JP7255687B2 - 細胞ピッキング装置 - Google Patents

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Description

本発明は、細胞ピッキング装置に関する。
細胞培養容器等の容器から特定の細胞を吸引する場合、作業者は、顕微鏡により対象の細胞の位置を確認しながらピペット等の吸引器具を用いて手作業で当該細胞を吸引する。しかしながら、このような作業は熟練を要するため、熟練していない作業者には細胞の吸引を容易に行うことはできない。そこで、細胞の吸引作業を支援する細胞吸引システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１に記載された細胞吸引システムにおいては、容器に収納された細胞を吸引する管状のチップが吸引部に取り付けられる。チップの先端部が特定の細胞に近接するように吸引部が搬送部により３次元的に位置調整される。
特開２０１６－１１２０１２号公報
上記の細胞吸引システムにおいては、対象の細胞が小さいほど吸引部の移動分解能を高くすることが求められる。したがって、細胞とチップの先端部とが大きく離間している場合には、チップの先端部を当該細胞内に誘導するために長時間を要することとなり、吸引作業の効率が低下する。また、細胞は容器の底面に吸着しているため、細胞をチップに効率よく吸引できるとは限らない。
本発明の目的は、試料における細胞を効率よく吸引することが可能な細胞ピッキング装置を提供することである。
本発明の一局面に従う態様は、容器内の液状の試料から細胞を吸引するための細胞ピッキング装置であって、ピペットチップが取り付け可能な吸引アームと、前記吸引アームを駆動するとともに前記吸引アームに吸引動作を行わせる第１の駆動部と、前記第１の駆動部の動作を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記吸引アームに取り付けられた前記ピペットチップを鉛直方向に対して傾斜させつつ、前記ピペットチップの先端が前記容器の底面に接触するように前記ピペットチップの軸方向に沿って前記吸引アームを進行させる進行部と、前記ピペットチップの先端が前記容器内において所定の位置に向かって水平方向に走査されるように前記吸引アームを移動させる走査部と、前記所定の位置において、前記ピペットチップの先端が上昇しかつ前記ピペットチップの基端が下降するように所定の角度だけ前記吸引アームをさらに傾斜させるチルト部と、前記ピペットチップの先端から試料が吸引されるように前記吸引アームに吸引動作を行わせる吸引部とを含む、細胞ピッキング装置に関する。
本発明によれば、試料における細胞を効率よく吸引することができる。
図１は本発明の一実施の形態に係る細胞ピッキング装置の構成を示す模式図である。 図２は図１の吸引装置の構成を示す模式図である。 図３は吸引装置による細胞の吸引動作を説明するための図である。 図４は吸引装置による細胞の吸引動作を説明するための図である。 図５は吸引装置による細胞の吸引動作を説明するための図である。 図６は吸引装置による細胞の吸引動作を説明するための図である。 図７は吸引装置による細胞の吸引動作を説明するための図である。 図８は吸引装置による細胞の吸引動作を説明するための図である。 図９は吸引装置による細胞の吸引動作を説明するための図である。 図１０は吸引装置による細胞の吸引動作を説明するための図である。 図１１は吸引装置による細胞の吐出動作を説明するための図である。 図１２は吸引装置による細胞の吐出動作を説明するための図である。 図１３は図１の制御部の構成を示す図である。 図１４は制御部により実行される細胞収容処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。 図１５は吸引処理部により実行される図１４の細胞吸引処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。 図１６は吐出処理部により実行される図１４の細胞吐出処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。
（１）細胞ピッキング装置の構成
以下、本発明の実施の形態に係る細胞ピッキング装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る細胞ピッキング装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、細胞ピッキング装置１００は、吸引装置１０、観察装置２０、プレートチェンジャ３０、表示部４０および制御部５０を備える。また、細胞ピッキング装置１００には、試料容器１１０、培養プレート１２０およびピペットチップラック１３０（以下、単にラック１３０と呼ぶ。）が設けられる。
試料容器１１０は、例えばシャーレであり、細胞を含む試料を収容する。培養プレート１２０は、複数のウェル１２１が配列されたマルチウェルプレートであり、細胞の培養に用いられる。ラック１３０は、複数の交換用ピペットチップ１３１（以下、単に交換用チップ１３１と呼ぶ。）を保持する。本例では、培養プレート１２０には、２４個のウェル１２１が４行×６列に配列される。また、ラック１３０には、９６個の交換用チップ１３１が８行×１２列に配列された状態で保持される。
吸引装置１０は、ピペット型の吸引アーム１１を含む。吸引アーム１１の先端には、ラック１３０に保持されたいずれかの交換用チップ１３１が取り付けられる。以下、吸引アーム１１に取り付けられた交換用チップ１３１を単にチップ１２と呼ぶ。吸引装置１０は、チップ１２を通して試料容器１１０内の細胞を吸引し、培養プレート１２０のいずれかのウェル１２１に吐出（播種）する。その後、新たな交換用チップ１３１およびウェル１２１を用いて同様の動作が繰り返される。吸引装置１０の詳細な構成および動作については後述する。
観察装置２０は、ステージ２１、照明部２２、撮像部２３および顕微鏡部２４を含み、吸引装置１０と隣接するように配置される。ステージ２１には、試料容器１１０が載置される。照明部２２は、ステージ２１の上方に配置される。照明部２２は、例えば発光ダイオード等の光源を含み、ステージ２１に載置された試料容器１１０を照明する。なお、ステージ２１は透光性を有する。あるいは、ステージ２１に照明部２２からの光を下方に通過させる開口が形成されていてもよい。
撮像部２３は、ステージ２１の下方に配置される。撮像部２３は、複数のレンズおよびカメラ等を含み、照明部２２により照明された試料容器１１０内の試料を拡大しつつ撮像する。顕微鏡部２４は、接眼レンズ、鏡筒および対物レンズ等を含み、ステージ２１に載置された試料容器１１０内の試料を拡大観察する際に使用者により用いられる。
プレートチェンジャ３０は、吸引装置１０を挟んで観察装置２０と対向するように配置されるオプション装置であり、吸引装置１０に着脱可能に構成される。プレートチェンジャ３０は、基台３１、鉛直軸３２、載置部３３および駆動部３４を含む。鉛直軸３２は、基台３１内において上下方向に延びるように設けられる。鉛直軸３２の上部は基台３１から突出する。載置部３３は、鉛直軸３２の上端に水平姿勢で取り付けられる。載置部３３には、培養プレート１２０およびラック１３０が載置される。
駆動部３４は、回転部３５および移動部３６を含み、基台３１内において鉛直軸３２を介して載置部３３に接続される。回転部３５は、例えば電動モータを含み、載置部３３を水平面内で回転させる。これにより、載置部３３に載置された培養プレート１２０とラック１３０とが、吸引装置１０の近傍に選択的に移動される。
具体的には、吸引装置１０が細胞をいずれかのウェル１２１に吐出する際には、培養プレート１２０が吸引装置１０の近傍に移動される。一方、吸引アーム１１にいずれかの交換用チップ１３１が取り付けられる際には、ラック１３０が吸引装置１０の近傍に移動される。この構成によれば、載置部３３の移動範囲が大きくなることが防止される。
移動部３６は、例えばステッピングモータを含み、載置部３３を水平面内で平行に移動させる。具体的には、移動部３６は、吸引アーム１１がアクセス可能な位置（例えば吸引アーム１１の下方）に培養プレート１２０の任意のウェル１２１またはラック１３０の任意の交換用チップ１３１を移動させる。これにより、吸引装置１０からウェル１２１への細胞の吐出、または吸引アーム１１への交換用チップ１３１の取り付けを行うことが可能となる。
表示部４０は、例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）パネルまたは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルを含み、観察装置２０の撮像部２３により生成された画像等を表示する。制御部５０は、例えばパーソナルコンピュータであり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリ等を含む。制御部５０は、吸引装置１０およびプレートチェンジャ３０の動作を制御する。
（２）吸引装置の構成
図２は、図１の吸引装置１０の構成を示す模式図である。図２に示すように、吸引装置１０は、吸引アーム１１、チップ１２、保持具１３、基台１４、鉛直軸１５および駆動部１６を含む。駆動部１６は、回転部１７，１８および吸引駆動部１９を含む。保持具１３は、吸引アーム１１を吸引駆動部１９に保持する。鉛直軸１５は、上下方向に延びるように基台１４の上面に設けられる。
回転部１７は、例えば電動モータを含み、水平面内において回転可能に鉛直軸１５の上端に取り付けられる。回転部１８は、例えば電動モータを含み、鉛直面内において回転可能に回転部１７に取り付けられる。回転部１７と回転部１８とは、水平面内および鉛直面内において回転可能な単一の電動モータ等により構成されてもよい。
吸引駆動部１９は、例えばステッピングモータを含み、所定の方向（回転部１８が鉛直面内で回転していない状態における上下方向）に沿って進退可能に回転部１８に取り付けられる。また、吸引駆動部１９は、吸引機構を含み、吸引アーム１１から細胞を吸引および吐出可能に構成される。さらに、吸引駆動部１９は、チップ取り外し機構を含み、吸引アーム１１の先端からチップ１２を取り外し可能に構成される。
（３）細胞の吸引動作
図３～図１０は、吸引装置１０による細胞の吸引動作を説明するための図である。図３に示すように、ステージ２１に載置された試料容器１１０には、所定容量の液体状の試料１が収容されている。試料１には、吸引対象の細胞２が含まれる。細胞２は、試料容器１１０の略中央部において、試料容器１１０の底面に吸着されている。なお、図３においては、ステージ２１および試料容器１１０の視認を容易にするために、顕微鏡部２４の図示が省略されている。
細胞の吸引動作時には、吸引アーム１１およびチップ１２が観察装置２０の方を向くように回転部１７が水平面内で回転する。また、吸引アーム１１に取り付けられたチップ１２が所定の角度に傾斜するように回転部１８が鉛直面内で回転する。このときのチップ１２の位置をスタンバイ位置と呼ぶ。
次に、吸引駆動部１９がチップ１２の軸方向に沿って先端方向に移動する。この場合、図４に矢印Ａで示すように、チップ１２の先端が試料容器１１０の底面に接触する。ここで、チップ１２の先端が試料容器１１０の底面に押圧されることにより、チップ１２の先端がわずかに弾性的に屈曲してもよい（図５参照）。
続いて、吸引駆動部１９がチップ１２の先端方向にさらに移動する。この場合、図５に矢印Ｂで示すように、チップ１２が、試料容器１１０の底面に沿いかつ試料容器１１０の中央部に向かって走査される。これにより、チップ１２の先端が細胞２に接触し、試料容器１１０の底面に吸着されていた細胞２が底面から離脱する。
その後、チップ１２がさらに傾斜するように回転部１８が鉛直面内でわずかに回転する。これにより、図６に矢印Ｃで示すように、チップ１２の先端がわずかに上昇するとともにチップ１２の基端がわずかに下降し、細胞２が試料容器１１０の底面から剥離される。以下の説明において、上記のチップ１２が傾斜する動作をチルト動作と呼ぶ。
チルト動作時におけるチップ１２の傾斜角度は、例えば０度よりも大きいことが好ましい。この場合、細胞２を試料容器１１０の底面から容易に剥離することができる。また、チルト動作時におけるチップ１２の傾斜角度は、例えば２度以下であることが好ましい。この場合、チップ１２の先端が図１の顕微鏡部２４の観察視野外に移動することが防止される。これにより、使用者は、チップ１２の先端を容易に拡大観察することができる。
次に、吸引駆動部１９の吸引機構が動作することにより、図７に示すように、チップ１２内に細胞２が吸引される。本例では、チルト動作の開始よりも後でかつチルト動作の停止よりも先の時点で上記の吸引が開始され、チルト動作の停止時点から所定時間経過後に吸引が停止される。この場合、細胞２を効率よく吸引することができる。
しかしながら、吸引のタイミングは上記の例に限定されず、チルト動作の停止よりも後の時点で吸引が開始されてもよいし、チルト動作の開始と同時に吸引が開始されてもよい。あるいは、チルト動作の終了よりも先の時点で吸引が終了されてもよいし、チルト動作の停止と同時に吸引が停止されてもよい。
細胞２の吸引の終了後、回転部１８が鉛直面内でわずかに逆回転する。これにより、図８に矢印Ｄで示すように、チップ１２の先端がわずかに下降するとともにチップ１２の基端がわずかに上昇し、チップ１２の姿勢がチルト動作前における姿勢に戻る。すなわち、チルト動作が解除される。この場合、図４～図８の動作を繰り返すことにより、細胞２の連続吸引を容易に行うことができる。細胞２の連続吸引においては、図８の動作の後に回転部１７が水平面内でわずかに回転してもよい。この場合、前回の吸引位置とはわずかに異なる位置の細胞２を吸引することができる。
細胞２の吸引の終了後、吸引駆動部１９が予め定められた第１の速度で所定の距離だけチップ１２の軸方向に沿って基端方向に移動する。この場合、図９に矢印Ｅで示すように、チップ１２が第１の速度で上昇する。チップ１２の先端が所定の高さに到達するまで第１の速度でのチップ１２の上昇が継続される。本例では、所定の高さは試料１の液面の高さである。試料１の液面の高さは、試料容器１１０の深さに基づいて推定されてもよい。また、チップ１２の先端の位置は、吸引駆動部１９のステッピングモータのパルス数により判定されてもよい。
その後、吸引駆動部１９が第１の速度よりも大きい第２の速度で所定の距離だけチップ１２の軸方向に沿って基端方向にさらに移動する。この場合、図１０に矢印Ｆで示すように、チップ１２が第２の速度でさらに上昇する。第２の速度は、第１の速度の例えば１０倍以上であり、本例では第１の速度の約７０倍である。チップ１２がスタンバイ位置に戻るまで第２の速度におけるチップ１２の上昇が継続される。
上記の動作によれば、チップ１２が試料１から引き上げられるまでは、チップ１２の上昇速度は比較的小さいので、吸引された細胞２が表面張力等により試料１に吸着する場合でも、細胞２が試料１内に再度脱落することが防止される。一方、チップ１２が試料１から引き上げられた後は、チップ１２の上昇速度は比較的大きいので、チップ１２を短時間でスタンバイ位置に戻すことができる。これにより、細胞ピッキング装置１００の操作性が向上する。また、細胞２が大気に長期間晒されることを防止することができる。
（４）細胞の吐出動作
図１１および図１２は、吸引装置１０による細胞の吐出動作を説明するための図である。図１１に示すように、細胞の吐出動作時には、吸引アーム１１およびチップ１２がプレートチェンジャ３０の方を向くように回転部１７が水平面内で回転する。また、培養プレート１２０がラック１３０よりも吸引装置１０の近傍に位置するように回転部３５が水平面内で回転する。さらに、培養プレート１２０のいずれかのウェル１２１が吸引アーム１１に取り付けられたチップ１２の下方に位置するように移動部３６が水平面内で平行に移動する。
この状態で、吸引駆動部１９の吸引機構が動作することにより、チップ１２内の細胞２が下方に吐出される。これにより、吐出された細胞２が培養プレート１２０の上記のウェル１２１に収容される。チップ１２から細胞２が吐出された後、吸引駆動部１９のチップ取り外し機構が動作することにより、吸引アーム１１の先端からチップ１２が取り外される。取り外されたチップ１２は、図示しない廃棄部に廃棄される。
その後、図１２に示すように、ラック１３０が培養プレート１２０よりも吸引装置１０の近傍に位置するように回転部３５が水平面内で回転する。また、ラック１３０に保持されたいずれかの交換用チップ１３１が吸引アーム１１の先端の下方に位置するように移動部３６が水平面内で平行に移動する。この状態で、吸引駆動部１９が下方に移動する。この場合、ラック１３０に保持された上記の交換用チップ１３１がチップ１２として吸引アーム１１の先端に取り付けられる。これにより、図３～図１０における細胞２の吸引動作を繰り返すことが可能になる。
培養プレート１２０において、細胞２の収容に使用されるウェル１２１の順序は、制御部５０に予め登録されている。同様に、ラック１３０において、吸引アーム１１に取り付けられる交換用チップ１３１の順序は、制御部５０に予め登録されている。細胞２の吸引動作が繰り返される場合には、制御部５０に登録されたウェル１２１および交換用チップ１３１の順序に従って、新たな交換用チップ１３１およびウェル１２１を用いて細胞２の吐出動作が繰り返される。これにより、細胞２を培養プレート１２０の複数のウェル１２１に自動的にかつ時系列的に収容することができる。
なお、本例において、培養プレート１２０における細胞２が収容されていないウェル１２１の数（ウェル１２１の空き数）が所定の数まで減った場合、制御部５０は使用者に通知を行う。また、ラック１３０に保持された交換用チップ１３１が所定の数まで減った場合、制御部５０は使用者に通知を行う。使用者は、通知を認識することにより、新たな培養プレート１２０またはラック１３０を準備し、適切な時点で載置部３３に載置することができる。
通知の方法としては、通知の内容に対応する文字列が表示部４０に表示されてもよい。あるいは、細胞ピッキング装置１００が音声出力装置を含む場合には、通知の内容に対応する音声（ブザー等の通知音を含む。）が音声出力装置から出力されてもよい。また、細胞ピッキング装置１００がランプ等の表示灯を含む場合には、通知の内容に対応する態様で表示灯が点灯または消灯されてもよい。
上記実施の形態において、細胞２の吸引動作が繰り返されない場合には、図１２における吸引アーム１１への新たな交換用チップ１３１の取り付け動作は省略されてもよい。また、初期状態において、吸引アーム１１にチップ１２が取り付けられていない場合には、図３～図１０における細胞２の吸引動作が開始される前に、図１２における吸引アーム１１への交換用チップ１３１の取り付け動作が実行される。
（５）細胞収容処理
図１３は、図１の制御部５０の構成を示す図である。図１４は、制御部５０により実行される細胞収容処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。図１３に示すように、制御部５０は、機能部として、情報取得部５１、吸引処理部６０および吐出処理部７０を含む。制御部５０のＣＰＵがメモリに記憶された細胞収容プログラムを実行することにより、制御部５０の機能部が実現される。制御部５０の機能部の一部または全部が電子回路等のハードウエアにより実現されてもよい。以下、図１３の制御部５０および図１４のフローチャートを用いて細胞収容処理を説明する。
まず、情報取得部５１は、使用者により登録された種々の情報（以下、登録情報と呼ぶ。）を取得する（ステップＳ１）。使用者は、試料容器１１０において細胞２が存在する可能性が高い位置またはその近傍の位置を吸引位置として登録することができる。また、使用者は、連続吸引の繰り返し数および細胞２の収容回数を登録することができる。
さらに、使用者は、試料容器１１０、培養プレート１２０およびラック１３０に関する情報を登録することができる。試料容器１１０に関する情報は、試料容器１１０の深さ等の寸法を含む。培養プレート１２０に関する情報は、ウェル１２１の数、および細胞２の収容に使用されるウェル１２１の順序を含む。ラック１３０に関する情報は、保持された交換用チップ１３１の数、および吸引アーム１１に取り付けられる交換用チップ１３１の順序を含む。
次に、吸引処理部６０は、細胞吸引処理を実行する（ステップＳ２）。細胞吸引処理は、ステップＳ１で取得された登録情報に基づいて、試料容器１１０に収容された試料１からチップ１２内に細胞２を吸引する処理である。なお、本例では、初期状態において吸引アーム１１にチップ１２が取り付けられているが、初期状態において吸引アーム１１にチップ１２が取り付けられていない場合には、ステップＳ１とステップＳ２との間に後述する図１６のステップＳ２６～Ｓ２９が実行される。
続いて、吐出処理部７０は、細胞吐出処理を実行する（ステップＳ３）。細胞吐出処理は、ステップＳ２の細胞吸引処理でチップ１２内に吸引された細胞２を培養プレート１２０のいずれかのウェル１２１に吐出した後、チップ１２を取り替える処理である。細胞吸引処理および細胞吐出処理の詳細については後述する。
その後、吸引処理部６０の後述する進行部６１は、細胞２の収容を続行するか否かを判定する（ステップＳ４）。実行された細胞２の収容回数が登録された回数（ステップＳ１で取得された回数）未満である場合には、進行部６１は細胞２の収容を続行すると判定し、ステップＳ２に戻る。実行された細胞２の収容回数が登録された回数になるまでステップＳ２～Ｓ４が繰り返される。実行された細胞２の収容回数が登録された回数になった場合、進行部６１は細胞２の収容を続行しないと判定し、細胞収容処理を終了する。
（６）細胞吸引処理
図１５は、吸引処理部６０により実行される図１４の細胞吸引処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。図１３に示すように、吸引処理部６０は、さらなる機能部として、進行部６１、走査部６２、チルト部６３、吸引部６４、チルト解除部６５、第１の退避部６６および第２の退避部６７を含む。以下、図３～図１０の吸引アーム１１、図１３の吸引処理部６０および図１５のフローチャートを用いて細胞吸引処理を説明する。
まず、進行部６１は、回転部１７，１８および吸引駆動部１９を制御することにより、吸引アーム１１に取り付けられたチップ１２を試料容器１１０の試料１に進行させる（図３、図４およびステップＳ１１）。また、走査部６２は、吸引駆動部１９を制御することによりチップ１２の先端がステップＳ１で取得された吸引位置に向かうようにチップ１２を走査する（図５およびステップＳ１２）。
次に、チルト部６３は、回転部１８を制御することによりチップ１２にチルト動作を実行させる（図６およびステップＳ１３）。また、吸引部６４は、吸引駆動部１９を制御することによりチップ１２内に細胞２を吸引する（図７およびステップＳ１４）。ステップＳ１４は、ステップＳ１３の終了前に実行される。続いて、チルト解除部６５は、回転部１８を制御することによりチップ１２のチルト動作を解除する（図８およびステップＳ１５）。
その後、走査部６２は、吸引を続行するか否かを判定する（ステップＳ１６）。連続吸引が実行されない場合には、走査部６２は吸引を続行しないと判定し、ステップＳ１７に進む。連続吸引が実行される場合において、実行された連続吸引の繰り返し数が登録された数（ステップＳ１で取得された数）未満である場合には、走査部６２は吸引を続行すると判定し、ステップＳ１２に戻る。実行された連続吸引の繰り返し数が登録された数になるまでステップＳ１２～Ｓ１６が繰り返される。実行された連続吸引の繰り返し数が登録された数になった場合、走査部６２は吸引を続行しないと判定し、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７において、第１の退避部６６は、吸引駆動部１９を制御することによりチップ１２を第１の速度で試料１から退避させる（図９およびステップＳ１７）。続いて、第１の退避部６６は、チップ１２の先端が所定の高さに到達したか否かを判定する（ステップＳ１８）。チップ１２の先端が所定の高さに到達していない場合、チップ１２の先端が所定の高さに到達するまでステップＳ１７，Ｓ１８が繰り返される。
チップ１２の先端が所定の高さに到達した場合、第２の退避部６７は、吸引駆動部１９を制御することによりチップ１２を第２の速度で試料１から退避させる（図１０およびステップＳ１９）。その後、第２の退避部６７は、チップ１２がスタンバイ位置に帰還したか否かを判定する（ステップＳ２０）。チップ１２がスタンバイ位置に帰還していない場合、チップ１２がスタンバイ位置に帰還するまでステップＳ１９，Ｓ２０が繰り返される。チップ１２がスタンバイ位置に帰還した場合、第２の退避部６７は細胞吸引処理を終了する。
（７）細胞吐出処理
図１６は、吐出処理部７０により実行される図１４の細胞吐出処理のアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。図１３に示すように、吐出処理部７０は、さらなる機能部として、第１の位置調整部７１、吐出部７２、取り外し部７３、第１の通知部７４、第２の位置調整部７５、取り付け部７６および第２の通知部７７を含む。以下、図１１および図１２の吸引アーム１１、図１３の吐出処理部７０ならびに図１６のフローチャートを用いて細胞吐出処理を説明する。
まず、第１の位置調整部７１は、ステップＳ１で取得されたウェル１２１の順序に従って、回転部１７，１８，３５および移動部３６を制御することにより、吸引アーム１１と培養プレート１２０との位置関係を調整する（図１１およびステップＳ２１）。この場合、培養プレート１２０において次に細胞２が収容されるべきウェル１２１が吸引アーム１１の先端の下方に位置する。
次に、吐出部７２は、吸引駆動部１９を制御することによりチップ１２内の細胞２を吐出する（ステップＳ２２）。これにより、上記のウェル１２１に細胞２が収容される。続いて、取り外し部７３は、吸引駆動部１９を制御することにより吸引アーム１１からチップ１２を取り外す（ステップＳ２３）。
その後、第１の通知部７４は、ステップＳ１で取得されたウェル１２１の数に基づいて、培養プレート１２０におけるウェル１２１の空き数が所定の数以上か否かを判定する（ステップＳ２４）。ウェル１２１の空き数が所定の数以上である場合、第１の通知部７４はステップＳ２６に進む。ウェル１２１の空き数が所定の数未満である場合、第１の通知部７４は使用者に通知を行い（ステップＳ２５）、ステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６において、第２の位置調整部７５は、ステップＳ１で取得された交換用チップ１３１の順序に従って、回転部１７，１８，３５および移動部３６を制御することにより、吸引アーム１１とラック１３０との位置関係を調整する（図１２およびステップＳ２６）。この場合、ラック１３０において次に吸引アーム１１に取り付けられるべき交換用チップ１３１が吸引アーム１１の先端の下方に位置する。
次に、取り付け部７６は、吸引駆動部１９を制御することにより吸引アーム１１に上記の交換用チップ１３１を取り付ける（ステップＳ２７）。具体的には、吸引アーム１１が下方に移動されることにより吸引アーム１１に交換用チップ１３１がチップ１２として取り付けられる。
その後、第２の通知部７７は、ステップＳ１で取得された交換用チップ１３１の数に基づいて、ラック１３０における交換用チップ１３１の数が所定の数以上か否かを判定する（ステップＳ２８）。交換用チップ１３１の数が所定の数以上である場合、第２の通知部７７は細胞吐出処理を終了する。交換用チップ１３１の数が所定の数未満である場合、第２の通知部７７は使用者に通知を行い（ステップＳ２９）、細胞吐出処理を終了する。
（８）効果
本実施の形態に係る細胞ピッキング装置１００においては、吸引アーム１１に取り付けられたチップ１２が鉛直方向に対して傾斜されつつ、チップ１２の先端が試料容器１１０の底面に接触するようにチップ１２の軸方向に沿って吸引アーム１１が進行される。次に、チップ１２の先端が試料容器１１０内において所定の位置に向かって水平方向に走査されるように吸引アーム１１が移動される。続いて、所定の位置において、チップ１２の先端が上昇しかつチップ１２の基端が下降するように所定の角度だけ吸引アーム１１がさらに傾斜される。その後、吸引アーム１１の吸引動作が行われることにより、試料１における細胞２がチップ１２の先端から吸引される。
この構成によれば、チップ１２の先端が試料容器１１０の底面に接触した状態で所定の位置に向かって走査されることにより、試料１における細胞２がチップ１２の先端により掻き取られる。ここで、チップ１２の先端を高い分解能で走査する必要がない。そのため、細胞２とチップ１２の先端とが大きく離間している場合でも、吸引アーム１１を走査することにより、試料１における細胞２をチップ１２の先端に効率よく掻き取ることができる。また、細胞２が試料容器１１０の底面に吸着している場合でも、吸引アーム１１がさらに傾斜されることにより、チップ１２の先端に掻き取られた細胞２が試料容器１１０の底面から剥離される。これらの結果、試料１における細胞２を効率よく吸引することができる。
（９）他の実施の形態
（ａ）上記実施の形態において、吸引アーム１１は水平面内で平行に移動可能に構成されていないが、実施の形態はこれに限定されない。吸引アーム１１は水平面内で平行に移動可能に構成されてもよい。具体的には、移動部３６と同様の移動部が吸引装置１０に設けられてもよい。この場合、第１の位置調整部７１または第２の位置調整部７５は、移動部３６に代えて吸引装置１０の移動部を制御してもよい。また、プレートチェンジャ３０に移動部３６が設けられなくてもよい。
（ｂ）上記実施の形態において、チップ１２内に細胞２が吸引された後にチップ１２のチルト動作が解除されるが、実施の形態はこれに限定されない。細胞２の連続吸引が行われない場合等には、チップ１２内に細胞２が吸引された後にチップ１２のチルト動作が解除されなくてもよい。
（ｃ）上記実施の形態において、チップ１２は、その先端が所定の高さに到達するまで第１の速度で退避し、その後、スタンバイ位置に戻るまで第２の速度で退避するが、実施の形態はこれに限定されない。吸引された細胞２が試料１に吸着しない場合等には、チップ１２はスタンバイ位置に戻るまで一定の速度で退避してもよい。
（ｄ）上記実施の形態において、チップ１２の退避時における所定の高さは試料１の液面の高さであるが、実施の形態はこれに限定されない。所定の高さは、試料１の液面の高さよりもわずかに低くてもよいし。試料１の液面の高さよりもわずかに高くてもよい。
（ｅ）上記実施の形態において、駆動部３４は回転部３５を含むが、実施の形態はこれに限定されない。移動部３６により載置部３３を水平面内で十分に大きく移動させることにより、培養プレート１２０とラック１３０とを吸引装置１０の近傍に選択的に移動させることができる場合には、駆動部３４は回転部３５を含まなくてもよい。
（ｆ）上記実施の形態において、吸引アーム１１へのチップ１２の交換が自動的に行われるが、実施の形態はこれに限定されない。吸引アーム１１へのチップ１２の交換が使用者により手動で行われてもよい。この場合、駆動部３４は回転部３５を含まなくてもよく、制御部５０は取り外し部７３、第２の位置調整部７５、取り付け部７６および第２の通知部７７を含まなくてもよい。
（ｇ）上記実施の形態において、細胞ピッキング装置１００はプレートチェンジャ３０を含むが、実施の形態はこれに限定されない。プレートチェンジャ３０はオプション装置であり、細胞ピッキング装置１００はプレートチェンジャ３０を含まなくてもよい。そのため、チップ１２に吸引された細胞２は、培養プレート１２０に吐出されず、例えば廃棄されてもよい。
（１０）態様
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
（第１項）一態様に係る細胞ピッキング装置は、
試料容器内の液状の試料から細胞を吸引するための細胞ピッキング装置であって、
ピペットチップが取り付け可能な吸引アームと、
前記吸引アームを駆動するとともに前記吸引アームに吸引動作を行わせる第１の駆動部と、
前記第１の駆動部の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記吸引アームに取り付けられた前記ピペットチップを鉛直方向に対して傾斜させつつ、前記ピペットチップの先端が前記試料容器の底面に接触するように前記ピペットチップの軸方向に沿って前記吸引アームを進行させる進行部と、
前記ピペットチップの先端が前記試料容器内において所定の位置に向かって水平方向に走査されるように前記吸引アームを移動させる走査部と、
前記所定の位置において、前記ピペットチップの先端が上昇しかつ前記ピペットチップの基端が下降するように所定の角度だけ前記吸引アームをさらに傾斜させるチルト部と、
前記ピペットチップの先端から試料が吸引されるように前記吸引アームに吸引動作を行わせる吸引部とを含んでもよい。
この細胞ピッキング装置においては、吸引アームに取り付けられたピペットチップが鉛直方向に対して傾斜されつつ、ピペットチップの先端が試料容器の底面に接触するようにピペットチップの軸方向に沿って吸引アームが進行される。次に、ピペットチップの先端が試料容器内において所定の位置に向かって水平方向に走査されるように吸引アームが移動される。続いて、所定の位置において、ピペットチップの先端が上昇しかつピペットチップの基端が下降するように所定の角度だけ吸引アームがさらに傾斜される。その後、吸引アームの吸引動作が行われることにより、試料における細胞がピペットチップの先端から吸引される。
この構成によれば、ピペットチップの先端が試料容器の底面に接触した状態で所定の位置に向かって走査されることにより、試料における細胞がピペットチップの先端により掻き取られる。ここで、ピペットチップの先端を高い分解能で走査する必要がない。そのため、細胞とピペットチップの先端とが大きく離間している場合でも、吸引アームを走査することにより、試料における細胞をピペットチップの先端に効率よく掻き取ることができる。また、細胞が試料容器の底面に吸着している場合でも、吸引アームがさらに傾斜されることにより、ピペットチップの先端に掻き取られた細胞が試料容器の底面から剥離される。これらの結果、試料における細胞を効率よく吸引することができる。
（第２項）第１項に記載の細胞ピッキング装置において、
前記吸引部は、前記チルト部による前記吸引アームの傾斜の制御が開始された後、前記吸引アームの傾斜の制御が停止される前の期間に前記吸引アームに吸引動作を開始させてもよい。
この場合、ピペットチップの先端により試料容器の底面から剥離された細胞をより効率よく吸引することができる。
（第３項）第１または２項に記載の細胞ピッキング装置において、
前記制御部は、前記吸引部による吸引動作の制御の停止後、前記チルト部による前記吸引アームの傾斜を解除するチルト解除部をさらに含んでもよい。
この場合、細胞を吸引した後のピペットチップの姿勢が、吸引アームの傾斜前の姿勢に戻る。そのため、簡単な制御により上記の細胞の吸引を連続的に行うことができる。
（第４項）第１または２項に記載の細胞ピッキング装置において、
前記所定の角度は０度よりも大きくてもよい。
この場合、細胞を試料容器の底面から容易に剥離することができる。
（第５項）第１または２項に記載の細胞ピッキング装置において、
前記所定の角度は２度以下であってもよい。
この場合、ピペットチップの先端の位置はほとんど変化しない。そのため、使用者は、ピペットチップの先端を容易に拡大観察することができる。
（第６項）第１または２項に記載の細胞ピッキング装置において、
前記制御部は、
前記吸引部による吸引動作の制御の停止後、前記ピペットチップの先端が所定の高さに到達するまで前記軸方向に沿って第１の速度で前記吸引アームを退避させる第１の退避部と、
前記ピペットチップの先端が前記所定の高さに到達した後、前記軸方向に沿って前記第１の速度よりも大きい第２の速度で前記吸引アームを退避させる第２の退避部とを含んでもよい。
この場合、ピペットチップの先端が所定の高さに到達するまでは、ピペットチップの退避速度は比較的小さい。そのため、吸引された細胞が表面張力等により試料に吸着する場合でも、細胞が試料内に再度脱落することが防止される。一方、ピペットチップの先端が所定の高さに到達した後は、ピペットチップの退避速度は比較的大きい。したがって、ピペットチップの退避が短時間で完了する。これにより、細胞ピッキング装置の操作性を向上させることができる。
（第７項）第６項に記載の細胞ピッキング装置において、
前記第２の速度は前記第１の速度の１０倍以上であってもよい。
この場合、ピペットチップの先端が所定の高さに到達するまでは、ピペットチップの退避速度は十分に小さいので、細胞が試料内に再度脱落することが十分に防止される。一方、ピペットチップの先端が所定の高さに到達した後は、ピペットチップの退避速度は十分に大きいので、ピペットチップの退避をより短時間で完了させることができる。
（第８項）第６項に記載の細胞ピッキング装置において、
前記所定の高さは前記試料容器内の試料の液面の高さであってもよい。
この場合、ピペットチップの先端が試料から脱するまでは、ピペットチップの退避速度は比較的小さいので、細胞が試料内に再度脱落することがより確実に防止される。一方、ピペットチップの先端が試料から脱した後、ピペットチップの退避を短時間で完了させることができる。また、細胞が大気に長期間晒されることを防止することができる。
（第９項）第１または２項に記載の細胞ピッキング装置において、
複数のウェルが配列された培養プレートが載置可能な載置部と、
前記載置部を駆動する第２の駆動部とをさらに備え、
前記制御部は、
前記培養プレートにおいて前記吸引アームがアクセス可能なウェルの位置が順次変化するように前記第１または第２の駆動部を制御する第１の位置調整部と、
前記ピペットチップの先端から試料が吐出されるように前記吸引アームに吐出動作を行わせる吐出部とをさらに含み、
前記吸引部による吸引動作の制御と、前記吐出部による吐出動作の制御とは交互に行われてもよい。
この場合、吸引された細胞を連続的に培養プレートの複数のウェルに収容することができる。
（第１０項）第９項に記載の細胞ピッキング装置において、
前記載置部には、複数の交換用ピペットチップを保持するピペットチップラックがさらに載置され、
前記第１の駆動部は、前記吸引アームから前記ピペットチップを取り外し可能に構成され、
前記制御部は、
前記吸引アームから前記ピペットチップを取り外すように前記第１の駆動部を制御する取り外し部と、
前記ピペットチップラックにおいて前記吸引アームがアクセス可能な交換用ピペットチップの位置が順次変化するように前記第１または第２の駆動部を制御する第２の位置調整部と、
前記ピペットチップラックにおけるいずれかの交換用ピペットチップが前記ピペットチップとして前記吸引アームに取り付けられるように前記第１または第２の駆動部を制御する取り付け部とをさらに含み、
前記吸引部による吸引動作の制御と、前記吐出部による吐出動作の制御と、前記取り外し部による前記ピペットチップの取り外しの制御と、前記取り付け部による前記ピペットチップの取り付けの制御とは交互に行われてもよい。
この場合、ピペットチップから培養プレートのいずれかのウェルに細胞が吐出された後、吸引アームからピペットチップが取り外される。また、ピペットチップラックのいずれかの交換用ピペットチップが吸引アームに取り付けられ、当該ピペットチップに細胞が吸引される。これにより、吸引された細胞を自動的にかつ連続的に培養プレートの複数のウェルに収容することができる。
（第１１項）第１０項に記載の細胞ピッキング装置において、
前記第２の駆動部は、前記載置部を水平面内で回転させる回転部を含み、
前記第１の位置調整部は、前記吐出部による吐出動作の制御時に、前記培養プレートが前記ピペットチップラックよりも前記吸引アームの近傍に位置するように前記回転部を回転させ、
前記第２の位置調整部は、前記取り付け部による前記ピペットチップの取り付けの制御時に、前記ピペットチップラックが前記培養プレートよりも前記吸引アームの近傍に位置するように前記回転部を回転させてもよい。
この場合、載置部の移動範囲を大きくすることなく、吸引アームがアクセス可能な位置に培養プレートとピペットチップラックとを選択的に移動させることができる。

Claims (11)

  1. 試料容器内の液状の試料から細胞を吸引するための細胞ピッキング装置であって、
    ピペットチップが取り付け可能な吸引アームと、
    前記吸引アームを駆動するとともに前記吸引アームに吸引動作を行わせる第１の駆動部と、
    前記第１の駆動部の動作を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記吸引アームに取り付けられた前記ピペットチップを鉛直方向に対して傾斜させつつ、前記ピペットチップの先端が前記試料容器の底面に接触するように前記ピペットチップの軸方向に沿って前記吸引アームを進行させる進行部と、
    前記ピペットチップの先端が前記試料容器内において所定の位置に向かって水平方向に走査されるように前記吸引アームを移動させる走査部と、
    前記所定の位置において、前記ピペットチップの先端が上昇しかつ前記ピペットチップの基端が下降するように所定の角度だけ前記吸引アームをさらに傾斜させるチルト部と、
    前記ピペットチップの先端から試料が吸引されるように前記吸引アームに吸引動作を行わせる吸引部とを含む、細胞ピッキング装置。
  2. 前記吸引部は、前記チルト部による前記吸引アームの傾斜の制御が開始された後、前記吸引アームの傾斜の制御が停止される前の期間に前記吸引アームに吸引動作を開始させる、請求項１記載の細胞ピッキング装置。
  3. 前記制御部は、前記吸引部による吸引動作の制御の停止後、前記チルト部による前記吸引アームの傾斜を解除するチルト解除部をさらに含む、請求項１または２記載の細胞ピッキング装置。
  4. 前記所定の角度は０度よりも大きい、請求項１または２記載の細胞ピッキング装置。
  5. 前記所定の角度は２度以下である、請求項１または２記載の細胞ピッキング装置。
  6. 前記制御部は、
    前記吸引部による吸引動作の制御の停止後、前記ピペットチップの先端が所定の高さに到達するまで前記軸方向に沿って第１の速度で前記吸引アームを退避させる第１の退避部と、
    前記ピペットチップの先端が前記所定の高さに到達した後、前記軸方向に沿って前記第１の速度よりも大きい第２の速度で前記吸引アームを退避させる第２の退避部とを含む、請求項１または２記載の細胞ピッキング装置。
  7. 前記第２の速度は前記第１の速度の１０倍以上である、請求項６記載の細胞ピッキング装置。
  8. 前記所定の高さは前記試料容器内の試料の液面の高さである、請求項６記載の細胞ピッキング装置。
  9. 複数のウェルが配列された培養プレートが載置可能な載置部と、
    前記載置部を駆動する第２の駆動部とをさらに備え、
    前記制御部は、
    前記培養プレートにおいて前記吸引アームがアクセス可能なウェルの位置が順次変化するように前記第１または第２の駆動部を制御する第１の位置調整部と、
    前記ピペットチップの先端から試料が吐出されるように前記吸引アームに吐出動作を行わせる吐出部とをさらに含み、
    前記吸引部による吸引動作の制御と、前記吐出部による吐出動作の制御とは交互に行われる、請求項１または２記載の細胞ピッキング装置。
  10. 前記載置部には、複数の交換用ピペットチップを保持するピペットチップラックがさらに載置され、
    前記第１の駆動部は、前記吸引アームから前記ピペットチップを取り外し可能に構成され、
    前記制御部は、
    前記吸引アームから前記ピペットチップを取り外すように前記第１の駆動部を制御する取り外し部と、
    前記ピペットチップラックにおいて前記吸引アームがアクセス可能な交換用ピペットチップの位置が順次変化するように前記第１または第２の駆動部を制御する第２の位置調整部と、
    前記ピペットチップラックにおけるいずれかの交換用ピペットチップが前記ピペットチップとして前記吸引アームに取り付けられるように前記第１または第２の駆動部を制御する取り付け部とをさらに含み、
    前記吸引部による吸引動作の制御と、前記吐出部による吐出動作の制御と、前記取り外し部による前記ピペットチップの取り外しの制御と、前記取り付け部による前記ピペットチップの取り付けの制御とは交互に行われる、請求項９記載の細胞ピッキング装置。
  11. 前記第２の駆動部は、前記載置部を水平面内で回転させる回転部を含み、
    前記第１の位置調整部は、前記吐出部による吐出動作の制御時に、前記培養プレートが前記ピペットチップラックよりも前記吸引アームの近傍に位置するように前記回転部を回転させ、
    前記第２の位置調整部は、前記取り付け部による前記ピペットチップの取り付けの制御時に、前記ピペットチップラックが前記培養プレートよりも前記吸引アームの近傍に位置するように前記回転部を回転させる、請求項１０記載の細胞ピッキング装置。


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