JP2017169463A - Cell mass adsorption-placing apparatus and cell mass transfer apparatus - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell mass adsorption-placing apparatus capable of adsorbing and holding a fine and soft cell mass so as not to deform or damage the cell mass and then placing the cell mass on a predetermined place, and to provide a cell mass transfer apparatus capable of automatically adsorbing, holding, transferring, and placing a cell mass with high precision, and quickly.SOLUTION: According to the present invention, an apparatus comprising a nozzle 110, positive pressure and negative pressure-generating/controlling means 140 connected to the nozzle through a bendable pipe, and a flow rate-measuring unit 130 for measuring a flow rate of air passing through the nozzle. The positive pressure and negative pressure-generating/controlling means 140 detects the state of adsorption, holding, and placement of a cell mass based on a flow rate signal outputted from the flow rate-measuring unit 130, and controls positive and negative pressure generated from the positive pressure and negative pressure-generating/controlling means 140 and the air flow rate passing through the nozzle 110.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、微細で柔らかい細胞塊を、変形させず、かつ損傷させないように、吸着し保持した後に、所定の場所に、高精度で迅速に、かつ自動で、移送して載置する細胞塊吸着載置器および細胞塊移載装置に関する。 The present invention relates to a cell mass that is adsorbed and held so that a fine and soft cell mass is not deformed and damaged, and is then transferred and placed in a predetermined place with high accuracy, quickly and automatically. The present invention relates to an adsorption mounting device and a cell mass transfer device.

従来、微細な細胞塊の移送載置においては、人間が、ピンセットやホールディングピペットなどの把持器具を用いて、細胞塊を把持し移送載置する、手動移載方法が一般的であった。しかし、この手動移載方法では、柔らかい細胞塊を変形させたり損傷したりするなどの問題、また、多数の微細な細胞塊を移載するには長時間を要したり、載置する位置精度が安定しないなどの問題があった。 Conventionally, in transferring and placing a fine cell mass, a manual transfer method in which a human grasps and transports a cell mass using a grasping instrument such as tweezers or a holding pipette has been generally used. However, with this manual transfer method, problems such as deforming or damaging the soft cell mass, it takes a long time to transfer a large number of fine cell masses, and the positioning accuracy There were problems such as being unstable.

これらの点に鑑みて、近年、特許文献１のように、収容プレートに形成された収容凹部に収容された細胞塊を、吸引ノズルにより吸着保持して移送載置させる自動移載装置が発明されている。この自動移載装置においては、収容プレートの下方から上記細胞塊と吸引ノズルとを一度に撮影する下方カメラを備え、上記細胞塊の位置と吸引ノズルの吸着部の先端位置とを同時に画像認識することで、細胞塊に対する吸引ノズルの位置を確認した後に、前記細胞塊を吸着保持するための吸引ノズルの移動動作を制御していた。しかし、下方カメラで収容プレートを通して吸引ノズルと細胞塊を撮影すると、下方カメラの画像にボケや歪などが生じるという問題があった。また、下方カメラの画像から細胞塊の位置と吸引ノズルの吸着部の先端位置とを画像認識するには、高価な画像認識装置が必要であった。さらに、細胞塊を吸着させる都度行う画像認識に、長時間を要するという課題もあった。一方では、吸引ノズルによる吸着保持時の吸引力や保持力を制御していないので、柔らかい細胞塊を変形させたり損傷したりするなどの問題や、吸引ノズル内径に近い寸法の細胞塊を吸引ノズルに吸い込んだりする問題があった。 In view of these points, in recent years, as in Patent Document 1, an automatic transfer device has been invented in which a cell mass accommodated in an accommodation recess formed in an accommodation plate is adsorbed and held by a suction nozzle for transfer placement. ing. The automatic transfer apparatus includes a lower camera that photographs the cell mass and the suction nozzle at a time from below the containing plate, and simultaneously recognizes the position of the cell mass and the tip position of the suction portion of the suction nozzle. Thus, after confirming the position of the suction nozzle with respect to the cell mass, the movement operation of the suction nozzle for adsorbing and holding the cell mass is controlled. However, when the lower nozzle is used to photograph the suction nozzle and the cell mass through the accommodation plate, there is a problem that an image of the lower camera is blurred or distorted. In addition, an expensive image recognition device is required to recognize the position of the cell mass and the tip position of the suction portion of the suction nozzle from the image of the lower camera. Furthermore, there is a problem that it takes a long time for image recognition to be performed each time a cell mass is adsorbed. On the other hand, since the suction force and holding force during suction holding by the suction nozzle are not controlled, problems such as deforming or damaging the soft cell mass, and cell masses with dimensions close to the inner diameter of the suction nozzle There was a problem of inhaling.

特開２０１３−５７５１号公報JP2013-5751A

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、微細で柔らかい細胞塊を、変形させず、かつ損傷させないように、吸着し保持した後、その細胞塊を所定の場所に載置することが可能な細胞塊吸着載置器、および自動で高精度かつ迅速に細胞塊を吸着・保持・移送・載置することが可能な細胞塊移載装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and after adsorbing and holding a fine and soft cell mass so as not to be deformed and damaged, the cell mass can be placed in a predetermined place. It is an object of the present invention to provide a cell mass adsorption mounter that can be used, and a cell mass transfer device that can automatically adsorb, hold, transfer, and place a cell mass with high accuracy and speed.

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１の細胞塊吸着載置器は、ノズルと、
該ノズルが屈曲自在の配管を介して接続される正負圧発生制御手段と、該ノズルを通過する空気流量を測定する流量測定部と、を備え、前記正負圧発生制御手段は、前記流量測定部から出力される流量信号に基づいて、前記細胞塊の吸着と保持および載置の状態を検知し、該正負圧発生制御手段が発生する正負圧力と前記ノズルを通過する空気流量を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the cell mass adsorption mounter according to claim 1 according to the present invention comprises a nozzle,
A positive / negative pressure generation control unit connected to the nozzle via a bendable pipe; and a flow rate measurement unit for measuring a flow rate of air passing through the nozzle; and the positive / negative pressure generation control unit includes the flow rate measurement unit. Detecting the state of adsorption, retention and placement of the cell mass based on the flow rate signal output from the control unit, and controlling the positive / negative pressure generated by the positive / negative pressure generation control means and the air flow rate passing through the nozzle. Features.

また、請求項２の細胞塊吸着載置器は、請求項１において、前記流量測定部は、前記ノズルと前記正負圧発生制御手段とを接続する配管途中に挿入され、オリフィスと、該オリフィスの前記ノズル側に設けられた第１空気圧室と、該第１空気圧室内の圧力を測定する第１圧力計と、前記オリフィスの前記正負圧発生制御手段側に設けられた第２空気圧室と、
該第２空気圧室内の圧力を測定する第２圧力計と、前記第１圧力計からの第１圧力信号と前記第２圧力計からの第２圧力信号から前記空気流量を計算する流量計算手段と、を備え、
該流量計算手段から流量信号を出力することを特徴とする。 The cell mass adsorption mounting device according to claim 2 is the cell mass adsorption mounting device according to claim 1, wherein the flow rate measurement unit is inserted in the middle of a pipe connecting the nozzle and the positive / negative pressure generation control means. A first air pressure chamber provided on the nozzle side, a first pressure gauge for measuring the pressure in the first air pressure chamber, a second air pressure chamber provided on the positive / negative pressure generation control means side of the orifice,
A second pressure gauge for measuring the pressure in the second pneumatic chamber; a flow rate calculating means for calculating the air flow rate from a first pressure signal from the first pressure gauge and a second pressure signal from the second pressure gauge; With
A flow rate signal is output from the flow rate calculation means.

また、請求項３の細胞塊移載装置は、請求項１または請求項２に記載の細胞塊吸着載置器と、該細胞塊吸着載置器のノズルを三次元的に相対移動させる三次元移動手段と、細胞塊を収容する収容凹部を形成した収容プレートと、細胞塊を載置する載置プレートと、
を備えることを特徴とする。 A cell mass transfer apparatus according to claim 3 is a three-dimensional device that relatively moves the cell mass adsorption mounting device according to claim 1 or 2 and the nozzle of the cell mass adsorption mounting device in a three-dimensional manner. A moving plate, a receiving plate having a receiving recess for receiving a cell mass, a mounting plate for mounting the cell mass,
It is characterized by providing.

また、請求項４の細胞塊移載装置は、請求項３において、前記流量測定部から出力される流量信号に基づいて、前記ノズルの先端と前記収容プレートあるいは前記載置プレートとの隙間寸法を計算する隙間寸法計算手段を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the cell mass transfer device according to the third aspect, wherein the gap dimension between the tip of the nozzle and the receiving plate or the mounting plate is determined based on the flow rate signal output from the flow rate measuring unit. It is characterized by comprising gap size calculating means for calculating.

また、請求項５の細胞塊移載装置は、請求項４において、前記三次元移動手段により、前記ノズルを前記収容プレートの上あるいは前記載置プレートの上を平面的に走査し、前記隙間寸法計算手段により前記ノズルの各走査位置における隙間寸法から前記収容プレートあるいは前記載置プレートの面形状を測定する面形状測定手段を備えることを特徴とする。 Further, the cell mass transfer device according to claim 5 is the cell mass transfer device according to claim 4, wherein the three-dimensional moving means scans the nozzle on the accommodation plate or the placement plate in a plane, and the gap size is measured. It is characterized by comprising surface shape measuring means for measuring the surface shape of the receiving plate or the mounting plate from the gap size at each scanning position of the nozzle by the calculating means.

また、請求項６の細胞塊移載装置は、請求項５において、前記面形状測定手段により、細胞塊を収容している収容プレートの収容面形状と細胞塊を収容していない収容プレートの未収容面形状とを測定し、前記収容面形状および前記未収容面形状から収容された細胞塊の立体形状および該細胞塊の位置を計算する収容立体形状位置計算手段を備えることを特徴とする。 Further, the cell mass transfer device according to claim 6 is characterized in that, in claim 5, the surface shape measuring means is configured so that the accommodation surface shape of the accommodation plate that accommodates the cell mass and the accommodation plate that does not accommodate the cell mass. It is characterized by comprising accommodation solid shape position calculating means for measuring the accommodation surface shape and calculating the three-dimensional shape of the cell mass accommodated from the accommodation surface shape and the unaccommodated surface shape and the position of the cell mass.

また、請求項７の細胞塊移載装置は、請求項６において、前記面形状測定手段により、細胞塊が立体的に載置された載置プレートの載置面形状と細胞塊が載置されていない載置プレートの未載置面形状とを測定し、前記載置面形状および前記未載置面形状から立体的に載置された立体細胞塊の立体形状および該立体細胞塊の位置を計算する載置立体形状位置計算手段を備えることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the cell mass transfer device according to the sixth aspect, wherein the surface shape measuring unit places the placement surface shape of the placement plate on which the cell mass is three-dimensionally placed and the cell mass. Measuring the unmounted surface shape of the mounting plate that has not been mounted, and determining the three-dimensional shape of the three-dimensional cell cluster placed three-dimensionally from the above-described mounting surface shape and the non-mounted surface shape and the position of the three-dimensional cell cluster A mounting solid shape position calculating means for calculating is provided.

また、請求項８の細胞塊移載装置は、請求項６において、前記載置プレートに立体的に載置された立体細胞塊をステレオ視する複数台のカメラと、該カメラの画像信号を取り込み、ステレオ視の原理に基づいて立体細胞塊の立体形状および該立体細胞塊の位置を計算する載置立体形状位置計算手段と、を備えたことを特徴とする。 Further, the cell mass transfer device according to claim 8 is the camera according to claim 6, wherein a plurality of cameras for stereoscopically viewing the three-dimensional cell mass placed three-dimensionally on the mounting plate and an image signal of the camera are captured. And mounting solid shape position calculating means for calculating the three-dimensional shape of the three-dimensional cell cluster and the position of the three-dimensional cell cluster based on the principle of stereo vision.

本発明の細胞塊吸着載置器は、ノズルを通過する空気流量からノズルと細胞塊との隙間寸法を測定することで、細胞塊の吸着・保持・載置の各段階を検知し、かつノズルと細胞塊との距離に応じた圧力制御ができるため、細胞塊を損傷することなく吸着保持できる。また、本発明の細胞塊移載装置は、ノズルを通過する空気流量から収容プレートと載置プレートの位置を認識し、さらに収容プレートと載置プレートの寸法とから細胞塊を吸着する位置と細胞塊を載置する位置とを特定することができるため、高精度かつ迅速に、自動で細胞塊を移送載置することができる。 The cell mass adsorption mounting device of the present invention detects each step of cell mass adsorption / holding / placement by measuring the gap size between the nozzle and the cell mass from the air flow rate passing through the nozzle, and the nozzle Since the pressure can be controlled according to the distance between the cell mass and the cell mass, it can be adsorbed and held without damaging the cell mass. The cell mass transfer device of the present invention recognizes the position of the receiving plate and the mounting plate from the air flow rate passing through the nozzle, and further adsorbs the cell mass from the dimensions of the receiving plate and the mounting plate and the cell. Since the position where the clump is placed can be specified, the cell clump can be transferred and placed automatically with high accuracy and speed.

本発明に係る細胞塊吸着載置器の概略構成図Schematic configuration diagram of a cell mass adsorption mounting device according to the present invention ノズルの概略構成図と、ノズル先端部の拡大図Schematic configuration diagram of nozzle and enlarged view of nozzle tip 流量測定部の概略構成図Schematic configuration diagram of flow measurement unit 正負圧発生制御手段の概略構成図Schematic configuration diagram of positive / negative pressure generation control means 本発明の細胞塊移載装置における本体部の概略斜視図The schematic perspective view of the main-body part in the cell mass transfer apparatus of this invention 収容プレートの概略図であり、（ａ）収容プレートの概略斜視図と（ｂ）収容凹部の縦断面図It is the schematic of a storage plate, (a) The schematic perspective view of a storage plate, (b) The longitudinal cross-sectional view of a storage recessed part （ａ）逐次走査方法、（ｂ）自動走査方法(A) Sequential scanning method, (b) Automatic scanning method

本発明の細胞塊吸着載置器および細胞塊移載装置の実施形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。まず、本発明の細胞塊吸着載置器の実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments of the cell mass adsorption mounter and the cell mass transfer apparatus of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments. First, an embodiment of a cell mass adsorption mounting device of the present invention will be described in detail based on the drawings.

［細胞塊吸着載置器］
図１は、本発明に係る細胞塊吸着載置器の概略構成図である。本実施形態の細胞塊吸着載置器１００は、ノズル１１０と、トラップ１２０と、流量測定部１３０と、正負圧発生制御手段１４０と、これらを順に接続する配管１５０，１５１，１５２とを備える。ノズル１１０とトラップ１２０とを接続する配管１５０は、容易にノズル１１０のみを移動させることができるように、屈曲自在のものが好ましい。また、ノズル１１０と、配管１５０と、トラップ１２０とを一体にして、配管１５１を屈曲自在のものにしても良い。さらに、ノズル１１０と、配管１５０と、トラップ１２０と、配管１５１と、流量測定部１３０とを一体にして、配管１５２を屈曲自在のものにしても良い。トラップ１２０は、細胞塊等をノズル１１０に吸着させる際にノズル１１０を通過する培養液等を貯留するために備えられているが、備えなくても良い。 [Cell mass adsorption device]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cell mass adsorption mounting device according to the present invention. The cell mass adsorption mounting device 100 of the present embodiment includes a nozzle 110, a trap 120, a flow rate measurement unit 130, a positive / negative pressure generation control unit 140, and pipes 150, 151, and 152 that connect them in order. The piping 150 connecting the nozzle 110 and the trap 120 is preferably a bendable pipe so that only the nozzle 110 can be easily moved. Alternatively, the nozzle 151, the pipe 150, and the trap 120 may be integrated to make the pipe 151 bendable. Furthermore, the nozzle 152, the pipe 150, the trap 120, the pipe 151, and the flow rate measuring unit 130 may be integrated to make the pipe 152 bendable. The trap 120 is provided for storing a culture solution or the like that passes through the nozzle 110 when a cell mass or the like is adsorbed to the nozzle 110, but may not be provided.

図２は、ノズル１１０の概略構成図と、該ノズルのノズル先端部１１１の拡大図である。ノズル１１０は、細胞塊の吸着と保持および載置するノズルの先端部分であるノズル先端部１１１と、ノズル１１０を把持する部分であるノズル胴体部１１２と、配管１５０に接続するためのアダプタ部１１３とで構成される。ノズル先端部１１１は、その内径を細胞塊の大きさに適合させるために、脱着交換可能なものが良い。また、吸着保持の際に細胞塊を損傷しないために、ノズル先端部１１１の先端形状は、図２の拡大図のように丸まっていることが好ましい。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the nozzle 110 and an enlarged view of the nozzle tip 111 of the nozzle. The nozzle 110 includes a nozzle tip portion 111 that is a tip portion of a nozzle that adsorbs, holds, and places a cell mass, a nozzle body portion 112 that is a portion that holds the nozzle 110, and an adapter portion 113 that is connected to the pipe 150. It consists of. The nozzle tip 111 is preferably one that can be detached and replaced in order to adapt its inner diameter to the size of the cell mass. Further, in order not to damage the cell mass during adsorption holding, the tip shape of the nozzle tip 111 is preferably rounded as shown in the enlarged view of FIG.

図３は、流量測定部１３０の概略構成図である。流量測定部１３０は、オリフィス１３３と、オリフィス１３３の上流側（ノズル１１０側）に設けられた第１空気圧室１３４と、該第１空気圧室１３４の圧力を測定する第１圧力計１３１と、オリフィス１３３の下流側（正負圧発生制御手段１４０側）に設けられた第２空気圧室１３５と、該第２空気圧室１３５の圧力を測定する第２圧力計１３２と、第１圧力計１３１から出力される第１圧力信号並びに第２圧力計１３２から出力される第２圧力信号から、ノズル１１０を通過する空気流量を計算して流量信号を出力するための流量計算手段１３６と、を備える。 FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the flow rate measurement unit 130. The flow rate measuring unit 130 includes an orifice 133, a first air pressure chamber 134 provided on the upstream side (nozzle 110 side) of the orifice 133, a first pressure gauge 131 that measures the pressure in the first air pressure chamber 134, an orifice The second air pressure chamber 135 provided on the downstream side of 133 (positive and negative pressure generation control means 140 side), the second pressure gauge 132 for measuring the pressure in the second air pressure chamber 135, and the first pressure gauge 131 are output. Flow rate calculation means 136 for calculating the flow rate of air passing through the nozzle 110 from the first pressure signal and the second pressure signal output from the second pressure gauge 132 and outputting the flow rate signal.

流量測定部１３０の第１空気圧室１３４は、配管１５１を介してトラップ１２０に接続され、第２空気圧室１３５は、配管１５２を介して正負圧発生制御手段１４０に接続される。流量測定部１３０は、流量計算手段１３６からの流量信号と、第２圧力計１３２からの第２圧力信号と、を正負圧発生制御手段１４０に出力する。流量計算手段１３６を、正負圧発生制御手段１４０に組み込んだ構成であってもよい。この場合、流量測定部１３０は、第１圧力計１３１からの第１圧力信号と、第２圧力計１３２からの第２圧力信号と、を正負圧発生制御手段１４０に出力する。また、流量測定部１３０全体を、正負圧発生制御手段１４０に組み込んだ構成であってもよい。 The first air pressure chamber 134 of the flow rate measuring unit 130 is connected to the trap 120 via a pipe 151, and the second air pressure chamber 135 is connected to the positive / negative pressure generation control means 140 via a pipe 152. The flow rate measurement unit 130 outputs the flow rate signal from the flow rate calculation unit 136 and the second pressure signal from the second pressure gauge 132 to the positive / negative pressure generation control unit 140. The flow rate calculation unit 136 may be incorporated in the positive / negative pressure generation control unit 140. In this case, the flow rate measuring unit 130 outputs the first pressure signal from the first pressure gauge 131 and the second pressure signal from the second pressure gauge 132 to the positive / negative pressure generation control means 140. Alternatively, the entire flow rate measuring unit 130 may be incorporated in the positive / negative pressure generation control unit 140.

流量計算手段１３６は、アナログデジタル変換器、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＭＰＵ、デジタルアナログ変換器などの個別ＩＣで構成したもの、あるいは、これらの個別ＩＣを集積したワンチップマイコンで容易に構成できる。具体的には、ＭＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて、アナログデジタル変換器により第１圧力計１３１からの第１圧力信号と第２圧力計１３２からの第２圧力信号とをアナログデジタル変換した後、それらのデジタル値からデジタル流量を計算する。その後、ＭＰＵは、デジタル流量値をそのまま、あるいは、デジタルアナログ変換器によりアナログ流量値に変換した、流量信号として正負圧発生制御手段１４０に出力する。 The flow rate calculation means 136 can be easily constituted by an individual IC such as an analog / digital converter, ROM, RAM, MPU, digital / analog converter, or a one-chip microcomputer in which these individual ICs are integrated. Specifically, the MPU converts the first pressure signal from the first pressure gauge 131 and the second pressure signal from the second pressure gauge 132 into an analog digital signal by an analog / digital converter based on a program stored in the ROM. After conversion, the digital flow rate is calculated from these digital values. Thereafter, the MPU outputs the digital flow rate value to the positive / negative pressure generation control means 140 as a flow rate signal as it is or converted into an analog flow rate value by a digital / analog converter.

図４は、正負圧発生制御手段１４０の概略構成図である。正負圧発生制御手段１４０は、可変バルブ１４１と、切替バルブ１４２と、減圧源１４３と、加圧源１４４と、これらを接続する配管１５３，１５４，１５５と、減圧源１４３の圧力を測定する第３圧力計１４５と、加圧源１４４の圧力を測定する第４圧力計１４６と、計測制御手段１４７と、を備える。流量測定部１３０（厳密には第２空気圧室１３５）は、配管１５２を介して可変バルブ１４１に接続される。また、可変バルブ１４１は、配管１５３を介して切替バルブ１４２に接続される。さらに、切替バルブ１４２は、配管１５４を介して減圧源１４３と、配管１５５を介して加圧源１４４に接続される。 FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the positive / negative pressure generation control means 140. The positive / negative pressure generation control means 140 measures the pressure of the variable valve 141, the switching valve 142, the decompression source 143, the pressurization source 144, the pipes 153, 154, 155 connecting them, and the decompression source 143. 3 pressure gauges 145, a fourth pressure gauge 146 that measures the pressure of the pressure source 144, and a measurement control means 147. The flow rate measurement unit 130 (strictly, the second pneumatic chamber 135) is connected to the variable valve 141 via the pipe 152. The variable valve 141 is connected to the switching valve 142 via the pipe 153. Further, the switching valve 142 is connected to the pressure source 143 via the pipe 154 and to the pressure source 144 via the pipe 155.

減圧源１４３には、真空ポンプ、例えば、油回転ポンプが使用できる。加圧源１４４には、コンプレッサが使用できる。また、容積移動式ポンプ、例えば、ダイアフラムポンプ
は、その入出力を入れ替えることにより、減圧源１４３にも、加圧源１４４にも使用できる。さらに、加圧源１４４は、大気圧であっても良い。 As the decompression source 143, a vacuum pump, for example, an oil rotary pump can be used. A compressor can be used as the pressure source 144. In addition, a displacement pump, for example, a diaphragm pump, can be used for both the decompression source 143 and the pressurization source 144 by switching its input and output. Further, the pressure source 144 may be atmospheric pressure.

計測制御手段１４７は、流量測定部１３０からの流量信号と第２圧力信号とを受け取って、可変バルブ１４１の開度を調節する制御信号を可変バルブ１４１に出力するとともに、第３圧力信号と第４圧力信号とを受け取って、可変バルブ１４１を減圧源１４３に接続するか加圧源１４４に接続するかを切替える切替信号を切替バルブ１４２に出力する機能を備える。また、計測制御手段１４７は、外部からの指令信号により、下記に説明する＜吸着モード＞と＜保持モード＞、および＜載置モード＞の動作を行う機能を備える。さらに、計測制御手段１４７は、＜吸着モード＞と＜保持モード＞、および＜載置モード＞の動作状態を表す状態信号を外部に出力する機能を備える。 The measurement control means 147 receives the flow rate signal and the second pressure signal from the flow rate measurement unit 130 and outputs a control signal for adjusting the opening degree of the variable valve 141 to the variable valve 141, and the third pressure signal and the second pressure signal. 4 pressure signals are received, and a switching signal for switching whether the variable valve 141 is connected to the decompression source 143 or the pressurization source 144 is output to the switching valve 142. Further, the measurement control means 147 has a function of performing operations of <adsorption mode>, <holding mode>, and <mounting mode> described below in response to an external command signal. Further, the measurement control unit 147 has a function of outputting a state signal indicating an operation state of <adsorption mode>, <holding mode>, and <mounting mode> to the outside.

計測制御手段１４７は、市販のシーケンサで構成しても良いし、また、アナログデジタル変換器、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＭＰＵ、デジタルアナログ変換器などの個別ＩＣで構成しても良いし、さらに、これらの機能を集積したワンチップマイコンで構成しても良い。 The measurement control means 147 may be composed of a commercially available sequencer, or may be composed of individual ICs such as analog-digital converters, ROM, RAM, MPU, digital-analog converters, etc. You may comprise with the one-chip microcomputer which integrated the function.

次に、本実施形態における細胞塊吸着載置器１００の動作について細胞塊をノズル先端部１１１に吸着する＜吸着モード＞、吸着した細胞塊をノズル先端部１１１に保持する＜保持モード＞、および、保持した細胞塊をノズル先端部１１１から載置する＜載置モード＞に分けて説明する。 Next, regarding the operation of the cell mass adsorption mounting device 100 in the present embodiment, the cell mass is adsorbed to the nozzle tip 111 <adsorption mode>, the adsorbed cell mass is held in the nozzle tip 111, <holding mode>, and The explanation will be divided into <placement mode> in which the retained cell mass is placed from the nozzle tip 111.

＜吸着モード＞
吸着モードにおいては、外部からの指令信号に応じて、以下の手順により、細胞塊をノズル先端部１１１に吸着する。
（１）（吸着初期化）正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７は、可変バルブ１４１を閉じ、切替バルブ１４２を減圧源１４３側に接続した後に、減圧源１４３の圧力を測定する第３圧力計１４５からの第３圧力信号が初期圧力値になるように初期化する。この初期圧力値は、大気圧より低い負圧にする必要がある。一方、手動あるいは後述する三次元移動手段４０により、ノズル先端部１１１を吸着しようとする細胞塊の近傍に移動させ、吸着を開始する位置が所定の初期位置になるように初期化する。
（２）（吸着開始）正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７は、流量測定部１３０からの流量信号をモニターしながら、可変バルブ１４１を徐々に開く。
（３）（吸着終了）正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７は、流量測定部１３０からの流量信号が所定の吸着流量以下になれば、次の＜保持モード＞にモード移行する。また、正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７は、流量測定部１３０からの流量信号が所定の吸着流量以下にならなければ、細胞塊の吸着不能状態を表わす吸着不能信号を表示、あるいは、外部に出力する。 <Adsorption mode>
In the adsorption mode, the cell mass is adsorbed to the nozzle tip 111 according to the following procedure in accordance with an external command signal.
(1) (Adsorption initialization) The measurement control means 147 of the positive / negative pressure generation control means 140 closes the variable valve 141 and connects the switching valve 142 to the pressure reduction source 143 side, and then measures the pressure of the pressure reduction source 143. Initialization is performed so that the third pressure signal from the pressure gauge 145 becomes the initial pressure value. This initial pressure value needs to be a negative pressure lower than the atmospheric pressure. On the other hand, the nozzle tip 111 is moved to the vicinity of the cell mass to be adsorbed manually or by a three-dimensional moving means 40 described later, and is initialized so that the position where the adsorption starts is a predetermined initial position.
(2) (Adsorption start) The measurement control means 147 of the positive / negative pressure generation control means 140 gradually opens the variable valve 141 while monitoring the flow rate signal from the flow rate measurement unit 130.
(3) (End of adsorption) The measurement control means 147 of the positive / negative pressure generation control means 140 shifts the mode to the next <holding mode> when the flow rate signal from the flow rate measurement unit 130 becomes a predetermined adsorption flow rate or less. In addition, the measurement control means 147 of the positive / negative pressure generation control means 140 displays an adsorption impossible signal indicating a non-adsorbable state of the cell mass unless the flow signal from the flow measurement unit 130 is equal to or lower than a predetermined adsorption flow rate, or Output to the outside.

＜保持モード＞
（４）（保持）＜吸着モード＞からのモード移行により、正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７は、流量測定部１３０からの流量信号が所定の保持流量を保つように、可変バルブ１４１の開度を自動制御する。また、正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７は、細胞塊の保持状態を表わす保持信号を表示、あるいは、外部に出力する。これにより、次の＜載置モード＞に移行することができる。ノズル先端部１１１に吸着保持したノズル１１０は、手動あるいは後述する三次元移動手段４０により、初期位置から移動させても良い。 <Retention mode>
(4) (Hold) By the mode transition from the <adsorption mode>, the measurement control means 147 of the positive / negative pressure generation control means 140 causes the variable valve 141 so that the flow rate signal from the flow rate measurement unit 130 maintains a predetermined hold flow rate. Automatically controls the opening of the. Further, the measurement control means 147 of the positive / negative pressure generation control means 140 displays a retention signal indicating the retention state of the cell mass or outputs it to the outside. Thereby, it is possible to shift to the next <mounting mode>. The nozzle 110 sucked and held by the nozzle tip 111 may be moved from the initial position manually or by the three-dimensional moving means 40 described later.

＜載置モード＞
外部からの指令信号に応じて、＜保持モード＞における細胞塊の保持状態を表わす保持信号を確認した後、以下の手順により、ノズル先端部１１１に保持されている細胞塊を所定の載置位置に載置する。
（５）（載置初期化）正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７は、加圧源１４３の圧力を測定する第４圧力計１４６からの第４圧力信号が初期圧力値になるように初期化する。この初期圧力値は、大気圧より少し高い正圧とすることが好ましい。一方、手動あるいは後述する三次元移動手段４０により、ノズル先端部１１１から細胞塊を載置しようとする載置位置に、ノズル１１０を移動させる。
（６）（載置開始）正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７は、切替バルブ１４２により加圧源１４４側に接続した後に、流量測定部１３０からの流量信号をモニターしながら、可変バルブ１４１を徐々に開く。
（７）（載置終了）正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７は、流量測定部１３０からの流量信号が所定の載置流量以上になれば、細胞塊の載置が終了した細胞塊載置状態を表わす載置終了信号を表示、あるいは、外部に出力する。また、正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７は、流量測定部１３０からの流量信号が所定の載置流量に達しなければ、細胞塊の載置不能状態を表わす載置不能信号を表示、あるいは、外部に出力する。 <Mounting mode>
After confirming a holding signal indicating the holding state of the cell mass in <holding mode> in accordance with an external command signal, the cell mass held at the nozzle tip 111 is placed at a predetermined placement position by the following procedure. Placed on.
(5) (Mounting initialization) The measurement control means 147 of the positive / negative pressure generation control means 140 makes the fourth pressure signal from the fourth pressure gauge 146 that measures the pressure of the pressurization source 143 become the initial pressure value. initialize. The initial pressure value is preferably a positive pressure slightly higher than atmospheric pressure. On the other hand, the nozzle 110 is moved from the nozzle tip 111 to a placement position where a cell mass is to be placed, either manually or by a three-dimensional moving means 40 described later.
(6) (Mounting start) The measurement control means 147 of the positive / negative pressure generation control means 140 is connected to the pressurizing source 144 side by the switching valve 142 and then monitors the flow rate signal from the flow rate measurement unit 130 while changing the variable valve Open 141 gradually.
(7) (End of placement) The measurement control means 147 of the positive / negative pressure generation control means 140 allows the cell mass that has been placed on the cell mass if the flow rate signal from the flow rate measurement unit 130 is equal to or higher than a predetermined placement flow rate. A placement end signal indicating the placement state is displayed or output to the outside. Further, the measurement control means 147 of the positive / negative pressure generation control means 140 displays a placement impossible signal indicating a placement impossible state of the cell mass unless the flow rate signal from the flow rate measurement unit 130 reaches a predetermined placement flow rate. Alternatively, output to the outside.

本実施形態における細胞塊吸着載置器１００の動作について詳細に上述したが、正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７は、上述の主旨に基づく動作を含め他の動作や類似の動作を行っても良い。 Although the operation of the cell mass adsorption mounting device 100 in the present embodiment has been described in detail above, the measurement control unit 147 of the positive / negative pressure generation control unit 140 performs other operations and similar operations including the operation based on the above-described gist. May be.

本実施形態における細胞塊吸着載置器１００は、上述のように、流量測定部１３０からの流量信号に基づいて、前記細胞塊の吸着と保持および載置の状態を検知し、該正負圧発生制御手段１４０が発生する正負圧力と前記ノズルを通過する空気流量を制御することを特徴としているので、過剰な吸着力や保持力による細胞塊の変形や損傷を防ぐことができる。また、過剰な吸着力により、ノズル内径に近い寸法の細胞塊をノズルに吸い込む可能性を低減できる。 As described above, the cell mass adsorption mounting device 100 according to the present embodiment detects the adsorption, holding, and mounting states of the cell mass based on the flow rate signal from the flow rate measurement unit 130, and generates the positive and negative pressures. Since the control means 140 controls the positive / negative pressure generated and the flow rate of air passing through the nozzle, it is possible to prevent deformation and damage of the cell mass due to excessive adsorption force and holding force. Moreover, the possibility of sucking into the nozzle a cell mass having a size close to the inner diameter of the nozzle can be reduced due to the excessive adsorption force.

次に、本発明の細胞塊移載装置の第１実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
［細胞塊移載装置］
図５は、本発明に係る細胞塊移載装置１０（制御手段５０を除く）における本体部１１の概略斜視図である。細胞塊移載装置１０は、収容プレート２０を固定する収容プレート台２５と、載置プレート３０を固定する載置プレート台３５と、細胞塊吸着放置器１００のノズル胴体部１１２を把持しノズル先端部１１１を収容プレート２０および載置プレート３０に対して三次元的に相対移動させる三次元移動手段４０と、該三次元移動手段４０と細胞塊吸着載置器１００とを制御する制御手段５０と、を備える。 Next, a first embodiment of the cell mass transfer device of the present invention will be described in detail based on the drawings.
[Cell mass transfer equipment]
FIG. 5 is a schematic perspective view of the main body 11 in the cell mass transfer device 10 (excluding the control means 50) according to the present invention. The cell lump transfer device 10 holds the receiving plate base 25 for fixing the receiving plate 20, the mounting plate base 35 for fixing the mounting plate 30, and the nozzle body 112 of the cell mass adsorbing and leaving device 100 to hold the tip of the nozzle. A three-dimensional movement means 40 for moving the portion 111 relative to the receiving plate 20 and the placement plate 30 in three dimensions, and a control means 50 for controlling the three-dimensional movement means 40 and the cell mass adsorption mounter 100; .

収容プレート台２５は、収容プレート２０を再固定しても該固定位置が変動しない機構を備える。具体的には、位置決めピンや位置決め板を備える。収容プレート台２５と載置プレート台３５は、上下２段構造で、収容プレート台２５が下部に、載置プレート台３５が上部に配置されるのが好ましい。この構造によれば、ノズル１１０を収容プレート２０から載置プレート３０までの移動距離が短くなるばかりでなく、載置プレート３０上に立体的に載置される立体細胞塊を観察するための実体顕微鏡４５を三次元移動手段４０と干渉せずに容易に配置することができる。なお、この第１実施形態においては、実体顕微鏡４５を必ずしも備える必要はない。しかし、次の第２実施形態においては、実体顕微鏡４５あるいはこれに代わるものを備える必要がある。 The receiving plate base 25 includes a mechanism that does not change the fixing position even if the receiving plate 20 is fixed again. Specifically, a positioning pin and a positioning plate are provided. The accommodation plate base 25 and the mounting plate base 35 are preferably in a two-stage structure, with the storage plate base 25 being disposed in the lower part and the placement plate base 35 being disposed in the upper part. According to this structure, not only the moving distance of the nozzle 110 from the receiving plate 20 to the mounting plate 30 is shortened, but also an entity for observing the three-dimensional cell mass that is three-dimensionally mounted on the mounting plate 30. The microscope 45 can be easily arranged without interfering with the three-dimensional moving means 40. In the first embodiment, the stereomicroscope 45 is not necessarily provided. However, in the next second embodiment, it is necessary to provide the stereomicroscope 45 or an alternative to this.

図６は、収容プレート２０の概略図であり、図６（ａ）は収容プレート２０の概略斜視図、図６（ｂ）は収容凹部２１の縦断面図である。収容プレート２０は、図６（ａ）に示すように、細胞塊を収容する収容凹部２１を備え、収容凹部２１には、図６（ｂ）に示すように、培養液とともに細胞塊を収容する。収容凹部２１の底部は、収容する細胞塊の位置が決まるよう一点に向けて深くなっていく構造であることが望ましく、例えば図６（ｂ）に示すような半球面状であることが好ましい。載置プレート３０の形状は特に限定はなく、例えば、収容プレート２０と同様な載置凹部を備えたものでも良い。 FIG. 6 is a schematic view of the receiving plate 20, FIG. 6A is a schematic perspective view of the receiving plate 20, and FIG. 6B is a longitudinal sectional view of the receiving recess 21. As shown in FIG. 6 (a), the accommodation plate 20 includes an accommodation recess 21 for accommodating the cell mass, and the accommodation recess 21 accommodates the cell mass together with the culture solution as shown in FIG. 6 (b). . The bottom of the accommodating recess 21 is desirably a structure that becomes deeper toward one point so that the position of the cell mass to be accommodated is determined, and preferably has a hemispherical shape as shown in FIG. 6B, for example. The shape of the mounting plate 30 is not particularly limited. For example, the mounting plate 30 may have a mounting recess similar to the accommodation plate 20.

三次元移動手段４０は、細胞塊吸着載置器１００のノズル胴体部１１２を把持しノズル先端部１１１を収容プレート２０および載置プレート３０に対して三次元的に相対移動させるものである。具体的には、三次元移動手段４０は、細胞塊吸着載置器１００のノズル胴体部１１２を把持する把持部４１と、把持部４１をＸ軸方向に移動させるＸ軸直動ステージ４２と、Ｙ軸方向に移動させるＹ軸直動ステージ４３と、Ｚ軸方向に移動させるＺ軸直動ステージ４４とを備え、各ＸＹＺ軸直動ステージ４２，４３，４４は、リニアガイドとボールねじおよびサーボモータあるいはステッピングモータ、さらに、これらのモータを駆動するサーボアンプあるいはドライバ等によって構成される。三次元移動手段４０は、他のもの、例えば、θ軸回転ステージと、Ｘ軸直動ステージと、Ｚ軸直動ステージとを備えたものであっても良い。三次元移動手段４０は、制御手段５０からの制御信号を受け取って、前記のモータを駆動する。 The three-dimensional moving means 40 holds the nozzle body 112 of the cell mass adsorption mounting device 100 and moves the nozzle tip 111 relative to the accommodation plate 20 and the mounting plate 30 in a three-dimensional manner. Specifically, the three-dimensional moving means 40 includes a gripping part 41 that grips the nozzle body 112 of the cell mass adsorption mounting device 100, an X-axis linear movement stage 42 that moves the gripping part 41 in the X-axis direction, A Y-axis linear motion stage 43 that moves in the Y-axis direction and a Z-axis linear motion stage 44 that moves in the Z-axis direction are provided. Each of the XYZ-axis linear motion stages 42, 43, and 44 includes a linear guide, a ball screw, and a servo. The motor or the stepping motor is configured by a servo amplifier or a driver that drives these motors. The three-dimensional moving unit 40 may include other types, for example, a θ-axis rotary stage, an X-axis linear motion stage, and a Z-axis linear motion stage. The three-dimensional moving unit 40 receives a control signal from the control unit 50 and drives the motor.

制御手段５０は、細胞塊吸着載置器１００と三次元移動手段４０とを制御して、ノズル１１０のノズル先端部１１１を収容プレート２０上の所定の吸着位置に移動させて収容プレート２０に収容された細胞塊を吸着保持した後、ノズル１１０のノズル先端部１１１を載置プレート２０上の所定の載置位置に移動させて吸着保持した細胞塊を載置する機能を備える。制御手段５０は、細胞塊吸着載置器１００の正負圧発生制御手段１４０の計測制御手段１４７、さらに、細胞塊吸着載置器１００の流量測定部１３０の流量計算手段１３６の機能を組み込んだものであっても良い。 The control means 50 controls the cell mass adsorption mounting device 100 and the three-dimensional movement means 40 to move the nozzle tip 111 of the nozzle 110 to a predetermined adsorption position on the accommodation plate 20 and accommodate it in the accommodation plate 20. After the adsorbed cell mass is adsorbed and held, the nozzle tip 111 of the nozzle 110 is moved to a predetermined placement position on the placement plate 20 to place the adsorbed and held cell mass. The control means 50 incorporates the functions of the measurement control means 147 of the positive / negative pressure generation control means 140 of the cell mass adsorption mounting device 100 and the flow rate calculation means 136 of the flow rate measuring unit 130 of the cell mass adsorption mounting device 100. It may be.

上述した制御手段５０の機能は、アナログデジタル変換器、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＭＰＵ、デジタルアナログ変換器などの個別ＩＣで構成しても良いし、これらの機能を集積したワンチップマイコンで構成することができる。また、制御手段５０は、他のもの、例えば、市販のシーケンサ等で構成することができる。 The function of the control means 50 described above may be configured by an individual IC such as an analog-digital converter, ROM, RAM, MPU, digital-analog converter, or may be configured by a one-chip microcomputer in which these functions are integrated. it can. Moreover, the control means 50 can be comprised by another thing, for example, a commercially available sequencer etc.

制御手段５０は、上述した機能に加え、流量測定部１３０から出力される流量信号に基づいて、ノズル１１０の先端と収容プレート２０あるいは載置プレート３０との隙間寸法を計算する隙間寸法計算手段５１を備える。隙間寸法計算手段５１の機能は、上述の構成の制御手段５０に容易に組み込むことができる。ノズルと平面との隙間から流れる空気流量を測定すれば、ノズルと平面との隙間寸法が計測できることは、日本工業規格（流量式空気マイクロメータＪＩＳＢ７５３５）に記載されているので、ここでの説明は省略する。 In addition to the functions described above, the control unit 50 calculates a gap size between the tip of the nozzle 110 and the receiving plate 20 or the mounting plate 30 based on a flow rate signal output from the flow rate measuring unit 130. Is provided. The function of the gap size calculation means 51 can be easily incorporated into the control means 50 having the above-described configuration. It is described in the Japanese Industrial Standard (flow rate air micrometer JISB7535) that the gap dimension between the nozzle and the plane can be measured by measuring the flow rate of air flowing through the gap between the nozzle and the plane. Omitted.

制御手段５０は、隙間寸法計算手段５１の他に、三次元移動手段４０によりノズル１１０を収容プレート２０の上あるいは載置プレート３０の上を平面的に走査し、隙間寸法計算手段５１により計算したノズル１１０の各走査位置における隙間寸法から、収容プレート２０あるいは載置プレート３０の面形状を測定する面形状測定手段５２を備える。面形状測定手段５２の機能は、上述の構成の制御手段５０に容易に組み込むことができる。 In addition to the gap size calculation means 51, the control means 50 planarly scans the nozzle 110 on the accommodation plate 20 or the mounting plate 30 by the three-dimensional movement means 40 and calculates the gap size calculation means 51. Surface shape measuring means 52 for measuring the surface shape of the receiving plate 20 or the mounting plate 30 from the gap size at each scanning position of the nozzle 110 is provided. The function of the surface shape measuring means 52 can be easily incorporated into the control means 50 having the above-described configuration.

三次元移動手段４０によりノズル１１０を収容プレート２０の上あるいは載置プレート３０の上を平面的に走査する方法として、２種類の方法、すなわち、（ａ）逐次走査方法と（ｂ）自動走査方法がある。以下に、図７を用いて、これらの方法を説明する。 As a method of planarly scanning the nozzle 110 on the receiving plate 20 or the mounting plate 30 by the three-dimensional moving means 40, two types of methods are used: (a) sequential scanning method and (b) automatic scanning method. There is. Hereinafter, these methods will be described with reference to FIG.

（ａ）逐次走査方法は、隙間寸法を測定する位置毎に逐次走査する方法である。具体的には、面形状測定手段５２は、制御手段４０と三次元移動手段４０により、収容プレート２０あるいは載置プレート３０に対して垂直方向（Ｚ軸直動ステージ４４）のノズル１１０の位置を固定して、水平方向の一方向（Ｘ軸直動ステージ４２あるいはＹ軸直動ステージ４３）にノズル１１０を移動しながら、隙間寸法計算手段５１により、移動位置毎に逐次、隙間寸法を測定する。このとき、面形状測定手段５２は、各位置における隙間寸法を記憶する。なお、ノズル１１０の固定位置は、隙間寸法が小さく、ノズル１１０の走査によりノズル先端部１１１が収容プレート２０あるいは載置プレート３０に接触しないように設定するのが好ましい。 (A) The sequential scanning method is a method of sequentially scanning for each position where the gap dimension is measured. Specifically, the surface shape measuring unit 52 determines the position of the nozzle 110 in the vertical direction (Z-axis linear motion stage 44) with respect to the receiving plate 20 or the mounting plate 30 by the control unit 40 and the three-dimensional moving unit 40. While the nozzle 110 is fixed and moved in one horizontal direction (X-axis linear motion stage 42 or Y-axis linear motion stage 43), the clearance dimension is sequentially measured for each movement position by the clearance dimension calculation means 51. . At this time, the surface shape measuring means 52 stores the gap size at each position. The fixed position of the nozzle 110 is preferably set so that the gap dimension is small and the nozzle tip 111 does not contact the receiving plate 20 or the mounting plate 30 by scanning the nozzle 110.

（ｂ）自動走査方法は、隙間寸法を一定に保って自動走査する方法である。具体的には、面形状測定手段５２は、制御手段５０と三次元移動手段４０により、収容プレート２０あるいは載置プレート３０に対して垂直方向（Ｚ軸直動ステージ４４）のノズル１１０の位置を初期隙間寸法になるように設定した後に、隙間寸法計算手段５１から出力される隙間寸法が、初期隙間寸法に一致するように、すなわち、隙間寸法を一定に保つようにＺ軸直動ステージ４４を自動制御しながら、ノズル１１０を水平方向の一方向（Ｘ軸直動ステージ４２あるいはＹ軸直動ステージ４３）に移動する。このとき、面形状測定手段５２は、各走査位置における隙間寸法（初期隙間寸法とその初期隙間寸法からのＺ軸直動ステージ４４の移動量との和）を記憶する。ノズル１１０の初期隙間寸法は、その値が小さく、ノズル１１０の走査によりノズル先端部１１１が収容プレート２０あるいは載置プレート３０に接触しないように設定するのが好ましい。 (B) The automatic scanning method is a method of automatically scanning with the gap size kept constant. Specifically, the surface shape measuring unit 52 determines the position of the nozzle 110 in the vertical direction (Z-axis linear motion stage 44) with respect to the receiving plate 20 or the mounting plate 30 by the control unit 50 and the three-dimensional moving unit 40. After setting the initial gap size, the Z-axis linear movement stage 44 is set so that the gap size output from the gap size calculation means 51 matches the initial gap size, that is, the gap size is kept constant. While automatically controlling, the nozzle 110 is moved in one horizontal direction (X-axis linear movement stage 42 or Y-axis linear movement stage 43). At this time, the surface shape measuring means 52 stores the gap dimension (the sum of the initial gap dimension and the amount of movement of the Z-axis linear motion stage 44 from the initial gap dimension) at each scanning position. The initial gap dimension of the nozzle 110 has a small value, and is preferably set so that the nozzle tip 111 does not come into contact with the receiving plate 20 or the mounting plate 30 by scanning the nozzle 110.

制御手段５０は、面形状測定手段５２により、細胞塊を収容している収容プレート２０の収容面形状と細胞塊を収容していない収容プレート２０の未収容面形状を測定し、収容面形状と未収容面形状から収容された細胞塊の立体形状および該細胞塊の位置を計算する収容立体形状位置計算手段５３を備える。収容立体形状位置計算手段５３の機能は、上述の構成の制御手段５０に容易に組み込むことができる。細胞塊を収容していない収容プレート２０の未収容面形状は、面形状測定手段５２により測定するのではなく、他の方法で求めたものでもよい。 The control means 50 measures the accommodation surface shape of the accommodation plate 20 containing the cell mass and the non-accommodation surface shape of the accommodation plate 20 that does not contain the cell mass by the surface shape measuring means 52, An accommodation solid shape position calculation means 53 is provided for calculating the three-dimensional shape of the cell mass accommodated from the unaccommodated surface shape and the position of the cell mass. The function of the accommodation solid shape position calculation means 53 can be easily incorporated into the control means 50 having the above-described configuration. The non-accommodating surface shape of the accommodating plate 20 that does not accommodate cell clumps may be determined by other methods instead of being measured by the surface shape measuring means 52.

制御手段５０は、面形状測定手段５２により、細胞塊が立体的に載置された載置プレート３０の載置面形状と細胞塊が載置されていない載置プレート３０の未載置面形状を測定し、載置面形状と未載置面形状から立体的に載置された立体細胞塊の立体形状および該立体細胞塊の位置を計算する載置立体形状位置計算手段５４を備える。載置立体形状位置計算手段５４は、上述の構成の制御手段５０に容易に組み込むことができる。細胞塊が載置されていない載置プレート３０の未載置面形状は、面形状測定手段５２により測定するのではなく、他の方法で求めたものでもよい。 The control means 50 uses the surface shape measuring means 52 to place the placement surface shape of the placement plate 30 on which the cell mass is placed three-dimensionally and the unmounted surface shape of the placement plate 30 on which the cell mass is not placed. And a mounted three-dimensional shape position calculating means 54 for calculating the three-dimensional shape of the three-dimensional cell mass placed three-dimensionally from the placement surface shape and the non-mounted surface shape and the position of the three-dimensional cell mass. The mounting solid shape position calculating means 54 can be easily incorporated into the control means 50 having the above-described configuration. The non-mounting surface shape of the mounting plate 30 on which the cell cluster is not mounted may not be measured by the surface shape measuring unit 52 but may be obtained by another method.

本発明の細胞塊移載装置の第２実施形態を、第１の実施形態との相違点のみを以下に説明する。第２の実施形態においては、上述した載置立体形状位置計算手段５４に代えて、載置プレート３０に立体的に載置される立体細胞塊をステレオ視する複数台のカメラと、該カメラの画像信号を取り込み、ステレオ視の原理に基づいて立体細胞塊の立体形状および該立体細胞塊の位置を計算するステレオ視立体形状位置計算手段５５を備える。ステレオ視立体形状位置計算手段５５の機能は、上述の構成の制御手段５０に組み込むことができるが、市販のデジタル画像処理装置を用いて組み込むこともできる。 Only a difference between the second embodiment of the cell mass transfer apparatus of the present invention and the first embodiment will be described below. In the second embodiment, instead of the mounting three-dimensional shape position calculating means 54 described above, a plurality of cameras for stereoscopically viewing a three-dimensional cell mass that is three-dimensionally mounted on the mounting plate 30; Stereo vision three-dimensional position calculation means 55 is provided which takes in an image signal and calculates the three-dimensional shape of the three-dimensional cell cluster and the position of the three-dimensional cell cluster based on the principle of stereo vision. The function of the stereo visual three-dimensional position calculation means 55 can be incorporated into the control means 50 having the above-described configuration, but can also be incorporated using a commercially available digital image processing apparatus.

デジタル画像処理技術、例えば、特徴点抽出法を用いて、複数台のカメラからのデジタル画像における特徴点を抽出し、これらの特徴点に対するステレオ視の原理に基づいて、立体細胞塊の立体形状および該立体細胞塊の位置を容易に測定することができる。 Using digital image processing technology, for example, feature point extraction method, extract feature points in digital images from multiple cameras, and based on the principle of stereo vision for these feature points, The position of the three-dimensional cell mass can be easily measured.

１１ 本体部
２０ 収容プレート
２１ 収容凹部
３０ 載置プレート
４０ 三次元移動手段
４５ 実体顕微鏡
１００ 細胞塊吸着載置器
１１０ ノズル
１１１ ノズル先端部
１１２ ノズル胴体部
１３０ 流量測定部
１３１ 第１圧力計
１３２ 第２圧力計
１３３ オリフィス
１３４ 第１空気圧室
１３５ 第２空気圧室
１４０ 正負圧発生制御手段
１４１ 可変バルブ
１４２ 切替バルブ
１４３ 減圧源
１４４ 加圧源
１４５ 第３圧力計
１４６ 第４圧力計
１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５ 配管






DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Main-body part 20 Accommodation plate 21 Accommodation recessed part 30 Mounting plate 40 Three-dimensional moving means 45 Stereomicroscope 100 Cell lump adsorption mounting device 110 Nozzle 111 Nozzle front-end | tip part 112 Nozzle body part 130 Flow measurement part 131 1st pressure gauge 132 2nd Pressure gauge 133 Orifice 134 First pneumatic chamber 135 Second pneumatic chamber 140 Positive / negative pressure generation control means 141 Variable valve 142 Switching valve 143 Depressurization source 144 Pressurization source 145 Third pressure gauge 146 Fourth pressure gauge 150, 151, 152, 153 154, 155 Piping

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１の細胞塊吸着載置器は、ノズルと、該ノズルを通過する空気流量を測定し、測定した空気流量に基づいた流量信号を出力する流量測定部と、前記ノズルが屈曲自在の配管を介して接続され、前記流量信号に基づいて、発生する正負圧力を制御する正負圧発生制御手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the cell mass adsorption mounter according to claim 1 of the present invention measures a nozzle and an air flow rate passing through the nozzle, and outputs a flow rate signal based on the measured air flow rate. And a positive / negative pressure generation control means for controlling the positive / negative pressure generated based on the flow rate signal , wherein the nozzle is connected through a bendable pipe.

また、請求項２の細胞塊移載装置は、請求項１に記載の細胞塊吸着載置器と、該細胞塊吸着載置器のノズルを三次元的に相対移動させる三次元移動手段と、細胞塊を収容する収容凹部を形成した収容プレートと、細胞塊を載置する載置プレートと、を備えることを特徴とする。 A cell mass transfer apparatus according to claim 2 is a cell mass adsorption mounting device according to claim 1, and a three-dimensional moving means for relatively moving the nozzles of the cell mass adsorption mounting device three-dimensionally, It is characterized by comprising an accommodation plate in which an accommodation recess for accommodating a cell mass is formed, and a placement plate for placing the cell mass.

また、請求項３の細胞塊移載装置は、請求項２において、前記流量測定部から出力される流量信号に基づいて、前記ノズルの先端と前記収容プレートあるいは前記載置プレートとの隙間寸法を計算する隙間寸法計算手段と、前記三次元移動手段により、前記ノズルを前記収容プレートの上あるいは前記載置プレートの上を平面的に走査し、前記隙間寸法計算手段により前記ノズルの各走査位置における隙間寸法から前記収容プレートあるいは前記載置プレートの面形状を測定する面形状測定手段と、を備える細胞塊移載装置であって、前記流量測定部は、前記ノズルと前記正負圧発生制御手段とを接続する配管途中に挿入され、オリフィスと、該オリフィスの前記ノズル側に設けられた第１空気圧室と、該第１空気圧室内の圧力を測定する第１圧力計と、前記オリフィスの前記正負圧発生制御手段側に設けられた第２空気圧室と、該第２空気圧室内の圧力を測定する第２圧力計と、前記第１圧力計からの第１圧力信号と前記第２圧力計からの第２圧力信号から前記空気流量を計算し、流量信号を出力する流量計算手段と、を備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the cell mass transfer apparatus according to the second aspect, wherein a gap dimension between the tip of the nozzle and the receiving plate or the mounting plate is determined based on a flow rate signal output from the flow rate measuring unit. The gap size calculation means for calculating and the three-dimensional movement means scan the nozzle on the receiving plate or the mounting plate in a plane, and the gap size calculation means at each scanning position of the nozzle. A cell shape transfer device comprising: a surface shape measuring means for measuring a surface shape of the receiving plate or the mounting plate from a gap dimension, wherein the flow rate measuring unit includes the nozzle, the positive / negative pressure generation control means, Is inserted in the middle of the pipe connecting the two, and an orifice, a first pneumatic chamber provided on the nozzle side of the orifice, and a first pressure chamber for measuring the pressure in the first pneumatic chamber A pressure gauge, a second air pressure chamber provided on the positive / negative pressure generation control means side of the orifice, a second pressure gauge for measuring the pressure in the second air pressure chamber, and a first pressure from the first pressure gauge And a flow rate calculating means for calculating the air flow rate from the signal and the second pressure signal from the second pressure gauge and outputting the flow rate signal .

また、請求項４の細胞塊移載装置は、請求項３において、前記面形状測定手段により、細胞塊を収容している収容プレートの収容面形状と細胞塊を収容していない収容プレートの未収容面形状とを測定し、前記収容面形状および前記未収容面形状から収容された細胞塊の立体形状および該細胞塊の位置を計算する収容立体形状位置計算手段を備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the cell lump transfer device according to the third aspect, wherein the surface shape measuring means is configured so that the accommodating surface shape of the accommodating plate accommodating the cell clumps and the accommodating plate not accommodating the cell clumps are not It is characterized by comprising accommodation solid shape position calculating means for measuring the accommodation surface shape and calculating the three-dimensional shape of the cell mass accommodated from the accommodation surface shape and the unaccommodated surface shape and the position of the cell mass.

また、請求項５の細胞塊移載装置は、請求項３または４において、前記面形状測定手段により、細胞塊が立体的に載置された載置プレートの載置面形状と細胞塊が載置されていない載置プレートの未載置面形状とを測定し、前記載置面形状および前記未載置面形状から立体的に載置された立体細胞塊の立体形状および該立体細胞塊の位置を計算する載置立体形状位置計算手段を備えることを特徴とする。 Further, the cell mass transfer device according to claim 5 is the device according to claim 3 or 4 , wherein the surface shape measuring means mounts the placement surface shape of the placement plate on which the cell mass is placed three-dimensionally and the cell mass. Measuring the unmounted surface shape of the mounting plate that is not placed, and the three-dimensional shape of the three-dimensional cell cluster placed three-dimensionally from the above-described mounting surface shape and the non-mounted surface shape; A mounting solid shape position calculating means for calculating the position is provided.

上記の目的を達成するため、請求項１の細胞塊移載装置は、ノズルと、該ノズルを通過する空気流量を測定し、測定した空気流量に基づいた流量信号を出力する流量測定部と、前記ノズルが屈曲自在の配管を介して接続され、前記流量信号に基づいて、発生する正負圧力を制御する正負圧発生制御手段と、を備える細胞塊吸着載置器と、該細胞塊吸着載置器のノズルを三次元的に相対移動させる三次元移動手段と、細胞塊を収容する収容凹部を形成した収容プレートと、細胞塊を載置する載置プレートと、前記流量測定部から出力される流量信号に基づいて、前記ノズルの先端と前記収容プレートあるいは前記載置プレートとの隙間寸法を計算する隙間寸法計算手段と、前記三次元移動手段により、前記ノズルを前記収容プレートの上あるいは前記載置プレートの上を平面的に走査し、前記隙間寸法計算手段により前記ノズルの各走査位置における隙間寸法から前記収容プレートあるいは前記載置プレートの面形状を測定する面形状測定手段と、を備える細胞塊移載装置であって、前記流量測定部は、前記ノズルと前記正負圧発生制御手段とを接続する配管途中に挿入され、オリフィスと、該オリフィスの前記ノズル側に設けられた第１空気圧室と、該第１空気圧室内の圧力を測定する第１圧力計と、前記オリフィスの前記正負圧発生制御手段側に設けられた第２空気圧室と、該第２空気圧室内の圧力を測定する第２圧力計と、前記第１圧力計からの第１圧力信号と前記第２圧力計からの第２圧力信号から前記空気流量を計算し、流量信号を出力する流量計算手段と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the cell mass transfer apparatus according to claim 1 includes a nozzle, a flow rate measuring unit that measures a flow rate of air passing through the nozzle and outputs a flow rate signal based on the measured air flow rate, A cell mass adsorption mounting device comprising: the nozzle is connected via a bendable pipe, and a positive / negative pressure generation control means for controlling positive / negative pressure generated based on the flow rate signal; and the cell mass adsorption mounting device 3D moving means for moving the nozzle of the vessel in a three-dimensional manner, a receiving plate in which a receiving recess for receiving the cell mass is formed, a placing plate for placing the cell mass, and output from the flow rate measuring unit On the basis of the flow rate signal, the gap size calculation means for calculating the gap dimension between the tip of the nozzle and the accommodation plate or the mounting plate, and the three-dimensional movement means, the nozzle is placed on the accommodation plate. A surface shape measuring unit that planarly scans the mounting plate and that measures the surface shape of the receiving plate or the mounting plate from the gap size at each scanning position of the nozzle by the gap size calculating unit; The cell mass transfer device includes the flow rate measuring unit, which is inserted in the middle of a pipe connecting the nozzle and the positive / negative pressure generation control unit, and an orifice and a first provided on the nozzle side of the orifice A pneumatic chamber, a first pressure gauge for measuring the pressure in the first pneumatic chamber, a second pneumatic chamber provided on the positive / negative pressure generation control means side of the orifice, and a pressure in the second pneumatic chamber. A second pressure gauge; and a flow rate calculation means for calculating the air flow rate from the first pressure signal from the first pressure gauge and the second pressure signal from the second pressure gauge and outputting the flow rate signal. And features.

また、請求項２の細胞塊移載装置は、請求項１において、前記面形状測定手段により、細胞塊を収容している収容プレートの収容面形状と細胞塊を収容していない収容プレートの未収容面形状とを測定し、前記収容面形状および前記未収容面形状から収容された細胞塊の立体形状および該細胞塊の位置を計算する収容立体形状位置計算手段を備えることを特徴とする。 In addition, the cell mass transfer device according to claim 2 is characterized in that, in the first aspect, the surface shape measuring means is configured so that the accommodation surface shape of the accommodation plate that accommodates the cell mass and the accommodation plate that does not accommodate the cell mass. It is characterized by comprising accommodation solid shape position calculating means for measuring the accommodation surface shape and calculating the three-dimensional shape of the cell mass accommodated from the accommodation surface shape and the unaccommodated surface shape and the position of the cell mass.

また、請求項３の細胞塊移載装置は、請求項１または２において、前記面形状測定手段により、細胞塊が立体的に載置された載置プレートの載置面形状と細胞塊が載置されていない載置プレートの未載置面形状とを測定し、前記載置面形状および前記未載置面形状から立体的に載置された立体細胞塊の立体形状および該立体細胞塊の位置を計算する載置立体形状位置計算手段を備えることを特徴とする。
Further, the cell mass transfer device according to claim 3, in claim 1 or 2, by the surface shape measuring means, the cell mass is sterically placed on the placing plate mounting surface shape and cell mass loading of Measuring the unmounted surface shape of the mounting plate that is not placed, and the three-dimensional shape of the three-dimensional cell cluster placed three-dimensionally from the above-described mounting surface shape and the non-mounted surface shape; A mounting solid shape position calculating means for calculating the position is provided.

Claims (8)

細胞塊の吸着と保持および載置を行う細胞塊吸着載置器であって、
ノズルと、
該ノズルが屈曲自在の配管を介して接続される正負圧発生制御手段と、
該ノズルを通過する空気流量を測定する流量測定部と、
を備え、
前記正負圧発生制御手段は、
前記流量測定部から出力される流量信号に基づいて、
前記細胞塊の吸着と保持および載置の状態を検知し、該正負圧発生制御手段が発生する正負圧力と前記ノズルを通過する空気流量を制御することを特徴とする細胞塊吸着載置器 A cell mass adsorption mounting device for adsorbing, holding and placing a cell mass,
A nozzle,
Positive and negative pressure generation control means to which the nozzle is connected via a flexible pipe;
A flow rate measuring unit for measuring a flow rate of air passing through the nozzle;
With
The positive / negative pressure generation control means includes:
Based on the flow signal output from the flow measurement unit,
A cell mass adsorption mounting device characterized by detecting the state of adsorption, holding and placement of the cell mass, and controlling the positive / negative pressure generated by the positive / negative pressure generation control means and the air flow rate passing through the nozzle. 請求項１において、前記流量測定部は、前記ノズルと前記正負圧発生制御手段とを接続する配管途中に挿入され、
オリフィスと、
該オリフィスの前記ノズル側に設けられた第１空気圧室と、
該第１空気圧室内の圧力を測定する第１圧力計と、
前記オリフィスの前記正負圧発生制御手段側に設けられた第２空気圧室と、
該第２空気圧室内の圧力を測定する第２圧力計と、
前記第１圧力計からの第１圧力信号と前記第２圧力計からの第２圧力信号から前記空気流量を計算する流量計算手段と、
を備え、
該流量計算手段から流量信号を出力することを特徴とする細胞塊吸着載置器 In Claim 1, the said flow measurement part is inserted in the middle of piping which connects the said nozzle and the said positive / negative pressure generation control means,
An orifice,
A first air pressure chamber provided on the nozzle side of the orifice;
A first pressure gauge for measuring the pressure in the first pneumatic chamber;
A second pneumatic chamber provided on the positive / negative pressure generation control means side of the orifice;
A second pressure gauge for measuring the pressure in the second pneumatic chamber;
Flow rate calculating means for calculating the air flow rate from a first pressure signal from the first pressure gauge and a second pressure signal from the second pressure gauge;
With
A cell mass adsorption mounting device characterized by outputting a flow rate signal from the flow rate calculation means 請求項１または請求項２に記載の細胞塊吸着載置器と、
該細胞塊吸着載置器のノズルを三次元的に相対移動させる三次元移動手段と、
細胞塊を収容する収容凹部を形成した収容プレートと、
細胞塊を載置する載置プレートと、
を備えることを特徴とする細胞塊移載装置 The cell mass adsorption mounting device according to claim 1 or 2,
Three-dimensional moving means for relatively moving the nozzle of the cell mass adsorption mounting device three-dimensionally;
An accommodation plate having an accommodation recess for accommodating a cell mass;
A mounting plate for mounting the cell mass;
A cell mass transfer device comprising: 請求項３において、前記流量測定部から出力される流量信号に基づいて、前記ノズルの先端と前記収容プレートあるいは前記載置プレートとの隙間寸法を計算する隙間寸法計算手段を備えることを特徴とする細胞塊移載装置 The gap size calculating means for calculating a gap size between the tip of the nozzle and the receiving plate or the mounting plate according to the flow rate signal output from the flow rate measuring unit according to claim 3. Cell mass transfer equipment 請求項４において、前記三次元移動手段により、前記ノズルを前記収容プレートの上あるいは前記載置プレートの上を平面的に走査し、前記隙間寸法計算手段により前記ノズルの各走査位置における隙間寸法から前記収容プレートあるいは前記載置プレートの面形状を測定する面形状測定手段を備えることを特徴とする細胞塊移載装置 5. The nozzle according to claim 4, wherein the nozzle is planarly scanned on the receiving plate or the mounting plate by the three-dimensional moving unit, and the gap size calculation unit calculates the gap size at each scanning position of the nozzle. A cell mass transfer apparatus comprising surface shape measuring means for measuring the surface shape of the receiving plate or the mounting plate. 請求項５において、前記面形状測定手段により、細胞塊を収容している収容プレートの収容面形状と細胞塊を収容していない収容プレートの未収容面形状とを測定し、前記収容面形状および前記未収容面形状から収容された細胞塊の立体形状および該細胞塊の位置を計算する収容立体形状位置計算手段を備えることを特徴とする細胞塊移載装置 In Claim 5, the said surface shape measurement means measures the accommodation surface shape of the accommodation plate which accommodates the cell mass, and the unaccommodated surface shape of the accommodation plate which does not accommodate the cell mass, The said accommodation surface shape and A cell mass transfer device comprising: a three-dimensional shape of a cell mass accommodated from the unaccommodated surface shape and a accommodated solid shape position calculating means for calculating the position of the cell mass. 請求項６において、前記面形状測定手段により、細胞塊が立体的に載置された載置プレートの載置面形状と細胞塊が載置されていない載置プレートの未載置面形状とを測定し、前記載置面形状および前記未載置面形状から立体的に載置された立体細胞塊の立体形状および該立体細胞塊の位置を計算する載置立体形状位置計算手段を備えることを特徴とする細胞塊移載装置 7. The surface shape measuring means according to claim 6, wherein a placement surface shape of the placement plate on which the cell mass is placed three-dimensionally and a non-placement surface shape of the placement plate on which the cell mass is not placed. A mounting solid shape position calculation means for measuring and calculating the three-dimensional shape of the three-dimensional cell mass placed three-dimensionally from the placement surface shape and the non-mounting surface shape, and the position of the three-dimensional cell mass. Characteristic cell mass transfer device 請求項６において、前記載置プレートに立体的に載置された立体細胞塊をステレオ視する複数台のカメラと、該カメラの画像信号を取り込み、ステレオ視の原理に基づいて立体細胞塊の立体形状および該立体細胞塊の位置を計算する載置立体形状位置計算手段と、を備えたことを特徴とする細胞塊移載装置

















7. The three-dimensional cell cluster according to claim 6, wherein a plurality of cameras for stereoscopically viewing the three-dimensional cell cluster placed three-dimensionally on the mounting plate, and an image signal of the camera are captured, and the three-dimensional cell cluster three-dimensional is based on the principle of stereovision A cell mass transfer apparatus comprising: a mounted solid shape position calculating means for calculating a shape and a position of the solid cell mass

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