JPWO2014091525A1 - 吸引チップ、該吸引チップを用いた対象物観察装置ならびに対象物観察方法 - Google Patents

吸引チップ、該吸引チップを用いた対象物観察装置ならびに対象物観察方法 Download PDF

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Abstract

対象物を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、使用状態において略鉛直方向に配置され、前記管状通路の一端の開口部であって前記対象物を吸引するための吸引口が形成される先端部と、該先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記吸引口から吸引される前記対象物を捕捉するトラップ部と、を備える吸引チップ、該吸引チップを用いた対象物観察装置ならびに対象物観察方法である。該吸引チップ、該吸引チップを用いた対象物観察装置ならびに対象物観察方法によれば、対象物を回収しやすく、かつ、回収した対象物が重力方向に落下して排出されることがない。

Description

本発明は、たとえば液体中に含まれる細胞等の対象物を吸引後に、吸引口が該液体中に浸漬された状態でも吸引口から落下しないよう捕捉することのできる吸引チップ、該吸引チップを用いた対象物観察装置ならびに対象物観察方法に関する。
従来、種々の分野において、比較的少量の液体等を一定容積吸い取って計量するための吸引ピペットが用いられている。特に、生化学実験等では、吸引チップを先端に接続して使用するプッシュボタン式の吸引ピペットが多用されている。吸引チップは、液体等を吸引する際の吸引経路となる管状通路を内部に備える略円筒状の本体部を備えた冶具であり、該管状通路の一端の開口部が液体等を吸引する際の吸引口として機能し、他端の開口部に吸引ピペットの先端が挿入されることにより吸引ピペットと装着される。
吸引ピペットは、本来的には一定容積の液体を吸引するためのものであるが、予備的な使用方法として、ある場所から別の場所へ対象物を移動させる目的で使用される。この場合、吸引チップの吸引口は、対象物と充分に近づけることができ、かつ、対象物のみを正確に吸引できるよう、先端に形成される。また、対象物としては、液体だけでなく、液体中に含まれる粉体、粒子、生体由来の細胞等が含まれる。対象物が細胞である場合、吸引チップを接続した吸引ピペットを操作し、形状に基づいて細胞を選別すれば、その細胞を用いた各種試験において、試験条件の偏差を小さくすることができる。選別回収後の細胞は、ハイスループット・スクリーニング(high−throughput screening(HTS))等に供することができる。
ところで、たとえばシャーレ等の容器に貯留された液体中に保持されている細胞を吸引する場合、吸引ピペットを操作するユーザは、吸引チップの本体部が直立姿勢となるよう保持し、吸引チップの先端に形成された吸引口を液体中に浸漬させ、該吸引口を細胞に充分に近づけた状態で吸引ピペットを操作する。図22(a)〜図22(c)は、従来の吸引チップTを接続した吸引ピペットPを用いて対象物(細胞C)を吸引する様子を説明する模式図である。図22(a)に示されるように、ユーザは、まず、細胞Cに吸引ピペットPを近づける。矢印A19は、吸引ピペットPの移動方向を示している。細胞Cに吸引口Thを近づけた後、図22(b)に示されるように、ユーザは、吸引チップTの管状通路内Twに吸引力を発生させて、周囲の液体Lとともに細胞Cを吸引する。矢印A20は、細胞Cの吸引される方向を示している。吸引された細胞Cは、その後、管状通路Tw内の液体L中を重力方向に沈降する。そのため、図22(c)に示されるように、吸引口Thが液体L中に浸漬されたままでは、細胞Cは吸引口Thを越えて沈降し、回収されない。矢印A21は、吸引口Thを越えて沈降する細胞Cの沈降方向を示している。なお、吸引口が吸引チップの側方に設けられた吸引チップも存在するが(特許文献1参照)、吸引口を容器の内底部に沈降した細胞に充分に近づけることができず、効率よく細胞を回収することができない。
実開平7−16163号公報
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、液体中に保持された対象物を回収しやすく、かつ、吸引口を該液体中に浸漬した状態でも回収した対象物が重力方向に落下して排出されることのない吸引チップ、該吸引チップを用いた対象物観察装置ならびに対象物観察方法を提供することを目的とする。
本発明の一局面による吸引チップは、対象物を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、使用状態において略鉛直方向に配置され、前記管状通路の一端の開口部であって前記対象物を吸引するための吸引口が形成される先端部と、該先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記吸引口から吸引される前記対象物を捕捉するトラップ部と、を備えることを特徴とする。
本発明の他の一局面による対象物観察装置は、内底部を有し、吸引される対象物を含む液体を貯留する容器と、前記対象物を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、使用状態において略鉛直方向に配置され、前記管状通路の一端の開口部であって前記対象物を吸引するための吸引口が形成される先端部と、該先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記吸引口から吸引される前記対象物を捕捉するトラップ部とを備える吸引チップと、前記吸引チップが接続され、前記吸引のための吸引力を発生させる吸引手段と、前記トラップ部に捕捉される前記対象物を被写界深度内に捉える光学レンズ系を備える観察手段とを備えることを特徴とする。
本発明の他の一局面による対象物観察方法は、対象物を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、使用状態において略鉛直方向に配置され、前記管状通路の一端の開口部であって前記対象物を吸引するための吸引口が形成される先端部と、該先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記吸引口から吸引される前記対象物を捕捉するトラップ部とを備える吸引チップが接続された吸引手段により前記対象物を吸引する吸引工程と、吸引された前記対象物を前記トラップ部に捕捉する捕捉工程と、捕捉された前記対象物を観察する観察工程とを含むことを特徴とする。
本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の第1の実施形態の吸引チップの構成を説明する模式図である。 本発明の第1の実施形態の吸引チップを用いて吸引される細胞凝集塊の挙動を説明する模式図である。 本発明の第1の実施形態の吸引チップを用いて吸引される細胞凝集塊の挙動を説明する模式図である。 本発明の第2の実施形態の吸引チップの構成を説明する模式図である。 本発明の第2の実施形態の吸引チップを用いて吸引される細胞凝集塊の挙動を説明する模式図である。 本発明の第2の実施形態の吸引チップを用いて吸引される細胞凝集塊の挙動を説明する模式図である。 本発明の第3の実施形態の吸引チップの構成を説明する模式図である。 突片の近傍における細胞凝集塊の挙動を説明する模式図である。 本発明の第3の実施形態の吸引チップを用いて吸引される細胞凝集塊の挙動を説明する模式図である。 本発明の第4の実施形態の吸引チップの構成を説明する模式図である。 本発明の第4の実施形態の吸引チップを用いて吸引される細胞凝集塊の挙動を説明する模式図である。 本発明の第5の実施形態の対象物観察装置の構成を説明する模式図である。 本発明の第5の実施形態の対象物観察装置を用いて細胞凝集塊を吸引し、観察する動作を説明する模式図である。 本発明の第6の実施形態の対象物観察方法のそれぞれの工程を説明するフローチャートである。 公知の吸引チップに接続される冶具として本発明の吸引チップを使用する場合の模式図である。 第1の実施形態の吸引チップの別例を用いて吸引される複数の細胞凝集塊の挙動を説明する模式図である。 本発明の第2の実施形態の吸引チップに設けられた転換部の別例を説明する模式図である。 本発明の第2の実施形態の吸引チップに設けられた転換部の別例を説明する模式図である。 本発明の第3の実施形態の吸引チップに設けられた突片の別例を説明する模式図である。 本発明の第4の実施形態の吸引チップの別例を用いて吸引される細胞凝集塊の挙動を説明する模式図である。 本発明の第1の実施形態の吸引チップの別例であり、らせん状に湾曲する管状通路を含むらせん部を備える吸引チップの模式図である。 従来の吸引チップを接続した吸引ピペットを用いて対象物を吸引する様子を説明するための模式図である。 歪な形状の細胞凝集塊の顕微鏡写真である。 密度が不均一な細胞凝集塊の顕微鏡写真である。
<吸引チップ>
(第1の実施形態)
以下に、本発明の第1の実施形態の吸引チップ1について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施形態の吸引チップ1の構成を説明する模式図である。
本実施形態の吸引チップ1は、細胞凝集塊2(スフェロイド spheroid、対象物、図2参照)を吸引する際に使用される吸引ピペット10(吸引手段)に接続される冶具である。吸引ピペット10は、後述するように、吸引力を発生することのできる管状部材であり、吸引チップ1を接続した状態で管状通路101内に吸引力を発生させることにより、吸引チップ1の管状部材11の一端開口部である吸引口121から細胞凝集塊2を吸引することができる。
吸引チップ1は、細胞凝集塊2を吸引する際の吸引経路となる管状通路11を内部に備える。吸引チップ1は、使用状態において略鉛直方向(略垂直方向)に配置され、管状通路11の一端の開口部であって細胞凝集塊2を吸引するための吸引口121が形成される先端部12と、先端部12と連続的に形成され、先端部12における管状通路11の進路を水平方向へ転換する転換部13と、転換部13よりも吸引方向の下流側に形成され、細胞凝集塊2を捕捉する水平部14(トラップ部)と、水平部14よりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11の進路を略鉛直方向に再転換する再転換部15と、再転換部15よりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11の他端の開口部であって吸引ピペット10に接続される接続口161が形成される本体部16とを備える。
吸引チップ1の大きさ(内容積)としては特に限定されず、用途に応じて、たとえば1μL〜5mL程度とすることができる。本実施形態の吸引チップ1の内容積は、20μLである。
吸引チップ1を構成する材料としては特に限定されず、通常の吸引チップ1に使用される材料を採用することができる。たとえば、材料として、ポリプロピレンまたはポリスチレン等の樹脂やガラス等を採用することができる。吸引チップ1の材料として樹脂を採用することにより、吸引チップ1は、後述する本体部16に形成された接続口161を吸引ピペット10と接続する際に接続口161が適度に拡径され、吸引ピペット10と強固に密着されつつ接続される。本実施形態の吸引チップ1は、ポリプロピレン製である。
吸引チップ1の管壁の厚みとしては特に限定されず、薄すぎると強度が低くなるため、50〜600μm程度が好ましい。本実施形態では、吸引チップ1の厚みは約100μmである。
細胞凝集塊2(対象物)は、本実施形態の吸引チップ1を用いて吸引される試料である。細胞凝集塊2は、通常、乾燥等による劣化を防止するために、PBS(リン酸緩衝生理食塩水)、細胞培養液や細胞処理液等の液体に含有された状態で保持される。本実施形態では、内底部311を有し、上端が開口した有底の円筒体からなるシャーレ31(容器)に液体4が貯留され、該液体4中に細胞凝集塊2が含有されている(図12参照)。
なお、後述する対象物観察装置3により細胞凝集塊2を吸引する際や、吸引チップ1の水平部14(トラップ部)に捕捉された細胞凝集塊2を観察し易いように、細胞小器官などの夾雑物や、凝集塊を形成していない細胞等は、事前に液体4中から除去されることが好ましい。これらを除去する方法としては特に限定されず、夾雑物を含む細胞凝集塊2を含んだ細胞培養液等をフィルタ等に通して除去する方法を採用することができる。フィルタを通過させることにより、特定の大きさの細胞凝集塊2および同程度の大きさの夾雑物を主に含む細胞培養液等の液体4が得られる。
ここで、細胞凝集塊2のような生体由来の細胞は、相対的に形状の偏差が大きく、微小である。また、夾雑物の存在下において吸引対象となる微小な細胞凝集塊2のみを吸引するためには、同じく微小な吸引口121を備えた吸引チップ1を正確に操作する必要がある。本実施形態の吸引チップ1では、吸引口121が本体部16の先端部12に形成されているため、吸引口121を正確に細胞凝集塊2に近づけやすい。また、吸引した細胞凝集塊2を後述する水平部14(トラップ部)に保持できるため、たとえ吸引口121を液体4中に浸漬させたままであっても従来の吸引チップを用いた場合にように(図22(c)参照)、細胞凝集塊2が吸引口121から排出されることがない。そのため、吸引の成否が確認できるまで吸引口121を引き上げる必要がない。また、吸引された細胞凝集塊2は、水平部14に捕捉されるため、たとえば後述する対象物観察装置3に設けられた撮像装置33(観察手段)で水平部14を観察することにより、容易に形状等を確認することができ、バイオ関連技術や医薬の分野における作業の効率化に寄与することができる。特に、撮像装置33による観察時には、吸引口121は液体4中に浸漬された状態であり、細胞凝集塊2が落下しないよう吸引口121を液体4中から引き上げる必要がないため、水平部14に捕捉された細胞凝集塊2と撮像装置33の光学レンズ系との距離が従来よりも短い。そのため、水平部14に保持された細胞凝集塊2は、光学レンズ系の被写界深度内に捉えられやすい。
また、細胞凝集塊2は、1個の細胞を用いて得た試験結果よりも、細胞凝集塊2の内部に各細胞間の相互作用を考慮した生体類似環境が再構築されており、個々の細胞の機能を考慮した結果が得られ、かつ、実験条件を、より生体内における環境に即した条件に揃えることができるため、再生医療分野や抗がん剤等の医薬品の開発分野において重要とされている。細胞凝集塊2の具体例としては、たとえば、BxPC−3(ヒト膵臓腺癌細胞)、胚性幹細胞(ES細胞)、人工多能性幹細胞(iPS細胞)等が挙げられる。一般にこのような細胞凝集塊2は、個々の細胞が数個〜数十万個凝集して形成されている。そのため、細胞凝集塊2の大きさが様々であり、生きた細胞が形成する細胞凝集塊2は略球形であるが、細胞凝集塊2を構成する細胞の一部が変質したり、死細胞である場合などでは、図23に示されるように歪な形状の細胞凝集塊2aとなる場合や、図24に示されるように密度が不均一な細胞凝集塊2bとなる場合がある。本実施形態の吸引チップ1は、細胞凝集塊2をトラップ部14で捕捉でき、外部から形状を容易に観察することができるため、上記したバイオ関連技術や医薬の分野(再生医療分野や抗がん剤等の医薬品の開発分野を含む)において信頼性の高い結果を得ることができる。
シャーレ31の形状としては特に限定されないが、操作性や安定性等の点から、好ましくは内底部311が平面で、高さが横幅に比べて比較的低い扁平形状を採用することが好ましい。シャーレ31の開口幅および深さ(高さ)としては特に限定されず、吸引チップ1の吸引口121を含む先端部12を浸漬することができる程度の大きさであればよい。
シャーレ31は、シャーレ31の内底部311に沈降した細胞凝集塊2を下方から後述する対象物観察装置3に含まれる撮像装置33で観察することができるように、少なくとも一部が透光性材料で形成されている。
透光性材料としては特に限定されないが、たとえば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等を採用することが好ましい。より具体的には、透光性材料として、ポリエチレン樹脂;ポリエチレンナフタレート樹脂;ポリプロピレン樹脂;ポリイミド樹脂;ポリ塩化ビニル樹脂;シクロオレフィンコポリマー;含ノルボルネン樹脂;ポリエーテルスルホン樹脂;ポリエチレンナフタレート樹脂;セロファン;芳香族ポリアミド樹脂;ポリ(メタ)アクリル酸メチル等の(メタ)アクリル樹脂;ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリエステル樹脂;フェノキシ樹脂;ブチラール樹脂;ポリビニルアルコール;エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;シリコーン樹脂;ポリ乳酸等が挙げられる。また、無機系材料、たとえば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマー、金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、たとえばシロキサン結合を有する無機系材料(ポリジメチルシロキサンなど)やガラスを用いることが好ましい。ガラスとしては、ソーダガラス、石英、ホウケイ酸ガラス、パイレックス(登録商標)ガラス、低融点ガラス、感光性ガラス、その他種々の屈折率およびアッベ数を有する光学ガラスを広く用いることができる。
これらの要件を満たすシャーレ31としては、たとえば、高さが数mm〜数cm、直径が10cm程度の円筒形のガラスシャーレ31を採用することができる。本実施形態では、高さ15mm、直径60mmの円筒形のガラス製シャーレ31が用いられている。
シャーレ31に貯留される細胞培養液等の液体4としては特に限定されず、細胞凝集塊2の性状を劣化させない液体4を貯留することができる。このような液体4としては、たとえば基本培地、合成培地、イーグル培地、RPMI培地、フィッシャー培地、ハム培地、MCDB培地、血清などの培地のほか、冷凍保存前に添加するグリセロール、セルバンカー(十慈フィールド(株)製)等の細胞凍結液、ホルマリン、蛍光染色のための試薬、抗体、精製水、生理食塩水などを挙げることができる。より具体的には、細胞凝集塊2が生体由来の細胞であるBxPC−3(ヒト膵臓腺癌細胞)である場合には、液体4としてはRPMI−1640培地に牛胎児血清FBS(Fetal Bovine Serum)を10%混ぜたものに、必要に応じて抗生物質、ピルビン酸ナトリウムなどのサプリメントを添加したものを用いることができる。
吸引チップ1の説明に戻り、吸引口121は、管状通路11の一端の開口部であり、先端部12に設けられている。吸引口121の径としては特に限定されず、細胞凝集塊2を吸引することができる大きさであればよい。吸引口121の径は、管状通路11の他端の開口部である接続口161よりも小さく形成されている。そのため、吸引チップ1は、吸引時に吸引口121の付近に大きな吸引力を発生させることができる。本実施形態では、吸引口121の径は、300μmである。
先端部12は、使用状態において略鉛直方向に配置され、細胞凝集塊2の吸引時に吸引口121を含む一部が液体4に浸漬される部位である。ユーザは、シャーレ31に貯留された液体4中に沈降した細胞凝集塊2の上方に吸引口121を配置し、その位置から下方へ先端部12を移動させる。このことは、細胞凝集塊2の周囲の液体4が流動して液流を発生することを抑制しつつ、吸引口121を含む先端部12の一部を、液体4中に浸漬させて、吸引口121を細胞凝集塊2に充分に近づけることを可能にする。なお、吸引口121を細胞凝集塊2に近づける方法としては特に限定されず、吸引口121を略鉛直方向に下方へ移動させて細胞凝集塊2に近づけてもよく、斜め下方に移動させて細胞凝集塊2に近づけてもよい。
先端部12の長さとしては特に限定されず、シャーレ31に貯留された液体4中に沈降した細胞凝集塊2を吸引できる位置まで吸引口121を近づけることができる長さであればよく、貯留された液体4の液面からシャーレ31の内底部311までの距離や、細胞凝集塊2の大きさによって適宜決定される。本実施形態では、先端部12の長さは1mmである。
先端部12は、吸引口121の径方向と略直行する方向(使用状態における略鉛直方向)に設けられた管状通路11を含む。先端部12において、管状通路11は直線状の管路であり、管状通路11の内径は500μmである。吸引口121から吸引される細胞凝集塊2は、管状通路11を吸引方向の下流側に進行し、転換部13に到達する。
転換部13は、先端部12と連続的に形成され、先端部12における管状通路11の進路を水平方向へ転換する部位である。転換部13の形状は特に限定されず、先端部12において略鉛直方向に形成された管状通路11を略直角に曲げて水平方向に転換させる形状であってもよく、緩やかに曲げて水平方向に転換させる形状であってもよい。本実施形態では、転換部13の管状通路11は、先端部12における管状通路と同じ内径であり、先端部12における吸引チップ1の断面の直径R1と同じ大きさの半径R2を有する1/4円が接するアール形状に沿って湾曲している(図2参照)。細胞凝集塊2は、転換部13を越えて吸引方向の下流側へさらに進行し、水平部14に到達する。
水平部14(トラップ部)は、転換部13よりも吸引方向の下流側に形成され、吸引口121より吸引される細胞凝集塊2を水平状態で捕捉する部位である。水平部14では、細胞凝集塊2は、後述する本体部16まで進行することなく沈降するか、または、一度水平部14を越えて吸引方向の下流側へ進行し、本体部16まで進行した後に重力方向に沈降することにより吸引方向の上流側へ進行して再度水平部14に戻って捕捉される。
より具体的には、吸引時には、細胞凝集塊2は、ともに吸引される液体4によって生じる液流に乗り、吸引方向の下流側へ進行する。一方、吸引が完了または弱まると、液流は消滅するかまたは緩やかになるため、細胞凝集塊2は重力方向に沈降し始める。図2は、本実施形態の吸引チップ1を用いて吸引される細胞凝集塊2の挙動を説明する模式図である。図2に示されるように、細胞凝集塊2は、重力方向への沈降が始まる時点において水平部14の管状通路11に存在する場合には、水平部14に沈降して捕捉される。図2において、矢印A1は、吸引口121より吸引され、水平部14において沈降して捕捉される細胞凝集塊2の挙動を示している。
図3(a)〜図3(c)は、本実施形態の吸引チップ1を用いて吸引される細胞凝集塊2の挙動を説明する模式図である。図3(a)に示されるように、細胞凝集塊2は、重力方向への沈降が始まる時点において本体部16の管状通路11にまで進行していた場合には、図3(b)に示されるように重力方向に沈降することにより吸引方向の上流側へ進行し、図3(c)に示されるように再度水平部14に戻って捕捉される。図3(a)において矢印A2は、吸引口121より吸引され、本体部16まで進行する細胞凝集塊2の挙動を示し、図3(b)において矢印A3は、本体部16から吸引方向の上流側へ重力方向に落下する細胞凝集塊2の挙動を示している。
いずれの場合であっても、使用状態において水平部14は略水平に配置されているため、液流が消滅した状態で水平部14に捕捉される細胞凝集塊2は、沈降した位置から移動することがなく、静止状態のまま維持される。
水平部14の水平方向の長さは特に限定されず、たとえば0以上とすることができる。ここで、水平部14の長さが0の場合とは、転換部13の吸引方向の下流側端部が、後述する再転換部15の吸引方向の上流側端部と連続的に形成されている場合を指す。この場合、転換部13と再転換部15との接続位置においてのみ管状通路11に水平な部位が形成される。本実施形態では、この水平な部位を長さが0の水平部14という。また、水平部14の長さの上限は、吸引される液体4の量、吸引チップ1の内容積、液体4に対する細胞凝集塊2の抗力、細胞凝集塊2の重量、重力方向への沈降を開始する際の細胞凝集塊2の位置(高さ)、細胞凝集塊2とともに吸引された液体4の粘度や比重、夾雑物の量、管状通路11の内周壁の摩擦係数等を考慮し、本体部16まで進行した細胞凝集塊2が重力方向に沈降して水平部14に戻る際に、吸引方向の上流側へ進行する細胞凝集塊2が水平部14を超えて転換部13や先端部12に至らないために必要な長さとされる。本実施形態では、水平部14の長さは1mmである。
なお、本実施形態において水平部14における「水平」の程度は、細胞凝集塊2が自重により移動せずに静止することができる程度をいう。すなわち、仮に使用状態において細胞凝集塊2が保持された箇所が厳密には水平でなく傾いている場合であっても、細胞凝集塊2が自重により移動せず静止できる程度の傾きであれば、その箇所は、本実施形態でいう水平部14に含まれる。
水平部14に捕捉される細胞凝集塊2は、後述する対象物観察装置3に設けられた撮像装置33により、捕捉された細胞凝集塊2の形状を容易に確認することができる。また、水平部14に捕捉される細胞凝集塊2は、静止しているものの単に沈降した状態で保持されているに過ぎないため、吐出時に吸引方向の上流側へ液流が発生されれば、該液流に乗り、吸引方向の上流側へ容易に移動し、吐出される。
再転換部15は、水平部14よりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11の進路を略鉛直方向(水平よりも上方向)に再転換する部位である。再転換部15の形状は特に限定されず、水平部14において水平方向に形成された管状通路11を略直角に曲げて略鉛直方向に再転換させる形状であってもよく、緩やかに曲げて略鉛直方向に再転換させる形状であってもよい。本実施形態では、再転換部15の管状通路は、先端部12における管状通路11と同じ内径であり、先端部12における吸引チップ1の断面の直径R1と同じ大きさの半径R3を有する1/4円が接するアール形状に沿って湾曲している(図2参照)。細胞凝集塊2は、再転換部15を越えて吸引方向の下流側へさらに進行し、本体部16に到達するか、再転換部15において吸引が完了または弱まることにより重力方向に沈降し、吸引方向の上流側へ進行して水平部14に到達する。
本体部16は、再転換部15よりも吸引方向の下流側に形成される部位である。本体部16は、使用状態において略鉛直方向に配置され、吸引方向の下流側にかけて内径が大きくなる管状通路11を含む。管状通路11の吸引方向の下流側端部における開口部は、吸引ピペット10(吸引手段)に接続される接続口161として機能する。接続口161の径は特に限定されず、使用する吸引ピペット10の被接続口32(図1参照)の径を考慮して適宜決定される。本実施形態では、接続口161の径は、3000μmである。本実施形態の吸引チップ1は、接続口161を比較的大きく形成することにより本体部16の強度を高め、吸引ピペット10との強固な接続を可能にしている。
本体部16に到達した細胞凝集塊2は、吸引が完了または弱まった時点において、管状通路11内を重力方向に沈降し始める。管状通路11は、上記のとおり吸引方向の下流側にかけて内径が大きくなる(すなわち、吸引方向の上流側にかけて内径が小さくなる)形状を備えているため、管状通路11の内周壁は、沈降する細胞凝集塊2が再転換部15に到達するよう沈降方向を修正するテーパ面として機能する。細胞凝集塊2は、再転換部15を通過して水平部14に至り、水平部14において捕捉される。
以上、本実施形態の吸引チップ1によれば、使用状態において略鉛直方向に配置される先端部12の一端に吸引口121が形成されているため、たとえばシャーレ31に貯留された液体4中に保持された細胞凝集塊2に対して、吸引口121を充分に近づけた状態で正確に細胞凝集塊2を吸引することができる。吸い上げられた細胞凝集塊2は、水平部14において静止状態で捕捉されるため、たとえ吸引口121を液体4中に浸漬させたままであっても吸引口121から排出されることがない。また、水平部14において捕捉された細胞凝集塊2は、吐出時に吸引方向の上流側へ液流を発生させた際に、発生した液流に乗って容易に吐出される。さらに、ユーザは、後述する対象物観察装置3により捕捉された細胞凝集塊2を観察する場合には、水平部14を観察すればよく、細胞凝集塊2の形状を容易に確認することができる。
(第2の実施形態)
以下に、本発明の第2の実施形態の吸引チップ1aについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図4は、本実施形態の吸引チップ1aの構成を説明する模式図である。本実施形態の吸引チップ1aは、細胞凝集塊2を吸引する際の吸引経路となる管状通路11aを内部に備える。吸引チップ1aは、使用状態において略鉛直方向に配置され、管状通路11aの一端の開口部であって細胞凝集塊2を吸引するための吸引口121aが形成される先端部12aと、先端部12aと連続的に形成され、先端部12aにおける管状通路11aの進路を水平よりも下方向へ転換する転換部13aと、転換部13aよりも吸引方向の下流側に形成され、吸引口121aより吸引される細胞凝集塊2を捕捉するトラップ部17と、トラップ部17よりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11aの他端の開口部であって吸引ピペット10に接続される接続口161aが形成される本体部16aとを備える。トラップ部17は、管状通路11aの進路を略鉛直方向(水平よりも上方向)に再転換し、かつ、細胞凝集塊2を捕捉する再転換部15aを含む。
先端部12aは、第1の実施形態において詳述した先端部12と同様の構成であるため、説明は省略する。
転換部13aは、先端部12aと連続的に形成され、かつ、先端部12aにおける管状通路11aの進路を水平よりも下方向へ転換する部位である。転換部13aの形状は特に限定されず、先端部12aにおいて略鉛直方向に形成された管状通路11aをV字状に曲げて下方に転換させる形状であってもよく、U字状に曲げて下方に転換させる形状であってもよい。先端部12aにおける管状通路11aと、転換部13aにおいて進路が転換された管状通路11aとのなす角度θ1としては特に限定されず、90°を超え、180°以下であればよい。本実施形態では、θ1の角度は120°である。
転換部13aは、上に凸の湾曲した折返し形状を有する。そのため、転換部13aを越えて吸引方向の下流側へ進行した細胞凝集塊2は、吸引が完了または弱まった後に重力方向に落下するだけでは転換部13aを越えて吸引方向の上流側へ進行することができない。細胞凝集塊2は、転換部13aを越えて吸引方向の下流側へさらに進行し、トラップ部17に到達する。
トラップ部17は、転換部13aよりも吸引方向の下流側に形成された部位であり、転換部13aにおいて進路が転換された管状通路11aの進路を略鉛直方向に再転換する再転換部15aと、転換部13aと再転換部15aとを接続する接続部18とを含む。細胞凝集塊2は、再転換部15aにおいて捕捉される。
接続部18は、転換部13aの吸引方向の下流側の端部と、再転換部15aの吸引方向の上流側の端部とを接続する部位であり、直線状に形成された管状通路11aを備える。接続部18は、吸引方向の上流側から下流側にかけて下方に傾斜するよう配置される。図5は、本実施形態の吸引チップ1aを用いて吸引される細胞凝集塊2の挙動を説明する模式図である。図5に示されるように、吸引が完了または弱まった時点において、細胞凝集塊2が後述する再転換部15aや本体部16aまで進行していない場合であっても、接続部18において重力方向に沈降した細胞凝集塊2は、接続部18の管状通路11aの内周壁を転がるように吸引方向の下流側へ進行し、再転換部15aに到達して捕捉される。図5において、矢印A4は、接続部18の管状通路11aを吸引方向の下流側へ進行する細胞凝集塊2の挙動を示している。
接続部18の長さは特に限定されない。ただし、細胞凝集塊2を吸引する際に、先端部12aに形成された吸引口121aを、細胞凝集塊2の保持された液体4中に浸漬させて細胞凝集塊2に充分に近づけることができるようにする必要がある。そのため、接続部18の長さは、後述する再転換部15aの高さ位置が吸引チップ1aの使用状態において吸引口121aの高さ位置より上にすることができる長さに調整される。また、接続部18そのものが省略され、転換部13aの吸引方向の下流側の端部と再転換部15aの吸引方向の上流側の端部とが直接接続されてもよい。
再転換部15aは、接続部18よりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11aの進路を略鉛直方向(水平よりも上方向)に再転換する部位である。再転換部15aの形状は特に限定されず、転換部13aにおいて角度θ1だけ下方に転換された管状通路11aの向きを再度角度θ2だけ曲げて略鉛直方向に再転換させる形状であってもよく、緩やかに曲げて略鉛直方向に再転換させる形状であってもよい。本実施形態では、再転換部15aの管状通路11aは、先端部12aにおける管状通路と同じ内径であり、転換部13aにおいて120°だけ下方に転換された管状通路11aの向きを再度120°だけ曲げて略鉛直方向に再転換する管状通路11aである。再転換部15aにより進路が転換された細胞凝集塊2は、吸引方向の下流側へさらに進行し、本体部16aに到達する。
本体部16aは、第1の実施形態において詳述した本体部16と同様の構成であるため、重複する説明は省略する。
図6(a)〜図6(c)は、本実施形態の吸引チップ1aを用いて吸引される細胞凝集塊2の挙動を説明する模式図である。図6(a)に示されるように、本体部16aに到達した細胞凝集塊2は、吸引が完了または弱まった時点において、図6(b)に示されるように、管状通路11a内を重力方向に沈降する。再転換部15aの吸引方向の下流側と本体部16aの吸引方向の上流側とは連続的に形成されているため、本体部16aの管状通路11aを沈降する細胞凝集塊2は、図6(c)に示されるように、再び再転換部15aに到達し、捕捉される。図6(a)において矢印A5は、吸引口121aより吸引され、本体部16aまで進行する細胞凝集塊2の挙動を示し、図6(b)において矢印A6は、本体部16aから吸引方向の上流側へ重力方向に落下する細胞凝集塊2の挙動を示している。
以上、本実施形態の吸引チップ1aによれば、管状通路11aの進路が転換部13aにより下方に転換される。使用状態において転換部13aは上に凸の折返し形状を有するため、転換部13aを越えて吸引された対象物は、重力方向に落下するだけでは転換部13aを越えることができず、吸引口121aから吐出されることがない。また、本体部16aまで到達した細胞凝集塊2や、吸引が完了または弱まった時点において接続部18の管状通路11aに存在する細胞凝集塊2は、重力方向に沈降して、いずれも再転換部15aにおいて捕捉される。そのため、ユーザは、後述する対象物観察装置3により捕捉された細胞凝集塊2を観察する場合には、再転換部15aを観察すればよく、細胞凝集塊2を探索する手間が省けるとともに、捕捉された細胞凝集塊2の形状を容易に確認することができる。
(第3の実施形態)
以下に、本発明の第3の実施形態の吸引チップ1bについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図7は、本実施形態の吸引チップ1bの構成を説明する模式図である。本実施形態の吸引チップ1bは、細胞凝集塊2を吸引する際の吸引経路となる管状通路11bを内部に備える。吸引チップ1bは、使用状態において略鉛直方向に配置され、管状通路11bの一端の開口部であって細胞凝集塊2を吸引するための吸引口121bが形成される先端部12bと、先端部12bと連続的に形成され、管状通路11bの進路を水平よりも斜め上方向へ転換する転換部13bと、転換部13bよりも吸引方向の下流側に形成され、吸引口121bより吸引される細胞凝集塊2を捕捉するトラップ部17aと、トラップ部17aよりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11bの進路を略鉛直方向に再転換する再転換部15bと、再転換部15bよりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11bの他端の開口部であって吸引ピペット10に接続される接続口161bが形成される本体部16bとを備える。トラップ部17aは、管状通路11bの内周壁から突設された突片19を備える。
先端部12bは、第1の実施形態において詳述した先端部12と同様の構成であるため、説明は省略する。
転換部13bは、先端部12bと連続的に形成され、管状通路11bの進路を水平よりも斜め上方向へ転換する部位である。転換部13bの形状は特に限定されず、先端部12bにおける管状通路11bと、転換部13bにおいて進路が転換された管状通路11bとのなす角度θ3が0を超え、90°未満であればよい。本実施形態では、θ3の角度は45°である。細胞凝集塊2は、転換部13bを越えて吸引方向の下流側へさらに進行し、トラップ部17aに到達する。
トラップ部17aは、転換部13bよりも吸引方向の下流側に形成され、吸引口121bより吸引される細胞凝集塊2を捕捉する部位である。トラップ部17aは、直線状に形成された管状通路11bを備え、管状通路11bは、内周壁から突設された突片19を備える。トラップ部17aは、吸引方向の上流側から下流側にかけて上方向に傾斜するよう配置される。
図8は、突片19の近傍における細胞凝集塊2の挙動を説明する模式図である。突片19は、管状通路11bの内周壁から軸方向へ突設された板状部材であり、一端がトラップ部17aにおける管状通路11bの内周壁下側に接合され、他端が自由端である。また、突片19は、吸引方向の上流側に凸の湾曲形状を備えている。そのため、吸引時に吸引方向の下流側へ進行する細胞凝集塊2が突片19と衝突した場合であっても、矢印A7に示されるように、細胞凝集塊2は、突片19の左右の空間を通過するよう進路が補正され、突片19を越えて吸引方向の下流側へさらに進行する。なお、図8において、実線で示した細胞凝集塊2は吸引時に吸引方向の下流側へ進行する細胞凝集塊2を示している。
突片19と、該突片19が接合される管状通路11bの内周壁下側とにより制止部20が形成される。制止部20は、突片19を越えて吸引方向の下流側へ進行し、その後、吸引が完了または弱まった時点において重力方向へ沈降する細胞凝集塊2の進行を制止して捕捉する部位である。制止部20では、細胞凝集塊2は、図8において二点鎖線で示されるように、管状通路11bの内周壁下側と突片19とにより当接した状態で捕捉される。
突片19と、突片19が接続される管状通路11bとのなす角度θ5は特に限定されず、0を超え、180°未満である。再転換部15bや本体部16bから重力方向に沈降して吸引方向の上流側へ進行する細胞凝集塊2の進行を制止して安定に捕捉する観点から、θ5は45°〜135°が好ましい。本実施形態では、θ5は90°である。
突片19の長さ(高さ)は特に限定されず、管状通路11bの内径や、細胞凝集塊2の径を考慮して適宜設定される。本実施形態では、管状通路11bの内径0.6mmに対して、0.3mmの突片19が設けられており、突片19の他端(自由端)から管状通路11bの内周壁上側までの距離d1は0.3mmである(後述する図9(a)〜図9(c)参照)。
細胞凝集塊2は、トラップ部17aを越えて吸引方向の下流側へさらに進行し、再転換部15bに到達する。
再転換部15bは、トラップ部17aよりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11bの進路を略鉛直方向に再転換する部位である。再転換部15bの形状は特に限定されず、転換部13bにおいて角度θ3だけ斜め上方に転換された管状通路11bの向きを再度角度θ4だけ曲げて略鉛直方向に再転換させる形状であればよい。本実施形態では、再転換部15bの管状通路11bは、先端部12bにおける管状通路と同じ内径であり、転換部13bにおいて45°だけ斜め上方に転換された管状通路11bの向きを再度45°だけ曲げて略鉛直方向に再転換する管状通路11bである。再転換部15bにより進路が転換された細胞凝集塊2は、吸引方向の下流側へさらに進行し、本体部16bに到達する。
本体部16bは、第1の実施形態において詳述した本体部16と同様の構成であるため、重複する説明は省略する。
図9(a)〜図9(c)は、本実施形態の吸引チップ1bを用いて吸引される細胞凝集塊2の挙動を説明する模式図である。図9(a)に示されるように、本体部16bに到達した細胞凝集塊2は、吸引が完了または弱まった時点において、図9(b)に示されるように、管状通路11b内を重力方向に沈降する。再転換部15bの吸引方向の下流側と本体部16bの吸引方向の上流側とは連続的に形成されており、再転換部15bの吸引方向の上流側とトラップ部17aの吸引方向の下流側とは連続的に形成されている。また、再転換部15bは、重力方向に沈降する細胞凝集塊2の進行方向を、角度θ4だけ曲げるに過ぎないため、再転換部15bに沈降した細胞凝集塊2は吸引方向の上流側へ沈降を続けて傾斜状態で配置されたトラップ部17aの制止部20に到達する。突片19は、管状通路11bの内周壁下側から軸方向に突設されているため、細胞凝集塊2は、図9(c)に示されるように、重力方向に落下するだけでは突片19を越えることができず制止部20において捕捉される。図9(a)において矢印A8は、吸引口121bより吸引され、本体部16bまで進行する細胞凝集塊2の挙動を示し、図9(b)において矢印A9は、本体部16bから吸引方向の上流側へ重力方向に落下する細胞凝集塊2の挙動を示している。
以上、本実施形態の吸引チップ1bによれば、突片19を越えて吸引方向の下流側へ進行し、その後、吸引方向の上流側へ進行する細胞凝集塊2は、突片19に係止され、制止部20において吸引方向の上流側への進行が制止されて捕捉される。また、突片19は、管状通路11bの内周壁下側から軸方向に突設されているため、突片19が形成された位置よりも吸引方向の下流側へ吸引された対象物は、重力方向に落下するだけでは該突片19を越えることができず、制止部20において捕捉され、吸引口121bから吐出されることがない。また、後述する対象物観察装置3により捕捉された細胞凝集塊2を観察する場合には、制止部20を観察すればよく、細胞凝集塊2を探索する手間が省けるとともに、捕捉された細胞凝集塊2の形状を容易に確認することができる。
(第4の実施形態)
以下に、本発明の第4の実施形態の吸引チップ1cについて、図面を参照しながら詳細に説明する。図10は、本実施形態の吸引チップ1cの構成を説明する模式図である。本実施形態の吸引チップ1cは、細胞凝集塊2を吸引する際の吸引経路となる管状通路11cを内部に備える。吸引チップ1cは、使用状態において略鉛直方向に配置され、管状通路11cの一端の開口部であって細胞凝集塊2を吸引するための吸引口121cが形成される先端部12cと、先端部12cと連続的に形成され、管状通路11cの他端の開口部であって吸引ピペット10に接続される接続口が形成され、細胞凝集塊2を捕捉する縮径部21(トラップ部)とを備える。
先端部12cは、使用状態において略鉛直方向に配置され、管状通路11cの一端の開口部であって細胞凝集塊2を吸引するための吸引口121cが形成される。ここで、本実施形態の吸引チップ1cは、吸引口121cを一端開口部とし、後述する通過孔213を他端開口部とするテーパ部211が形成された縮径部21を含む。すなわち、吸引口121cは、先端部12cおよび縮径部21に共通する部位である。そのため、先端部12cは第1の実施形態の先端部12とは異なり、所定長さの管状通路を備えておらず、本実施形態の吸引チップ1cでは、吸引口121cが形成された部位を先端部12cという。
縮径部21は、先端部12cよりも吸引方向の下流側に形成され、吸引方向の下流側へ管状通路11cの流路を狭めるテーパ部211と、該テーパ部211に連設され、吸引方向の下流側へ前記管状通路11cの流路を拡げる逆テーパ部212とを含む。
テーパ部211の吸引方向の上流側の端部は、管状通路11cの内周壁に接合されており、吸引方向の下流側の端部には、通過孔213が形成されている。吸引時において、細胞凝集塊2は、テーパ部211の内周壁に形成されたテーパ面に沿って吸引方向の下流側へ進行し、通過孔213に到達する。
テーパ部211が吸引方向の上流側から下流側に向けて、吸引された細胞凝集塊2の流路を狭める割合(縮径率)は、一定であってもよく、徐々に縮径率が大きくなるように変動してもよい。すなわち、後述する図11(a)に示されるように、テーパ部211の傾斜角θ6が一定であってもよく、変動してもよい。
傾斜角θ6は、2°以上90°未満であることが好ましい。傾斜角θ6が2°未満の場合、吸引口121cから通過孔213までの距離が大きくなり過ぎるため、吸引を完了した時点において、細胞凝集塊2が通過孔213よりも吸引方向の下流側へ吸引されておらず、細胞凝集塊2を捕捉できない可能性がある。本実施形態では、傾斜角θ6は10°である。
通過孔213は、テーパ部211の他端開口部であり、かつ、逆テーパ部212の一端開口部である。通過孔213の径d2は特に限定されず、細胞凝集塊2の直径d3よりもわずかに小さい径を採用することができる(後述する図11(c)参照)。本実施形態では、通過孔213の径d2は、直径d3が300μmの細胞凝集塊2を吸引することを想定して270μmとされている。通過孔213に到達した細胞凝集塊2は、吸引時に管状通路11c内に発生する吸引力によりわずかに変形されて、吸引方向の下流側へ通過孔213を通過する。
通過孔213の断面形状は、特に限定されない。通過孔213の断面形状としては、円形、楕円形、多角形等の各種形状を採用することができる。本実施形態では、円形の通過孔213を採用している。
逆テーパ部212は、通過孔213を一端開口部、管状通路11cの他端の開口部であって吸引ピペット10(図1参照)に接続される接続口214を他端開口部とし、吸引方向の下流側へ管状通路11cの流路を拡げる部材である。逆テーパ部212の吸引方向の下流側の端部は、管状通路11cの内周壁に接合されている。
逆テーパ部212が吸引方向の上流側から下流側に向けて、吸引された細胞凝集塊2の流路を拡げる割合(拡径率)は、一定であってもよく、徐々に拡径率が大きくなるように変動してもよい。すなわち、後述する図11(a)に示されるように、逆テーパ部212の傾斜角θ7が一定であってもよく、変動してもよい。
傾斜角θ7は、2°以上90°未満であることが好ましい。傾斜角θ7が2°未満の場合、通過孔213から接続口214までの距離が必要以上に大きくなる傾向がある。本実施形態では、傾斜角θ7は10°である。なお、テーパ部211の傾斜角θ6と、逆テーパ部212の傾斜角θ7とは同じであってもよく、異なっていてもよい。
テーパ部211および逆テーパ部212は、吸引チップ1cと一体的に形成されていてもよく、別体として形成したものを吸引チップ1cの内周壁に接合して形成してもよい。本実施形態では、吸引チップ1cと一体的に形成されたテーパ部211および逆テーパ部212を例示している。テーパ部211および逆テーパ部212と、吸引チップ1cとを一体的に形成する方法としては特に限定されず、たとえば射出成型等の公知の各種成型方法により形成することができる。
図11(a)〜図11(c)は、本実施形態の吸引チップ1cを用いて吸引される細胞凝集塊2の挙動を説明する模式図である。図11(a)に示されるように、通過孔213を通過して吸引方向の下流側へ進行した細胞凝集塊2は、吸引が完了または弱まった時点において、図11(b)に示されるように、管状通路11c内を重力方向に沈降する。この際、細胞凝集塊2は、逆テーパ部212の内周壁に形成された逆テーパ面に沿って吸引方向の上流側へ進行し、通過孔213に到達する。通過孔213に到達した細胞凝集塊2は、重力方向に落下するだけでは通過孔213を通過できるほどに変形されないため、図11(c)に示されるように、通過孔213の吸引方向の下流側において、逆テーパ部212の逆テーパ面と当接した状態で捕捉される。図11(a)において矢印A10は、吸引口121cより吸引され、通過孔213よりも吸引方向の下流側まで進行する細胞凝集塊2の挙動を示し、図11(b)において矢印A11は、吸引方向の上流側へ重力方向に落下する細胞凝集塊2の挙動を示している。
以上、本実施形態の吸引チップ1cによれば、細胞凝集塊2は、吸引時において、必要に応じてテーパ部211のテーパ面に沿って吸引され、通過孔213に到達する。細胞凝集塊2は、わずかに変形して通過孔213を通過する。通過孔213を通過した細胞凝集塊2は、重力方向に落下し、通過孔213の吸引方向の下流側において、逆テーパ部212の逆テーパ面と当接した状態で捕捉される。また、後述する対象物観察装置3により捕捉された細胞凝集塊2を観察する場合には、通過孔213の吸引方向の下流側を観察すればよく、細胞凝集塊2を探索する手間が省けるとともに、捕捉された細胞凝集塊2の形状を容易に確認することができる。
<対象物観察装置>
(第5の実施形態)
以下に、本発明の第5の実施形態の対象物観察装置3について、図面を参照しながら詳細に説明する。図12は、本実施形態の対象物観察装置3の構成を説明する模式図である。
本実施形態の対象物観察装置3は、シャーレ31(内底部311を有し、吸引される細胞凝集塊2(対象物)を含む液体4を貯留する容器)と、シャーレ31が載置されるステージ32と、細胞凝集塊2を吸引する際の冶具である吸引チップ1と、吸引チップ1が接続され、吸引のための吸引力を発生する吸引ピペット10(吸引手段)と、水平部14(トラップ部)に捕捉される細胞凝集塊2を被写界深度内に捉える撮像装置33(光学レンズ系を備える観察手段)と、吸引ピペット10を移動させる移動装置34(駆動手段)とを備える。
吸引チップ1は、第1の実施形態において詳述したとおり、細胞凝集塊2を吸引する際の吸引経路となる管状通路11を内部に備える。吸引チップ1は、使用状態において略鉛直方向に配置され、管状通路11の一端の開口部であって細胞凝集塊2を吸引するための吸引口121が形成される先端部12と、先端部12と連続的に形成され、かつ、先端部12における管状通路11の進路を水平方向へ転換する転換部13と、転換部13よりも吸引方向の下流側に形成され、細胞凝集塊2を捕捉する水平部14(トラップ部)と、水平部14よりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11の進路を略鉛直方向に再転換する再転換部15と、再転換部15よりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11の他端の開口部であって吸引ピペット10(吸引手段)に接続される接続口161が形成される本体部16とを備える。
なお、シャーレ31、細胞凝集塊2(対象物)は、第1の実施形態において詳述した構成と同様であるため、重複する説明は省略する。
ステージ32は、シャーレ31を保持する矩形状ホルダ(図示せず)を備える水平な扁平な板状の架台である。ステージ32には、手動または自動によりシャーレ31を前後、左右、上下の3方向へ移動するための位置調整機構(図示せず)が備えられている。なお、後述する撮像装置33が備える対物レンズ331を上下移動させることによりシャーレ31に保持された細胞凝集塊2を対物レンズ331の被写界深度内に捉えることができる場合には、位置調整機構におけるシャーレ31を上下移動させる機構は必須ではなく、位置調整機構は前後、左右へシャーレ31を移動させる機構を備えていればよい。当該位置調整機構により、ステージ32に載置されたシャーレ31は、吸引対象となる細胞凝集塊2の保持された位置が後述する撮像装置33の観察可能範囲内に配置されるよう位置が調整される。このように撮像装置33を用いてシャーレ31の下方よりシャーレ31に保持された細胞凝集塊2を観察することにより、シャーレ31に貯留された液体4に保持された細胞凝集塊2の位置、形状を観察することができるとともに、後述する移動装置34を移動させて吸引チップ1の吸引口121を、細胞凝集塊2を吸引しやすい位置に移動させやすい。
吸引ピペット10(吸引手段)は、吸引力を発生することのできる管状部材である。吸引チップ1を接続した状態で吸引ピペット10の管状通路101(図1参照)内に吸引力を発生させることにより、吸引チップ1の管状部材11の一端開口部である吸引口121から細胞凝集塊2を吸引することができる。吸引ピペット10は、後述する移動装置34に接続して使用され、該移動装置34により駆動が制御され、上下移動される。
撮像装置33(光学レンズ系を備える観察手段)は、ステージ32に載置されるシャーレ31の下方に配置され、シャーレ31内に保持される細胞凝集塊2および吸引チップ1の水平部14に捕捉される細胞凝集塊2を下方より観察するための装置である。撮像装置33は、対物レンズ331、対物レンズ331の図示しない射出絞り、接眼レンズの視野絞り、接眼レンズ、撮像素子であるCCD(電荷結合素子 Charge Coupled Device)イメージセンサ、画像処理部および表示装置332を備える。撮像装置33に含まれる対物レンズ331等の光学レンズ系は、水平部14に捕捉される細胞凝集塊2だけでなく、シャーレ31に保持された細胞凝集塊2も被写界深度内に捉えるよう配置されている。そのため、このような光学レンズ系によれば、吸引前におけるシャーレ31内の細胞凝集塊2の位置や形状の確認と、吸引後における水平部14に捕捉された細胞凝集塊2の位置や形状の確認を連続的に行うことができ、作業効率が向上する。CCDイメージセンサは、受光面に形成された光像を電気的な画像データ信号に変換する。画像処理部は、必要に応じて画像データにガンマ補正やシェーディング補正などの画像処理を施す。表示装置332は、画像処理後の画像データを表示する。ユーザは、表示装置332に表示された画像を観察する。
なお、撮像装置33の位置は特に限定されず、シャーレ31の下方でなく上方であってもよい。本実施形態では、対象物観察装置3を構成するその他の装置レイアウトを考慮して、シャーレ31の下方に配置された撮像装置33を例示している。
移動装置34(駆動手段)は、吸引ピペット10を保持し、保持した吸引ピペット10を上下移動させるための装置である。移動装置34は、吸引ピペット10が接続される本体部341と、該本体部341が走行するガイド部342とを備える。本体部341は、略直方体形状の筐体内に、本体部341を上下方向に移動させることにより吸引ピペット10を上下移動させるモータ(図示せず)と、該モータを制御するコントローラ(図示せず)と、吸引力を発生するシリンジポンプ(図示せず)とを備える。本体部341の筐体の外側には、シリンジポンプにより吸引力が発生される吸引口であって吸引ピペット10と接続される接続口(図示せず)が形成されている。ガイド部342には直線歯車(ラック)が設けられており、本体部341には、円形歯車(ピニオン)が設けられている。コントローラにより制御されたモータが駆動することにより、本体部341はガイド部342を走行する。なお、モータは、本体部341を上下移動させる以外に、たとえば撮像装置33の対物レンズ331の被写界深度内に吸引チップ1の吸引口121が捉えられるよう本体部341を前後、左右方向にも移動させて、対象物観察装置3の較正(キャリブレーション)を行うことができる。較正は、吸引チップ1の交換時や、装置立ち上げ時等に適宜行われる。
図13(a)〜図13(d)は、本実施形態の対象物観察装置3を用いて細胞凝集塊2を吸引し、観察する動作を説明する模式図である。
図13(a)に示されるように、本体部341の下方向への移動により、細胞凝集塊2が保持されたシャーレ31に、吸引チップ1の先端部12が下方向へ挿入されて、吸引口121が細胞凝集塊2に近づけられる。細胞凝集塊2の位置および吸引口121の位置の画像は撮像装置33の表示装置332に表示されるため、吸引口121は、その位置が確認されながら正確に細胞凝集塊2に近づけられる。
図13(b)に示されるように、吸引ピペット10により吸引チップ1の管状通路11内に吸引力を発生されると、細胞凝集塊2は管状通路11内に吸引される。吸引された細胞凝集塊2は、管状通路11内を吸引方向の下流側へ吸引されて進行し、第1の実施形態において詳述した転換部13、水平部14(トラップ部)、再転換部15を通過して、本体部16に到達する。
図13(c)に示されるように、吸引が完了すると、細胞凝集塊2は重力方向へ沈降し始め、吸引方向の上流側へ進行し、図13(d)に示されるように、水平部14において静止状態で捕捉される。水平部14に捕捉された細胞凝集塊2は、撮像装置33により観察される。なお、水平部14に捕捉された細胞凝集塊2を対物レンズ331の被写界深度内により確実に捉えるために、撮像装置33そのものを前後、左右方向に移動させることにより水平部14の下方に対物レンズ331を移動させてもよく、対物レンズ331を上下移動させて焦点を合わせてもよい。図13(a)において矢印A12は先端部12の移動方向を示しており、矢印A13はシャーレ31に保持された細胞凝集塊2を観察する撮像装置33の観察方向を示しており、図13(b)において矢印A14は吸引口121より吸引され、本体部16まで進行する細胞凝集塊2の挙動を示しており、図13(c)において矢印A15は吸引方向の上流側へ重力方向に落下する細胞凝集塊2の挙動を示しており、図13(d)において矢印A16は水平部14に補足された細胞凝集塊2を観察する撮像装置33の観察方向を示している。
ここで、従来のような吸引口から直線状の管状通路を備える吸引チップ(図22(a)〜図22(c)参照)を用いた場合には、吸引口から細胞凝集塊が排出されないように、吸引口を液体中から引き上げる必要があった。また、吸引口を液体中から引き上げた後、細胞凝集塊は、直線状の管状通路を吸引口に向って重力方向に落下し続けるため、移動を続ける細胞凝集塊に正確に焦点を合わせて観察することが難しかった。そのため、従来は、吸引口を液体中から引き上げた後、所定の時間の間、細胞凝集塊が沈降を終えて吸引口の近傍で保持されるまで待機し、その後に吸引口の付近を観察するか、別途準備した回収用プレートに吸引した細胞凝集塊を吐出してから回収用プレート内の細胞凝集塊を観察する必要があった。また、吸引口を液体中から引き上げた後に吸引口の付近を観察する場合では、対物レンズと吸引口との離間距離が大きく、対物レンズを上下方向に最大限移動させても細胞凝集塊を被写界深度内に捉えることが困難であった。しかしながら、本実施形態の対象物観察装置3は、細胞凝集塊2の吸引から捕捉、観察までの作業を、吸引口121を液体4中に浸漬させた状態で行うことができるため、吸引口121を液体4中から引き上げるための時間を短縮することができる。また、水平部14は吸引口121よりも吸引方向の下流側に形成されているため、吸引された細胞凝集塊2が水平部14に捕捉されるまでの時間は、従来のように細胞凝集塊が吸引口まで沈降して捕捉されるまでの時間よりも短く、吸引を終えてから観察を開始するまでの時間が短縮される。さらに、細胞凝集塊2を回収用プレートに吐出してから観察する必要もない。その結果、対象物観察装置3によれば、吸引から観察までの時間を大幅に短縮することができる。
以上、本実施形態の対象物観察装置3によれば、吸引ピペット10の先端に吸引チップ1が接続される。吸引ピペット10は、移動装置34により移動が制御される。吸引チップ1は、使用状態において略鉛直方向に配置される先端部12の一端に吸引口121が形成されているため、移動装置34により吸引ピペット10を下方向へ移動させることにより、吸引口121を、シャーレ31に貯留された液体4中に保持された細胞凝集塊2に対して、略鉛直方向から充分に近づけることができる。また、その状態で吸引ピペット10により管状通路11内に吸引力を発生させることにより、吸引口121から細胞凝集塊2を吸引することができる。吸引された細胞凝集塊2は、吸引チップ1の水平部14に静止状態で捕捉されるため、たとえ吸引口121を液体4中に浸漬させたままであっても吸引口121から排出されることがない。また、水平部14に捕捉された細胞凝集塊2は、撮像装置33が備える光学レンズ系の被写界深度内に、撮像装置33を移動させることなく、または、わずかに対物レンズを上下移動させることによって捉えられるため、細胞凝集塊2が水平部14に捕捉されたかどうかを容易に確認することができる。さらに、本実施形態の対象物観察装置3では、吸引口121が液体4中に浸漬された状態のまま、撮像装置33により水平部14を観察することができるため、吸引から観察までの時間が大幅に短縮される。
特に、撮像装置33が備える光学レンズ系は、水平部14に捕捉された細胞凝集塊2だけでなく、シャーレ31に保持された細胞凝集塊2も、撮像装置33を移動させることなく、または、わずかに対物レンズを上下移動させることによって被写界深度内に捉えることができるため、ユーザは、シャーレ31に保持された細胞凝集塊2を観察しながら、吸引動作を行うことにより、シャーレ31から細胞凝集塊2が的確に吸引されたかを確認したのちに水平部14を確認し、回収の成否を再確認できるとともに、吸引時に細胞凝集塊2が変形等していないかの確認も即座に行うことができ、作業効率が向上する。
<対象物観察方法>
(第6の実施形態)
以下に、本発明の第6の実施形態の対象物観察方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。図14は、本実施形態の対象物観察方法のそれぞれの工程を説明するフローチャートである。本実施形態の対象物観察方法は、吸引工程(S1)と、捕捉工程(S2)と、観察工程(S3)とを含み、たとえば第5の実施形態において詳述した対象物観察装置3(図12参照)を用いて実施される。そのため、以下の説明では、上記した対象物観察装置3を用いて本実施形態の対象物観察方法を実施する場合を例示する。
なお、吸引の前に、吸引対象となる細胞凝集塊2がユーザにより決定される。具体的には、シャーレ31内の細胞凝集塊2のうち、使用目的に適した形状等の細胞凝集塊2が目視観察や、画像処理プログラムにより画像処理された画像を判定する等により決定される。観察は、撮像装置33の光学レンズ系の被写界深度内にシャーレ31内の細胞凝集塊2が捉えられるように光学レンズ系を調整し、撮像装置33に設けられた表示装置332に表示される画像(動画像を含む)を目視観察や画像処理プログラムにより判定する等により行われる。吸引対象となる細胞凝集塊2が決定された後、吸引工程(S1)が実施される。
吸引工程(S1)は、吸引チップ1が接続された吸引ピペット10(吸引手段)により細胞凝集塊2(対象物)を吸引する工程である。図13(a)を参照して、吸引工程を説明する。
吸引チップ1は、第1の実施形態において詳述したとおり、細胞凝集塊2を吸引する際の吸引経路となる管状通路11を内部に備える。吸引チップ1は、使用状態において略鉛直方向に配置され、管状通路11の一端の開口部であって細胞凝集塊2を吸引するための吸引口121が形成される先端部12と、先端部12と連続的に形成され、かつ、先端部12における管状通路11の進路を水平方向へ転換する転換部13と、転換部13よりも吸引方向の下流側に形成され、細胞凝集塊2を捕捉する水平部14(トラップ部)と、水平部14よりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11の進路を略鉛直方向に再転換する再転換部15と、再転換部15よりも吸引方向の下流側に形成され、管状通路11の他端の開口部であって吸引ピペット10(吸引手段)に接続される接続口161が形成される本体部16とを備える。
細胞凝集塊2は、液体4を貯留したシャーレ31(容器)に保持されており、シャーレ31の上方には、吸引チップ1の吸引口121が形成された先端部12が略鉛直方向に配置されている。吸引チップ1は吸引ピペット10に接続されており、吸引ピペット10は、移動装置34(図12参照)に接続されている。
移動装置34の本体部341が下方向に移動することにより、細胞凝集塊2が保持されたシャーレ31に、吸引チップ1の先端部12が下方向へ挿入されて、吸引口121が細胞凝集塊2に近づけられる。吸引ピペット10により吸引チップ1の管状通路11内に吸引力を発生されると、細胞凝集塊2は管状通路11内に吸引される。吸引の成否は、表示装置332(図12参照)に表示される画像を参照して判断される。
捕捉工程(S2)は、吸引された細胞凝集塊2を水平部14に捕捉する工程である。図13(b)および図13(c)を参照して、捕捉工程を説明する。吸引工程において吸引された細胞凝集塊2は、管状通路11内に発生された吸引力により、ともに吸引された液体4とともに、転換部13、水平部14(トラップ部)、再転換部15を越えて管状通路11を吸引方向の下流側へ進行し、本体部16に到達する。
吸引が完了すると、細胞凝集塊2は重力方向へ沈降し始め、本体部16から再転換部15を経て水平部14まで吸引方向の上流側へ進行し、水平部14において静止状態で捕捉される。
観察工程(S3)は、捕捉された細胞凝集塊2を観察する工程である。図13(d)を参照して、観察工程を説明する。観察は、撮像装置33により、水平部14を観察することより行われる。水平部14を観察することにより、回収の成否に加え、吸引時に細胞凝集塊2が変形等していないかの確認も行われる。
適切に吸引されたことが観察された後、本体部341(図12参照)の上方向への移動により、吸引ピペット10が上方向に移動され、シャーレ31に貯留された液体14中から吸引口121を含む先端部12が引き上げられる。水平部14に捕捉された細胞凝集塊2は、シャーレ31と同じステージ32上に隣接された回収用プレート(図示せず)に吐出されて保存されるか、各種試験に供される。
以上、本実施形態の対象物観察方法によれば、細胞凝集塊2を吸引する吸引工程の後に、吸引した細胞凝集塊2を水平部14に静止状態で捕捉する捕捉工程を採用している。そのため、たとえ吸引口121を液体4中に浸漬させたままであっても吸引した細胞凝集塊2が重力方向に沈降して吸引口121から排出されることがない。また、水平部14に捕捉された細胞凝集塊2を観察する観察工程を含んでいるため、細胞凝集塊2の吸引の成否に加え、細胞凝集塊2の形状も確認することもできる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば次のような変形実施形態を採用することができる。
(1)上記実施形態では、本体部またはトラップ部に吸引ピペット(吸引手段)との接続口が設けられた吸引チップを例示した。これに代えて、本発明は、図15に示されるように、他の公知の吸引チップTに吸引チップ1の接続口161を接続して使用することもできる。図15は、公知の吸引チップに接続される冶具として本発明の吸引チップを使用する場合の模式図である。この場合、本発明の吸引チップ1は、公知の吸引チップTの吸引口Thに接続される冶具として使用される。
(2)上記実施形態では、トラップ部に捕捉される対象物が1個の場合を例示した。これに代えて、本発明は、吸引口から複数の対象物を同時にまたは順に吸引し、トラップ部に捕捉してもよい。図16は、第1の実施形態の吸引チップ1の別例(吸引チップ110)を用いて吸引される複数の細胞凝集塊(対象物)の挙動を説明する模式図である。吸引チップ110は、水平部141の水平方向の長さが第1の実施形態で詳述した吸引チップ1の水平部14よりも長い以外は同様の構成であるため、重複する説明は省略する。
シャーレ31(容器)には液体4が貯留されており、複数の細胞凝集塊はシャーレの内底部311に保持されている。参照符号2cは、内底部311に保持されている細胞凝集塊を示している。吸引チップの吸引口121は、液体4に浸漬されている。この状態で吸引チップ110が接続された吸引ピペット(図示せず)によって管状通路111内に吸引力が発生されることにより、内底部311に保持された細胞凝集塊2cのうち、吸引口121に近い位置に保持された細胞凝集塊2cから順に管状通路内に吸引される。参照符号2dは、吸引口121から吸引されて吸引方向の下流側へ進行する細胞凝集塊を示している。
なお、内底部311に保持された細胞凝集塊2cが吸引されやすいように、シャーレ31が載置されたステージ32または吸引チップ110が接続された吸引ピペットを移動させ、内底部311に保持された細胞凝集塊2cの上方に吸引口121を近づけてもよい。また、一度の吸引動作により複数の細胞凝集塊を吸引する以外にも、1個または複数の細胞凝集塊を吸引した後に、一旦、吸引を止め、吸引口121を内底部311に保持された細胞凝集塊2cの上方に移動させた後に再度吸引を開始してもよい。吸引され、水平部141に捕捉される細胞凝集塊の数は特に限定されず、水平部141の長さや細胞凝集塊の大きさ、回収用プレート(図示せず)の容量等を考慮して適宜決定することができる。
吸引された細胞凝集塊は、水平部141において吸引が完了または弱まると重力方向に沈降し、水平部141の管状通路に捕捉される。この際、先に吸引された細胞凝集塊は、後に吸引された細胞凝集塊よりも吸引方向の下流側へ進行しているため、水平部141のうち吸引方向のより下流側の位置に捕捉される。その結果、吸引された複数の細胞凝集塊は、水平部において横並びに捕捉される。参照符号2eは、水平部141において横並びに捕捉された細胞凝集塊を示している。保持された細胞凝集塊2eは、ステージ32の下方に配置された撮像装置33によりそれぞれ観察される。その後、吸引ピペットにより吸引方向の上流側へ吐出のための液流が発生されると、吸引方向の上流側に捕捉された細胞凝集塊2eから順に回収用プレート(図示せず)に吐出される。この際、捕捉された細胞凝集塊に、吸引対象でない細胞凝集塊(たとえば図23に示されるような歪な形状の細胞凝集塊2a)が含まれる場合には、当該歪な細胞凝集塊は、回収用プレートとは別のプレート(図示せず)に吐出されて区別される。
なお、図16では、水平方向に横並びに間隔をあけて細胞凝集塊2eが捕捉される場合を例示したが、本別例では、保持される細胞凝集塊2eの間隔は特に限定されず、複数の細胞凝集塊2eが連なった状態で捕捉されてもよい。連なって捕捉された細胞凝集塊2eは、同時に吐出されるか、適宜管状通路内に液流を発生させる等により個々の細胞凝集塊2eに分けられた後に別々に吐出されて回収される。
本別例によれば、複数の細胞凝集塊を吸引し、観察した後に順に吐出することができるため、複数の細胞凝集塊を1個ずつ吸引、観察、吐出する場合よりも作業効率が向上する。
(3)上記実施形態(第2の実施形態)では、角度θ1だけ管状通路の進路を転換する転換部を含む吸引チップを例示した。これに代えて、本発明では、図17に示されるように、管状通路11dの進路を1回転させて転換する転換部13dを含む吸引チップ1dや、図18に示されるように、管状通路11eの進路をU字状に転換する転換部13eを含む吸引チップ1eを採用してもよい。図17および図18は、第2の実施形態の吸引チップ1aに設けられた転換部13aの別例を説明する模式図である。これらの転換部13dまたは転換部13eを採用することにより、本発明の吸引チップは、細胞凝集塊が吸引方向の上流側へ進行し、先端部に到達して吸引口を越えて沈降することをより確実に防止することができる。
(4)上記実施形態(第3の実施形態)では、管状通路の内周壁から軸方向に突設され、一端がトラップ部における管状通路の内周壁下側に接合され、他端が自由端である突片を備える吸引チップを例示した。これに代えて、本発明は、図19に示されるように、管状通路の内周壁から軸方向へ突設され、一端がトラップ部における内周壁上側に接合され、他端が自由端である突片19aを突設した吸引チップ1fとしてもよい。図19は、第3の実施形態の吸引チップ1bに設けられた突片19の別例を説明する模式図である。この場合、突片19aの自由端と、管状通路11fの内周壁下側とにより細胞凝集塊2の吸引方向の上流側への進行を制止して捕捉することができる。また、突片は、第1の実施形態において例示した水平部14(図1〜図3参照)に設けてもよい。さらに、突片の数は1に限定されず、複数であってもよい。
(5)上記実施形態(第4の実施形態)では、先端部と縮径部(トラップ部)とからなり、本体部を備えない吸引チップを例示した。これに代えて、本発明では、縮径部の吸引方向の下流側に円筒状の本体部をさらに設け、該本体部の吸引方向の下流側の開口部を吸引ピペット(吸引手段)との接続口としてもよい。また、上記実施形態(第4の実施形態)では、先端部が、所定長さの管状通路を備えておらず、テーパ部の一端開口部が細胞凝集塊を吸引する際の吸引口として機能する吸引チップを例示した。これに代えて、本発明は、テーパ部の上記一端開口部に連設された円筒状の先端部を設け、該先端部の吸引方向の上流側の開口部を吸引口としてもよい。
(6)上記実施形態(第4の実施形態)では、テーパ部の端部に、細胞凝集塊が通過する通過孔が形成された吸引チップを例示した。これに代えて、本発明では、図20(a)〜図20(d)に示されるように、管状通路11gの内周壁に一端が接合され、軸方向に突設された一対の弁(弁22aおよび弁22b)からなる弁部材22を設け、該弁部材22により細胞凝集塊2を静止状態で捕捉する吸引チップ1gとしてもよい。図20は、第4の実施形態の吸引チップの別例(吸引チップ1g)を用いて吸引される細胞凝集塊2の挙動を説明する模式図である。
図20(a)に示されるように、弁部材22を構成するそれぞれの弁22aおよび弁22bは、互いの自由端側の端部が、未使用状態(管状通路11g内に吸引力が発生していない状態)において、細胞凝集塊2の径よりも狭い距離だけ離間されている。一方、図20(b)に示されるように、吸引時には、細胞凝集塊2とともに吸引される液体の液流により弁22aおよび弁22bが吸引方向の下流側に撓み、細胞凝集塊2が通過できる程度の間隙が形成される。吸引が完了または弱まった時点において、図20(c)に示されるように、それぞれの弁は未使用状態に復帰するため、重力方向に落下する細胞凝集塊2は、弁部材22よりも吸引方向の下流側(トラップ部)において、弁部材22と当接して静止状態で捕捉される。一方、吐出時には、図20(d)に示されるように、吐出される液体の液流により弁22aおよび弁22bが吸引方向の上流側に撓み、細胞凝集塊2が通過できる程度の間隙が形成される。図20(b)において矢印A17は、吸引時に吸引口121gより吸引され、弁22aと弁22bが吸引方向の下流側へ撓むことにより形成された間隙を通過して吸引方向の下流側まで進行する細胞凝集塊2の挙動を示し、図20(d)において矢印A18は、吐出時に弁22aと弁22bが吸引方向の上流側へ撓むことにより形成された間隙を通過して吸引方向の上流側まで進行する細胞凝集塊2の挙動を示している。
この吸引チップ1gによれば、細胞凝集塊2は、吸引時において、弁22aと弁22bとが撓むことにより形成された間隙を通過し、弁体22よりも吸引方向の下流側へ進行する。弁体22には、未使用時において細胞凝集塊2が通過できない程度の間隙しか形成されていないため、弁体22を通過した細胞凝集塊2は、重力方向に落下し、弁部材22よりも吸引方向の下流側において、弁部材22と当接して静止状態で捕捉される。吐出時には、細胞凝集塊2は、弁22aと弁22bとが撓むことにより形成された間隙を再度通過して吸引方向の上流側へ進行する。また、上記した対象物観察装置により捕捉された細胞凝集塊2を観察する場合には、弁体22の吸引方向の下流側を観察すればよく、細胞凝集塊を探索する手間が省けるとともに、捕捉された細胞凝集塊の形状を容易に確認することができる。
(7)上記実施形態(第4の実施形態)では、トラップの内周壁にテーパ部および逆テーパ部が形成され、これらの連設された箇所に形成された通過孔を細胞凝集塊が変形して通過する場合を例示した。これに代えて、本発明では、テーパ部および逆テーパ部を、細胞凝集塊が通過する際に細胞凝集塊から加えられる応力により変形して通過孔を拡径する可とう性樹脂(可とう性材料)で構成してもよい。可とう性樹脂としては特に限定されず、たとえば、軟質シリコーン、エラストマー、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、PVC(ポリ塩化ビニル)、TPO(オレフィン系エラストマー)、SBC(スチレン系エラストマー)、EVA(酢酸ビニル)、軟質ゴム等を採用することができる。これにより、通過孔を通過する際に細胞凝集塊に加えられる応力が軽減され、対象物が変形等により損傷されにくい。
(8)上記実施形態(特に第1〜第3の実施形態)では、転換部と再転換部との間に、所定の長さの直線形状の管状通路(たとえば第1の実施形態において詳述した吸引チップ1の水平部14に含まれる管状通路)が形成された吸引チップを例示した。これに代えて、本発明では、転換部と再転換部との間に配置される管状通路が湾曲形状であってもよい。
図21は、第1の実施形態の吸引チップ1の別例であり、らせん状に湾曲する管状通路を含むらせん部142(トラップ部、水平部)を備える吸引チップ1hの模式図である。図21(a)は吸引チップ1hの側面図、図21(b)は吸引チップ1hの底面図である。図21(a)に示されるように、らせん部142は、一端が転換部13と接続され、他端が再転換部15と接続されており、らせんの中心軸方向が鉛直方向となるよう配置される。らせん部142の管状通路は、緩やかな傾斜(傾斜角θ8)によりらせん状に巻き上げられているため、らせん部142において沈降した細胞凝集塊2は、吸引が完了して管状通路内に液流が生じていない場合には、らせん部142を吸引方向の上流側へ自重で進行することなく捕捉される。θ8の大きさは特に限定されず、細胞凝集塊が自重により移動せず、保持される程度の大きさ(たとえば−3〜15°)であればよい。本実施形態では、傾斜角θ8は、3°である。θ8が15°よりも大きい場合、細胞凝集塊2は、らせん部142に捕捉されず、自重により沈降を続けて吸引口121から吐出される可能性がある。
らせん部142の管状通路の巻き数は特に限定されず、吸引する液体4の量や、保持する細胞凝集塊2の数等を考慮して適宜決定することができる。本別例では、巻き数が6であるらせん部142を例示している。らせん部142の大きさ(半径R4)としては特に限定されず、0.5〜20mm程度とすることができる。また、半径R4は、一定であってもよく、適宜変動してもよい。本実施形態では、半径R4が2mm(一定)であるらせん部142を例示している。らせん部142の巻き上げ形状としては特に限定されず、円形であってもよく、楕円形であってもよい。本別例では、円形に巻き上げられたらせん部142を例示している。
らせん部142の高さhとしては特に限定されず、ステージ32の下方に配置された撮像装置33の対物レンズ331の被写界深度内に、らせん部142に捕捉された細胞凝集塊2が捉えられるような高さhであればよい。具体的には、図21(a)においてらせん部142と再転換部15との接続部分近傍に保持された細胞凝集塊(参照符号2fで示される)が対物レンズ331の被写界深度内に捉えられるような高さhであればよい。
らせん部142の材料としては特に限定されず、吸引チップ1hの他の部位(たとえば先端部12等)と同様の材料で構成してもよく、他の透明度の高い材料(たとえば完全フッ素化ポリマーやポリメタクリル酸メチル(PMMA)等の光ファイバーに使われる材料)を用いて、他の部位(たとえば先端部12等)と接続してもよい。本別例では、らせん部142をポリプロピレンで作製している。
らせん部142に捕捉される細胞凝集塊2の数は任意であり、1個でもよく、複数であってもよい。本別例では、らせん部142のらせん1周あたり1個の細胞凝集塊2が捕捉される場合を例示している。
本別例によれば、吸引チップ1hは、管状通路がらせん状に湾曲して形成されたらせん部142を備える。そのため、たとえば複数の細胞凝集塊2を吸引する場合であっても、図16を参照して説明した吸引チップ110のように比較的水平部141の長さを大きく形成する必要がなく、省スペースのまま管状通路の長さを大きくすることができる。その結果、たとえば本別例の吸引チップ1hを使用する対象物観察装置を省スペース化することができる。
(9)上記実施形態(第5の実施形態)では、モータは、本体部を主に上下移動させ、対象物観察装置の較正のために前後、左右方向にも移動させる場合を例示した。これに代えて、本発明は、モータは、本体部を前後、左右、上下の3方向に自由に移動させることができるように制御してもよい。これにより、シャーレが載置されたステージを移動させなくても、吸引チップの吸引口が細胞凝集塊(対象物)の上方に配置される。この場合、ステージの移動に伴って細胞凝集塊が移動することがないため、細胞凝集塊は、位置が正確に把握されやすく、より確実に吸引される。
(10)上記実施形態(第5の実施形態)では、第1の実施形態で詳述した吸引チップを用いた対象物観察装置を例示した。これに代えて、本発明は、第2〜第4の実施形態で詳述したような、細胞凝集塊を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、使用状態において略鉛直方向に配置され、管状通路の一端の開口部であって対象物を吸引するための吸引口が形成される先端部と、先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、吸引口から吸引される前記対象物を捕捉するトラップ部とを備える吸引チップを用いた対象物観察装置であれば特に限定されない。
(11)上記実施形態(第5の実施形態)において、対象物観察装置には、照明手段を付設することができる。付設される照明手段としては、たとえば、ステージに載置される容器から上方に離間して配置され、容器内に保持される対象物に対して上方より照射光を照射する光源を採用することができる。光源としては特に限定されず、ハロゲンランプ(6V30W)、タングステンランプ、水銀ランプ、キセノンランプ、発光ダイオード(LED)等を使用することができる。また、これら光源に加え、コレクターレンズ、開口絞りおよびコンデンサレンズ等を組み込んだコンデンサを設けることもできる。
また、本発明の対象物観察装置は、コンデンサにリングスリットを内蔵させ、観察手段(撮像装置)に位相差用対物レンズ、位相板等を設けることにより、倒立位相差顕微鏡の照明系および撮像系を構成する装置とすることができる。ほかにも、コンデンサに励起フィルタを内蔵させ、撮像装置に蛍光フィルタを内蔵させることにより、蛍光顕微鏡の原理を用いて対象物(細胞凝集塊)を観察する構成を備える対象物観察装置としてもよい。この場合、細胞凝集塊は蛍光性を有する必要がある。そのため、蛍光性を有していない細胞凝集塊を観察する場合は、あらかじめトリパンブルー等の蛍光色素により染色してから測定に供する。染色方法としては特に限定されず、適宜好ましい染色方法を採用すればよい。たとえば、化学的蛍光染色、抗体蛍光染色などの方法を採用することができる。他にも、緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescent Protein(GFP))などの蛍光タンパク質を誘導する遺伝子を遺伝子組み替えによって細胞凝集塊に導入して観察する方法を採用することができる。
さらに、本発明の対象物観察装置は、コンデンサに偏光板とウェラストンプリズムを設けることにより、微分干渉顕微鏡の原理を用いて細胞凝集塊を観察する構成を採用してもよい。さらに、偏光顕微鏡、実体顕微鏡、明視野顕微鏡、暗視野顕微鏡、超音波顕微鏡、共焦点顕微鏡、レーザ走査顕微鏡、電子顕微鏡、走査型プローブ顕微鏡、X線顕微鏡、バーチャル顕微鏡、デジタルマイクロスコープなどの原理を用いて細胞凝集塊を観察する構成を備える対象物観察装置としてもよい。
(12)上記実施形態(第5の実施形態)では、撮像素子としてCCDイメージセンサを用いる場合を例示した。これに代えて、本発明の対象物観察装置は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor 相補性金属酸化膜半導体)イメージセンサをはじめとする各種撮像素子を用いてもよい。
(13)上記実施形態(第5の実施形態)では、1の吸引ピペットが移動装置(駆動手段)に接続された対象物観察装置を例示した。これに代えて、本発明の対象物観察装置は、複数の吸引ピペットが移動装置に接続された対象物観察装置としてもよい。これにより、1度に複数の細胞凝集塊を回収することができ、作業効率が向上する。
(14)上記実施形態(第5の実施形態)では、移動装置は上下方向にのみ移動する場合を例示した。これに代えて、本発明の対象物観察装置は、前後、左右、上下の3方向のほか、斜め方向にも移動可能な移動装置を採用してもよい。これにより、ステージを前後、左右に移動させて容器を移動させる必要がない。
(15)上記実施形態(第5の実施形態)では、撮像装置の表示装置に、シャーレ(容器)内の細胞凝集塊や吸引チップの吸引口、トラップ部等の画像(動画像を含む)が表示され、ユーザが該画像を確認しながら操作する場合を例示した。これに代えて、本発明の対象物観察装置は、撮像装置に鏡筒を付設して、該鏡筒をユーザが覗き込むことにより容器内の細胞凝集塊や吸引チップの吸引口、トラップ部等の位置を直接観察する構成を採用してもよい。
(16)上記実施形態(第6の実施形態)では、第5の実施形態で詳述した対象物観察装置を用いて細胞凝集塊を吸引する吸引工程を採用した対象物観察方法を例示した。これに代えて、本発明は、第2〜第4の実施形態で詳述したような、細胞凝集塊を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、使用状態において略鉛直方向に配置され、管状通路の一端の開口部であって細胞凝集塊を吸引するための吸引口が形成される先端部と、先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、吸引口から吸引される細胞凝集塊を捕捉するトラップ部とを備える吸引チップを用いて細胞凝集塊を吸引する吸引工程を採用する対象物観察方法であれば特に限定されない。
(17)なお、上記実施形態においてユーザが行う処理は、処理内容をあらかじめプログラム化したソフトウェア等でロボットを制御し、該ロボットを用いて自動処理することが可能である。たとえば、シャーレに沈降した細胞凝集塊のうち、使用目的に適した形状等の細胞凝集塊を決定し、該細胞凝集塊の上方に吸引口が配置されるよう吸引ピペットを移動させる手順や、細胞凝集塊を吸引した後にトラップ部に捕捉された細胞凝集塊を探索する手順や、吸引前後における細胞凝集塊の形状等を比較し、吸引した細胞凝集塊に損傷がないかを確認する手順をプログラム化したソフトウェアを用いてロボットを制御してもよい。
上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
本発明の一局面による吸引チップは、対象物を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、使用状態において略鉛直方向に配置され、前記管状通路の一端の開口部であって前記対象物を吸引するための吸引口が形成される先端部と、該先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記吸引口から吸引される前記対象物を捕捉するトラップ部と、を備えることを特徴とする。
本発明の吸引チップでは、使用状態において略鉛直方向に配置される先端部の一端に吸引口が形成されているため、たとえば容器に貯留された液体中に保持された対象物に対して、吸引口を充分に近づけた状態で正確に対象物を吸引することができる。吸い上げられた対象物は、トラップ部に静止状態で捕捉されるため、たとえ吸引口を液体中に浸漬させたままであっても吸引口から排出されることがない。
上記構成において、前記トラップ部よりも吸引方向の下流側に形成された本体部をさらに備え、前記トラップ部は、前記本体部に至るまで吸引され、その後吸引方向の上流側へ進行した前記対象物を捕捉することが好ましい。
このような構成を備える場合、トラップ部は、該トラップ部まで吸引された対象物だけでなく、一度トラップ部を通過して本体部にまで吸引され、その後重力方向に沈降することにより吸引方向の上流側へ進行した対象物も捕捉することができる。
上記構成において、前記先端部と連続的に形成され、かつ、前記先端部における管状通路の進路を転換する転換部をさらに備え、前記トラップ部は、前記転換部よりも吸引方向の下流側に形成された水平部を含むことが好ましい。
このような構成を備える場合、管状通路内に吸引された対象物は転換部を越えて吸引方向の下流側へ進行し、水平部において水平に保持される。そのため、対象物を吐出するために吸引方向の上流側へ液流を発生させた際に、発生した液流に対象物が流されやすく、容易に対象物を吐出することができる。
上記構成において、前記先端部と連続的に形成され、かつ、前記先端部における管状通路の進路を水平よりも下方向に転換する転換部をさらに備え、前記トラップ部は、前記転換部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記管状通路の進路を水平よりも上方向に再転換し、かつ、前記対象物を捕捉する再転換部を含むことが好ましい。
このような構成を備える場合、管状通路の進路は転換部により水平よりも下方向に転換されるため、管状通路は、使用状態において該転換部は上に凸の折返し形状を有する。その結果、該転換部を越えて吸引された対象物は、重力方向に落下するだけでは該転換部を越えることができず、吸引口から吐出されることがない。また、管状通路の進路は再転換部により水平よりも上方向に再転換されるため、使用状態において該再転換部は下に凸の折返し形状を有する。その結果、転換部から再転換部に至る管状通路には、下方向に傾斜する斜面が形成される。その結果、本体部まで到達した対象物だけでなく、転換部を越え再転換部の手前まで進行した対象物は、再転換部に沈降して安定に捕捉される。したがって、たとえば外部に付設した顕微鏡等で再転換部を確認することにより、容易に対象物の形状等を確認することができる。
上記構成において、前記トラップ部は、前記管状通路の内周壁から突設された突片を備え、該突片は、該突片を通過して吸引方向の下流側へ進行した前記対象物の吸引方向の上流側への進行を制止して捕捉することが好ましい。
このような構成を備える場合、対象物は、突片に係止されることにより、より確実に吸引方向の上流側への進行が制止されて、トラップ部に捕捉される。
上記構成において、前記トラップ部は、前記先端部における吸引口の径よりも縮径された縮径部を含むことが好ましい。
このような構成を備える場合、対象物は、吸引時において、変形するかまたは縮径部を押し拡げることにより、縮径部を通過する。縮径部を通過した対象物は、重力方向に落下して縮径部と接触しただけでは該縮径部を通過するほど変形されたり、縮径部を押し拡げることができないため、トラップ部のうち縮径部よりも吸引方向の下流側に保持される。保持された対象物は、たとえば外部に付設した顕微鏡等で確認することにより、容易に形状等を確認することができる。
前記縮径部は、吸引方向の下流側へ前記管状通路の流路を狭めるテーパ部と、該テーパ部に連設され、吸引方向の下流側へ前記管状通路の流路を拡げる逆テーパ部とを含むことが好ましい。
このような構成を備える場合、対象物は、テーパ部に沿って吸引方向の下流側へ進行し、テーパ部の吸引方向の下流側の端部に形成された通過孔まで導かれやすい。対象物は、変形するかまたは通過孔を変形させることにより通過孔を通過する。通過孔を通過した対象物は、重力方向に落下する際に、逆テーパ部に沿って管状通路内を沈降し、通過孔の近傍において逆テーパ部に保持される。保持された対象物は、たとえば外部に付設した顕微鏡等で確認することにより、容易に形状等を確認することができる。
上記構成において、前記対象物が、生体由来の細胞であることが好ましい。
生体由来の細胞は、形状の偏差が大きく、微小である。本発明では、吸引チップの先端部に吸引口が形成されているため、このような生体由来の微小な細胞に対して吸引口を近づけやすく、正確に吸引しやすい。また、吸引した対象物をトラップ部に保持できるため、たとえ吸引口を液体中に浸漬させたままであっても対象物が吸引口から排出されない。そのため、吸引の成否が確認できるまで吸引口を引き上げる必要がない。また、吸引された細胞は、トラップ部に捕捉されるため、たとえば外部に付設した顕微鏡等でトラップ部を観察することにより、容易に形状等を確認することができ、バイオ関連技術や医薬の分野における作業の効率化に寄与することができる。
上記構成において、前記対象物が、生体由来の細胞凝集塊であることが好ましい。
生体由来の細胞凝集塊は、1個の細胞を用いて得た試験結果よりも、細胞凝集塊の内部に各細胞間の相互作用を考慮した生体類似環境が再構築されており、個々の細胞の機能を考慮した結果が得られ、かつ、実験条件を、より生体内における環境に即した条件に揃えることができるため、再生医療分野や抗がん剤等の医薬品の開発分野において重要とされている。また、細胞凝集塊は、種々の形状を有する。本発明では、吸引チップの先端部に吸引口が形成されているため、このような生体由来の微小な細胞凝集塊に対して吸引口を近づけやすく、正確に吸引しやすい。また、吸引した対象物をトラップ部に保持できるため、たとえ吸引口を液体中に浸漬させたままであっても対象物が吸引口から排出されない。そのため、吸引の成否が確認できるまで吸引口を引き上げる必要がない。また、吸引された細胞凝集塊は、トラップ部に捕捉されるため、たとえば外部に付設した顕微鏡等でトラップ部を観察することにより、容易に形状等を確認することができ、上記したバイオ関連技術や医薬の分野(再生医療分野や抗がん剤等の医薬品の開発分野を含む)において信頼性の高い結果を得ることができる。
本発明の他の一局面による対象物観察装置は、内底部を有し、吸引される対象物を含む液体を貯留する容器と、前記対象物を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、使用状態において略鉛直方向に配置され、前記管状通路の一端の開口部であって前記対象物を吸引するための吸引口が形成される先端部と、該先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記吸引口から吸引される前記対象物を捕捉するトラップ部とを備える吸引チップと、前記吸引チップが接続され、前記吸引のための吸引力を発生させる吸引手段と、前記トラップ部に捕捉される前記対象物を被写界深度内に捉える光学レンズ系を備える観察手段とを特徴とする。
本発明の対象物観察装置に使用される吸引手段は、先端に吸引チップが接続される。吸引チップは、使用状態において略鉛直方向に配置される先端部の一端に吸引口が形成されているため、該吸引口を、たとえば容器に貯留された液体中に保持された対象物に対して、略鉛直方向から充分に近づけ、吸引することができる。吸引された対象物は、トラップ部に静止状態で捕捉されるため、たとえ吸引口を液体中に浸漬させたままであっても吸引口から排出されることがない。また、トラップ部に捕捉された対象物は、観察手段の備える光学レンズ系の被写界深度内に捉えられるため、対象物がトラップ部に捕捉されたかどうかを容易に確認することができる。
上記構成において、前記観察手段の光学レンズ系は、さらに前記容器内に保持された前記対象物を被写界深度内に捉える光学レンズ系であることが好ましい。
このような構成を備える場合、トラップ部に捕捉された対象物だけでなく、容器内に保持された対象物も被写界深度内に捉えられる。そのため、吸引前における対象物の位置や形状の確認と、吸引後における対象物の位置や形状の確認を連続的に行うことができ、作業効率が向上する。
本発明の他の一局面による対象物観察方法は、対象物を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、使用状態において略鉛直方向に配置され、前記管状通路の一端の開口部であって前記対象物を吸引するための吸引口が形成される先端部と、該先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記吸引口から吸引される前記対象物を捕捉するトラップ部とを備える吸引チップが接続された吸引手段により前記対象物を吸引する吸引工程と、吸引された前記対象物を前記トラップ部に捕捉する捕捉工程と、捕捉された前記対象物を観察する観察工程とを含むことを特徴とする。
本発明の対象物観察方法では、対象物を吸引する吸引工程の後に、吸引した対象物をトラップ部に静止状態で捕捉する捕捉工程を採用している。そのため、たとえ吸引口を液体中に浸漬させたままであっても吸引した対象物が重力方向に沈降して吸引口から排出されることがない。また、トラップ部に捕捉された対象物を観察する観察工程を含んでいるため、対象物の吸引の成否に加え、対象物の形状も確認することもできる。

Claims (12)

  1. 対象物を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、
    使用状態において略鉛直方向に配置され、前記管状通路の一端の開口部であって前記対象物を吸引するための吸引口が形成される先端部と、
    該先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記吸引口から吸引される前記対象物を捕捉するトラップ部と、を備える吸引チップ。
  2. 前記トラップ部よりも吸引方向の下流側に形成された本体部をさらに備え、
    前記トラップ部は、前記本体部に至るまで吸引され、その後吸引方向の上流側へ進行した前記対象物を捕捉する、請求項1記載の吸引チップ。
  3. 前記先端部と連続的に形成され、かつ、前記先端部における管状通路の進路を転換する転換部をさらに備え、
    前記トラップ部は、前記転換部よりも吸引方向の下流側に形成された水平部を含む、請求項1または2記載の吸引チップ。
  4. 前記先端部と連続的に形成され、かつ、前記先端部における管状通路の進路を水平よりも下方向に転換する転換部をさらに備え、
    前記トラップ部は、前記転換部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記管状通路の進路を水平よりも上方向に再転換し、かつ、前記対象物を捕捉する再転換部を含む、請求項1または2記載の吸引チップ。
  5. 前記トラップ部は、前記管状通路の内周壁から突設された突片を備え、
    該突片は、該突片を通過して吸引方向の下流側へ進行した前記対象物の吸引方向の上流側への進行を制止して捕捉する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の吸引チップ。
  6. 前記トラップ部は、前記先端部における吸引口の径よりも縮径された縮径部を含む、請求項1記載の吸引チップ。
  7. 前記縮径部は、吸引方向の下流側へ前記管状通路の流路を狭めるテーパ部と、該テーパ部に連設され、吸引方向の下流側へ前記管状通路の流路を拡げる逆テーパ部とを含む、請求項6記載の吸引チップ。
  8. 前記対象物が、生体由来の細胞である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の吸引チップ。
  9. 前記対象物が、生体由来の細胞凝集塊である、請求項8記載の吸引チップ。
  10. 内底部を有し、吸引される対象物を含む液体を貯留する容器と、
    前記対象物を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、使用状態において略鉛直方向に配置され、前記管状通路の一端の開口部であって前記対象物を吸引するための吸引口が形成される先端部と、該先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記吸引口から吸引される前記対象物を捕捉するトラップ部とを備える吸引チップと、
    前記吸引チップが接続され、前記吸引のための吸引力を発生させる吸引手段と、
    前記トラップ部に捕捉される前記対象物を被写界深度内に捉える光学レンズ系を備える観察手段とを備える対象物観察装置。
  11. 前記観察手段の光学レンズ系は、さらに前記容器内に保持された前記対象物を被写界深度内に捉える光学レンズ系である請求項10記載の対象物観察装置。
  12. 対象物を吸引するための吸引経路となる管状通路を内部に備え、使用状態において略鉛直方向に配置され、前記管状通路の一端の開口部であって前記対象物を吸引するための吸引口が形成される先端部と、該先端部よりも吸引方向の下流側に形成され、前記吸引口から吸引される前記対象物を捕捉するトラップ部とを備える吸引チップが接続された吸引手段により前記対象物を吸引する吸引工程と、
    吸引された前記対象物を前記トラップ部に捕捉する捕捉工程と、
    捕捉された前記対象物を観察する観察工程とを含む、対象物観察方法。
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