WO2017110005A1 - 対象物のピックアップ方法 - Google Patents

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WO2017110005A1
WO2017110005A1 PCT/JP2015/086442 JP2015086442W WO2017110005A1 WO 2017110005 A1 WO2017110005 A1 WO 2017110005A1 JP 2015086442 W JP2015086442 W JP 2015086442W WO 2017110005 A1 WO2017110005 A1 WO 2017110005A1
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WO
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well
cell aggregate
plate
picking
image
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Application number
PCT/JP2015/086442
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊藤　三郎
Original Assignee
ヤマハ発動機株式会社
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Application filed by ヤマハ発動機株式会社 filed Critical ヤマハ発動機株式会社
Priority to PCT/JP2015/086442 priority Critical patent/WO2017110005A1/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/26—Inoculator or sampler
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/04—Devices for withdrawing samples in the solid state, e.g. by cutting

Definitions

  • the present invention relates to a method for picking up a minute object, such as a cell aggregate, carried on a receiving recess of a plate, using a nozzle.
  • a tip having a tip opening for sucking and discharging the object and capable of holding the object
  • the object is, for example, a cell aggregate.
  • the cell agglomerate may be carried on the well of a well plate having wells (accommodating recesses) arranged in a matrix for processing operations such as observation, selection, inspection or culture. After the processing operation, the cell aggregate is aspirated from the well together with the culture medium by the chip arranged to be movable up and down above the well plate.
  • the tip opening of the tip and the cell aggregate of the suction target are aligned with each other over the well plate, the tip is lowered, and the tip opening approaches the cell aggregate. That is, the chip is approached based on the position where the cell aggregate is carried on the well plate (for example, Patent Document 1).
  • the cell agglomerates are not necessarily carried at the center of the well, and may be carried unevenly near the periphery of the bottom of the well.
  • the outer diameter of the chip needs to be smaller than the inner diameter of the well so as to enter the well, but the difference in diameter between the two is not extremely different.
  • An object of the present invention is to provide a method that allows an object to be satisfactorily picked up when an object carried in an accommodation recess of a plate is sucked by entering a nozzle into the accommodation recess.
  • An object pick-up method is a method for picking up an object carried in the housing recess of a plate having a housing recess on an upper surface, and a nozzle having a tip opening for generating a suction force on the upper surface side of the plate.
  • a step of recognizing the feature a step of causing the calculation means to obtain a center coordinate of the receiving recess in a top view based on the recognition information of the shape feature; and a driving means of the nozzle to move the nozzle to the receiving recess. And lowering the nozzle in a state of being positioned on the axis of the center coordinate in the sky.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cell transfer device to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view of the sorting container.
  • FIG. 3 is a top view of the well plate. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is an enlarged photograph of the upper surface of the well plate, showing a state where cell clumps are supported.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of the cell transfer device.
  • FIG. 7 is a top view of a well showing a state in which cell clumps are carried at positions deviated from the center at the bottom of the well.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a well plate showing a comparative example with respect to the present embodiment and showing a state where a chip is approached to the cell aggregate in the state of FIG.
  • FIG. 9 is a top view of a well showing a state in which the well frame is traced in the pickup method of the present embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a well plate showing a state in which a chip approaches a cell aggregate in this embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a well plate showing a state of sucking cell aggregates.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a well plate showing a state of photographing cell aggregates.
  • FIGS. 19A to 19C are diagrams showing modified examples of wells.
  • the object is not particularly limited, but in the present embodiment, a cell derived from a living body, particularly a cell aggregate (spheroid) is exemplified as the object.
  • a cell aggregate derived from a living body is formed by aggregation of several to several hundred thousand cells. Therefore, the size of the cell aggregate is various.
  • Cell aggregates formed by living cells are almost spherical, but if some of the cells that make up the cell aggregates are altered or become dead cells, the shape of the cell aggregate is distorted, or The density may be non-uniform.
  • a cell moving device that moves a cell to a predetermined stage is a preferred application of the present invention.
  • the target objects are small electronic parts and mechanical parts, liquids such as organic or inorganic fragments and particles, pellets, eggs used in in vitro fertilization and IVF (in vitro fertilization), small fish such as zebrafish, Plant seeds may be used.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cell transfer device S to which the object pickup method according to the present invention is applied.
  • a cell moving device S that moves the cell aggregate C (object) between two containers is illustrated.
  • the cell transfer device S includes a sorting container 1 having a well plate 10 (plate), a microplate 4, a camera unit 5 (imaging means), and a head unit 61 on which a chip 6 (part of a nozzle) is mounted. Yes.
  • the sorting container 1 is a container from which the cell aggregate C is moved, stores the medium L, and holds the cell sorting well plate 10 so as to be immersed in the medium L.
  • the well plate 10 is a plate that carries the cell aggregate C, and has an accommodation recess (well 3) capable of individually accommodating the cell aggregate C on the upper surface.
  • the medium L is not particularly limited as long as it does not deteriorate the properties of the cell aggregate, and can be appropriately selected depending on the type of the cell aggregate.
  • Examples of the medium L include basal medium, synthetic medium, eagle medium, RPMI medium, Fischer medium, ham medium, MCDB medium, and serum medium, as well as glycerol and cell banker (Juji Field Co. )) Cell frozen solution, formalin, reagent for fluorescent staining, antibody, purified water, physiological saline and the like.
  • BxPC-3 human pancreatic adenocarcinoma cells
  • RPMI-1640 medium 10% fetal bovine serum FBS (Fetal Bovine Serum)
  • supplements such as antibiotics and sodium pyruvate may be used as necessary.
  • the sorting container 1 has a cylindrical shape, and has a rectangular upper opening 1H on the upper surface side.
  • the upper opening 1H is an opening for loading the cell aggregate C and picking up the selected cell aggregate C.
  • the well plate 10 is disposed below the upper opening 1H.
  • the sorting container 1 and the well plate 10 are made of a translucent resin material or glass. This is because the cell aggregate C carried on the well plate 10 can be observed by the camera unit 5 disposed below the sorting container 1.
  • FIG. 2 is a perspective view of the sorting container 1
  • FIG. 3 is a top view of the well plate 10
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • the sorting container 1 includes a bottom plate 11, an outer peripheral wall 12, an inner peripheral wall 13, and a top wall 14.
  • the bottom dish 11 is a cylindrical dish member having an upper surface opening that constitutes the bottom of the sorting container 1.
  • the outer peripheral wall 12, the inner peripheral wall 13, and the top wall 14 constitute a lid member that covers the bottom plate 11.
  • the outer peripheral wall 12 is a portion larger in diameter than the side peripheral wall of the bottom plate 11, and the inner peripheral wall 13 is a rectangular tube-shaped portion disposed inside the outer peripheral wall 12.
  • the top wall 14 is a plate member that covers a region other than the upper opening 1 ⁇ / b> H on the upper surface side of the sorting container 1.
  • the inner peripheral wall 13 is a wall that partitions the upper opening 1H, and is inclined so that the opening area gradually decreases from the upper opening 1H downward.
  • the top wall 14 has a work hole 15 formed of a through hole in the vertical direction. Through this working hole 15, operations such as injection of the medium L into the cavity of the sorting container 1, injection of chemicals, liquid absorption or waste liquid of the medium L, and the like are performed. Further, a pipe connection port 16 for adjusting the atmospheric pressure in the cavity of the sorting container 1 is installed on the top wall 14.
  • the well plate 10 includes a plate body 2 and a plurality of wells 3 (accommodating recesses) formed in the plate body 2.
  • the plate body 2 is made of a flat plate member having a predetermined thickness, and has an upper surface 21 and a lower surface 22.
  • the upper surface 21 is provided with a plurality of wells 3 that carry cell aggregates C.
  • the well plate 10 is held at the lower end portion of the inner peripheral wall 13 with the lower surface 22 spaced from the bottom plate 11 of the sorting container 1.
  • the well plate 10 is immersed in the medium L in the sorting container 1. That is, the culture medium L is injected into the sorting container 1 so that the upper surface 21 of the well plate 10 is positioned below the liquid surface of the culture medium L.
  • Each well 3 includes an opening 31, a bottom 32, a cylindrical wall 33, a hole 34, and a boundary 35.
  • the opening 31 is a square opening provided on the upper surface 21 and has a size that allows the tip opening 6H of the sorting chip 6 to enter.
  • the bottom 32 is located inside the plate body 2 and near the lower surface 22.
  • the bottom 32 is an inclined surface that is gently inclined downward toward the center (the center of the square).
  • the cylindrical wall surface 33 is a wall surface extending vertically downward from the opening 31 toward the bottom 32.
  • the hole 34 is a through hole that vertically penetrates between the center of the bottom 32 and the lower surface 22.
  • the shape of the hole 34 is square when viewed from above, and is concentric with the opening 31.
  • the boundary portion 35 is located on the upper surface 21 and serves as an opening edge of each well 3 and is a ridge line that partitions the wells 3.
  • the well 3 may have a round shape, a triangular shape, a pentagonal shape, a hexagonal shape, or the like, and these may be arranged on the plate body 2 in a honeycomb shape, a linear shape, or at random.
  • the well plate 10 may be provided with only one well 3.
  • each well 3 defines an accommodation space 3H that accommodates the cell aggregate C. It is intended that one cell aggregate C is generally accommodated in the accommodation space 3H. Therefore, the well 3 is set according to the size of the target cell aggregate C. However, in the operation of dispensing a cell culture solution containing a large number of cell aggregates C into the sorting container 1, a plurality of cell aggregates C may enter one well 3.
  • the hole 34 is provided in order to allow small cell aggregates and impurities other than the desired size to escape from the accommodation space 3H. Therefore, the size of the hole 34 is selected so that the cell aggregate C having a desired size cannot pass therethrough and a small cell aggregate or impurities other than the desired size are allowed to pass through. As a result, the cell aggregate C to be sorted is trapped in the well 3, while impurities and the like fall from the hole 34 to the bottom plate 11 of the sorting container 1.
  • the microplate 4 is a container to which the cell aggregate C is moved.
  • the microplate 4 is a plate in which a large number of microwells 41 whose upper surfaces are open are arranged in a matrix. In one microwell 41, a necessary number (usually one) of cell aggregates C are accommodated together with the medium L.
  • the microplate 4 is also made of a translucent resin material or glass. This is because the cell aggregate C carried on the microplate 4 can be observed by the camera unit 5 disposed below the microplate 4.
  • the camera unit 5 includes a camera lens 51 and captures an image of the cell aggregate C held on the well plate 10 in the sorting container 1 or the cell aggregate C held on the microwell 41 in the microplate 4. .
  • the camera unit 5 includes an image sensor such as a CCD image sensor.
  • the camera lens 51 forms an optical image of the cell aggregate C on the light receiving surface of the image sensor.
  • the camera unit 5 is arranged below these so that the camera lens 51 faces the lower surfaces of the sorting container 1 and the microplate 4. That is, the camera unit 5 captures an image of the cell aggregate C carried on the sorting container 1 or the microplate 4 from the lower surface side.
  • the camera unit 5 is movable in the horizontal direction between the lower side of the sorting container 1 and the lower side of the microplate 4 along the guide rail 52 as indicated by an arrow X2 in the drawing.
  • the chip 6 is a tube-shaped member having a tip opening 6H, and sucks and discharges the medium L including the cell aggregate C. Specifically, the chip 6 aspirates the cell aggregate C from the well plate 10 of the sorting container 1, more specifically the cell aggregate C carried in the well 3 of the well plate 10 together with the medium L, Discharge into the microwell 41 of the plate 4. Although not shown, the chip 6 aspirates a reagent solution or the like as needed and discharges it into the microwell 41 carrying the cell aggregate C.
  • the head unit 61 includes a head main body 62 and a head 63 (a part of the nozzle).
  • the head body 62 holds the head 63 so as to be able to advance and retreat in the vertical direction, and is movable in the left-right direction along the guide rail 61R as indicated by an arrow X1 in the drawing.
  • the head main body 62 can also move in a direction (front-rear direction) orthogonal to the paper surface of FIG.
  • the head 63 is composed of a hollow rod.
  • the chip 6 is attached to the lower end of the head 63.
  • a piston mechanism is mounted in the hollow portion of the head 63, and suction force and discharge force are applied to the tip opening 6H of the chip 6 by the operation of the piston mechanism.
  • the connection body of the head 63 and the chip 6 constitutes a nozzle.
  • the head main body 62 incorporates a power unit of the piston mechanism, an elevating mechanism for moving the head 63 in the vertical direction, and a power unit thereof.
  • a plurality of cell aggregates C in a state dispersed in a cell culture solution are injected into the sorting container 1 from a dispensing chip (not shown).
  • the dispensing tip aspirates the cell culture solution together with the cell aggregate C from a container that stores a cell culture solution containing a large amount of the cell aggregate C, and holds it in the chip. Thereafter, the dispensing tip is moved to the upper position of the sorting container 1 and accesses the upper surface 21 of the well plate 10 through the upper opening 1H. And the cell aggregate C hold
  • FIG. 5 is an enlarged photograph of the upper surface 21 of the well plate 10, and the state of the upper surface 21 of the well plate 10 after the cell aggregate C is discharged from the dispensing tip is photographed.
  • one or a plurality of cell aggregates C have entered a part of the well 3 arranged in a matrix.
  • wells 3 in which cell clumps C are not carried and wells 3 in which only relatively small impurities are carried.
  • the cell aggregate C shown here is an aggregate of colon cancer cells, and there are various shapes such as those close to a sphere, those close to an ellipse, and those having a bowl shape.
  • the center of the bottom 32 of the well 3A that is, not directly above the hole 34, lies on the bottom 32 at the side of the hole 34.
  • the cross-sectional shape of the well 3 is symmetrical, and the bottom portion 32 has the lowest portion where the central hole portion 34 is perforated, and the taper that becomes higher toward the cylindrical wall surface 33. It has a shape. Even if the bottom 32 has such a shape, the well 3A and the cell aggregate CA show that there are many cases where the cell aggregate C does not land at the center of the bottom 32.
  • a relatively large cell aggregate CB close to one spherical shape is carried therein.
  • the cell aggregate CB is carried near the center of the bottom 32 of the well 3B. It can be said that the carrying state of the cell aggregate CB is ideal.
  • a relatively small cell aggregate CC close to one sphere is supported.
  • This cell agglomerate CC is also unevenly distributed near the periphery of the bottom 32 instead of the center of the bottom 32, and is supported on the well 3C.
  • the well 3D carries two cells, a cell aggregate CD1 close to an ellipse and a cell aggregate CD2 close to a sphere.
  • the cell aggregate CD2 is supported near the center of the bottom 32 of the well 3D, but the cell aggregate CD1 is supported near the periphery of the bottom 32.
  • the cell aggregate C discharged from the dispensing tip does not fit into every well 3 of the well plate 10 one by one, and even if it enters the well 3, the center position of the bottom 32 is placed. It is not always carried by.
  • the tip opening 6H of the chip 6 approaches the accommodation space 3H of the well 3 and sucks the cell aggregate C together with the medium L.
  • the outer diameter of the tip opening 6H portion of the chip 6 needs to be smaller than the dimension of the horizontal cross section of the well 3 so that it can enter the well 3 from the opening 31. Since the size of one side of the opening 31 of the well 3 is set according to the size of the target cell aggregate C, it is generally as small as several hundred ⁇ m.
  • the size of the tip opening 6H is set in accordance with the size of the cell aggregate C, and cannot be made extremely small due to the difficulty of processing. Further, the tip opening 6 needs to have an inner diameter capable of sucking the cell aggregate C. Therefore, there is no significant difference between the outer diameter of the tip opening 6H and the horizontal cross-sectional dimension of the well 3.
  • a method is shown in which the cell aggregate C carried in the well 3 of the well plate 10 can be well picked up (sucked).
  • the main point is how to align the tip opening 6H of the chip 6 with the cell aggregate C serving as a suction target.
  • an image of the well plate 10 carrying the cell aggregate C is captured by the camera unit 5, and information obtained by performing image processing on the obtained image data is vertically downward toward the well 3.
  • the chip 6 is positioned before being lowered.
  • the configuration related to the positioning of the chip 6 will be described.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of the cell transfer device S.
  • the cell moving device S includes a control unit 7 (calculation means) that controls the movement of the head unit 61, the positioning and raising / lowering of the head 63, the suction and discharge operations of the cell aggregate C by the head 63, and the operation of the camera unit 5.
  • the cell moving device S includes a camera axis driving unit 53 as a mechanism for horizontally moving the camera unit 5, a head unit axis driving unit 64 (a part of nozzle driving means) as a mechanism for horizontally moving the head unit 61, and a head 63.
  • a head drive unit 65 (a part of nozzle drive means) and a display unit 66 are provided as a mechanism for moving up and down and a mechanism for performing suction and discharge operations.
  • the camera shaft drive unit 53 includes a drive motor that moves the camera unit 5 along the guide rail 52.
  • the ball screw is laid along the guide rail 52, the camera unit 5 is attached to a nut member screwed to the ball screw, and the drive motor rotates the ball screw forward or backward. This is a mode in which the camera unit 5 is moved to the target position by rotating.
  • the head unit shaft drive unit 64 includes a drive motor that moves the head unit 61 (head body 62) along the guide rail 61R.
  • a preferred embodiment is a mode in which a ball screw and a nut member are provided as in the camera shaft driving unit 53, and the drive motor rotates the ball screw forward or backward.
  • the head main body 62 is moved in two directions XY, the first ball screw (X direction) along the guide rail 61R and the movement attached to the first nut member screwed to the first ball screw are mounted.
  • a second ball screw (Y direction) mounted on the plate is used. In this case, the head main body 62 is attached to a second nut member screwed into the second ball screw.
  • the head drive unit 65 includes a power unit for an elevating mechanism that moves the head 63 described above in the vertical direction, and a power unit (for example, a motor) for driving a piston mechanism assembled in the hollow part of the head 63 formed of a hollow rod. ).
  • a power unit for example, a motor
  • the lifting mechanism moves the head 63 up and down between the lowered position where the head 63 extends downward from the head body 62 and the raised position where most of the head body 62 is accommodated.
  • the power unit of the piston mechanism raises and lowers the piston member arranged in the head 63, thereby generating a suction force and a discharge force at the tip opening 6 ⁇ / b> H of the chip 6 attached to the head 63.
  • the display unit 66 is composed of a liquid crystal display or the like, and displays an image taken by the camera unit 5, an image subjected to image processing by the control unit 7, and the like.
  • the control unit 7 is composed of a microcomputer or the like and functionally includes an imaging control unit 71, an image memory 72, an image processing unit 73 (image processing unit), a coordinate calculation unit 74 (calculation unit), a suction sequence setting unit 75, an axis.
  • a control unit 76 and a head control unit 77 are provided.
  • the imaging control unit 71 controls the imaging operation of the camera unit 5.
  • the imaging control unit 71 controls the operation of causing the camera unit 5 to capture at least the image of the cell aggregate C carried on the well plate 10 and the image of the upper surface 21 of the well plate 10 for the sorting container 1. To do.
  • the imaging control unit 71 controls an operation for causing the camera unit 5 to capture an image of the microplate 4.
  • the image memory 72 includes a storage area and an external storage provided in the microcomputer, and temporarily stores image data acquired by the camera unit 5.
  • the image processing unit 73 performs image processing on the image data captured by the camera unit 5 and stored in the image memory 72. For example, the image processing unit 73 performs processing for recognizing the presence of the cell aggregate C on the well plate 10 based on the image of the well plate 10 after the cell aggregate C has been dispensed, the cell aggregate C A process for recognizing the distribution of the cell aggregate, a process for recognizing the shape of the recognized cell aggregate C, and a process for determining the quality of the cell aggregate C are performed using an image processing technique. Further, the image processing unit 73 executes processing for recognizing the position of the frame (boundary portion 35) of the well 3 on the upper surface 21 based on the image of the upper surface 21 of the well plate 10.
  • the coordinate calculation unit 74 specifies a cell aggregate C as a suction target to be sucked by the chip 6 among the cell aggregates C existing on the well plate 10 based on the image data processed by the image processing unit 73. I do. Further, the coordinate calculation unit 74 performs a process of calculating the center coordinates of the well 3 in which the cell aggregate C of the suction target is accommodated. As shown in FIG. 3, the well 3 of the present embodiment is square when viewed from above. For this reason, the position of the intersection of the diagonal lines of the square is calculated as the center coordinates.
  • the sorting container 1 holding the well plate 10 is set at a predetermined position on the stage where the cell moving device S is installed. Therefore, the position of the well plate 10 on the stage is generally known. Therefore, it is possible to drive the head unit shaft driving unit 64 based on the position coordinate information of the well plate 10 and move the head unit 61 to the sky of the sorting container 1 (well plate 10).
  • the tip opening 6H of the chip 6 enters the well 3 having a small opening size, and the cell aggregate C is sucked. Therefore, very accurate positioning of the chip 6 is required.
  • the position of the well plate 10 varies depending on the deviation at the time of setting, the assembled state to the sorting container 1 and the like. Therefore, after the sorting container 1 is actually set on the stage, that is, after the installation position of the well plate 10 is determined, it is necessary to acquire an image of the well plate 10 and obtain the center coordinates of the well 3.
  • the aspiration sequence setting unit 75 performs the aspiration operation with the chip 6 when the coordinate calculation unit 74 specifies the well 3 that contains the cell aggregate C as the aspiration target and there are a plurality of wells 3 to be aspirated. Process to set. For example, the suction sequence setting unit 75 sets a path (suction sequence) that sequentially passes through the wells 3 to be suctioned so that the moving distance of the chip 6 on the well plate 10 is the shortest. Further, when the head unit 61 includes a plurality of heads 63 (chips 6), the aspiration sequence setting unit 75 detects the wells 3 that can be aspirated at the same time and incorporates them into the aspiration sequence.
  • a path suction sequence
  • the axis control unit 76 controls the operations of the head unit axis driving unit 64 and the camera axis driving unit 53. That is, the axis control unit 76 controls the axis driving units 64 and 53 to move the head unit 61 and the camera unit 5 to predetermined horizontal target positions. The positioning of the head 63 (chip 6) in the vertical direction of the well 3 to be sucked is realized by the control of the head unit shaft driving unit 64 by the shaft control unit 76.
  • the head control unit 77 controls the head drive unit 65.
  • the head control unit 77 controls the power unit for the lifting mechanism of the head driving unit 65 to raise and lower the head 63 to be controlled toward a predetermined target position. Further, the head control unit 77 controls the power unit of the piston mechanism with respect to the head 63 to be controlled, so that the suction force or the tip opening 6H of the chip 6 attached to the head 63 is applied at a predetermined timing. Generate discharge force.
  • the cell aggregate C carried in the well 3 of the well plate 10 is inserted into the well 3 from the upper surface 21 side of the plate body 2 with the chip 6 having the tip opening 6H.
  • a method is adopted in which suction is performed by causing the tip opening 6H to enter and generating a suction force. In this method, it is important how the chip 6 is aligned with the cell aggregate C to be aspirated.
  • the above-described alignment is performed based on the position coordinates on the well plate 10 of the cell aggregate C specified as the suction target.
  • position (which well 3) of the well plate 10 the cell aggregate C discharged from the dispensing tip onto the well plate 10 is supported. Accordingly, an image of the well plate 10 in which the cell aggregate C is sown is obtained, coordinates where the cell aggregate C exists are obtained, the chip 6 is aligned with the coordinates, the chip 6 is lowered, and the tip opening is obtained. 6H is allowed to approach cell aggregate C.
  • the chip 6 is approached on the basis of the position of the cell aggregate C on the well plate 10 as described above, the following problem occurs.
  • FIG. 7 is a top view of the well 3 showing a state in which the cell aggregate C is supported on the bottom 32 of the well 3 at a position unevenly distributed from the center of the bottom 32.
  • the bottom 32 has a quadrangular pyramid shape, and the cell aggregate C is supported between the cylindrical wall surface 33 and the hole 34 on one surface thereof.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the well plate 10 showing a comparative example with respect to the present embodiment and showing a state in which the tip opening 6H of the chip 6 is approached to the cell aggregate C in the carrying state of FIG.
  • the coordinates of the carrying position of the cell aggregate C of the suction target are obtained. That is, the x-axis coordinate and the y-axis coordinate indicating the position near the center of the cell aggregate C are obtained based on the photographed image of the well 3 in FIG. A vertical axis passing through the intersection of these x-axis coordinates and y-axis coordinates is determined as z-axis coordinates as shown in FIG.
  • the axis of the tip opening 6H of the chip 6 is aligned with the z-axis coordinate above the well plate 10, and the head 63 descends along the z-axis. Will be.
  • the head 63 descends along the z-axis.
  • the tip opening 6H cannot be lowered to a lowered position suitable for individually sucking the cell aggregate C of the suction target.
  • the position of the tip opening 6H indicated by a dotted line is a desirable lowered position for suction.
  • a wall portion that partitions the adjacent wells 3, that is, a boundary portion 35 between the wells 3, and a cylindrical wall surface 33 that continues below the boundary portion 35 are formed. There is a wall. Therefore, the tip opening 6H cannot sufficiently approach the cell aggregate C and cannot suck the cell aggregate C. Further, when the lower end surface of the chip 6 collides with the boundary portion 35, the chip 6 or the well plate 10 or both may be damaged.
  • the chip 6 is caused to perform the suction operation of the cell aggregate C in the following procedure.
  • Step 1 The well plate 10 is imaged by the camera unit 5, and the obtained image of the well plate 10 is subjected to image processing, and the boundary portion 35 (opening edge) that is an individual frame of the well 3 on the upper surface 21 of the well plate 10. ).
  • Step 2 Based on the recognition information of the boundary portion 35, the center coordinates of the well 3 (bottom portion 32) in the top view are obtained.
  • Step 3 Among the wells 3 arranged in a matrix, the well 3 carrying the cell aggregate C as a suction target is specified.
  • Step 4 With the tip 6 positioned on the vertical axis of the central coordinate above the well 3 that carries the cell aggregate C of the suction target, the tip 6 is lowered and the tip opening 6H is set to the well 3 Enter inside.
  • Step 5 A suction force is generated at the tip opening 6H, and the cell aggregate C in the well 3 is sucked into the chip 6.
  • step 1 the camera unit 5 images the well plate 10 in the same manner as the comparative example described above.
  • the axis control unit 76 controls the camera axis driving unit 53 to move the camera unit 5 directly below the sorting container 1.
  • the imaging control unit 71 controls the camera unit 5 to capture an image of the well plate 10 carrying the cell aggregate C.
  • an image focused exclusively on the cell aggregate C is acquired.
  • the necessary image is an image of the boundary portion 35 of the well plate 10
  • an image focused on the upper surface 21 of the well plate 10 is obtained. get.
  • the obtained image data of the well plate 10 is stored in the image memory 72.
  • the image processing unit 73 performs image processing on the image data to detect the boundary portion 35 of the wells 3 arranged in a matrix.
  • the boundary portion 35 is a ridge line portion formed by tapering the upper end portion of the wall portion forming the cylindrical wall surface 33. If the boundary portion 35 has a flat shape, the cell agglomerate C will land and stay on the flat portion, making it difficult to enter the well 3. However, in the case of the sharp boundary portion 35 that forms a ridgeline, the cell aggregate C that settles toward the boundary portion 35 enters one of the adjacent wells 3 across the boundary portion 35. It becomes easy. On the other hand, such a ridge line clearly appears as an edge on the image. Therefore, the image processing unit 73 can detect the boundary portion 35 by applying a known edge detection image processing technique.
  • FIG. 9 is a top view of the well 3 showing a state in which the cell aggregate C is supported on the bottom 32 of the well 3 at a position unevenly distributed from the center of the bottom 32, as in FIG. 7 described above. .
  • FIG. 9 shows a state in which the ridge line of the boundary portion 35 detected by the image processing is traced as the well frame 35A. Such a trace image is displayed on the display unit 66 as necessary.
  • step 2 the coordinate calculation unit 74 performs processing for obtaining the center coordinates of the well 3 (bottom portion 32) based on the recognition information of the well frame 35A (boundary portion 35) obtained in step 1.
  • the process performed by the coordinate calculation unit 74 is a process of setting the x-axis coordinate and the y-axis coordinate so as to obtain the center of the square. Since the hole 34 is located at the center of the bottom 32, the center coordinate formed by the intersection of the x-axis coordinate and the y-axis coordinate is located in the hole 34.
  • step 3 the image processing unit 73 performs image processing on the image data of the well plate 10, (A) Processing for recognizing the presence of cell aggregate C on the image, (A) processing for recognizing the state of accommodation of the recognized cell aggregate C in the well 3; (C) processing for recognizing the shape of the cell aggregate C; (D) By performing a process for determining whether the cell aggregate C is good or not, the well 3 in which the cell aggregate C as a suction target is carried is specified.
  • the well 3 that does not carry the cell aggregate C is removed from the suction target by the process (a).
  • the process (a) is a process for detecting the well 3 (for example, the well 3D in FIG. 5) in which a plurality of cell aggregates C are carried. This process is, for example, a process of determining whether or not a plurality of cell aggregates C recognized as individuals exist in one well frame 35A.
  • the process (c) is a process of synthesizing the 3D shape of the cell aggregate C from a plurality of images obtained by, for example, changing the focus position for one cell aggregate C in one well 3. .
  • a template set in advance and the cell aggregate C obtained by the shape recognition process are matched, and the quality of the cell aggregate C is determined by whether or not a predetermined criterion is satisfied. This is a process of determining.
  • the image used by the image processing unit 73 in the process of step 3 may be image data of the well plate 10 newly acquired for the step 3, or may be acquired in the previous step 1 and stored in the image memory.
  • 72 may be image data stored in 72.
  • an image of the upper surface 21 of the well plate 10 is acquired (step 1), a plurality of images are captured while shifting the focus position of the camera lens 51 in the z direction in order to detect the in-focus position of the upper surface 21. Is done.
  • the image of the well plate 10 may be displayed on the display unit 66 including the processes (c) and (d) or the process (b), and the user may make a visual determination.
  • step 4 the axis control unit 76 controls the head unit shaft driving unit 64 so that the axis of the tip opening 6 ⁇ / b> H of the chip 6 attached to the head 63 passes through the center axis obtained in step 2 ( The head unit 61 is moved so as to be aligned with the z axis). Thereafter, the head controller 77 controls the head driver 65 to lower the head 63. Thereby, the tip opening 6H of the chip 6 approaches the cell aggregate C accommodated in the well 3.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the well plate 10 showing a state of execution of the step 4.
  • the chip 6 is lowered along the z-axis, and the tip opening 6H enters the accommodation space 3H of the well 3.
  • the carrying position of the cell aggregate C is eccentric from the center of the bottom 32.
  • the tip 6 is not positioned based on the carrying position of the cell aggregate C, but the tip 6 is positioned based on the center coordinates of the well frame 35A.
  • the chip 6 can enter the well 3 without colliding with its periphery.
  • the chip 6 is lowered to a height that does not crush the cell aggregate C and is suitable for the suction of the cell aggregate C.
  • it is lowered to a height at which a predetermined distance d exists between the apex Ct of the cell aggregate C and the tip opening 6H.
  • a predetermined distance d exists between the apex Ct of the cell aggregate C and the tip opening 6H.
  • the predetermined distance d is about 0 to 150 ⁇ m.
  • step 5 the head control unit 77 controls the head driving unit 65 to generate a suction force at the tip opening 6H of the chip 6 attached to the head 63.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the well plate 10 showing the state of suction of the cell aggregate C by the chip 6. Since the well plate 10 is immersed in the culture medium L, when a suction force is generated in the tip opening 6H, the liquid flow LF1 of the culture medium L toward the tip opening 6H through the opening 31 and the tip 34 toward the tip opening 6H. A liquid flow LF2 is generated. The cell aggregate C together with the medium L is sucked into the tubular passage 60 of the chip 6 by these liquid flows LF1 and LF2. Thereafter, the head controller 77 raises the head 63. Through the series of operations described above, the cell aggregate C as the suction target is picked up from the well plate 10 and held in the chip 6.
  • the camera unit 5 is caused to image the cell aggregate C carried in the well 3, and the image processing unit 73 determines the height of the top Ct of the cell aggregate C based on the obtained image of the cell aggregate C.
  • tip 6 can be set according to the height position of the top part Ct. Therefore, even when there are various types of cell aggregates C having different shapes, the distance between the top Ct of each cell aggregate C and the tip opening 6H of the tip 6 is made constant, that is, the cell aggregate C is sucked. Suction can be performed at a suitable predetermined distance d.
  • FIG. 12 is a view showing a photographing state of the well plate 10 and the cell aggregate C carried on the well plate 10 by the camera unit 5.
  • the camera unit 5 is disposed below the sorting container 1 and images of the well plate 10 and the cell aggregate C are taken from the lower surface 22 side of the well plate 10. Therefore, although not shown in FIG. 1, in the actual cell moving device S, the illumination unit 54 is disposed above the sorting container 1 as shown in FIG. The illumination unit 54 illuminates the well plate 10 from above. This illumination is used as transmitted illumination of the well plate 10.
  • the method shown in FIG. 13A is used, for example, when the cell aggregate C has poor transparency and the top lens Ct cannot be focused on the top Ct under transmitted illumination. Even in such a case, at least the outer peripheral portion Co of the cell aggregate C can be focused.
  • the focus of the camera lens 51 is moved at a predetermined pitch within a certain range in the z-axis direction in the vicinity where the cell aggregate C exists, and a plurality of images are captured. Then, image processing such as edge detection processing is performed on each image, and these edge detection results are combined to recognize the outer peripheral portion Co. Thereby, the outline of the cell aggregate C can be grasped.
  • the position of the apex Ct can be estimated.
  • the cell aggregate C has a shape belonging to a substantially spherical shape.
  • the distorted cell aggregate C is often excluded from the suction target. Therefore, if the radius of the found contour is obtained, the upward bulge height from the height position of the outer peripheral portion Co can be estimated. That is, if the outer peripheral portion Co is located at the approximate center of the width of the cell aggregate C in the z-axis direction and has a uniform bulge in the upper and lower portions, the z coordinate of the outer peripheral portion Co corresponds to the height of the contour radius. It can be estimated that the z coordinate to which is added is the z coordinate of the top Ct.
  • the method shown in FIG. 13B is used when, for example, the cell aggregate C has relatively good transparency, and the camera lens 51 can be focused on the top Ct. Also in this case, the focus of the camera lens 51 is moved at a predetermined pitch in a certain range in the z-axis direction in the vicinity where the cell aggregate C exists, and a plurality of images are captured. Then, image processing such as edge detection processing is performed on each image. If the top Ct can be focused (the small circle drawn on the cell aggregate C in FIG. 13B indicates the focused area), the area near the top Ct Can be detected. From the information such as the focal length at this time, the z coordinate of the top Ct can be obtained.
  • the degree to which the chip 6 is lowered during the step of allowing the chip 6 to enter the well 3 can be determined by the height position of the top portion Ct. Therefore, by obtaining the center coordinates of the well frame 35A, not only the x and y coordinates at which the tip opening 6H of the chip 6 does not interfere with the well plate 10 can be determined, but also the height most suitable for sucking the cell aggregate C. The tip opening 6H can be lowered to a position.
  • the well 3 to be sucked is set so that the moving distance of the tip 6 on the well plate 10 is minimized or the time required for suction is minimized. It is desirable to set a route (suction sequence) that passes sequentially.
  • the head unit 61 uses a head on which only one head 63 (one chip 6) is mounted or a head on which a plurality of heads 63 (a plurality of chips 6) are mounted. Can do.
  • the suction sequence setting unit 75 determines the suction sequence so that the cell aggregate C determined as the suction target can be efficiently picked up using one or a plurality of chips 6.
  • the order of suction is determined for the plurality of wells 3. Then, according to the aspiration sequence, the chip 6 aspirates the cell aggregate C in the well 3 at the first aspiration point, and moves it to the microplate 4. Subsequently, the cell agglomerate C is sucked back to the well 3 at the second suction point. Hereinafter, this operation is repeated.
  • the well 3 that performs suction in one batch of suction operation is specified.
  • the head unit 61 includes eight heads 63, eight wells 3 to be suctioned are specified by one batch of suction. Further, it is determined by which of the eight heads 63 (chips 6) each cell aggregate C of one batch of eight wells 3 is sucked. When all the wells 3 to be sucked cannot be sucked in one batch, the well 3 to be sucked is specified by the suction operation of the next batch, and which chip 3 is directed to which well 3 is specified.
  • the head unit 61 moves between the well plate 10 and the microplate 4 in batch units.
  • suction is performed on the premise that a suction approach is performed on one well 6 with one chip 6 for each moving unit of the head unit 61.
  • a sequence is set. For example, the first movement coordinate for moving the chip 6 mounted on the first head 63 to the xy coordinate corresponding to the center coordinate of the well 3 to be first suctioned, the chip mounted on the second head 63
  • the movement coordinates of the head unit 61 are determined as a suction sequence, such as the second movement coordinates for moving 6 to the xy coordinates of the well 3 to be sucked second.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining an example of simultaneous suction by a plurality of chips 6.
  • the wells 3 of the well plate 10 are arranged at a pitch A in the x direction.
  • the head unit 61 includes three heads 63A, 63B, and 63C, and chips 6A, 6B, and 6C are attached thereto, respectively.
  • cell aggregates C1, C2, and C3 are supported in the well 3 group of the line X1 extending in the x direction.
  • the pitch in the x direction of the well 3 on which the cell clumps C1, C2, and C3 are carried matches the pitch of the chips 6A, 6B, and 6C. Therefore, for example, if the chip 6A is aligned with the center coordinates of the well 3 that contains the cell aggregate C1, the chips 6B and 6C are also aligned with the well 3 that stores the cell aggregate C2 and C3. . That is, the cell aggregates C1, C2, and C3 can be simultaneously sucked with the chips 6A, 6B, and 6C. Similarly, in the group of wells 3 in the line X2, the cell aggregates C4 and C5 can be simultaneously sucked with the chips 6A and 6C.
  • the suction sequence setting unit 75 detects the wells 3 that can be simultaneously sucked by the plurality of chips 6 as illustrated in FIG. If there are wells 3 that can be sucked simultaneously, the suction sequence is set so that these wells 3 are sucked simultaneously.
  • the cell agglomerates C1, C2, and C3 in the line X1 are simultaneously aspirated in the first batch, and the cell agglomerates C4 and C5 in the line X2 are simultaneously aspirated in the second batch.
  • a suction sequence is set such that the remaining chip 6B sucks the cell aggregates in the other wells 3.
  • [Description of operation flow of cell transfer device] 15 and 16 are flowcharts showing an example of the operation of the cell transfer device S.
  • the control part 7 is made to inject
  • the axis control unit 76 controls the camera axis driving unit 53 to move the camera unit 5 to the imaging position below the sorting container 1 (step S2; see FIG. 1).
  • the imaging control unit 71 controls the camera unit 5 to capture an image of the well plate 10 carrying the cell aggregate C. What is acquired here is an image focused on the upper surface 21 of the well plate 10 (step S3). At this time, in order to detect the in-focus position of the upper surface 21, a plurality of images are taken while shifting the focus position of the camera lens 51 in the z direction. These image data are stored in the image memory 72.
  • step S3 The image data obtained in step S3 is read from the image memory 72, and the image processing unit 73 performs image processing such as edge detection. Thereby, the ridgeline of the boundary part 35 of the well 3 is traced as the well frame 35A (step S4).
  • the control unit 7 causes the display unit 66 to display an image of the well plate 10 in which the well frame 35A is traced (step S5).
  • the image processing unit 73 performs image processing on the image of the well plate 10 acquired in step S3.
  • the image processing unit 73 recognizes the cell aggregate C carried on the well plate 10, selects the cell aggregate C as a suction target, and performs a process of specifying the well 3 on which the cell aggregate C is carried. (Step S6).
  • the control unit 7 may accept the designation of the well 3 carrying the cell aggregate C visually selected by the user based on the image of the well plate 10 displayed on the display unit 66. .
  • step S7 the coordinate calculation unit 74 performs numbering on the well 3 specified in step S6 (step S7). This numbering does not indicate the order of suction, but is simply a process of assigning an identification code to the target well 3 that carries the cell aggregate C that is the suction target. Then, the coordinate calculation unit 74 performs processing for obtaining center coordinates (xy coordinates) for the target well 3 based on the information of the well frame 35A obtained in step S4 (step S8). Further, the image processing unit 73 executes processing for recognizing the height position (z coordinate) of the apex Ct of the cell aggregate C accommodated in the target well 3 (step S9). The process of step S9 may be executed between step S5 and step S6.
  • FIG. 17 is a flowchart showing the recognition process of the apex Ct of the cell aggregate C.
  • the imaging control unit 71 controls the camera unit 5 to perform an imaging operation so as to acquire an image focused on the outer peripheral portion Co of the cell aggregate C (step S91).
  • the imaging control unit 71 performs an imaging operation so as to obtain an image focused on the apex Ct of the cell aggregate C (step S92).
  • the image processing unit 73 performs image processing on the image data obtained in step S91 and step S92, and determines whether or not an in-focus image is acquired on the top Ct (step S93). If there is an image focused on the top Ct (YES in step S93), the z coordinate indicating the height position of the top Ct is acquired from information such as the focal length when the image is captured.
  • the height position of the outer peripheral portion Co is determined from information such as the focal length when the image focused on the outer peripheral portion Co is captured.
  • the z coordinate shown is acquired (step S95).
  • the image processing unit 73 estimates the shape of the cell aggregate C of the suction target, and an estimated value of the z coordinate indicating the height position of the apex Ct is obtained from the estimated shape (step) S96).
  • the suction height of the tip opening 6H of the tip 6, that is, the z coordinate for lowering the tip opening 6H is determined (step S97).
  • step S10 it is confirmed whether or not the entire surface of the well plate 10 has been imaged. This is because the entire surface of the well plate 10 may not be captured at one time at the angle of view of the camera lens 51 of the camera unit 5. If the entire surface has not been imaged (NO in step S10), the process returns to step S2 and is repeated. If the entire surface has been imaged (YES in step S10), the process proceeds to step S11.
  • the suction sequence setting unit 75 performs a process of calculating the mutual positional relationship of the target wells 3 numbered in step S7, particularly the pitch between the target wells 3 (step S11).
  • the suction sequence setting unit 75 performs a process of detecting the wells 3 that can be simultaneously sucked by the plurality of chips 6 in one movement unit (step S12).
  • the suction sequence setting unit 75 sets a suction sequence based on the mutual positional relationship of the target wells 3 and information on the wells 3 that can be simultaneously sucked (step S13).
  • the shaft control unit 76 controls the head unit shaft driving unit 64 to move the head unit 61 over the sorting container 1 (step S14).
  • the axis of the tip opening 6H of the tip 6 designated to perform the first suction is positioned on the vertical line of the center coordinates (xy coordinates) of the well 3 designated as the first suction target in the suction sequence. (Step S15).
  • the head control unit 77 controls the head driving unit 65 to lower the head 63 on which the designated chip 6 is mounted (step S16). At this time, the z coordinate determined in step S9 is used. Thereafter, the head controller 77 controls the head driver 65 to generate a suction force at the tip opening 6H of the chip 6 mounted on the lowered head 63. Thereby, the cell aggregate C is sucked into the chip 6 (step S17). This operation is performed simultaneously for the other chips 6 for one batch.
  • the shaft control unit 76 controls the head unit shaft driving unit 64 to move the head unit 61 that has finished the suction operation for one batch to the sky of the microplate 4 to which the cell aggregate C is moved. (Step S18). Thereafter, an operation of discharging the cell aggregate C held on each chip 6 onto the microplate 4 is executed. Then, it is confirmed whether or not the suction sequence is completed (step S19). If the suction sequence has not been completed (NO in step S19), the process returns to step S15, and the suction operation for the next batch is executed. When the suction sequence is completed (YES in step S19), the process is finished.
  • FIG. 18 is a top view showing a well plate 101 according to a modified example.
  • the well plate 101 has a plurality of wells 301 having a hexagonal shape when viewed from above, and the wells 301 are arranged in a honeycomb shape. According to the well plate 101, the area efficiency of the array of the wells 301 can be improved. Further, since the hexagonal well 301 is provided, there is an advantage that the accommodating property of the cylindrical chip 6 is good.
  • FIGS. 19A to 19C are top views of wells according to modifications.
  • the well 302 in FIG. 19A is circular
  • the well 303 in FIG. 19B is a pentagon
  • the well 304 in FIG. 19C is a triangle.
  • the wells of the well plate 10 may be wells 302, 303, and 304 having such shapes.
  • An object pick-up method is a method for picking up an object carried in the housing recess of a plate having a housing recess on an upper surface, and a nozzle having a tip opening for generating a suction force on the upper surface side of the plate.
  • a step of recognizing the feature a step of causing the calculation means to obtain a center coordinate of the receiving recess in a top view based on the recognition information of the shape feature; and a driving means of the nozzle to move the nozzle to the receiving recess. And lowering the nozzle in a state of being positioned on the axis of the center coordinate in the sky.
  • This method includes a step of recognizing the shape feature of the receiving recess and a step of obtaining the center coordinates of the receiving recess. Then, the nozzle is lowered on the axis of the obtained center coordinate. In other words, the nozzle is not lowered with reference to the position where the object is carried, but the nozzle is lowered with reference to the center position in the top view of the housing recess. Therefore, it is possible to reliably lower the nozzle into the housing recess.
  • the step of lowering the nozzle is a step of entering the nozzle into the housing recess, and after the nozzle enters the housing recess, a suction force is generated at the tip opening.
  • the method further includes a step of sucking the object into the nozzle. According to this method, the object can be reliably sucked.
  • the shape feature is a shape of an opening edge of the housing recess. According to this method, since the opening edge easily exhibits a distinct feature in shape, there is an advantage that it is easy to detect the center position of the housing recess in the top view.
  • the image pickup unit picks up the image of the object carried in the housing recess, and the image processing unit has the height of the top of the object based on the obtained image of the object. It is preferable that the method further includes a step of recognizing a position, and in the step of entering, the degree of lowering the nozzle is determined by the height position of the top portion.
  • the lowering degree of the nozzle can be set according to the height position of the top of the object. Therefore, even when there are various objects having different shapes, the distance between the top of each object and the tip opening of the tip is made constant, that is, a predetermined distance suitable for suction of the object is placed, Suction can be performed.
  • the plate is made of a translucent member, and the imaging unit images the plate from the lower surface side of the plate.
  • the nozzle is arranged on the upper surface side of the plate, and the imaging means is arranged on the lower surface side of the plate. For this reason, the nozzle and the imaging means do not interfere with each other, and a series of pickup operations can be executed efficiently.
  • a plurality of the receiving recesses are arranged in a matrix on the upper surface of the plate, and the receiving recesses that carry an object to be a suction target are recognized among the receiving recesses. It is desirable to further include a step of causing
  • the objects are simultaneously picked up by the plurality of nozzles. It is desirable to further include a step of specifying a plurality of accommodating recesses that can be sucked.
  • a combination of a plurality of nozzles capable of simultaneous suction and a plurality of receiving recesses is grasped in advance. Therefore, even when there are many objects to be suction targets, the time required for the suction can be shortened.
  • the object is a cell and the plate is immersed in a medium.
  • the present invention can be applied to medical and biological research applications.
  • the object carried in the accommodation recess of the plate when the object carried in the accommodation recess of the plate is sucked and picked up, the object can be sucked by reliably entering the nozzle into the accommodation recess. Therefore, the pickup failure rate in the object pick-up operation can be significantly reduced.

Abstract

　先端開口（６Ｈ）を有するチップ（６）を、対象物（Ｃ）を担持するウェルプレート（１０）のウェル（３）内に進入させて吸引する対象物のピックアップ方法は、撮像手段（５）にウェルプレート（１０）を撮像させ、その画像に基づき画像処理手段（７３）にウェル（３）のウェル枠（３５Ａ）を認識させる工程と、演算手段（７４）に、ウェル枠（３５Ａ）に基づき、ウェル（３）の上面視における中心座標を求めさせる工程と、チップ（６）をウェル（３）の上空において前記中心座標の軸線上に位置させた状態で、チップ（６）をウェル（３）へ向けて降下させる工程と、を含む。

Description

対象物のピックアップ方法
　本発明は、プレートの収容凹部に担持された、例えば細胞凝集塊のような微小な対象物を、ノズルを用いてピックアップさせる方法に関する。
　対象物をピックアップするために、当該対象物を吸引及び吐出する先端開口を有し、前記対象物を保持可能なチップ（ノズル）が用いられることがある。例えば医療や生物学的な研究の用途では、対象物は例えば細胞凝集塊となる。細胞凝集塊は、その観察、選別、検査若しくは培養等の処理作業ために、マトリクス配列されたウェル（収容凹部）を有するウェルプレートの、前記ウェルに担持されることがある。前記処理作業の後、細胞凝集塊は、ウェルプレートの上方に上下動可能に配置された前記チップによって、培地と共にウェルから吸引される。
　従来、前記吸引に際しては、ウェルプレートの上空で、チップの先端開口と吸引ターゲットの細胞凝集塊とを位置合わせした上で、チップを下降させ、前記先端開口を細胞凝集塊にアプローチさせている。つまり、ウェルプレート上における細胞凝集塊の担持位置を基準として、チップをアプローチさせている（例えば特許文献１）。
　しかし、細胞凝集塊はウェルの中心位置に担持されているとは限らず、ウェル底面の周縁付近に偏在して担持されている場合がある。また、チップの外径は、ウェル内に進入できるようにウェルの内径よりも小さくする必要があるが、両者の径差は極端には相違しない。上記の偏在がある場合、細胞凝集塊の担持位置に向けてチップを下降させると、隣接するウェル同士を仕切る壁部上面（ウェルの開口縁）にチップ先端面が干渉することになる。従って、ウェル中の細胞凝集塊をチップで吸引できないという問題が生じる。
米国公開ＵＳ２００５／００２６２２１Ａ１号公報
　本発明の目的は、プレートの収容凹部に担持された対象物を、ノズルを前記収容凹部に進入させて吸引させる場合において、対象物を良好にピックアップさせることができる方法を提供することにある。
　本発明の一局面に係る対象物のピックアップ方法は、上面に収容凹部を備えたプレートの前記収容凹部に担持された対象物を、吸引力を発生する先端開口を有するノズルを前記プレートの上面側から前記収容凹部に向けて降下させる、対象物のピックアップ方法であって、撮像手段に前記プレートを撮像させ、得られた前記プレートの画像に基づき画像処理手段に前記上面における前記収容凹部の形状的特徴を認識させる工程と、演算手段に、前記形状的特徴の認識情報に基づき、上面視における前記収容凹部の中心座標を求めさせる工程と、前記ノズルの駆動手段により、前記ノズルを前記収容凹部の上空において前記中心座標の軸線上に位置させた状態で、当該ノズルを降下させる工程と、を含む。
　本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
図１は、本発明が適用される細胞移動装置の構成を示す図である。 図２は、選別容器の斜視図である。 図３は、ウェルプレートの上面図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。 図５は、前記ウェルプレートの上面の拡大写真であって、細胞凝集塊が担持されている状態を示している。 図６は、上記細胞移動装置の電気的構成を示すブロック図である。 図７は、ウェルの底部に細胞凝集塊が、中心から偏在した位置に担持されている状態を示す、ウェルの上面図である。 図８は、本実施形態に対する比較例を示し、図７の状態の細胞凝集塊にチップをアプローチさせている状態を示す、ウェルプレートの断面図である。 図９は、本実施形態のピックアップ方法において、ウェル枠がトレースされている状態を示す、ウェルの上面図である。 図１０は、本実施形態において、細胞凝集塊にチップをアプローチさせている状態を示す、ウェルプレートの断面図である。 図１１は、細胞凝集塊の吸引状況を示す、ウェルプレートの断面図である。 図１２は、細胞凝集塊の撮影状況を示す、ウェルプレートの断面図である。 図１３（Ａ）、（Ｂ）は、細胞凝集塊の頂部の高さ位置を認識させる例を示す、ウェルの上面図である。 図１４は、複数本のチップにより、細胞凝集塊を同時吸引させる例を説明するための図である。 図１５は、細胞移動装置の動作を示すフローチャートである。 図１６は、細胞移動装置の動作を示すフローチャートである。 図１７は、細胞凝集塊の頂部の認識処理を示すフローチャートである。 図１８は、ウェルプレートの他の例を示す上面図である。 図１９（Ａ）～（Ｃ）は、ウェルの変形例を示す図である。
　以下、本発明に係る対象物のピックアップ方法の実施形態について説明する。本発明において、対象物について特に制限はないが、本実施形態では、対象物として生体由来の細胞、特に細胞凝集塊（スフェロイド；ｓｐｈｅｒｏｉｄ）を例示する。生体由来の細胞凝集塊は、細胞が数個～数十万個凝集して形成されている。そのため、細胞凝集塊の大きさは様々である。生きた細胞が形成する細胞凝集塊は略球形であるが、細胞凝集塊を構成する細胞の一部が変質したり、死細胞となっていたりすると、細胞凝集塊の形状は歪になる、あるいは密度が不均一となる場合がある。バイオ関連技術や医薬の分野における試験において、選別ステージに担持された種々の形状を呈する複数の細胞凝集塊の中から、観察、試験、培養等に適した形状の細胞凝集塊をピッキッングし、これを所定のステージまで移動する細胞移動装置は、本発明の好適な用途である。なお、対象物は、小型の電子部品や機械部品、有機又は無機の破砕片や粒子、ペレット等の液体、体外受精やＩＶＦ（ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）等で用いられる卵、ゼブラフィッシュ等の小魚、植物種子などであっても良い。
　［細胞移動装置の構成］
　図１は、本発明に係る対象物のピックアップ方法が適用される細胞移動装置Ｓの構成を示す図である。ここでは、細胞凝集塊Ｃ（対象物）を２つの容器間で移動させる細胞移動装置Ｓを例示している。細胞移動装置Ｓは、ウェルプレート１０（プレート）を備えた選別容器１、マイクロプレート４、カメラユニット５（撮像手段）、及びチップ６（ノズルの一部）が搭載されたヘッドユニット６１を備えている。
　選別容器１は、細胞凝集塊Ｃの移動元となる容器であり、培地Ｌを貯留し、細胞選別用のウェルプレート１０を培地Ｌに浸漬される状態で保持している。ウェルプレート１０は、細胞凝集塊Ｃを担持するプレートであり、細胞凝集塊Ｃを個別に収容することが可能な収容凹部（ウェル３）を上面に有している。
　培地Ｌは、細胞凝集塊の性状を劣化させないものであれば特に限定されず、細胞凝集塊の種類により適宜選定することができる。培地Ｌとしては、たとえば基本培地、合成培地、イーグル培地、ＲＰＭＩ培地、フィッシャー培地、ハム培地、ＭＣＤＢ培地、血清などの培地のほか、冷凍保存前に添加するグリセロール、セルバンカー（十慈フィールド（株）製）等の細胞凍結液、ホルマリン、蛍光染色のための試薬、抗体、精製水、生理食塩水などを挙げることができる。たとえば、細胞凝集塊として生体由来の細胞であるＢｘＰＣ－３（ヒト膵臓腺癌細胞）を用いる場合には、培地ＬとしてはＲＰＭＩ－１６４０培地に牛胎児血清ＦＢＳ（Ｆｅｔａｌ　Ｂｏｖｉｎｅ　Ｓｅｒｕｍ）を１０％混ぜたものに、必要に応じて抗生物質、ピルビン酸ナトリウムなどのサプリメントを添加したものを用いることができる。
　選別容器１は、円柱形の形状を備え、その上面側に矩形の上部開口１Ｈを備えている。上部開口１Ｈは、細胞凝集塊Ｃの投入、並びに、選別された細胞凝集塊Ｃをピックアップするための開口である。ウェルプレート１０は、上部開口１Ｈの下方に配置されている。選別容器１及びウェルプレート１０は、透光性の樹脂材料やガラスで作製されたものが用いられる。これは、選別容器１の下方に配置されたカメラユニット５により、ウェルプレート１０に担持された細胞凝集塊Ｃを観察可能とするためである。
　図２は、選別容器１の斜視図、図３は、ウェルプレート１０の上面図、図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線断面図である。選別容器１は、底皿１１、外周壁１２、内周壁１３及び天壁１４を備える。底皿１１は、選別容器１の底部を構成する上面開口の円柱型の皿部材である。外周壁１２、内周壁１３及び天壁１４は、底皿１１に被せられる蓋部材を構成している。外周壁１２は底皿１１の側周壁よりも径大の部分、内周壁１３は、外周壁１２の内部に配置された角筒状の部分である。天壁１４は、選別容器１の上面側において、上部開口１Ｈ以外の領域を覆う板部材である。
　内周壁１３は、上部開口１Ｈを区画する壁であり、上部開口１Ｈから下方に向けて開口面積が徐々に縮小するように傾斜している。天壁１４には、上下方向への貫通孔からなる作業孔１５が穿孔されている。この作業孔１５を通して、選別容器１のキャビティへの培地Ｌの注液、薬品類の注液、若しくは培地Ｌの吸液又は廃液などの作業が行われる。さらに天壁１４には、選別容器１のキャビティ内の気圧調整を行うための配管接続口１６が設置されている。
　ウェルプレート１０は、プレート本体２と、該プレート本体２に形成される複数のウェル３（収容凹部）とを備えている。プレート本体２は、所定の厚みを有する平板状の部材からなり、上面２１と下面２２とを有する。上面２１には、細胞凝集塊Ｃを担持する複数のウェル３が設けられている。ウェルプレート１０は、下面２２が選別容器１の底皿１１に対して間隔を置いた状態で、内周壁１３の下端部において保持される。ウェルプレート１０は、選別容器１内の培地Ｌ中に浸漬されている。つまり、ウェルプレート１０の上面２１が培地Ｌの液面よりも下方に位置するよう、選別容器１に培地Ｌが注液される。
　ウェル３の各々は、開口部３１、底部３２、筒状の壁面３３、孔部３４及び境界部３５を含む。本実施形態では、上面視で正方形のウェル３がマトリクス状に配列されている例を示している。開口部３１は、上面２１に設けられた正方形の開口であり、選別用のチップ６の先端開口６Ｈの進入を許容するサイズを有する。底部３２は、プレート本体２の内部であって、下面２２の近くに位置している。底部３２は、中心（前記正方形の中心）に向けて緩く下り傾斜する傾斜面である。筒状の壁面３３は、開口部３１から底部３２に向けて鉛直下方に延びる壁面である。孔部３４は、底部３２の前記中心と下面２２との間を鉛直に貫通する貫通孔である。孔部３４の形状は上面視で正方形であり、開口部３１と同心である。境界部３５は、上面２１に位置し、各ウェル３の開口縁となる部分であって、ウェル３同士を区画する稜線である。なお、ウェル３の上面視形状は、丸形、三角形、五角形、六角形等であってもよく、これらがハニカム状、直線状、ランダムにプレート本体２へ配置されていても良い。或いは、一つのウェル３だけが備えられているウェルプレート１０としても良い。
　各ウェル３の底部３２及び筒状の壁面３３は、細胞凝集塊Ｃを収容する収容空間３Ｈを区画している。収容空間３Ｈには、一般的には１個の細胞凝集塊Ｃが収容されることが企図されている。従って、ウェル３は、ターゲットとする細胞凝集塊Ｃのサイズに応じて設定される。但し、多数の細胞凝集塊Ｃを含む細胞培養液を選別容器１に分注する作業では、一つのウェル３に複数の細胞凝集塊Ｃが入り込んでしまう場合がある。孔部３４は、所望のサイズ以外の小さな細胞凝集塊や夾雑物を収容空間３Ｈから逃がすために設けられている。従って、孔部３４のサイズは、所望のサイズの細胞凝集塊Ｃは通過できず、所望のサイズ以外の小さな細胞凝集塊や夾雑物を通過させるサイズに選ばれている。これにより、選別対象となる細胞凝集塊Ｃはウェル３にトラップされる一方で、夾雑物等は孔部３４から選別容器１の底皿１１に落下する。
　マイクロプレート４は、細胞凝集塊Ｃの移動先となる容器である。マイクロプレート４は、上面が開口した多数のマイクロウェル４１が、マトリクス状に配列されたプレートである。１つのマイクロウェル４１には、培地Ｌと共に必要個数（通常は１個）の細胞凝集塊Ｃが収容される。マイクロプレート４もまた、透光性の樹脂材料やガラスで作製されたものが用いられる。これは、マイクロプレート４の下方に配置されたカメラユニット５により、マイクロプレート４に担持された細胞凝集塊Ｃを観察可能とするためである。
　カメラユニット５は、カメラレンズ５１を備え、選別容器１においてウェルプレート１０に担持されている細胞凝集塊Ｃ、或いはマイクロプレート４においてマイクロウェル４１に保持されている細胞凝集塊Ｃの画像を撮像する。カメラユニット５は、ＣＣＤイメージセンサのような撮像素子を備える。カメラレンズ５１は、前記撮像素子の受光面に、細胞凝集塊Ｃの光像を結像させる。
　カメラユニット５は、カメラレンズ５１が選別容器１及びマイクロプレート４の各下面と対向するように、これらの下方に配置されている。つまり、カメラユニット５は、選別容器１又はマイクロプレート４に担持されている細胞凝集塊Ｃの画像を、これらの下面側から撮像する。カメラユニット５は、図中に矢印Ｘ２で示すように、ガイドレール５２に沿って、選別容器１の下方とマイクロプレート４の下方との間を水平方向に移動可能である。
　チップ６は、先端開口６Ｈを備えたチューブ状の部材であり、細胞凝集塊Ｃを含む培地Ｌの吸引及び吐出を行う。具体的にはチップ６は、選別容器１のウェルプレート１０から細胞凝集塊Ｃを、より詳しくはウェルプレート１０のウェル３に担持されている細胞凝集塊Ｃを培地Ｌと共に吸引し、これらをマイクロプレート４のマイクロウェル４１へ吐出する。また、図示は省いているが、必要に応じてチップ６は試薬液等を吸引し、これを細胞凝集塊Ｃを担持しているマイクロウェル４１内へ吐出する。
　ヘッドユニット６１は、ヘッド本体６２とヘッド６３（ノズルの一部）とを備える。ヘッド本体６２は、ヘッド６３を上下方向に進退可能に保持し、ガイドレール６１Ｒに沿って図中に矢印Ｘ１で示すように左右方向に移動可能である。なお、図１では図示していないが、ヘッド本体６２は、図１の紙面と直交する方向（前後方向）にも移動可能である。ヘッド６３は、中空のロッドからなる。チップ６は、ヘッド６３の下端に装着されている。ヘッド６３の中空部内にはピストン機構が搭載されており、該ピストン機構の動作によってチップ６の先端開口６Ｈに吸引力及び吐出力が与えられる。本実施形態では、ヘッド６３とチップ６との連結体がノズルを構成している。ヘッド本体６２には、前記ピストン機構の動力部と、ヘッド６３を上下方向に移動させる昇降機構及びその動力部が内蔵されている。
　［ウェルプレート上の細胞凝集塊の担持状態］
　選別容器１には、図略の分注チップから、細胞培養液に分散された状態の複数の細胞凝集塊Ｃが注入される。前記分注チップは、多量の細胞凝集塊Ｃを含む細胞培養液を貯留する容器から、細胞凝集塊Ｃと共に細胞培養液を吸引し、チップ内に保持する。その後、前記分注チップは、選別容器１の上空位置へ移動され、上部開口１Ｈを通してウェルプレート１０の上面２１にアクセスする。そして、前記分注チップの先端開口が選別容器１の培地Ｌに浸漬された状態で、チップ内に保持された細胞凝集塊Ｃが細胞培養液と共に吐出される。
　図５は、ウェルプレート１０の上面２１の拡大写真であって、前記分注チップから細胞凝集塊Ｃが吐出された後のウェルプレート１０の上面２１の様子を撮影している。図５に示す通り、マトリクス配列されたウェル３の一部には、１個又は複数個の細胞凝集塊Ｃが進入している。また、細胞凝集塊Ｃが担持されていないウェル３、比較的小さい夾雑物のみが担持されているウェル３も存在する。ここに示す細胞凝集塊Ｃは大腸癌細胞の凝集塊であり、球形に近いもの、楕円形に近いもの、瓢箪型の形状を有するものなど、様々な形状のものが存在する。さらに、ウェル３に細胞凝集塊Ｃが担持されている態様も様々である。
　例えば、ウェル３Ａに注目すると、そこには一つの瓢箪型の細胞凝集塊ＣＡが担持されている。細胞凝集塊ＣＡの担持態様を見ると、ウェル３Ａの底部３２の中心、つまり孔部３４の直上ではなく、孔部３４の側方において底部３２に横たわっている。図４に示した通り、ウェル３の断面形状はシンメトリーなものであり、底部３２は、中心である孔部３４が穿孔されている部分が最も低く、筒状の壁面３３に向かう程高くなるテーパ形状を備える。底部３２がこのような形状を有していても、細胞凝集塊Ｃが底部３２の中心に着地しない場合が多々有ることを、ウェル３Ａ及び細胞凝集塊ＣＡは示している。
　一方、ウェル３Ｂに注目すると、そこには一つの球形に近い、比較的大きな細胞凝集塊ＣＢが担持されている。細胞凝集塊ＣＢは、ウェル３Ｂの底部３２の中心付近に担持されている。この細胞凝集塊ＣＢの担持状態は、理想的なものと言うことができる。ウェル３Ｃには、一つの球形に近い、比較的小さな細胞凝集塊ＣＣが担持されている。この細胞凝集塊ＣＣも、底部３２の中心ではなく、底部３２の周縁寄りに偏在してウェル３Ｃに担持されている。さらに、ウェル３Ｄには、楕円形に近い細胞凝集塊ＣＤ１と、球形に近い細胞凝集塊ＣＤ２との２つが担持されている。細胞凝集塊ＣＤ２は、ウェル３Ｄの底部３２の中心付近に担持されているが、細胞凝集塊ＣＤ１は底部３２の周縁近くにおいて担持されている。
　このように、前記分注チップから吐出された細胞凝集塊Ｃは、ウェルプレート１０の全てのウェル３に１個ずつ収まるのではなく、また、ウェル３に進入したとしても、底部３２の中心位置で担持されるとは限らない。このようなウェル３の収容空間３Ｈにチップ６の先端開口６Ｈがアプローチし、細胞凝集塊Ｃを培地Ｌと共に吸引する。チップ６の先端開口６Ｈ部分の外径は、開口部３１からウェル３内に進入できるようにウェル３の水平断面の寸法よりも小さくする必要がある。ウェル３の開口部３１の一辺のサイズは、ターゲットとする細胞凝集塊Ｃのサイズに合わせて設定されるので、一般に数百μｍ程度と小さくなる。また、先端開口６Ｈ部分のサイズも、同様に細胞凝集塊Ｃのサイズに合わせて設定されるものであり、加工の困難性も相俟って、極端に小さくできない。さらに、先端開口６は細胞凝集塊Ｃを吸引可能な内径を具備する必要がある。従って、先端開口６Ｈ部分の外径とウェル３の水平断面の寸法とに大きな差異はない。
　このような条件下において、本実施形態では、ウェルプレート１０のウェル３に担持された細胞凝集塊Ｃを良好にピックアップ（吸引）できる方法を示す。要点となるのは、チップ６の先端開口６Ｈを、吸引ターゲットとなる細胞凝集塊Ｃにどのように位置合わせするか、と言う点である。本実施形態では、カメラユニット５により細胞凝集塊Ｃを担持したウェルプレート１０の画像を撮像し、得られた画像データを画像処理することによって得られた情報から、ウェル３に向けて鉛直下方に下降させる前のチップ６の位置決めを行う。以下、このチップ６の位置決めに関わる構成を説明する。
　［細胞移動装置の電気的構成］
　図６は、細胞移動装置Ｓの電気的構成を示すブロック図である。細胞移動装置Ｓは、ヘッドユニット６１の移動、ヘッド６３の位置決め及び昇降、ヘッド６３による細胞凝集塊Ｃの吸引及び吐出動作、並びにカメラユニット５の動作を制御する制御部７（演算手段）を備える。また、細胞移動装置Ｓは、カメラユニット５を水平移動させる機構としてカメラ軸駆動部５３、ヘッドユニット６１を水平移動させる機構としてヘッドユニット軸駆動部６４（ノズルの駆動手段の一部）、ヘッド６３を昇降させる機構並びに吸引及び吐出動作を行わせる機構としてヘッド駆動部６５（ノズルの駆動手段の一部）、及び表示部６６を備えている。
　カメラ軸駆動部５３は、ガイドレール５２に沿ってカメラユニット５を移動させる駆動モータを含む。好ましい態様は、好ましい態様は、ガイドレール５２に沿ってボールねじが敷設され、該ボールねじに螺合されたナット部材にカメラユニット５が取り付けられ、前記駆動モータが前記ボールねじを正回転又は逆回転させることにより、カメラユニット５を目標位置へ移動させる態様である。
　ヘッドユニット軸駆動部６４は、ガイドレール６１Ｒに沿ってヘッドユニット６１（ヘッド本体６２）を移動させる駆動モータを含む。好ましい態様は、カメラ軸駆動部５３と同様に、ボールねじ及びナット部材を具備し、前記駆動モータが前記ボールねじを正回転又は逆回転させる態様である。なお、ヘッド本体６２をＸＹの２方向に移動させる場合は、ガイドレール６１Ｒに沿った第１ボールねじ（Ｘ方向）と、第１ボールねじに螺合された第１ナット部材に装着された移動板に搭載された第２ボールねじ（Ｙ方向）とを用いる。この場合、ヘッド本体６２は第２ボールねじに螺合された第２ナット部材に装着される。
　ヘッド駆動部６５は、先に説明したヘッド６３を上下方向に移動させる昇降機構のための動力部、中空ロッドからなるヘッド６３の中空部内に組み付けられるピストン機構を駆動するための動力部（例えばモータ）が相当する。上述の通り、昇降機構はヘッド本体６２からヘッド６３が下方に延び出した下降位置と、ヘッド本体６２に大部分が収容された上昇位置との間で、ヘッド６３を上下移動させる。ピストン機構の動力部は、ヘッド６３内に配置されたピストン部材を昇降させることで、ヘッド６３に装着されたチップ６の先端開口６Ｈに、吸引力及び吐出力を発生させる。
　表示部６６は、液晶ディスプレイ等からなり、カメラユニット５により撮影された画像や、制御部７によって画像処理等がなされた画像などを表示する。
　制御部７は、マイクロコンピュータ等からなり、機能的に、撮像制御部７１、画像メモリ７２、画像処理部７３（画像処理手段）、座標算出部７４（演算手段）、吸引シーケンス設定部７５、軸制御部７６及びヘッド制御部７７を備えている。
　撮像制御部７１は、カメラユニット５の撮像動作を制御する。本実施形態では撮像制御部７１は、選別容器１について、少なくともウェルプレート１０に担持された細胞凝集塊Ｃの画像、及び、ウェルプレート１０の上面２１の画像をカメラユニット５に撮像させる動作を制御する。この他、撮像制御部７１は、マイクロプレート４の画像をカメラユニット５に撮像させる動作を制御する。
　画像メモリ７２は、前記マイクロコンピュータに具備されている記憶領域や外部ストレージ等からなり、カメラユニット５により取得された画像データを一時的に格納する。
　画像処理部７３は、カメラユニット５が撮像し、画像メモリ７２に格納された画像データを画像処理する。画像処理部７３は、例えば、細胞凝集塊Ｃが分注された後のウェルプレート１０の画像に基づき、ウェルプレート１０上における細胞凝集塊Ｃの存在を画像上で認識する処理、細胞凝集塊Ｃの分布を認識する処理、認識された細胞凝集塊Ｃの形状を認識する処理、細胞凝集塊Ｃの良否を判定する処理などを、画像処理技術を用いて実行する。また、画像処理部７３は、ウェルプレート１０の上面２１の画像に基づき、上面２１におけるウェル３の枠（境界部３５）の位置を認識する処理等を実行する。
　座標算出部７４は、画像処理部７３により画像処理された画像データに基づき、ウェルプレート１０上に存在する細胞凝集塊Ｃのうち、チップ６に吸引させる吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃを特定する処理を行う。さらに、座標算出部７４は、吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃが収容されているウェル３の中心座標を算出する処理を行う。本実施形態のウェル３は、図３に示した通り上面視で正方形である。このため、前記正方形の対角線の交点の位置が、前記中心座標として算出される。
　ウェルプレート１０を保持する選別容器１は、細胞移動装置Ｓが据え付けられるステージの所定位置にセットされる。従って、前記ステージ上におけるウェルプレート１０の位置は、概ね既知である。従って、そのウェルプレート１０の位置座標情報に基づいてヘッドユニット軸駆動部６４を駆動させ、ヘッドユニット６１を選別容器１（ウェルプレート１０）の上空へ移動させることは可能である。しかし、本実施形態では、微小な開口サイズのウェル３にチップ６の先端開口６Ｈを進入させて、細胞凝集塊Ｃを吸引させる。それゆえ、極めて正確なチップ６の位置決めが必要となる。一方、選別容器１の前記ステージ上におけるセット位置が定められていても、ウェルプレート１０の位置は、セット時のズレ、選別容器１への組み付け状態等によって変動する。従って、実際に選別容器１が前記ステージ上にセットされた後に、つまり、ウェルプレート１０の据え付け位置が確定した後に、ウェルプレート１０の画像を取得し、ウェル３の中心座標を求める必要がある。
　吸引シーケンス設定部７５は、座標算出部７４が吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃを収容するウェル３を特定した後、その吸引対象のウェル３が複数存在する場合に、チップ６で吸引動作を行う順序を設定する処理を行う。例えば、吸引シーケンス設定部７５は、ウェルプレート１０上におけるチップ６の移動距離が最短となるよう、吸引対象となるウェル３を順次経由する経路（吸引シーケンス）を設定する。さらに、吸引シーケンス設定部７５は、ヘッドユニット６１が複数本のヘッド６３（チップ６）を備えている場合に、これらで同時吸引可能なウェル３を探知し、前記吸引シーケンスに組み入れる処理を行う。
　軸制御部７６は、ヘッドユニット軸駆動部６４及びカメラ軸駆動部５３の動作を制御する。すなわち、軸制御部７６は、これら軸駆動部６４、５３を制御することで、ヘッドユニット６１及びカメラユニット５の水平方向の所定の目標位置へ移動させる。ヘッド６３（チップ６）の、吸引対象となるウェル３の鉛直上空での位置決めは、軸制御部７６によるヘッドユニット軸駆動部６４の制御によって実現される。
　ヘッド制御部７７は、ヘッド駆動部６５を制御する。ヘッド制御部７７は、ヘッド駆動部６５の前記昇降機構のための動力部を制御することにより、制御対象とするヘッド６３を所定の目標位置に向けて昇降させる。また、ヘッド制御部７７は、制御対象とするヘッド６３についての前記ピストン機構の動力部を制御することにより、所定のタイミングで当該ヘッド６３に装着されているチップ６の先端開口６Ｈに吸引力又は吐出力を発生させる。
　［比較例の説明］
　本実施形態に係る細胞凝集塊Ｃのピックアップ方法では、ウェルプレート１０のウェル３に担持された細胞凝集塊Ｃを、先端開口６Ｈを有するチップ６をプレート本体２の上面２１側からウェル３内に進入させ、先端開口６Ｈに吸引力を発生させることによって吸引する方式が採られる。この方式においては、吸引対象とする細胞凝集塊Ｃに対して、チップ６をどのように位置合わせするかが肝要となる。
　従来、上記の位置合わせは、吸引ターゲットとして特定された細胞凝集塊Ｃの、ウェルプレート１０上の位置座標に基づいて行われている。先に図５に基づいて説明した通り、分注チップからウェルプレート１０上に吐出された細胞凝集塊Ｃは、ウェルプレート１０のどの位置（どのウェル３）に担持されるのか予測できない。従って、細胞凝集塊Ｃが撒かれたウェルプレート１０の画像を取得し、細胞凝集塊Ｃが存在する座標を求め、その座標にチップ６を位置合わせした上で当該チップ６を下降させ、先端開口６Ｈを細胞凝集塊Ｃにアプローチさせるものである。しかし、このようにウェルプレート１０上における細胞凝集塊Ｃの担持位置を基準として、チップ６をアプローチさせると、次述のような問題が生じる。
　図７は、ウェル３の底部３２に細胞凝集塊Ｃが、底部３２の中心から偏在した位置に担持されている状態を示す、ウェル３の上面図である。底部３２は、四角錐台の形状を有しており、そのうちの一つの面上において、筒状の壁面３３と孔部３４との間に細胞凝集塊Ｃは担持されている。図８は、本実施形態に対する比較例を示し、図７の担持状態にある細胞凝集塊Ｃにチップ６の先端開口６Ｈをアプローチさせている状態を示す、ウェルプレート１０の断面図である。
　比較例では、吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃの担持位置の座標が求められる。つまり、図７のウェル３の撮影画像に基づき、図中に一点鎖線で示す通り、細胞凝集塊Ｃの中心付近の位置を示すｘ軸座標及びｙ軸座標が求められる。そして、これらｘ軸座標及びｙ軸座標の交点を通る鉛直軸線が、図８に示す通りｚ軸座標として定められる。
　吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃのピックアップ動作が行われる際、ウェルプレート１０の上空において、チップ６の先端開口６Ｈの軸心が上記ｚ軸座標に位置合わせされ、ヘッド６３がｚ軸に沿って下降されることとなる。既述の通り、チップ６の先端開口６Ｈ部分のサイズと、ウェル３の収容空間３Ｈの幅サイズとに大きな差はない。従って、図７に示すように、細胞凝集塊Ｃが底部３２の中心から偏在した状態にある場合、ウェルプレート１０の上面２１におけるウェル３の境界部３５（開口縁）に、チップ６の下端面が衝突することになる。
　このため、先端開口６Ｈを、吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃを個別に吸引するのに適した下降位置まで下降させることができない。図８において、点線にて示す先端開口６Ｈの位置が、吸引のために望ましい下降位置である。しかし、この下降位置にチップ６が至る経路には、隣り合うウェル３同士を仕切る壁部、つまりウェル３同士の境界部３５、及び該境界部３５の下方に連なる筒状の壁面３３を形成する壁部が存在する。従って、先端開口６Ｈは細胞凝集塊Ｃへ十分にアプローチできず、細胞凝集塊Ｃを吸引することができない。また、チップ６の下端面が境界部３５に衝突することで、チップ６又はウェルプレート１０、或いは双方が破損する場合が生じる。
　［本実施形態によるピックアップ方法の説明］
　上記の通りの比較例の不具合に鑑みて、本実施形態のピックアップ方法では、次の手順でチップ６に細胞凝集塊Ｃの吸引動作を行わせる。
（工程１）カメラユニット５にウェルプレート１０を撮像させ、得られたウェルプレート１０の画像を画像処理して、ウェルプレート１０の上面２１におけるウェル３の個々の枠である境界部３５（開口縁）を認識させる。
（工程２）境界部３５の認識情報に基づき、上面視におけるウェル３（底部３２）の中心座標を求める。
（工程３）マトリクス状に複数個配列されているウェル３のうち、吸引ターゲットとする細胞凝集塊Ｃが担持されたウェル３を特定する。
（工程４）チップ６を、吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃを担持するウェル３の上空において前記中心座標の鉛直軸線上に位置させた状態で、当該チップ６を降下させて先端開口６Ｈをウェル３内へ進入させる。
（工程５）先端開口６Ｈに吸引力を発生させて、ウェル３内の細胞凝集塊Ｃをチップ６内に吸引させる。
　以下、各工程１～５について、図１、図６、図９～図１１を主に参照して説明する。工程１において、カメラユニット５にウェルプレート１０を撮像させる点は、上掲の比較例と同じである。軸制御部７６は、カメラ軸駆動部５３を制御して、カメラユニット５を選別容器１の直下へ移動させる。次いで、撮像制御部７１がカメラユニット５を制御して、細胞凝集塊Ｃを担持したウェルプレート１０の画像を撮像させる。比較例では、専ら細胞凝集塊Ｃにフォーカシングした画像を取得するが、本実施形態では必要な画像はウェルプレート１０の境界部３５の画像であるので、ウェルプレート１０の上面２１にフォーカシングした画像を取得する。
　得られたウェルプレート１０の画像データは画像メモリ７２に格納される。画像処理部７３は、前記画像データを画像処理して、マトリクス配置されたウェル３の境界部３５を検出する。境界部３５は、筒状の壁面３３を形成する壁部の上端部分を先細りにして形成された稜線部分である。仮に、境界部３５が平坦な形状であると、その平坦部分に細胞凝集塊Ｃが着地して滞留し、ウェル３に入り込み難くなる。しかし、稜線を形成するような尖った境界部３５とすれば、境界部３５に向けて沈降してくる細胞凝集塊Ｃは、当該境界部３５を隔てて隣接するいずれかのウェル３に進入し易くなる。一方、このような稜線は、画像上でエッジとして明確に表れる。従って、画像処理部７３は、公知のエッジ検出の画像処理技術を適用することによって、境界部３５を検出することができる。
　図９は、先に示した図７と同様に、ウェル３の底部３２に細胞凝集塊Ｃが、底部３２の中心から偏在した位置に担持されている状態を示す、ウェル３の上面図である。図９には、上記の画像処理によって検出された境界部３５の稜線が、ウェル枠３５Ａとしてトレースされている状態を示している。このようなトレース画像は、必要に応じて表示部６６に表示される。
　工程２では、座標算出部７４が、工程１で得られたウェル枠３５Ａ（境界部３５）の認識情報に基づき、ウェル３（底部３２）の中心座標を求める処理を行う。本実施形態では、ウェル３の上面視の形状は正方形であるので、ウェル枠３５Ａも正方形となる。従って、座標算出部７４が行う処理は、前記正方形の中心を求めるよう、ｘ軸座標及びｙ軸座標を設定する処理となる。孔部３４が底部３２の中心に位置しているので、これらｘ軸座標及びｙ軸座標の交点からなる中心座標は、孔部３４に位置することとなる。
　工程３では、画像処理部７３が、ウェルプレート１０の画像データを画像処理して、
（ア）細胞凝集塊Ｃの存在を画像上で認識する処理、
（イ）認識された細胞凝集塊Ｃのウェル３への収容状況を認識する処理、
（ウ）細胞凝集塊Ｃの形状を認識する処理、
（エ）細胞凝集塊Ｃの良否を判定する処理
などを行うことによって、吸引ターゲットとする細胞凝集塊Ｃが担持されたウェル３を特定する。
　上記（ア）の処理によって、細胞凝集塊Ｃを担持していないウェル３が、吸引対象から外される。上記（イ）の処理は、複数の細胞凝集塊Ｃが担持されているウェル３（例えば図５のウェル３Ｄ）を探知する処理である。この処理は、例えば、個体として認識された細胞凝集塊Ｃの複数が、一つのウェル枠３５Ａ中に存在しているか否かを判定する処理となる。上記（ウ）の処理は、一つのウェル３に一個の細胞凝集塊Ｃについて、例えばフォーカスの位置を異ならせて取得した複数の画像から、当該細胞凝集塊Ｃの３Ｄ形状を合成する処理である。上記（エ）の処理は、例えば、予め設定されたテンプレートと、形状認識処理で得られた細胞凝集塊Ｃとをマッチングさせ、所定の基準を満たすか否かによって該細胞凝集塊Ｃの良否を判定する処理である。
　なお、工程３の処理において画像処理部７３が使用する画像は、当該工程３のために新たに取得されたウェルプレート１０の画像データでも良いし、先の工程１の際に取得され、画像メモリ７２に格納された画像データであっても良い。通常、ウェルプレート１０の上面２１の画像を取得する場合（工程１）、上面２１の合焦位置を探知するために、カメラレンズ５１のフォーカス位置をｚ方向にズラしながら複数枚の画像が撮像される。これらの画像の中には、細胞凝集塊Ｃの形状認識に適した画像も存在し得るので、工程３において当該画像を利用しても良い。また、上記（ウ）、（エ）の処理、或いは上記（イ）の処理も含めて、ウェルプレート１０の画像を表示部６６に表示させ、ユーザーに目視で判定するようにしても良い。
　工程４では、軸制御部７６がヘッドユニット軸駆動部６４を制御して、ヘッド６３に装着されたチップ６の先端開口６Ｈの軸心が、工程２で得られた中心座標を通る鉛直軸線（ｚ軸）に位置合わせされるよう、ヘッドユニット６１を移動させる。その後、ヘッド制御部７７がヘッド駆動部６５を制御して、ヘッド６３を下降させる。これにより、チップ６の先端開口６Ｈが、ウェル３内に収容されている細胞凝集塊Ｃにアプローチする。
　図１０は、工程４の実行状況を示すウェルプレート１０の断面図である。チップ６は、前記ｚ軸に沿って下降し、先端開口６Ｈがウェル３の収容空間３Ｈ内へ進入している。細胞凝集塊Ｃの担持位置は、底部３２の中心から偏心している。しかし、本実施形態では比較例のように細胞凝集塊Ｃの担持位置に基づきチップ６の位置決めを行わず、ウェル枠３５Ａの中心座標に基づきチップ６の位置決めが為されるので、境界部３５やその周辺に衝突することなく、チップ６はウェル３内に進入することができる。
　工程４において、チップ６は、細胞凝集塊Ｃを圧潰しない高さであって、細胞凝集塊Ｃの吸引に適した高さ位置まで下降される。好ましくは、細胞凝集塊Ｃの頂部Ｃｔと先端開口６Ｈとの間に所定距離ｄが存在する高さまで下降される。例えば、ターゲットの細胞凝集塊Ｃのサイズが直径１００μｍ程度であるならば、所定距離ｄ＝０～１５０μｍ程度である。頂部Ｃｔの高さ位置を認識させる手法の具体例については、図１２、図１３に基づいて後述する。
　工程５では、ヘッド制御部７７がヘッド駆動部６５を制御して、ヘッド６３に装着されているチップ６の先端開口６Ｈに吸引力を発生させる。図１１は、チップ６による細胞凝集塊Ｃの吸引状況を示す、ウェルプレート１０の断面図である。ウェルプレート１０は培地Ｌに浸漬されているので、先端開口６Ｈに吸引力が発生すると、開口部３１を通して先端開口６Ｈに向かう培地Ｌの液流ＬＦ１、及び、孔部３４を通して先端開口６Ｈに向かう液流ＬＦ２が発生する。これらの液流ＬＦ１、ＬＦ２によって、培地Ｌと共に細胞凝集塊Ｃは、チップ６の管状通路６０内に吸引される。しかる後、ヘッド制御部７７がヘッド６３を上昇させる。以上の一連の動作によって、ウェルプレート１０から吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃがピックアップされ、チップ６内に保持される。
　［細胞凝集塊の頂部の認識方法］
　本実施形態では、カメラユニット５にウェル３に担持された細胞凝集塊Ｃを撮像させ、得られた細胞凝集塊Ｃの画像に基づき、画像処理部７３が細胞凝集塊Ｃの頂部Ｃｔの高さ位置を認識させる工程を含む。これにより、頂部Ｃｔの高さ位置に応じてチップ６の下降度合を設定することができる。従って、形状が異なる細胞凝集塊Ｃが多種存在する場合でも、各々の細胞凝集塊Ｃの頂部Ｃｔとチップ６の先端開口６Ｈとの間の距離を一定にして、つまり細胞凝集塊Ｃの吸引に適した所定距離ｄを置いて、吸引を行わせることが可能となる。
　図１２は、カメラユニット５によるウェルプレート１０及びこれに担持されている細胞凝集塊Ｃの撮影状況を示す図である。本実施形態では、カメラユニット５が選別容器１の下方に配置され、ウェルプレート１０の下面２２側から当該ウェルプレート１０及び細胞凝集塊Ｃの画像が撮像される。このため、図１では図示を省略しているが、実際の細胞移動装置Ｓでは、図１２に示すように選別容器１の上方に照明ユニット５４が配置される。照明ユニット５４は、ウェルプレート１０を上方から照明する。この照明は、ウェルプレート１０の透過照明として使用される。
　このような撮像形態が取られるので、ウェルプレート１０を上方から撮像する場合に比べて、細胞凝集塊Ｃの頂部Ｃｔにカメラレンズ５１のフォーカスを合わせることが難しい場合がある。このため、頂部Ｃｔを認識させる手法として、図１３（Ａ）に示す、細胞凝集塊Ｃの外周部Ｃｏの形状から頂部Ｃｔの高さ位置（ｚ座標）と推定する手法、及び、図１３（Ｂ）に示す、頂部Ｃｔに合焦させることによって当該頂部Ｃｔの高さ位置（ｚ座標）を取得する方法の２通りの手法を例示する。
　図１３（Ａ）に示す手法は、例えば細胞凝集塊Ｃの透明度が悪く、透過照明下において頂部Ｃｔにカメラレンズ５１のフォーカスを合わせることができない場合に用いられる。このようなケースでも、少なくとも細胞凝集塊Ｃの外周部Ｃｏにはフォーカスを合わせることができる。例えば、カメラレンズ５１のフォーカスを、細胞凝集塊Ｃが存在する付近におけるｚ軸方向の一定範囲において所定のピッチで移動させ、複数枚の画像を撮像する。そして、各画像についてエッジ検出処理などの画像処理を行い、これらのエッジ検出結果を合成して外周部Ｃｏを認識する。これにより、細胞凝集塊Ｃの輪郭を把握することができる。
　細胞凝集塊Ｃの輪郭が判明すれば、頂部Ｃｔの位置を推定することが可能となる。細胞凝集塊Ｃは概ね球形に属する形状を備える。逆に言うと、歪な形状の細胞凝集塊Ｃは、多くの場合吸引ターゲットから除外される。従って、判明した輪郭の半径を求めれば、外周部Ｃｏの高さ位置からの上方への膨らみ高さを推定することができる。つまり、外周部Ｃｏが細胞凝集塊Ｃのｚ軸方向の幅員の概ね中心に位置し、その上下に均等な膨らみを持つとすると、外周部Ｃｏのｚ座標に、前記輪郭の半径の高さ分を加えたｚ座標が、頂部Ｃｔのｚ座標であると推定できる。
　図１３（Ｂ）に示す手法は、例えば細胞凝集塊Ｃの透明度が比較的良く、頂部Ｃｔにカメラレンズ５１のフォーカスを合わせることができる場合に用いられる。この場合も、カメラレンズ５１のフォーカスを、細胞凝集塊Ｃが存在する付近におけるｚ軸方向の一定範囲において所定のピッチで移動させ、複数枚の画像を撮像する。そして、各画像についてエッジ検出処理などの画像処理を行う。もし、頂部Ｃｔに合焦できているならば（図１３（Ｂ）の細胞凝集塊Ｃ上に描かれている小さい丸印は、合焦領域を示している）、頂部Ｃｔに近い部分の領域に相当するエッジを検出することができる。このときの焦点距離などの情報より、頂部Ｃｔのｚ座標を求めることができる。
　上記の手法でｚ座標を得ることで、チップ６をウェル３へ進入させる工程の際、チップ６を降下させる度合いを、頂部Ｃｔの高さ位置によって決定することができる。従って、ウェル枠３５Ａの中心座標を求めることで、チップ６の先端開口６Ｈがウェルプレート１０と干渉しないｘ座標及びｙ座標を定め得るだけでなく、細胞凝集塊Ｃの吸引に最も適した高さ位置に先端開口６Ｈを下降させることが可能となる。
　［吸引シーケンスの設定］
　チップ６で吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃを吸引させる際、ウェルプレート１０上におけるチップ６の移動距離が最短となるよう、乃至は吸引に要する時間が最短となるよう、吸引対象となるウェル３を順次経由する経路（吸引シーケンス）を設定することが望ましい。本実施形態において、ヘッドユニット６１は、一本のヘッド６３（一本のチップ６）のみが搭載されたもの、或いは複数本のヘッド６３（複数本のチップ６）が搭載されたものを用いることができる。吸引シーケンス設定部７５は、一本又は複数本のチップ６を用いて、効率的に吸引ターゲットと決定された細胞凝集塊Ｃのピックアップを行い得るよう、吸引シーケンスを定める。
　吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃを収容するウェル３が複数存在する場合、一本のチップ６のみを用いて吸引を行うときは、複数のウェル３について吸引順序を定める。そして、前記吸引順序に従って、第１吸引点のウェル３でチップ６が細胞凝集塊Ｃを吸引し、これをマイクロプレート４へ移動させる。続いて、第２吸引点のウェル３に戻り、そこの細胞凝集塊Ｃが吸引される。以下、この動作が繰り返されることになる。
　複数本のチップ６を用いて吸引を行うときは、１バッチの吸引動作で吸引を行うウェル３が特定される。例えば、ヘッドユニット６１が８本のヘッド６３を備えている場合、１バッチの吸引で吸引対象とする８個のウェル３が特定される。さらに、１バッチの８個のウェル３の各々の細胞凝集塊Ｃを、８本のヘッド６３（チップ６）のいずれで吸引させるかが決定される。１つのバッチで吸引対象のウェル３を全て吸引できない場合は、次のバッチの吸引動作で吸引を行うウェル３が特定され、いずれのウェル３にいずれのチップ６を向かわせるかが特定される。ヘッドユニット６１は、バッチ単位でウェルプレート１０とマイクロプレート４との間を移動する。
　複数本のチップ６を用いた１バッチの吸引動作において、ヘッドユニット６１の一つの移動単位毎に、一本のチップ６で一つのウェル３に対して吸引アプローチを実行することを前提として、吸引シーケンスが設定される。例えば、第１のヘッド６３に装着されたチップ６を、１番目に吸引するウェル３の中心座標に相当するｘｙ座標へ移動させるための第１移動座標、第２のヘッド６３に装着されたチップ６を、２番目に吸引するウェル３のｘｙ座標へ移動させるための第２移動座標、というように、ヘッドユニット６１の移動座標が吸引シーケンスとして定められる。
　この場合、一つの移動単位において、複数のチップ６で同時吸引可能なウェル３を探知することが望ましい。図１４は、複数本のチップ６による同時吸引の例を説明するための図である。ウェルプレート１０のウェル３がｘ方向にピッチＡで配列されている。ヘッドユニット６１は、３本のヘッド６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃを備え、それぞれチップ６Ａ、６Ｂ、６Ｃが装着されている。チップ６Ａ、６Ｂ、６Ｃは、ｘ方向に前記ピッチＡのＮ倍で配列されている（図１４ではＮ＝２を例示している）。
　ｘｙ方向にマトリクス配列されたウェル３において、ｘ方向に延びるラインＸ１のウェル３群では、細胞凝集塊Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が担持されている。これら細胞凝集塊Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が担持されているウェル３のｘ方向のピッチは、チップ６Ａ、６Ｂ、６Ｃのピッチに一致している。このため、例えばチップ６Ａを、細胞凝集塊Ｃ１を収容するウェル３の中心座標に位置合わせすれば、チップ６Ｂ、６Ｃも細胞凝集塊Ｃ２、Ｃ３を収容するウェル３に位置合わせされることになる。つまり、チップ６Ａ、６Ｂ、６Ｃにて、細胞凝集塊Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を同時吸引することが可能である。同様に、ラインＸ２のウェル３群では、チップ６Ａ、６Ｃにて、細胞凝集塊Ｃ４、Ｃ５を同時吸引することが可能である。
　吸引シーケンス設定部７５は、図１４に例示したような、複数のチップ６で同時吸引可能なウェル３を探知する。そして、同時吸引可能なウェル３が存在すれば、これらウェル３については同時吸引するように吸引シーケンスを設定する。図１４の例では、１番目のバッチの吸引ではラインＸ１の細胞凝集塊Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を同時吸引し、２番目のバッチの吸引ではラインＸ２の細胞凝集塊Ｃ４、Ｃ５を同時吸引し、残るチップ６Ｂは他のウェル３の細胞凝集塊を吸引する、というような吸引シーケンスが設定される。このように吸引シーケンスを設定することで、吸引に要する時間を短縮することができる。
　［細胞移動装置の動作フローの説明］
　図１５及び図１６は、細胞移動装置Ｓの動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部７は、図略の分注チップによって、選別容器１に細胞培養液に分散された状態の複数の細胞凝集塊Ｃを注入させる（ステップＳ１）。続いて、軸制御部７６がカメラ軸駆動部５３を制御し、カメラユニット５を選別容器１の下方に撮影位置へ移動させる（ステップＳ２；図１参照）。
　次いで、撮像制御部７１がカメラユニット５を制御して、細胞凝集塊Ｃを担持したウェルプレート１０の画像を撮像させる。ここで取得されるのは、ウェルプレート１０の上面２１にフォーカシングされた画像である（ステップＳ３）。この際、上面２１の合焦位置を探知するために、カメラレンズ５１のフォーカス位置をｚ方向にズラしながら複数枚の画像が撮像される。これらの画僧データは、画像メモリ７２に格納される。
　ステップＳ３で得られた画像データを画像メモリ７２から読み出し、画像処理部７３がエッジ検出等の画像処理を行う。これにより、ウェル３の境界部３５の稜線が、ウェル枠３５Ａとしてトレースされる（ステップＳ４）。制御部７は、ウェル枠３５Ａがトレースされたウェルプレート１０の画像を、表示部６６に表示させる（ステップＳ５）。
　続いて、画像処理部７３が、ステップＳ３で取得されたウェルプレート１０の画像に対して画像処理を行う。画像処理部７３は、当該ウェルプレート１０に担持された細胞凝集塊Ｃを認識し、吸引ターゲットとする細胞凝集塊Ｃを選別し、細胞凝集塊Ｃが担持されたウェル３を特定する処理を行う（ステップＳ６）。なお、ステップＳ６は、表示部６６に表示されたウェルプレート１０の画像に基づき、ユーザーが目視で選別した細胞凝集塊Ｃを担持するウェル３の指定を、制御部７が受け付けるようにしても良い。
　次に、座標算出部７４が、ステップＳ６で特定されたウェル３にナンバリングを施す（ステップＳ７）。このナンバリングは、吸引順序を示すものではなく、単純に吸引ターゲットとなる細胞凝集塊Ｃを担持する対象ウェル３に識別符号を付与する処理である。そして、座標算出部７４は、対象ウェル３について、ステップＳ４で得られたウェル枠３５Ａの情報に基づき、中心座標（ｘｙ座標）を求める処理を行う（ステップＳ８）。さらに、画像処理部７３が、対象ウェル３に収容された細胞凝集塊Ｃの頂部Ｃｔの高さ位置（ｚ座標）を認識する処理を実行する（ステップＳ９）。このステップＳ９の処理は、ステップＳ５とステップＳ６の間に実行しても良い。
　図１７は、細胞凝集塊Ｃの頂部Ｃｔの認識処理を示すフローチャートである。撮像制御部７１は、カメラユニット５を制御して、細胞凝集塊Ｃの外周部Ｃｏにフォーカスを合わせた画像を取得するように、撮像動作を行わせる（ステップＳ９１）。また、撮像制御部７１は、細胞凝集塊Ｃの頂部Ｃｔにフォーカスを合わせた画像を取得するように、撮像動作を行わせる（ステップＳ９２）。
　画像処理部７３がステップＳ９１、ステップＳ９２で得られた画像データについて画像処理を行い、頂部Ｃｔにフォーカスの合った画像が取得されているか否かが判定される（ステップＳ９３）。頂部Ｃｔに合焦した画像が存在する場合（ステップＳ９３でＹＥＳ）、その画像が撮像された際の焦点距離等の情報から、頂部Ｃｔの高さ位置を示すｚ座標が取得される。
　一方、頂部Ｃｔに合焦した画像が存在しない場合（ステップＳ９３でＮＯ）、外周部Ｃｏに合焦した画像が撮像された際の焦点距離等の情報から、当該外周部Ｃｏの高さ位置を示すｚ座標が取得される（ステップＳ９５）。そして、外周部Ｃｏの輪郭に基づき、画像処理部７３が吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃの形状を推定し、その推定形状から頂部Ｃｔの高さ位置を示すｚ座標の推定値が求められる（ステップＳ９６）。そして、ステップＳ９４又はステップＳ９６で取得又は推定されたｚ座標に基づき、チップ６の先端開口６Ｈの吸引高さ、つまり、先端開口６Ｈを下降させるｚ座標が決定される（ステップＳ９７）。
　図１５に戻って、ウェルプレート１０の全面が撮像されたか否かが確認される（ステップＳ１０）。これは、カメラユニット５のカメラレンズ５１が有する画角では、ウェルプレート１０の全面を一回で撮像できない場合があることによる。全面が撮像されていない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、ステップＳ２に戻って処理が繰り返される。全面が撮像されている場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、処理はステップＳ１１に移行する。
　続いて、吸引シーケンスを定める処理が実行される。ここでは、吸引ターゲットの細胞凝集塊Ｃを収容するウェル３が複数存在し、複数本のチップ６を用いて吸引動作を行う場合を想定する。吸引シーケンス設定部７５は、ステップＳ７でナンバリングされた対象ウェル３の相互の位置関係、特に対象ウェル３間のピッチを算出する処理を行う（ステップＳ１１）。次に、吸引シーケンス設定部７５は、一つの移動単位において、複数のチップ６で同時吸引可能なウェル３を探知する処理を行う（ステップＳ１２）。そして、吸引シーケンス設定部７５は、対象ウェル３の相互の位置関係、同時吸引可能なウェル３の情報に基づいて、吸引シーケンスを設定する（ステップＳ１３）。
　次に、軸制御部７６はヘッドユニット軸駆動部６４を制御して、ヘッドユニット６１を選別容器１の上空へ移動させる（ステップＳ１４）。この際、吸引シーケンスで一番目の吸引対象として指定されたウェル３の中心座標（ｘｙ座標）の鉛直線上に、一番目の吸引を行うよう指定されたチップ６の先端開口６Ｈの軸心が位置合わせされる（ステップＳ１５）。
　続いて、ヘッド制御部７７がヘッド駆動部６５を制御して、指定されたチップ６が装着されたヘッド６３を下降させる（ステップＳ１６）。この際、ステップＳ９で決定されたｚ座標が用いられる。その後、ヘッド制御部７７がヘッド駆動部６５を制御して、下降されたヘッド６３に装着されているチップ６の先端開口６Ｈに吸引力を発生させる。これにより、細胞凝集塊Ｃがチップ６内に吸引される（ステップＳ１７）。この動作が、１バッチ分の他のチップ６についても同時に実行される。
　しかる後、軸制御部７６は、ヘッドユニット軸駆動部６４を制御して、１バッチ分の吸引動作を終えたヘッドユニット６１を、細胞凝集塊Ｃの移動先となるマイクロプレート４の上空へ移動させる（ステップＳ１８）。その後、各チップ６に保持された細胞凝集塊Ｃをマイクロプレート４に吐出させる動作が実行される。そして、吸引シーケンスが完了したか否かが確認される（ステップＳ１９）。吸引シーケンスが完了していない場合（ステップＳ１９でＮＯ）、ステップＳ１５に戻り、次のバッチの吸引動作が実行される。吸引シーケンスが完了した場合（ステップＳ１９でＹＥＳ）、処理を終える。
　［変形例］
　（１）ウェルプレートの変形例
　図１８は、変形例に係るウェルプレート１０１を示す上面図である。ウェルプレート１０１は、上面視の形状が六角形のウェル３０１を複数有し、これらウェル３０１がハニカム状に配列された形態を有する。このウェルプレート１０１によれば、ウェル３０１の配列の面積効率を良好とすることができる。また、六角形のウェル３０１であるので、円筒型のチップ６の収容性が良いという利点もある。
　図１９（Ａ）～（Ｃ）は、変形例に係るウェルの上面図である。図１９（Ａ）のウェル３０２は円形、図１９（Ｂ）のウェル３０３は五角形、図１９（Ｃ）のウェル３０４は三角形である。ウェルプレート１０のウェルは、このような形状のウェル３０２、３０３、３０４であっても良い。
　（２）収容凹部の形状的特徴の他の例
　上記実施形態では、ウェル３（収容凹部）の形状的特徴として、ウェル３の開口縁の境界部３５（開口縁）を認識させる例を示した。これは一例であり、ウェル３の撮影画像からエッジとして抽出できる形状的特徴であれば、どの部位を認識させても良い。例えば、図７を参照して、孔部３４の輪郭に相当するエッジ、底部３２の傾斜面同士の境界であって孔部３４から放射状に延びる境界線に相当するエッジ等を、ウェル３の上面の撮影画像から画像処理にて抽出することが可能である。これらのエッジ情報から、ウェル３の中心座標を求めさせるようにしても良い。
　なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
　本発明の一局面に係る対象物のピックアップ方法は、上面に収容凹部を備えたプレートの前記収容凹部に担持された対象物を、吸引力を発生する先端開口を有するノズルを前記プレートの上面側から前記収容凹部に向けて降下させる、対象物のピックアップ方法であって、撮像手段に前記プレートを撮像させ、得られた前記プレートの画像に基づき画像処理手段に前記上面における前記収容凹部の形状的特徴を認識させる工程と、演算手段に、前記形状的特徴の認識情報に基づき、上面視における前記収容凹部の中心座標を求めさせる工程と、前記ノズルの駆動手段により、前記ノズルを前記収容凹部の上空において前記中心座標の軸線上に位置させた状態で、当該ノズルを降下させる工程と、を含む。
　この方法によれば、収容凹部の形状的特徴を認識させる工程、及び前記収容凹部の中心座標を求めさせる工程を含む。そして、得られた前記中心座標の軸線上においてノズルが下降される。つまり、対象物の担持位置を基準としてノズルを下降させるのではなく、収容凹部の上面視における中心位置を基準としてノズルを下降させる。従って、ノズルを収容凹部内へ確実に下降させることが可能となる。
　上記の対象物のピックアップ方法において、前記ノズルを降下させる工程は、前記収容凹部へ前記ノズルを進入させる工程であり、前記収容凹部へ前記ノズルが進入した後、前記先端開口に吸引力を発生させて、前記対象物を前記ノズル内に吸引させる工程をさらに含むことが望ましい。この方法によれば、対象物を確実に吸引させることができる。
　上記の対象物のピックアップ方法において、前記形状的特徴は、前記収容凹部の開口縁の形状であることが望ましい。この方法によれば、前記開口縁は形状的に明確な特徴が表れ易いので、収容凹部の上面視における中心位置を探知し易い利点がある。
　上記の対象物のピックアップ方法において、前記撮像手段に前記収容凹部に担持された前記対象物を撮像させ、得られた前記対象物の画像に基づき前記画像処理手段に前記対象物の頂部の高さ位置を認識させる工程をさらに備え、前記進入させる工程の際、前記ノズルを降下させる度合いが、前記頂部の高さ位置によって決定されることが望ましい。
　この方法によれば、対象物の頂部の高さ位置に応じて前記ノズルの下降度合を設定することができる。従って、形状が異なる対象物が多種存在する場合でも、各々の対象物の頂部とチップの先端開口との間の距離を一定にして、つまり対象物の吸引に適した所定の距離を置いて、吸引を行わせることが可能となる。
　上記の対象物のピックアップ方法において、前記プレートが透光性の部材からなり、前記撮像手段は、前記プレートの下面側から、前記プレートを撮像することが望ましい。
　この方法によれば、ノズルがプレートの上面側に、撮像手段がプレートの下面側に配置されることになる。このため、前記ノズルと前記撮像手段とは干渉せず、効率良く一連のピックアップ動作を実行させることができる。
　上記のピックアップ方法において、前記収容凹部が、前記プレートの上面にマトリクス状に複数個配列されており、前記複数個の前記収容凹部のうち、吸引ターゲットとする対象物が担持された収容凹部を認識させる工程をさらに備えることが望ましい。
　この方法によれば、吸引対象とする対象物が予め選別されるので、無用な収容凹部にはノズルをアプローチさせずに済む。
　上記の対象物のピックアップ方法において、前記ノズルが複数本備えられており、前記吸引ターゲットとする対象物が担持された収容凹部が複数存在する場合において、前記複数本のノズルで同時に前記対象物を吸引可能な複数の収容凹部を特定する工程をさらに備えることば望ましい。
　この方法によれば、同時吸引が可能な複数本のノズルと複数の収容凹部との組合せが予め把握される。従って、吸引ターゲットとする対象物が多く存在する場合でも、それらの吸引に要する時間を短縮させることができる。
　上記の対象物のピックアップ方法において、前記対象物が細胞であり、前記プレートは培地に浸漬されていることが望ましい。この方法によれば、本発明を医療や生物学的な研究の用途に適用することができる。
　以上の通り、本発明によれば、プレートの収容凹部に担持された対象物を吸引してピックアップさせる場合において、ノズルを前記収容凹部へ確実に進入させて対象物を吸引させることができる。従って、対象物のピックアップ作業におけるピックアップ失敗率を格段に減少させることができる。
 

Claims (8)

  1. 　上面に収容凹部を備えたプレートの前記収容凹部に担持された対象物を、吸引力を発生する先端開口を有するノズルを前記プレートの上面側から前記収容凹部に向けて降下させる、対象物のピックアップ方法であって、
    　撮像手段に前記プレートを撮像させ、得られた前記プレートの画像に基づき画像処理手段に前記上面における前記収容凹部の形状的特徴を認識させる工程と、
    　演算手段に、前記形状的特徴の認識情報に基づき、上面視における前記収容凹部の中心座標を求めさせる工程と、
    　前記ノズルの駆動手段により、前記ノズルを前記収容凹部の上空において前記中心座標の軸線上に位置させた状態で、当該ノズルを降下させる工程と、
    を含む対象物のピックアップ方法。
  2. 　請求項１に記載の対象物のピックアップ方法において、
    　前記ノズルを降下させる工程は、前記収容凹部へ前記ノズルを進入させる工程であり、
    　前記収容凹部へ前記ノズルが進入した後、前記先端開口に吸引力を発生させて、前記対象物を前記ノズル内に吸引させる工程をさらに含む、対象物のピックアップ方法。
  3. 　請求項１又は２に記載の対象物のピックアップ方法において、
    　前記形状的特徴は、前記収容凹部の開口縁の形状である、対象物のピックアップ方法。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載の対象物のピックアップ方法において、
    　前記撮像手段に前記収容凹部に担持された前記対象物を撮像させ、得られた前記対象物の画像に基づき前記画像処理手段に前記対象物の頂部の高さ位置を認識させる工程をさらに備え、
    　前記降下させる工程の際、前記ノズルを降下させる度合いが、前記頂部の高さ位置によって決定される、対象物のピックアップ方法。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載の対象物のピックアップ方法において、
    　前記プレートが透光性の部材からなり、
    　前記撮像手段は、前記プレートの下面側から、前記プレートを撮像する、対象物のピックアップ方法。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の対象物のピックアップ方法において、
    　前記収容凹部が、前記プレートの上面にマトリクス状に複数個配列されており、
    　前記複数個の前記収容凹部のうち、吸引ターゲットとする対象物が担持された収容凹部を認識させる工程をさらに備える、対象物のピックアップ方法。
  7. 　請求項６に記載の対象物のピックアップ方法において、
    　前記ノズルが複数本備えられており、
    　前記吸引ターゲットとする対象物が担持された収容凹部が複数存在する場合において、前記複数本のノズルで同時に前記対象物を吸引可能な複数の収容凹部を特定する工程をさらに備える、対象物のピックアップ方法。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の対象物のピックアップ方法において、
    　前記対象物が細胞であり、前記プレートは培地に浸漬されている、対象物のピックアップ方法。
     
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