip A first control to move the head to a position of the storage unit, and in a state where the dispersion surface of the dispersion adapter is located below the tip opening, the dispersion adapter is attached to the head to which the chip is attached. A second control for mounting, a third control for moving the head to the position of the second container and immersing at least the dispersion surface of the dispersion adapter in the receiving liquid; and the dispersion surface in the receiving liquid. And a fourth control for generating a discharge force at the tip opening of the chip while swinging the dispersion adapter.
この装置によれば、チップに対象液体を吸引させた後、当該対象液体を吐出させる前に、前記チップが装着されたヘッドに対して分散アダプタを装着する第2制御が実行される。この際、分散アダプタの分散面が前記チップの先端開口の下方に位置する。そして、前記分散面が受容液体中に浸漬された状態で、前記分散アダプタを揺動させつつ、前記対象液体を保持したチップの先端開口に吐出力を発生させる第4制御が実行される。前記吐出力によって先端開口から吐出された対象物は、前記分散面の面上で分散され、その後に前記分散面の分散開口から前記受容液体中に放散される。従って、チップから吐出された対象物が、一箇所に密集することはなく、前記受容液体中における分散性を良好なものとすることができる。 According to this apparatus, after the target liquid is sucked into the chip, before the target liquid is discharged, the second control for mounting the dispersion adapter on the head on which the chip is mounted is executed. At this time, the dispersion surface of the dispersion adapter is positioned below the tip opening of the chip. Then, in a state where the dispersion surface is immersed in the receiving liquid, the fourth control is performed to generate a discharge force at the tip opening of the chip holding the target liquid while swinging the dispersion adapter. The object ejected from the tip opening by the ejection force is dispersed on the surface of the dispersion surface, and then diffused into the receiving liquid from the dispersion opening of the dispersion surface. Therefore, the objects discharged from the chip do not concentrate at one place, and the dispersibility in the receiving liquid can be improved.
上記の対象物移動装置において、前記制御部は、前記第4制御の後に、前記分散アダプタの前記分散面が前記受容液体の液面から上方に離間するまで、前記ヘッドを上昇させる第5制御を実行し、しかる後、前記第3制御と、少なくとも前記第4制御のうちの前記分散アダプタを揺動させる動作とを再度実行させることが望ましい。 In the object moving device described above, the control unit performs fifth control to raise the head until the dispersion surface of the dispersion adapter is separated upward from the liquid surface of the receiving liquid after the fourth control. After the execution, it is desirable to execute again the third control and at least the operation of swinging the distributed adapter in the fourth control.
この装置によれば、第4制御の後に、一旦分散面を受容液体の液面から上方に離間させる第5制御が実行されるので、重力を利用して前記分散面上に残存している対象物若しくは分散開口に引っ掛かっているような対象物を、分散開口を通して確実に前記受容液体中に放散させることができる。 According to this apparatus, after the fourth control, the fifth control for temporarily separating the dispersion surface upward from the liquid level of the receiving liquid is executed, so that the object remaining on the dispersion surface by using gravity. Objects or objects that are caught in the dispersion opening can be reliably diffused into the receiving liquid through the dispersion opening.
上記の対象物移動装置において、前記分散アダプタの前記分散面は、前記分散開口がマトリクス状に配列されたメッシュ面からなることが望ましい。この装置によれば、分散面を簡易な構成で構築することができる。 In the object moving apparatus, it is preferable that the dispersion surface of the dispersion adapter is a mesh surface in which the dispersion openings are arranged in a matrix. According to this apparatus, the dispersion surface can be constructed with a simple configuration.
上記の対象物移動装置において、前記分散アダプタの前記分散面は、前記チップの先端開口と対向する中心部付近から、その周縁部に向けて下方に傾斜した形状を有することが望ましい。 In the object moving device described above, it is desirable that the dispersion surface of the dispersion adapter has a shape inclined downward from the vicinity of the center facing the tip opening of the chip toward the peripheral edge thereof.
或いは、前記分散アダプタの前記分散面は、前記チップの先端開口と対向する中心部付近における前記分散開口の密度が粗で、前記中心部付近の周縁部における前記分散開口の密度が、前記中心部付近に比較して密であることが望ましい。 Alternatively, the dispersion surface of the dispersion adapter has a density of the dispersion opening in the vicinity of the center facing the tip opening of the chip, and a density of the dispersion opening in the peripheral edge near the center. It is desirable to be dense compared to the vicinity.
これらの装置によれば、分散面が、チップの先端開口と対向する中心部付近、つまり対象物が密集し易い中心部付近よりも、周縁部の方から対象物が抜け出しやすい構造を有する。従って、対象物をより分散させ易くすることができる。 According to these apparatuses, the dispersion surface has a structure in which the object is more easily pulled out from the peripheral portion than in the vicinity of the central portion facing the tip opening of the chip, that is, in the vicinity of the central portion where the objects are likely to be dense. Therefore, it is possible to facilitate the dispersion of the object.
上記の対象物移動装置において、前記第1容器は、平坦な底面を含む透光性の容器であり、前記チップは前記底面上に担持された前記対象物を周囲の液体と共に吸引するものであって、前記底面は、担持された前記対象物の分布を認識させることが可能なグリッドが、実線若しくは仮想的に描かれる面であることが望ましい。 In the object moving apparatus, the first container is a light-transmitting container including a flat bottom surface, and the chip sucks the object supported on the bottom surface together with surrounding liquid. In addition, it is preferable that the bottom surface is a surface on which a grid capable of recognizing the distribution of the supported object is drawn as a solid line or virtually.
この装置によれば、第1容器の底面上における対象物の分布状態を、グリッドに基づいて外部から把握することが可能となるので、チップに適正な量の対象物を吸引させることができる。従って、チップの先端開口から吐出される対象物が本来的に多い故に当該対象物が密集し易い、という状況を回避することができる。また、チップの先端開口から吐出される対象物が本来的に少なすぎるという事態も回避できる。 According to this device, the distribution state of the object on the bottom surface of the first container can be grasped from the outside based on the grid, so that an appropriate amount of the object can be sucked into the chip. Therefore, it is possible to avoid a situation in which the objects are likely to be dense because there are inherently many objects ejected from the tip opening of the chip. In addition, it is possible to avoid a situation in which the number of objects discharged from the tip opening of the chip is inherently too small.
以上の通り、本発明によれば、複数の対象物を含む対象液体を吸引及び吐出するチップを用いて前記対象物を移動させる場合において、前記チップから吐出された対象物の分散性を良好にすることができる。従って、吐出後の対象物の状態観察や、対象物の個別ピッキングのスムースな実行を可能にする。
As described above, according to the present invention, when the object is moved using a chip that sucks and discharges a target liquid containing a plurality of objects, the dispersibility of the object discharged from the chip is improved. can do. Therefore, it is possible to smoothly observe the state of the object after ejection and to perform individual picking of the object.
Claims (11)
前記チップの前記先端開口から前記対象液体を吸引させ、前記チップ内に前記対象液体を保持させる工程と、
前記対象物を通過させることが可能なサイズを有する分散開口を複数有する分散面と、少なくとも前記チップの先端開口を収容するキャビティとを備えた分散アダプタを準備し、前記分散面が前記先端開口の下方に位置する状態で、前記チップと前記分散アダプタとを一体化させる工程と、
前記対象物の移動先となる受容液体中に、少なくとも前記分散アダプタの前記分散面を浸漬させる工程と、
前記分散面が前記受容液体中に浸漬された状態で、前記分散アダプタを揺動させつつ、前記チップ内に保持された前記対象液体を前記先端開口から吐出させる工程と、
を含む対象物移動方法。A method for moving the object using a tip having a tip opening for sucking and discharging a target liquid including a plurality of objects, and capable of holding the target liquid,
Sucking the target liquid from the tip opening of the chip and holding the target liquid in the chip;
A dispersion adapter is provided that includes a dispersion surface having a plurality of dispersion openings having a size that allows the object to pass therethrough, and a cavity that accommodates at least the tip opening of the tip. Integrating the chip and the dispersion adapter in a state of being located below;
Immersing at least the dispersion surface of the dispersion adapter in a receiving liquid to which the object is moved; and
Discharging the target liquid held in the tip from the tip opening while swinging the dispersion adapter in a state where the dispersion surface is immersed in the receiving liquid;
Object moving method including:
前記受容液体中には、前記対象物を個別に収容する区画を表面に有するプレートが配置され、
前記分散面は、前記プレートの表面の上方に浸漬され、
前記分散アダプタは、前記プレートが存在する範囲内で揺動される、対象物移動方法。The object moving method according to claim 1,
In the receiving liquid, a plate having a section on the surface for individually storing the objects is disposed,
The dispersion surface is immersed above the surface of the plate;
The object moving method, wherein the dispersion adapter is swung within a range where the plate exists.
前記吐出させる工程の後、前記分散面が前記受容液体の液面から上方に離間するまで、前記チップ及び前記分散アダプタを上昇させ、
その後、前記分散面を浸漬させる工程と、少なくとも前記吐出させる工程のうちの前記分散アダプタを揺動させる動作とを再度実行させる、対象物移動方法。The object moving method according to claim 1 or 2,
After the discharging step, the tip and the dispersion adapter are raised until the dispersion surface is spaced upward from the liquid surface of the receiving liquid,
Then, the object moving method of executing again the step of immersing the dispersion surface and the operation of swinging the dispersion adapter in at least the discharging step.
前記対象液体は、前記対象物を担持する平坦な底面を含む容器に収容され、前記チップは前記底面上に担持された前記対象物を周囲の液体と共に吸引するものであって、
前記底面に担持された前記対象物の分布を認識する工程と、
前記対象物の分布に基づいて、前記チップにより前記吸引を行わせる、前記底面上のエリアを特定する工程と、をさらに備える、対象物移動方法。The object moving method according to any one of claims 1 to 3,
The target liquid is accommodated in a container including a flat bottom surface that carries the target object, and the chip sucks the target object supported on the bottom surface together with surrounding liquids,
Recognizing the distribution of the object carried on the bottom surface;
A step of identifying an area on the bottom surface on which the suction is performed by the chip based on the distribution of the object.
前記対象物が細胞であり、前記対象液体及び前記受容液体が培地である、対象物移動方法。In the target object movement method of any one of Claims 1-4,
The object moving method, wherein the object is a cell and the object liquid and the receiving liquid are culture media.
前記対象物の移動先となる受容液体を貯留する第2容器と、
前記複数の対象物を含む液体を吸引及び吐出する先端開口を有し、前記液体を保持可能なチップと、
前記対象物を通過させることが可能なサイズを有する分散開口を複数有する分散面と、少なくとも前記チップの先端開口を収容するキャビティとを備えた分散アダプタと、
前記分散アダプタを保管する保管部と、
前記チップが装着され、装着された前記チップの前記先端開口に吸引力及び吐出力を発生させる進退機構を備えたヘッドと、
前記ヘッドを上下方向及び水平方向に移動させるヘッド移動機構と、
前記進退機構及び前記ヘッド移動機構の動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記ヘッドを前記第1容器の位置に移動させ、前記チップの前記先端開口を前記対象液体に浸漬させると共に前記先端開口に吸引力を発生させ、前記チップ内に前記対象液体を保持させる第1制御と、
前記ヘッドを前記保管部の位置に移動させ、前記分散アダプタの前記分散面が前記先端開口の下方に位置する状態で、前記チップが装着された前記ヘッドに前記分散アダプタを装着させる第2制御と、
前記ヘッドを前記第2容器の位置に移動させ、前記受容液体中に、少なくとも前記分散アダプタの前記分散面を浸漬させる第3制御と、
前記分散面が前記受容液体中に浸漬された状態で、前記分散アダプタを揺動させつつ、前記チップの前記先端開口に吐出力を発生させる第4制御と、
を実行する対象物移動装置。A first container for storing a target liquid containing a plurality of objects;
A second container for storing a receiving liquid as a destination of the object;
A tip having a tip opening for sucking and discharging liquid containing the plurality of objects, and capable of holding the liquid;
A dispersion adapter comprising a dispersion surface having a plurality of dispersion openings having a size capable of passing the object, and a cavity accommodating at least the tip opening of the chip;
A storage unit for storing the distributed adapter;
A head equipped with an advancing and retreating mechanism for generating a suction force and a discharge force at the tip opening of the mounted chip;
A head moving mechanism for moving the head vertically and horizontally;
A controller that controls the operation of the advance / retreat mechanism and the head moving mechanism,
The controller is
First control for moving the head to the position of the first container, immersing the tip opening of the tip in the target liquid and generating a suction force at the tip opening to hold the target liquid in the tip When,
A second control for moving the head to the position of the storage unit and mounting the dispersion adapter on the head on which the chip is mounted in a state where the dispersion surface of the dispersion adapter is positioned below the tip opening; ,
A third control that moves the head to the position of the second container and immerses at least the dispersion surface of the dispersion adapter in the receiving liquid;
A fourth control for generating a discharge force at the tip opening of the tip while swinging the dispersion adapter while the dispersion surface is immersed in the receiving liquid;
The object moving device for executing.
前記制御部は、前記第4制御の後に、前記分散アダプタの前記分散面が前記受容液体の液面から上方に離間するまで、前記ヘッドを上昇させる第5制御を実行し、
しかる後、前記第3制御と、少なくとも前記第4制御のうちの前記分散アダプタを揺動させる動作とを再度実行させる、対象物移動装置。The object moving device according to claim 6,
After the fourth control, the control unit performs a fifth control to raise the head until the dispersion surface of the dispersion adapter is separated upward from the liquid surface of the receiving liquid,
After that, the object moving device that again executes the third control and the operation of swinging the dispersion adapter in at least the fourth control.
前記分散アダプタの前記分散面は、前記分散開口がマトリクス状に配列されたメッシュ面からなる、対象物移動装置。The object moving device according to claim 6 or 7,
The object moving device, wherein the dispersion surface of the dispersion adapter is formed of a mesh surface in which the dispersion openings are arranged in a matrix.
前記分散アダプタの前記分散面は、前記チップの先端開口と対向する中心部付近から、その周縁部に向けて下方に傾斜した形状を有する、対象物移動装置。The object moving device according to any one of claims 6 to 8,
The object moving device, wherein the dispersion surface of the dispersion adapter has a shape inclined downward from a vicinity of a central part facing a tip opening of the chip toward a peripheral part thereof.
前記分散アダプタの前記分散面は、前記チップの先端開口と対向する中心部付近における前記分散開口の密度が粗で、前記中心部付近の周縁部における前記分散開口の密度が、前記中心部付近に比較して密である、対象物移動装置。The object moving device according to any one of claims 6 to 8,
The dispersion surface of the dispersion adapter has a coarse density of the dispersion opening in the vicinity of the center portion facing the tip opening of the chip, and the density of the dispersion opening in the peripheral portion near the center portion is in the vicinity of the center portion. Object moving device that is denser in comparison.
前記第1容器は、平坦な底面を含む透光性の容器であり、前記チップは前記底面上に担持された前記対象物を周囲の液体と共に吸引するものであって、
前記底面は、担持された前記対象物の分布を認識させることが可能なグリッドが、実線若しくは仮想的に描かれる面である、対象物移動装置。
The object moving device according to any one of claims 6 to 10, wherein:
The first container is a translucent container including a flat bottom surface, and the chip sucks the object carried on the bottom surface together with a surrounding liquid,
The object moving device, wherein the bottom surface is a surface on which a grid capable of recognizing the distribution of the object to be carried is drawn as a solid line or virtually.
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