特開 2024-134788 ピッキング装置および自動培養システム

(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】P2024134788

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】ピッキング装置および自動培養システム

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/26 20060101AFI20240927BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20240927BHJP

   C12M 3/00 20060101ALI20240927BHJP

   C12M 1/38 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

C12M1/26

C12M1/00 A

C12M3/00 A

C12M1/38 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045150

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】腰塚 慎之介

(72)【発明者】

【氏名】豊島 伸朗

(72)【発明者】

【氏名】北澤 智文

【テーマコード（参考）】

4B029

【Ｆターム（参考）】

4B029AA07

4B029AA09

4B029BB01

4B029CC02

4B029FA15

4B029HA04

4B029HA09

(57)【要約】

【課題】一般的な精度のピペットチップを用いた場合でも、精密なチューニングを行うことなく対象となる細胞を吸引できるピッキング装置を提供する。
【解決手段】培養面を有する培養容器を保持するステージと、先端にピペットチップが設けられたヘッド部と、ヘッド部を培養面の面方向および法線方向に駆動可能な駆動部と、ピペットチップの先端から負圧吸引を行う吸引部と、駆動部によるヘッド部の駆動および吸引部による負圧吸引の駆動を制御する駆動制御装置と、を備える。駆動制御装置は、ピペットチップを法線方向に沿わせるとともに、ピペットチップの先端面を培養面と対向させた状態で、培養面を撮像した結果に基づき設定された吸引領域を、面方向に移動させながら吸引させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

培養面を有する培養容器を保持するステージと、
先端にピペットチップが設けられたヘッド部と、
前記ヘッド部を前記培養面の面方向および法線方向に駆動可能な駆動部と、
前記ピペットチップの先端から負圧吸引を行う吸引部と、
前記駆動部による前記ヘッド部の駆動および前記吸引部による負圧吸引の駆動を制御する駆動制御装置と、
を備え、
前記駆動制御装置は、前記ピペットチップを前記法線方向に沿わせるとともに、前記ピペットチップの先端面を前記培養面と対向させた状態で、前記培養面を撮像した結果に基づき設定された吸引領域を、前記面方向に移動させながら吸引させる、ピッキング装置。

【請求項2】

前記ヘッド部と前記ステージの少なくとも一方は、前記駆動部と前記ステージが前記法線方向に相対移動したときに、接触した前記ピペットチップの先端と前記培養容器の前記法線方向の相対位置関係を保持する位置保持部を有する、
請求項１に記載のピッキング装置。

【請求項3】

前記ヘッド部は、
前記ピペットチップの基端側に接合された接合部と、
前記接合部を前記法線方向に移動可能に支持するとともに、前記培養面に向かう前記法線方向の一方側から前記接合部に係止可能な係止部を有するホルダと、
前記接合部を前記法線方向の一方側に付勢して前記係止部に係止させるとともに、前記接合部に対する負荷に応じて前記法線方向の他方側へ弾性変形可能な付勢部と、
を有し、
前記位置保持部は、前記係止部および前記付勢部を含む、
請求項２に記載のピッキング装置。

【請求項4】

前記駆動制御装置は、前記法線方向に延びる軸線を中心とする周方向に前記ピペットチップを移動させながら吸引させる、
請求項１から３のいずれか一項に記載のピッキング装置。

【請求項5】

前記ピペットチップは、前記吸引部を形成する吸引経路を有し、前記吸引経路の閉鎖状態を維持して動作可能である、
請求項１から３のいずれか一項に記載のピッキング装置。

【請求項6】

前記駆動部は、複数のリンクが多関節で連結されたアーム部を有する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のピッキング装置。

【請求項7】

前記培養容器を傾けて前記培養面を水平面に対して傾斜させるチルト部を有する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のピッキング装置。

【請求項8】

前記駆動制御装置は、前記水平面に対する傾斜による変化に応じて算出された前記吸引領域の位置情報に基づいて、前記ピペットチップを前記面方向に移動させながら吸引させる、
請求項７に記載のピッキング装置。

【請求項9】

前記吸引領域は、前記培養面を撮像した結果で求められた吸引対象を含むとともに、前記吸引対象よりも広い範囲である、
請求項１から３のいずれか一項に記載のピッキング装置。

【請求項10】

請求項１から３のいずれか一項に記載のピッキング装置と、
前記培養容器で培養が行われる培養部、前記培養面を撮像する撮像装置、インキュベータおよび培地交換装置を有する自動培養装置と、
を備える、自動培養システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ピッキング装置および自動培養システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

細胞の維持培養においては、培養している元の細胞から変化した細胞がしばしば発生、混入する。そこで、その変化を撮影画像から検知し、ディスポーザブルチップの装着された吸引機構を用いて狙いの細胞を吸引し、除去するという技術が既に存在し知られている。

【0003】

特許文献１には、培養容器内の細胞をピックアップする目的で、ピペットチップを鉛直方向に対して傾けた斜めに配置して、培養容器に対して接触させながら吸引するという構成が開示されている。

【0004】

しかし、従来の技術では、大きさが十数μｍの細胞に対し、ピペットチップを細胞の位置に移動させた後に細胞を吸引するというアプローチが採られている。このアプローチを採る場合には、移動ステージの駆動およびピペットチップの駆動を高精度化する、もしくは個体差に合わせて精密なチューニングや位置調整などを行う必要がある。

【0005】

また、駆動精度を向上させたとしても、一般に市販されているピペットチップにおける長さ等の寸法は、吸引時に必要な部品精度を有していないため、吸引対象となる細胞を高精度に吸引できないという問題が生じる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、一般的な精度のピペットチップを用いた場合でも精密なチューニングを行うことなく、対象となる細胞を吸引できるピッキング装置および自動培養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】

【0007】

本発明の一態様は、培養面を有する培養容器を保持するステージと、先端にピペットチップが設けられたヘッド部と、前記ヘッド部を前記培養面の面方向および法線方向に駆動可能な駆動部と、前記ピペットチップの先端から負圧吸引を行う吸引部と、前記駆動部による前記ヘッド部の駆動および前記吸引部による負圧吸引の駆動を制御する駆動制御装置と、を備え、前記駆動制御装置は、前記ピペットチップを前記法線方向に沿わせるとともに、前記ピペットチップの先端面を前記培養面と対向させた状態で、前記培養面を撮像した結果に基づき設定された吸引領域を、前記面方向に移動させながら吸引させる、ピッキング装置である。

【発明の効果】

【0008】

本発明では、一般的な精度のピペットチップを用いた場合でも、精密なチューニングを行うことなく対象となる細胞を吸引できるピッキング装置および自動培養システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明に係るピッキング装置２０および自動培養システム１の第１実施形態を示す概略構成図である。

【図2】第１実施形態のピッキング装置２０におけるヘッド部３０の縦断面図である。

【図3】ピペットチップ３１の先端が培養面２Ａに接したヘッド部３０の縦断面図である。

【図4】ピペットチップ３１の先端と培養面２Ａを拡大した断面図である。

【図5】細胞吸引の動作を示すシーケンス図である。

【図6】ピッキング装置２０を用いて細胞を吸引した結果を示す図である。

【図7】ピペットチップ３１を周方向に走査移動させずに細胞を吸引した結果を示す図である。

【図8】図５に示したシーケンスに従って画像処理から指定の細胞の吸引まで実施した結果を示す図である。

【図9】本発明に係るピッキング装置２０および自動培養システム１の第２実施形態を示す概略構成図である。

【図10】本発明に係るピッキング装置２０および自動培養システム１の第２実施形態を示す概略構成図である。

【図11】ステージ７０が位置保持部を有する構成のピッキング装置２０の変形例を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明のピッキング装置および自動培養システムの実施の形態を、図１から図１１を参照して説明する。
なお、以下の実施形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。

【0011】

図１は、本発明に係るピッキング装置２０および自動培養システム１を示す概略構成図である。自動培養システム１は、培養容器２を用い培養面２Ａにおいて細胞の培養を自動的に行うとともに、培養中の細胞のうち特定の細胞をピックアップする。自動培養システム１は、自動培養装置１０と、ピッキング装置２０と、移載部３と、を備えている。

【0012】

自動培養装置１０は、培養部１１と、撮像装置１２と、培地交換装置１３と、インキュベータ１４と、情報処理装置１５と、筐体１６と、を有している。培養部１１、撮像装置１２、培地交換装置１３およびインキュベータ１４は、筐体１６の内部に収容されている。

【0013】

培養部１１は、培養容器２を保持する。培養部１１は、培養面２Ａが水平面と平行となる姿勢で培養容器２を保持する。培地交換装置１３は、培養部１１に保持された培養容器２に対して、細胞培養のための培地交換を自動で行う。インキュベータ１４は、細胞を培養するために筐体１６の内部の温度を一定に保持する。インキュベータ１４は、さらに筐体１６の内部の湿度および二酸化炭素濃度を一定に保持してもよい。

【0014】

撮像装置１２は、培養部１１に保持された培養容器２における培養面２Ａを撮像する。撮像装置１２は、培養面２Ａにおける培養細胞の画像を撮影する。撮像装置１２で撮影された培養細胞の画像は、撮影画像としての位置情報をもって情報処理装置１５に出力される。

【0015】

情報処理装置１５は、撮像装置１２から出力された撮影画像を画像処理、もしくはＡＩ等の技術を用い各細胞、各コロニーの中心位置あるいは重心位置を検出し、撮影画像内の各細胞、各コロニーの位置座標を算出する。情報処理装置１５は、撮影画像の位置情報と画像内の各細胞、各コロニーの位置座標に基づき、培養細胞の各細胞、各コロニー毎の位置座標を算出する。この際、情報処理装置１５は、各細胞や各コロニーの大きさも併せて算出する。情報処理装置１５は、算出した培養細胞における各細胞、各コロニー毎の位置座標と大きさをピッキング装置２０における後述する駆動制御装置６０に出力して情報転送する。

【0016】

情報処理装置１５から駆動制御装置６０への情報転送としては、有線接続による情報転送の他に、Ｗｉ－ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線接続による情報転送であってもよい。また、外部通信回線に設けられたクラウドを介して情報を処理、蓄積、転送することも可能である。

【0017】

［ピッキング装置２０の第１実施形態］
ピッキング装置２０は、培養容器２における培養面２Ａで培養中の細胞のうち特定の細胞をピックアップ可能である。第１実施形態のピッキング装置２０は、基台２１と、ヘッド部３０と、駆動部４０と、吸引部５０と、駆動制御装置６０と、ステージ７０と、キャビネット８０と、を備えている。

【0018】

培養容器２、基台２１、ヘッド部３０、駆動部４０およびステージ７０は、キャビネット８０の内部に収容されている。キャビネット８０の内部に収容することによって、コンタミネーションの拡散を防止できる。また、キャビネット８０と同等環境の装置、筐体内に組み込むことも可能である。

【0019】

ステージ７０は、保持面７１を有している。保持面７１は水平面と平行である。保持面７１は、培養容器２および基台２１を保持する。保持面７１の保持された培養容器２の２Ａは、水平面と平行である。

【0020】

図２は、ヘッド部３０の縦断面図である。図２においては、ヘッド部３０とステージ７０が対向する方向を上下方向と呼ぶ。本実施形態の上下方向は、ステージ７０に保持された培養容器２における培養面２Ａの法線方向である。本実施形態の水平方向は、培養面２Ａの面方向である。ヘッド部３０が配置される側を上側と呼び、ステージ７０が配置される側を下側と呼ぶ。下側は、法線方向の一方側に対応する。上側は、法線方向の他方側に対応する。なお、上下方向、上側、および下側とは、単に各部の配置関係等を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

【0021】

図２に示すように、ヘッド部３０は、ピペットチップ３１と、接合部３２と、ホルダ３３と、付勢部３５と、押さえ部材３６と、を有する。ピペットチップ３１は、ヘッド部３０における下側の先端に設けられている。ピペットチップ３１は、下側に先細る形状の円筒状である。ピペットチップ３１は、先端に開口部３１ａが形成され長手方向である上下方向に延びて貫通する吸引経路３１ｂを内部に有している。ピペットチップ３１は、上側の基端側の端部に嵌合突部３１ｃを有している。

【0022】

接合部３２は、ピペットチップ３１の上側に同軸で配置される軸状である。接合部３２は、嵌合部３２ａと、保持部３２ｂと、係止突部３２ｃと、保持部３２ｄと、配管接続部３２ｅと、吸引経路３２ｆと、を有する。

【0023】

嵌合部３２ａは、接合部３２においてピペットチップ３１と対向する下側の端部に設けられる。嵌合部３２ａは、ピペットチップ３１の上側における吸引経路３１ｂの内周面に嵌め合わされる。保持部３２ｂは、嵌合部３２ａよりも上側に位置する。保持部３２ｂは、ホルダ３３に上下方向に移動可能に保持される。係止突部３２ｃは、保持部３２ｂの上側に位置する。係止突部３２ｃは、保持部３２ｂおよび保持部３２ｄよりも大きい直径で形成されている。保持部３２ｄは、押さえ部材３６を上下方向に貫通する。保持部３２ｄは、押さえ部材３６に上下方向に移動可能に保持されている。配管接続部３２ｅは、保持部３２ｄの上側に位置する。配管接続部３２ｅは、接合部３２における上端に位置する。配管接続部３２ｅには、吸引配管５５が接続される。吸引経路３２ｆは、接合部３２を上下方向に貫通する貫通孔で形成されている。吸引経路３２ｆの下端は、ピペットチップ３１の吸引経路３１ｂと連通している。吸引経路３２ｆの上端は、吸引配管５２の内部と連通している。

【0024】

ホルダ３３は、突部３３ａと、凹部３３ｂと、係止部３３ｃと、を有する。突部３３ａは、下側に突出する円筒状である。突部３３ａは、保持孔３３ｄと、凹部３３ｅと、を有する。保持孔３３ｄは、突部３３ａを上下方向に貫通する。保持孔３３ｄは、接合部３２における保持部３２ｂを上下方向に移動可能に支持する。凹部３３ｅは、突部３３ａにおける下側の端面から上側に窪んで形成されている。凹部３３ｅには、ピペットチップ３１の嵌合突部３１ｃが下側から嵌まって上下方向に移動可能に保持される。

【0025】

凹部３３ｂは、ホルダ３３の上面から下側に窪んで形成されている。凹部３３ｂは、断面が円形である。凹部３３ｂの底面は、接合部３２における係止突部３２ｃに下側から係止する係止部３３ｆである。押さえ部材３６は、ホルダ３３の上面に固定されている。押さえ部材３６は、凹部３３ｂを上側から覆っている。押さえ部材３６は、上下方向に貫通する接合部３２における保持部３２ｄを上下方向に移動可能に保持している。

【0026】

付勢部３５は、ホルダ３３の凹部３３ｂに配置されている。付勢部３５は、上下方向に延びる弾性部材である。付勢部３５は、上下方向に圧縮された状態で配置された弾性部材である。付勢部３５は、一例として、圧縮ばねである。付勢部３５は、上端が押さえ部材３６に下側から係合している。付勢部３５は、下端が接合部３２における係止突部３２ｃに上側から係合している。上端が押さえ部材３６に係合する付勢部３５は、係止突部３２ｃを介して接合部３２を培養面２Ａに向かう法線方向の一方側である下側に付勢することによって、接合部３２をホルダ３３における係止部３３ｆに係止させる。付勢部３５によって下側に付勢された接合部３２は、係止突部３２ｃがホルダ３３における係止部３３ｆに上側から係止することで、ピペットチップ３１が突部３３ａから最も下側に突出した状態が保持される。

【0027】

図３は、ピペットチップ３１の先端が培養面２Ａに接したヘッド部３０の縦断面図である。図３においては、ピペットチップ３１の先端が培養面２Ａに接した後に、駆動部４０の駆動によって、さらにホルダ３３が下側に移動した状態が示されている。

【0028】

図３に示すように、ヘッド部３０が下側に移動したときに、ピペットチップ３１の先端が培養容器２における培養面２Ａに接することで、ピペットチップ３１および接合部３２の下側への移動が規制される。一方、ホルダ３３の下側への移動は継続されるため、ピペットチップ３１および接合部３２には、矢印で示すように、培養面２Ａから上側への負荷が加わる。

【0029】

付勢部３５は、ピペットチップ３１および接合部３２に加わる負荷に応じて上側に弾性変形する。付勢部３５が上側に弾性変形することにより、ピペットチップ３１および接合部３２は、ホルダ３３に対して相対的に上側に移動し、係止突部３２ｃは係止部３３ｆから離れる。ホルダ３３に対して相対的に上側に移動したピペットチップ３１および接合部３２は、ピペットチップ３１の先端が培養面２Ａに接した状態で付勢部３５によって下側に付勢される。

【0030】

従って、ホルダ３３が駆動部４０とともに、ステージ７０に対して下側に相対移動したときに、ピペットチップ３１に過度な負荷が加わることなく、ピペットチップ３１の先端と培養面２Ａとの上下方向の相対位置関係が保持される。また、図３に示した状態からホルダ３３が駆動部４０とともに、ステージ７０に対して上側に相対移動したときには、付勢部３５の付勢力でピペットチップ３１および接合部３２がホルダ３３に対して下側に相対移動することで、ピペットチップ３１の先端と培養面２Ａとの上下方向の相対位置関係が保持される。すなわち、ヘッド部３０における係止部３３ｆおよび付勢部３５は、駆動部４０とステージ７０が上下方向に相対移動したときに、接触したピペットチップ３１の先端と培養容器２の上下方向の相対位置関係を保持する位置保持部３４を構成する。

【0031】

駆動部４０は、基台２１とヘッド部３０を連結する。駆動部４０は、ヘッド部３０を培養面２Ａの面方向および法線方向に駆動可能である。駆動部４０は、複数のリンク４１、４２が多関節で連結されたアーム部４３を有する。アーム部４３は、一例として、２つのリンク４１、４２と、図示しない３つのジョイントを備え、回転運動を組み合わせた６軸で基台２１に対してヘッド部３０を、水平方向と鉛直方向を合わせた３次元方向に動作して目的の座標に駆動可能である。駆動部４０の駆動は、駆動制御装置６０によって制御される。

【0032】

駆動部４０としては、上記アーム部４３の他に、Ｘ－Ｙステージなどの水平方向に直動する構成であってもよく、構成の一部をステージ７０に配置し、同様の機能を持たせることも可能である。

【0033】

吸引部５０は、ピペットチップ３１における先端の開口部３１ａから負圧吸引を行う。吸引部５０は、吸引ポンプ５１と、吸引配管５２と、を有する。吸引ポンプ５１は、作動により、吸引配管５２、吸引経路３２ｆおよび吸引経路３１ｂを介して開口部３１ａから負圧吸引を行う。吸引ポンプ５１としては、ダイアフラムポンプ、シリンジポンプ、ペリスタポンプなど、種類は問わない、ただし、容量が決まっているシリンジポンプなど用いる際は、予め動作させると吸引前に容量がいっぱいになってしまうため、ピペットチップ３１が培養容器２の培養面２Ａに接触する前後での動作開始が好ましい。吸引ポンプ５１の駆動は、駆動制御装置６０によって制御される。

【0034】

駆動制御装置６０は、駆動部４０および吸引部５０の駆動を制御する。駆動制御装置６０には、撮像装置１２から出力された撮影画像に基づき算出された培養細胞における各細胞、各コロニー毎の位置座標と大きさが情報処理装置１５から入力する。

【0035】

移載部３は、自動培養装置１０における培養部１１とピッキング装置２０におけるステージ７０との間で培養容器２を搬送して移載する。自動培養装置１０における培養部１１で培養面２Ａに細胞が培養された培養容器２は、移載部３によってステージ７０に移載される。移載部３を設けることによって、自動培養装置１０とピッキング装置２０の間で培養容器２を自動共有可能にすることが可能となり、人の手が入ることなくプログラムされたスケジュール通りに細胞除去作業が可能となる。

【0036】

図４は、図３におけるピペットチップ３１の先端と培養面２Ａを拡大した断面図である。図４に示すように、培養面２Ａにおける所定の位置にピペットチップ３１を鉛直方向に沿わせるとともに、ピペットチップ３１の先端面を培養面２Ａに対向させた状態でつき当てて細胞を吸引する。ピペットチップ３１の先端面を培養面２Ａにつき当てるとは、ピペットチップ３１の先端面が培養面２Ａに直接接触する場合の他に、ピペットチップ３１の先端面と培養面２Ａとの間に培地または細胞が介在する場合も含むものとする。ピペットチップ３１の先端が培養面２Ａに接するまたは接触するとは、ピペットチップ３１の先端と培養面２Ａとの間に培地または細胞が介在する場合も含むものとする。

【0037】

ピペットチップ３１の先端面を培養面２Ａにつき当てたとき、ピペットチップ３１の先端と培養面２Ａとの対向部Ｖの幅が広い場合は、対向部Ｖにおける細胞の流速が大きくなり吸引が容易になる。一方、対向部Ｖの幅が狭い場合は、対向部Ｖにおける細胞の流速が充分ではなく吸引が困難になる。また、細胞が培養面２Ａにおいてピペットチップ３１の中央に位置して開口部３１ａと対向する場合も吸引が困難である。

【0038】

本実施形態では、図４に矢印で示すように、ピペットチップ３１を培養面２Ａに接触させたまま水平方向に移動させる。これにより、培養容器２との対向部Ｖにおける流速で細胞を剥がしながら吸引することができる。

【0039】

具体的には、駆動制御装置６０は、情報処理装置１５から入力する培養細胞における各細胞、各コロニー毎の位置座標と大きさに基づいて培養面２Ａに設定された吸引領域を、培養面２Ａにピペットチップ３１を接触させたまま水平方向に移動させて吸引させる。

【0040】

本実施形態において駆動制御装置６０は、上下方向に延びる軸線を中心とする周方向にピペットチップ３１を移動させながら吸引領域における細胞を吸引させる。ピペットチップ３１の水平方向の移動としては、上記周方向の移動の他に、水平方向に沿った第１方向の往復移動の間に、第１方向と直交する第２方向への直線移動を介在させて、吸引領域における細胞を順次吸引させてもよい。

【0041】

図５は、細胞吸引の動作を示すシーケンス図である。図５に示される細胞吸引の動作は、自動培養装置１０において培地を用いて細胞が培養された培養面２Ａを撮像装置１２で撮像された培養容器２が、移載部３によって自動培養装置１０における培養部１１からステージ７０に予め移載されているものとする。

【0042】

また、本実施形態における細胞吸引は、例えば未分化細胞の分化培養において、分化細胞と未分化細胞を分別するために、未分化の異常細胞群をピックアップする例を用いて説明する。ピッキング装置２０を用いた細胞吸引は、分化細胞と未分化細胞の分別の他に、複数の細胞が融合してできた融合細胞であるハイブリドーマの製造において、狙ったハイブリドーマをピックアップする際等に用いることができる。

【0043】

図５に示すように、駆動制御装置６０が細胞吸引の動作を開始すると（ステップＳ０）、情報処理装置１５は撮像装置１２から出力された撮影画像を読み込み、画像処理の結果から所望の細胞ではない異常細胞群を検出するとともに、撮影画像内における吸引対象となる各異常細胞群の位置座標（例えば、中心位置Ｘｐ、Ｙｐ）と大きさを算出する（ステップＳ１）。情報処理装置１５は、算出した撮影画像内における各異常細胞群の位置座標に基づき、駆動部４０の座標系における吸引対象となる各異常細胞群の位置座標（例えば、中心位置Ｘｒ、Ｙｒ）と大きさを算出する（ステップＳ２）。

【0044】

情報処理装置１５は、さらに、異常細胞群の総数（ｎ）と各異常細胞群の位置座標を中心として周方向に移動する際の吸引半径（ｓ）を設定する（ステップＳ３）。情報処理装置１５は、ステップＳ３において、駆動部４０の駆動精度、移載部３による培養容器２のステージ７０への移載精度およびピペットチップ３１の先端幅、肉厚等の精度に関する吸引誤差を吸収するために、培養面２Ａを撮像した結果で求められた吸引対象の大きさを含むとともに吸引対象よりも広い範囲を吸引領域として設定し、当該吸引領域を吸引可能な吸引半径（ｓ）を設定する。

【0045】

また、情報処理装置１５は、ピペットチップ３１が１回の周方向の移動で吸引できる面積に対して吸引領域の面積が大きい場合には、値が異なる複数の吸引半径（ｓ、ｓ２…）を設定する。または、情報処理装置１５は、ピペットチップ３１が周方向に移動するにつれて異常細胞群の位置座標を中心とする径方向に漸次離れる渦巻き状に周方向に走査移動する経路を設定してもよい。複数の吸引半径を設定する際には、各回における吸引誤差を吸収するために、各回の吸引範囲の一部が重なる吸引半径とすることが好ましい。情報処理装置１５は、算出した駆動部４０の座標系における吸引領域の位置座標、総数（ｎ）および吸引半径（ｓ）あるいは吸引半径（ｓ、ｓ２…）、渦巻き状の移動経路を駆動制御装置６０にする。

【0046】

駆動制御装置６０は、情報処理装置１５から情報転送されると、駆動部４０の動作を開始する（ステップＳ４）。駆動制御装置６０は、駆動部４０を駆動してヘッド部３０を移動させて、まずピペットチップ３１をスタンバイ位置まで移動させる（ステップＳ５）。スタンバイ位置は、ピペットチップ３１が培養面２Ａよりも上側の位置であり、さらに培養容器２の上端よりも上側であることがピペットチップ３１を水平方向に移動させたときの培養容器２との緩衝を抑制する観点から好ましい。

【0047】

その後に駆動制御装置６０は、吸引ポンプ５１を作動させるとともに、吸引対象となる１番目の異常細胞群を選択してｒ値＝１として計数する（ステップＳ６）。駆動制御装置６０は、計数したｒ値が異常細胞群の総数（ｎ）以下であるかを判断し（ステップＳ７）、総数（ｎ）以下の場合は、次の吸引対象となる異常細胞群を選択して現在のｒ値に１を加算する（ステップＳ８）。

【0048】

続いて、駆動制御装置６０は、駆動部４０を駆動してヘッド部３０を移動させ、そのときのｒ値となる異常細胞群の吸引領域にピペットチップ３１を移動させる。移動させる吸引領域におけるピペットチップ３１の中心位置は、異常細胞群の位置座標（Ｘｒ、Ｙｒ）である。この後、駆動制御装置６０は、駆動部４０を駆動してヘッド部３０を下側に移動させ、ピペットチップ３１の先端を培養面２Ａに接触させる。

【0049】

ピペットチップ３１の先端における上下方向の位置をピペットチップ３１の設計値に基づいてヘッド部３０を下側に移動させた場合、ピペットチップ３１の長さが設計値よりも短いとピペットチップ３１の先端が培養面２Ａに接触しない可能性がある。そのため、ヘッド部３０を下側に移動させる距離は、ピペットチップ３１の長さが設計値である場合の距離よりも長いことが好ましい。ヘッド部３０を下側に移動させる距離が、移動前のピペットチップ３１の先端と培養面２Ａとの距離よりも長い場合でも、付勢部３５が上側に弾性変形することにより、ピペットチップ３１がヘッド部３０に対して上側に相対移動するため、ピペットチップ３１の先端および培養面２Ａに過度な負荷が加わることを抑制しつつ、ピペットチップ３１の先端と培養面２Ａとの接触状態を保持できる。

【0050】

ピペットチップ３１の先端が培養面２Ａに接触した後に、駆動制御装置６０は、駆動部４０を駆動しヘッド部３０を介してピペットチップ３１を、異常細胞群の位置座標（Ｘｒ、Ｙｒ）から吸引半径（ｓ）の距離だけ離れた位置に水平移動させた後に、位置座標（Ｘｒ、Ｙｒ）を中心として吸引半径（ｓ）で周方向に走査移動させながら異常細胞群を吸引させる（ステップＳ９）。

【0051】

ピペットチップ３１が１回の周方向の移動で吸引できる面積に対して吸引領域の面積が大きい場合、情報処理装置１５は、吸引半径（ｓ）で周方向の走査移動が完了した後に、引き続いてピペットチップ３１を吸引半径（ｓ２）で周方向に走査移動させて細胞を吸引させる。あるいは、ピペットチップ３１が１回の周方向の移動で吸引できる面積に対して吸引領域の面積が大きい場合、情報処理装置１５は、ピペットチップ３１を渦巻き状の移動経路で周方向に走査移動させて細胞を吸引させる。

【0052】

ピペットチップ３１が位置座標（Ｘｒ、Ｙｒ）を中心として周方向に走査移動すると、駆動制御装置６０は、ピペットチップ３１を異常細胞群の位置座標（Ｘｒ、Ｙｒ）に移動させて細胞吸引が完了する。ｒ値＝１である異常細胞群の吸引が完了すると、駆動制御装置６０は、駆動部４０を駆動しヘッド部３０を介してピペットチップ３１をスタンバイ位置まで移動させる（ステップＳ１０）。

【0053】

ピペットチップ３１がスタンバイ位置まで移動すると、ステップＳ７に戻り、現在のｒ値が異常細胞群の総数（ｎ）以下であるかを判断し、総数（ｎ）以下の場合は、異常細胞群の総数（ｎ）が完了するまでステップＳ８において次の吸引対象となる異常細胞群を選択して現在のｒ値に１を加算し、ステップＳ９において次の吸引対象となる異常細胞群の吸引領域を上記と同様に、ピペットチップ３１の先端を培養面２Ａに接触させた状態で異常細胞群の位置座標を中心として吸引半径（ｓ）で周方向に走査移動させながら異常細胞群を吸引させる。

【0054】

一方、ステップＳ７において、現在のｒ値が異常細胞群の総数（ｎ）を超えた場合、駆動制御装置６０は、駆動部４０を駆動しピペットチップ３１を初期位置に戻らせる（ステップＳ１１）とともに、吸引ポンプ５１を停止させて細胞吸引の動作を完了させる（ステップＳ１２）。

【0055】

なお、上述した吸引動作の前後にピペットチップ３１の着脱動作を自動で行わせる手順を追加してもよい。この手順を追加することにより、作業者がピペットチップ３１を交換する手間を省くことができる。

【0056】

図６は、ピッキング装置２０を用いて細胞を吸引した結果の画像を示す図である。図６においては、培養細胞が全面的に広がって形成されている状態で白枠で囲っている範囲にピペットチップ３１が培養面２Ａに接触しながら走査して細胞を吸引した後の画像が示されている。図６に示す細胞吸引におけるシーケンスは、吸引半径（ｓ）＝０．６ｍｍでピペットチップ３１を周方向に走査移動させた。

【0057】

図７は、ピッキング装置２０においてピペットチップ３１を周方向に走査移動させず、培養面２Ａに接触しない状態で細胞を吸引した結果の画像を示す図である。図７においては、破線で示される円形の範囲の細胞を吸引した。

【0058】

図７に示すように、ピペットチップ３１を周方向に走査移動させない場合は、図４に示した対向部Ｖにおいては細胞が吸引されたが、中心部分では充分に細胞が吸引されていない。これに対してピペットチップ３１を周方向に走査移動させた場合は、図６に示すように、中心部分も含めて吸引されたことを確認できた。

【0059】

次に、図５に示したシーケンスに従って画像処理から指定の細胞の吸引まで実施した結果を図８に示す。図８においては、ｉＰＳ細胞を培養し、コロニーが形成された段階で撮像装置１２にて培養細胞を撮影した。その後、情報処理装置１５にてコロニーの画像内位置座標を算出し、撮影画像の位置情報と合わせて駆動部４０の座標系に変換し、指定の細胞を吸引した。指定した細胞は白丸で囲んだ部分であり、図８中の「Ｂｅｆｏｒｅ」では存在した細胞が吸引後の「Ａｆｔｅｒ」では存在が確認できないことから撮影画像から駆動部４０の位置座標への変換、指定の細胞群の吸引が可能であることが確認された。

【0060】

以上説明したように、本実施形態のピッキング装置２０および自動培養システム１においては、培養面２Ａを撮像した結果に基づき設定された吸引領域を、ピペットチップ３１の先端面を培養面２Ａと対向させた状態で水平方向に移動しながら吸引するため、一般的な精度のピペットチップ３１を用いた場合でも、精密なチューニングを行うことなく対象となる細胞を吸引できる。

【0061】

また、本実施形態のピッキング装置２０および自動培養システム１においては、培養面２Ａを撮像した結果で求められた吸引対象を含むとともに、吸引対象よりも広い範囲の吸引領域を水平方向に移動して吸引するため、駆動部４０によるピペットチップ３１の水平方向の位置誤差およびピペットチップ３１の幅方向の位置誤差を吸収して、吸引対象となる細胞を効果的に吸引することができる。

【0062】

また、本実施形態のピッキング装置２０および自動培養システム１においては、
駆動部４０がステージ７０に対して上下方向に相対移動したときに、接触したピペットチップ３１の先端と培養容器２の上下方向の相対位置関係を保持する位置保持部３４を有するため、ピペットチップ３１の長さがばらついたとしても培養容器２との過干渉は発生せず、一定の圧力で接触したまま細胞を吸引することができる。

【0063】

［ピッキング装置２０の第２実施形態］
続いて、ピッキング装置２０の第２実施形態について、図９から図１０を参照して説明する。これらの図において、図１から図８に示す第１実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。

【0064】

図９および図１０は、ピッキング装置２０および自動培養システム１の第２実施形態を示す概略構成図である。図８および図９においては、自動培養装置１０の図示を簡略化し、移載部３の図示を省略している。

【0065】

図９に示すように、第２実施形態のピッキング装置２０は、チルト部９０を有している。チルト部９０は、支持台９１に支持されている。支持台９１には、基台２１が支持されている。チルト部９０および支持台９１は、キャビネット８０の内部に収容されている。

【0066】

チルト部９０は、支持台９２と、サーボモータ９３と、ステージ７０と、を有する。支持台９２は、支持台９１に支持されている。ステージ７０は、支持台９２に回転可能に支持されている。ステージ７０は、サーボモータ９３の駆動により支持台９２に対して回転し、図１０に示すように、水平面に対して角度θで傾くことが可能である。チルト部９０は、サーボモータ９３の駆動によりステージ７０に保持された培養容器２を傾けて、培養面２Ａを水平面に対して傾斜させることが可能である。サーボモータ９３の駆動は、駆動制御装置６０によって制御される。

【0067】

情報処理装置１５は、上述した細胞吸引の動作を示すシーケンスにおけるステップＳ２において、算出した撮影画像内における各異常細胞群の位置座標と、大きさと、吸引半径（ｓ）と、水平面に対する培養面２Ａの角度θの傾斜による変化とに応じて、駆動部４０の座標系における吸引対象となる各異常細胞群の位置座標（例えば、中心位置Ｘｒ、Ｙｒ）およびピペットチップ３１の先端が辿る走査移送経路を算出して駆動制御装置６０に情報転送する。他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

【0068】

本実施形態の駆動制御装置６０は、上述した細胞吸引の動作を示すシーケンスにおけるステップＳ９において、サーボモータ９３を駆動してステージ７０を角度θまで回転させる。これにより、培養容器２が傾き、培養面２Ａは水平面に対して角度θで傾斜する。

【0069】

駆動制御装置６０は、培養面２Ａが水平面に対して傾斜すると、駆動部４０を駆動させてピペットチップ３１を培養面２Ａの法線方向に沿って傾けるとともに、情報処理装置１５から転送された情報に基づき、ピペットチップ３１の先端を培養面２Ａにおける異常細胞群の位置座標に接触させる。続いて、駆動制御装置６０は、情報処理装置１５から転送された走査移送経路を辿るようにピペットチップ３１の先端を培養面２Ａの面方向に走査移動させながら異常細胞群の細胞を吸引させる。

【0070】

本実施形態では、ピペットチップ３１による細胞吸引の際に培養面２Ａが水平面に対して角度θで傾斜しているため、培養容器２内の培地は自重により傾斜方向の下側に移動している。そのため、ピペットチップ３１は、培地の吸引を低減した状態で細胞を吸引することができる。この後の細胞吸引の動作は、上記シーケンスに沿って実行される。

【0071】

本実施形態のピッキング装置２０および自動培養システム１においては、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、細胞吸引時に吸引してしまう培地の量を低減でき、コスト低減に寄与できる。

【0072】

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【0073】

例えば、上記実施形態では、位置保持部３４をヘッド部３０に設ける構成を例示したが、この構成に限定されない。ステージ７０が位置保持部を有する構成やヘッド部３０およびステージ７０の双方が位置保持部を有する構成であってもよい。

【0074】

図１１は、ステージ７０が位置保持部を有する構成のピッキング装置２０の変形例を示す縦断面図である。図１１に示すように、ピペットチップ３１はヘッド部３０に対して上下方向に移動せずに固定されている。ステージ７０は、ガイド面７２と、係止突部７３と、を有する。ガイド面７２は、ステージ７０における左右方向の両側に上下方向に延びて設けられている。係止突部７３は、ガイド面７２の下側に位置し、左右方向に突出する。ステージ７０は、支持台９４の上側に隙間をあけて配置されている。

【0075】

支持台９４は、左右方向の両側にガイド部材９５を有する。ガイド部材９５は、ステージ７０に対して左右方向の外側にそれぞれ配置されている。ガイド部材９５は、上下方向に延びる第１部分９５Ａと、第１部分９５Ａの上端からステージ７０に向けて延びる第２部分９５Ｂとを有する。第２部分９５Ｂにおけるガイド面７２と対向する端面は、ガイド面７２と接してステージ７０の上下方向の移動をガイドする。第２部分９５Ｂの下面は、ステージ７０における係止突部７３に上側から係止する係止部９６である。

【0076】

ステージ７０と支持台９４との間の隙間には、付勢部９７が配置されている。付勢部９７は、左右方向の両側に配置されている。付勢部９７は、上下方向に延びる弾性部材である。付勢部９７は、上下方向に圧縮された状態で配置された弾性部材である。
付勢部９７は、一例として、圧縮ばねである。付勢部９７は、上端がステージ７０に下側から係合している。付勢部９７は、下端が支持台９４に上側から係合している。下端が支持台９４に係合する付勢部３５は、下端が支持台９４をピペットチップ３１に向かう上側に付勢することによって、係止突部７３をガイド部材９５における係止部９６に係止させる。付勢部９７によって上側に付勢されたステージ７０は、係止突部７３がガイド部材９５における係止部９６に下側から係止することで、ガイド部材９５から上側に突出した状態が保持される。

【0077】

ヘッド部３０が下側に移動したときに、ピペットチップ３１の先端が培養容器２における培養面２Ａに接することで、ステージ７０には、矢印で示すように、培養面２Ａから下側への負荷が加わる。付勢部９７は、ステージ７０に加わる負荷に応じて下側に弾性変形する。付勢部９７が下側に弾性変形することにより、ステージ７０は、ガイド面７２が第２部分９５Ｂにガイドされて支持台９４およびガイド部材９５に対して相対的に下側に移動し、係止突部７３は係止部９６から離れる。支持台９４およびガイド部材９５に対して相対的に下側に移動したステージ７０は、ピペットチップ３１の先端が培養面２Ａに接した状態で付勢部９７によって上側に付勢される。

【0078】

従って、ホルダ３３が駆動部４０とともに下側に相対移動したときに、ピペットチップ３１に過度な負荷が加わることなく、ピペットチップ３１の先端と培養面２Ａとの上下方向の相対位置関係が保持される。また、ステージ７０が支持台９４およびガイド部材９５に対して下側に移動した状態からホルダ３３がピペットチップ３１とともに、ステージ７０に対して上側に相対移動したときには、付勢部９７の付勢力でステージ７０が支持台９４およびガイド部材９５に対して上側に相対移動することで、ピペットチップ３１の先端と培養面２Ａとの上下方向の相対位置関係が保持される。以上のように、ガイド部材９５における係止部９６および付勢部９７は、駆動部４０とステージ７０が上下方向に相対移動したときに、接触したピペットチップ３１の先端と培養容器２の上下方向の相対位置関係を保持する位置保持部３４を構成することになる。

【0079】

また、上記構成を有するピッキング装置２０においては、ピペットチップ３１が吸引経路３１ｂの閉鎖状態を維持して動作可能な構成を採ることが好ましい。ピペットチップ３１が吸引経路３１ｂの閉鎖状態を維持して動作可能な構成を採った場合には、吸引した細胞を別の培養容器で培養したり、例えば、未分化状態の細胞を用いて生体に対する影響等を検査することが可能になる。吸引経路３１ｂの閉鎖状態を維持する構成としては、例えば、吸引した細胞を捕捉可能なフィルターを吸引経路３１ｂに設置することが挙げられる。

【0080】

本発明は下記の態様を含む。
［１］培養面を有する培養容器を保持するステージと、先端にピペットチップが設けられたヘッド部と、前記ヘッド部を前記培養面の面方向および法線方向に駆動可能な駆動部と、前記ピペットチップの先端から負圧吸引を行う吸引部と、前記駆動部による前記ヘッド部の駆動および前記吸引部による負圧吸引の駆動を制御する駆動制御装置と、を備え、前記駆動制御装置は、前記ピペットチップを前記法線方向に沿わせるとともに、前記ピペットチップの先端面を前記培養面と対向させた状態で、前記培養面を撮像した結果に基づき設定された吸引領域を、前記面方向に移動させながら吸引させる、ピッキング装置。
［２］前記ヘッド部と前記ステージの少なくとも一方は、前記駆動部と前記ステージが前記法線方向に相対移動したときに、接触した前記ピペットチップの先端と前記培養容器の前記法線方向の相対位置関係を保持する位置保持部を有する、前記［１］に記載のピッキング装置。
［３］前記ヘッド部は、前記ピペットチップの基端側に接合された接合部と、前記接合部を前記法線方向に移動可能に支持するとともに、前記培養面に向かう前記法線方向の一方側から前記接合部に係止可能な係止部を有するホルダと、前記接合部を前記法線方向の一方側に付勢して前記係止部に係止させるとともに、前記接合部に対する負荷に応じて前記法線方向の他方側へ弾性変形可能な付勢部と、を有し、前記位置保持部は、前記係止部および前記付勢部を含む、前記［２］に記載のピッキング装置。
［４］前記駆動制御装置は、前記法線方向に延びる軸線を中心とする周方向に前記ピペットチップを移動させながら吸引させる、前記［１］から前記［３］のいずれか一項に記載のピッキング装置。
［５］前記ピペットチップは、前記吸引部を形成する吸引経路を有し、前記吸引経路の閉鎖状態を維持して動作可能である、前記［１］から前記［３］のいずれか一項に記載のピッキング装置。
［６］前記駆動部は、複数のリンクが多関節で連結されたアーム部を有する、前記［１］から前記［３］のいずれか一項に記載のピッキング装置。
［７］前記培養容器を傾けて前記培養面を水平面に対して傾斜させるチルト部を有する、前記［１］から前記［３］のいずれか一項に記載のピッキング装置。
［８］前記駆動制御装置は、前記水平面に対する傾斜による変化に応じて算出された前記吸引領域の位置情報に基づいて、前記ピペットチップを前記面方向に移動させながら吸引させる、前記［７］に記載のピッキング装置。
［９］前記吸引領域は、前記培養面を撮像した結果で求められた吸引対象を含むとともに、前記吸引対象よりも広い範囲である、前記［１］から前記［３］のいずれか一項に記載のピッキング装置。
［１０］前記［１］から前記［３］のいずれか一項に記載のピッキング装置と、前記培養容器で培養が行われる培養部、前記培養面を撮像する撮像装置、インキュベータおよび培地交換装置を有する自動培養装置と、を備える、自動培養システム。

【符号の説明】

【0081】

１ 自動培養システム
２ 培養容器
２Ａ 培養面
１０ 自動培養装置
１２ 撮像装置
１３ 培地交換装置
１４ インキュベータ
２０ ピッキング装置
３０ ヘッド部
３１ ピペットチップ
３１ｂ 吸引経路
３２ 接合部
３３ ホルダ
３３ｆ 係止部
３４ 位置保持部
３５ 付勢部
４０ 駆動部
５０ 吸引部
６０ 駆動制御装置
７０ ステージ

【先行技術文献】

【特許文献】

【0082】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１７６０９３号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】