JP6873456B2 - Cell transport system - Google Patents

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本発明は、一般的な顕微鏡装置への配設使用が可能である汎用性の高いシステムであって、細胞搬送操作においてオートフォーカス制御による焦点補正が正常に動作しない1細胞解析を想定した作業で使用した場合であっても、対象細胞を1細胞単位で所望の搬送先容器に効率的に搬送することを可能とする細胞搬送システムに関する。 The present invention is a highly versatile system that can be arranged and used in a general microscope device, and is a work assuming one-cell analysis in which focus correction by autofocus control does not normally operate in a cell transport operation. The present invention relates to a cell transport system that enables efficient transport of target cells to a desired transport destination container in units of one cell even when used.

近年における微少流量制御を可能とする無振動ポンプ技術等の発展により、「1細胞単位」での細胞搬送操作を実現可能とする極少液量での吸引及び吐出技術が実現可能となった。当該微小液量操作技術は、がん研究、幹細胞研究、iPS細胞研究等を進展させる「1細胞解析」の基盤技術であり、当該技術の操作性や効率の向上がこれらの研究の進展に影響を与える。
現在の生命科学分野では、コンピュータの演算処理速度の飛躍的な発展とも相関し、ハイスループット解析等の大規模解析技術の指向性が強い。そのため分析用容器として試料の大量処理が可能なマイクロウェルプレートが多用され、更に今後はマイクロチップ状の微小ホール及びチャンネルを備えたマイクロデバイス容器が発展することが予想される。
In recent years, the development of vibration-free pump technology that enables minute flow rate control has made it possible to realize suction and discharge technology with a very small amount of liquid that enables cell transfer operation in "one cell unit". The microfluidic volume manipulation technology is the basic technology of "1 cell analysis" that advances cancer research, stem cell research, iPS cell research, etc., and the improvement of operability and efficiency of the technology affects the progress of these researches. give.
In the current field of life science, there is a strong directivity of large-scale analysis technology such as high-throughput analysis, which correlates with the dramatic development of computer computing speed. Therefore, a microwell plate capable of mass processing of a sample is often used as a container for analysis, and it is expected that a microdevice container having microchip-shaped microholes and channels will be developed in the future.

このような微小容器における「1細胞単位」での細胞搬送操作を行う場合、実際の作業現場では、ディッシュからマイクロウェルプレートへの分注操作、マイクロウェルプレートからマルチPCRチューブへの分注操作等、容器底面の形状や厚さが異なる容器間で細胞搬送操作を行う要望がある。当該操作においては、微小キャピラリー管内への細胞吸引操作及び吐出操作のそれぞれにおいて、試料ステージの底面方向又は上面方向に配設された対物レンズを介した顕微鏡観察により、「対象(容器底面)へのピント合わせ」及び「操作完了の確認」をその都度実行しながら行う必要が生じる。この点は分注操作を連続して行う大規模な試料解析であるほど、その作業効率に深刻に影響する操作工程となる。
そこで、1細胞単位での細胞搬送操作を効率良く実行する技術開発が期待されているが、以下に示す主たる課題によりその実現が阻まれていた。
When performing a cell transfer operation in "one cell unit" in such a microcontainer, in an actual work site, a dispensing operation from a dish to a microwell plate, a dispensing operation from a microwell plate to a multi-PCR tube, etc. There is a demand for cell transfer operation between containers having different shapes and thicknesses of the bottom surface of the container. In this operation, in each of the cell suction operation and the discharge operation into the microcapillary tube, microscopic observation through an objective lens arranged in the bottom surface direction or the top surface direction of the sample stage is performed to "to the target (bottom surface of the container)". It will be necessary to perform "focusing" and "confirmation of operation completion" each time. In this respect, the larger the sample analysis in which the dispensing operation is continuously performed, the more seriously the operation process affects the work efficiency.
Therefore, it is expected to develop a technique for efficiently executing a cell transport operation on a cell-by-cell basis, but its realization has been hindered by the following main problems.

1)オートフォーカス阻害現象
光学系におけるピント合わせの自動化技術としては、オートフォーカス画像処理によって焦点ズレを補正する制御手段が広く知られおり、当該技術は一般的な顕微鏡システムにおいても広く利用されている極めて有用な技術である。
顕微鏡におけるオートフォーカス制御機構としては、例えば、観測対象との焦点位置のズレを認識して当該ズレ量に応じた補正量を定量的に算出し、当該補正量に応じた焦点修正を自動的に実行する制御機構を挙げることができる(例えば、特許文献1等参照)。
1) Autofocus inhibition phenomenon As a technique for automating focusing in an optical system, a control means for correcting a focus shift by autofocus image processing is widely known, and the technique is also widely used in a general microscope system. This is an extremely useful technique.
As an autofocus control mechanism in a microscope, for example, it recognizes a deviation of the focal position from the observation target, quantitatively calculates a correction amount according to the deviation amount, and automatically corrects the focus according to the correction amount. A control mechanism to be executed can be mentioned (see, for example, Patent Document 1 and the like).

しかしながら本願発明者が細胞搬送に関する技術開発に研究を重ねたところ、「1細胞解析」を行う際の細胞搬送操作においては、微細キャピラリー管内から細胞を「吐出」する際の搬送先容器側において、オートフォーカス制御での焦点補正が正常に動作しない場面が頻発する現象に直面した。この搬送先容器におけるオートフォーカス阻害現象は、搬送先容器内の溶液が数μLのような極微量である場合に発生し、表面張力により微量液体が視野内にてドロップ形状となることに起因する現象である。当該ドロップ形状の液体では、視野内に集光による明部分と影となる暗部分が生じて極めて高いコントラストが発生し、焦点補正量の自動認識機能が正常に作動しなくなることによって引き起こされる。
このようなオートフォーカス阻害現象は、遺伝子等の解析を行うために対象細胞をPCRチューブ等に搬送する場面において発生しやすく、解析用酵素等を含む反応溶液(高額な試薬)を少量スケールにして行う場合に特に多発する現象である。この点では高価な酵素等を含む反応試薬が大量に必要となる大規模解析において深刻な作業遅延を引き起こす。
また、遺伝子等の解析では対象細胞をマイクロウェルプレートやPCRチューブ等に搬送する場面が求められるところ、反応チューブはポロプロピレン等の材質で構成される容器が多いため、ガラス等より透明度が低く、この点もオートフォーカスの自動認識を阻害する方向に作用する。
更に、キャピラリー管の管先が容器底面に近接する状況下にてピント合わせを行う場面においては、視野内の微量液内に入り込んだ管先の映り込み現象等の影響で高コントラスト化が更に顕著になり、オートフォーカス制御をより困難なものとしている。
However, as a result of repeated research by the inventor of the present application on technological development related to cell transport, in the cell transport operation when performing "1 cell analysis", on the transport destination container side when "discharging" cells from the fine capillary tube, I faced a phenomenon in which the focus correction in autofocus control did not work properly. This autofocus inhibition phenomenon in the transport destination container occurs when the amount of the solution in the transport destination container is extremely small, such as several μL, and is caused by the fact that the trace liquid becomes a drop shape in the field of view due to surface tension. It is a phenomenon. In the drop-shaped liquid, a bright part and a dark part that become shadows are generated in the field of view, and extremely high contrast is generated, which is caused by the automatic recognition function of the focus correction amount not operating normally.
Such an autofocus inhibition phenomenon is likely to occur when the target cells are transported to a PCR tube or the like for analysis of genes or the like, and a reaction solution (expensive reagent) containing an enzyme for analysis or the like is made into a small scale. This is a phenomenon that occurs particularly frequently when it is performed. In this respect, it causes a serious work delay in a large-scale analysis that requires a large amount of reaction reagents containing expensive enzymes and the like.
In addition, in the analysis of genes, etc., it is required to transport the target cells to a microwell plate, PCR tube, etc., but since many reaction tubes are made of a material such as polypropylene, the transparency is lower than that of glass, etc. This point also acts in a direction that hinders the automatic recognition of autofocus.
Furthermore, when focusing is performed in a situation where the tip of the capillary tube is close to the bottom surface of the container, the contrast is further increased due to the influence of the reflection phenomenon of the tube tip that has entered the trace amount of liquid in the field of view. This makes autofocus control more difficult.

2)微細キャピラリー管内での細胞格納状態の確認
対象細胞を1細胞単位で所望の容器内へ搬送する操作においては、搬送元容器における細胞「吸引」の確認、並びに、搬送先容器における細胞「吐出」の確認、を行いながら確実に操作を行う必要がある。即ち、対象の1細胞をピンポイントにて所望の容器内に搬送するためには、上記1)で挙げたピント合わせの自動化の課題とは別の要求として、微細キャピラリー管内に対象細胞が確実に吸引されたこと、並びに、微細キャピラリー管内から対象細胞が確実に吐出されたことを、試料ステージの底面方向又は上面方向に配設された対物レンズを介して顕微鏡で確認しながら確実に行う操作が求められる。
しかしながら、1細胞解析では微小スケールで解析を行うことが求められるところ、マイクロプレート等の微細容器を用いて容器底面にアクセスするためには、微細キャピラリー管をほぼ垂直に挿入して操作を行うことが必要となる。このような状況では対物レンズ又は光源の配設位置の関係で相対焦点深度が深く光路が阻害されやすくなり、微細キャピラリー管内に格納された細胞の状態を確認することが困難になる現象が発生する。
当該現象は、特に微小なマイクロプレートを用いた多検体処理の場合に顕在化する傾向があり、吸引又は吐出した細胞数を誤認する問題を誘発し作業を遅延させる原因となる。
2) Confirmation of cell storage state in the fine capillary tube In the operation of transporting the target cells into the desired container in units of one cell, confirmation of cell "suction" in the transport source container and cell "discharge" in the transport destination container It is necessary to perform the operation surely while confirming. That is, in order to pinpoint the target cell into the desired container, the target cell is surely placed in the fine capillary tube as a requirement different from the problem of automating focusing mentioned in 1) above. An operation that reliably confirms that the cells have been aspirated and that the target cells have been reliably discharged from the fine capillary tube with a microscope through an objective lens arranged in the bottom surface direction or the top surface direction of the sample stage is performed. Desired.
However, in 1-cell analysis, it is required to perform analysis on a microscale, and in order to access the bottom surface of the container using a microcontainer such as a microplate, the microcapillary tube must be inserted almost vertically. Is required. In such a situation, the relative depth of focus is deep and the optical path is likely to be obstructed due to the arrangement position of the objective lens or the light source, and a phenomenon occurs in which it becomes difficult to confirm the state of the cells stored in the fine capillary tube. ..
This phenomenon tends to become apparent especially in the case of multi-sample processing using a minute microplate, which induces a problem of misidentifying the number of cells aspirated or ejected and causes a delay in work.

特許第4815179号公報Japanese Patent No. 4815179

以上に示したように、1細胞搬送技術においては微細キャピラリー管での細胞吸引操作及び細胞吐出操作を顕微鏡にて確認しながら確実に行う必要があるところ、 i)1細胞解析において多用される遺伝子等の解析のための微量溶液内へ細胞搬送操作を行う場合では、搬送先容器でのオートフォーカス制御による焦点補正の正常動作が阻害されため、ピント合わせ操作を手動で行わざるを得ない状況にある。また、ii)1細胞解析において多用されるマイクロウェルプレート等を使用して細胞搬送を行う際には、微細キャピラリー管をほぼ垂直に挿入して容器底面にアクセスする必要があるところ、対物レンズ又は光源の配設位置の関係で微細キャピラリー管の先端管内に格納された細胞の状態を確認することが困難な状況となる。
これら上記課題は、飛躍的発展が予想される1細胞を対象とした大量解析技術の開発において認知された課題であり、「1細胞解析」を大規模に実行するために克服すべき課題と位置付けられる。
As shown above, in the one-cell transport technology, it is necessary to surely perform the cell aspiration operation and the cell ejection operation in the fine capillary tube while confirming with a microscope. I) Genes frequently used in one-cell analysis When performing a cell transfer operation into a trace solution for analysis such as, the normal operation of focus correction by autofocus control in the transfer destination container is hindered, so the focusing operation must be performed manually. is there. In addition, ii) when transporting cells using a microwell plate or the like, which is often used in 1-cell analysis, it is necessary to insert a fine capillary tube almost vertically to access the bottom surface of the container. Due to the arrangement position of the light source, it is difficult to confirm the state of the cells stored in the tip tube of the fine capillary tube.
These above-mentioned problems are recognized in the development of mass analysis technology for one cell, which is expected to develop dramatically, and are positioned as problems to be overcome in order to carry out "one-cell analysis" on a large scale. Be done.

本発明は、上記従来技術の事情に鑑みてなされたものでありその課題とする処は、細胞搬送操作においてオートフォーカス制御による焦点補正が正常に動作しない1細胞解析を想定した作業(即ち、細胞搬送元容器と搬送先容器の底面構造が異なり、且つ、搬送先容器の溶液が高コントラスト化している状況下)であっても、1細胞単位での効率的な細胞搬送を実行可能とする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances of the prior art, and a subject thereof is a work assuming a one-cell analysis in which focus correction by autofocus control does not normally operate in a cell transport operation (that is, cells). Technology that enables efficient cell transfer on a cell-by-cell basis even under conditions where the bottom structures of the transfer source container and the transfer destination container are different and the solution in the transfer destination container has high contrast). The purpose is to provide.

上記従来技術に係る状況において本発明者は鋭意研究を重ねたところ、細胞搬送システムにおける顕微鏡試料ステージ面に、X軸方向、Y軸方向、及びZ軸方向での3次元方向の自由移動を可能とする駆動手段、並びに、前記顕微鏡試料ステージ面に関する3次元座標の記憶及び自動調節を可能とする制御手段を設けることに着想した。
ここで、従来の一般的な顕微鏡システムを用いて1細胞解析等で要求される微量スケールでの細胞搬送操作を行う場合では、オートフォーカス制御が正常に機能しない状況であり且つ対象細胞の搬送元容器と搬送先容器の底面形状が相違して手動ピント合わせ操作が必須となるところ、一方、本発明者が着想した顕微鏡試料ステージでは、搬送元容器と搬送先容器のそれぞれの底面の相違に対応するピントが合う位置を次々に自動移動させながら、細胞吸引と細胞吐出を連続して効率良く実行できることを見出した。
当該自動移動及び制御は、顕微鏡試料ステージ(1物品)の駆動手段を自動制御するのみで実行可能であるため、簡易な制御手段の付加により実現可能な技術であった。
更に、本発明者が着想した顕微鏡試料ステージは、一般の市販の顕微鏡装置に配設可能な実施態様とすることが可能であるため、顕微鏡装置本体とは別途の汎用部材として使用することが可能であった。これは、ピント合わせ手段を顕微鏡装置と一体化した物品である対物レンズの上下移動に依存したシステムでは実現不可能な態様であり、需要者の装置導入においてコスト的に大きな利点を提供し得る。
As a result of intensive research in the situation related to the above-mentioned prior art, the present inventor has made it possible to freely move in three-dimensional directions in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction on the microscopic sample stage surface in the cell transport system. The idea was to provide a driving means to be used as the above, and a control means capable of storing and automatically adjusting the three-dimensional coordinates of the microscope sample stage surface.
Here, when performing a cell transport operation on a trace scale required for single cell analysis or the like using a conventional general microscope system, the autofocus control does not function normally and the target cell transport source. The bottom shapes of the container and the destination container are different and manual focusing operation is indispensable. On the other hand, the microscope sample stage conceived by the present inventor copes with the difference between the bottom surfaces of the source container and the destination container. We have found that cell aspiration and cell ejection can be performed continuously and efficiently while automatically moving the focus position one after another.
Since the automatic movement and control can be performed only by automatically controlling the driving means of the microscope sample stage (1 article), it is a technique that can be realized by adding a simple control means.
Further, since the microscope sample stage conceived by the present inventor can be in an embodiment that can be arranged in a general commercially available microscope device, it can be used as a general-purpose member separate from the main body of the microscope device. Met. This is a mode that cannot be realized by a system that relies on the vertical movement of the objective lens, which is an article in which the focusing means is integrated with the microscope device, and can provide a great cost advantage in the introduction of the device by the consumer.

これに対して、従来の一般的な顕微鏡システムを用いて細胞搬送を行う場合、顕微鏡試料ステージとしてX軸方向及びY軸方向の2次元方向のみの移動を可能とするものが通常であるため、各容器の底面形状の相違に応じてその都度ピント合わせが必要となる。このような一般的な顕微鏡システムでは、対物レンズの上下移動によるピント合わせを行うことを要するところ、微液量系での細胞吐出の際にはオートフォーカス阻害現象により手動操作によりピント合わせ操作をその都度行わざるを得ない。
更に、一般的な顕微鏡システムで細胞搬送を行う場合、顕微鏡試料ステージを移動させるたびに容器壁面との接触を避けるためのキャピラリー管の上下移動が必須動作として必要になる。この点、仮に一般的な顕微鏡システムに3次元座標の記憶及び自動調節を可能とする制御手段を設けたシステムを構築した場合、顕微鏡ステージ、対物レンズ、及びキャピラリー管(3物品)の駆動手段を3次元的に連動させた上で自動制御することが必要となる。これは本発明に係るシステムと比較して複雑な装置構成であり、使用時において分離した物品間の精密な連動動作の調整確認を利用者に課す複雑な装置システムとなる。更に、対物レンズを含めた連動した制御システムである必要上、顕微鏡装置本体と一体化した製品形態とならざるを得ず、需要者の装置導入においてコスト的に大きな負担となる。
On the other hand, when cells are transported using a conventional general microscope system, the microscope sample stage is usually capable of moving only in two-dimensional directions in the X-axis direction and the Y-axis direction. Focusing is required each time according to the difference in the shape of the bottom surface of each container. In such a general microscope system, it is necessary to perform focusing by moving the objective lens up and down, but when discharging cells in a microfluidic system, the focusing operation is manually performed due to the autofocus inhibition phenomenon. I have to do it every time.
Further, when carrying out cells with a general microscope system, it is necessary to move the capillary tube up and down to avoid contact with the container wall surface every time the microscope sample stage is moved. In this regard, if a general microscope system is constructed with control means capable of storing and automatically adjusting three-dimensional coordinates, the microscope stage, the objective lens, and the driving means of the capillary tube (three articles) are used. It is necessary to automatically control after interlocking three-dimensionally. This is a complicated device configuration as compared with the system according to the present invention, and is a complicated device system that imposes on the user the adjustment confirmation of the precise interlocking operation between the separated articles at the time of use. Further, since it is necessary to have an interlocking control system including an objective lens, the product form must be integrated with the main body of the microscope device, which imposes a large cost burden on the introduction of the device by the consumer.

また、更に本発明者は鋭意研究を重ねたところ、微細キャピラリー管の細胞吸引及び吐出を行う先端付近の微細構造として90〜150°の範囲にある屈曲形状等を含んでなる微細キャピラリー管形状を着想した。
本発明者は、当該先端微細構造を備えた微細キャピラリー管を使用することによって、マイクロウェルプレートの微小ウェル等を微細キャピラリー管に垂直にアクセスさせた場合であっても、微細構造の管先が水平に又は適度な傾斜角度となるようにして容器底面にアクセス可能となることを見出した。これにより本発明者は、対物レンズ又は光源の配設が垂直方向であっても光路が遮断されず、微細キャピラリー管の先端管内の視認を容易に行うことが可能となることを見出した。
Further, as a result of intensive research, the present inventor has found a fine capillary tube shape including a bent shape in the range of 90 to 150 ° as a fine structure near the tip of the fine capillary tube for sucking and discharging cells. I was inspired.
The present inventor uses a fine capillary tube having the tip microstructure so that even when the microwells of the microwell plate are accessed vertically to the fine capillary tube, the tip of the microstructure can be formed. It has been found that the bottom surface of the container can be accessed horizontally or at an appropriate inclination angle. As a result, the present inventor has found that the optical path is not blocked even when the objective lens or the light source is arranged in the vertical direction, and the inside of the tip tube of the fine capillary tube can be easily visually recognized.

ここで特許文献1は、上述のようにオートフォーカス制御を利用した顕微鏡焦点補正技術を開示する文献であるところ、当該文献段落0037等にはオートフォーカス制御による焦点位置の自動補正手段の別態様の例として、対物レンズの代わりに顕微鏡台の上下移動によってもオートフォーカス制御での焦点補正が可能である旨が記載されている。
しかし、特許文献1はオートフォーカス制御による焦点補正技術を開示する内容の過ぎない文献であるため、1細胞解析を前提とした細胞搬送技術で見出されてきた「微液量」の溶液でのピント合わせの課題を開示又は示唆する記載はない。この点、当該課題を克服する解決手段として、オートフォーカス制御を「用いることなく」顕微鏡試料ステージ面に3次元方向の自由移動を可能とする駆動手段、並びに、前記顕微鏡試料ステージ面に関する制御手段を設ける着想を、特許文献1の記載から想到することはできない。
更に、引用文献1には、細胞搬送に関する微細キャピラリー管を開示する記載はなく、キャピラリー管内での格納細胞の視認性向上に関する微細キャピラリー管の管先微細構造に関する技術的特徴も開示するものでもない。
Here, Patent Document 1 is a document that discloses a microscope focus correction technique using autofocus control as described above. In paragraph 0037 and the like of the document, there is another aspect of the automatic focus position correction means by autofocus control. As an example, it is described that focus correction by autofocus control is possible by moving the microscope table up and down instead of the objective lens.
However, since Patent Document 1 is merely a document that discloses a focus correction technique based on autofocus control, a "fine liquid amount" solution found in a cell transport technique premised on one-cell analysis is used. There is no description that discloses or suggests the problem of focusing. In this regard, as a solution for overcoming the problem, a driving means that enables free movement in the three-dimensional direction on the microscope sample stage surface "without using autofocus control" and a control means for the microscope sample stage surface are provided. The idea to be provided cannot be conceived from the description of Patent Document 1.
Further, Cited Document 1 does not disclose the fine capillary tube relating to cell transport, nor does it disclose the technical features relating to the tube tip microstructure of the microcapillary tube relating to the improvement of visibility of stored cells in the capillary tube. ..

更に、特許文献1に係る「発明が解決しようとする課題」(段落0009)には、「焦点位置の自動補正を行うためにZ軸方向の駆動系を設けることはコスト等の問題で実際的ではない」旨が記載されており、この点は従来の一般的な顕微鏡システムの流通製品のピント合わせが「対物レンズ」側の上下移動によりに実行する機種が通常である点とも符合する内容が記載されている。これらの点は、本発明に関する技術分野において顕微鏡製品のピント合わせ手段として「顕微鏡試料ステージ」側を上下移動させる駆動手段及び制御手段を設けるという着想には、阻害要因的な技術常識が存在していたことを示すものと認められる。 Further, in the "problem to be solved by the invention" (paragraph 0009) according to Patent Document 1, "providing a drive system in the Z-axis direction for automatically correcting the focal position is practical due to problems such as cost. It is stated that "it is not", and this point is consistent with the fact that the focus of the products in the market of conventional general microscope systems is usually performed by moving the "objective lens" side up and down. Are listed. Regarding these points, in the technical field related to the present invention, there is an obstructive technical common sense in the idea of providing a driving means and a control means for moving the "microscope sample stage" side up and down as focusing means for the microscope product. It is recognized that it indicates that.

Figure 0006873456
Figure 0006873456

本発明者は上記知見に基づいて本発明を完成するに至った。本発明は具体的には以下に記載の発明に関する。
[項1]
対象細胞を1細胞単位で所望の搬送先容器に搬送することを可能とする細胞搬送システムであって、;
(A)試料ステージ面に試料容器保持手段を備え且つX軸、Y軸、及びZ軸方向への自動移動が可能な駆動手段を備えた顕微鏡試料ステージ、
(B)前記試料ステージ面に関する3次元座標が記憶可能であり、前記記憶された相対的位置情報に基づいて任意の設定された3次元座標へ前記試料ステージ面を自動移動させる制御手段、並びに、
(C)前記試料ステージ面の上方に配設される微細キャピラリー管であって、細胞吸引及び細胞吐出を行う先端微細構造が90〜150°の範囲にある屈曲又は湾曲した形状を含んでなる微細キャピラリー管、を備えてなる、;
ことを特徴とする、顕微鏡装置に配設して使用する細胞搬送システム。
[項2]
搬送先容器内の極微量で顕微鏡像が高コントラスト化した溶液に対して、オートフォーカス制御での焦点補正が正常に作動しない状況でも自動的なピント合わせ動作の実行が可能である、項1に記載の細胞搬送システム。
[項3]
前記微細キャピラリー管の先端微細構造が、内径5〜500μmの管構造であって、管先から5mm以下の範囲内に屈曲又は湾曲した形状部分を含んでなる先端微細構造である、項1又は2に記載の細胞搬送システム。
[項4]
前記顕微鏡試料ステージに備えられた駆動手段が、0.1〜100μm単位での移動動作を可能とする駆動部を有する第1〜第3のアクチュエーターがそれぞれの動作軸が3次元方向で異なる角度となるように配設されてなる構造、を含むものであり、;
顕微鏡試料ステージ支持手段に第1のアクチュエーターの支持体部が固定保持され、前記第1のアクチュエーターの駆動部に第2のアクチュエーターの支持体部が固定保持され、前記第2のアクチュエーターの駆動部に第3のアクチュエーターの支持体部が固定保持され、前記第3のアクチュエーターの駆動部に顕微鏡試料ステージのステージ面が固定されるものである、;
項1〜3のいずれかに記載の細胞搬送システム。
[項5]
更に顕微鏡装置を含んでなる、項1〜4のいずれかに記載の細胞搬送システム。
[項6]
項5に記載の細胞搬送システムを用いることを特徴とする、対象細胞を1細胞単位にて搬送先容器に搬送する方法。
The present inventor has completed the present invention based on the above findings. The present invention specifically relates to the invention described below.
[Item 1]
It is a cell transfer system that enables transfer of target cells to a desired destination container in units of one cell;
(A) A microscope sample stage provided with a sample container holding means on the surface of the sample stage and a driving means capable of automatically moving in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions.
(B) A control means that can store the three-dimensional coordinates of the sample stage surface and automatically moves the sample stage surface to an arbitrary set three-dimensional coordinate based on the stored relative position information, and
(C) A fine capillary tube disposed above the sample stage surface, the tip of which microstructures for cell suction and cell ejection include a bent or curved shape in the range of 90 to 150 °. It is equipped with a capillary tube,;
A cell transport system that is arranged and used in a microscope device.
[Item 2]
Item 1 allows automatic focusing operation to be performed even in situations where focus correction by autofocus control does not work properly for a solution whose microscopic image has a high contrast with a very small amount in the transport destination container. The cell transport system described.
[Item 3]
Item 1 or 2 that the tip microstructure of the fine capillary tube is a tube structure having an inner diameter of 5 to 500 μm and includes a bent or curved shape portion within a range of 5 mm or less from the tube tip. The cell transport system according to.
[Item 4]
The driving means provided in the microscope sample stage has a driving unit capable of moving in units of 0.1 to 100 μm, and the first to third actuators have different operating axes in three-dimensional directions. Including a structure, which is arranged such that;
The support portion of the first actuator is fixedly held by the microscope sample stage support means, the support portion of the second actuator is fixedly held by the drive portion of the first actuator, and the drive portion of the second actuator is fixedly held. The support portion of the third actuator is fixedly held, and the stage surface of the microscope sample stage is fixed to the driving portion of the third actuator;
Item 6. The cell transport system according to any one of Items 1 to 3.
[Item 5]
Item 4. The cell transport system according to any one of Items 1 to 4, further comprising a microscope device.
[Item 6]
Item 5. A method for transporting target cells to a transport destination container in units of one cell, which comprises using the cell transport system according to Item 5.

本発明に係る細胞搬送システムを使用することにより、顕微鏡試料ステージ面の移動動作とピント合わせ動作を同時的に実行することが可能であり、また、搬送元容器及び搬送先容器の底面にアクセスした微細キャピラリー管の先端管内での細胞格納状態の容易な確認が可能となる。
これにより本発明では、細胞搬送操作においてオートフォーカス制御による焦点補正が正常に動作しない1細胞解析を想定した作業(即ち、細胞搬送元容器と搬送先容器の底面構造が異なり、且つ、搬送先容器の溶液が高コントラスト化している状況下)であっても、1細胞単位での効率的な細胞搬送を実行可能とする技術を提供することが可能となる。
By using the cell transfer system according to the present invention, it is possible to simultaneously execute the moving operation and the focusing operation of the microscope sample stage surface, and the bottom surfaces of the transfer source container and the transfer destination container are accessed. It is possible to easily confirm the cell storage state in the tip tube of the fine capillary tube.
As a result, in the present invention, the work assuming one-cell analysis in which the focus correction by the autofocus control does not normally operate in the cell transport operation (that is, the bottom structures of the cell transport source container and the transport destination container are different, and the transport destination container is different. It is possible to provide a technique that enables efficient cell transport on a cell-by-cell basis even under the condition that the contrast of the solution is high).

上記により本発明では、例えば、1細胞解析等におけるマイクロウェルプレート等への多検体の連続的な細胞分配操作を効率的に行うことが可能となる。
更に本発明においては、例えば、従来一般的な顕微鏡装置への配設使用が可能である汎用性の高い細胞搬送システムの提供が可能となる。
As described above, in the present invention, for example, it is possible to efficiently perform a continuous cell distribution operation of a large number of samples on a microwell plate or the like in one cell analysis or the like.
Further, in the present invention, for example, it is possible to provide a highly versatile cell transfer system that can be arranged and used in a conventional general microscope device.

実施例1にて製造した細胞搬送システムについて、3次元空間移動を可能とする顕微鏡試料ステージに関する構造を正面視方向から表した構造図である。図中の破線部分は顕微鏡装置本体の構造を示す。It is a structural drawing which showed the structure about the microscope sample stage which enables three-dimensional space movement about the cell transport system manufactured in Example 1 from the front view direction. The broken line in the figure shows the structure of the main body of the microscope device.

実施例1にて製造した顕微鏡試料ステージについて、各アクチュエーターの外観を表した構造図である。図2A:X軸移動用アクチュエーターの上面視図。図2B:Y軸移動用アクチュエーターの上面視図。図2C:Z軸移動用アクチュエーターの正面視図。It is a structural drawing which showed the appearance of each actuator about the microscope sample stage manufactured in Example 1. FIG. FIG. 2A: Top view of the actuator for moving the X-axis. FIG. 2B: Top view of the Y-axis moving actuator. FIG. 2C: Front view of the Z-axis moving actuator.

実施例1にて製造した顕微鏡試料ステージについて、試料ステージ面の試料容器保持手段付近の構造を、上面視方向から表した構造図である。図中の破線部分は顕微鏡装置本体の構造を示す。FIG. 5 is a structural diagram showing the structure of the sample stage surface near the sample container holding means on the surface of the microscope sample stage manufactured in Example 1 from the top view direction. The broken line in the figure shows the structure of the main body of the microscope device.

実施例1にて製造した微細キャピラリー管の外観を表した構造図である。It is a structural drawing which showed the appearance of the fine capillary tube manufactured in Example 1. FIG.

実施例1にて製造した顕微鏡試料ステージの外観構造を、斜視方向から表した模式図である。It is a schematic diagram which showed the appearance structure of the microscope sample stage manufactured in Example 1 from the perspective direction.

実施例1にて製造した細胞搬送システムを顕微鏡装置に配設し、その全体の外観構造を斜視方向から表した模式図である。It is a schematic diagram which arranged the cell transport system manufactured in Example 1 in a microscope apparatus, and showed the appearance structure as a whole from the perspective direction.

実施例1にて製造した細胞搬送システムに付属する構成物品の外観構造を斜視方向から表した模式図である。It is a schematic diagram which showed the appearance structure of the constituent article attached to the cell transport system manufactured in Example 1 from the perspective direction.

実施例1にて製造した微細キャピラリー管を試料ステージ面に上方配設した状態を示した写真像図である。FIG. 5 is a photographic image showing a state in which the fine capillary tube manufactured in Example 1 is arranged above the sample stage surface.

本発明に係るシステムを用いた細胞搬送操作において、顕微鏡試料ステージ面の移動状態を経時的に示した模式図である。図中の黒い太線の矢印は試料ステージ面の移動方向を示す。図9A:搬送元容器での細胞吸引操作。図9B:試料ステージ面の下方向移動。図9C:試料ステージ面のXY方向移動。図9D:試料ステージ面の上方向移動、及び、搬送先容器での細胞吐出操作。It is a schematic diagram which showed the moving state of the microscope sample stage surface with time in the cell transport operation using the system which concerns on this invention. The thick black arrow in the figure indicates the moving direction of the sample stage surface. FIG. 9A: Cell aspiration operation in the transport source container. FIG. 9B: Downward movement of the sample stage surface. FIG. 9C: Movement of the sample stage surface in the XY direction. FIG. 9D: Upward movement of the sample stage surface and cell ejection operation in the destination container.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。また、以下の説明における符号番号は、図面中に使用した符号番号を意味する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, the code number in the following description means the code number used in the drawing.

[用語の説明]
本明細書中、3次元空間の軸方向を表す用語としてX軸、Y軸、及びZ軸方向という表現を使用する。ここで「X軸」とは、本発明に係る細胞搬送システムの正面視方向にて左右方向での水平軸を指す用語として使用する。また「Y軸」とは、同正面視方向にて手前奥方向での水平軸を指す用語として使用する。また「Z軸」とは、同正面視方向にて上下方向での垂直軸を指す用語として使用する。
本明細書中、細胞搬送システムの「正面視」とは、一般的な顕微鏡装置に配設した状態において顕微鏡の接眼レンズが備えられた方向からの視点を指す。
[Explanation of terms]
In the present specification, the terms X-axis, Y-axis, and Z-axis are used as terms for the axial directions of the three-dimensional space. Here, "X-axis" is used as a term indicating a horizontal axis in the left-right direction in the front view direction of the cell transport system according to the present invention. The term "Y-axis" is used to refer to the horizontal axis in the front-back direction in the same front-view direction. Further, "Z axis" is used as a term indicating a vertical axis in the vertical direction in the same front view direction.
In the present specification, the "front view" of the cell transport system refers to a viewpoint from the direction in which the eyepiece of the microscope is provided in a state of being arranged in a general microscope device.

1.細胞搬送システムの構成
本発明は、対象細胞を1細胞単位で所望の搬送先容器に搬送することを可能とする細胞搬送システムに関する。
詳しくは、本発明は、対象細胞を1細胞単位で所望の搬送先容器に搬送することを可能とする細胞搬送システムであって、;
(A)試料ステージ面に試料容器保持手段を備え且つX軸、Y軸、及びZ軸方向への自動移動が可能な駆動手段を備えた顕微鏡試料ステージ、
(B)前記試料ステージ面に関する3次元座標が記憶可能であり、前記記憶された相対的位置情報に基づいて任意の設定された3次元座標へ前記試料ステージ面を自動移動させる制御手段、並びに、
(C)前記試料ステージ面の上方に配設される微細キャピラリー管であって、細胞吸引及び細胞吐出を行う先端微細構造が90〜150°の範囲にある屈曲又は湾曲した形状を含んでなる微細キャピラリー管、を備えてなる、;
ことを特徴とする、顕微鏡装置に配設して使用する細胞搬送システムに関する。
なお、本発明に係る細胞搬送システムに関する技術的範囲としては、当該必須となる特徴以外の特徴については、下記に記載した特徴の全て含む態様に限定されるものではない。
1. 1. Configuration of Cell Transport System The present invention relates to a cell transport system that enables transport of target cells to a desired transport destination container in units of one cell.
Specifically, the present invention is a cell transport system that enables transport of target cells to a desired transport destination container in units of one cell;
(A) A microscope sample stage having a sample container holding means on the surface of the sample stage and a driving means capable of automatically moving in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions.
(B) A control means that can store the three-dimensional coordinates of the sample stage surface and automatically moves the sample stage surface to an arbitrary set three-dimensional coordinate based on the stored relative position information, and
(C) A fine capillary tube disposed above the sample stage surface, the tip of which microstructures for cell suction and cell ejection include a bent or curved shape in the range of 90 to 150 °. It is equipped with a capillary tube,;
The present invention relates to a cell transport system that is arranged and used in a microscope device.
The technical scope of the cell transport system according to the present invention is not limited to the mode including all of the features described below with respect to the features other than the essential features.

[顕微鏡試料ステージ]
本発明に係る細胞搬送システム(1)は、その構成物品として顕微鏡試料ステージ(2)を備えてなるものである。本発明に係る顕微鏡試料ステージ(2)としては、X軸、Y軸、及びZ軸方向への自動移動が可能な駆動手段(21)を備えてなることを特徴とするものである。即ち、本発明に係る顕微鏡試料ステージ(2)においては、当該駆動手段を備えることによって試料ステージ面(20)の3次元座標空間における任意設定座標への自動的な自在移動が実現される。
[Microscope sample stage]
The cell transport system (1) according to the present invention includes a microscope sample stage (2) as a constituent article thereof. The microscope sample stage (2) according to the present invention is characterized by including a driving means (21) capable of automatically moving in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. That is, in the microscope sample stage (2) according to the present invention, the automatic free movement of the sample stage surface (20) to the arbitrarily set coordinates in the three-dimensional coordinate space is realized by providing the driving means.

試料ステージ面の基本構造
本発明に係る顕微鏡試料ステージ(2)としては、試料用容器を配置するステージ面(20)に試料容器保持手段(201)を備えた顕微鏡用の試料ステージ面を採用することができる。ここで、試料容器保持手段(201)としては、対象細胞を格納又は載置するための容器等を配置可能な手段であれば、光学顕微鏡用の試料ステージ面に採用可能な如何なる構造を用いることが可能であるが、細胞の搬送元容器及び搬送先容器に相当する2以上の試料容器を保持可能な構造であることが望ましい。
当該手段を実現するための具体的な構造としては、例えば、試料ステージ面の上面側に配設された2以上の部材による挟持手段を備えた半枠型構造物、弾性体等の押力によって容器等を固定可能な構造物、試料容器と嵌合可能な枠型を穿った構造物、等を例示することができるが、特にこれらに限定されるものではない。
Basic structure of sample stage surface As the microscope sample stage (2) according to the present invention, a sample stage surface for a microscope provided with a sample container holding means (201) on the stage surface (20) on which the sample container is arranged is adopted. be able to. Here, as the sample container holding means (201), any structure that can be adopted for the sample stage surface for an optical microscope is used as long as it is a means capable of arranging a container or the like for storing or placing the target cells. However, it is desirable that the structure is capable of holding two or more sample containers corresponding to the cell transport source container and the cell transport destination container.
As a specific structure for realizing the means, for example, by pushing force of a semi-frame type structure having a holding means by two or more members arranged on the upper surface side of the sample stage surface, an elastic body, or the like. Examples include, but are not limited to, a structure to which a container or the like can be fixed, a structure having a frame that can be fitted with a sample container, and the like.

本発明に係る顕微鏡試料ステージ(2)としては、細胞の搬送元容器及び搬送先容器を保持するために、1の構造によって2以上、好ましくは2つの試料容器の保持を可能とする試料容器保持手段(201)を備えた態様を採用することが可能である。また、1ずつの試料容器の保持を可能とする試料容器保持手段を2以上、好ましくは2つ備えた態様を採用することもできる。 The microscope sample stage (2) according to the present invention is a sample container holding capable of holding two or more, preferably two sample containers, depending on the structure of one, in order to hold the cell transport source container and the cell transport destination container. It is possible to adopt an embodiment provided with the means (201). Further, it is also possible to adopt an embodiment in which two or more, preferably two sample container holding means, which enable holding of one sample container, are provided.

本発明に係る顕微鏡試料ステージにおけるステージ面(20)を構成する構造としては、上記試料容器保持手段を備えたことを除いては、通常の光学顕微鏡用の試料ステージの構造を採用することが可能である。本発明に係る顕微鏡試料ステージの一態様としては、上面側の構造における試料容器を配設する部位が、平面状又は略平面状を備えた形状であることが望ましい。
ここで、通常の正立顕微鏡や倒立顕微鏡に適合可能な試料ステージの態様としては、透過照明を用いる場合での対物レンズと光源に挟まれる位置に試料ステージ面(20)が配設されることになるため、試料容器における試料を格納又は載置する部位に対応するステージ部分については、対物レンズ側と光源側との光路を確保するための光路透過構造を備えたものであることが好ましい。このような光路確保を担保するための構造としては、例えば、開口構造、窓構造、透光性部材にて形成された構造、等を採用することが可能である。当該光路確保部分を成形する部材として透光性部材を採用する場合には、光透過性に優れ且つ容器設置に耐える強度を備えたガラス、透明樹脂等を挙げることができる。
また、本発明に関する顕微鏡試料ステージの一態様においては、正立顕微鏡において落射照明を用いる顕微鏡装置の場合においては、当該試料ステージ面(20)において上記開口構造を備えた態様とすることは必須ではない。当該態様においては、試料容器を配設する部分が容器底面の設置に適した平面状の試料ステージを採用することが可能である。
As the structure constituting the stage surface (20) in the microscope sample stage according to the present invention, it is possible to adopt the structure of a sample stage for a normal optical microscope except that the sample container holding means is provided. Is. As one aspect of the microscope sample stage according to the present invention, it is desirable that the portion of the structure on the upper surface side where the sample container is arranged has a flat shape or a substantially flat shape.
Here, as an aspect of the sample stage suitable for a normal upright microscope or an inverted microscope, the sample stage surface (20) is arranged at a position sandwiched between the objective lens and the light source when transmitted illumination is used. Therefore, it is preferable that the stage portion corresponding to the portion of the sample container in which the sample is stored or placed is provided with an optical path transmission structure for securing an optical path between the objective lens side and the light source side. As a structure for ensuring such an optical path, for example, an opening structure, a window structure, a structure formed of a translucent member, or the like can be adopted. When a translucent member is used as the member for molding the optical path securing portion, glass, a transparent resin, or the like having excellent light transmittance and strength to withstand the installation of a container can be mentioned.
Further, in one aspect of the microscope sample stage according to the present invention, in the case of a microscope device that uses epi-illumination in an upright microscope, it is essential that the sample stage surface (20) has the above-mentioned opening structure. Absent. In this embodiment, it is possible to adopt a flat sample stage in which the portion where the sample container is arranged is suitable for installing the bottom surface of the container.

また、本発明に関する顕微鏡試料ステージの一態様としては、試料ステージのステージ面(20)自体に照明手段を内蔵又は組み込んだ態様とすることも可能である。当該態様においては、試料容器における試料を格納又は載置する部位に接するステージ部分について、透光性部材にて形成された構造、等を採用することが好適である。内部に搭載した照明手段からの光は透光性部材を経て試料容器にある上面方向を照射することが可能となる。透光性部材については上記段落に記載した材質と同様のものを採用することが可能である。照明手段としては、LED等の既存の顕微鏡用の照明を採用することが可能である。蛍光フィルター等を備えた照明手段とすることも可能である。 Further, as one aspect of the microscope sample stage according to the present invention, it is also possible to incorporate or incorporate the lighting means into the stage surface (20) itself of the sample stage. In this aspect, it is preferable to adopt a structure formed of a translucent member or the like for the stage portion in contact with the portion of the sample container in which the sample is stored or placed. The light from the lighting means mounted inside can irradiate the upper surface of the sample container via the translucent member. As the translucent member, the same material as that described in the above paragraph can be adopted. As the lighting means, it is possible to adopt existing lighting for a microscope such as an LED. It is also possible to use a lighting means equipped with a fluorescent filter or the like.

X軸、Y軸、及びZ軸方向への駆動手段
本発明に係る顕微鏡試料ステージ(2)としては、X軸、Y軸、及びZ軸方向への自動移動が可能な駆動手段(21)を備えてなるものである。
本発明に係る顕微鏡試料ステージに備えられた駆動手段(21)としては、微小単位での移動動作を可能とする駆動部を有する第1〜第3のアクチュエーターがそれぞれの動作軸が3次元方向で異なる角度となるように配設されてなる構造、を含むものである。当該駆動手段を備えることによって試料ステージ面(20)の3次元座標空間における任意設定座標への自動移動が実現される。
Driving means in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions As the microscope sample stage (2) according to the present invention, a driving means (21) capable of automatically moving in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions is used. Be prepared.
As the driving means (21) provided in the microscope sample stage according to the present invention, the first to third actuators having a driving unit capable of moving in minute units have their respective operating axes in a three-dimensional direction. It includes structures that are arranged at different angles. By providing the driving means, the automatic movement of the sample stage surface (20) to the arbitrarily set coordinates in the three-dimensional coordinate space is realized.

本発明においては、X軸、Y軸、及びZ軸方向への自動移動を可能とする駆動手段(21)としては、3次元方向のそれぞれについての粗移動及び微移動を可能とする連動制御がされた3つ以上のアクチュエーターを備えてなる構造を採用することが可能であるが、好適態様としては、第1のアクチュエーター、第2のアクチュエーター、及び第3のアクチュエーターの3つのアクチュエーターを備えてなる構造を採用することができる。
本発明に係る顕微鏡試料ステージ(2)における一態様としては、;X軸方向の自在移動を可能とするアクチュエーター、Y軸方向の自在移動を可能とするアクチュエーター、並びにZ軸方向の自在移動を可能とするアクチュエーター、を備えてなり、;これらを連動して制御して3次元方向での自在な自動移動を可能とする駆動手段とすることができる。
また、別態様としては、;XY面における1方向の自在移動を可能とするアクチュエーター、XY面における前記1方向とは異なる角度方向での自在移動を可能とするアクチュエーター、並びにZX面若しくはZY面における1方向の自在移動を可能とするアクチュエーター、を備えてなり、;これらを連動して制御して3次元方向での自在な自動移動を可能とする駆動手段とすることもできる。
In the present invention, as the driving means (21) that enables automatic movement in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, interlocking control that enables coarse movement and fine movement in each of the three-dimensional directions is used. It is possible to adopt a structure including three or more actuators, but in a preferred embodiment, the structure includes three actuators, a first actuator, a second actuator, and a third actuator. The structure can be adopted.
One aspect of the microscope sample stage (2) according to the present invention is: an actuator capable of freely moving in the X-axis direction, an actuator capable of freely moving in the Y-axis direction, and an actuator capable of freely moving in the Z-axis direction. It can be provided with an actuator, which can be controlled in conjunction with the actuator, and can be used as a driving means for enabling free automatic movement in a three-dimensional direction.
Further, as another aspect,; an actuator capable of freely moving in one direction on the XY plane, an actuator capable of freely moving in an angle direction different from the one direction on the XY plane, and a ZX plane or a ZZ plane. An actuator that enables free movement in one direction is provided; and these can be controlled in conjunction with each other to serve as a driving means that enables free movement in three-dimensional directions.

本発明に係る駆動手段として使用可能なアクチュエーター(22、23、24)としては、支持体部(221、231、241)、前記支持体部に保持された動力部(222、232、242)、前記動力部からの力により軸に沿った移動動作を行う駆動部(223、233、243)、等を主要部材として構成される構造体を挙げることができる。当該構造体においては、動力部からの力により駆動部が軸方向での自在移動が可能となり、駆動部に固定された被移動体の当該軸方向での自在な移動動作が実現される。
ここで、動力部及び駆動部としては、下記した粗移動及び微移動の実現を可能とする仕様のものであれば、特に制限なく使用することが可能である。
本発明に係るアクチュエーターの動力部(222、232、242)としては、制御手段による自動動作を実現するために、電気駆動によるモーターを利用したものが好適である。本発明に係るアクチュエーターの動力部及び駆動部としては、AC(交流電源)又はDC(直流電源)を利用したサーボモーターもしくはステッピングモーターを用いることが好適である。
Actuators (22, 23, 24) that can be used as the driving means according to the present invention include a support portion (221, 231 and 241), a power unit held by the support portion (222, 232, 242), and the like. Examples of the structure include a drive unit (223, 233, 243) that moves along the axis by a force from the power unit, and the like as a main member. In the structure, the drive unit can be freely moved in the axial direction by the force from the power unit, and the moving body fixed to the drive unit can be freely moved in the axial direction.
Here, the power unit and the drive unit can be used without particular limitation as long as they have specifications that enable the realization of the rough movement and the fine movement described below.
As the power unit (222, 232, 242) of the actuator according to the present invention, one using an electrically driven motor is preferable in order to realize automatic operation by the control means. As the power unit and drive unit of the actuator according to the present invention, it is preferable to use a servo motor or a stepping motor using AC (alternating current power supply) or DC (direct current power supply).

本発明に係る第1〜第3のアクチュエーター(22、23、24)としては、各軸方向に応じてそれぞれを異なる仕様のものにすることが好適である。例えば、X軸方向及びY軸方向への移動を実現するアクチュエーターとしては、粗移動時の移動幅が大きい仕様とすることが好適である。また、Z軸方向への移動を実現するアクチュエーターとしては、ピント合わせ動作をより精密に実行するために微移動時の移動単位が小さい仕様であることが好適である。 It is preferable that the first to third actuators (22, 23, 24) according to the present invention have different specifications depending on each axial direction. For example, as an actuator that realizes movement in the X-axis direction and the Y-axis direction, it is preferable that the actuator has a large movement width during rough movement. Further, as the actuator that realizes the movement in the Z-axis direction, it is preferable that the actuator has a small movement unit at the time of fine movement in order to execute the focusing operation more precisely.

本発明に係る顕微鏡試料ステージの駆動手段(21)としては、顕微鏡視野及びその周辺の空間内で自在な自動移動を可能とするためには、第1〜第3の各アクチュエーター(22、23、24)が連動して動作する構造となるように、各アクチュエーターを立体的に組み合わせた複合構造体に構成する必要がある。
ここで、第1〜第3のアクチュエーターの動作軸としては、それぞれの動作軸が3次元方向で異なる角度となるように組み合わせることによって、顕微鏡試料ステージ面(20)の3次元空間移動が実現可能となる。例えば、お互いの動作軸を30°〜150°、好ましくは45°〜135°程度に異なる角度となるように配設して組み合わせることによって、当該移動が実現可能となる。
本発明に係るシステムにおける好適態様としては、装置設計及び移動効率の観点から、3つの動作軸をそれぞれ直行させ、X軸移動用アクチュエーター、Y軸移動用アクチュエーター、Z軸移動用アクチュエーター、として組み合わせた態様とすることが好適である。
As the driving means (21) of the microscope sample stage according to the present invention, in order to enable free automatic movement in the space of the microscope field of view and its surroundings, the first to third actuators (22, 23, It is necessary to construct a composite structure in which each actuator is three-dimensionally combined so that the structure is such that 24) operates in conjunction with each other.
Here, as the operation axes of the first to third actuators, the three-dimensional space movement of the microscope sample stage surface (20) can be realized by combining the operation axes so that the respective operation axes have different angles in the three-dimensional direction. It becomes. For example, the movement can be realized by arranging and combining the operating axes of each other so as to have different angles of about 30 ° to 150 °, preferably about 45 ° to 135 °.
As a preferred embodiment of the system according to the present invention, from the viewpoint of device design and movement efficiency, the three operation axes are orthogonal to each other and combined as an X-axis movement actuator, a Y-axis movement actuator, and a Z-axis movement actuator. It is preferable to use the aspect.

上記動作を実現するための構造の一態様としては、顕微鏡試料ステージ支持手段(25)に第1のアクチュエーターの支持体部が固定保持され、前記第1のアクチュエーターの駆動部に第2のアクチュエーターの支持体部が固定保持され、前記第2のアクチュエーターの駆動部に第3のアクチュエーターの支持体部が固定保持され、前記第3のアクチュエーターの駆動部に顕微鏡試料ステージのステージ面(20)が固定された、アクチュエーター複合構造体を挙げることができる。
ここで、第1〜第3のアクチュエーターの組み合わせの順番としては、通常の顕微鏡システムへの適用を想定した場合であれば、試料ステージ支持手段、X軸移動用アクチュエーター、Y軸移動用アクチュエーター、Z軸移動用アクチュエーター、及び試料ステージ面、の順に組み合わせを採用することができるが(図1及び5参照)、各アクチュエーターの順番を入れ替えて組み合わせの態様を採用することも可能である。例えば、試料ステージ支持手段、Y軸移動用アクチュエーター、X軸移動用アクチュエーター、Z軸移動用アクチュエーター、及び試料ステージ面、の順に組み合わせたアクチュエーター複合構造体を構成することも可能である。また、装置態様によっては、試料ステージ支持手段、Z軸移動用アクチュエーター、X軸移動用アクチュエーター(又はY軸移動用アクチュエーター)、Y軸移動用アクチュエーター(又はX軸移動用アクチュエーター)、及び試料ステージ面、の順に組み合わせたアクチュエーター複合構造体を構成することも可能である。
また、顕微鏡試料ステージ支持手段(25)、第1〜第3のアクチュエーター(22、23、24)、試料ステージのステージ面(20)の間での固定態様にとしては、各部材どうしを直接固定する態様だけでなく、支持部材や保持部材等を介した間接的な固定態様も含まれる。
As one aspect of the structure for realizing the above operation, the support portion of the first actuator is fixedly held by the microscope sample stage support means (25), and the drive portion of the first actuator holds the support portion of the second actuator. The support portion is fixedly held, the support portion of the third actuator is fixedly held by the drive portion of the second actuator, and the stage surface (20) of the microscope sample stage is fixed to the drive portion of the third actuator. Can be mentioned as an actuator composite structure.
Here, the order of combining the first to third actuators is the sample stage supporting means, the X-axis moving actuator, the Y-axis moving actuator, and the Z, assuming application to a normal microscope system. The combination of the shaft moving actuator and the sample stage surface can be adopted in this order (see FIGS. 1 and 5), but it is also possible to change the order of the actuators and adopt the combination mode. For example, it is also possible to construct an actuator composite structure in which the sample stage supporting means, the Y-axis moving actuator, the X-axis moving actuator, the Z-axis moving actuator, and the sample stage surface are combined in this order. Further, depending on the device mode, a sample stage supporting means, a Z-axis moving actuator, an X-axis moving actuator (or a Y-axis moving actuator), a Y-axis moving actuator (or an X-axis moving actuator), and a sample stage surface. It is also possible to construct an actuator composite structure in which the order of, is combined.
Further, as a fixing mode between the microscope sample stage supporting means (25), the first to third actuators (22, 23, 24), and the stage surface (20) of the sample stage, each member is directly fixed. Indirect fixing mode via a support member, a holding member, or the like is also included.

本発明における顕微鏡試料ステージ支持手段(25)としては、上記アクチュエーターのうちの1つの支持体部(221、231、241)を固定保持することが可能な部材であって、第1〜第3のアクチュエーター(22、23、24)及び試料ステージ面(20)の重量を支え且つ駆動装置が上記に記載のように正常に動作可能な構造及び強度を備えたものであれば、特に制限なく如何なる構造のものを採用することが可能である。
顕微鏡試料ステージ支持手段(25)の一態様としては、例えば、2以上の架台(251)を備えた自立型の態様であって、当該架台間を支持部材(252)で架橋された構造体を挙げることができる。当該態様においては、顕微鏡装置(6)に配設しての使用時において、顕微鏡装置の上面視及び正面視の両方の視点にて対物レンズ部分(62)を挟む位置に設置された状態になるように架台を配設した構造体とすることが好適である。架台としては、架台間を架橋する支持部材の高さを調節可能とするように、架台の支持柱に高さ調節手段を設けた態様とすることも可能である。
The microscope sample stage support means (25) in the present invention is a member capable of fixing and holding one support portion (221, 231 and 241) of the actuators, and is the first to third third. Any structure is not particularly limited as long as it supports the weights of the actuators (22, 23, 24) and the sample stage surface (20) and the drive device has a structure and strength capable of operating normally as described above. It is possible to adopt the one.
One aspect of the microscope sample stage supporting means (25) is, for example, a self-standing structure provided with two or more pedestals (251), and a structure in which the pedestals are bridged by a supporting member (252). Can be mentioned. In this aspect, when the microscope device (6) is used, it is installed at a position where the objective lens portion (62) is sandwiched from both the top view and the front view of the microscope device. It is preferable to use a structure in which the gantry is arranged as described above. As the gantry, it is also possible to provide a height adjusting means on the support column of the gantry so that the height of the support member bridging between the gantry can be adjusted.

架台間を架橋する支持部材(252)としては、顕微鏡試料ステージ面(20)の3次元方向の移動を担保し得る空間を確保するように設計されたものが好適である。特にZ軸方向の移動が担保されるように、対物レンズや照明手段と接触しないワーキングスペースが担保されるように設計されたものが好適である。ここで、架台間を架橋する支持部材(252)としては、板状又は棒状等の形状のものを採用することができるが、架台間での架橋状態が水平に架橋されたものであることが好適である。また、架台間を架橋する支持部材(252)としては、長さ調節手段を設けた態様とすることも可能である。 As the support member (252) for bridging between the gantry, one designed to secure a space capable of ensuring the movement of the microscope sample stage surface (20) in the three-dimensional direction is preferable. In particular, those designed so as to secure a working space that does not come into contact with the objective lens or the lighting means are preferable so that the movement in the Z-axis direction is guaranteed. Here, as the support member (252) for cross-linking between the pedestals, a plate-shaped or rod-shaped member can be adopted, but the cross-linked state between the pedestals is horizontally bridged. Suitable. Further, as the support member (252) for bridging between the pedestals, it is also possible to provide a length adjusting means.

本発明においては、顕微鏡試料ステージを構成するステージ面(20)及び各アクチュエーター(22、23、24)、並びに、顕微鏡試料ステージ支持手段(25)、等の各構成部材どうしは、各部材が分離可能な態様とすることが可能であるが、製品として一体化させた構成態様とすることも可能である。 In the present invention, each component such as the stage surface (20) and the actuators (22, 23, 24) constituting the microscope sample stage, and the microscope sample stage support means (25) is separated from each other. It is possible to have a possible mode, but it is also possible to have a configuration mode integrated as a product.

本発明に係る各アクチュエーター(22、23、24)としては、「粗移動」及び「微移動」の両方を実行可能とする駆動手段であることが求められる。 Each actuator (22, 23, 24) according to the present invention is required to be a driving means capable of executing both "coarse movement" and "fine movement".

ここで、本発明に係る各アクチュエーター(22、23、24)が実行可能な「粗移動」としては、3次元座標のある「基準点」を置いた場合において、当該基準点から数cm〜数十cm単位の広い範囲での移動動作を、試料の状態を維持しつつ且つ適切なスピードにて移動を実現する動作を指す。
本発明に係る粗移動としては、装置態様の設計によって決定することが可能であるが、一態様としては次の移動幅を挙げることができる。例えば、X軸方向の駆動を行うアクチュエーター(22)としては、基準点に対して100cm以下の範囲にある移動幅、好ましくは基準点に対して50cm以下の範囲にある移動幅、より好ましくは30cm以下の範囲にある移動幅を挙げることができる。
また、Y軸方向への駆動を行うアクチュエーター(23)としては、基準点に対して100cm以下の範囲にある移動幅、好ましくは基準点に対して50cm以下の範囲にある移動幅、より好ましくは30cm以下の範囲にある移動幅を挙げることができる。
また、Z軸方向への駆動を行うアクチュエーター(24)としては、例えば基準点に対して30cm以下の範囲にある移動幅、好ましくは基準点に対して15cm以下の範囲にある移動幅を挙げることができる。
当該粗移動における移動速度としては、試料の液等が飛散せず且つ作業遅延にならない速度の範囲であれば特に制限はないが、例えばX軸方向及びY軸方向での移動では0.1〜20cm/秒程度の移動速度であることが好適である。また、Z軸方向での移動では0.01〜5cm/秒程度の移動速度であることが好適である。
Here, as the "coarse movement" that can be performed by each actuator (22, 23, 24) according to the present invention, when a "reference point" having three-dimensional coordinates is placed, a few cm to a number from the reference point. It refers to an operation that realizes movement in a wide range of 10 cm unit while maintaining the state of the sample and moving at an appropriate speed.
The rough movement according to the present invention can be determined by the design of the device mode, and one aspect may include the following movement width. For example, as the actuator (22) that drives in the X-axis direction, the movement width in the range of 100 cm or less with respect to the reference point, preferably the movement width in the range of 50 cm or less with respect to the reference point, more preferably 30 cm. The movement width in the following range can be mentioned.
Further, as the actuator (23) for driving in the Y-axis direction, a movement width within a range of 100 cm or less with respect to the reference point, preferably a movement width within a range of 50 cm or less with respect to the reference point, more preferably. The movement width in the range of 30 cm or less can be mentioned.
Further, as the actuator (24) for driving in the Z-axis direction, for example, a movement width within a range of 30 cm or less with respect to the reference point, preferably a movement width within a range of 15 cm or less with respect to the reference point can be mentioned. Can be done.
The moving speed in the rough movement is not particularly limited as long as it is within a speed range in which the liquid of the sample does not scatter and does not cause a work delay. It is preferable that the moving speed is about 20 cm / sec. Further, when moving in the Z-axis direction, a moving speed of about 0.01 to 5 cm / sec is preferable.

本発明に係るアクチュエーター(22、23、24)としては、上記した広範囲で且つスムースな粗移動の機能に加えて、ピント合わせ動作を確保し得る程度の微移動の実現を可能とすることが求められる。
ここで、「微移動」としては、μm単位での微細な距離の移動を指すものであり、具体的には0.1〜100μm単位での微小距離の移動を実現可能とするものでる。当該微小距離の移動動作は、微小単位での移動動作を可能とする駆動部を有する第1〜3のアクチュエーターによって実現される。
好ましくは50μm単位以下、より好ましくは20μm単位以下、更に好ましくは10μm以下での微細な距離の移動であることが好適である。当該値の下限としては、技術的及びコスト的な制限を克服可能であれば特に制限はないが、例えば0.2μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上であることが好適である。
The actuators (22, 23, 24) according to the present invention are required to be capable of realizing fine movement to the extent that focusing operation can be ensured in addition to the above-mentioned wide-range and smooth rough movement function. Be done.
Here, the "fine movement" refers to a movement of a minute distance in units of μm, and specifically, a movement of a minute distance in units of 0.1 to 100 μm can be realized. The movement operation of the minute distance is realized by the first to third actuators having a drive unit that enables the movement operation in minute units.
It is preferable that the movement is a fine distance of 50 μm or less, more preferably 20 μm or less, and further preferably 10 μm or less. The lower limit of the value is not particularly limited as long as the technical and cost limitations can be overcome, but for example, it is preferably 0.2 μm or more, preferably 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more. is there.

本発明に係るアクチュエーター(22、23、24)では、上記範囲を最小単位とする微細移動が可能となるため、細胞搬送元及び/又は細胞搬送先容器の所定位置(具体的態様では、容器底面の上表面)又はこれより僅かに上方の地点を、対物レンズの焦点に合う位置(54)と一致するように移動させることが可能となる。
なお、本発明においては、当該微移動の単位が小さいものほど微細ウェルやマイクロチップ等にも対応可能なハイエンドの装置態様が実現される。また、本発明においては、微移動の単位が比較的大きいものであっても廉価な仕様での装置態様が可能であり、製品用途に応じた実施態様を採用することが可能となる。
Since the actuators (22, 23, 24) according to the present invention can perform fine movement with the above range as the minimum unit, a predetermined position of the cell transport source and / or cell transport destination container (in a specific embodiment, the bottom surface of the container). The upper surface) or a point slightly above this can be moved to coincide with the focal position (54) of the objective lens.
In the present invention, the smaller the unit of the fine movement, the more a high-end device embodiment capable of dealing with fine wells, microchips, and the like is realized. Further, in the present invention, even if the unit of fine movement is relatively large, it is possible to adopt an apparatus mode with inexpensive specifications, and it is possible to adopt an embodiment according to the product application.

本発明に係る顕微鏡試料ステージ面(20)の3次元方向への移動態様としては、試料ステージ面の姿勢を同一方向に維持しつつ、試料ステージ面の位置のみを3次元方向に自在に移動させることが可能となる。
本発明に係る試料ステージ(2)としては、試料容器を配設する側の方向が上方垂直方向を向くように顕微鏡試料ステージ面(20)を水平に設計することが好適であるが、用途に応じては、試料ステージ面がZ軸方向に対して角度を有する面を形成するような態様を採用することも可能である。また、試料ステージ面(20)の角度を調整可能とする手段を設ける態様とすることも可能である。
As a mode of moving the microscopic sample stage surface (20) according to the present invention in the three-dimensional direction, only the position of the sample stage surface is freely moved in the three-dimensional direction while maintaining the posture of the sample stage surface in the same direction. It becomes possible.
As the sample stage (2) according to the present invention, it is preferable to design the microscope sample stage surface (20) horizontally so that the direction on which the sample container is arranged faces the upward vertical direction. Depending on the situation, it is also possible to adopt an embodiment in which the sample stage surface forms a surface having an angle with respect to the Z-axis direction. Further, it is also possible to provide a means for adjusting the angle of the sample stage surface (20).

本発明に係る細胞搬送システム(1)では、精密なピント合わせ自動動作を試料ステージの駆動手段(21)によって実現する必要があるため、上記した各アクチュエーター駆動制御は、3次元座標情報に基づいた電動駆動による精密に制御されて実行される。 In the cell transport system (1) according to the present invention, it is necessary to realize precise automatic focusing operation by the driving means (21) of the sample stage, so that each actuator drive control described above is based on three-dimensional coordinate information. It is precisely controlled and executed by electric drive.

[制御手段]
本発明に係る細胞搬送システム(1)は、前記顕微鏡試料ステージ面(20)に関する3次元座標が記憶可能であり、前記記憶された相対的位置情報に基づいて任意の設定された3次元座標へ前記顕微鏡試料ステージ面(20)を自動移動させる制御手段を備えたものである。
[Control means]
The cell transport system (1) according to the present invention can store three-dimensional coordinates with respect to the microscope sample stage surface (20), and to arbitrarily set three-dimensional coordinates based on the stored relative position information. It is provided with a control means for automatically moving the microscope sample stage surface (20).

本発明に係る顕微鏡試料ステージ面(20)の制御手段(3)は、3次元座標の位置情報の記憶手段を備えてなり、顕微鏡試料ステージの駆動手段(21)による移動が可能な3次元空間内において、3次元座標の位置情報を記憶可能とするものである。ここで、3座標空間内において記憶可能な座標は、顕微鏡試料ステージの駆動範囲において定められる3次元空間内の座標である。 The control means (3) of the microscope sample stage surface (20) according to the present invention includes a means for storing position information of three-dimensional coordinates, and is a three-dimensional space that can be moved by the driving means (21) of the microscope sample stage. Within, the position information of the three-dimensional coordinates can be stored. Here, the coordinates that can be stored in the three-coordinate space are the coordinates in the three-dimensional space defined in the driving range of the microscope sample stage.

移動元である座標点としては、初期設定した座標点を予め記憶させておき、これを原点座標として使用することが可能である。また、原点座標としては、任意設定した座標点を新たに記憶させて使用することが可能である。また、現在の試料ステージ面(20)の位置座標を原点とすることが可能である。これらの座標は「基準点」として相対的座標との位置関係の算出に使用することが可能である。 As the coordinate point that is the movement source, it is possible to store the initially set coordinate point in advance and use this as the origin coordinate. Further, as the origin coordinates, it is possible to newly store and use the coordinate points set arbitrarily. Further, the position coordinates of the current sample stage surface (20) can be used as the origin. These coordinates can be used as "reference points" to calculate the positional relationship with the relative coordinates.

移動先である座標点としては、顕微鏡試料ステージの駆動手段(21)での移動が可能な3次元空間内であれば、任意に位置座標を設定して記憶させることが可能である。記憶させる移動先の位置座標としては、上記基準点(原点等)からの相対的な位置関係を表す数値として、座標値を直接数値入力して記憶させる態様とすることが可能である。また、基準点(原点等)からの差分相当の移動距離を入力して記憶させる態様とすることも可能である。
本発明に係る制御手段(3)において位置座標を記憶させる態様としては、所定の座標を直接記憶させる態様により行うことが可能である。また、顕微鏡試料ステージ面(20)を3次元座標内の任意地点に移動させて、当該地点の座標を表示させ入力記憶する及び/又は自動記憶させる態様、等を採用することも可能である。
ここで、顕微鏡試料ステージ面(20)の任意位置への移動操作は、一態様としては、下記の制御手段にマニュアル操作モードを設けておき、ボタン操作等での電動駆動にて任意位置に微調整をして移動させることが可能である。また、別途の動力部(例えばツマミやハンドルの人力回動運動)を利用した駆動による位置調整手段を設ける態様を採用することも可能である。このような補助的な動力部としては、顕微鏡試料ステージ(2)の横方向や下方等に、上記アクチュエーターの駆動部(223、233、243)と連動したツマミやハンドル等の操作部材を配設し、当該操作部材を介した手動での回動動作等を、上記駆動手段における軸に沿った移動運動に変換可能とする装置態様とすることが可能である。
As the coordinate point to be moved, the position coordinates can be arbitrarily set and stored as long as it is in a three-dimensional space that can be moved by the driving means (21) of the microscope sample stage. As the position coordinates of the moving destination to be stored, it is possible to directly input the coordinate values as numerical values representing the relative positional relationship from the reference point (origin or the like) and store them. It is also possible to input and store the moving distance corresponding to the difference from the reference point (origin or the like).
As a mode for storing the position coordinates in the control means (3) according to the present invention, it is possible to perform the mode for directly storing the predetermined coordinates. It is also possible to adopt an embodiment in which the microscope sample stage surface (20) is moved to an arbitrary point within the three-dimensional coordinates, the coordinates of the point are displayed, input and stored, and / or automatically stored.
Here, as one aspect of the operation of moving the microscope sample stage surface (20) to an arbitrary position, a manual operation mode is provided in the following control means, and the operation is finely performed at an arbitrary position by electric drive by button operation or the like. It can be adjusted and moved. It is also possible to adopt a mode in which a position adjusting means by driving using a separate power unit (for example, a human-powered rotational movement of a knob or a handle) is provided. As such an auxiliary power unit, operating members such as knobs and handles linked with the actuator drive unit (223, 233, 243) are arranged in the lateral direction or downward of the microscope sample stage (2). However, it is possible to adopt a device mode that enables the manual rotation operation or the like via the operating member to be converted into a moving motion along an axis in the driving means.

ここで、上記基準点(原点等)からの相対座標として示される点としては、例えば、試料容器を設置した場合の底面の1点と対物レンズのピントが合う位置を特定して、その座標を設定することが可能である。なお、相対的な位置関係の表現が可能な位置座標であれば特に制限なく設定することが可能である。 Here, as the points shown as the relative coordinates from the reference point (origin, etc.), for example, one point on the bottom surface when the sample container is installed and the position where the objective lens is in focus are specified, and the coordinates are set. It is possible to set. It should be noted that the position coordinates can be set without particular limitation as long as the position coordinates can express the relative positional relationship.

本発明に係る制御手段としては、位置情報の記憶手段として通常のデータ記憶が可能である半導体回路、機器、装置、メディア等の如何なるものも利用可能であり特に制限はされない。本発明に係る当該制御手段においては、多数の位置情報の記憶を記憶手段に蓄積させて行うことが可能である。 As the control means according to the present invention, any semiconductor circuit, device, device, medium, or the like capable of ordinary data storage as a storage means of position information can be used, and is not particularly limited. In the control means according to the present invention, it is possible to store a large amount of position information in the storage means.

本発明に係る制御手段(3)では、当該記憶手段に格納された3次元座標の記憶情報に基づいて駆動手段の動作が制御され、顕微鏡試料ステージ面(20)の精密な自動移動動作が実行される。
当該自動移動に関する動作としては、一態様としては、制御手段(3)により基準点及び/又は現在位置からの相対的な移動量を算出し、前記顕微鏡ステージの駆動手段(21)を構成する3軸方向に対応する各アクチュエーターのそれぞれの駆動量を正確に制御することにより、所定位置への顕微鏡試料ステージ面(20)の移動が達成される。
本発明に係る制御手段においては、上記記憶させた位置記憶情報に基づいて任意の位置座標に顕微鏡試料ステージ面(20)を順次自動移動させる細胞搬送システムが実現される。
In the control means (3) according to the present invention, the operation of the drive means is controlled based on the storage information of the three-dimensional coordinates stored in the storage means, and the precise automatic movement operation of the microscope sample stage surface (20) is executed. Will be done.
As an operation related to the automatic movement, as one aspect, the control means (3) calculates the relative movement amount from the reference point and / or the current position, and constitutes the driving means (21) of the microscope stage. By accurately controlling the drive amount of each actuator corresponding to the axial direction, the movement of the microscope sample stage surface (20) to a predetermined position is achieved.
In the control means according to the present invention, a cell transport system for sequentially and automatically moving the microscope sample stage surface (20) to an arbitrary position coordinate based on the stored position memory information is realized.

本発明における各アクチュエーターの制御においては、試料ステージ面(2)の3次元方向自動移動が達成されるように駆動するところ、本発明に係るシステムの構成では微細キャピラリー管(4)が試料ステージ面(2)の上方に配設されることが通常の態様である。また、本発明に係る細胞搬送システムの通常の仕様態様では、対物レンズからのピント焦点が存在する位置(54)と微細キャピラリー管の管先位置(42)を固定した状態にして、試料ステージ面(2)の移動動作が実行されることが通常である(図9参照)。
そのため、本発明に係るシステムを用いて細胞の搬送元容器(51)から搬送先容器(53)に細胞を移動させる態様としては、微細キャピラリー管と容器壁との接触のない位置まで試料ステージのZ軸方向下方移動を行った後、XY平面方向での移動制御を行い、次いでZ軸方向での上方移動を行う軌跡となるように動作制御を行うことが好適である(図9参照)。
本発明に係る細胞搬送システム(1)における制御及び駆動動作は、微細キャピラリー管との位置関係を考慮し且つピント合わせをも可能とする一連の動作であるため、他の部材等の制御を要することなく顕微鏡試料ステージ単体のみの自立制御によって実行可能な動作である。そのため、対物レンズ等の制御及び微移動等の連動動作が不要であり、試料ステージに関する制御手段と駆動手段の構成により細胞搬送システムの構築が可能となる。
In the control of each actuator in the present invention, the sample stage surface (2) is driven so as to achieve three-dimensional automatic movement. In the configuration of the system according to the present invention, the fine capillary tube (4) is the sample stage surface. It is a usual mode that it is arranged above (2). Further, in the usual specification aspect of the cell transport system according to the present invention, the position where the focus focus from the objective lens exists (54) and the tip position (42) of the fine capillary tube are fixed, and the sample stage surface is fixed. The movement operation (2) is usually executed (see FIG. 9).
Therefore, as a mode for moving cells from the cell transport source container (51) to the transport destination container (53) using the system according to the present invention, the sample stage is moved to a position where there is no contact between the fine capillary tube and the container wall. After performing the downward movement in the Z-axis direction, it is preferable to perform the movement control in the XY plane direction, and then perform the operation control so as to have a trajectory for performing the upward movement in the Z-axis direction (see FIG. 9).
Since the control and drive operations in the cell transport system (1) according to the present invention are a series of operations that take into consideration the positional relationship with the fine capillary tube and enable focusing, it is necessary to control other members and the like. This is an operation that can be performed by independent control of the microscope sample stage alone. Therefore, it is not necessary to control the objective lens or the like and to perform interlocking operations such as fine movement, and it is possible to construct a cell transport system by configuring the control means and the drive means related to the sample stage.

本発明に係る細胞搬送システムにおける制御手段(3)は、各アクチュエーターの支持体に半導体回路やチップ等を内蔵させて配置する態様が可能である。また、各アクチュエーターとは別の筐体を設けて、その内部に制御手段を配置することも可能である。また、制御手段として機能するアプリケーションソフト等を組み込んだPC等の電子計算装置を、制御手段として利用することも可能である。 The control means (3) in the cell transport system according to the present invention can be arranged by incorporating a semiconductor circuit, a chip, or the like in the support of each actuator. It is also possible to provide a housing separate from each actuator and arrange the control means inside the housing. It is also possible to use an electronic computing device such as a PC incorporating application software or the like that functions as a control means as a control means.

本発明に係る細胞搬送システム一態様としては、上記制御のための入力手段としてインターフェース手段(31、32)を設けることが好適である。例えば一態様としては、装置上のキー操作、PC操作でのキーボード操作、タッチパネル操作、等の入力手段を採用すると好適である。また、モニターやディスプレイ等を備えた表示手段を備えた態様とすることが好適である。このようなインターフェース態様を採用した場合、任意の3次元座標及び/又は移動幅等の入力設定を容易に実行することが可能となる。また、マニュアル操作モードを設けた態様では、当該インターフェース手段を操作ユニットとして使用することも可能である。 As one aspect of the cell transport system according to the present invention, it is preferable to provide interface means (31, 32) as an input means for the above control. For example, as one aspect, it is preferable to employ input means such as key operation on the device, keyboard operation by PC operation, touch panel operation, and the like. Further, it is preferable that the mode is provided with a display means including a monitor, a display, and the like. When such an interface mode is adopted, it is possible to easily execute input settings such as arbitrary three-dimensional coordinates and / or movement width. Further, in the mode in which the manual operation mode is provided, the interface means can be used as an operation unit.

[微細キャピラリー管]
本発明に係る細胞搬送システム(1)は、顕微鏡試料ステージ面(20)上方に配設される微細キャピラリー管(4)を備えてなるものである。
ここで、本発明に係るシステムとしては、製品販売等の態様において微細キャピラリー管が上方配設「された」状態のものに制限されるものではなく、顕微鏡試料ステージ(2)と組み合わされて使用される微細キャピラリー管(4)を構成物品として備えてなる梱包状態等の製品形態が含まれるものである。
また、当該微細キャピラリー管(4)は、顕微鏡試料ステージ(2)とは別梱包や別発送の製品形態としている場合であっても、実質的に本発明に係る細胞搬送システム(1)の構成物品と一連不可分の製品形態と認められる場合には、本発明に係る細胞搬送システムの範囲に含まれる。
[Fine capillary tube]
The cell transport system (1) according to the present invention includes a fine capillary tube (4) arranged above the microscope sample stage surface (20).
Here, the system according to the present invention is not limited to a system in which fine capillary tubes are "arranged" upward in aspects such as product sales, and is used in combination with a microscope sample stage (2). It includes a product form such as a packed state in which the fine capillary tube (4) to be formed is provided as a constituent article.
Further, even if the microcapillary tube (4) is packaged separately from the microscope sample stage (2) or shipped separately, the cell transport system (1) according to the present invention is substantially configured. When it is recognized as a product form inseparable from the article, it is included in the scope of the cell transport system according to the present invention.

管先微細構造
本発明に係る微細キャピラリー管(4)としては、管先付近を構成する構造として1細胞単位での細胞吸引及び細胞吐出に適した先端微細構造(41)を備えた構造が採用される。ここで、微細キャピラリー管の管先の先端微細構造(41)としては、細胞吸引及び細胞吐出を行う先端微細構造が一定角度の範囲にある屈曲又は湾曲した形状(43)(本明細書中、第1の屈曲又は湾曲形状と表現する場合がある。)を含んでなる微細構造を備えてなることが好適である。ここで、先端微細構造における屈曲又は湾曲形状(43)とは、具体的には、急激な角度変更、緩やかなカーブによる角度変更、浅い角度変更の連続的な繰り返しによる角度変更、等を伴った形状を挙げることができる。
Tube tip microstructure As the microcapillary tube (4) according to the present invention, a structure having a tip microstructure (41) suitable for cell suction and cell ejection in units of cells is adopted as a structure constituting the vicinity of the tube tip. Will be done. Here, as the tip microstructure (41) of the tip of the fine capillary tube, a bent or curved shape (43) in which the tip microstructure that performs cell suction and cell ejection is within a certain angle range (in the present specification, It is preferable to have a microstructure including the first bent or curved shape). Here, the bent or curved shape (43) in the tip microstructure is specifically accompanied by a sharp angle change, an angle change due to a gentle curve, an angle change due to continuous repetition of a shallow angle change, and the like. The shape can be mentioned.

本発明に係る微細キャピラリー管において、先端微細構造の屈曲又は湾曲形状(43)の一定角度とは、具体的には90〜150°の範囲にある屈曲又は湾曲した形状を挙げることができる。好適態様としては、当該角度の範囲が好ましくは95〜140°、より好ましくは100〜120°の範囲にある角度であることが好適である。ここで、これらの角度としては、屈曲又は湾曲した形状の始点側の直管軸及び終点側の管長軸が交わる交点を設定した場合において、管先が曲がった方向での当該交点の角度として表現することが可能である。
ここで、当該先端微細構造(41)に含まれる屈曲形状等(43)の角度が鈍角すぎる場合には、管内の細胞状態への視野内に捉えることが難しくなり、一方、鋭角過ぎる場合には細胞の吸引吐出動作が阻害されやすくなるため、当該角度は上記範囲内に含まれるように適切に設定することが好適である。
In the fine capillary tube according to the present invention, the constant angle of the bent or curved shape (43) of the tip microstructure may specifically include a bent or curved shape in the range of 90 to 150 °. As a preferred embodiment, the angle range is preferably 95 to 140 °, more preferably 100 to 120 °. Here, these angles are expressed as the angles of the intersections in the direction in which the pipe tip is bent when the intersection of the straight pipe axis on the start point side and the pipe length axis on the end point side of the bent or curved shape is set. It is possible to do.
Here, if the angle of the bent shape (43) included in the tip microstructure (41) is too obtuse, it becomes difficult to capture the cellular state in the tube in the field of view, while if it is too acute. Since the suction and discharge operation of cells is likely to be hindered, it is preferable to appropriately set the angle so as to be within the above range.

本発明においては、微細キャピラリー管の管先(42)として上記構造と採用することによって、微小ウェル等を微細キャピラリー管に垂直に又はほぼ垂直にアクセスさせた場合であっても、微細構造である管先部分(42)が水平に又は適度な傾斜角度となるように試料容器(5)の底面にアクセスさせることが可能となる。これにより本発明に係るシステムでは、対物レンズ又は光源の配設が垂直方向にある場合であっても、光路が微細キャピラリー管の菅元側に遮られないため、微細キャピラリー管の先端管内の細胞の状態を視認することが可能となる。即ち、管先(42)における管内への細胞吸引、及び、管内からの細胞吐出の状態の視認による確認を行うことが可能となる。 In the present invention, by adopting the above structure as the pipe tip (42) of the fine capillary pipe, the fine structure is obtained even when the fine wells and the like are accessed vertically or substantially vertically to the fine capillary pipe. It is possible to access the bottom surface of the sample container (5) so that the tube tip portion (42) is horizontal or has an appropriate inclination angle. As a result, in the system according to the present invention, even when the objective lens or the light source is arranged in the vertical direction, the optical path is not blocked by the tube base side of the fine capillary tube, so that the cells in the tip tube of the fine capillary tube are not blocked. It becomes possible to visually recognize the state of. That is, it is possible to visually confirm the state of cell suction into the tube at the tube tip (42) and cell discharge from the tube.

本発明に係る微細キャピラリー管における上記屈曲又は湾曲形状(43)より先端側の構造としては、内容物視認性や操作性等に大きな影響が無い限りにおいては、上記第1の屈曲又は湾曲構造とは別途に、緩やかなカーブ等を有する構造を採用ことも可能である。但し、管先管内における細胞吸引吐出状態の視認確認容易性を考慮すると、好ましくは管先(42)の先端が直管形状又は略直管形状であることが好適である。更に好ましくは管先先端が直管形状であることが好適である。 The structure on the tip side of the bent or curved shape (43) in the fine capillary tube according to the present invention is the first bent or curved structure as long as there is no significant influence on the visibility of the contents, operability, and the like. Separately, it is also possible to adopt a structure having a gentle curve or the like. However, considering the ease of visually confirming the state of cell suction and discharge in the tube tip tube, it is preferable that the tip of the tube tip (42) has a straight tube shape or a substantially straight tube shape. More preferably, the tip of the pipe tip has a straight pipe shape.

本発明に係る微細キャピラリー管の先端微細構造(41)としては、微細ウェルを有するマイクロプレート等への適用を考慮すると、当該屈曲又は湾曲形状(43)が管先先端から一定範囲内に形成されたものであることが好適である。当該屈曲又は湾曲形状を形成させる位置の範囲としては、具体的には、マイクロプレート等の微細ウェルへの使用を鑑みると、管先(42)の先端から5mm以内、好ましく4mm以下、より好ましくは3mm以下であることが好適である。 As the tip microstructure (41) of the fine capillary tube according to the present invention, the bent or curved shape (43) is formed within a certain range from the tip of the tube in consideration of application to a microplate or the like having fine wells. It is preferable that the product is a product. Specifically, the range of the position where the bent or curved shape is formed is within 5 mm, preferably 4 mm or less, more preferably 4 mm or less from the tip of the pipe tip (42) in consideration of use for a fine well such as a microplate. It is preferably 3 mm or less.

本発明に係る微細キャピラリー管の先端微細構造(41)としては、1細胞単位での細胞吸引及び吐出の実現のために適した形状及びサイズであることが好適である。具体的には、先端微細構造(41)を構成する管形状としては、横断面の内径が500μm以下、好ましくは200μm以下、より好ましくは100μm以下、更に好ましくは80μm以下であることが好適である。また、当該管先管径の内径の下限としては、対象細胞の用途に応じて設定可能であるが、例えば5μm以上、好ましくは10μm以上、より好ましくは15μm以上を挙げることができる。
当該管先の管壁厚としては、管先の強度を担保しえる壁厚であれば特に制限はないが、1〜100μm、好ましくは3〜50μmの範囲を挙げることができる。
また、先端微細構造(41)を構成する管形状としては、横断面が円状又は略円状である円管状又は略円管状であることが好適である。
The tip microstructure (41) of the microcapillary tube according to the present invention preferably has a shape and size suitable for realizing cell suction and ejection in cell units. Specifically, as the tube shape constituting the tip microstructure (41), it is preferable that the inner diameter of the cross section is 500 μm or less, preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less, and further preferably 80 μm or less. .. The lower limit of the inner diameter of the tube tip can be set according to the intended use of the target cell, and examples thereof include 5 μm or more, preferably 10 μm or more, and more preferably 15 μm or more.
The pipe wall thickness of the pipe tip is not particularly limited as long as it can secure the strength of the pipe tip, but may be in the range of 1 to 100 μm, preferably 3 to 50 μm.
Further, the tube shape constituting the tip microstructure (41) is preferably a circular tube or a substantially circular tube having a circular or substantially circular cross section.

本発明に係る微細キャピラリー管(4)を構成する材質としては、管先部分における管内視認を可能とするために、少なくとも先端微細構造(41)を構成する部分が、好ましくは少なくとも管先からの管長10mm以内の部分が、より好ましくは少なくとも管先からの管長20mm以内の部分が、光透過性を備え且つ十分な強度を備えた材質で形成されてなることが好適である。具体的には、これらの部分が透明性を備えたガラス素材又は透明性樹脂で成形されてなるものであることが好適である。当該素材としては、強度、耐久性、及びコスト等を踏まえると、透明性を備えたガラス素材を採用することが好適である。 As the material constituting the fine capillary pipe (4) according to the present invention, at least the portion constituting the tip microstructure (41) is preferably at least from the pipe tip so that the inside of the pipe can be visually recognized. It is preferable that the portion having a pipe length of 10 mm or less, more preferably at least the portion having a pipe length of 20 mm or less from the pipe tip, is formed of a material having light transmission and sufficient strength. Specifically, it is preferable that these portions are molded of a transparent glass material or a transparent resin. As the material, it is preferable to use a transparent glass material in consideration of strength, durability, cost and the like.

管先以外の構造
本発明に係る微細キャピラリー管における管先微細構造より菅元側の構造(44)としては、上記先端微細構造(41)とは異なり、管全体の強度保特に適するようにある程度の管径を備えたものを採用することが可能である。本発明に係る微細キャピラリー管の一態様としては、例えば、屈曲又は湾曲形状より菅元側の管(44)の外径が、0.5mm以上、好ましくは0.6mm以上、より好ましくは0.7mm以上のものを採用することができる。また、上限としては、微量操作に適したサイズであり且つ試料容器の微細ウェル等への対応を考慮すると、3mm以下、好ましくは2mm以下、より好ましくは1.5mm以下を挙げることが好適である。
菅元側のキャピラリー管構造(44)としては、内容物視認性や操作性等に大きな影響が無い限りにおいては緩やかなカーブ等を有する構造を採用ことも可能であるが、但し、微細ウェル等の底面へのアクセスを考慮すると、好ましくは上記第1の屈曲又は湾曲形状より菅元側の少なくとも10mm以内の範囲、好ましくは少なくとも15mm以内の範囲では、直管状又は略直管状の形状であることが好適である。更に好ましくは当該部分が直管形状であることが好適である。
当該管先微細構造より菅元側のキャピラリー管(44)を構成する材質としては、キャピラリー管としての機能を果たし得る材質であれば、ガラス製、樹脂製、金属製等、特に制限はないが、好ましくは光透過性を備えたガラス素材又は透明性樹脂で成形されてなるものであることが好適である。当該素材としては、強度、耐久性、及びコスト等を踏まえると、透明性を備えたガラス素材を採用することが好適である。
Structures other than the pipe tip The structure (44) on the tube tip side of the fine capillary pipe according to the present invention is different from the above-mentioned tip microstructure (41) and is suitable for maintaining the strength of the entire pipe to some extent. It is possible to adopt the one having the pipe diameter of. As one aspect of the fine capillary tube according to the present invention, for example, the outer diameter of the tube (44) on the side of the tube (44) from the bent or curved shape is 0.5 mm or more, preferably 0.6 mm or more, more preferably 0. Those having a diameter of 7 mm or more can be adopted. The upper limit is preferably 3 mm or less, preferably 2 mm or less, and more preferably 1.5 mm or less in consideration of the size suitable for a small amount of operation and the correspondence to the fine wells of the sample container. ..
As the capillary pipe structure (44) on the Sugamoto side, a structure having a gentle curve or the like can be adopted as long as the contents visibility and operability are not significantly affected, but fine wells and the like can be adopted. Considering the access to the bottom surface, the shape is preferably a straight tubular shape or a substantially straight tubular shape within a range of at least 10 mm, preferably at least 15 mm or less on the side of the tube from the first bent or curved shape. Is preferable. More preferably, the portion has a straight pipe shape.
The material constituting the capillary tube (44) on the side of the tube tip microstructure is not particularly limited as long as it can function as a capillary tube, such as glass, resin, or metal. It is preferably made of a glass material or a transparent resin having light transmittance. As the material, it is preferable to use a transparent glass material in consideration of strength, durability, cost and the like.

本発明に係る微細キャピラリー管(4)としては、強度やコスト等の点を鑑みると、管先微細構造及び管元側の管構造とが一体成形された部材であることが好適である。好ましくは、透明性を備えたガラス素材にて一体成型されたものであることが好適である。 The fine capillary pipe (4) according to the present invention is preferably a member in which the fine structure at the tip of the pipe and the pipe structure on the base side of the pipe are integrally formed in consideration of strength, cost and the like. Preferably, it is integrally molded with a transparent glass material.

また、菅元側構造(44)においては、顕微鏡ステージ面(20)上方のスペースにおける顕微鏡側の部材との接触等を回避するために、上記微細構造とは別途に第2の屈曲又は湾曲形状を備えた構造(45)を採用することもできる。第2の屈曲又は湾曲形状(45)としては、第1の屈曲又は湾曲形状(43)より菅元側に少なくとも10mm以上、好ましくは少なくとも15mm以上離れた位置に形成させることが好ましい。このような第2の屈曲又は湾曲形状(45)を備えた微細キャピラリー管においては、試料ステージ面(20)の上部スペースの確保が良好になり、顕微鏡装置(6)のワーキング空間内での上部構造物との接触回避等の点で好適な態様となる。 Further, in the Sugamoto side structure (44), in order to avoid contact with a member on the microscope side in the space above the microscope stage surface (20), a second bent or curved shape is provided separately from the above microstructure. The structure (45) provided with the above can also be adopted. The second bent or curved shape (45) is preferably formed at a position at least 10 mm or more, preferably at least 15 mm or more away from the first bent or curved shape (43) on the side of the tube. In the fine capillary tube having such a second bent or curved shape (45), the upper space of the sample stage surface (20) is well secured, and the upper part of the microscope device (6) in the working space is improved. This is a preferred embodiment in terms of avoiding contact with the structure.

本発明に係る細胞搬送システム(1)の使用の一態様においては、本発明に係る微細キャピラリー管(4)は、その菅元側(44)を、細胞吸引及び突出の駆動及び制御を行う微少液量ポンプ(46)に接続した溶液供給管(47)等に接続して使用され得る。ここで微少液量ポンプ(46)としては、ポンプ振動が著しく低減され、且つ、1μL以下、好ましくは0.1pL〜0.1μLの微少液量の溶液の吸引及び吐出操作を実現可能とするポンプを採用することができる。このような微少液量ポンプとしては、例えば、電気浸透流ポンプ、油充填式無振動ポンプ、ピエゾ駆動式ポンプ、キャピラリー内瞬時高温冷却式ポンプ、等の原理を使用したポンプを使用することが可能であるが、上記液量制御を可能とする機能を発揮し得るものであれば他の原理を利用した技術のものも使用可能である。 In one aspect of the use of the cell transport system (1) according to the present invention, the microcapillary tube (4) according to the present invention has a microscopic drive and control of cell suction and protrusion on the Sugamoto side (44). It can be used by connecting to a solution supply pipe (47) or the like connected to a liquid volume pump (46). Here, as the minute liquid amount pump (46), the pump vibration is remarkably reduced, and a pump capable of sucking and discharging a solution having a minute amount of 1 μL or less, preferably 0.1 pL to 0.1 μL. Can be adopted. As such a minute liquid amount pump, for example, a pump using the principle of an electroosmosis flow pump, an oil-filled vibration-free pump, a piezo-driven pump, an instantaneous high temperature cooling pump in a capillary, or the like can be used. However, a technique using another principle can be used as long as it can exhibit the function of controlling the liquid amount.

本発明に係る細胞搬送システムの使用態様では、本発明に係る微細キャピラリー管(4)は、微細キャピラリー管支持手段(48)に直接的に又は間接的に固定又は保定されて使用され得る。微細キャピラリー管支持手段(48)への固定は、微細キャピラリー管の管元部分、前記菅元部分に接続した溶液供給管、微少液量ポンプ本体、等を固定又は保定して保持する態様を挙げることができるが、具体的な態様は特に限定されない。
微細キャピラリー管支持手段(48)の構造としては、微細キャピラリー管の管先の位置固定を実現可能とする支持部材であれば特に制限無く如何なる構造のものも採用することが可能である。例えば、当該支持手段としては、それ自体の独自の架台を備えた自立型の支持部材を採用することが可能である。また、当該支持部材としては、他の装置部材等(例えば、顕微鏡装置本体、上記顕微鏡試料ステージ支持手段、等)への接続によって、微細キャピラリー管の位置固定を可能とする部材を採用することも可能である。
In the usage mode of the cell transport system according to the present invention, the microcapillary tube (4) according to the present invention can be used by being directly or indirectly fixed or retained by the microcapillary tube supporting means (48). Fixing to the fine capillary pipe supporting means (48) includes a mode in which the pipe base portion of the fine capillary pipe, the solution supply pipe connected to the pipe base portion, the minute liquid amount pump main body, and the like are fixed or retained and held. However, the specific embodiment is not particularly limited.
As the structure of the fine capillary pipe supporting means (48), any structure can be adopted without particular limitation as long as it is a support member capable of fixing the position of the pipe tip of the fine capillary pipe. For example, as the support means, it is possible to adopt a self-supporting support member having its own pedestal. Further, as the support member, a member capable of fixing the position of the fine capillary tube by connecting to another device member or the like (for example, the main body of the microscope device, the microscope sample stage support means, etc.) may be adopted. It is possible.

本発明に係る微細キャピラリー管支持手段(48)としては、微細キャピラリー管(4)のZ軸方向への移動を可能とする駆動手段を備えた態様とすることも可能である。また、本発明に係る微細キャピラリー管支持手段としては、ジョイステック等の操作手段(49)によって管先の位置調整動作を可能とする態様とすることも可能である。 The fine capillary tube supporting means (48) according to the present invention may be provided with a driving means capable of moving the fine capillary tube (4) in the Z-axis direction. Further, as the fine capillary pipe supporting means according to the present invention, it is also possible to use an operating means (49) such as Joyce Tech to enable the position adjusting operation of the pipe tip.

[その他の構成物品]
本発明に係る細胞搬送システム(1)としては、上記に記載した顕微鏡試料ステージ(2)、制御手段(3)、微細キャピラリー管(4)、等以外の構成物品を含んでなるシステムが除外されるものではない。例えば、試料容器、各支持手段、微少液量ポンプ、入力手段、表示手段、等を含んでなるシステム態様も、本発明に係るシステムには含まれる。また、顕微鏡装置本体(6)に既に配設されて使用可能な状態のものについても、本発明に係る細胞搬送システムに含まれる。
[Other components]
The cell transport system (1) according to the present invention excludes a system including constituent articles other than the microscope sample stage (2), control means (3), fine capillary tube (4), etc. described above. It's not something. For example, a system aspect including a sample container, each support means, a minute amount pump, an input means, a display means, and the like is also included in the system according to the present invention. Further, the cell transport system according to the present invention also includes a device that has already been arranged in the main body (6) of the microscope device and is in a usable state.

2.上記細胞搬送システムが発揮する作用機能
本発明に係る細胞搬送システム(1)においては、上記段落1.に記載のシステム構成部材を顕微鏡装置(6)に配設使用することによって、1細胞単位での細胞搬送用途での使用が可能な高機能細胞搬送システムとして使用することが可能となる。
2. Functions exhibited by the cell transport system In the cell transport system (1) according to the present invention, the above paragraph 1. By disposing and using the system constituent member described in the above in the microscope device (6), it becomes possible to use it as a high-performance cell transport system that can be used for cell transport in units of cells.

[自動ピント合わせ動作及び視認容易性]
本発明に係る細胞搬送システム(1)では、上記段落に記載した構成の作用により、1細胞搬送技術において必要となる試料容器(5)の底面へのピント合わせ動作を、顕微鏡試料ステージ面(20)(1物品)の自動的な移動動作「のみ」によって実現することが可能となる。これにより、本発明に係るシステムでは、オートフォーカス制御での焦点補正が正常に作動しない高コントラスト化した溶液に対しても自動的なピント合わせ動作の実行が可能となり、搬送元容器と搬送先容器のそれぞれの底面の相違に対応するピントが合う位置を次々に行き来させながら、細胞吸引と細胞吐出を連続して効率良く実行することが可能となる。
ここで、顕微鏡視野内の高コントラスト化に起因したオートフォーカス阻害現象は、大量の遺伝子解析等を伴う1細胞分析のように、搬送先容器に充填した極微量溶液への搬送時に頻発する現象である。そのため、オートフォーカス制御に依存したピント合わせを必要としない本発明に係る細胞搬送システム(1)は、当該用途における効率の良い作業性を提供する技術となり得る。
[Automatic focusing operation and visibility]
In the cell transfer system (1) according to the present invention, by the action of the configuration described in the above paragraph, the focusing operation on the bottom surface of the sample container (5) required in the one cell transfer technique can be performed on the microscope sample stage surface (20). ) (1 article) can be realized by the automatic movement operation "only". As a result, in the system according to the present invention, it is possible to automatically perform the focusing operation even for a high-contrast solution in which the focus correction by the autofocus control does not operate normally, and the transfer source container and the transfer destination container can be executed. It is possible to continuously and efficiently perform cell aspiration and cell ejection while moving back and forth between the focus positions corresponding to the differences in the bottom surfaces of the above.
Here, the autofocus inhibition phenomenon caused by the high contrast in the field of view of the microscope is a phenomenon that frequently occurs during transportation to a very small amount of solution filled in the destination container, such as one-cell analysis involving a large amount of gene analysis. is there. Therefore, the cell transport system (1) according to the present invention, which does not require focusing depending on autofocus control, can be a technique for providing efficient workability in the said application.

本発明に係る細胞搬送システム(1)においては、搬送元容器内の対象細胞を1細胞単位で所望の搬送先容器に搬送することを可能とする高い機能を備えた細胞搬送システムである。本発明に係る細胞搬送システム(1)では、対象細胞を1細胞単位にて微細キャピラリー管を使用して吸引及び吐出可能とする機能を有するものであるが、設定条件及び/又は装置構成によっては、2細胞以上の吸引又は吐出操作を実行することも可能である。また同様に、本発明に係る細胞搬送システム(1)の態様としては、細胞塊や組織片等を吸引又は吐出操作を実行可能とするものを排除するものでない。 The cell transfer system (1) according to the present invention is a cell transfer system having a high function that enables transfer of target cells in a transfer source container to a desired transfer destination container in units of one cell. The cell transport system (1) according to the present invention has a function of enabling suction and discharge of target cells in units of one cell using a fine capillary tube, but depending on setting conditions and / or device configuration. It is also possible to perform a suction or discharge operation of two or more cells. Similarly, the aspect of the cell transport system (1) according to the present invention does not exclude a system that enables a suction or discharge operation of a cell mass, a tissue piece, or the like.

本発明に係る細胞搬送システム(1)は、操作前において対象細胞が格納又は配置された搬送元容器(51)、並びに、移動先容器である搬送先容器(53)、等を試料容器保持手段(201)に設置して使用するものである。これらの試料容器を試料容器保持手段に設置する際には、アダプター部材等を用いる態様とすることも可能である。 In the cell transport system (1) according to the present invention, the transport source container (51) in which the target cells are stored or arranged before the operation, the transport destination container (53) which is the transfer destination container, and the like are stored in the sample container holding means. It is installed and used in (201). When installing these sample containers in the sample container holding means, it is also possible to use an adapter member or the like.

ここで「搬送元容器」(51)としては、対象の細胞が容器内に格納又は容器上への配置が可能な上面開口した試料容器を挙げることができる。本発明に係るシステム(1)の通常の使用態様においては、当該容器(51)に細胞を培地等の溶液と共に格納又は配置した状態にして用いられる。当該容器形状としては特に制限はないが、細胞が個別に分注されている容器や、培養した分注元の細胞の培養液等が入った容器等を用いることが可能である。当該容器の具体的な態様として、マルチウェルプレート、培養用ディッシュ、PCRチューブ、培地リザーバー、スライドグラス、マイクロチップ、等の容器を挙げることができる。なお、本明細書中においては、スライドグラスやマイクロチップについても、試料容器に含まれるものとして用いることが可能である。 Here, as the “transport source container” (51), a sample container having an open top surface in which the target cells can be stored in the container or placed on the container can be mentioned. In the normal use mode of the system (1) according to the present invention, cells are stored or arranged in the container (51) together with a solution such as a medium. The shape of the container is not particularly limited, but it is possible to use a container in which cells are individually dispensed, a container containing a culture solution of the cultured cells of the dispensing source, or the like. Specific embodiments of the container include containers such as multi-well plates, culture dishes, PCR tubes, medium reservoirs, slide glasses, microchips, and the like. In addition, in this specification, a slide glass and a microchip can also be used as those contained in a sample container.

また「搬送先容器」(53)とは、対象の細胞の移動先である試料容器を指す。当該容器としては、上記搬送元容器で挙げたものと同様のものを用いることが可能であるが、分析用試薬や培養用培地が分注された微細容器を用いることが可能である。また、1細胞分析等での細胞搬送操作を行う場合にあっては、微細な微細ウェルを備えた48〜384穴等のマイクロウェルプレート、PCRチューブプレート、PCRキャップ、マイクロホールを備えたマイクロデバイス、スライドグラス様プレート上親水化スポット、等の容器を挙げることができる。
なお、本発明に係るシステムの技術的特徴を鑑みると、使用可能な搬送先容器(53)はこれらのみに制限されることを意味するものではない。本発明に係るシステム(1)においては、口径の大きい試料容器の使用が可能であることに加えて、従来の顕微鏡技術等では適用が困難であった微細ウェル等への細胞吐出を伴う効率的な細胞搬送が可能となる。
Further, the “transportation destination container” (53) refers to a sample container to which the target cells move. As the container, the same container as that mentioned in the transport source container can be used, but a fine container into which the analytical reagent and the culture medium have been dispensed can be used. Further, when performing a cell transport operation in 1-cell analysis or the like, a microwell plate having 48 to 384 holes provided with fine fine wells, a PCR tube plate, a PCR cap, and a microdevice provided with microholes. , Hydrophilization spots on slide glass-like plates, etc. can be mentioned.
In view of the technical features of the system according to the present invention, it does not mean that the usable destination container (53) is limited to these. In the system (1) according to the present invention, in addition to being able to use a sample container having a large diameter, it is efficient with cell ejection into fine wells and the like, which was difficult to apply by conventional microscopy techniques and the like. Cell transport is possible.

本発明に係る細胞搬送システム(1)では、搬送元容器及び搬送先容器等の底面にアクセスした微細キャピラリー管の先端(42)管内における細胞格納状態の確認を可能とするものである。
詳しくは、本発明に係る細胞搬送システム(1)では、微細キャピラリー管の先端微細構造(41)の独特な形状によって、微小ウェル等を微細キャピラリー管に垂直に又はほぼ垂直にアクセスさせた場合であっても、微細構造である管先部分が水平に又は適度な傾斜角度となるように試料容器(5)の底面にアクセスさせることが可能となる。これにより本発明に係るシステム(1)では、対物レンズ又は光源の配設が垂直方向にある場合であっても、光路が微細キャピラリー管の菅元側(44)に遮られないため、微細キャピラリー管の先端(42)管内の細胞の状態を視認することが可能となる。即ち、当該管先微細構造における管内への細胞吸引、及び、管内からの細胞吐出の状態の視認確認を行うことが可能となる。
ここで、微細キャピラリー管の管先(42)が試料容器(5)の底面に「アクセスした」とは、容器底面の上面に接触した状態だけでなく、管先が底面にある細胞を吸引可能な程度に近接した状態も含まれる。具体的な距離の数値として表現すると、例えば2mm以内、好ましくは1mm以内、より好ましくは0.5mm以内の範囲にて近接した状態が含まれる。
In the cell transport system (1) according to the present invention, it is possible to confirm the cell storage state in the tip (42) tube of the fine capillary tube that has accessed the bottom surfaces of the transport source container, the transport destination container, and the like.
Specifically, in the cell transport system (1) according to the present invention, when the microwells and the like are accessed vertically or substantially vertically to the fine capillary tube due to the unique shape of the tip microstructure (41) of the fine capillary tube. Even if there is, it is possible to access the bottom surface of the sample container (5) so that the tube tip portion having a fine structure is horizontal or has an appropriate inclination angle. As a result, in the system (1) according to the present invention, even when the objective lens or the light source is arranged in the vertical direction, the optical path is not blocked by the tube base side (44) of the fine capillary tube, so that the fine capillary is formed. Tip of tube (42) It becomes possible to visually recognize the state of cells in the tube. That is, it is possible to visually confirm the state of cell suction into the tube and cell discharge from the tube in the tube tip microstructure.
Here, the fact that the tip (42) of the fine capillary tube "accesses" the bottom surface of the sample container (5) means that not only the state of contact with the upper surface of the bottom surface of the container but also the cells whose tip is on the bottom surface can be sucked. The state of close proximity is also included. Expressed as a specific numerical value of the distance, for example, a state of being close to each other within a range of 2 mm or less, preferably 1 mm or less, and more preferably 0.5 mm or less is included.

本発明に係るシステム(1)の使用態様では、微細キャピラリー管(4)を顕微鏡試料ステージ面(20)の上方に配設された状態にして、顕微鏡試料ステージ面(20)の3次元移動を実行することにより、管先(42)下方向からの移動による試料容器(5)のアクセス動作を実行するものである。
ここで、本発明に係る当該アクセス動作においては、対物レンズ(62)からのピント焦点が存在する位置(54)と微細キャピラリー管の管先(42)の位置を固定した状態にして、顕微鏡試料ステージ面(20)の自動的な移動動作「のみ」によって実行可能となる。当該動作においては、微細キャピラリー管の管先(42)を固定状態のままにして、試料容器(5)の上面開口部から底面方向への管先(42)のアクセス動作が実行される。
本発明に係る当該アクセス動作においては、試料ステージ面(20)の移動動作の後に細胞吸引又は吐出を行うために微細キャピラリー管の先端(42)位置を微調整する操作を行うことも可能であるが、基本動作として管先側を積極的に移動させることは必須ではない。
In the usage mode of the system (1) according to the present invention, the microcapillary tube (4) is arranged above the microscope sample stage surface (20), and the microscope sample stage surface (20) is moved three-dimensionally. By executing this, the access operation of the sample container (5) is executed by moving the tube tip (42) from below.
Here, in the access operation according to the present invention, the position (54) where the focus focus from the objective lens (62) exists and the position of the tube tip (42) of the fine capillary tube are fixed, and the microscope sample. It can be executed by the automatic movement operation "only" of the stage surface (20). In this operation, the pipe tip (42) of the fine capillary tube is left in a fixed state, and the access operation of the pipe tip (42) from the upper surface opening of the sample container (5) toward the bottom surface is executed.
In the access operation according to the present invention, it is also possible to perform an operation of finely adjusting the position of the tip (42) of the fine capillary tube in order to perform cell suction or discharge after the movement operation of the sample stage surface (20). However, it is not essential to actively move the pipe tip side as a basic operation.

本発明に係るシステム(1)の仕様態様では、当該アクセス動作における微細キャピラリー管(4)の姿勢として、管先(42)が試料容器(5)の底面に対して水平に又は適度な傾きとなるように配設されることが好適である。具体的には、管先が搬送元容器及び搬送先容器の底面に対して、水平面に対して45°以内、好ましくは30°以内、より好ましくは20°以内、更に好ましくは10°以内の傾きであることが好適である。
ここで、本発明におけるアクセス動作においては、微少ウェルを備えたマイクロプレート等を用いた場合に、微細キャピラリー管の微細構造より菅元側構造部分を容器壁面に対して垂直に(又は、大きくても20°以内、好ましく10°以内)にしてアクセス動作を行う必要が生じるところ、本発明に係る微細キャピラリー管の先端微細構造(41)の特徴により、管先を水平に又は適度な傾斜角度となるようにして容器底面にアクセスさせることが可能となる。
In the specification aspect of the system (1) according to the present invention, the posture of the fine capillary tube (4) in the access operation is such that the tube tip (42) is horizontally or appropriately tilted with respect to the bottom surface of the sample container (5). It is preferable that the components are arranged so as to be. Specifically, the inclination of the pipe tip with respect to the transport source container and the bottom surface of the transport destination container is within 45 °, preferably within 30 °, more preferably within 20 °, and further preferably within 10 ° with respect to the horizontal plane. Is preferable.
Here, in the access operation in the present invention, when a microplate or the like provided with a fine well is used, the structure portion on the side of the tube is perpendicular to (or large) with respect to the container wall surface with respect to the fine structure of the fine capillary tube. It is necessary to perform the access operation within 20 °, preferably within 10 °). However, due to the feature of the tip microstructure (41) of the fine capillary pipe according to the present invention, the pipe tip can be set horizontally or at an appropriate inclination angle. It is possible to access the bottom surface of the container in this way.

[顕微鏡装置への配設使用]
本発明に係る細胞搬送システム(1)では、顕微鏡試料ステージ面(20)単体のみの自立制御によって、ピント合わせ動作を兼ね備えた微細キャピラリー管の管先(42)への自動アクセス動作が実行可能となる。そのため、本発明に係る細胞搬送システム(1)では、微細キャピラリー管(4)や対物レンズ(62)等の他部材の制御や連動動作等を伴うことなく、顕微鏡と一体化した装置構成となることを要しない細胞搬送システムの構築が可能となる。
[Use for placement in microscope equipment]
In the cell transport system (1) according to the present invention, the automatic access operation to the tip (42) of the fine capillary tube having the focusing operation can be executed by the self-sustaining control of only the microscope sample stage surface (20). Become. Therefore, the cell transport system (1) according to the present invention has a device configuration integrated with the microscope without controlling or interlocking operations of other members such as the fine capillary tube (4) and the objective lens (62). It is possible to construct a cell transport system that does not require this.

本発明に係る細胞搬送システム(1)では、通常の顕微鏡装置(6)に配設した使用を可能とする構成物品からなるシステム構成部材を備えてなる。そのため、上記段落1.に記載のシステム構成部材を従来の一般的な顕微鏡装置(6)に配設することによって、1細胞搬送技術に使用可能な高機能細胞搬送システムとして使用することが可能となる。 The cell transport system (1) according to the present invention includes a system component composed of a component article arranged in a normal microscope device (6) and capable of use. Therefore, the above paragraph 1. By arranging the system component described in the above in the conventional general microscope device (6), it becomes possible to use it as a high-performance cell transfer system that can be used in the one-cell transfer technique.

本発明に係る細胞搬送システム(1)は、段落1.に記載のように、顕微鏡試料ステージ面(20)及び試料ステージ支持手段(25)の配置を、対物レンズ(62)との位置関係が適切となる態様に設計することによって、一般的な顕微鏡装置への配設使用が可能である。即ち、本発明に係る細胞搬送システムは、既存の顕微鏡装置(6)に対する汎用部材として使用する態様が可能である。
本発明に係る細胞搬送システム(1)の顕微鏡装置(6)への配設態様としては、一態様としては、本発明に係る顕微鏡試料ステージ(2)を顕微鏡装置本体が元々備えている試料ステージ(61)の上方に又は当該試料ステージ(61)と代替して配設する態様が挙げることができる。
また、本発明に係る微細キャピラリー管支持手段(48)の配設態様としては、顕微鏡装置(6)本体に又は本実施例に係る顕微鏡試料ステージ(2)を構成する部材の不動部分に固定して、微細キャピラリー管(4)を試料ステージ面(20)の上方に配設して用いる態様を挙げることができる。
The cell transport system (1) according to the present invention is described in paragraph 1. By designing the arrangement of the microscope sample stage surface (20) and the sample stage support means (25) in such a manner that the positional relationship with the objective lens (62) is appropriate, as described in the above, a general microscope apparatus. Can be used for placement in. That is, the cell transport system according to the present invention can be used as a general-purpose member for the existing microscope device (6).
As an embodiment of the arrangement of the cell transport system (1) according to the present invention on the microscope device (6), one aspect is a sample stage in which the microscope device main body originally includes the microscope sample stage (2) according to the present invention. An embodiment in which the sample stage (61) is arranged above the sample stage (61) or in place of the sample stage (61) can be mentioned.
Further, as an arrangement mode of the fine capillary tube supporting means (48) according to the present invention, it is fixed to the main body of the microscope device (6) or to an immovable portion of a member constituting the microscope sample stage (2) according to the present embodiment. Further, an embodiment in which the fine capillary tube (4) is arranged above the sample stage surface (20) and used can be mentioned.

ここで、本発明に係る細胞搬送システムの配設使用が可能な顕微鏡装置(6)としては、通常の光学顕微鏡装置への適用が可能である。当該配設使用が可能な顕微鏡装置(6)としては、正立顕微鏡又は倒立顕微鏡等のいずれに対しても適用することが可能である。また、実体顕微鏡への配設使用も可能である。また、蛍光顕微鏡装置への使用も可能である。 Here, as the microscope device (6) capable of disposing and using the cell transport system according to the present invention, it can be applied to a normal optical microscope device. As the microscope device (6) that can be used in this arrangement, it can be applied to any of an upright microscope, an inverted microscope, and the like. It can also be placed and used in a stereomicroscope. It can also be used in fluorescence microscopy equipment.

本発明に係る細胞搬送システムとしては、上記した顕微鏡装置(6)本体に既に配設されて使用可能な状態となっている構成されたシステム態様についても、本発明に係る細胞搬送システム(1)に含まれる。即ち、本発明においては、上記段落1.に記載の構成物品を含んでなる細胞搬送システムに加えて、更に顕微鏡装置を含んでなる態様のものも本発明に係る細胞搬送システム(1)に含まれる。また、最初から顕微鏡装置本体と一体化した製品とする態様も本発明に係る細胞搬送システム(1)の態様に含まれる。 As the cell transport system according to the present invention, the cell transport system (1) according to the present invention also has a system embodiment already arranged in the main body of the microscope device (6) described above and is in a usable state. include. That is, in the present invention, the above paragraph 1. In addition to the cell transport system including the constituent articles described in the above, the cell transport system (1) according to the present invention also includes a cell transport system including a microscope device. In addition, the aspect of the cell transport system (1) according to the present invention also includes an aspect in which the product is integrated with the main body of the microscope device from the beginning.

[操作性の比較]
本発明に係る細胞搬送システム(1)は、例えば実施例3のような1細胞解析を想定した作業(即ち、細胞搬送元容器と搬送先容器の底面構造が異なり、且つ、搬送先容器の溶液が高コントラスト化している状況下)で使用した場合、細胞吸引から細胞吐出までに要する操作工程が次の4操作工程のみで実行可能となる。
即ち、i)顕微鏡試料ステージ面の自動移動及び自動ピント合わせ操作(Z軸方向への下方移動、XY方向への移動、Z軸方向への上方移動)、ii)搬送元容器での細胞吸引操作、iii)顕微鏡試料ステージ面の自動移動及び自動ピント合わせ操作(Z軸方向への下方移動、XY方向への移動、Z軸方向への上方移動)、iv)搬送先容器での細胞吐出操作、の「4つ」の操作工程のみで、簡便な操作のみで細胞搬送の実行が可能となる(図9参照)。
当該態様においては、搬送元容器と搬送先容器で底面形状が異なる場合を想定しているが、顕微鏡ステージ面の移動時にピント合わせ動作が同時的に行われるため、容器底を管先に移動させる動作とピント合わせ動作が「1動作のみ」によって達成可能となる。また、搬送先容器中の溶液としては、高コントラスト化してオートフォーカス制御が機能しない状況を想定しているが、本発明に係るシステムではオートフォーカス制御とは全く異なる原理により自動ピント合わせ動作を実行可能となる。
[Comparison of operability]
The cell transport system (1) according to the present invention is a work assuming one-cell analysis as in Example 3 (that is, the bottom structures of the cell transport source container and the transport destination container are different, and the solution of the transport destination container is different. When used in a situation where the contrast is high), the operation steps required from cell aspiration to cell ejection can be performed only by the following four operation steps.
That is, i) automatic movement and automatic focusing operation of the microscope sample stage surface (downward movement in the Z-axis direction, movement in the XY direction, upward movement in the Z-axis direction), ii) cell suction operation in the transport source container. , Iii) Automatic movement and automatic focusing operation of the microscope sample stage surface (downward movement in the Z-axis direction, movement in the XY direction, upward movement in the Z-axis direction), iv) Cell discharge operation in the destination container, It is possible to carry out cell transport with only simple operations by only the "4" operation steps of (see FIG. 9).
In this embodiment, it is assumed that the bottom surface shape is different between the transport source container and the transport destination container, but since the focusing operation is performed at the same time when the microscope stage surface is moved, the container bottom is moved to the pipe tip. The operation and the focusing operation can be achieved by "only one operation". Further, as the solution in the transport destination container, it is assumed that the autofocus control does not function due to high contrast, but in the system according to the present invention, the automatic focusing operation is executed by a principle completely different from the autofocus control. It will be possible.

一方、これと同様の動作内容を、従来技術であるXY平面移動顕微鏡ステージにて用いて実行した場合に要する操作工程は、次の通りである。即ち、i)顕微鏡試料ステージ面の自動移動(XY方向への移動)、ii)微細キャピラリー管の下方移動操作、iii)手動によるピント合わせ、iv)搬送元容器での細胞吸引操作、v)微細キャピラリー管の上方移動操作、vi)顕微鏡試料ステージ面の自動移動(XY方向への移動)、vii)微細キャピラリー管の下方移動操作、viii)手動によるピント合わせ、ix)搬送先容器での細胞吐出操作、の「9つ」の操作工程が必要となる。
ここで、当該比較態様においては、オートフォーカスが機能しないことを補うために、「手動」によるピント合わせ操作が必要となる。更に、当該比較態様では、微細キャピラリー管と容器壁との接触を回避するため、微細キャピラリー管の上方及び下方への移動操作が必ず必要となる。
On the other hand, the operation steps required when the same operation content is executed by using the XY plane moving microscope stage, which is a conventional technique, are as follows. That is, i) automatic movement of the microscope sample stage surface (movement in the XY direction), ii) downward movement operation of the fine capillary tube, iii) manual focusing, iv) cell suction operation in the transport source container, v) fine Upward movement operation of capillary tube, vi) Automatic movement of microscope sample stage surface (movement in XY direction), vii) Downward movement operation of fine capillary tube, viii) Manual focusing, ix) Cell discharge in destination container Operation, "9" operation steps are required.
Here, in the comparison mode, a "manual" focusing operation is required to compensate for the inability of autofocus. Further, in the comparative aspect, in order to avoid contact between the fine capillary tube and the container wall, an operation of moving the fine capillary tube upward and downward is always required.

従来のXY平面移動顕微鏡ステージを備えた細胞搬送装置との必要工程数の相違は、細胞搬送操作の繰り返しが必要な多くなるほど作業効率の相違が顕著になる。即ち、本発明に係る細胞搬送システム(1)は、多検体解析や大規模解析であるほど作業効率に関する優位性を有するシステムであると認められる。 The difference in the required number of steps from the conventional cell transfer device provided with the XY plane moving microscope stage is that the more the cell transfer operation needs to be repeated, the more remarkable the difference in work efficiency becomes. That is, it is recognized that the cell transport system (1) according to the present invention is a system having an advantage in work efficiency as the analysis is performed on multiple samples or on a large scale.

3.細胞搬送方法
本発明においては、上記細胞搬送システム(1)を用いることを特徴とする対象細胞を1細胞単位で所望の搬送先容器に搬送する方法に関する発明が含まれる。当該方法を構成する工程としては、上記段落に記載の操作手順等が参照される。
3. 3. Cell Transport Method The present invention includes an invention relating to a method for transporting a target cell, which is characterized by using the cell transport system (1), to a desired transport destination container in units of one cell. As the steps constituting the method, the operation procedure and the like described in the above paragraph are referred to.

以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明の範囲はこれらにより限定されるものではない。以下、構造図や使用態様図等を参照して、本実施例にて製造した細胞搬送システムを説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto. Hereinafter, the cell transport system produced in this example will be described with reference to a structural diagram, a usage mode diagram, and the like.

[実施例1]『細胞搬送システムの製造』
本発明に係る細胞搬送システムの一態様として、以下に示す構成物品を備えてなる細胞搬送システムを製造した。
[Example 1] "Manufacturing of cell transport system"
As one aspect of the cell transport system according to the present invention, a cell transport system including the following constituent articles was manufactured.

(1)3次元自動移動顕微鏡試料ステージ
本実施例に係る細胞搬送システム(1)を構成するX軸、Y軸、及びZ軸方向への自動移動を可能とする顕微鏡試料ステージ(2)を製作した。本実施例に係る顕微鏡試料ステージ(2)の構造を図1〜3及び5に示す。
本実施例における顕微鏡試料ステージ(2)は、試料ステージ面(20)、X軸移動用アクチュエーター(22)、Y軸移動用アクチュエーター(23)、及びZ軸移動用アクチュエーター(24)から主として構成されてなる。
試料ステージ面(20)の上面は試料容器保持手段(201)を備えてなり、試料容器(5)を設置する中央付近に開口構造を備えてなる。
各アクチュエーターは、支持体部(221、231、241)、前記支持体部の内部に埋設された動力部(222、232、242)、及び前記動力部からの力により軸に沿った移動動作を行う駆動部(223、233、243)等を主要部材として構成される構造体である。各アクチュエーターは、各軸方向の自在移動を可能とする電動駆動手段を備えたアクチュエーター部材である。本実施例に係るアクチュエーターの動力部及び駆動部としては、DC(直流電源)駆動を利用したサーボモーター(RCP6ロボシリンダ、IAI社製)を用いた。
(1) Three-dimensional automatic movement microscope sample stage A microscope sample stage (2) capable of automatic movement in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions constituting the cell transport system (1) according to this embodiment is manufactured. did. The structure of the microscope sample stage (2) according to this example is shown in FIGS. 1 to 3 and 5.
The microscope sample stage (2) in this embodiment is mainly composed of a sample stage surface (20), an X-axis moving actuator (22), a Y-axis moving actuator (23), and a Z-axis moving actuator (24). It becomes.
The upper surface of the sample stage surface (20) is provided with the sample container holding means (201), and is provided with an opening structure near the center where the sample container (5) is installed.
Each actuator moves along an axis by a support portion (221, 231 and 241), a power unit (222, 232, 242) embedded inside the support portion, and a force from the power unit. It is a structure composed of a driving unit (223, 233, 243) and the like as a main member. Each actuator is an actuator member provided with an electric drive means capable of freely moving in each axial direction. As the power unit and drive unit of the actuator according to this embodiment, a servomotor (RCP6 Robocylinder, manufactured by IAI) using DC (direct current power supply) drive was used.

顕微鏡試料ステージ(2)の構成物品は、各物品が組み合わされて構成された状態にて顕微鏡試料ステージ支持手段(25)に固定保持されてなる。顕微鏡試料ステージ支持手段(25)は、顕微鏡装置(6)での配設使用時において、顕微鏡装置(6)の上面視及び正面視の両方の視点にて対物レンズ部分(62)を挟む位置に架台(251)を備え、両架台間に支持部材(252)が水平架橋されてなる構造体である。
顕微鏡試料ステージ支持手段の架橋された支持体(252)には、X軸移動用アクチュエーターの支持体部(221)が固定保持され、:前記X軸移動用アクチュエーターの駆動部(223)にはY軸移動用アクチュエーターの支持体部(231)が固定保持され、;前記Y軸移動用アクチュエーターの駆動部(233)にはZ軸移動用アクチュエーターの支持体部(241)が固定保持され、;前記Z軸移動用アクチュエーターの駆動部(243)には、顕微鏡試料ステージのステージ面(20)が固定されてなる。
The constituent articles of the microscope sample stage (2) are fixedly held by the microscope sample stage supporting means (25) in a state in which the articles are combined and configured. The microscope sample stage supporting means (25) is located at a position where the objective lens portion (62) is sandwiched from both the top view and the front view of the microscope device (6) when the microscope device (6) is arranged and used. It is a structure provided with a gantry (251) and a support member (252) horizontally bridged between the gantry.
The support portion (221) of the X-axis moving actuator is fixedly held on the bridged support (252) of the microscope sample stage supporting means: Y is attached to the driving portion (223) of the X-axis moving actuator. The support portion (231) of the axial movement actuator is fixedly held; the support portion (241) of the Z-axis movement actuator is fixedly held by the drive portion (233) of the Y-axis movement actuator; The stage surface (20) of the microscope sample stage is fixed to the drive unit (243) of the Z-axis moving actuator.

顕微鏡試料ステージ(2)の移動制御は、本体とは別の筐体内に配置された半導体回路である制御手段(3)によって行われる。当該制御手段(3)には任意の3次元座標内の位置座標を記憶させることが可能であり、当該記憶情報に基づいて3つの各アクチュエーターの駆動量を連動して制御することにより、顕微鏡試料ステージの移動が行われる。本実施例に係るシステムでは、入力手段としてタッチパネルコントローラー(31)を備えてなり、位置座標を入力して記憶させることが可能である。 The movement control of the microscope sample stage (2) is performed by the control means (3), which is a semiconductor circuit arranged in a housing separate from the main body. The control means (3) can store the position coordinates in arbitrary three-dimensional coordinates, and by controlling the drive amounts of the three actuators in conjunction with each other based on the stored information, the microscope sample The stage is moved. The system according to this embodiment includes a touch panel controller (31) as an input means, and can input and store the position coordinates.

(2)特殊形状微細キャピラリー管
本実施例に係る細胞搬送システム(1)の構成物品である微細キャピラリー管(4)を製作した。本実施例に係る微細キャピラリー管の外観を図4に示す。
微細キャピラリー管(4)は、先端から1.25mmの位置の先端微細構造部分(41)に100°の第1の屈曲形状(43)を備えてなり、先端部分(42)は内径φ0.05mmの直円管形状である。第1の屈曲形状より菅元側(44)は、先端微細構造(41)より太い外径φ1mmの直円管形状で構成されてなり、第1の屈曲形状より菅元側22mmの位置に、第1の屈曲形状の屈曲方向とは反対の方向に105°屈曲した第2の屈曲形状(45)を備えてなる。
微細キャピラリー管(4)は、先端微細構造及び菅元側構造を含む全体がボロシリケイトガラスにて一体成型されてなる。
(2) Specially Shaped Fine Capillary Tube A fine capillary tube (4), which is a constituent article of the cell transport system (1) according to the present embodiment, was manufactured. The appearance of the fine capillary tube according to this embodiment is shown in FIG.
The fine capillary tube (4) is provided with a first bent shape (43) of 100 ° in a tip microstructure portion (41) located 1.25 mm from the tip, and the tip portion (42) has an inner diameter of φ0.05 mm. It is a straight tube shape. The Sugamoto side (44) of the first bent shape is formed of a straight tube shape having an outer diameter of φ1 mm, which is thicker than the tip microstructure (41), and is located 22 mm on the Sugamoto side of the first bent shape. It is provided with a second bent shape (45) that is bent by 105 ° in a direction opposite to the bending direction of the first bent shape.
The entire fine capillary tube (4) including the tip microstructure and the Sugamoto side structure is integrally molded with borosilicate glass.

微細キャピラリー管(4)は、菅元側が微少液量ポンプ(46)側の溶液供給管(47)に接続されてなる。微少液量ポンプ(46)としては、油充填式無振動ポンプであるTOPickポンプ(ヨダカ技研株式会社製)を用いた。微少液量ポンプ(46)は、微細キャピラリー管支持手段(48)に接続され固定保持されてなる。本実施例においては、微細キャピラリー管支持手段(48)は、顕微鏡装置本体(6)に直接接続して固定可能な態様であり、ジョイステックを用いた操作手段(49)により管先位置の微調整が可能である。微細キャピラリー管(4)を試料ステージ面(20)の上方に配設した状態を撮影した写真像を図8に示した。 The fine capillary pipe (4) is formed by connecting the Sugamoto side to the solution supply pipe (47) on the micro liquid amount pump (46) side. As the minute liquid amount pump (46), a TOPic pump (manufactured by Yodaka Giken Co., Ltd.), which is an oil-filled vibration-free pump, was used. The micro-liquid amount pump (46) is connected to and fixedly held by the micro-capillary pipe supporting means (48). In this embodiment, the microcapillary tube supporting means (48) is in a mode in which it can be directly connected to and fixed to the microscope device main body (6), and the tube tip position is finely adjusted by the operating means (49) using Joyce Tech. It can be adjusted. FIG. 8 shows a photographed image of the state in which the fine capillary tube (4) is arranged above the sample stage surface (20).

(3)顕微鏡装置への配設
本実施例では、上記細胞搬送システムの構成物品を市販の顕微鏡装置(6)である倒立式光学顕微鏡製品(CKX41、オリンパス社製)に配設したシステムを構築した。本実施例においては、上記製作した顕微鏡試料ステージ(2)は、顕微鏡装置(6)本体が元々備えているステージ面(61)の上方であり且つ照明手段(63)の下方の位置に配設して用いる態様を示す。また、本実施例においては、微細キャピラリー管支持手段(48)は、顕微鏡装置(6)本体が元々備えている試料ステージ(61)の側面に接続固定し、当該管先(42)が本実施例に係る顕微鏡試料ステージ面(20)の上方に配設して用いる態様を示す。
(3) Arrangement in a microscope device In this embodiment, a system is constructed in which the constituent articles of the cell transport system are arranged in an inverted optical microscope product (CKX41, manufactured by Olympus Corporation), which is a commercially available microscope device (6). did. In this embodiment, the manufactured microscope sample stage (2) is arranged at a position above the stage surface (61) originally provided by the main body of the microscope device (6) and below the illumination means (63). The mode to be used is shown. Further, in the present embodiment, the fine capillary tube supporting means (48) is connected and fixed to the side surface of the sample stage (61) originally provided in the main body of the microscope device (6), and the tube tip (42) is the present implementation. An embodiment in which the microscope sample stage surface (20) according to the example is arranged and used is shown.

本実施例に係るシステム(1)では、3次元座標の位置情報の入力手段としてタッチパネルコントローラー(31)を備えてなる。また、顕微鏡像を映すモニター(32)を備えてなる。 The system (1) according to the present embodiment includes a touch panel controller (31) as a means for inputting position information of three-dimensional coordinates. Further, a monitor (32) for displaying a microscope image is provided.

(4)装置仕様
本実施例にて製造した細胞搬送システム(1)の仕様を以下に示す。
(4) Device specifications The specifications of the cell transfer system (1) manufactured in this embodiment are shown below.

[顕微鏡試料ステージ]
X軸方向移動範囲: 20cm
Y軸方向移動範囲: 10cm
Z軸方向移動範囲: 5cm
ステージ移動速度: 5cm/秒
最小微移動単位: 5μm
[微少液量ポンプ]
種類: 油充填式無振動ポンプ
設定流量: 300〜900pL
[微細キャピラリー管]
先端微細構造: 先端1.25mmでの100°屈曲形状
管径: 先端内径φ0.05mm、菅元外径φ1mm
材質: 透明ボロシリケート製
[Microscope sample stage]
X-axis direction movement range: 20 cm
Y-axis direction movement range: 10 cm
Z-axis direction movement range: 5 cm
Stage movement speed: 5 cm / sec Minimum fine movement unit: 5 μm
[Small liquid volume pump]
Type: Oil-filled vibration-free pump Set flow rate: 300 to 900 pL
[Fine capillary tube]
Tip microstructure: 100 ° bending shape at tip 1.25 mm Tube diameter: Tip inner diameter φ0.05 mm, Sugamoto outer diameter φ1 mm
Material: Made of transparent borosilicate

[実施例2]『従来の細胞搬送システム技術との比較:自動ピント合わせ動作』
実施例1で製造した細胞搬送システム(本発明品1)を用いて1細胞解析を想定した操作を行う場合において、従来技術と比較した自動ピント合わせ動作の性能評価を行った。
[Example 2] "Comparison with conventional cell transport system technology: automatic focusing operation"
When the cell transport system (Product 1 of the present invention) manufactured in Example 1 was used to perform an operation assuming one-cell analysis, the performance of the automatic focusing operation compared with the prior art was evaluated.

粒径30μmのアガロース微粒子懸濁液を搬送元容器(51)であるスライドグラス上に載置し、当該スライドグラスを実施例1で製作した顕微鏡試料ステージ面(20)上の試料容器保持手段(201)に配置した。配置後、アガロース微粒子がスライドグラス底面に沈んだ状態となったことを確認した。
また、1μLの蒸留水を搬送先容器(53)であるポリプロピレン製の8連PCRキャップの底面に分注し、上記とは別の試料容器保持手段(201)に配置した。ここで、PCRキャップ底面の微量溶液は、表面張力により液面がドロップ状化していることを確認した。
次いで、スライドグラスの上側表面(容器底面)の3次元座標、及び、8連PCRキャップのうちの1つの底面の3次元座標を設定し、ピント焦点位置が対物レンズ4倍でワーキングディスタンス10mmになるよう設定した。次いで、スライドグラス上表面にピントが合った状態であることを確認して微細粒子の1つを微細キャピラリー管内に吸引し、8連PCRキャップの1つ容器の底面上面を微細キャピラリー管の管先位置に自動移動させ、手動での焦点合わせ等を行わない状態で顕微鏡像の状態を確認した。
A sample container holding means (20) on a microscope sample stage surface (20) manufactured in Example 1 by placing an agarose fine particle suspension having a particle size of 30 μm on a slide glass which is a transport source container (51). It was arranged in 201). After placement, it was confirmed that the agarose fine particles were sunk on the bottom surface of the slide glass.
Further, 1 μL of distilled water was dispensed into the bottom surface of a polypropylene 8-unit PCR cap which is a transport destination container (53), and placed in a sample container holding means (201) different from the above. Here, it was confirmed that the liquid level of the trace solution on the bottom surface of the PCR cap was dropped due to surface tension.
Next, the three-dimensional coordinates of the upper surface (bottom surface of the container) of the slide glass and the three-dimensional coordinates of the bottom surface of one of the eight PCR caps are set, and the focus focus position is 4 times the objective lens and the working distance is 10 mm. Was set. Next, after confirming that the surface on the slide glass is in focus, one of the fine particles is sucked into the fine capillary tube, and the top surface of the bottom surface of one container of the 8-unit PCR cap is the tip of the fine capillary tube. The state of the microscope image was confirmed without automatically moving to the position and manually focusing.

その結果、顕微鏡試料ステージ面(20)を移動させて、搬送先である8連PCRキャップの底面を微細キャピラリー管の管先(42)の位置に移動させる操作を行うことによって、移動後に自動的にピントが合った状態となることが確認された。これは、対物レンズからのピント焦点が存在する位置(54)と微細キャピラリー管の管先(42)位置を固定した状態のままにして、容器側のみの位置調整にてピント焦点を合わせる動作を達成可能とした作用効果であると認められた(図9参照)。
一方、比較試験として、オートフォーカス制御による焦点補正機能を備えた従来の顕微鏡装置を用いて、上記8連PCRキャップ底の微量溶液に対する自動ピント合わせ操作を実行したところ、高コントラス化現象の発生により自動焦点補正が正常に機能せず、鮮明な顕微鏡像を得ることができなかった。
As a result, by moving the microscope sample stage surface (20) and moving the bottom surface of the 8-unit PCR cap, which is the transport destination, to the position of the tube tip (42) of the fine capillary tube, the movement is automatically performed after the movement. It was confirmed that the lens was in focus. This is an operation of focusing by adjusting the position only on the container side while keeping the position (54) where the focus focus from the objective lens exists and the position (42) of the tip of the fine capillary tube fixed. It was recognized as an achievable effect (see FIG. 9).
On the other hand, as a comparative test, when an automatic focusing operation was performed on the trace solution at the bottom of the 8-unit PCR cap using a conventional microscope device equipped with a focus correction function by autofocus control, a high contrast phenomenon occurred. The autofocus correction did not work properly and a clear microscope image could not be obtained.

以上の結果から、本発明に係る細胞搬送システムにおいては、細胞搬送先の溶液がオートフォーカス制御の困難な高コントラスト化した微量溶液の場合であっても、ピント合わせ動作が問題なく実行可能であることが示された。
このことから、本発明に係る細胞搬送システムにおいては、1細胞解析を想定した作業(即ち、細胞搬送元容器と搬送先容器の底面構造が異なり、且つ、搬送先容器の溶液が高コントラスト化している状況下)であっても、顕微鏡試料ステージの移動動作を1動作行うのみによって、ピント合わせ動作を同時的に実行可能であることが示された。
From the above results, in the cell transport system according to the present invention, the focusing operation can be performed without any problem even when the solution at the cell transport destination is a trace amount solution having high contrast, which is difficult to control autofocus. Was shown.
From this, in the cell transport system according to the present invention, the work assuming one-cell analysis (that is, the bottom structures of the cell transport source container and the transport destination container are different, and the solution in the transport destination container has high contrast. It was shown that the focusing operation can be performed simultaneously by performing only one movement operation of the microscope sample stage (under the situation).

[実施例3]『従来の細胞搬送システム技術との比較:操作効率の評価』
実施例1で製造した細胞搬送システム(本発明品1)を用いて1細胞解析を想定した細胞搬送操作を行った場合において、従来技術と比較した細胞搬送操作の効率評価を行った。
[Example 3] "Comparison with conventional cell transport system technology: evaluation of operational efficiency"
When the cell transport operation assuming 1-cell analysis was performed using the cell transport system (Product 1 of the present invention) manufactured in Example 1, the efficiency of the cell transport operation compared with the prior art was evaluated.

実施例1で製造した細胞搬送システム(本発明品1)に、実施例2に記載の方法と同様にして、アガロース微粒子が底面に沈んだ状態のスライドグラスと、1μLの蒸留水が分注されたポリプロピレン製の8連PCRキャップを、実施例1で製作した顕微鏡試料ステージ面(20)上の試料容器保持手段(201)に配置した。ここで、搬送元容器(51)であるスライドグラスと搬送先容器(53)であるPCRキャップとは、底面(液と接する上側面)の形状が異なる容器どうしであった。
次いで、スライドグラスの上側表面(容器底面)の3次元座標、及び、8連PCRキャップのそれぞれの底面の3次元座標を設定し、ピント焦点位置が対物レンズ4倍でワーキングディスタンス10mmになるよう設定した。スライドグラスから8連PCRキャップのそれぞれのホールに微細粒子を1つずつ搬送する操作を行った。
In the cell transport system (Product 1 of the present invention) produced in Example 1, a slide glass in which agarose fine particles were sunk on the bottom surface and 1 μL of distilled water were dispensed in the same manner as in Example 2. An 8-strand PCR cap made of agarose was placed on the sample container holding means (201) on the microscope sample stage surface (20) manufactured in Example 1. Here, the slide glass which is the transport source container (51) and the PCR cap which is the transport destination container (53) are containers having different shapes on the bottom surface (upper side surface in contact with the liquid).
Next, set the 3D coordinates of the upper surface (bottom surface of the container) of the slide glass and the 3D coordinates of the bottom surface of each of the 8-unit PCR caps, and set the focus focus position to be 4 times the objective lens and a working distance of 10 mm. did. An operation was performed in which fine particles were transferred one by one from the slide glass to each hole of the 8-unit PCR cap.

一方、比較試験として、従来技術であるXY平面移動顕微鏡試料ステージに、実施例1で製造した微細キャピラリー管を備えた支持手段を接続固定したシステム(比較品1)を構築し、同様にして微細粒子を1つずつ搬送する操作を行った。 On the other hand, as a comparative test, a system (comparative product 1) in which a support means equipped with a fine capillary tube manufactured in Example 1 is connected and fixed to a sample stage of an XY planar moving microscope, which is a conventional technique, is constructed and similarly fine. The operation of transporting the particles one by one was performed.

その結果、本実施例で使用したスライドグラスとPCRキャップとでは両者の底面(液と接する面)の透過光量や厚さが異なるところ、それにも関わらず、顕微鏡ステージ移動動作及びピント合わせ動作を1動作のみで簡便に実行可能であることが示された。
具体的には、本発明に係る細胞搬送システム(本発明品1)では、対物レンズからのピント焦点が存在する位置(54)と微細キャピラリー管の管先(42)位置を固定した状態のまま、細胞搬送動作が可能となることが示された。当該動作の特徴により本発明品1では、細胞吸引から細胞吐出までの1回の動作に要する操作工程は、表2に示した4つの操作工程のみで実行可能であることが示された(図9参照)。また、これらの操作工程は簡便なボタン操作のみで実行可能であった。
As a result, the amount of transmitted light and the thickness of the bottom surface (the surface in contact with the liquid) of the slide glass and the PCR cap used in this example are different. It was shown that it can be easily executed only by the operation.
Specifically, in the cell transport system according to the present invention (product 1 of the present invention), the position (54) where the focus focus from the objective lens exists and the position (42) of the tip of the fine capillary tube remain fixed. , It was shown that the cell transport operation is possible. Due to the characteristics of this operation, in the product 1 of the present invention, it was shown that the operation step required for one operation from cell suction to cell ejection can be performed only by the four operation steps shown in Table 2 (Fig.). 9). Moreover, these operation steps could be executed only by a simple button operation.

それに対して、従来技術であるXY平面移動顕微鏡試料ステージ(比較品1)を用いた場合では、細胞吸引と細胞吐出を行うその都度にオートフォーカスが機能しないことを補うための手動ピント合わせ操作を要した。これに加えて比較品1を用いた操作では、微細キャピラリー管と容器壁との接触回避のために、顕微鏡試料ステージの平面移動の都度、微細キャピラリー管の上下移動操作が別途に必要であった。
最終的に、比較品1を用いて細胞吸引から細胞吐出までの1回の動作を行うためには、表2に示した9つの操作工程が必要であり、8連PCRキャップのそれぞれへの繰り返し操作を行う場合の労力は大きかった。
On the other hand, when the XY plane moving microscope sample stage (comparative product 1), which is a conventional technique, is used, a manual focusing operation is performed to compensate for the inability of autofocus each time cell suction and cell ejection are performed. It took. In addition to this, in the operation using Comparative Product 1, in order to avoid contact between the fine capillary tube and the container wall, it was necessary to separately move the fine capillary tube up and down each time the microscope sample stage was moved in a plane. ..
Finally, in order to perform one operation from cell aspiration to cell ejection using Comparative Product 1, nine operation steps shown in Table 2 are required, and the process is repeated for each of the eight PCR caps. The effort required to perform the operation was great.

以上の結果が示すように、本発明に係るシステム(1)を用いて細胞搬送操作を行った場合、1細胞解析を想定した作業(即ち、細胞搬送元容器と搬送先容器の底面構造が異なり、且つ、搬送先容器の溶液が高コントラスト化している状況下)であっても、顕微鏡試料ステージ面(20)の移動動作とピント合わせ動作が同時的に実行可能であり、連続的な細胞搬送操作を効率的行うことが可能であることが示された。
これにより本発明に係る細胞搬送システム(1)では、細胞搬送操作の繰り返し工程が多く必要な多検体解析であるほど、作業効率の点での利点を発揮し得る構成的特徴を備えたシステムであることが示された。
As shown in the above results, when the cell transport operation is performed using the system (1) according to the present invention, the work assuming one cell analysis (that is, the bottom structures of the cell transport source container and the transport destination container are different). In addition, even under the condition that the solution in the transport destination container has high contrast), the moving operation and the focusing operation of the microscope sample stage surface (20) can be performed simultaneously, and continuous cell transport can be performed. It was shown that the operation can be performed efficiently.
As a result, in the cell transport system (1) according to the present invention, the more the multi-sample analysis requires many repetitive steps of the cell transport operation, the more the system has structural features that can exert an advantage in terms of work efficiency. It was shown to be.

Figure 0006873456
Figure 0006873456

1.細胞搬送システム
2.顕微鏡試料ステージ(3次元空間移動試料ステージ)
1. 1. Cell transport system 2. Microscope sample stage (three-dimensional space moving sample stage)

20.試料ステージ面
201.試料容器保持手段
20. Sample stage surface 201. Sample container holding means

21.駆動手段 21. Drive means

22.X軸移動用アクチュエーター
221.支持体部
222.動力部
223.駆動部
225.ケーブル
22. Actuator for X-axis movement 221. Support part 222. Power unit 223. Drive 225. cable

23.Y軸移動用アクチュエーター
231.支持体部
232.動力部
233.駆動部
235.ケーブル
23. Actuator for Y-axis movement 231. Support part 232. Power unit 233. Drive unit 235. cable

24.Z軸移動用アクチュエーター
241.支持体部
242.動力部
243.駆動部
244.ケーブル
24. Actuator for Z-axis movement 241. Support part 242. Power unit 243. Drive 244. cable

25.顕微鏡試料ステージ支持手段
251.架台
252.支持部材
25. Microscope sample stage support means 251. Stand 252. Support member

3.制御手段
31.入力手段(タッチパネルコントローラー)
32.モニター(顕微鏡像出力手段)
3. 3. Control means 31. Input means (touch panel controller)
32. Monitor (microscope image output means)

4.微細キャピラリー管
41.先端微細構造
42.管先
43.第1の屈曲又は湾曲形状
44.菅元側管構造
45.第2の屈曲又は湾曲形状
46.微少液量ポンプ
47.溶液供給管
48.微細キャピラリー管支持手段
49.微細キャピラリー管操作手段
4. Fine capillary tube 41. Tip microstructure 42. Pipe tip 43. First bent or curved shape 44. Sugamoto side pipe structure 45. Second bent or curved shape 46. Micro liquid volume pump 47. Solution supply tube 48. Fine capillary tube support means 49. Fine capillary tube operating means

5.試料容器
51.搬送元容器
52.試料
53.搬送先容器
54.ピント焦点が存在する位置
5. Sample container 51. Transport source container 52. Sample 53. Destination container 54. The position where the focus is located

6.顕微鏡装置
61.元々の顕微鏡試料ステージ
62.対物レンズ
63.照明手段
64.接眼レンズ
6. Microscope device 61. Original microscope sample stage 62. Objective lens 63. Lighting means 64. Eyepiece

本発明は、微小液量の細胞搬送を可能とする理化学機器として、細胞搬送操作を必要とする様々な産業分野で有効に利用されることが期待される。例えば、生命科学分野、医学分野、薬学分野、食品分野、バイオ関連製品開発分野、農業分野、畜産分野、等の各産業分野において有効に利用されることが期待される。
本発明は、特には1細胞解析の効率を大幅に向上させる基盤技術として有効に利用され、がん研究、幹細胞研究、iPS細胞研究、バイオ医薬品研究、微生物物質生産等の研究進展にも貢献することが期待される。
The present invention is expected to be effectively used in various industrial fields that require a cell transport operation as a physics and chemistry device that enables cell transport of a minute amount of liquid. For example, it is expected to be effectively used in various industrial fields such as life science field, medical field, pharmacy field, food field, bio-related product development field, agriculture field, and livestock field.
In particular, the present invention is effectively used as a basic technology for significantly improving the efficiency of single cell analysis, and contributes to research progress in cancer research, stem cell research, iPS cell research, biopharmacy research, microbial substance production, and the like. It is expected.

Claims (3)

試料ステージ面に試料容器である搬送元容器及び搬送先容器を保持した細胞搬送システムを用いて、当該細胞搬送システムが備える微細キャピラリー管の先端微細構造の管先にて当該試料ステージ面の搬送元容器から搬送先容器内の溶液に、対象細胞を1細胞単位にて搬送する方法であって、;
前記細胞搬送システムが、対象細胞を1細胞単位で所望の搬送先容器に搬送することを可能とする細胞搬送システムであって、(構成物品A)試料ステージ面に試料容器保持手段を備え且つX軸、Y軸、及びZ軸方向への自動移動が可能な駆動手段を備えた顕微鏡試料ステージ、(構成物品B)前記試料ステージ面に関する3次元座標が記憶可能であり、前記記憶された相対的位置情報に基づいて任意の設定された3次元座標へ前記試料ステージ面を自動移動させる制御手段、(構成物品C)前記試料ステージ面の上方に配設される微細キャピラリー管であって、細胞吸引及び細胞吐出を行う先端微細構造が100〜120°の範囲にある屈曲又は湾曲した形状を含んでなる微細キャピラリー管、並びに、(構成物品D)光学顕微鏡装置、を備えてなる、細胞搬送システムであり、;
(搬送先容器内の溶液)前記搬送先容器内の溶液が極微量で表面張力によって液面がドロップ状化して顕微鏡像が高コントラスト化した溶液であり、;
(工程A)光学顕微装置の対物レンズからのピント焦点が存在する位置を搬送元容器の底面に合う位置とし、微細キャピラリー管の先端微細構造の管先を前記ピント焦点が合った状態で管内に細胞吸引できる位置とし、前記ピント焦点の位置及び微細キャピラリー管の先端微細構造の管先の位置を固定した状態にし、
(工程B)当該試料ステージ面に保持された前記搬送先容器の底面を、予め記憶された相対的位置情報に基づいて設定された3次元座標へ当該試料ステージ面をZ軸方向への下方移動、XY平面方向での移動、及びZ軸方向への上方移動の順に自動移動させることによって移動させ、当該移動によって当該対物レンズからのピント焦点が存在する位置及び先端微細構造の管先を固定した状態のままで当該搬送先容器内の微量溶液に対するピント合わせ動作を行う、;
工程を含む、前記対象細胞を1細胞単位にて搬送する方法
Using a cell transfer system that holds a transfer source container and a transfer destination container, which are sample containers, on the sample stage surface, the transfer source of the sample stage surface is at the tip of the microstructure of the tip of the fine capillary tube provided in the cell transfer system. It is a method of transporting the target cells from the container to the solution in the destination container in units of one cell;
The cell transport system is a cell transport system capable of transporting target cells to a desired transport destination container in units of one cell, and (Constituent Article A) is provided with a sample container holding means on the sample stage surface and X. Microscope sample stage with drive means capable of automatic movement in the axis, Y-axis, and Z-axis directions, (Constituent B) Three-dimensional coordinates with respect to the sample stage surface are memorable and the stored relatives. A control means for automatically moving the sample stage surface to an arbitrary set three-dimensional coordinate based on position information (Constituent Article C) A fine capillary tube arranged above the sample stage surface for cell suction. And a cell transport system comprising a microcapillary tube comprising a bent or curved shape having a tip microstructure in the range of 100-120 ° for cell ejection, and (Constituent D) an optical microscope device. Yes;
(Solution in the transport destination container) The solution in the transport destination container is a solution in which the liquid level is dropped due to surface tension and the microscopic image is highly contrasted.
(Step A) The position where the focus focus from the objective lens of the optical microscope device exists is set to the position that matches the bottom surface of the transport source container, and the tip of the fine structure at the tip of the fine capillary tube is placed in the tube with the focus focus. The position where cells can be aspirated is set, and the position of the focus focus and the position of the tip of the fine structure at the tip of the fine capillary tube are fixed.
(Step B) The bottom surface of the transport destination container held on the sample stage surface is moved downward in the Z-axis direction to three-dimensional coordinates set based on the relative position information stored in advance. , The movement in the XY plane direction, and the upward movement in the Z-axis direction are automatically performed, and the movement fixes the position where the focus focus from the objective lens exists and the tip of the tip microstructure. Focusing on the trace amount of solution in the destination container in that state;
A method for transporting the target cells in units of one cell, which comprises a step .
前記微細キャピラリー管の先端微細構造が、内径5〜500μmの管構造であって、管先から5mm以下の範囲内に屈曲又は湾曲した形状部分を含んでなる先端微細構造である、請求項1に記載の対象細胞を1細胞単位にて搬送する方法。 The tip microstructure of the fine capillary tube is a tube structure having an inner diameter of 5 to 500 μm, and is a tip microstructure including a bent or curved shape portion within a range of 5 mm or less from the tube tip. A method for transporting the described target cells in units of one cell. 前記顕微鏡試料ステージに備えられた駆動手段が、0.1〜100μm単位での移動動作を可能とする駆動部を有する第1〜第3のアクチュエーターがそれぞれの動作軸が3次元方向で異なる角度となるように配設されてなる構造、を含むものであり、;
顕微鏡試料ステージ支持手段に第1のアクチュエーターの支持体部が固定保持され、前記第1のアクチュエーターの駆動部に第2のアクチュエーターの支持体部が固定保持され、前記第2のアクチュエーターの駆動部に第3のアクチュエーターの支持体部が固定保持され、前記第3のアクチュエーターの駆動部に顕微鏡試料ステージのステージ面が固定されるものである、;
請求項1又は2に記載の対象細胞を1細胞単位にて搬送する方法。
The driving means provided in the microscope sample stage has a driving unit capable of moving in units of 0.1 to 100 μm, and the first to third actuators have different operating axes in three-dimensional directions. Including a structure, which is arranged such that;
The support portion of the first actuator is fixedly held by the microscope sample stage support means, the support portion of the second actuator is fixedly held by the drive portion of the first actuator, and the drive portion of the second actuator is fixedly held. The support portion of the third actuator is fixedly held, and the stage surface of the microscope sample stage is fixed to the driving portion of the third actuator;
The method for transporting the target cells according to claim 1 or 2 in units of one cell.
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