JP6676300B2 - 対象物移動方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば細胞凝集塊のような微小な対象物を容器間で移動させる方法、及びその装置に関する。

微小な対象物を移動させるために、管状通路を備えたシリンジと、前記管状通路内を進退移動するプランジャとからなるチップ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、前記チップは、細胞凝集塊を貯留する第１容器から、その細胞凝集塊の培養、試験、検査若しくは観察等を行うための第２容器（例えばウェルプレート）へ移動させる際に用いられる。この場合、前記チップは、前記第１容器から培地液体と共に細胞凝集塊を吸引し、吸引した細胞凝集塊を含む培地液体を前記第２容器へ吐出する。

前記シリンジは、前記管状通路の一端に形成された先端開口を有する。前記プランジャが前記シリンジに対して上昇し、前記先端開口に吸引力を発生させることによって、チップは対象物を前記先端開口から吸引し、前記管状通路に一時的に貯留する。また、前記プランジャが下降し、前記先端開口に吐出力を発生させることによって、チップは貯留している対象物を前記先端開口から吐出する（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−３４０１３号公報

上記のようなチップを用いた対象物の吸引及び吐出動作において、吸引された対象物が前記チップ内にトラップされてしまい、後の吐出動作において当該対象物が吐出できない場合がある。これは、シリンジの管状通路の内壁面とプランジャの周面との間に、対象物が挟まり込んでしまうことが要因である。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、チップ内に一旦吸引された対象物が、当該チップ内にトラップされてしまうことなく、良好に吐出させることのできる対象物移動方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の一局面に係る対象物移動方法は、対象物を吸引する先端開口及び該先端開口に一端が連なる管状通路を有するシリンジと、前記管状通路内を進退移動するプランジャとを備えるチップを準備する工程と、所定の予備処理液中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて前記予備処理液を前記先端開口から前記管状通路内へ吸引させ、続いて前記プランジャを下降させて前記管状通路内へ吸引された前記予備処理液の一部を前記先端開口から吐出させるサイクルを所要回数実行させ、前記管状通路と前記プランジャとの間の空間に前記予備処理液を保持させる工程と、対象物を含む液体中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて、前記対象物を前記液体と共に前記管状通路内に吸引する工程と、前記プランジャを下降させて、前記対象物を前記液体と共に外部へ吐出させる工程と、を含むと共に、前記予備処理液を保持させる工程と前記対象物を吸引する工程との間に、前記シリンジの先端開口を空気中に配置し、前記プランジャを所定長さだけ上昇させて、前記先端開口付近の前記管状通路に空気層を形成する工程を含む。

この方法によれば、チップで対象物の吸引及び吐出を行う前に、シリンジの管状通路とプランジャとの間の空間に予備処理液を保持させる工程を含む。これにより、前記空間は予備処理液で予め満たされるようになり、その後の吸引する工程においてチップ内に導入された対象物は、容易に前記空間には入り込むことが出来なくなる。従って、チップ内に吸引された対象物が、シリンジとプランジャとの間に挟まれることが抑止されるので、対象物の吐出性を良好とすることができる。

また、前記予備処理液を保持させる工程と前記前記対象物を吸引する工程との間に、前記シリンジの先端開口を空気中に配置し、前記プランジャを所定長さだけ上昇させて、前記先端開口付近の前記管状通路に空気層を形成する工程を含む。

この方法によれば、前記空気層が、予めチップ内に保持されている予備処理液と、その後に吸引される対象物を含む液体とを管状通路内において離間させるシール層として機能する。従って、吸引された対象物が前記予備処理液内へ移行してしまう可能性を排除することができる。また、前記予備処理液が前記液体と混合してしまうこと、あるいは、前記予備処理液が、前記吐出させる工程において前記第２容器へ吐出されてしまうこと、を防止することができる。

上記の空気層を形成する場合において、前記対象物を吸引する工程は、前記対象物を含む液体中に前記シリンジの先端開口を浸漬させた後、所定の距離だけ前記プランジャを上昇させることによって、前記先端開口付近において前記空気層の液体吐出方向下流側に前記液体を保持させる工程と、前記先端開口を前記対象物の上方近傍に位置させた後、所定距離だけ前記プランジャを上昇させることによって、前記対象物を前記先端開口から前記管状通路内に吸引させる工程と、を含むことが望ましい。

この方法によれば、前記微小距離のプランジャの上昇によって、前記先端開口付近に空気溜まりが生じていたとしても、これを排除することができる。そして、前記先端開口付近に微量の前記液体が保持された状態となるので、その後の対象物の吸引をスムースに行わせることができる。

上記の対象物移動方法において、前記対象物が細胞であり、前記液体が培地であることが望ましい。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。

本発明の他の局面に係る対象物移動装置は、対象物を含む液体を貯留する第１容器と、前記対象物を受け入れる第２容器と、予備処理液を貯留する第３容器と、前記対象物を吸引する先端開口及び該先端開口に一端が連なる管状通路を有するシリンジと、前記管状通路内を進退移動するプランジャとを備えるチップと、前記チップが装着され、前記プランジャを進退移動させるロッドを備えたヘッドと、前記ヘッドを、前記第１容器、前記第２容器及び前記第３容器との間において移動させるヘッド移動機構と、前記ヘッド及び前記ヘッド移動機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ヘッドを前記第３容器の位置に移動させ、前記第３容器の予備処理液中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて前記予備処理液を前記先端開口から前記管状通路内へ吸引させ、続いて前記プランジャを下降させて前記管状通路内へ吸引された前記予備処理液の一部を前記先端開口から吐出させるサイクルを所要回数実行させ、前記管状通路と前記プランジャとの間の空間に前記予備処理液を保持させる第１制御と、前記ヘッドを前記第１容器の位置に移動させ、前記第１容器の液体中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて、前記対象物を前記液体と共に前記管状通路内に吸引する第２制御と、前記ヘッドを前記第２容器の位置に移動させ、前記プランジャを下降させて、前記対象物を前記液体と共に前記第２容器へ吐出させる第３制御と、前記第１制御と前記第２制御との間に、前記シリンジの先端開口を空気中に配置し、前記プランジャを所定長さだけ上昇させて、前記先端開口付近の前記管状通路に空気層を形成する第４制御と、を実行する。

この装置によれば、チップで対象物の吸引及び吐出を行う前に、前記制御部は、シリンジの管状通路とプランジャとの間の空間に予備処理液を保持させる第１制御を実行させる。これにより、前記空間は予備処理液で予め満たされるようになり、その後の第２制御においてチップ内に導入された対象物は、容易に前記空間には入り込むことが出来なくなる。従って、チップ内に吸引された対象物が、シリンジとプランジャとの間に挟まれることが抑止されるので、第３制御の実行時において対象物の吐出性を良好とすることができる。

また、前記制御部は、前記第１制御と前記第２制御との間に、前記シリンジの先端開口を空気中に配置し、前記プランジャを所定長さだけ上昇させて、前記先端開口付近の前記管状通路に空気層を形成する第４制御を実行する。

この装置によれば、前記空気層が、第１制御の実行によって予めチップ内に保持されている予備処理液と、その後の第２制御によって吸引される対象物を含む液体とを管状通路内において離間させるシール層として機能する。従って、吸引された対象物が前記予備処理液内へ移行してしまう可能性を排除することができる。また、前記予備処理液が前記液体と混合してしまうこと、あるいは、第３制御の実行時において前記第３容器へ吐出されてしまうことを防止することができる。

上記の対象物移動装置において、前記第１容器又は前記第２容器に貯留されている液体と、前記第３容器に貯留されている予備処理液とが、同一成分の液体であることが望ましい。

上記の方法では、予め予備処理液が吸引されるので、たとえ空気層を介在させる場合であっても、管状通路の内壁は当該予備処理液で濡れた状態となり得る。しかし、対象物を含んでいる液体と予備処理液とを実質的に同一成分の液体とすれば、両者が混合してしまったとしても何ら影響が生じないようにすることができる。

本発明のさらに他の局面に係る対象物移動装置は、対象物を含む液体を貯留する第１容器と、前記対象物を受け入れる第２容器と、予備処理液を貯留する第３容器と、前記対象物を吸引する先端開口及び該先端開口に一端が連なる管状通路を有するシリンジと、前記管状通路内を進退移動するプランジャとを備えるチップと、前記チップが装着され、前記プランジャを進退移動させるロッドを備えたヘッドと、前記ヘッドを、前記第１容器、前記第２容器及び前記第３容器との間において移動させるヘッド移動機構と、前記ヘッド及び前記ヘッド移動機構の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ヘッドを前記第３容器の位置に移動させ、前記第３容器の予備処理液中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて前記予備処理液を前記先端開口から前記管状通路内へ吸引させ、続いて前記プランジャを下降させて前記管状通路内へ吸引された前記予備処理液の一部を前記先端開口から吐出させるサイクルを所要回数実行させ、前記管状通路と前記プランジャとの間の空間に前記予備処理液を保持させる第１制御と、前記ヘッドを前記第１容器の位置に移動させ、前記第１容器の液体中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて、前記対象物を前記液体と共に前記管状通路内に吸引する第２制御と、前記ヘッドを前記第２容器の位置に移動させ、前記プランジャを下降させて、前記対象物を前記液体と共に前記第２容器へ吐出させる第３制御と、を実行する対象物移動装置において、前記対象物が細胞凝集塊であり、前記液体が細胞培養液であって、前記第１容器は、所定サイズの細胞凝集塊を選別するためのディッシュであり、前記第２容器は、前記細胞凝集塊を収容するウェルを備えたマイクロプレートであり、前記第３容器は、前記細胞培養液を貯留するリザーバーである。

この装置によれば、本発明を細胞凝集塊の選別及び移動を行う細胞移動装置に適用することができる。

本発明によれば、チップ内に一旦吸引された対象物が、当該チップ内にトラップされてしまうことなく、良好に吐出させることのできる対象物移動方法及び装置を提供することができる。

本発明に係る対象物移動方法において用いられるチップの一例としての、シリンダチップの断面図である。 （Ａ）は、前記シリンダチップの構成部材であるシリンジの断面図、（Ｂ）はプランジャの断面図、（Ｃ）はシリンダチップの分解斜視図である。 前記シリンダチップによる細胞凝集塊の吸引動作の、比較例を示す断面図（一部の拡大図を含む）である。 前記シリンダチップによる細胞凝集塊の吐出動作の、比較例を示す断面図（一部の拡大図を含む）である。 本発明に係る対象物移動方法を実施するに際しての、部材のレイアウトを概略的に示す図である。 本発明に係る対象物移動装置の構成を概略的に示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、前記対象物移動方法において、シリンダチップに予備処理液を保持させる工程を示す図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、シリンダチップ内に空気層を形成する工程及び細胞凝集塊を吸引する工程を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、前記吸引する工程における好ましい前処理工程を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、シリンダチップから細胞凝集塊を吐出させる工程を示す図である。 本発明に係る対象物移動装置の一実施形態である、細胞移動装置の斜視図である。 ヘッドユニットの斜視図である。 前記細胞移動装置における、細胞移動ラインの構成要素を示す斜視図である。 ヘッド装置の制御構成を示すブロック図である。 前記細胞移動装置の動作を示すフローチャートである。 前記細胞移動装置の動作を示すフローチャートである。 前記細胞移動装置の動作を示すフローチャートである。 前記細胞移動装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る対象物移動方法において用いられるチップの一例としての、シリンダチップの断面図である。シリンダチップ１は、微小な対象物、例えば細胞或いは細胞凝集塊を移動させるために用いられる部材であって、前記細胞凝集塊を細胞培養液等の培地と共に吸引、保持及び吐出する機能を備えている。本発明に係る対象物移動方法の説明の前に、このシリンダチップ１の構成について説明する。

シリンダチップ１は、細胞凝集塊の吸引経路となる管状通路２Ｐ（管状通路）を内部に備えるシリンジ２と、管状通路２Ｐを画定するシリンジ２の内周壁と摺接しつつ管状通路２Ｐ内を進退移動するプランジャ３とを備える。図２（Ａ）はシリンジ２単体の断面図、図（Ｂ）はプランジャ３単体の断面図、図２（Ｃ）はシリンダチップ１の分解斜視図である。

シリンジ２は、大径の円筒体からなるシリンジ基端部２１と、細径で長尺の円筒体からなるシリンジ本体部２２と、基端部２１と本体部２２とを繋ぐテーパ筒部２３とを含む。管状通路２Ｐは、シリンジ本体部２２に形成されている。シリンジ本体部２２の一端に形成された先端部２Ｔには、対象物の吸引口又は吐出口となる先端開口２４が設けられている。この先端開口２４に、管状通路２Ｐの一端が連なっている。シリンジ基端部２１は、シリンジ本体部２２の他端側に、テーパ筒部２３を介して連設されている。

プランジャ３は、シリンジ２の管状通路２Ｐに挿通され、該管状通路２Ｐ内を進退移動する部材である。プランジャ３は、円筒体からなるプランジャ基端部３１と、針状のプランジャ本体部３２と、基端部３１と本体部３２とを繋ぐ半球部３３と、プランジャ本体部３２の突出先端であるプランジャ先端部３４とを含む。

シリンジ基端部２１は、円筒型の中空部２Ｈを備えている。プランジャ基端部３１の外径は、中空部２Ｈの内径よりも所定長だけ小さく設定されている。プランジャ本体部３２の外径は、管状通路２Ｐの内径よりも僅かに小さく設定されている。また、テーパ筒部２３の内周面の形状は、半球部３３の外周面の曲面形状に合致している。プランジャ基端部３１が中空部２Ｈ内に収容され、プランジャ本体部３２がシリンジ本体部２２の管状通路２Ｐに挿通される態様で、シリンジ２に対してプランジャ３が組み付けられている。

図２（Ｃ）では、プランジャ３がシリンジ２から抜き出された状態を示しているが、図１では、プランジャ本体部３２がシリンジ本体部２２に最も深く挿通されている状態、つまりプランジャ３が最も下降した状態を示している。このとき、テーパ筒部２３のキャビティに、半球部３３が完全に受容された状態となる。プランジャ本体部３２の長さは、シリンジ本体部２２よりもやや長く、図１の状態では、先端開口２４からプランジャ先端部３４が突出している。また、シリンジ基端部２１の内周面とプランジャ基端部３１の外周面との間にはギャップが存在している。

プランジャ３は、図１の状態から、シリンジ２に対して上方向へ移動することができる。所定長だけ上方向にプランジャ３が移動すると、プランジャ先端部３４は管状通路２Ｐの内部に没する。この際、先端開口２４に吸引力を発生させ、該先端開口２４の周囲の流体（例えば細胞凝集塊を含む細胞培養液）を管状通路２Ｐ内へ吸引することができる。この吸引の後、プランジャ３を下方向へ移動させると、管状通路２Ｐ内へ吸引された流体を先端開口２４から吐出させることができる。

シリンダチップ１は、図１に端部部分を示すヘッド１５に装着される。ヘッド１５は、第１筒状ロッド１５１と、第１筒状ロッド１５１の外側に配置された第２筒状ロッド１５２と、第１筒状ロッド１５１の中空部内に配置されたプランジャロッド１５３（ロッド）とを備える。第２筒状ロッド１５２は固定的なロッドである一方、プランジャロッド１５３及び第１筒状ロッド１５１は、それぞれ独立して進退移動する。プランジャ基端部３１には、円筒状の中空空間からなる装着孔３Ｈが備えられている。この装着孔３Ｈには、プランジャロッド１５３の端部が圧入される。プランジャ基端部３１の上端面は、第１筒状ロッド１５１の下端面と対向している。シリンジ基端部２１の中空部２Ｈには、不動の第２筒状ロッド１５２の端部が圧入される。プランジャロッド１５３が上下動することで、上述の通りプランジャ３が上下動する。第１筒状ロッド１５１は、ヘッド１５からシリンダチップ１を取り外す場合に下降される。

上述の通り、プランジャ３のシリンジ２に対する相対的な上下方向の移動によって、シリンダチップ１内への対象物の吸引及びその吐出が行える。しかし、単純なプランジャ３の上下動だけでは、一旦シリンダチップ１内へ吸引した対象物を、良好に吐出できないケースが生じる。とりわけ、シリンダチップ１が最初に使用される際に、上記のケースが生じ易い。このケースについて説明する。

図３、図４は、シリンダチップ１による細胞凝集塊Ｃの吸引動作、吐出動作の、本実施形態に対する比較例を示す断面図（各々、図の一部Ｅ１、Ｅ２の拡大図を含む）である。図３において、容器１０１は、細胞凝集塊Ｃを含む細胞培養液Ｌｍを貯留する容器である。図３では、シリンジ２の先端部２Ｔが容器１０１中の細胞培養液Ｌｍに浸漬させた後に、プランジャ３が上昇された状態を示している。

シリンダチップ１が最初に使用される際、シリンジ本体部２２内の管状通路２Ｐには液体が存在せず、乾いた状態である。つまり、管状通路２Ｐの壁面とプランジャ本体部３２の周面との間には、空間（空気層）が存在している状態である。この状態で図３に示す吸引動作が実行されると、前記空間における毛細管現象や管状通路２Ｐの内部圧力などによって、吸引された細胞培養液Ｌｍａが管状通路２Ｐを急激に上昇する現象が起きる。細胞培養液Ｌｍａの急上昇に伴い、細胞凝集塊Ｃも急上昇する。結果として、細胞凝集塊Ｃが、シリンジ本体部２２とプランジャ本体部３２との間に挟まり込んでしまうことがある。

つまり、前記空間が存在するため必要量以上の細胞培養液Ｌｍａがシリンダチップ１内へ流入してしまい、細胞凝集塊Ｃが意図していない管状通路２Ｐの上部領域まで移行する結果、細胞凝集塊Ｃがシリンジ本体部２２とプランジャ本体部３２との狭い隙間に入り込んでトラップされるものである。なお、小さいサイズの細胞凝集塊Ｃは、前記空間が液体で満たされていても、管状通路２Ｐ内における細胞培養液Ｌｍａの液流によって、前記隙間に入り込んでしまう場合がある。

図４は、図３の状態から、細胞凝集塊Ｃを含む細胞培養液Ｌｍａの吐出のために、プランジャ３を下降させた状態を示している。容器１０２は、細胞凝集塊Ｃを受け入れる容器であり、細胞培養液Ｌｍが予め貯留されている。プランジャ３は、プランジャ先端部３４が先端開口２４から僅かに突出するまで下降されている。この下降の際に、シリンダチップ１内に吸引された細胞培養液Ｌｍａは、容器１０２は吐出される。しかしながら、細胞凝集塊Ｃは、シリンジ本体部２２とプランジャ本体部３２との間で拘束されて、吐出されない場合がある。従って、シリンダチップ１を用いた、容器１０１から他の容器１０２への細胞凝集塊Ｃの移動が、企図する通りに行えない場合がある。

本実施形態では、細胞凝集塊Ｃがシリンダチップ１内でトラップされることのない、移動方法を提供する。図５は、本発明の対象物移動方法の一実施形態である、シリンダチップ１を用いた細胞移動方法を実施するに際しての、部材のレイアウトを概略的に示す図である。本実施形態では、シリンダチップ１と、第１容器１１、第２容器１２及び第３容器１３の３つの容器とが準備される。

第１容器１１は、対象物としての細胞凝集塊Ｃを含む液体Ｌ１を貯留する。第２容器１２は、細胞凝集塊Ｃの移動先であって、液体Ｌ２を貯留し、第１容器１１の細胞凝集塊Ｃを受け入れる。第３容器１３は、予備処理液Ｌ３を貯留する。シリンダチップ１は、図中に矢印Ａ１１で示すように、第１、第２、第３容器１１、１２、１３の上空を水平方向に移動し、また、矢印Ａ１２で示すように上下方向に移動可能に配置される。また、プランジャ３は、矢印Ａ１３で示すように、シリンジ２に対して相対的に上下方向へ移動する。

本実施形態の細胞移動方法は、上述のシリンダチップ１を準備する工程、及び、第１〜第３容器１１〜１３を準備する工程の他、順次行われる次の工程（１）〜（３）を備えている。
（１）予備処理液の保持工程；シリンダチップ１を第３容器１３の位置に配置し、予備処理液Ｌ３中にシリンジ２の先端部２Ｔ（先端開口２４）を浸漬すると共にプランジャ３を進退移動させ、シリンジ本体部２２とプランジャ本体部３２との間の空間に予備処理液Ｌ３を保持させる工程。
（２）細胞吸引工程；シリンダチップ１を第１容器１１の位置に移動させ、液体Ｌ１中にシリンジ２の先端開口２４を浸漬すると共にプランジャ３を上昇させて、細胞凝集塊Ｃを液体Ｌ１と共に管状通路２Ｐ内に吸引する工程。
（３）細胞吐出工程；シリンダチップ１を第２容器１２の位置に移動させ、プランジャ３を下降させて、細胞凝集塊Ｃを液体Ｌ１と共に第２容器１２（外部）へ吐出させる工程。

ここで、液体Ｌ１〜Ｌ３について説明する。液体Ｌ１は、細胞凝集塊Ｃ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Ｃの種類により適宜選定することができる。液体Ｌ１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、ＢＭＥ培地、ＢＧＪＢ培地、ＣＭＲＬ１０６６培地、Ｇｌａｓｇｏｗ ＭＥＭ培地、Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ＭＥＭ Ｚｉｎｃ Ｏｐｔｉｏｎ培地、ＩＭＤＭ培地、Ｍｅｄｉｕｍ１９９培地、Ｅａｇｌｅ ＭＥＭ培地、αＭＥＭ培地、ＤＭＥＭ培地（これら培地を組合せても良い）、血清などの培地（細胞培養液）をもちいることができる。このほか、血清なしで培養する場合、血清の代用として、例えば、アルブミン、アミノ酸、トランスフェリン、脂肪酸、インスリンなどを適宜含有させた液体、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、液体Ｌ１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。第２容器１２に貯留される液体Ｌ２としても、上掲の液体を用いることができる。

第３容器１３に貯留される予備処理液Ｌ３は、シリンダチップ１の使用開始前に、シリンジ本体部２２とプランジャ本体部３２との間の空間を予め埋めるための液体である。予備処理液Ｌ３として用いられる液体には特に限定はなく、例えば生理食塩水などを用いることができるが、上掲の培地を用いることが好ましい。とりわけ、予備処理液Ｌ３は、液体Ｌ１又は液体Ｌ２と実質的に同一成分の液体であることが望ましい。

同一の液体を用いる場合、第１容器１１又は第２容器１２に、第３容器１３の機能を兼用させるようにしても良い。第１容器１１に第３容器１３の機能を兼用させる場合、予備処理液Ｌ３を保持させる工程は、例えば細胞凝集塊Ｃを吸引不能な位置において第１容器１１中の液体Ｌ１に、シリンジ２の先端開口２４を浸漬させ、吸引させれば良い。第２容器１２に第３容器１３の機能を兼用させる場合も同様である。

上記の細胞移動方法では、前記予備処理液の保持工程においてシリンダチップ１に予め予備処理液Ｌ３が吸引されるので、管状通路２Ｐの壁面は当該予備処理液Ｌ３で濡れた状態となり得る。しかし、液体Ｌ１、Ｌ２が細胞凝集塊Ｃの培地（細胞培養液）である場合、これらと予備処理液Ｌ３とを実質的に同一成分の液体とすれば、その後の細胞吸引工程並びに細胞吐出工程において両者が混合してしまったとしても、液体Ｌ１、Ｌ２の成分を変化させないようにすることができる。

図６は、本発明に係る対象物移動装置の一実施形態である、細胞移動装置４０の構成を概略的に示す図である。細胞移動装置４０は、上述のシリンダチップ１及び第１〜第３容器１１〜１３に加えて、ヘッドユニット１４、ボールねじ１４１、第１モータＭ１、第２モータＭ２、第３モータＭ３及び制御部１７を備える。ヘッドユニット１４は、図１に示したヘッド１５と、第２モータＭ２及び第３モータＭ３を内蔵しヘッド１５が組み付けられたユニット本体１６とを備える。ヘッド１５は、シリンダチップ１が装着され、その内部にプランジャ３を進退移動させるプランジャロッド１５３を備えたヘッドである。

第１モータＭ１（ヘッド移動機構）は、ボールねじ１４１を軸回りに正逆回転駆動させる駆動力を発生するモータである。ボールねじ１４１には、図略のナット部材が係合されている。前記ナット部材は、ボールねじ１４１が回転駆動されることによって、左右方向に移動する。ヘッドユニット１４は前記ナット部材に取り付けられている。すなわち、シリンダチップ１を搭載しているヘッドユニット１４は、第１モータＭ１の駆動によって左右方向に移動される。ここでは、ヘッドユニット１４は、第１〜第３容器１１〜１３の上空を移動可能である。

第２モータＭ２は、ヘッド１５を、ユニット本体１６に対して下降又は上昇させる駆動力を発生するモータである。第２モータＭ２の駆動によって、シリンダチップ１の先端部分が第１〜第３容器１１〜１３中の液体Ｌ１〜Ｌ３中に浸漬されるようヘッド１５を下降させたり、前記浸漬後にヘッド１５を上昇させたりすることができる。

第３モータＭ３は、プランジャロッド１５３を上下方向に進退移動させる駆動力を発生するモータである。第３モータＭ３の駆動によりプランジャロッド１５３が引き上げられ、プランジャが上昇すると、先端開口２４には吸引力が発生し、液体Ｌ１〜Ｌ３を吸引・保持することが可能となる。一方、プランジャロッド１５３の引き下げによってプランジャ３を下降させると、先端開口２４には吐出力が発生し、シリンダチップ１内に保持されている液体が吐出される。

制御部１７は、第１〜第３モータＭ１〜Ｍ３の駆動を制御することによって、細胞移動装置４０の動作を制御する。具体的には制御部１７は、第１モータＭ１の駆動を制御することによって、ヘッドユニット１４のボールねじ１４１上での移動動作、つまりはヘッド１５の左右方向の位置決め動作を制御する。また、制御部１７は、第２モータＭ２の駆動を制御することによって、ヘッド１５を下降又は上昇させる動作を制御する。さらに、制御部１７は、第３モータＭ３の駆動を制御することによって、プランジャ３の進退動作、つまりはシリンダチップ１による液体の吸引及び吐出動作を制御する。特に、本実施形態では、制御部１７は、上記の予備処理液の保持工程を実行する第１制御と、細胞吸引工程を実行する第２制御と、細胞吐出工程を実行する第３制御を行う。以下、これらの各工程（制御）について詳細に説明する。

図７（Ａ）〜（Ｃ）は、上記（１）の予備処理液の保持工程（第１制御）を示す図である。この工程の実行に際し、未使用のシリンダチップ１がヘッド１５に取り付けられる。該シリンダチップ１は、図７（Ａ）に示す通りの初期状態とされる。すなわち、シリンジ２に対して最も深くプランジャ３が下降され、プランジャ先端部３４がシリンジ２の先端開口２４から僅かに突出する状態とされる。その後、制御部１７は、第１モータＭ１を駆動させて、シリンダチップ１が第３容器１３の上空に位置するよう、ヘッドユニット１４を移動させる。そして、制御部１７は、第２モータＭ２を駆動させて、シリンジ２の先端部２Ｔが第３容器１３内の予備処理液Ｌ３へ十分に浸漬されるまで、ヘッド１５を下降させる。図７（Ｂ）は、この下降後の状態を示している。

しかる後、図７（Ｃ）に示すように、制御部１７は第３モータＭ３を駆動させて、プランジャ３（プランジャロッド１５３）を上昇及び下降させる動作を、予めサイクルだけ実行させる。すなわち、プランジャ先端部３４がシリンジ２内に没入するまで、所定距離だけプランジャ３を上昇させることで、予備処理液Ｌ３は先端開口２４から管状通路２Ｐ内へ吸引される。次いで、プランジャ先端部３４が先端開口２４から突出するまでプランジャ３を下降させることで、管状通路２Ｐに吸引された予備処理液Ｌ３ａの一部は、第３容器１３へ吐出される。

このような吸引及び吐出のサイクルが所要回数（例えば１〜５サイクル程度）実行されることにより、シリンジ本体部２２とプランジャ本体部３２との間の空間に、吸引された予備処理液Ｌ３ａが保持されるようになる。つまり、前記空間は予備処理液Ｌ３ａで予め満たされるようになり、その後の細胞吸引工程においてシリンダチップ１内に導入されることになる細胞凝集塊Ｃは、容易に前記空間には入り込むことが出来なくなる。

図８（Ａ）〜（Ｄ）は、上記（２）の細胞吸引工程を示す図である。特に、図８（Ａ）、（Ｂ）は、管状通路２Ｐ内に空気層を形成する工程（第４制御）を、図８（Ｃ）、（Ｄ）は細胞凝集塊Ｃを吸引する工程（第２制御）を各々示している。制御部１７は、図７（Ｃ）の状態から、第２モータＭ２を駆動させてヘッド１５を上昇させ、図８（Ａ）に示すように、シリンジ２の先端開口２４を空気中に配置する。

次いで制御部１７は、図８（Ｂ）に示すように、第３モータＭ３を駆動してプランジャ３を所定長さだけ上昇させる。これにより、先端開口２４付近の管状通路２Ｐには、空気層Ｈが形成される。つまり、シリンダチップ１の吸引方向において、管状通路２Ｐの上流側には予備処理液Ｌ３ａが存在し、最も下流側には空気層Ｈが存在する状態となる。この状態において、プランジャ先端部３４は、空気層Ｈ中に位置している。

続いて制御部１７は、第１モータＭ１を駆動させて、シリンダチップ１が第１容器１１の上空に位置するよう、ヘッドユニット１４を移動させる。この際、第１容器１１に収容されている細胞凝集塊Ｃの鉛直上方に先端開口２４が位置するように、シリンダチップ１の位置決めが為される。この位置決めには、例えば第１容器１１の画像を撮像し、細胞凝集塊Ｃの存在位置を画像上で特定し、これを座標情報として制御部１７が受け取る技術が適用できる。そして、制御部１７は、第２モータＭ２を駆動させて、シリンジ２の先端部２Ｔが第１容器１１内の液体Ｌ１に浸漬されるまで、詳しくは先端開口２４が液体Ｌ１中の細胞凝集塊Ｃの真上近くに位置するまで、ヘッド１５を下降させる。図８（Ｃ）は、この下降後の状態を示している。

しかる後、図８（Ｄ）に示すように、制御部１７は第３モータＭ３を駆動させて、プランジャ３を所定距離だけ上昇させる。これにより、第１容器１１の液体Ｌ１の一部と細胞凝集塊Ｃとが、先端開口２４から管状通路２Ｐ内へ吸引される。管状通路２Ｐ内において細胞凝集塊Ｃは、吸引された液体Ｌ１ａ中を浮遊することになる。

この細胞吸引工程において、予め予備処理液Ｌ３ａがシリンジ本体部２２とプランジャ本体部３２との間の空間に保持されているので、前述の毛細管現象や内部圧力などによって、液体Ｌ１が管状通路２Ｐを急激に上昇することはない。また、空気層Ｈが、予めシリンダチップ１内に保持されている予備処理液Ｌ３ａと、その後に吸引される細胞凝集塊Ｃを含む液体Ｌ１ａとを管状通路２Ｐ内において離間させるシール層として機能する。従って、吸引された細胞凝集塊Ｃが予備処理液Ｌ３ａ内へ移行することはない。このため、細胞凝集塊Ｃが、シリンジ本体部２２とプランジャ本体部３２との間に挟まり込んでしまうことを防止できる。さらに、空気層Ｈの存在によって、予備処理液Ｌ３ａが液体Ｌ１と混合してしまうこと、あるいは、予備処理液Ｌ３ａが、後段の細胞吐出工程において、第２容器１２へ吐出されてしまうこと、を防止することができる。

図９（Ａ）〜（Ｃ）は、上記細胞吸引工程における好ましい前処理工程を示す図である。この前処理工程は、第１容器１１の液体Ｌ１中にシリンジ２の先端開口２４を浸漬させた後、微小距離だけプランジャ３を上昇させることによって、先端開口２４付近に微量の液体Ｌ１を保持させる工程である。図９（Ａ）に示すシリンダチップ１の状態は、管状通路２Ｐの先端に空気層Ｈが形成された状態であり、上述の図８（Ｂ）に相当するものである。シリンダチップ１は第１容器１１の上空に配置され、先端開口２４は細胞凝集塊Ｃに位置合わせされている。

その後、制御部１７は、図９（Ｂ）に示すように、第２モータＭ２を駆動させて、シリンジ２の先端部２Ｔが第１容器１１内の液体Ｌ１の表層付近に浸漬されるまで、ヘッド１５を下降させる。そして、図９（Ｃ）に示すように、制御部１７は第３モータＭ３を駆動させて、プランジャ３を微小距離だけ上昇させる。これにより、図の一部Ｅ３の拡大図に示す通り、空気層Ｈは吸引方向上流側に少し移動すると共に、先端開口２４付近の管状通路２Ｐに液体Ｌ１が少量だけ吸引される。図中の符号Ｌ１１は、吸引された液体Ｌ１を示している。

シリンジ２の先端部２Ｔを液体Ｌ１に突入させると、管状通路２Ｐの先端が空気層Ｈで占められていることもあり、先端開口２４付近に空気溜りが生じることがある。空気溜りが存在するまま、先端開口２４を細胞凝集塊Ｃに接近させて吸引動作を実行させると、当該空気溜りが細胞凝集塊Ｃを押すなどして、適格な吸引が阻害される場合がある。しかし、図９（Ｃ）の通り、微小距離のプランジャ３の上昇動作を前置させることによって、先端開口２４付近に空気溜まりが生じていたとしても、これを排除することができる。

しかる後、制御部１７は、先ず第２モータＭ２を駆動させて先端開口２４を細胞凝集塊Ｃに接近させ、次いで、第３モータＭ３を駆動させて、プランジャ３を所定距離だけ上昇させて、細胞凝集塊Ｃを先端開口２４から管状通路２Ｐ内に吸引させる。つまり、上述の図８（Ｃ）、（Ｄ）の動作を実行させる。この場合、先端開口２４付近の管状通路２Ｐに微量の液体Ｌ１１が予め保持された状態、すなわち先端開口２４が液体Ｌ１１で閉塞された状態となっているので、細胞凝集塊Ｃの吸引をスムースに行わせることができる。

図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、上記（３）の細胞吐出工程（第３制御）を示す図である。制御部１７は、図８（Ｄ）の状態から、第２モータＭ２を駆動させてヘッド１５を上昇させ、図１０（Ａ）に示すように、細胞凝集塊Ｃを保持しているシリンダチップ１を上昇させる。続いて制御部１７は、第１モータＭ１を駆動させて、シリンダチップ１が第２容器１２の上空に位置するよう、ヘッドユニット１４を移動させる。そして、制御部１７は、第２モータＭ２を駆動させて、シリンジ２の先端部２Ｔが第２容器１２内の液体Ｌ２に浸漬されるまで、ヘッド１５を下降させる。図１０（Ｂ）は、この下降後の状態を示している。

次いで制御部１７は、第３モータＭ３を駆動してプランジャ３を所定長さだけ下降させる。詳しくは、プランジャ先端部３４が先端開口２４から突出するまで、プランジャ３が下降される。これにより、図１０（Ｃ）に示すように、シリンダチップ１に保持されていた液体Ｌ１ａ及び細胞凝集塊Ｃは、第２容器１２の液体Ｌ２中に吐出される。以上の動作により、細胞凝集塊Ｃの第１容器１１から第２容器１２への移動が完了する。なお、この吐出動作において、プランジャ先端部３４を先端開口２４から突出させず、シリンジ２内に空気層Ｈを残存させる程度（図９（Ｂ）に示す程度）に、プランジャ先端部３４を下降させても良い。例えば、液体Ｌ２が粘性の高い液体である場合、プランジャ先端部３４をフル下降させて空気層Ｈまで吐出させると、当該液体Ｌ２内に気泡が残存してしまう懸念がある。このような場合は、上述の通り、プランジャ先端部３４の下降度合いを調整することが望ましい。

以上の通りの本実施形態によれば、シリンダチップ１にて細胞凝集塊Ｃ（対象物）の吸引及び吐出を行う前に、シリンジ２の管状通路２Ｐの壁面とプランジャ３の周面との間の空間に予備処理液Ｌｍａを保持させる工程を含む。これにより、前記空間は予備処理液Ｌｍａで予め満たされるようになり、その後の細胞吸引工程においてシリンダチップ１内に導入された細胞凝集塊Ｃは、シリンジ２とプランジャ３との間に挟まれることがない。従って、細胞凝集塊Ｃがシリンダチップ１内にトラップされて吐出されないという問題は生じず、細胞凝集塊Ｃの吐出性を良好とすることができる。

続いて、上述の細胞移動装置４０をより具現化させた実施形態について説明する。図１１は、上述のヘッド１５を複数備えた、マルチプルヘッド型の細胞移動装置４の斜視図である。図１２は、複数のヘッド１０が組み込まれたヘッドユニット６１の斜視図である。細胞移動装置４は、支持フレーム４１、支持フレーム４１によって支持される基台４２、基台４２に組み付けられる細胞移動ライン５０、基台４２の上方に配置されるヘッドユニット６１及び照明ユニット６２、及び、基台４２の下方に配置される撮像ユニット６３を備えている。

支持フレーム４１は、基礎フレーム４１１と、一対のサイドフレーム４１２とを含む。基礎フレーム４１１は、Ｘ方向に長い直方体形状のフレーム組立体であり、矩形の下層フレーム枠４１１Ａと、その上の上層フレーム枠４１１Ｂとを含む。上層フレーム枠４１１Ｂの上面には、撮像ユニット６３をＸ方向に移動させるためのガイドレール４１３が備えられている。基台４２は、所定の剛性を有し、その一部又は全部が透光性の材料で形成され、上面視において基礎フレーム４１１と略同じサイズの有する長方形の平板である。

基台４２の上には、フレーム架台４３が立設されている。フレーム架台４３は、Ｘ方向に延びる平板である上フレーム４３１及び中フレーム４３２を備える。上フレーム４３１の上面には、ヘッドユニット６１をＸ方向に沿って移動させるための上ガイドレール４３３が組み付けられている。また、中フレーム４３２の上面には、照明ユニット６２をＸ方向に沿って移動させるための中ガイドレール４３４が組み付けられている。

細胞移動ライン５０は、細胞含有液から所望の細胞凝集塊を抽出し、これを所定の容器へ移動させる一連の細胞移動工程の実施に必要なエレメントが、Ｘ方向に配列されてなる。細胞移動ライン５０は、細胞含有液を貯留する対象物ストック部５１、分注チップストック部５２、細胞含有液が分注され細胞凝集塊を選別するための細胞選別部５３、チップストック部５４、チップ撮像部５５、選別された細胞凝集塊を受け入れる細胞移載部５６、ブラックカバー載置部５７、チップ廃棄部５８及び予備処理部５９を備えている。ここでは、細胞選別部５３が、図５及び図６に示した第１容器１１に相当する容器が配置される箇所、細胞移載部５６が、第２容器１２に相当する容器が配置される箇所、及び、予備処理部５９が、第３容器１３に相当する容器が配置される箇所である。

ヘッドユニット６１は、ユニット本体６１１、ヘッド部６１２、Ｘスライダ６１３及びＹスライダ６１４を含む。図１２に示すように、ヘッド部６１２は、上記で説明したヘッド１０の複数本、第１ノズル６１５及び第２ノズル６１６を備えている。本実施形態では、８本のヘッド１０がＸ方向に一列に配列されている例を示している。ヘッド１０の本数は任意であり、またＸ−Ｙ方向にマトリクス状に配列されていても良い。第１ノズル６１５及び吸盤６１７付きの第２ノズル６１６は、上下動が可能にユニット本体６１１に組み付けられ、吸引力及び吐出力を発生するピストン機構を内部に備えている。ユニット本体６１１の内部には、図６に示した第２モータＭ２に相当するヘッドモータ１７１（図１４）、及び、第３モータに相当するチップモータ１７２、及びこれらのための駆動伝達機構が内蔵されている。

Ｘスライダ６１３は、上ガイドレール４３３に対して組み付けられている。上ガイドレール４３３には、図６の第１モータＭ１に相当するＸ軸モータ４４１が付設されている。Ｘ軸モータ４４１の動作によって、Ｘスライダ６１３は上ガイドレール４３３上をＸ方向に移動する。Ｙスライダ６１４は、Ｙ方向の一端（前端）においてユニット本体６１１を支持している。Ｙスライダ６１４は、Ｘスライダ６１３の上面に配置されたＹレール（図１１には現れていない）に対して組み付けられている。前記Ｙレールに付設されたＹ軸モータ４４２（図１４参照）が動作することで、Ｙスライダ６１４及びユニット本体６１１はＹ方向に移動する。つまり、ヘッド部６１２は、ユニット本体６１１が上ガイドレール４３３及び前記Ｙレールに沿って移動することで、Ｘ方向及びＹ方向に移動自在である。従って、ヘッド部６１２は、基台４２の上方において、細胞移動ライン５０上を所定の移動経路に沿って移動することができる。

照明ユニット６２は、専ら細胞選別部５３及び細胞移載部５６を上方から照明するために、基台４２の上方に移動可能に配置されている。前記照明は、細胞選別部５３又は細胞移載部５６に保持されている細胞凝集塊を撮像ユニット６３にて撮像する際に、透過照明として使用される。照明ユニット６２は、照明光を発する照明器６２１、Ｘスライダ６２２及びホルダー６２３を含む。Ｘスライダ６２２は、中ガイドレール４３４に対して組み付けられている。中ガイドレール４３４には、照明ユニット駆動モータ４４３が付設されている。駆動モータ４４３の動作によって、Ｘスライダ６２２は中ガイドレール４３４上をＸ方向に移動する。ホルダー６２３は、照明器６２１を保持すると共に、図略の駆動装置によってＸスライダ６２２に対してＹ方向に短距離だけ移動可能に組み付けられている。従って、照明器６２１は、基台４２の上方において、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能である。

撮像ユニット６３は、細胞選別部５３及び細胞移載部５６に保持されている細胞凝集塊を基台４２の下方から撮像するために、基台４２の下方に移動可能に配置されている。さらに、本実施形態では、撮像ユニット６３は、チップ撮像部５５においてシリンダチップ１のヘッド１５への装着状態を観察するためにも用いられる。撮像ユニット６３は、カメラ６３１、落射照明器６３２、Ｘスライダ６３３及びホルダー６３４を含む。

カメラ６３１は、ＣＣＤイメージセンサと、該ＣＣＤイメージセンサの受光面に光像を結像させる光学系とを含む。落射照明器６３２は、カメラ６３１の撮像対象物が光の透過体でない場合や蛍光染色されている場合等に用いられる光源である。Ｘスライダ６３３は、支持フレーム４１のガイドレール４１３に対して組み付けられている。ガイドレール４１３には、撮像ユニット駆動モータ４４４が付設されている。駆動モータ４４４の動作によって、Ｘスライダ６３３はガイドレール４１３上をＸ方向に移動する。ホルダー６３４は、カメラ６３１及び落射照明器６３２を保持すると共に、図略の駆動装置によってＸスライダ６３３に対してＹ方向に短距離だけ移動可能に組み付けられている。従って、カメラ６３１は、基台４２の下方において、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能である。

図１３は、基台４２の図示を省き、細胞移動ライン５０の構成要素を抜き出して示す斜視図である。図１３には、上述のヘッドユニット６１、照明ユニット６２及び撮像ユニット６３の配置位置も模式的に付記している。細胞移動ライン５０は、Ｘ方向の上流側（図１３の左端側）から順に、分注チップストック部５２、対象物ストック部５１、チップストック部５４、チップ撮像部５５、細胞選別部５３及び予備処理部５９、ブラックカバー載置部５７、細胞移載部５６及びチップ廃棄部５８が一列に配列されてなる。これらの各部は、位置決め部材４２Ｓによって、基台４２上の位置が定められている。

対象物ストック部５１は、分注元となる、多量の細胞凝集塊（対象物）が分散された細胞培養液を貯留する部位である。対象物ストック部５１は、基台４２上の所定位置に配置されたボックス５１１と、このボックス５１１で保持されたチューブ５１２と、ボックス５１１上に載置された蓋部材５１３とを備える。チューブ５１２は、上面が開口した円筒状容器であり、細胞凝集塊や夾雑物を含む細胞培養液を貯留する。蓋部材５１３は、チューブ５１２の開口を塞ぐための部材である。

分注チップストック部５２は、複数個の分注チップ８０を保管する部位である。分注チップ８０は、細長いチューブ状の部材であり、第１ノズル６１５に嵌め込まれる上端部と、細胞培養液を吸引及び吐出する開口を端縁に備えた下端部とを備える。分注チップ８０は、第１ノズル６１５に対して装着及び取り外しが可能である。分注チップ８０は、第１ノズル６１５から吸引力が与えられることで、細胞培養液を吸引する一方、前記吐出力を与えられることで吸引した細胞培養液を吐出する。分注チップストック部５２は、立設状態でマトリクス状に整列された分注チップ８０を保持する保持ボックス５２１と、ボックス蓋部材５２３とを備えている。保持ボックス５２１の内部には、分注チップ８０を整列保持するためのホルダー部材５２２が配置されている。

細胞選別部５３は、各種サイズの細胞凝集塊や夾雑物を含む細胞培養液から、所望のサイズの細胞凝集塊を選別するための部位である。細胞選別部５３は、ディッシュ６４及び保持テーブル５３１を含む。ディッシュ６４は、分注チップ８０によって細胞凝集塊を含む細胞培養液が分注され、該細胞培養液を貯留することができる上面開口の容器である。保持テーブル５３１は、ディッシュ６４を位置決めして保持する。

ディッシュ６４は、先に図５及び図６で説明した第１容器１１に相当する容器であり、上面側に細胞凝集塊を担持するための複数の凹部を備えたウェルプレートを含む。前記凹部の底部には貫通孔が設けられており、抽出対象となる細胞凝集塊は前記凹部で保持され、夾雑物等は前記貫通孔から落下する。このように細胞凝集塊と夾雑物との選別が行われるので、前記ウェルプレート上には細胞凝集塊だけが残存するようになる。前記凹部に担持された状態の細胞凝集塊の画像が、照明ユニット６２の点灯下でカメラ６３１にて撮像される。これにより、吸引すべき細胞凝集塊の位置が特定される。

チップストック部５４は、上述したシリンダチップ１の多数個を保持する部位である。シリンダチップ１は、ヘッド１５に対して装着及び取り外しが可能である。シリンダチップ１は、上述のウェルプレートの凹部に担持された細胞凝集塊を吸引し、ヘッドユニット６１の移動に伴い該細胞凝集塊を運搬し、これを細胞移載部５６へ吐出する機能を果たす。チップストック部５４は、立設状態でマトリクス状に整列された多数のシリンダチップ１を保持する保持ボックス５４１を備える。シリンダチップ１は、その上端部分が保持ボックス５４１の上端面から上方に突出した状態で、保持ボックス５４１に保持されている。つまり、Ｚ方向に移動するヘッド１５に対して装着が容易に行い得る状態で、シリンダチップ１は、保持ボックス５４１に保持されている。

チップ撮像部５５は、ヘッド１５に装着されたシリンダチップ１の画像が撮像される位置を提供するピットである。前記撮像は、撮像ユニット６３によって行われる。前記撮像が行われる際、撮像ユニット６３のカメラ６３１は、チップ撮像部５５の直下に移動され、落射照明器６３２の照明下において、各シリンダチップ１の画像を撮像する。シリンダチップ１の画像並びに撮像時における焦点位置情報に基づき、シリンダチップ１の先端開口２４のＸＹＺ座標位置が求められる。当該座標位置と、予め定められた基準位置との差分から補正値が導出される。当該補正値は、ヘッド１５の移動制御の際の補正値として利用される。

細胞移載部５６は、細胞移動ライン５０においてＸ方向の下流側端部付近に配置され、細胞選別部５３のディッシュ６４から吸引された細胞凝集塊の移動先となる部位である。細胞移載部５６は、マイクロプレート６５及び保持テーブル５６１を含む。マイクロプレート６５は、図５及び図６で説明した第２容器１２に相当する容器であり、上面が開口した多数の小さなウェル６６が、マトリクス状に配列されたプレートである。マイクロプレート６５は、透光性の部材、例えば透明プラスチックで形成されている。一般に、１のウェル６６には、１の細胞凝集塊が収容される。従って、各ウェル６６に収容された状態の細胞凝集塊を、カメラ６３１によって撮像することができる。また、ウェル６６の配列ピッチは、一列に並んだヘッド１５に装着されたシリンダチップ１群の配列ピッチと略同一に設定されている。これにより、一群のシリンダチップ１から同時にウェル６６に細胞凝集塊を吐出させることが可能である。保持テーブル５６１は、マイクロプレート６５を位置決めして保持する。

ブラックカバー載置部５７は、細胞移載部５６に被せられる第１ブラックカバー５７１と、細胞選別部５３に被せられる第２ブラックカバー５７２とが載置される部位である。第１、第２ブラックカバー５７１、５７２は、遮光された状態で、ディッシュ６４又はマイクロプレート６５に担持された細胞凝集塊を撮像する際に用いられる遮光体である。例えば、細胞培養液に蛍光剤を添加し、細胞凝集塊を蛍光観察する際に、第１、第２ブラックカバー５７１、５７２は、保持テーブル５３１、５６１を覆い隠すように被せられる。

チップ廃棄部５８は、細胞移動ライン５０においてＸ方向の最も下流側端部に配置され、上述の吸引及び吐出動作を終えた使用後のシリンダチップ１及び分注チップ８０が廃棄される部位である。チップ廃棄部５８は、使用後のシリンダチップ１及び分注チップ８０を収容するための回収ボックス５８１を含む。前記廃棄の際、シリンダチップ１又は分注チップ８０を装備したヘッドユニット６１が回収ボックス５８１の開口部５８２上に移動され、シリンダチップ１又は分注チップ８０のヘッド部６１２からの取り外し動作が実行される。この取り外し動作により、シリンダチップ１又は分注チップ８０は、開口部５８２を通して回収ボックス５８１に落下する。

予備処理部５９は、細胞選別部５３に対してＹ方向に隣接して配置され、予備処理液を貯留するリザーバー５９１が載置されている部位である。リザーバー５９１は、図５及び図６で説明した第３容器１３に相当する容器であり、前記予備処理液は、先に説明した通り、ヘッド１５に装着後、初使用の前のシリンダチップ１に吸引させる液体である。ここでは、予備処理液として細胞培養液が用いられる。リザーバー５９１は、チップストック部５４に対してＹ方向に隣接して配置して、あるいは、チップ撮像部５５と細胞選別部５３との間にスペースを設けて配置しても良い。

図１４は、ヘッドユニット６１の制御構成を示すブロック図である。細胞移動装置４は、ヘッド１５及びその内部のプランジャロッド１５３（図１）の上下方向の移動を制御するため、及び、ヘッドユニット６１のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の移動を制御するための、軸制御部１７０（制御部）を備える。軸制御部１７０は、上述のＸ軸モータ４４１及びＹ軸モータ４４２（ヘッド移動機構）、ヘッドモータ１７１、チップモータ１７２の駆動を制御する。

軸制御部１７０は、図６の第１モータＭ１に相当するＸ軸モータ４４１と、Ｙ軸モータ４４２とを制御することによって、ヘッドユニット６１のＸ方向及びＹ方向への移動を制御する。つまり、ヘッドユニット６１が細胞移動ライン５０上を所定の移動経路に沿って移動するよう、軸制御部１７０はＸ軸モータ４４１及びＹ軸モータ４４２を駆動する。

ヘッドモータ１７１は図６の第２モータＭ２に、チップモータ１７２は第３モータＭ３に各々相当するモータである。軸制御部１７０は、ヘッドモータ１７１の駆動を制御することによって、ヘッド１５のＺ方向における高さ位置を制御する。また、軸制御部１７０は、チップモータ１７２の駆動を制御することによって、プランジャロッド１５３を上下動させ、これによりシリンダチップ１への予備処理液の吸引、細胞凝集塊の吸引及び吐出動作などを制御する。この他、軸制御部１７０は、第１ノズル６１５及び吸盤６１７付きの第２ノズル６１６（図１２）を上下動させる動作、及び、これらノズル６１５、６１６に吸引力及び吐出力を発生するピストン機構の動作も制御する。

続いて、細胞移動装置４の動作を、図１１〜図１４、及び図１５〜図１８に示すフローチャートに基づいて説明する。図１５は、細胞移動装置４が実行する全体工程を示すフローチャートである。軸制御部１７０は、先ず分注動作を実行させる（ステップＳ１）。分注動作は、チューブ５１２にストックされている多量の細胞凝集塊Ｃが分散された細胞培養液を、所定量だけ吸引してディッシュ６４に吐出させる動作である。

この分注動作のために軸制御部１７０は、次のＡ１〜Ａ４の制御を順次実行させる。すなわち、（Ａ１）ヘッドユニット６１を分注チップストック部５２上に移動させ、第１ノズル６１５に分注チップ８０を装着させる、（Ａ２）ヘッドユニット６１を対象物ストック部５１上に移動させ、チューブ５１２に貯留された、細胞凝集塊を含む細胞培養液を所定の分注量だけ分注チップ８０内に吸引させる、（Ａ３）ヘッドユニット６１を細胞選別部５３上に移動させ、分注チップ８０内の前記細胞培養液をディッシュ６４に吐出させる、及び、（Ａ４）ヘッドユニット６１をチップ廃棄部５８上に移動させ、使用済みの分注チップ８０を第１ノズル６１５から取り外し、回収ボックス５８１内に廃棄させる。

続いて、シリンダチップ１を用いた細胞移動動作が実行される。軸制御部１７０は、ヘッド１５にシリンダチップ１を装着させる制御を行う（ステップＳ２）。具体的には、軸制御部１７０は、Ｘ軸モータ４４１及び必要に応じてＹ軸モータ４４２を駆動し、ヘッドユニット６１をチップストック部５４上に移動させる。この際、１つのシリンダチップ１に対して、１つのヘッド１５が位置合わせされる。そして軸制御部１７０は、ヘッドモータ１７１を駆動して、前記位置合わせされたヘッド１５を下降させ、該ヘッド１５の先端にシリンダチップ１を装着させる。

この装着の後、ヘッドユニット６１はチップ撮像部５５へ移動され、ヘッド１５に装着されたシリンダチップ１の撮像が行われる。該撮像によって、ヘッド１５へのシリンダチップ１の装着状態が検知され、シリンダチップ１の先端開口２４のＸＹＺ座標が求められる。これにより、ヘッド１５の先端位置に対する先端開口２４の位置ズレが認識され、ヘッド１５を移動させる際のＸＹＺ座標補正値が得られる（ステップＳ３）。

しかる後、軸制御部１７０は、先に図７（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明したような、予備処理液の保持工程（第１制御）を実行する（ステップＳ４）。軸制御部１７０は、ヘッドユニット６１を予備処理部５９に移動させ、リザーバー５９１に貯留されている予備処理液をシリンダチップ１に吸引させる。

次に、ヘッド１５に装着されたシリンダチップ１の使用回数が、予め定められた交換回数以下であるか否かが判定される（ステップＳ５）。通常、シリンダチップ１は、細胞凝集塊の吸引及び吐出動作のサイクルを１回〜５０回程度実行したら交換する必要がある。これは、前記サイクルの実行によって、シリンダチップ１内に細胞の破片や夾雑物が残存し、目的とする細胞凝集塊の移動に支障を来すからである。

シリンダチップ１の使用回数が交換回数以下である場合（ステップＳ５でＴＥＳ）、軸制御部１７０は、先に図８（Ａ）〜（Ｄ）並びに図９（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明したような、細胞吸引工程（第２制御）を実行する（ステップＳ６）。続いて、軸制御部１７０は、先に図１０（Ａ）〜（Ｃ）に基づいて説明したような、細胞吐出工程（第３制御）を実行する（ステップＳ７）。

その後、細胞凝集塊が予め定められた指定個数だけ吐出されたか否かが確認される（ステップＳ８）。前記指定個数は、例えばマイクロプレート６５が保有するウェル６６の個数である。この場合、全てのウェル６６に細胞凝集塊が移動されたことが確認されると、指定個数の吐出が完了したと判定され（ステップＳ８でＹＥＳ）、処理を終える。シリンダチップ１の使用回数が交換回数に至った場合も（ステップＳ５でＮＯ）、処理を終える。一方、指定個数の吐出が未だ完了していないと判定されると（ステップＳ８でＮＯ）、ステップＳ５に戻って処理が繰り返される。すなわち、既にシリンダチップ１は予備処理液を保有しており管状通路２Ｐはウェットな状態であるので、予備処理液の保持工程はもはや行われない。

図１６は、図１５の予備処理液の保持工程（ステップＳ４）の詳細を示すフローチャートである。軸制御部１７０は、Ｘ軸モータ４４１及びＹ軸モータ４４２を駆動し、ヘッドユニット６１を予備処理部５９の上に移動させる。シリンダチップ１が装着されたヘッド１５は、リザーバー５９１に貯留されている予備処理液に対向するよう位置決めされる（ステップＳ１１）。また、プランジャ３がシリンジ２に最も深く挿通された図７（Ａ）に示す状態とするため、軸制御部１７０はチップモータ１７２を駆動し、プランジャロッド１５３を下降させる（ステップＳ１２）。

続いて、軸制御部１７０は、ヘッドモータ１７１を駆動させて、シリンジ２の先端部２Ｔがリザーバー５９１内の予備処理液に浸漬されるまで、ヘッド１５（シリンダチップ１）を下降させる（ステップＳ１３）。そして、軸制御部１７０は、チップモータ１７２を駆動させてプランジャ３を所定距離だけ上昇させる（ステップＳ１４）。これにより、予備処理液はシリンジ２の先端開口２４から管状通路２Ｐ内へ吸引される。引き続き軸制御部１７０は、今度はプランジャ３を所定距離だけ下降させる（ステップＳ１５）。これにより、管状通路２Ｐに吸引された予備処理液の一部は、リザーバー５９１へ吐出される。この動作は、図７（Ｃ）において説明した通りである。

その後、軸制御部１７０は、ステップＳ１４の吸引及びステップＳ１５の吐出からなるサイクルが、予め定められた所定回数だけ実行されたか否かを確認する（ステップＳ１６）。所定回数に至っていない場合（ステップＳ１６でＮＯ）、ステップＳ１４に戻って処理が繰り返される。一方、所定回数に至っている場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、軸制御部１７０は、ヘッドモータ１７１を駆動させて、シリンダチップ１を上昇させ（ステップＳ１７）、処理を終える。

図１７は、細胞吸引工程（ステップＳ６）の詳細を示すフローチャートである。先ず軸制御部１７０は、先に図８（Ａ）及び（Ｂ）に示したような、管状通路２Ｐ内に空気層を形成する工程（第４制御）を実行する（ステップＳ２１）。具体的には、軸制御部１７０は、シリンダチップ１が空中に存在している状態において、チップモータ１７２を駆動してプランジャ３を所定長さだけ上昇させる。これにより、シリンジ２の先端開口２４付近の管状通路２Ｐには、空気層Ｈが形成される。

続いて軸制御部１７０は、Ｙ軸モータ４４２を駆動し、ヘッドユニット６１を細胞選別部５３のディッシュ６４の上空に移動させる。このとき、シリンダチップ１が装着されたヘッド１５の一つが、ディッシュ６４中の一つの細胞凝集塊の鉛直線上に配置されるよう位置決めされる（ステップＳ２２）。この際、先にステップＳ３で得た補正データが、ヘッド１５の位置決めデータとして使用される。

その後、軸制御部１７０は、先に図９（Ａ）〜（Ｃ）に示したような、前処理工程を実行する。すなわち、軸制御部１７０は、ヘッドモータ１７１を駆動させて、シリンジ２の先端部２Ｔがディッシュ６４内の細胞培養液の表層付近に浸漬されるまで、ヘッド１５を下降させる（ステップＳ２３）。そして、軸制御部１７０はチップモータ１７２を駆動させて、プランジャ３を微小距離だけ上昇させる（ステップＳ２４）。これにより、先端開口２４付近の管状通路２Ｐに細胞培養液が少量だけ吸引される。

次に、軸制御部１７０は、先に図８（Ｃ）及び（Ｄ）に示したような、細胞凝集塊を吸引する工程を実行する。軸制御部１７０は、ヘッドモータ１７１を駆動してシリンダチップ１を下降させ、先端開口２４をディッシュ６４の細胞培養液中のへ浸漬させると共に、吸引ターゲットとする細胞凝集塊に接近させる（ステップＳ２５）。そして、軸制御部１７０は、チップモータ１７２を駆動させて、プランジャ３を所定距離だけ上昇させて、前記細胞凝集塊を先端開口２４から管状通路２Ｐ内に吸引させる（ステップＳ２６）。しかる後、軸制御部１７０は、ヘッドモータ１７１を駆動させてシリンダチップ１を上昇させ（ステップＳ２７）、処理を終える。

図１８は、細胞吐出工程（ステップＳ７）の詳細を示すフローチャートである。軸制御部１７０は、Ｘ軸モータ４４１を駆動し、ヘッドユニット６１を細胞移載部５６のマイクロプレート６５の上空に移動させる。このとき、シリンダチップ１が装着されたヘッド１５の一つが、マイクロプレート６５中の一つのウェル６６の鉛直線上に配置されるよう位置決めされる（ステップＳ３１）。

次に、軸制御部１７０は、先に図１０（Ｂ）及び（Ｃ）に示したような、細胞凝集塊を吐出する工程を実行する。軸制御部１７０は、ヘッドモータ１７１を駆動してシリンダチップ１を下降させ、先端開口２４をマイクロプレート６５の細胞培養液中へ浸漬させると共に、ターゲットとする一つのウェル６６に接近させる（ステップＳ３２）。そして、軸制御部１７０は、チップモータ１７２を駆動させて、プランジャ３を所定距離だけ下降させて、吸引した細胞凝集塊を細胞培養液と共に先端開口２４からウェル６６に吐出させる（ステップＳ３３）。しかる後、軸制御部１７０は、ヘッドモータ１７１を駆動させてシリンダチップ１を上昇させ（ステップＳ３４）、処理を終える。

以上説明した細胞移動装置４では、予備処理液を貯留するリザーバー５９１を具備させる例を示したが、リザーバー５９１の容器としての機能を、他の容器に兼用させるようにしても良い。例えば、細胞選別部５３が備えるディッシュ６４には、細胞培養液が貯留されている。この細胞培養液を前記予備処理液として用いるようにしても良い。この場合、ディッシュ６４に、予備処理液の保持工程においてシリンダチップ１を進入させる領域（細胞凝集塊Ｃが吸引されることのない領域）を設けることが好ましい。

この他、リザーバー５９１の機能を、細胞移載部５６のマイクロプレート６５に兼用させるようにしても良い。この場合も、予備処理液の保持工程においてシリンダチップ１を進入させる専用のポートを、マイクロプレート６５に設けることが好ましい。さらに、未使用のシリンダチップ１をストックするチップストック部５４の保持ボックス５４１に、予備処理液となる液体を貯留させるようにしても良い。

１ シリンダチップ
１１ 第１容器
１２ 第２容器
１３ 第３容器
１４ ヘッドユニット
１５ ヘッド
１７ 制御部
１７０ 軸制御部（制御部）
２ シリンジ
２Ｐ 管状通路
２Ｔ 先端部
２４ 先端開口
３ プランジャ
４、４０ 細胞移動装置
４４１、４４２ Ｘ軸モータ、Ｙ軸モータ（ヘッド移動機構）
５９１ リザーバー（第３容器）
６４ ディッシュ（第１容器）
６５ マイクロプレート（第２容器）
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３ 第１モータ（ヘッド移動機構）、第２モータ、第３モータ

Claims (6)

1. 対象物を吸引する先端開口及び該先端開口に一端が連なる管状通路を有するシリンジと、前記管状通路内を進退移動するプランジャとを備えるチップを準備する工程と、
   所定の予備処理液中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて前記予備処理液を前記先端開口から前記管状通路内へ吸引させ、続いて前記プランジャを下降させて前記管状通路内へ吸引された前記予備処理液の一部を前記先端開口から吐出させるサイクルを所要回数実行させ、前記管状通路と前記プランジャとの間の空間に前記予備処理液を保持させる工程と、
   対象物を含む液体中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて、前記対象物を前記液体と共に前記管状通路内に吸引する工程と、
   前記プランジャを下降させて、前記対象物を前記液体と共に外部へ吐出させる工程と、を含むと共に、
   前記予備処理液を保持させる工程と前記対象物を吸引する工程との間に、
   前記シリンジの先端開口を空気中に配置し、前記プランジャを所定長さだけ上昇させて、前記先端開口付近の前記管状通路に空気層を形成する工程を含む、対象物移動方法。
2. 請求項１に記載の対象物移動方法において、
   前記対象物を吸引する工程は、
   前記対象物を含む液体中に前記シリンジの先端開口を浸漬させた後、所定の距離だけ前記プランジャを上昇させることによって、前記先端開口付近において前記空気層の液体吐出方向下流側に前記液体を保持させる工程と、
   前記先端開口を前記対象物の上方近傍に位置させた後、所定距離だけ前記プランジャを上昇させることによって、前記対象物を前記先端開口から前記管状通路内に吸引させる工程と、を含む対象物移動方法。
3. 請求項１又は２に記載の対象物移動方法において、
   前記対象物が細胞であり、前記液体が培地である、対象物移動方法。
4. 対象物を含む液体を貯留する第１容器と、
   前記対象物を受け入れる第２容器と、
   予備処理液を貯留する第３容器と、
   前記対象物を吸引する先端開口及び該先端開口に一端が連なる管状通路を有するシリン
   ジと、前記管状通路内を進退移動するプランジャとを備えるチップと、
   前記チップが装着され、前記プランジャを進退移動させるロッドを備えたヘッドと、
   前記ヘッドを、前記第１容器、前記第２容器及び前記第３容器との間において移動させるヘッド移動機構と、
   前記ヘッド及び前記ヘッド移動機構の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記ヘッドを前記第３容器の位置に移動させ、前記第３容器の予備処理液中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて前記予備処理液を前記先端開口から前記管状通路内へ吸引させ、続いて前記プランジャを下降させて前記管状通路内へ吸引された前記予備処理液の一部を前記先端開口から吐出させるサイクルを所要回数実行させ、前記管状通路と前記プランジャとの間の空間に前記予備処理液を保持させる第１制御と、
   前記ヘッドを前記第１容器の位置に移動させ、前記第１容器の液体中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて、前記対象物を前記液体と共に前記管状通路内に吸引する第２制御と、
   前記ヘッドを前記第２容器の位置に移動させ、前記プランジャを下降させて、前記対象物を前記液体と共に前記第２容器へ吐出させる第３制御と、
   前記第１制御と前記第２制御との間に、前記シリンジの先端開口を空気中に配置し、前記プランジャを所定長さだけ上昇させて、前記先端開口付近の前記管状通路に空気層を形成する第４制御と、を実行する、対象物移動装置。
5. 請求項４に記載の対象物移動装置において、
   前記第１容器又は前記第２容器に貯留されている液体と、前記第３容器に貯留されている予備処理液とが、同一成分の液体である、対象物移動装置。
6. 対象物を含む液体を貯留する第１容器と、
   前記対象物を受け入れる第２容器と、
   予備処理液を貯留する第３容器と、
   前記対象物を吸引する先端開口及び該先端開口に一端が連なる管状通路を有するシリンジと、前記管状通路内を進退移動するプランジャとを備えるチップと、
   前記チップが装着され、前記プランジャを進退移動させるロッドを備えたヘッドと、
   前記ヘッドを、前記第１容器、前記第２容器及び前記第３容器との間において移動させるヘッド移動機構と、
   前記ヘッド及び前記ヘッド移動機構の動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記ヘッドを前記第３容器の位置に移動させ、前記第３容器の予備処理液中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて前記予備処理液を前記先端開口から前記管状通路内へ吸引させ、続いて前記プランジャを下降させて前記管状通路内へ吸引された前記予備処理液の一部を前記先端開口から吐出させるサイクルを所要回数実行させ、前記管状通路と前記プランジャとの間の空間に前記予備処理液を保持させる第１制御と、
   前記ヘッドを前記第１容器の位置に移動させ、前記第１容器の液体中に前記シリンジの先端開口を浸漬すると共に前記プランジャを上昇させて、前記対象物を前記液体と共に前記管状通路内に吸引する第２制御と、
   前記ヘッドを前記第２容器の位置に移動させ、前記プランジャを下降させて、前記対象物を前記液体と共に前記第２容器へ吐出させる第３制御と、を実行する対象物移動装置において、
   前記対象物が細胞凝集塊であり、前記液体が細胞培養液であって、
   前記第１容器は、所定サイズの細胞凝集塊を選別するためのディッシュであり、
   前記第２容器は、前記細胞凝集塊を収容するウェルを備えたマイクロプレートであり、
   前記第３容器は、前記細胞培養液を貯留するリザーバーである、対象物移動装置。

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