特開 2024-110067 物質注入装置及び物質注入方法

(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】P2024110067

(43)【公開日】2024-08-15

(54)【発明の名称】物質注入装置及び物質注入方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20240807BHJP

   C12N 5/071 20100101ALI20240807BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 A

C12N5/071

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014415

(22)【出願日】2023-02-02

(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】田畑 泰彦

【テーマコード（参考）】

4B029

4B065

【Ｆターム（参考）】

4B029AA27

4B029BB11

4B029DG10

4B029GA01

4B029GB05

4B065AA90X

4B065AC20

4B065BA30

4B065BD50

4B065CA46

(57)【要約】

【課題】保持具で細胞塊を保持した状態で細胞塊に特定の物質を注入する際、物質の注入前に、毛細管で細胞塊に内部圧力の逃げ道を形成させることができる物質注入装置及び物質注入方法を提供する。
【解決手段】物質注入装置は、多数の細胞からなる細胞塊Ｓが収容される試料容器２０と、先端に開口を有し、先端に細胞塊Ｓを保持可能な保持治具（第１ピペット４４）と、保持治具を試料容器２０に対して移動させる第１駆動装置と、開口よりも外径が小さく、かつ細胞塊Ｓの内部に物質を注入可能な毛細管を含む注入治具（第２ピペット５４）と、注入治具を試料容器２０に対して移動可能させる第２駆動装置と、注入治具と接続して注入治具の内部圧力を調整可能な注入ポンプと、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多数の細胞からなる細胞塊が収容される試料容器と、
先端に開口を有し、前記先端に前記細胞塊を保持可能な保持治具と、
前記保持治具を前記試料容器に対して移動させる第１駆動装置と、
前記開口よりも外径が小さく、かつ前記細胞塊の内部に物質を注入可能な毛細管を含む注入治具と、
前記注入治具を前記試料容器に対して移動可能させる第２駆動装置と、
前記注入治具と接続して前記注入治具の内部圧力を調整可能な注入ポンプと、
を備える、物質注入装置。

【請求項2】

前記第２駆動装置は、前記毛細管を、前記細胞塊を貫通させて前記保持治具の開口内部に挿入後、前記細胞塊に前記毛細管が貫通することで形成された内部通路において引き戻し、
前記注入ポンプは、前記保持治具の内部を陽圧にして、前記内部通路の所定の位置に物質を注入させる、
請求項１に記載の物質注入装置。

【請求項3】

前記毛細管は、先端の開口の形状が、軸心に直交する面に対して所定の傾きを有する面で切断された形状である、
請求項１又は２に記載の物質注入装置。

【請求項4】

前記試料容器に固定される固定保持部を更に備え、
前記保持治具は、前記固定保持部との間に前記細胞塊を挟み込んで保持可能である、
請求項１又は２に記載の物質注入装置。

【請求項5】

前記固定保持部は、
前記注入治具の軸心に平行な壁面であり前記注入治具の側方の周面に沿う平坦面と、
前記平坦面の前記注入治具の先端側の端部を含む壁面であり前記細胞塊から前記注入治具を引き抜く際に前記細胞塊の付随を規制する規制部と、
を含む、請求項４に記載の物質注入装置。

【請求項6】

前記保持治具は、先端に前記細胞塊を吸引保持可能な毛細管を含み、
前記保持治具と接続して前記保持治具の内部圧力を調整可能な吸引ポンプを更に備え、
前記保持治具の内径は、前記注入治具の外径より大きい、
請求項１又は２に記載の物質注入装置。

【請求項7】

試料容器に収容された多数の細胞からなる細胞塊を保持治具で保持する保持ステップと、
前記細胞塊に注入する物質を内部に保持した毛細管を含む注入治具を前記細胞塊に刺し込んで貫通させる貫通ステップと、
前記注入治具の先端を前記細胞塊の内部の所定の位置まで引き戻す位置決めステップと、
前記注入治具の内部を陽圧にすることで前記物質を前記細胞塊の内部の前記所定の位置に吐出する吐出ステップと、
前記注入治具を前記細胞塊から引き抜く引き抜きステップと、
を含む、物質注入方法。

【請求項8】

前記注入治具は、先端の開口の形状が、軸心に直交する面に対して所定の傾きを有する面で切断された形状であり、
前記貫通ステップの前に、前記注入治具の開口の一部を露出した状態で先端の一部を前記細胞塊に刺し込む刺し込みステップと、
前記注入治具の内部を陽圧にして前記物質を前記注入治具の先端まで送り出す送り出しステップと、
を更に含む、請求項７に記載の物質注入方法。

【請求項9】

前記保持ステップでは、前記保持治具が前記試料容器に固定される固定保持部との間に挟み込んで前記細胞塊を保持し、
前記引き抜きステップでは、前記固定保持部によって前記細胞塊が前記注入治具に付随することを規制する、
請求項７に記載の物質注入方法。

【請求項10】

前記保持治具は、先端に前記細胞塊を吸引保持可能な毛細管を含み、
前記保持治具の内径は、前記注入治具の外径より大きく、
前記貫通ステップでは、前記注入治具の毛細管の先端を、前記保持治具の毛細管の内部に挿入させる、
請求項７に記載の物質注入方法。

【請求項11】

少なくとも前記位置決めステップ及び前記吐出ステップは、蛍光観察下で実行される、
請求項７から１０のいずれか１項に記載の物質注入方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物質注入装置及び物質注入方法に関する。

【背景技術】

【0002】

再生医療製品の研究開発において、多数の細胞を一つの塊にして作製されたスフェロイド等の細胞塊が、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ている。例えば、特許文献１には、スフェロイドの周囲に気体を供給することによって、スフェロイドの培養を促進するとともにスフェロイドを長期間維持する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０８０７０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、スフェロイドは、複数種類の細胞を混合させて、Ｕ字形状等のウェルプレートで作製する手法が一般的である。しかしながら、従来の作製方法では、スフェロイド内部の細胞の位置を制御することができないため、スフェロイド内部の所定の位置に特定の細胞を配置させることができないという課題があった。また、スフェロイドに挿し込んだ毛細管から細胞をスフェロイド内部に注入する場合、注入の際にスフェロイド内部の圧力が上昇してしまうという課題があった。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、保持具で細胞塊を保持した状態で細胞塊に特定の物質を注入する際、物質の注入前に、毛細管で細胞塊に内部圧力の逃げ道を形成させることができる物質注入装置及び物質注入方法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】

本発明の一態様に係る物質注入装置は、多数の細胞からなる細胞塊が収容される試料容器と、先端に開口を有し、前記先端に前記細胞塊を保持可能な保持治具と、前記保持治具を前記試料容器に対して移動させる第１駆動装置と、前記開口よりも外径が小さく、かつ前記細胞塊の内部に物質を注入可能な毛細管を含む注入治具と、前記注入治具を前記試料容器に対して移動可能させる第２駆動装置と、前記注入治具と接続して前記注入治具の内部圧力を調整可能な注入ポンプと、を備える。

【0007】

これにより、毛細管の先端を、保持治具の先端の開口内部に受け入れることができるので、保持治具に保持された細胞塊を毛細管で貫通させることができる。毛細管で細胞塊を貫通することで、ここに内部圧力の逃げ道となる内部通路が形成することができる。これにより、細胞塊の内部圧力の上昇を抑制することができるため、物質注入時に細胞塊を損傷させることを抑制することができる。

【0008】

本発明の一態様に係る物質注入装置において、前記第２駆動装置は、前記毛細管を、前記細胞塊を貫通させて前記保持治具の開口内部に挿入後、前記細胞塊に前記毛細管が貫通することで形成された内部通路において引き戻し、前記注入ポンプは、前記保持治具の内部を陽圧にして、前記内部通路の所定の位置に物質を注入させる。

【0009】

これにより、毛細管で細胞塊の内部を貫通する内部通路を形成した後、毛細管を引き戻して先端を所定の位置に配置し、注入治具の内部を陽圧にすることで所定の位置に物質を吐出させることができる。この際、陽圧は、内部通路を介して細胞塊の外部へ逃がすことができるので、細胞塊を損傷させたり、注入治具を引き抜く際に圧力に押されて物質が注入治具に戻されたりすることを、抑制することができる。したがって、細胞塊の内部の所定の位置に物質を配置させることができる。

【0010】

本発明の一態様に係る物質注入装置において、前記毛細管は、先端の開口の形状が、軸心に直交する面に対して所定の傾きを有する面で切断された形状である。

【0011】

これにより、細胞塊に注入治具を挿入する際、注入治具の先端の一部のみを細胞塊に挿入し残りの部分を細胞塊の外部に露出させた状態で、注入治具の内部を陽圧にすることで、物質を注入治具の先端まで送り出すことができる。物質は、細胞塊の外周の細胞に堰き止められて停止する。この際、物質とともに注入治具の内部に充填されていた流体が、細胞塊の外部に露出した部分から流出するので、細胞塊内への流入を抑制することができる。

【0012】

本発明の一態様に係る物質注入装置は、前記試料容器に固定される固定保持部を更に備え、前記保持治具は、前記固定保持部との間に前記細胞塊を挟み込んで保持可能である。

【0013】

これにより、細胞塊を安定的に保持することができるので、注入治具による細胞塊の貫通操作、物質の注入操作、及び注入治具の細胞塊からの引き抜き操作を安定的に実行できる。

【0014】

本発明の一態様に係る物質注入装置において、前記固定保持部は、前記注入治具の軸心に平行な壁面であり前記注入治具の側方の周面に沿う平坦面と、前記平坦面の前記注入治具の先端側の端部を含む壁面であり前記細胞塊から前記注入治具を引き抜く際に前記細胞塊の付随を規制する規制部と、を含む。

【0015】

これにより、固定保持部の平坦面において注入治具の軸方向の移動を案内するとともに、規制部で細胞塊を押さえつつ注入治具を引き抜くことができる。また、規制部で細胞塊を押さえつつ注入治具を引き抜く際、注入治具が平坦面側により近接していることで、細胞塊が変形しつつ規制部から平坦面側に回り込んで引き抜かれる注入治具に付随することを抑制することができる。

【0016】

本発明の一態様に係る物質注入装置において、前記保持治具は、先端に前記細胞塊を吸引保持可能な毛細管を含み、前記保持治具と接続して前記保持治具の内部圧力を調整可能な吸引ポンプを更に備え、前記保持治具の内径は、前記注入治具の外径より大きい。

【0017】

これにより、注入治具で細胞塊を貫通させた際に、注入治具の先端が保持治具の内部に挿入されるため、注入治具が確実に細胞塊を貫通したことを容易に確認可能である。

【0018】

本発明の一態様に係る物質注入方法は、試料容器に収容された多数の細胞からなる細胞塊を保持治具で保持する保持ステップと、前記細胞塊に注入する物質を内部に保持した毛細管を含む注入治具を前記細胞塊に刺し込んで貫通させる貫通ステップと、前記注入治具の先端を前記細胞塊の内部の所定の位置まで引き戻す位置決めステップと、前記注入治具の内部を陽圧にすることで前記物質を前記細胞塊の内部の前記所定の位置に吐出する吐出ステップと、前記注入治具を前記細胞塊から引き抜く引き抜きステップと、を含む。

【0019】

これにより、吐出ステップにおいて陽圧によって物質を注入治具から吐出させる際、注入治具の内部の陽圧を、内部通路を介して細胞塊の外部へ逃がすことができる。したがって、細胞塊の内部圧力の上昇を抑制し、細胞塊を損傷させたり、注入治具を引き抜く際に圧力に押されて物質が注入治具に戻されたりすることを、抑制することができるので、細胞塊の内部の所定の位置に物質を配置させることができる。

【0020】

本発明の一態様に係る物質注入方法において、前記注入治具は、先端の開口の形状が、軸心に直交する面に対して所定の傾きを有する面で切断された形状であり、前記貫通ステップの前に、前記注入治具の開口の一部を露出した状態で先端の一部を前記細胞塊に刺し込む刺し込みステップと、前記注入治具の内部を陽圧にして前記物質を前記注入治具の先端まで送り出す送り出しステップと、を更に含む。

【0021】

これにより、差し込みステップにおいて細胞塊に注入治具の先端の一部を挿入しておくことで、送り出しステップにおいて物質が注入治具から外部へ吐出することを防止することができる。また、差し込みステップにおいて注入治具の先端の残りの部分を外部に露出させておくことで、送り出しステップにおいて注入治具の内部に充填されていた流体を外部へ流出させ、細胞塊内へ流体が流入することによる細胞塊の損傷を抑制することができる。

【0022】

本発明の一態様に係る物質注入方法において、前記保持ステップでは、前記保持治具が前記試料容器に固定される固定保持部との間に挟み込んで前記細胞塊を保持し、前記引き抜きステップでは、前記固定保持部によって前記細胞塊が前記注入治具に付随することを規制する。

【0023】

これにより、細胞塊を安定的に保持することができるので、注入治具による細胞塊の貫通操作、物質の注入操作、及び注入治具の細胞塊からの引き抜き操作を安定的に実行できる。

【0024】

本発明の一態様に係る物質注入方法において、前記保持治具は、先端に前記細胞塊を吸引保持可能な毛細管を含み、前記保持治具の内径は、前記注入治具の外径より大きく、前記貫通ステップでは、前記注入治具の毛細管の先端を、前記保持治具の毛細管の内部に挿入させる。

【0025】

これにより、注入治具で細胞塊を貫通させて注入治具の先端を保持治具の内部に挿入させた際に、注入治具の先端が保持治具の内部に位置することを確認できるため、注入治具が確実に細胞塊を貫通したことを容易に確認可能である。

【0026】

本発明の一態様に係る物質注入方法において、少なくとも前記位置決めステップ及び前記吐出ステップは、蛍光観察下で実行される。

【0027】

これにより、注入治具が細胞塊に挿入されている状態でも、注入治具の内部に保持された物質の位置が観察できるので、物質を吐出する位置に注入治具の先端を位置合わせすることが容易であり、また、物質が注入治具から吐出される際の移動を観察することができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、保持具で細胞塊を保持した状態で細胞塊に特定の物質を注入する際、物質の注入前に、毛細管で細胞塊に内部圧力の逃げ道を形成させることができる物質注入装置及び物質注入方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１は、実施形態に係る物質注入装置の構成例を模式的に示す図である。

【図2】図２は、図１に示す試料容器内の様子を拡大して示す平面図である。

【図3】図３は、図１に示すマニピュレーションシステムの制御ブロック図である。

【図4】図４は、実施形態に係る物質注入方法の一例を示すフローチャート図である。

【図5】図５は、図４に示す物質注入方法を説明する説明図である。

【図6】図６は、図４に示す物質注入方法を説明する説明図である。

【図7】図７は、図４に示す物質注入方法を説明する説明図である。

【図8】図８は、図４に示す物質注入方法を説明する説明図である。

【図9】図９は、図４に示す物質注入方法を説明する説明図である。

【図10】図１０は、図４に示す物質注入方法を説明する説明図である。

【図11】図１１は、図４に示す物質注入方法を説明する説明図である。

【図12】図１２は、図４に示す物質注入方法を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0031】

（実施形態）
［物質注入装置１の構成］
まず、物質注入装置１の構成例について、図１から図３までを参照して説明する。図１は、実施形態に係る物質注入装置１の構成例を模式的に示す図である。図２は、図１に示す試料容器２０内の様子を拡大して示す平面図である。図３は、図１に示すマニピュレーションシステム３０の制御ブロック図である。

【0032】

図１に示すように、物質注入装置１は、チャンバ１０と、試料容器２０と、固定保持部２２と、蛍光顕微鏡２４と、炭酸ガス供給源２６と、チャンバ制御盤２８と、マニピュレーションシステム３０と、を備える。物質注入装置１は、試料容器２０内の細胞塊Ｓに対し、マニピュレーションシステム３０を用いて物質Ｍ（図２参照）を注入する装置である。

【0033】

細胞塊Ｓは、実施形態において、複数種類の細胞Ｃを混合させたスフェロイドである。また、物質Ｍは、実施形態において、ゲルを含む固体であり、例えば、細胞塊Ｓを構成する細胞Ｃとは異なる細胞である。また、物質Ｍは、蛍光物質、又は蛍光標識を付加された物質である。細胞塊Ｓは、直径が約２０μｍ以上１０００μｍ以下である。細胞Ｃは、直径が約５μｍ～１５μｍである。物質Ｍは、直径が約５μｍ～１５μｍである。

【0034】

チャンバ１０は、内部空間を有する箱状の部材である。チャンバ１０は、内部空間が密閉され、外部と遮断される。チャンバ１０の内部空間は、細胞塊Ｓ等の微小対象物の操作を行うための所定の環境（例えば、クリーン環境、高温多湿環境、ＣＯ_２等のガス環境等）に維持、管理される。チャンバ１０内は、実施形態において、例えば、炭酸ガス濃度が５％、温度が３７℃に管理される。なお、本明細書において、「密閉」及び「封止」は、チャンバ１０の内部空間が外部と完全に遮断された状態に限定されず、後述のマニピュレーションシステム３０を操作して細胞塊Ｓの操作を行う際に、チャンバ１０の内部空間が所定の環境を維持できる気密性を有していればよい。

【0035】

チャンバ１０の内部空間には、試料容器２０が載置される。チャンバ１０は、少なくとも試料容器２０が載置される底板に、後述の蛍光顕微鏡２４で内部を観察するための窓を有する。窓は、ガラス等の透明な部材で形成されている。また、チャンバ１０は、天板に、第１開口１２及び第２開口１４を有する。

【0036】

第１開口１２は、後述のマニピュレーションシステム３０の第１ピペット保持部材４２（及び第１ピペット４４）が内部空間に挿入されるための開口である。第１開口１２は、例えば、長辺及び短辺の長さが第１ピペット保持部材４２（及び第１ピペット４４）の直径より大きい矩形状である。これにより、マニピュレーションシステム３０は、第１開口１２内で第１ピペット保持部材４２（及び第１ピペット４４）を移動させることができる。なお、第１開口１２は、矩形状に限定されず、多角形状、円形状等、他の形状であってもよく、細胞塊Ｓの操作に応じて適切な形状を採用することができる。

【0037】

第１開口１２は、第１封止部材１６によって覆われる。第１封止部材１６は、第１開口１２の外縁と、第１ピペット保持部材４２（及び第１ピペット４４）の外周との間の隙間を封止する。第１封止部材１６は、柔軟性を有する材料で形成されている。具体的には、第１封止部材１６は、ナイロンやビニール等の樹脂フィルム材料や、シート状のゴムで形成することができる。第１封止部材１６は、第１ピペット保持部材４２（及び第１ピペット４４）が第１開口１２内を移動する際に、変形可能に設けられている。

【0038】

第２開口１４は、後述のマニピュレーションシステム３０の第２ピペット保持部材５２（及び第２ピペット５４）が内部空間に挿入されるための開口である。第２開口１４は、例えば、長辺及び短辺の長さが第２ピペット保持部材５２（及び第２ピペット５４）の直径より大きい矩形状である。これにより、マニピュレーションシステム３０は、第２開口１４内で第２ピペット保持部材５２（及び第２ピペット５４）を移動させることができる。なお、第２開口１４は、矩形状に限定されず、多角形状、円形状等、他の形状であってもよく、細胞塊Ｓの操作に応じて適切な形状を採用することができる。

【0039】

第２開口１４は、第２封止部材１８によって覆われる。第２封止部材１８は、第２開口１４の外縁と、第２ピペット保持部材５２（及び第２ピペット５４）の外周との間の隙間を封止する。第２封止部材１８は、柔軟性を有する材料で形成されている。具体的には、第２封止部材１８は、ナイロンやビニール等の樹脂フィルム材料や、シート状のゴムで形成することができる。第２封止部材１８は、第２ピペット保持部材５２（及び第２ピペット５４）が第２開口１４内を移動する際に、変形可能に設けられている。

【0040】

試料容器２０は、チャンバ１０内に載置される。試料容器２０は、例えば、ディッシュ又はウェルプレート等、後述の蛍光顕微鏡２４から照射される光を透過するガラス等の材料で形成される容器である。細胞塊Ｓは、液滴Ｄに内包された状態で試料容器２０に収容され、試料容器２０内において、マニピュレーションシステム３０によって操作される。

【0041】

図２に示す固定保持部２２は、試料容器２０の底面の所定の位置に固定される。固定保持部２２は、試料容器２０内に収容された細胞塊Ｓを保持する。固定保持部２２は、平面視において、後述のマニピュレーションシステム３０の第１ピペット４４との間に細胞塊Ｓを挟み込むことによって、細胞塊Ｓを保持する。固定保持部２２は、例えば、シリコン板をダイシングソー等で切断することにより作製されたプレート形状である。

【0042】

固定保持部２２は、後述のマニピュレーションシステム３０の第２ピペット５４の軸心に平行な壁面である平坦面２２ａと、平坦面２２ａの細胞塊Ｓ側（第２ピペット５４の先端の開口５４ａ側）の端部を含む壁面である規制部２２ｂと、を含む。平坦面２２ａ及び規制部２２ｂは、実施形態において、垂直面である。後述のマニピュレーションシステム３０による細胞塊Ｓへの操作では、第２ピペット５４が細胞塊Ｓ挿入される際及び引き抜かれる際の第２ピペット５４の移動方向が、平坦面２２ａに沿うように配置される（図５から図１２までを参照）。規制部２２ｂは、細胞塊Ｓに接触し、第２ピペット５４が引き抜かれる際に、細胞塊Ｓが第２ピペット５４側に追従することを規制するストッパである（図９から図１２までを参照）。

【0043】

蛍光顕微鏡２４は、チャンバ１０の下方に配置されている。蛍光顕微鏡２４は、試料容器２０内の細胞塊Ｓを含む領域に対し、試料容器２０の下方から投影し、拡大した像を取得する顕微鏡である。実施形態の蛍光顕微鏡２４は、超高圧水銀灯、キセノンランプ、紫外線ＬＥＤ、レーザー光等の高強度である光源と、蛍光物質を励起させるための波長を透過する励起フィルターと、を有する。蛍光顕微鏡２４では、照明を切り替えることによって、明視野観察及び蛍光観察が可能である。蛍光顕微鏡２４は、蛍光顕微鏡２４による観察領域を撮像するカメラを含んでもよい。

【0044】

炭酸ガス供給源２６は、炭酸ガス（ＣＯ_２）をチャンバ１０内に供給するための供給源である。炭酸ガス供給源２６は、炭酸ガスを送出する供給口において、シールドチューブ等の供給ラインを介して、チャンバ１０と接続している。炭酸ガス供給源２６は、例えば、ＣＯ_２が液体状態で充填され、気体として取り出す液化炭酸ガスボンベを含む。

【0045】

チャンバ制御盤２８は、炭酸ガス供給源２６からチャンバ１０内に供給する炭酸ガスの供給量及びチャンバ１０内の温度を制御する。チャンバ制御盤２８は、例えば、チャンバ１０に供給する炭酸ガスの流量を調整する。実施形態のチャンバ制御盤２８は、炭酸ガス供給源２６及びチャンバ１０の内部にそれぞれ接続し、炭酸ガス供給源２６から供給される炭酸ガスを、チャンバ１０へ供給する。チャンバ制御盤２８は、例えば、チャンバ１０内に設けられる不図示のＣＯ_２濃度センサによってチャンバ１０内のＣＯ_２濃度を監視し、これに基づいて、炭酸ガスの供給量を調整してもよい。

【0046】

マニピュレーションシステム３０は、第１マニピュレータ４０と、第２マニピュレータ５０と、マニピュレーションシステム３０を制御するコントローラ６０（制御装置）と、を備えている。チャンバ１０の両側に第１マニピュレータ４０と第２マニピュレータ５０とが分かれて配置されている。

【0047】

第１マニピュレータ４０は、第１ピペット保持部材４２と、第１ピペット４４（保持治具）と、第１駆動装置４６と、吸引ポンプ４８と、を備える。また、第２マニピュレータ５０は、第２ピペット保持部材５２と、第２ピペット５４（注入治具）と、第２駆動装置５６と、注入ポンプ５８と、を備える。第１マニピュレータ４０は、試料（細胞塊Ｓ）の保持に用いられる保持用マニピュレータであり、第２マニピュレータ５０は、試料（細胞塊Ｓ）の操作（実施形態では、物質Ｍの注入）に用いられる操作用マニピュレータである。

【0048】

図１に示す第１ピペット保持部材４２は、第１駆動装置４６によって、３次元空間を移動領域として移動可能である。第１ピペット保持部材４２は、先端に開口４４ａを有する第１ピペット４４が取り付けられている。第１ピペット保持部材４２は、試料容器２０に収容された細胞塊Ｓを、第１ピペット４４を介して保持することができる。第１ピペット４４は、開口４４ａを有する先端に細胞塊Ｓを保持する。第１ピペット４４は、実施形態において、毛細管チップを含み、試料の保持手段として用いられるホールディングピペットである。

【0049】

第１ピペット４４は、第１ピペット保持部材４２の内部を通って設けられるチューブ等の配管を介して、吸引ポンプ４８と接続する。第１ピペット４４及び配管の内部は、液体、気体、又は液体と気体との混合流体によって満たすことができる。第１ピペット４４の内部圧力は、吸引ポンプ４８から供給される圧力の制御値により制御される。第１ピペット４４は、吸引ポンプ４８によって内部が陰圧に制御されることによって、先端に細胞塊Ｓを吸引保持可能である。なお、細胞塊Ｓの保持治具は、先端に吸引保持する第１ピペット４４に限定されず、試料を保持できるものであればよい。

【0050】

第１駆動装置４６は、第１ピペット保持部材４２を３軸方向に移動させる。第１マニピュレータ４０は、例えば、Ｘ軸テーブルと、Ｙ軸テーブルと、Ｚ軸テーブルと、Ｘ軸テーブルは、第１駆動装置４６によってマニピュレーションシステム３０の基台に対して水平な一方向に移動可能である。Ｙ軸テーブルは、Ｘ軸テーブル上に取り付けられ、第１駆動装置４６によってＸ軸テーブルに対して一方向に直交する水平な交差方向に移動可能である。Ｚ軸テーブルは、Ｙ軸テーブル上に取り付けられ、第１駆動装置４６によってＹ軸テーブルに対して垂直方向に移動可能である。Ｚ軸テーブルには、第１ピペット保持部材４２が固定される。第１駆動装置４６は、コントローラ６０に電気的に接続され、コントローラ６０からの駆動制御信号に基づいて、第１ピペット保持部材４２を３軸方向に駆動させる。

【0051】

図３に示す吸引ポンプ４８は、第１ピペット保持部材４２の内部を通って設けられるチューブ等の配管を介して、第１ピペット４４と接続する。吸引ポンプ４８は、コントローラ６０に電気的に接続され、コントローラ６０からの圧力制御信号に基づいて、第１ピペット４４の内部を加圧又は減圧する。

【0052】

図１に示す第２ピペット保持部材５２は、第２駆動装置５６によって、３次元空間を移動領域として移動可能である。第２ピペット保持部材５２は、先端に毛細管である第２ピペット５４が取り付けられている。第２ピペット５４の外径は、第１ピペット４４の内径より小さい。すなわち、第２ピペット５４は、先端を、第１ピペット４４の開口４４ａに挿通可能である。第２ピペット５４は、先端の開口５４ａの形状が、軸心に直交する面に対して所定の傾きを有する面で切断された形状である。第２ピペット保持部材５２は、第２ピペット５４の内部に保持した物質Ｍを、第２ピペット５４を介して試料容器２０に収容された細胞塊Ｓに注入することができる。第２ピペット５４は、試料のインジェクション操作手段として用いられるインジェクションピペットである。

【0053】

第２ピペット５４は、第２ピペット保持部材５２の内部を通って設けられるチューブ等の配管を介して、注入ポンプ５８と接続する。第２ピペット５４及び配管の内部は、液体、気体、又は液体と気体との混合流体によって満たすことができる。第２ピペット５４の内部圧力は、注入ポンプ５８から供給される圧力の制御値により制御される。第２ピペット５４は、注入ポンプ５８によって内部が陰圧に制御されることによって、先端の開口５４ａから内部に物質Ｍを吸引可能であり、注入ポンプ５８によって内部が陽圧に制御されることによって、先端の開口５４ａから物質Ｍを吐出可能である。

【0054】

第２ピペット５４は、例えば、物質充填容器を介して注入ポンプ５８と接続してもよい。物質充填容器には、培地溶液とともに複数の物質Ｍを充填可能である。また、物質充填容器は、物質Ｍが流通する流路を有し、注入ポンプ５８によって内部が陽圧に制御されることによって、物質Ｍを１つずつ第２ピペット５４に送出可能である。

【0055】

第２駆動装置５６は、第２ピペット保持部材５２を３軸方向に移動させる。第２マニピュレータ５０は、例えば、Ｘ軸テーブルと、Ｙ軸テーブルと、Ｚ軸テーブルと、Ｘ軸テーブルは、第２駆動装置５６によってマニピュレーションシステム３０の基台に対して水平な一方向に移動可能である。Ｙ軸テーブルは、Ｘ軸テーブル上に取り付けられ、第２駆動装置５６によってＸ軸テーブルに対して一方向に直交する水平な交差方向に移動可能である。Ｚ軸テーブルは、Ｙ軸テーブル上に取り付けられ、第２駆動装置５６によってＹ軸テーブルに対して垂直方向に移動可能である。Ｚ軸テーブルには、第２ピペット保持部材５２が固定される。第２駆動装置５６は、コントローラ６０に電気的に接続され、コントローラ６０からの駆動制御信号に基づいて、第２ピペット保持部材５２を３軸方向に駆動させる。

【0056】

図３に示す注入ポンプ５８は、第２ピペット保持部材５２の内部を通って設けられるチューブ等の配管を介して、第２ピペット５４と接続する。注入ポンプ５８は、コントローラ６０に電気的に接続され、コントローラ６０からの圧力制御信号に基づいて、第２ピペット５４の内部を加圧又は減圧する。

【0057】

図３に示すコントローラ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のマイクロプロセッサを有する演算処理装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有する記憶装置、及び入出力インターフェース装置等のハードウェア資源を備える。コントローラ６０の機能は、記憶装置に格納された所定のプログラムを演算処理装置が実行することで実現される。コントローラ６０は、演算処理装置による演算結果に従って、各構成要素に各種機能を実行させる制御信号を出力する。

【0058】

コントローラ６０は、第１マニピュレータ４０の第１駆動装置４６及び吸引ポンプ４８と、第２マニピュレータ５０の第２駆動装置５６及び注入ポンプ５８と、を制御し、必要に応じて設けられたドライバやアンプ等を介してそれぞれに制御信号を出力する。

【0059】

コントローラ６０は、例えば、第１駆動装置４６及び第２駆動装置５６にそれぞれ駆動制御信号を供給する。第１駆動装置４６及び第２駆動装置５６は、駆動制御信号に基づいて３軸方向に駆動する。コントローラ６０は、例えば、吸引ポンプ４８に、第１ピペット４４（図１参照）の内部を加圧又は減圧調整するための圧力制御信号を供給する。吸引ポンプ４８は、圧力制御信号に基づいて、第１ピペット４４の内部を加圧又は減圧する。コントローラ６０は、例えば、注入ポンプ５８に、第２ピペット５４の内部を加圧又は減圧するための圧力制御信号を供給する。注入ポンプ５８は、圧力制御信号に基づいて、第２ピペット５４の内部を加圧又は減圧する。

【0060】

コントローラ６０は、情報入力手段として操作部６２と、キーボード、マウス又はタッチパネル等の入力部６４と、ポンプインターフェース６６と、が接続されている。

【0061】

操作部６２は、例えば、第１マニピュレータ４０及び第２マニピュレータ５０のそれぞれに対応する２つのジョイスティックを含む。ジョイスティックには公知のものを用いることができる。ジョイスティックは、例えば、基台と、基台から直立するハンドル部とを備え、ハンドル部を傾斜させるように操作することで第１駆動装置４６及び第２駆動装置５６の水平方向駆動を行うことができ、ハンドル部をねじることで第１駆動装置４６及び第２駆動装置５６の垂直方向駆動を行うことができる。

【0062】

ポンプインターフェース６６は、吸引ポンプ４８及び注入ポンプ５８のそれぞれに対応する２つのポンプインターフェースを含む。ポンプインターフェース６６は、作業者がそれぞれの吸引ポンプ４８及び注入ポンプ５８に対する操作情報を入力するためのポンプ操作情報入力部である。ポンプインターフェース６６は、例えば、操作ノブを備え、操作ノブを回転させることで、回転変位量に対応した制御値によって吸引ポンプ４８及び注入ポンプ５８から供給される圧力を調整することができる。

【0063】

また、コントローラ６０は、液晶パネル等の表示部６８が接続される。表示部６８には各種制御用画面が表示されるようになっている。コントローラ６０が蛍光顕微鏡２４を制御可能に電気的に接続する場合、表示部６８には、蛍光顕微鏡２４に搭載されたカメラで取得した顕微鏡画像が表示されるようになっていてもよい。なお、入力部６４としてタッチパネルが用いられる場合には、表示部６８の表示画面にタッチパネルを重ねて用い、作業者が表示部６８の表示画像を確認しつつ入力操作を行うようにしてもよい。

【0064】

［細胞塊Ｓへの物質Ｍの注入方法］
次に、実施形態における細胞塊Ｓの内部の所定の位置に物質Ｍを注入する方法について説明する。図４は、実施形態に係る物質注入方法の一例を示すフローチャート図である。図５から図１２までは、図４に示す物質注入方法を説明する説明図である。なお、図４に示す手順を始める前に、第１ピペット保持部材４２（及び第１ピペット４４）及び第２ピペット保持部材５２（及び第２ピペット５４）は、それぞれ第１開口１２及び第２開口１４からチャンバ１０内に挿入されているものとする。

【0065】

また、作業者は、予め、液滴Ｄに内包された状態の細胞塊Ｓを試料容器２０に収容し、ＣＯ_２濃度及び温度が所定の環境下に維持されたチャンバ１０内に配置する。また、作業者は、操作部６２を操作して、蛍光顕微鏡２４の視野内に第１ピペット４４及び第２ピペット５４を配置する。なお、第２ピペット５４の内部には、細胞塊Ｓに注入するための物質Ｍを含んだ培地溶液が充填されているものとする。以上の準備を終えると、図４及び図５に示すステップＳ１０１に進む。

【0066】

図４及び図５に示すように、ステップＳ１０１では、第１ピペット４４内を陰圧にして細胞塊Ｓを吸引保持し、固定保持部２２との間に挟み込んで保持する。具体的には、まず、作業者は、操作部６２を操作して第１駆動装置４６を駆動させ、第１ピペット４４の先端が液滴Ｄ内において細胞塊Ｓに近接する位置へ移動するための駆動制御信号を供給させる。これにより、第１ピペット４４は、先端が細胞塊Ｓに対向する位置に移動する。次に、作業者は、ポンプインターフェース６６を操作して、吸引ポンプ４８を陰圧に駆動し、第１ピペット４４の内部を陰圧にする。これにより、第１ピペット４４の先端の開口４４ａに対向する細胞塊Ｓが、第１ピペット４４に吸引保持される。

【0067】

次に、作業者は、操作部６２を操作して第１駆動装置４６を駆動させ、第１ピペット４４が吸引保持した細胞塊Ｓを、第１ピペット４４と固定保持部２２との間に挟み込まれるように、第１ピペット４４を移動するための駆動制御信号を供給させる。この際、第１ピペット４４の軸心が、固定保持部２２の平坦面２２ａに平行になり、かつ平面視において第１ピペット４４の中心軸と平坦面２２ａとの間の距離が、第２ピペット５４の半径より僅かに大きくなるように第１ピペット４４を配置する。作業者は、ポンプインターフェース６６を操作して、吸引ポンプ４８の圧力制御値を０に戻す。細胞塊Ｓは、第１ピペット４４の先端と固定保持部２２との間に挟まれて保持された状態を維持する。なお、吸引ポンプ４８の圧力制御値を０に戻す作業は、後述のステップＳ１０４を開始するまであれば、いずれのタイミングであってもよい。

【0068】

図４及び図６に示すように、ステップＳ１０２では、細胞塊Ｓを挟んで第１ピペット４４と対向する位置から、第２ピペット５４の先端を細胞塊Ｓに刺し込む。具体的には、まず、作業者は、操作部６２を操作して第２駆動装置５６を駆動させ、第２ピペット５４の先端が液滴Ｄ内において細胞塊Ｓを挟んで第１ピペット４４と対向する位置へ移動するための駆動制御信号を供給させる。これにより、第２ピペット５４は、先端が細胞塊Ｓに対向する位置に移動する。この際、第２ピペット５４の軸心が、第１ピペット４４の軸心に一致し、かつ平面視において第２ピペット５４の外周の一方が平坦面２２ａに接触又は僅かな隙間を有して沿うように配置する。

【0069】

次に、作業者は、操作部６２を操作して第２駆動装置５６を駆動させ、第２ピペット５４の先端が細胞塊Ｓに刺し込まれる位置へ移動するための駆動制御信号を供給させる。これにより、第２ピペット５４の先端が、細胞塊Ｓに刺し込まれる。この際、第２ピペット５４の先端の開口５４ａは、一部が細胞塊Ｓの外部に開放された状態になるように配置する。なお、開口５４ａが外部に開放される部分は、物質Ｍが通過不可能な大きさであり、例えば、幅が５μｍ以下である。

【0070】

図４及び図７に示すように、ステップＳ１０３では、第２ピペット５４内を陽圧にして、物質Ｍを第２ピペット５４の先端まで送り出す。具体的には、まず、作業者は、ポンプインターフェース６６を操作して、注入ポンプ５８を陽圧に駆動し、第２ピペット５４の内部を陽圧にする。これにより、第２ピペット５４内に保持された物質Ｍが、先端に向かって移動する。

【0071】

この際、第２ピペット５４内に物質Ｍとともに充填されている培地溶液のうち、物質Ｍより先端側に充填されていた培地溶液は、物質Ｍに押し出されるように開口５４ａから流出する。開口５４ａの一部が細胞塊Ｓの外部に露出しているため、開口５４ａから流出する培地溶液は、外部へ流出し、細胞塊Ｓ内への流入が抑制される。

【0072】

物質Ｍは、第２ピペット５４の先端まで移動すると、細胞塊Ｓの外周にある細胞Ｃに堰き止められる。次に、作業者は、ポンプインターフェース６６を操作して、注入ポンプ５８の圧力制御値を０に戻す。これにより、第２ピペット５４内の注入ポンプ５８側の圧力と先端側の圧力とが平衡状態となり、物質Ｍは、第２ピペット５４の先端に保持される。

【0073】

図４及び図８に示すように、ステップＳ１０４では、第２ピペット５４で細胞塊Ｓを貫通させ、先端を第１ピペット４４の開口４４ａ内部に挿入させる。具体的には、まず、作業者は、操作部６２を操作して第２駆動装置５６を駆動させ、第２ピペット５４の先端が第１ピペット４４の開口４４ａ内部に挿入されるまで、第２ピペット５４を軸方向に移動させるための駆動制御信号を供給させる。これにより、第２ピペット５４が細胞塊Ｓ内部の細胞Ｃを押しのけながら細胞塊Ｓを貫通し、細胞塊Ｓにトンネル状の内部通路が形成されるとともに、第２ピペット５４の内部と第１ピペット４４の内部とが連通する。

【0074】

図４及び図９に示すように、ステップＳ１０５では、蛍光観察に切り替える。具体的には、作業者は、蛍光顕微鏡２４の照明を蛍光観察用の照明に切り替える操作をして、蛍光物質を励起する光を試料容器２０の下方から細胞塊Ｓに照射する。これにより、物質Ｍが励起光の光エネルギーを吸収して物質Ｍ内の分子が励起状態となり、蛍光を放出することで、蛍光顕微鏡２４観察下で強調表示される。

【0075】

図４及び図１０に示すように、ステップＳ１０６では、第２ピペット５４を引き戻し、先端を細胞塊Ｓの中心まで移動させる。具体的には、作業者は、操作部６２を操作して第２駆動装置５６を駆動させ、第２ピペット５４の先端に保持される物質Ｍを目印にして、第２ピペット５４の先端が細胞塊Ｓの中心へ移動するための駆動制御信号を供給させる。これにより、第２ピペット５４の先端とともに、物質Ｍが細胞塊Ｓの中心まで移動する。

【0076】

第２ピペット５４を細胞塊Ｓから引き抜く際、細胞塊Ｓが第２ピペット５４の移動に付随しようとする。この時、細胞塊Ｓが固定保持部２２の規制部２２ｂに抑えられることで、第２ピペット５４を引き抜くことができる。

【0077】

また、この際、第１ピペット４４と第２ピペット５４の先端との間の第２ピペット５４が引き抜かれた部分には、暫くの間、細胞Ｃが押しのけられた状態のまま、トンネル状の内部通路が残される。すなわち、第２ピペット５４の内部と第１ピペット４４の内部とは、連通した状態を維持する。

【0078】

図４及び図１１に示すように、ステップＳ１０７では、第２ピペット５４内を陽圧にして、物質Ｍを第２ピペット５４の先端から吐出させる。具体的には、まず、作業者は、ポンプインターフェース６６を操作して、注入ポンプ５８を陽圧に駆動し、第２ピペット５４の内部を陽圧にする。これにより、第２ピペット５４の先端に保持された物質Ｍが、開口５４ａから吐出する。作業者は、物質Ｍが移動した後、移動を停止することで、物質Ｍが第２ピペット５４から吐出されたと判断する。作業者は、ポンプインターフェース６６を操作して、注入ポンプ５８の圧力制御値を０に戻す。

【0079】

ここで、物質Ｍが開口５４ａから吐出される際、同時に、第２ピペット５４内の陽圧が開口５４ａから開放される。開口５４ａは、細胞塊Ｓ内に形成されているトンネル状の内部通路を介して第１ピペット４４の内部へ連通している。このため、開口５４ａから開放された陽圧を、トンネル状の内部通路を介して第１ピペット４４側へ逃がすことができる。

【0080】

図４及び図１２に示すように、ステップＳ１０８では、第２ピペット５４を引き戻し、細胞塊Ｓから引き抜く。具体的には、作業者は、操作部６２を操作して第２駆動装置５６を駆動させ、第２ピペット５４の先端が細胞塊Ｓから引き抜かれるまで、第２ピペット５４を軸方向に移動させるための駆動制御信号を供給させる。これにより、物質Ｍを細胞塊Ｓの中心に残したまま、第２ピペット５４が細胞塊Ｓから引き抜かれる。

【0081】

ステップＳ１０６と同様に、第２ピペット５４を細胞塊Ｓから引き抜く際、細胞塊Ｓが第２ピペット５４の移動に付随しようとする。この時、細胞塊Ｓが固定保持部２２の規制部２２ｂに抑えられることで、第２ピペット５４を完全に引き抜くことができる。第２ピペット５４を引き抜いた後は、所定時間（例えば、１５分程度）静置させる。この間に、第２ピペット５４の貫通によって形成されたトンネル状の内部通路の周りに存在する細胞Ｃが互いに引き付け合って、トンネル状の内部通路が塞がれる。

【0082】

以上説明したように、実施形態の物質注入装置１は、多数の細胞Ｃからなる細胞塊Ｓが収容される試料容器２０と、先端に開口４４ａを有し、先端に細胞塊Ｓを保持可能な保持治具（第１ピペット４４）と、保持治具を試料容器２０に対して移動させる第１駆動装置４６と、開口４４ａよりも外径が小さく、かつ細胞塊Ｓの内部に物質Ｍを注入可能な毛細管を含む注入治具（第２ピペット）と、注入治具を試料容器２０に対して移動可能させる第２駆動装置５６と、注入治具と接続して注入治具の内部圧力を調整可能な注入ポンプ５８と、を備える。

【0083】

これによれば、毛細管の先端を、保持治具の先端の開口４４ａ内部に受け入れることができるので、保持治具に保持された細胞塊Ｓを毛細管で貫通させることができる。毛細管で細胞塊Ｓを貫通することで、ここに内部圧力の逃げ道となる内部通路が形成することができる。これにより、細胞塊の内部圧力の上昇を抑制することができるため、物質注入時に細胞塊を損傷させることを抑制することができる。

【0084】

また、実施形態の物質注入装置１において、第２駆動装置５６は、毛細管を、細胞塊Ｓを貫通させて保持治具（第１ピペット４４）の開口４４ａ内部に挿入後、細胞塊Ｓに毛細管が貫通することで形成された内部通路において引き戻し、注入ポンプ５８は、保持治具（第２ピペット）の内部を陽圧にして、内部通路の所定の位置に物質Ｍを注入させる。

【0085】

これにより、毛細管で細胞塊Ｓの内部を貫通する内部通路を形成した後、毛細管を引き戻して先端を所定の位置に配置し、注入治具の内部を陽圧にすることで所定の位置に物質Ｍを吐出させることができる。この際、陽圧は、内部通路を介して細胞塊Ｓの外部へ逃がすことができるので、細胞塊Ｓを損傷させたり、注入治具を引き抜く際に圧力に押されて物質Ｍが注入治具に戻されたりすることを、抑制することができる。したがって、細胞塊Ｓの内部の所定の位置に物質Ｍを配置させることができる。

【0086】

また、実施形態の物質注入装置１において、毛細管は、先端の開口５４ａの形状が、軸心に直交する面に対して所定の傾きを有する面で切断された形状である。

【0087】

これによれば、細胞塊Ｓに注入治具を挿入する際、注入治具の先端の一部のみを細胞塊Ｓに挿入し残りの部分を細胞塊Ｓの外部に露出させた状態で、注入治具の内部を陽圧にすることで、物質Ｍを注入治具の先端まで送り出すことができる。物質Ｍは、細胞塊Ｓの外周の細胞Ｃに堰き止められて停止する。この際、物質Ｍとともに注入治具の内部に充填されていた流体が、細胞塊Ｓの外部に露出した部分から流出するので、細胞塊Ｓ内への流入を抑制することができる。

【0088】

また、実施形態の物質注入装置１は、試料容器２０に固定される固定保持部２２を更に備え、保持治具（第１ピペット４４）は、固定保持部２２との間に細胞塊Ｓを挟み込んで保持可能である。

【0089】

これによれば、細胞塊Ｓを安定的に保持することができるので、注入治具（第２ピペット）による細胞塊Ｓの貫通操作、物質Ｍの注入操作、及び注入治具の細胞塊Ｓからの引き抜き操作を安定的に実行できる。

【0090】

また、実施形態の物質注入装置１において、固定保持部２２は、注入治具（第２ピペット）の軸心に平行な壁面であり注入治具の側方の周面に沿う平坦面２２ａと、平坦面２２ａの注入治具の先端側の端部を含む壁面であり細胞塊Ｓから注入治具を引き抜く際に細胞塊Ｓの付随を規制する規制部２２ｂと、を含む。

【0091】

これによれば、固定保持部２２の平坦面２２ａにおいて注入治具の軸方向の移動を案内するとともに、規制部２２ｂで細胞塊Ｓを押さえつつ注入治具を引き抜くことができる。また、規制部２２ｂで細胞塊Ｓを押さえつつ注入治具を引き抜く際、注入治具が平坦面２２ａ側により近接していることで、細胞塊Ｓが変形しつつ規制部２２ｂから平坦面２２ａ側に回り込んで引き抜かれる注入治具に付随することを抑制することができる。

【0092】

また、実施形態の物質注入装置１において、保持治具（第１ピペット４４）は、先端に細胞塊Ｓを吸引保持可能な毛細管を含み、保持治具と接続して保持治具の内部圧力を調整可能な吸引ポンプ４８を更に備え、保持治具の内径は、注入治具（第２ピペット）の外径より大きい。

【0093】

これによれば、注入治具で細胞塊Ｓを貫通させた際に、注入治具の先端が保持治具の内部に挿入されるため、注入治具が確実に細胞塊Ｓを貫通したことを容易に確認可能である。

【0094】

また、実施形態の物質注入方法は、試料容器２０に収容された多数の細胞Ｃからなる細胞塊Ｓを保持治具（第１ピペット４４）で保持する保持ステップ（ステップＳ１０１）と、細胞塊Ｓに注入する物質Ｍを内部に保持した毛細管を含む注入治具（第２ピペット）を細胞塊Ｓに刺し込んで貫通させる貫通ステップ（ステップＳ１０４）と、注入治具の先端を細胞塊Ｓの内部の所定の位置まで引き戻す位置決めステップ（ステップＳ１０６）と、注入治具の内部を陽圧にすることで物質Ｍを細胞塊Ｓの内部の所定の位置に吐出する吐出ステップ（ステップＳ１０７）と、注入治具を細胞塊Ｓから引き抜く引き抜きステップ（ステップＳ１０８）と、を含む。

【0095】

これによれば、吐出ステップにおいて陽圧によって物質Ｍを注入治具から吐出させる際、注入治具の内部の陽圧を、内部通路を介して細胞塊Ｓの外部へ逃がすことができる。したがって、細胞塊Ｓの内部圧力の上昇を抑制し、細胞塊Ｓを損傷させたり、注入治具を引き抜く際に圧力に押されて物質Ｍが注入治具に戻されたりすることを、抑制することができるので、細胞塊Ｓの内部の所定の位置に物質Ｍを配置させることができる。

【0096】

また、実施形態の物質注入方法において、注入治具（第２ピペット）は、先端の開口５４ａの形状が、軸心に直交する面に対して所定の傾きを有する面で切断された形状であり、貫通ステップ（ステップＳ１０４）の前に、注入治具の開口５４ａの一部を露出した状態で先端の一部を細胞塊Ｓに刺し込む刺し込みステップ（ステップＳ１０２）と、注入治具の内部を陽圧にして物質Ｍを注入治具の先端まで送り出す送り出しステップ（ステップＳ１０３）と、を更に含む。

【0097】

これによれば、差し込みステップにおいて細胞塊Ｓに注入治具の先端の一部を挿入しておくことで、送り出しステップにおいて物質Ｍが注入治具から外部へ吐出することを防止することができる。また、差し込みステップにおいて注入治具の先端の残りの部分を外部に露出させておくことで、送り出しステップにおいて注入治具の内部に充填されていた流体を外部へ流出させ、細胞塊Ｓ内へ流体が流入することによる細胞塊Ｓの損傷を抑制することができる。

【0098】

また、実施形態の物質注入方法において、保持ステップ（ステップＳ１０１）では、保持治具（第１ピペット４４）が試料容器２０に固定される固定保持部２２との間に挟み込んで細胞塊Ｓを保持し、引き抜きステップ（ステップＳ１０８）では、固定保持部２２によって細胞塊Ｓが注入治具（第２ピペット）に付随することを規制する。

【0099】

これによれば、細胞塊Ｓを安定的に保持することができるので、注入治具による細胞塊Ｓの貫通操作、物質Ｍの注入操作、及び注入治具の細胞塊Ｓからの引き抜き操作を安定的に実行できる。

【0100】

また、実施形態の物質注入方法において、保持治具（第１ピペット４４）は、先端に細胞塊Ｓを吸引保持可能な毛細管を含み、保持治具の内径は、注入治具（第２ピペット）の外径より大きく、貫通ステップ（ステップＳ１０４）では、注入治具の毛細管の先端を、保持治具の毛細管の内部に挿入させる。

【0101】

これによれば、注入治具で細胞塊Ｓを貫通させて注入治具の先端を保持治具の内部に挿入させた際に、注入治具の先端が保持治具の内部に位置することを確認できるため、注入治具が確実に細胞塊Ｓを貫通したことを容易に確認可能である。

【0102】

また、実施形態の物質注入方法において、少なくとも位置決めステップ（ステップＳ１０６）及び吐出ステップ（ステップＳ１０７）は、蛍光観察下で実行される（ステップＳ１０５）。

【0103】

これによれば、注入治具（第２ピペット）が細胞塊Ｓに挿入されている状態でも、注入治具の内部に保持された物質Ｍの位置が観察できるので、物質Ｍを吐出する位置に注入治具の先端を位置合わせすることが容易であり、また、物質Ｍが注入治具から吐出される際の移動を観察することができる。

【0104】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、固定保持部２２は、試料容器２０に対して着脱自在であってもよく、また、必ずしも堅固に固定されなくとも試料容器２０に対して移動しない状態を維持できるのであれば、試料容器２０の底部に載置されるだけでもよい。

【0105】

また、固定保持部２２は、実施形態では、第２ピペット５４の周面のうち平面視における一方の側面を沿わせるように設けられるが、第２ピペット５４を径方向に挟み込んで両方の側面を沿わせるように２つ設けられてもよい。

【符号の説明】

【0106】

１ 物質注入装置
１０ チャンバ
１２ 第１開口
１４ 第２開口
１６ 第１封止部材
１８ 第２封止部材
２０ 試料容器
２２ 固定保持部
２２ａ 平坦面
２２ｂ 規制部
２４ 蛍光顕微鏡
２６ 炭酸ガス供給源
２８ チャンバ制御盤
３０ マニピュレーションシステム
４０ 第１マニピュレータ
４２ 第１ピペット保持部材
４４ 第１ピペット（保持治具）
４４ａ、５４ａ 開口
４６ 第１駆動装置
４８ 吸引ポンプ
５０ 第２マニピュレータ
５２ 第２ピペット保持部材
５４ 第２ピペット（注入治具）
５６ 第２駆動装置
５８ 注入ポンプ
６０ コントローラ（制御装置）
６２ 操作部
６４ 入力部
６６ ポンプインターフェース
６８ 表示部
Ｓ 細胞塊
Ｃ 細胞
Ｍ 物質
Ｄ 液滴

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】