特開 2022-148244 採取装置及びマニピュレーションシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022148244

(43)【公開日】2022-10-06

(54)【発明の名称】採取装置及びマニピュレーションシステム

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/26 20060101AFI20220929BHJP

   B25J 7/00 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

C12M1/26

B25J7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021049855

(22)【出願日】2021-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古川 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】田中 伸明

【テーマコード（参考）】

3C707

4B029

【Ｆターム（参考）】

3C707AS09

3C707XG05

4B029AA09

4B029AA25

4B029BB11

4B029CC01

4B029GA01

4B029GA03

4B029HA01

4B029HA09

4B029HA10

(57)【要約】

【課題】良好に細胞塊を採取することができる採取装置及びマニピュレーションシステムを提供する。
【解決手段】採取装置は、形状記憶合金で形成され、採取対象の細胞塊よりも小さい径を有するワイヤと、ワイヤの一端側が接続され、ワイヤの一部が巻き回される回転軸部と、ワイヤの他端側を加熱し、細胞塊を採取する採取部を形成する加熱部と、を有する。また、マニピュレーションシステムは、採取装置と、観察部で取得された細胞塊に関する情報に基づいて採取装置を移動させる駆動装置と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

形状記憶合金で形成され、採取対象の細胞塊よりも小さい径を有するワイヤと、
前記ワイヤの一端側が接続され、前記ワイヤの一部が巻き回される回転軸部と、
前記ワイヤの他端側を加熱し、前記細胞塊を採取する採取部を形成する加熱部と、を有する
採取装置。

【請求項2】

さらに、前記細胞塊よりも小さい径で、かつ、前記ワイヤよりも大きい径を有する開口が形成された板状部材を有し、
前記加熱部は、前記回転軸部と前記板状部材との間に配置される
請求項１に記載の採取装置。

【請求項3】

前記板状部材の前記開口から押し出された前記ワイヤを切断する切断部を有する
請求項２に記載の採取装置。

【請求項4】

さらに、前記ワイヤの前記採取部を把持する把持部を有する
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の採取装置。

【請求項5】

前記ワイヤは、前記回転軸部に巻き回された巻回部と、直線状に押し出された前記採取部と、を含む
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の採取装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の採取装置と、
前記細胞塊を観察する観察部と、
前記観察部で取得された前記細胞塊に関する情報に基づいて前記採取装置を移動させる駆動装置と、を有する
マニピュレーションシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、採取装置及びマニピュレーションシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、多数の細胞を１つの塊とした細胞塊を作製し、細胞塊を支持体上に配置して立体構造体を形成する製造方法が記載されている。特許文献１では、ピペットチップやロボットアームを用いて、細胞塊の採取及び支持体上への移動を行う。ピペットチップを用いる方法では、ピペットチップを吸引することで細胞塊をピペットチップ内部へ入れ込み、所定の場所へ吐き出すことで支持体上に細胞塊が配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２００８／１２３６１４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

再生医療製品の研究開発において、作製された細胞塊をウェルプレートやシャーレなどの所定の容器に移動する場合に、ピペットチップが容器と干渉する場合がある。このため、良好に細胞塊の採取を行うことができない可能性がある。

【0005】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、良好に細胞塊を採取することができる採取装置及びマニピュレーションシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するため、本発明の一態様に係る採取装置は、形状記憶合金で形成され、採取対象の細胞塊よりも小さい径を有するワイヤと、前記ワイヤの一端側が接続され、前記ワイヤの一部が巻き回される回転軸部と、前記ワイヤの他端側を加熱し、前記細胞塊を採取する採取部を形成する加熱部と、を有する。

【0007】

これによれば、細胞塊を採取する採取部は、形状記憶合金であるワイヤを加熱して形成され、採取部を細胞塊に挿入することで細胞塊を採取することができる。したがって、ピペットチップやロボットアームに比べて採取部の径が小さいため、採取部と容器との干渉を抑制できる。したがって、採取装置は、良好に細胞塊を採取することができる。

【0008】

採取装置の望ましい態様として、さらに、前記細胞塊よりも小さい径で、かつ、前記ワイヤよりも大きい径を有する開口が形成された板状部材を有し、前記加熱部は、前記回転軸部と前記板状部材との間に配置される。

【0009】

これによれば、採取部の先端に細胞塊が採取された場合に、ワイヤを回転軸部に巻き戻すことで、細胞塊は板状部材の開口を通過できずに採取部から抜け落ちる。これにより、採取装置は、採取された細胞塊を所定の容器にリリースすることができる。

【0010】

採取装置の望ましい態様として、前記板状部材の前記開口から押し出された前記ワイヤを切断する切断部を有する。

【0011】

これによれば、採取装置は、使用済みのワイヤを切断部により切断して、未使用のワイヤの部分を押し出して新たな採取部を形成することができる。したがって、採取装置は、使用済みのワイヤを切断することで、複数の細胞塊を繰り返し採取する場合でも、異物の混入を抑制することができる。また、採取装置は、複数の細胞塊の採取ごとにワイヤ等を交換する必要がなく、容易に細胞塊を繰り返し採取することができる。

【0012】

採取装置の望ましい態様として、さらに、前記ワイヤの前記採取部を把持する把持部を有する。

【0013】

これによれば、把持部により採取部を固定することができ、確実に採取部の先端を細胞塊に挿入することができる。

【0014】

採取装置の望ましい態様として、前記ワイヤは、前記回転軸部に巻き回された巻回部と、直線状に押し出された前記採取部と、を含む。

【0015】

これによれば、細胞塊の採取を繰り返し行う場合に、巻回部を押し出して加熱することで新たに採取部を形成することができる。したがって、採取装置は、細胞塊の採取ごとにワイヤ等を交換する必要がなく、容易に細胞塊を繰り返し採取することができる。また、採取部以外のワイヤは、回転軸部に巻き取って巻回部として収納できるので、採取装置の小型化を図ることができる。

【0016】

本発明の一態様に係るマニピュレーションシステムは、上記の採取装置と、前記細胞塊を観察する観察部と、前記観察部で取得された前記細胞塊に関する情報に基づいて前記採取装置を移動させる駆動装置と、を有する。

【0017】

これによれば、マニピュレーションシステムは、観察部の観察結果に基づいて細胞塊の位置情報等を取得し、駆動装置により細胞塊の位置に採取装置を移動させることができる。そして、細胞塊の位置で駆動装置により採取装置を移動させることで採取部が細胞塊に挿入する。これにより、マニピュレーションシステムは、採取装置を用いて確実に細胞塊を採取することができる。

【0018】

本発明によれば、良好に細胞塊を採取することができる採取装置及びマニピュレーションシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成を模式的に示す図である。

【図2】図２は、マニピュレーションシステムの構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、実施形態に係る採取装置を模式的に示す概略断面図である。

【図4】図４は、ワイヤの採取部の作製方法を説明するための説明図である。

【図5】図５は、マニピュレーションシステム及び採取装置の動作例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、マニピュレーションシステム及び採取装置の動作例を説明するための説明図である。

【図7】図７は、採取装置が有する板状部材を下面側から見たときの平面図である。

【図8】図８は、採取部の切断方法を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0021】

（実施形態）
図１は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成を模式的に示す図である。図１に示すマニピュレーションシステム１００は、容器３８から細胞塊ＣＭ（図３参照）を１つずつ採取して、ウェルプレートなどの他の容器３８Ａ（図６参照）に移動させる装置である。本実施形態の採取対象である細胞塊ＣＭは、多数の細胞を１つの塊にまとめて作製されたものであり、例えば、オルガノイド、スフェロイド等である。採取された細胞塊ＣＭは、再生医療製品の分野において、例えば創薬スクリーニング、細胞治療、人工臓器の材料として活用される。

【0022】

図１に示すように、マニピュレーションシステム１００は、採取装置１０と、マニピュレータ２０と、試料ステージ３０と、顕微鏡ユニット４０と、コントローラ５０と、第２撮像装置６５と、第３撮像装置７５と、ジョイスティック５７と、入力部５８と、表示部８０と、を有する。

【0023】

実施形態において、Ｘ軸方向は、試料ステージ３０の載置面３０ａに平行な一方向である。実施形態において、Ｙ軸方向は、載置面３０ａに平行で、かつ、Ｘ軸方向と直交する方向である。実施形態において、Ｚ軸方向は、載置面３０ａの法線方向である。θ軸方向は、採取装置１０が有する回転軸部１２の長手方向を回転軸ＡＸ（図３参照）とする回転方向である。

【0024】

採取装置１０は、容器３８から細胞塊ＣＭを採取するための装置である。採取装置１０の詳細は、後述にて図３、図４を参照して説明する。採取装置１０は、マニピュレータ２０に接続されており、回転軸部１２がＸ軸方向に平行になるように配置される。回転軸部１２は、電動モータ１３に接続されており、電動モータ１３の駆動によりθ軸方向に回転する。電動モータ１３は、コントローラ５０に接続されている。

【0025】

マニピュレータ２０は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に動作することによって、採取装置１０を動作させることができる。マニピュレータ２０は、Ｘ軸テーブル２１と、Ｙ軸テーブル２２と、Ｚ軸テーブル２３と、駆動装置２６、２７と、を備える。Ｘ軸テーブル２１は、駆動装置２６が駆動することによって、Ｘ軸方向に移動する。Ｙ軸テーブル２２は、駆動装置２６が駆動することによって、Ｙ軸方向に移動する。Ｚ軸テーブル２３は、駆動装置２７が駆動することによって、Ｚ軸方向に移動する。駆動装置２６、２７は、コントローラ５０に接続されている。

【0026】

試料ステージ３０は、容器３８を支持する。例えば、試料ステージ３０の載置面３０ａに容器３８が載置される。容器３８は、実施形態において、ウェルプレートである。容器３８は、実施形態において、６つのウェル３８ａを含む。容器３８のウェル３８ａには、細胞塊ＣＭが収容される（図３参照）。試料ステージ３０は、Ｘ軸ステージ３１と、Ｙ軸ステージ３２と、駆動装置３６と、を備える。Ｘ軸ステージ３１は、駆動装置３６が駆動することによって、Ｘ軸方向に移動する。Ｙ軸ステージ３２は、駆動装置３６が駆動することによって、Ｙ軸方向に移動する。Ｘ軸ステージ３１はＹ軸ステージ３２上に取り付けられている。駆動装置３６は、コントローラ５０に接続されている。

【0027】

実施形態においては、試料ステージ３０上に１個の容器３８が載置されている場合を示しているが、試料ステージ３０上に載置される容器３８の数は１個に限定されず複数個でもよい。容器３８は、実施形態において、平面形状が矩形であるが、矩形でなくてもよく、例えば、円形でもよい。容器３８は、シャーレ又はディッシュでもよい。試料ステージ３０は、実施形態において、平面視による形状（以下、平面形状）が矩形であるが、矩形でなくてもよく、例えば、円形でもよい。

【0028】

顕微鏡ユニット４０は、試料ステージ３０の上方に配置されている。顕微鏡ユニット４０は、顕微鏡４１と、第１撮像装置４５と、試料ステージ３０の載置面３０ａに向けて光を照射する光源と、を含む。顕微鏡ユニット４０は、駆動装置４１４が駆動することによって、Ｚ軸方向に動作する。顕微鏡４１は、例えば、対物レンズが容器３８の上方に位置する実体顕微鏡である。第１撮像装置４５は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子を含む。第１撮像装置４５は、顕微鏡４１を介して、容器３８の細胞塊ＣＭをＺ軸方向から撮像することができる。駆動装置４１４は、後述の制御部５５によって駆動される。

【0029】

第２撮像装置６５及び第３撮像装置７５は、第１撮像装置４５とは異なる方向から細胞塊ＣＭ又は採取装置１０の採取部１８ａ（図３参照）を観察する。第２撮像装置６５及び第３撮像装置７５は、顕微鏡ユニット４０と同様の構成を採用することもできる。例えば、第２撮像装置６５は、試料ステージ３０の側方に配置されている。あるいは、第３撮像装置７５は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向とそれぞれ交差する、試料ステージ３０の斜め上方向から、試料ステージ３０側を撮像することができる。

【0030】

入力部５８は、キーボード又はタッチパネル等である。ジョイスティック５７及び入力部５８は、コントローラ５０に接続されている。操作者は、ジョイスティック５７及び入力部５８を介して、コントローラ５０にコマンドを入力することができる。操作者がジョイスティック５７を操作することによって、ジョイスティック５７からコントローラ５０に制御信号Ｖｓｉｇ１が出力される。操作者が入力部５８を操作することによって、入力部５８からコントローラ５０に制御信号Ｖｓｉｇ２が出力される。

【0031】

次に、コントローラ５０の機能について、図２を参照して説明する。図２は、マニピュレーションシステムの構成を示すブロック図である。コントローラ５０は、演算手段としてのＣＰＵ（中央演算処理装置）及び記憶手段としてのハードディスク、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のハードウェア資源を備える。

【0032】

図２に示すように、コントローラ５０は、その機能として、画像入力部５１ａと、画像出力部５１ｂと、画像処理部５２と、検出部５３と、画像編集部５４と、制御部５５と、記憶部５６と、を含む。画像入力部５１ａ、画像出力部５１ｂ、画像処理部５２、検出部５３、画像編集部５４及び制御部５５は、上記の演算手段により実現される。記憶部５６は、上記の記憶手段により実現される。コントローラ５０は、記憶部５６に格納されたプログラムに基づいて各種の演算を行い、演算結果にしたがって制御部５５が各種の制御を行うように駆動信号を出力する。

【0033】

制御部５５は、顕微鏡ユニット４０の駆動装置４１４と、マニピュレータ２０の駆動装置２６、２７と、採取装置１０と、試料ステージ３０の駆動装置３６と、第２撮像装置６５と、第３撮像装置７５とを制御する。制御部５５は、駆動装置４１４、２６、２７、３６、６１３に駆動信号Ｖｚ１、Ｖｘｙ２、Ｖｚ２、Ｖｘｙ３、Ｖｙ４（図１参照）をそれぞれ供給する。制御部５５は、採取装置１０の電動モータ１３に駆動信号Ｖθ（図１参照）を供給する。また、制御部５５は、採取装置１０の把持部１４、加熱部１５及び切断部にそれぞれ駆動信号を供給して、採取装置１０の各部の動作を制御する。制御部５５は、必要に応じて設けられたドライバやアンプ等を介して、駆動信号Ｖｚ１、Ｖｘｙ２、Ｖｚ２、Ｖｘｙ３、Ｖｙ４、Ｖθをそれぞれ供給してもよい。

【0034】

第１撮像装置４５から出力される第１画像信号Ｖｐｉｘ１（図１参照）と、第２撮像装置６５から出力される第２画像信号Ｖｐｉｘ２（図１参照）と、第３撮像装置７５から出力される第３画像信号Ｖｐｉｘ３（図１参照）は、画像入力部５１ａにそれぞれ入力される。画像処理部５２は、画像入力部５１ａから第１画像信号Ｖｐｉｘ１、第２画像信号Ｖｐｉｘ２、第３画像信号Ｖｐｉｘ３を受け取って、画像処理を行う。画像出力部５１ｂは、画像処理部５２で画像処理された画像情報を記憶部５６及び表示部８０へ出力する。

【0035】

例えば、第１画像信号Ｖｐｉｘ１には、顕微鏡４１を通して第１撮像装置４５が撮像した第１画像と、その撮像時刻とが含まれている。第１画像は動画である。同様に、第２画像信号Ｖｐｉｘ２には、第２撮像装置６５が撮像した第２画像と、その撮像時刻とが含まれている。第２画像も動画である。第３画像信号Ｖｐｉｘ３には、第３撮像装置７５が撮像した第３画像と、その撮像時刻とが含まれている。第３画像も動画である。

【0036】

画像処理部５２は、採取装置１０の採取部１８ａ（図３参照）及び細胞塊ＣＭ（図３参照）の検出を容易にするために、第１撮像装置４５、第２撮像装置６５及び第３撮像装置７５が撮像したそれぞれの画像について、画像の拡大や２値化等の画像処理をする。画像処理部５２は、拡大画像、２値画像、拡大２値画像の少なくとも１種類以上を画像情報として、検出部５３と画像編集部５４とに出力する。

【0037】

検出部５３は、画像処理部５２から画像情報を受け取る。検出部５３は、受け取った画像情報に基づいて、例えば、採取装置１０の採取部１８ａ（図３参照）の先端の位置、採取部１８ａの傾き及び形状を自動で検出する。検出部５３は、受け取った画像情報に基づいて、例えば、細胞塊ＣＭ（図３参照）の位置及び個数を自動で検出する。そして、検出部５３は検出結果を画像編集部５４及び記憶部５６に出力する。

【0038】

画像編集部５４は、第１画像信号Ｖｐｉｘ１、第２画像信号Ｖｐｉｘ２、第３画像信号Ｖｐｉｘ３を、撮像時刻に基づいて互いに関連付けして、編集画像信号Ｖｐｉｘ４（図１参照）を生成する。編集画像信号Ｖｐｉｘ４には、編集画像が含まれている。編集画像は、互いに同じ時刻に撮像された第１画像、第２画像及び第３画像を並べて表示する動画である。編集画像において、第１画像、第２画像及び第３画像はそれぞれ、元画像でもよいし、元画像を画像処理した拡大画像、２値画像又は拡大２値画像であってもよい。画像出力部５１ｂは、第１画像信号Ｖｐｉｘ１、第２画像信号Ｖｐｉｘ２、第３画像信号Ｖｐｉｘ３及び編集画像信号Ｖｐｉｘ４を記憶部５６に出力する。

【0039】

記憶部５６は、上述した各種画像信号を記憶する。また、記憶部５６には、マニピュレーションシステム１００及び採取装置１０を動作させるためのプログラムがあらかじめ格納されている。また、記憶部５６には、採取装置１０を動作に関する情報として、採取装置１０の採取部１８ａ（図３参照）の押し出し量に対応する、電動モータ１３の回転角度や回転方向に関する情報や、加熱部１５の温度に関する情報等の各種情報が格納されている。

【0040】

画像出力部５１ｂは、第１画像信号Ｖｐｉｘ１、第２画像信号Ｖｐｉｘ２、第３画像信号Ｖｐｉｘ３及び編集画像信号Ｖｐｉｘ４のうち、少なくとも１つ以上の画像信号を表示部８０に出力する。画像出力部５１ｂは、コントローラ５０に入力された制御信号Ｖｓｉｇ１に従って、表示部８０に出力する画像信号を選択して表示部８０に出力する。画像出力部５１ｂは、コントローラ５０に入力された制御信号Ｖｓｉｇ２に従って、表示部８０に出力する画像信号を選択して表示部８０に出力してもよい。

【0041】

表示部８０は、例えば液晶パネル等である。表示部８０は、コントローラ５０に接続されている。表示部８０は、種々の文字情報や画像等を画面に表示する。表示部８０は、例えば、互いに同じタイミングで撮像された第１画像、第２画像及び第３画像を並べて表示してもよい。表示部８０は、画像をリアルタイム又はほぼリアルタイムで表示してもよいし、記憶部５６に記憶されている編集画像を読み出して再生表示してもよい。

【0042】

次に、採取装置１０の構成について説明する。図３は、実施形態に係る採取装置を模式的に示す概略断面図である。図３に示すように、採取装置１０は、筐体１１と、回転軸部１２と、電動モータ１３（図１、図２参照）と、把持部１４と、加熱部１５と、板状部材１６と、切断部１７と、ワイヤ１８とを有する。

【0043】

筐体１１は、回転軸部１２の一部と、回転軸部１２に接続されたワイヤ１８の一部（巻回部１８ｂ）を収納する箱状の部材である。筐体１１は、ワイヤ１８を収納し、保護するために設けられており、筐体１１の底板にはワイヤ１８を外部に押し出すための開口１１ａが設けられている。また、筐体１１の底板にはワイヤ１８を開口１１ａに導くようにガイド１１ｂが設けられている。図３では、把持部１４、加熱部１５、板状部材１６及び切断部１７は、筐体１１の外側に設けられている。ただし、図３は、あくまで例示であり、把持部１４、加熱部１５及び切断部１７の少なくとも１つが筐体１１内に設けられていてもよい。また、ガイド１１ｂは設けられていなくてもよい。

【0044】

回転軸部１２には、ワイヤ１８の一端側が接続され、ワイヤ１８の一部が回転軸部１２に巻き回される。回転軸部１２は、電動モータ１３の駆動によって、回転軸ＡＸを中心に回転する。回転軸部１２が、Ｒ２方向（反時計回り）に回転すると、回転軸部１２にワイヤ１８が巻き取られ、外部に押し出された採取部１８ａが筐体１１の内部に引き戻される。回転軸部１２が、Ｒ１方向（時計回り）に回転すると、回転軸部１２に巻き回されたワイヤ１８が外部に押し出され、板状部材１６の開口１６ａから押し出された採取部１８ａが形成される。

【0045】

把持部１４は、板状部材１６と回転軸部１２との間に設けられ、筐体１１の外部に押し出されたワイヤ１８を把持する部材である。把持部１４は、例えば、ワイヤ１８を挟んで配置された第１部分１４ａと第２部分１４ｂとを有し、第１部分１４ａと第２部分１４ｂとでワイヤ１８を挟むことで、ワイヤ１８の位置を固定する。把持部１４は、例えば電磁弁で構成される。ただし、把持部１４は、ワイヤ１８を固定できればよく、どのような構成であってもよい。

【0046】

加熱部１５は、把持部１４と板状部材１６との間に配置される。加熱部１５は、ワイヤ１８の他端側を加熱し、細胞塊ＣＭを採取する採取部１８ａを形成する。加熱部１５は、ワイヤ１８の近傍に配置され、ワイヤ１８を４０℃程度に加熱する。加熱部１５は、例えば、電気ヒータやベルチェ素子などで構成される。

【0047】

板状部材１６は、把持部１４及び加熱部１５の下側に配置される。言い換えると、把持部１４及び加熱部１５は、板状部材１６と回転軸部１２との間に配置される。板状部材１６は、容器３８の底部と実質的に平行になるように、すなわち、試料ステージ３０の載置面３０ａと実質的に平行になるように配置される。板状部材１６には開口１６ａが設けられる。採取部１８ａは開口１６ａを貫通して設けられる。開口１６ａは細胞塊ＣＭよりも小さい径を有している。これにより、板状部材１６は、採取部１８ａに採取された細胞塊ＣＭが、把持部１４及び加熱部１５側へ移動することを抑制する抑え部として機能する。板状部材１６の表面には、細胞塊ＣＭの付着を抑制する細胞接着抑制剤がコーティングされる。細胞接着抑制剤は、例えば生体適合性のあるポリマーがあげられる。

【0048】

切断部１７は、板状部材１６の下側に設けられ、板状部材１６の開口１６ａから外部に押し出されたワイヤ１８の採取部１８ａを切断する。切断部１７により、使用済みの採取部１８ａを切断することで、複数の細胞塊ＣＭを繰り返し採取する場合であっても、異物の混入を抑制することができる。

【0049】

ワイヤ１８は、形状記憶合金で形成され、採取対象の細胞塊ＣＭよりも小さい径を有する金属細線である。形状記憶合金は、例えばニッケル、チタン及び銅を含む合金が用いられる。ただし、ワイヤ１８に用いられる形状記憶合金は、他の材料であってもよい。形状記憶合金は、採取対象の細胞塊ＣＭに対して、熱の影響を与えない４０℃程度で初期形状に戻る材料であることが望ましい。ワイヤ１８の直径は、例えば０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下程度である。

【0050】

ワイヤ１８は、採取部１８ａと、巻回部１８ｂとを有する。採取部１８ａは、ワイヤ１８の直線状の部分であり、より具体的には、板状部材１６の開口１６ａを通って板状部材１６の外側に押し出された部分である。より具体的には、ワイヤ１８は、開口１６ａを通過する際に加熱部１５で加熱されて、直線状の初期形状に戻されて、採取部１８ａとして形成される。細胞塊ＣＭは、容器３８の液体３９に浸されている。採取装置１０は、容器３８内の細胞塊ＣＭに採取部１８ａの先端を挿入することで、細胞塊ＣＭを採取することができる。また、巻回部１８ｂは、回転軸部１２に巻き回されて筐体１１の内部に収納された部分である。巻回部１８ｂを設けることで、長尺のワイヤ１８を筐体１１の内部にコンパクトに収納することができ、採取装置１０の小型化を図ることができる。

【0051】

図４は、ワイヤの採取部の作製方法を説明するための説明図である。図４に示すように、まず、ヒータ２００は、形状記憶合金で形成されたワイヤ１８を４００℃以上５００℃以下程度に加熱する（ステップＳＴ１１）。ステップＳＴ１１では、ワイヤ１８は、固定軸により直線状に保持された状態で加熱され、形状記憶合金は、オーステナイト相の状態になる。

【0052】

次に、ワイヤ１８を急冷させてマルテンサイト相に変態させて、直線状の形状を初期形状として記憶させる（ステップＳＴ１２）。

【0053】

形状記憶されたワイヤ１８の一端側を回転軸部１２に接続する（ステップＳＴ１３）。電動モータ１３の駆動により回転軸部１２をＲ２方向に回転させることで、ワイヤ１８が回転軸部１２に巻き回されて、巻回部１８ｂが形成される（ステップＳＴ１４）。上述したように、巻回部１８ｂを再度加熱部１５により加熱することで、加熱された部分のワイヤ１８の形状は、直線状の初期状態に戻される。

【0054】

次に、図１、図３及び図５、図６を参照して、マニピュレーションシステム１００及び採取装置１０の動作例について説明する。図５は、マニピュレーションシステム及び採取装置の動作例を示すフローチャートである。図６は、マニピュレーションシステム及び採取装置の動作例を説明するための説明図である。

【0055】

図５及び図６に示すように、コントローラ５０からの駆動信号に基づいて、採取装置１０は、加熱部１５により加熱しつつ、ワイヤ１８を板状部材１６の開口１６ａから押し出して採取部１８ａを形成する（ステップＳＴ２１）。より具体的には、電動モータ１３は、回転軸部１２をＲ１方向に回転させる。これにより、ワイヤ１８の巻回部１８ｂが、筐体１１の開口１１ａ及び板状部材１６の開口１６ａを通過して外部に押し出される。ワイヤ１８は、開口１６ａを通過する際に、加熱部１５により４０℃程度に加熱され、直線状の初期形状に変化する。これにより、直線状の採取部１８ａが形成される。採取部１８ａは、電動モータ１３の駆動により、細胞塊ＣＭの採取に適した長さに形成される。

【0056】

コントローラ５０からの駆動信号に基づいて、把持部１４の第１部分１４ａ及び第２部分１４ｂが駆動し、採取部１８ａを把持する（ステップＳＴ２２）。第１部分１４ａ及び第２部分１４ｂは、それぞれＹ１方向、Ｙ２方向に移動して、採取部１８ａの回転軸部１２側の端部を挟み込む。これにより、採取部１８ａが固定される。

【0057】

次に、コントローラ５０は、マニピュレータ２０、観察部（第１撮像装置４５、第２撮像装置６５及び第３撮像装置７５）及び採取装置１０を駆動させて、細胞塊ＣＭを採取する（ステップＳＴ２３）。具体的には、コントローラ５０は、第１撮像装置４５、第２撮像装置６５及び第３撮像装置７５が撮像したそれぞれの画像情報に基づいて、細胞塊ＣＭの位置を検出する。コントローラ５０は、マニピュレータ２０の駆動装置２６、２７に駆動信号を供給して、採取部１８ａの先端の位置が細胞塊ＣＭ上に重なるように、採取装置１０をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。その後、コントローラ５０は、把持部１４が採取部１８ａを固定した状態で、Ｚ軸方向に採取装置１０を移動させて、採取装置１０を容器３８及び細胞塊ＣＭに近づける。これにより、採取部１８ａの先端が細胞塊ＣＭに挿入することで、採取装置１０は細胞塊ＣＭを採取できる。

【0058】

本実施形態では、採取部１８ａは、形状記憶合金で形成されたワイヤ１８であり、ピペットチップやロボットアームを用いた細胞塊ＣＭの採取装置に比べて、採取部１８ａの大きさによる制約が小さい。より具体的には、ピペットチップやロボットアームに比べて採取部１８ａの径が小さいため、採取部１８ａと容器３８との干渉を抑制できる。例えば、細胞塊ＣＭが容器３８の壁部の近傍に位置している場合でも、採取装置１０が容器３８の壁部に接触することを抑制しつつ、良好に採取部１８ａで細胞塊ＣＭを採取することができる。あるいは、容器３８内で複数の細胞塊ＣＭが接近して配置された状態であっても、採取対象の細胞塊ＣＭのみを採取することができる。また、採取部１８ａの長さは、回転軸部１２の回転角度、すなわち、電動モータ１３の回転角度で、任意に設定することができる。したがって、容器３８の形状や深さが異なる場合であっても、ワイヤ１８の押し出し長さを変更して、容易に適切な長さの採取部１８ａを形成することができる。

【0059】

コントローラ５０は、マニピュレータ２０の駆動装置２６、２７を駆動させて、採取装置１０及び採取装置１０に採取された細胞塊ＣＭを、ウェルプレートなどの他の容器３８Ａの位置に移動させる（ステップＳＴ２４）。

【0060】

コントローラ５０からの駆動信号に基づいて、把持部１４は採取部１８ａを解放し、電動モータ１３は、回転軸部１２をＲ２方向に回転させる。これにより、採取部１８ａは、回転軸部１２側に巻き戻される（ステップＳＴ２５）。採取部１８ａの先端が、板状部材１６の開口１６ａを通過することで、細胞塊ＣＭは、板状部材１６によりＺ軸方向の移動が抑制されて、細胞塊ＣＭから採取部１８ａが抜ける。

【0061】

図７は、採取装置が有する板状部材を下面側から見たときの平面図である。図７に示すように、板状部材１６の開口１６ａの直径は、細胞塊ＣＭよりも小さく、かつ、ワイヤ１８の採取部１８ａよりも大きい。これにより、採取部１８ａの先端が、板状部材１６よりも回転軸部１２側に巻き戻された場合に、細胞塊ＣＭは開口１６ａを通過できずに、採取部１８ａから抜け落ちる。

【0062】

図５及び図６に戻って、採取部１８ａから抜け落ちた細胞塊ＣＭは容器３８Ａに収納される（ステップＳＴ２６）。容器３８Ａには、あらかじめ液体３９Ａ（培地）が設けられており、細胞塊ＣＭは液体３９Ａに浸される。

【0063】

なお、図３及び図６では、理解を容易にするために採取部１８ａを長く押し出した状態を示している。ただし、採取部１８ａは、細胞塊ＣＭを採取するために必要が長さだけ形成されていればよい。例えば、図６のステップＳＴ２３において、採取部１８ａが細胞塊ＣＭに挿入された場合に、採取装置１０の板状部材１６及び切断部１７が液体３９に接するように、採取部１８ａが短く形成されていてもよい。あるいは、図６のステップＳＴ２５において、採取装置１０の板状部材１６及び切断部１７が液体３９Ａに接した状態で、すなわち、採取部１８ａに採取された細胞塊ＣＭが液体３９Ａに浸された状態で、採取部１８ａを細胞塊ＣＭから引き抜くことが好ましい。これにより、細胞塊ＣＭの容器３８Ａへの落下のダメージを抑制することができる。

【0064】

次に、採取装置１０の切断部１７の動作について説明する。図８は、採取部の切断方法を説明するための説明図である。図８の採取部１８ａの切断工程は、図５及び図６に示した細胞塊ＣＭの採取及びリリースの後に実行される。図８に示すように、コントローラ５０からの駆動信号に基づいて、電動モータ１３は、回転軸部１２をＲ１方向に回転させる。これにより、ワイヤ１８の採取部１８ａは、板状部材１６の開口１６ａから外部に押し出される（ステップＳＴ３１）。ステップＳＴ３１で押し出されたワイヤ１８の採取部１８ａは、すでに細胞塊ＣＭや、液体３９、３９Ａに接触した、使用済みの採取部１８ａである。なお、ステップＳＴ３１では、上述したステップＳＴ２１とは異なり、加熱部１５は、採取部１８ａを加熱しなくてもよい。

【0065】

コントローラ５０からの駆動信号に基づいて、把持部１４の第１部分１４ａ及び第２部分１４ｂが駆動し、採取部１８ａを把持する（ステップＳＴ３２）。第１部分１４ａ及び第２部分１４ｂは、それぞれＹ１方向、Ｙ２方向に移動して、採取部１８ａの回転軸部１２側の端部を挟み込む。これにより、採取部１８ａの位置が固定される。

【0066】

次に、コントローラ５０からの駆動信号に基づいて、切断部１７は、板状部材１６の開口１６ａから外部に押し出された採取部１８ａを切断する（ステップＳＴ３３）。切断部１７は、２つの刃がＹ１方向及びＹ２方向で採取部１８ａを挟み込んで切断する。これにより、回転軸部１２に接続された未使用の巻回部１８ｂから、使用済みの採取部１８ａが切り離される。これにより、採取装置は、細胞塊ＣＭの採取を繰り返し行う場合でも、使用済みのワイヤ１８を切断することで、異物の混入を抑制することができる。あるいは、採取装置１０の洗浄工程を少なくすることができる。ただし、図８に限定されず、切断部１７は異なる構成であってもよい。

【0067】

複数の細胞塊ＣＭの採取を繰り返し行う場合には、図５及び図６に示したステップＳＴ２１と同様に、未使用の巻回部１８ｂを押し出して新たに採取部１８ａを形成して、細胞塊ＣＭの採取を繰り返し行うことができる。すなわち、複数の細胞塊ＣＭの採取ごとに、ワイヤ１８を取り替える必要がなく、効率良く複数の細胞塊ＣＭの採取を繰り返し行うことができる。

【0068】

なお、上述した採取装置１０及びマニピュレーションシステム１００の構成は適宜変更することができる。例えば、マニピュレーションシステム１００は、第１撮像装置４５、第２撮像装置６５及び第３撮像装置７５の３つの撮像装置を備えているが、これに限定されない。マニピュレーションシステム１００は、少なくとも１つの撮像装置を有していればよい。

【0069】

また、図３に示す採取装置１０において、把持部１４及び加熱部１５の位置は適宜変更することができる。例えば、把持部１４と回転軸部１２との間に加熱部１５が設けられていてもよい。また、板状部材１６は、把持部１４及び加熱部１５を収容する筐体の一部として形成されていてもよい。

【0070】

以上説明したように、本実施形態の採取装置１０は、形状記憶合金で形成され、採取対象の細胞塊ＣＭよりも小さい径を有するワイヤ１８と、ワイヤ１８の一端側が接続され、ワイヤ１８の一部が巻き回される回転軸部１２と、ワイヤ１８の他端側を加熱し、細胞塊ＣＭを採取する採取部１８ａを形成する加熱部１５と、を有する。

【0071】

これによれば、細胞塊ＣＭを採取する採取部１８ａは、形状記憶合金であるワイヤ１８を加熱して形成され、採取部１８ａを細胞塊ＣＭに挿入することで細胞塊ＣＭを採取することができる。したがって、ピペットチップやロボットアームに比べて採取部１８ａの径が小さいため、採取部１８ａと容器３８、３８Ａとの干渉を抑制できる。したがって、採取装置１０は、良好に細胞塊ＣＭを採取することができる。

【0072】

また、採取装置１０は、さらに、細胞塊ＣＭよりも小さい径で、かつ、ワイヤ１８よりも大きい径を有する開口１６ａが形成された板状部材１６を有し、加熱部１５は、回転軸部１２と板状部材１６との間に配置される。

【0073】

これによれば、採取部１８ａの先端に細胞塊ＣＭが採取された場合に、ワイヤ１８を回転軸部１２に巻き戻すことで、細胞塊ＣＭは板状部材１６の開口１６ａを通過できずに採取部１８ａから抜け落ちる。これにより、採取装置１０は、採取された細胞塊ＣＭを所定の容器３８Ａにリリースすることができる。

【0074】

また、採取装置１０は、板状部材１６の開口１６ａから押し出されたワイヤ１８を切断する切断部１７を有する。

【0075】

これによれば、採取装置１０は、使用済みのワイヤ１８を切断部１７により切断して、未使用のワイヤ１８の巻回部１８ｂを押し出して新たな採取部１８ａを形成することができる。したがって、採取装置１０は、使用済みのワイヤ１８を切断することで、複数の細胞塊ＣＭを繰り返し採取する場合でも、異物の混入を抑制することができる。また、採取装置１０は、複数の細胞塊ＣＭの採取ごとにワイヤ１８等を交換する必要がなく、容易に細胞塊ＣＭを繰り返し採取することができる。

【0076】

また、採取装置１０は、さらに、ワイヤ１８の採取部１８ａを把持する把持部１４を有する。

【0077】

これによれば、把持部１４により採取部１８ａを固定することができ、確実に採取部１８ａの先端を細胞塊ＣＭに挿入することができる。

【0078】

また、採取装置１０において、ワイヤ１８は、回転軸部１２に巻き回された巻回部１８ｂと、直線状に押し出された採取部１８ａと、を含む。

【0079】

これによれば、細胞塊ＣＭの採取を繰り返し行う場合に、巻回部１８ｂを押し出して加熱することで新たに採取部１８ａを形成することができる。したがって、採取装置１０は、細胞塊ＣＭの採取ごとにワイヤ１８等を交換する必要がなく、容易に細胞塊ＣＭを繰り返し採取することができる。また、採取部１８ａ以外のワイヤ１８は、回転軸部１２に巻き取って巻回部１８ｂとして収納できるので、採取装置１０の小型化を図ることができる。

【0080】

本実施形態のマニピュレーションシステム１００は、上記の採取装置１０と、細胞塊ＣＭを観察する観察部（第１撮像装置４５、第２撮像装置６５及び第３撮像装置７５）と、観察部で取得された細胞塊ＣＭに関する情報に基づいて採取装置１０を移動させる駆動装置２６、２７と、を有する。

【0081】

これによれば、マニピュレーションシステム１００は、観察部の観察結果に基づいて細胞塊ＣＭの位置情報等を取得し、駆動装置２６、２７により細胞塊ＣＭの位置に採取装置１０を移動させることができる。そして、細胞塊ＣＭの位置で駆動装置２６、２７により採取装置１０を移動させることで採取部１８ａが細胞塊ＣＭに挿入する。これにより、マニピュレーションシステム１００は、採取装置１０を用いて確実に細胞塊ＣＭを採取することができる。

【符号の説明】

【0082】

１０ 採取装置
１１ 筐体
１２ 回転軸部
１３ 電動モータ
１４ 把持部
１５ 加熱部
１６ 板状部材
１７ 切断部
１８ ワイヤ
１８ａ 採取部
１８ｂ 巻回部
２０ マニピュレータ
２６、２７ 駆動装置
３０ 試料ステージ
３８、３８Ａ 容器
４０ 顕微鏡ユニット
４５ 第１撮像装置
５０ コントローラ
５５ 制御部
１００ マニピュレーションシステム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】