チップ駆動装置
【課題】低侵襲で生存率を高く維持したまま、細胞に物質を高効率で導入できるチップ駆動装置を提供すること。
【解決手段】可撓性を有するレバー部６０に対して所定の角度でディッシュ１４内の細胞方向に形成されたチップ部３６を所定の角度に保持しつつ、チップ部３６を上記細胞の方向に移動可能なチップ駆動装置１０において、上記チップ部３６を形成した上記支持部をシャフト５６に取り付けてなるニードル３８と、上記ニードル３８を交換可能に装着するためのアダプタ４０とを備え、上記アダプタ４０を、上記ニードル３８を取り付ける作業時に、該チップ駆動装置１０の装置本体３０に対して位置関係を変更可能に構成する。
【解決手段】可撓性を有するレバー部６０に対して所定の角度でディッシュ１４内の細胞方向に形成されたチップ部３６を所定の角度に保持しつつ、チップ部３６を上記細胞の方向に移動可能なチップ駆動装置１０において、上記チップ部３６を形成した上記支持部をシャフト５６に取り付けてなるニードル３８と、上記ニードル３８を交換可能に装着するためのアダプタ４０とを備え、上記アダプタ４０を、上記ニードル３８を取り付ける作業時に、該チップ駆動装置１０の装置本体３０に対して位置関係を変更可能に構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、微細針先端に遺伝子等の導入物質を電気的に吸着させ、この微細針を細胞内に侵入させて、この微細針にパルス電圧を印加することにより、細胞内に導入物質を導入するマイクロインジェクション方法及び装置が開示されている。ここで、微細針の侵入は、微細針と同軸に伸縮する圧電素子を用いて微動することにより行うようになっている。
【特許文献１】ＷＯ０４／０９２３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１は、微細針先端部に遺伝子を保持する方式であり、細胞に対して低侵襲で遺伝子を導入することが可能で、高い生存率を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、カンチレバー先端の微細針の細胞内への侵入容積は微小であり、また、細胞膜が流動性を有しているために、微細針の先端が細胞内に侵入したと思われる位置までカンチレバーを移動させても、細胞膜が流動的に針部の表面を覆ってしまい、細胞膜を貫通させることができない場合がある。このため、チップ駆動が安定せず、良好な導入率を得ることができないという不都合がある。
【０００５】
また、上記特許文献１の構成では、微細針に通電することで細胞に電気的な刺激を与えて、生きたままの細胞を効率良く観察することもできなかった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、低侵襲で生存率を高く維持したまま、細胞に物質を高効率で導入し、又は、細胞に電気的な刺激を与え、生細胞を効率良く観察することができる、チップ駆動装置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】
本発明のチップ駆動装置の一態様は、
可撓性を有する支持部に対して所定の角度で対象物方向に形成されたチップ部を所定の角度に保持しつつ、チップ部を対象物の方向に移動可能なチップ駆動装置において、
上記チップ部を形成した上記支持部をシャフトに取り付けてなるニードルと、
上記ニードルを交換可能に装着するためのアダプタと、
を具備し、
上記アダプタは、上記ニードルを取り付ける作業時に、該チップ駆動装置の本体に対して位置関係を変更可能に構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低侵襲で生存率を高く維持したまま、細胞に物質を高効率で導入し、又は、細胞に電気的な刺激を与え、生細胞を効率良く観察することができる、チップ駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係るチップ駆動装置について、図１乃至図５を参照して説明する。
【００１１】
本実施形態に係るチップ駆動装置１０は、図１に示すように、細胞を観察するための倒立顕微鏡１２に装着して使用される。
【００１２】
倒立顕微鏡１２は、細胞を収容したディッシュ１４上の細胞を照明する照明装置１６と、上記ディッシュ１４をＸ方向及びＹ方向に移動する顕微鏡ＸＹステージ１８と、該顕微鏡ＸＹステージ１８を駆動する顕微鏡ＸＹステージハンドル２０と、細胞において反射あるいは透過した光、あるいは細胞から発生した蛍光を観察するための図示しない対物レンズ及び接眼レンズ２２と、を備えている。
【００１３】
なお、ディッシュ１４は、細胞の観察を行えるよう、少なくともその底面は透明な材料、例えばガラスで形成されている。
【００１４】
なお、ここでは、手動操作される倒立顕微鏡１２を説明したが、コンピュータにより顕微鏡ＸＹステージ１８を駆動制御する電動の倒立形顕微鏡であっても良い。更に、ＣＣＤカメラ等を備え、モニタに観察画像を表示するような倒立形顕微鏡でも良い。
【００１５】
また、上記照明装置１６には、細胞に対して、上記接眼レンズ２２とは反対側から照明光を照射する透過照明光源２４と、該透過照明光源２４から発せられた照明光を細胞に集光するコンデンサレンズ２６と、細胞に対して上記接眼レンズ２２と同一方向から照明光を照射する落射照明光源２８とが備えられている。
【００１６】
そして、本実施形態に係るチップ駆動装置１０は、装置本体３０と、該装置本体３０のコンデンサレンズ２６への取り付け部である顕微鏡アダプタ３２と、上記装置本体３０に図示しないケーブルを介して接続され、任意の位置に設置可能な操作モジュール３４とから構成されている。図１では、装置本体３０を、接眼レンズ２２が設けられた側である倒立顕微鏡１２の前面側に対し、コンデンサレンズ２６の右側に装着した状態を示している。
【００１７】
装置本体３０は、駆動対象であるチップ部３６を備えるニードル３８を装着したアダプタ４０を取り付けるためのアダプタ保持部４２と、該アダプタ保持部４２をＺ方向に移動することで上記チップ部３６をＺ方向に移動させるＺ駆動部４４と、上記アダプタ保持部４２をＸ方向及びＹ方向に移動することで上記チップ部のＸＹ位置を調整する針先ＸＹ調整ノブ４６と、を備えている。
【００１８】
ここで、アダプタ保持部４２には、図２（Ａ）に示すように、Ｚ駆動部４４の図示しない直線移動機構に、図示しないＸＹ駆動機構（針先ＸＹ調整ノブ４６はこの駆動機構によりアダプタ保持部４２を駆動する）を介して取り付けるためのＺ軸駆動部取付部４８とは長手方向反対側に、上記アダプタ４０を着脱自在に装着するための装着部材、例えばアダプタ４０が金属製ないしは対応する箇所に金属部を設けたものであればマグネット５０、が設けられている。なお、図２（Ａ）において、一点鎖線の右側が装置本体３０内に収容される部分である。即ち、上記マグネット５０は、装置本体３０外部となる位置に設けられている。また、このマグネット５０の近傍に、アダプタ４０の位置決めのために、アダプタ４０に設けられた穴や溝に嵌合する嵌合部５２が配設されている。嵌合部５２は、倒立顕微鏡１２の前面側に向けて突出しており、アダプタ４０がこの前面側から差し込みにより装着できるようになっている。
【００１９】
なお、装置本体３０がコンデンサレンズ２６の左側に装着された際にもアダプタ４０を装着できるように、マグネット５０及び嵌合部５２をアダプタ保持部４２の裏面側にも設けても良い。あるいは、装置本体３０の装着位置に応じて、アダプタ保持部４２を交換可能に構成しても良い。
【００２０】
上記アダプタ４０に装着されるニードル３８は、図２（Ｂ）に示すように、チップ部３６を形成したカンチレバーチップ５４を、該カンチレバーチップ５４を保持するためのシャフト５６の先端に接着して構成されている。カンチレバーチップ５４は、シリコンプロセスにより製造されるもので、他の部分との接着用のシリコンベース部５８と、該シリコンベース部５８から延在し、例えば厚み２．７μｍ、長さ２４０μｍで２Ｎ／ｍ程度の弾性定数を持つ可撓性のレバー部６０と、該レバー部６０の自由端に、該レバー部６０の長手方向に対しておおむね９０度の角度で形成された上記チップ部３６とからなる。
【００２１】
本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、上記ニードル３８をアダプタ４０に空けられた図示しない穴に挿入・固定し、その後、該ニードル３８を装着したアダプタ４０を装置本体３０に装着するようになっている。こうすることで、基本的に交換品度の高い構成品（消耗品）であるニードル３８を交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置１０を繰り返し使用することができる。
【００２２】
また、細長いニードル３８を装置本体３０に直接装着する構成とすると、作業性が悪く、装着作業時にチップ部３６が顕微鏡ＸＹステージ１８等の倒立顕微鏡１２の何処かに当たって破損してしまう虞がある。本実施形態では、装置本体３０から取り外したアダプタ４０にニードル３８を装着した上で、該アダプタ４０を装置本体３０の前面側から装着するようにしているので、そのような破損の虞を少なくすることができる。
【００２３】
なお、アダプタ４０は、装置本体３０に装着された際に、ニードル３８のシャフト５６を所定の角度で斜め下方に向けて保持するように構成されており、また、カンチレバーチップ５４はこのシャフト５６に対して所定の角度となるように接着されている。また、上記したようにチップ部３６は、レバー部６０の長手方向に対して交差する方向に延びるように設けられている。従って、アダプタ４０が装置本体３０に装着された状態では、チップ部３６は、レバー部６０の自由端において、先端をほぼ鉛直下方に向けて保持されることとなる。
【００２４】
上記アダプタ４０がシャフト５６を保持する固定角度については、以下のようにして決められている。即ち、図３（Ａ）に示すように、シャフト５６を起き上げ過ぎると、コンデンサレンズ２６に干渉してしまう。ニードル３８の長さを例えば約５０ｍｍとすると、シャフト５６を６０度よりも起き上げるとコンデンサレンズ２６に干渉してしまう。また逆に、シャフト５６を寝かし過ぎると、ディッシュ１４の側壁に干渉してしまう。一般に、細胞培養で使用される頻度の高い３５ｍｍガラスボトムディッシュでは、３０度よりも寝かすとディッシュ１４の側壁に干渉してしまう。従って、本実施形態では、３０度乃至６０度の中間である４５度に設定している。
【００２５】
アダプタ４０によりシャフト５６を４５度の角度で保持するように設定した場合、図３（Ｂ）に一点鎖線で示すような可動範囲６２が得られ、上記３５ｍｍガラスボトムディッシュのガラス面（φ１４ｍｍ程度）は、コンデンサレンズ２６やディッシュ１４の側壁に干渉することなく作業が行える。
【００２６】
このように、アダプタ４０がシャフト５６を保持する固定角度は、コンデンサレンズ２６と使用するディッシュ１４への干渉を考慮して、ニードル３８に十分な可動範囲６２を与えるように決定している。そして、アダプタ４０には、ニードル３８を挿入・固定するため図示しない穴が、この固定角度でシャフト５６を保持するような角度を持って形成されている。
【００２７】
一方、チップ駆動装置１０の操作モジュール３４は、図１に示すように、Ｚ調整用ハンドル６４、速度設定ダイアル６６、微調整（上）ボタン６８、微調整（下）ボタン７０、移動量設定ダイアル７２、及びＺ値セットボタン７４を備えている。
【００２８】
ここで、Ｚ調整用ハンドル６４及び速度設定ダイアル６６は、アダプタ保持部４２の粗いＺ方向の移動（ｍｍ単位）に使用するものである。Ｚ調整用ハンドル６４の回転操作により、その回転方向に応じて上記Ｚ駆動部４４を用いてアダプタ保持部４２がＺ方向に駆動され、速度設定ダイアル６６は、Ｚ調整用ハンドル６４の回転操作に応じた駆動量を大・中・小の３段階で切り替え設定するためのものである。
【００２９】
また、微調整ボタン６８，７０及び移動量設定ダイアル７２は、アダプタ保持部４２の細かいＺ方向の移動（μｍ単位）に使用するものである。微調整（上）ボタン６８又は微調整（下）ボタン７０の操作により、そのボタンに応じて上記Ｚ駆動部４４を用いてアダプタ保持部４２がＺ方向に微小駆動され、移動量設定ダイアル７２は、１回の微調整ボタン６８，７０のＯＮ操作に応じた微小駆動量を大・中・小の３段階で切り替え設定するためのものである。
【００３０】
Ｚ値セットボタン７４は、Ｚ方向任意の位置を記憶する指示を行うためのボタンであり、上記Ｚ調整用ハンドル６４や上記微調整ボタン６８，７０を操作しても該Ｚ値セットボタン７４により記憶された位置よりも下（ディッシュ１４内のサンプルの方向）にはアダプタ保持部４２が下降しないようにするものである。なお、このＺ値セットボタン７４は、図示しないラッチ機構を備えており、操作者が押下操作即ちＯＮ操作すると、再度押下操作されるまで、その押下状態即ちＯＮ状態を維持する。以降、Ｚ値セットボタン７４がＯＦＦ状態におけるＺ調整用ハンドル６４及び微調整ボタン６８，７０の操作を「第１モード」と呼び、Ｚ値セットボタン７４がＯＮ状態におけるＺ調整用ハンドル６４及び微調整ボタン６８，７０の操作を「第２モード」と呼ぶ。
【００３１】
図４は、本実施形態に係るチップ駆動装置１０の電気的な構成を示すブロック図である。
装置本体３０は、上記Ｚ駆動部４４に加えて、アダプタ保持部４２の位置を検出するための位置検出部７６を備えている。この位置検出部７６としては、アダプタ保持部４２の位置を、光学的に直接検出するものであっても良いし、Ｚ駆動部４４の駆動量を検出することで間接的に検出するものであっても良い。また、位置検出部７６を、装置本体３０とは別体に設けても構わない。
【００３２】
操作モジュール３４は、入力部７８、記憶部８０、判定部８２、表示灯８４、制御部８６、及び電源８８を備えている。
【００３３】
入力部７８は、上記Ｚ調整用ハンドル６４及び上記微調整ボタン６８，７０のＯＮ操作に応じて移動指示信号を出力する移動指示部７８Ａと、上記速度設定ダイアル６６によって設定された移動速度を示す速度設定信号を出力する速度設定部７８Ｂと、上記移動量設定ダイアル７２によって設定された移動量を示す移動量設定信号を出力する移動量設定部７８Ｃと、上記Ｚ値セットボタン７４のＯＮ操作に応じてＺ値セット信号を出力するＺ値セット部７８Ｄとを含む。この入力部７８から出力される各信号は、制御部８６に入力される。
【００３４】
記憶部８０は、上記Ｚ値セットボタン７４がＯＮ操作されたときの、上記位置検出部７６で検出されたアダプタ保持部４２の位置をＺ値として記憶するものである。判定部８２は、上記位置検出部７６で検出したアダプタ保持部４２の位置と記憶部８０に記憶されているＺ値とを比較して、アダプタ保持部４２が上記Ｚ値の位置に到達したか否かを判定するものである。表示灯８４は、上記Ｚ値セット部７８Ｄからの上記Ｚ値セット信号に応じて点灯するものであり、操作者は該表示灯８４の点灯によりＺ値の記憶を確認できるようにしている。
【００３５】
制御部８６は、該チップ駆動装置１０の全体を制御するものである。そして、電源８８は、該チップ駆動装置１０の各部を動作させる電力を供給するものである。
【００３６】
以下、このように構成された本実施形態に係るチップ駆動装置１０を用いたチップ駆動方法について説明する。
【００３７】
ここでは、本実施形態に係るチップ駆動装置１０を用いて、ディッシュ１４内の培養液中で培養される細胞に物質を導入する場合を例に説明する。
【００３８】
即ち、図５に示すように、まず、装置本体３０の取付けサイドを選択して、コンデンサレンズ２６に顕微鏡アダプタ３２を介して装着する（ステップＳ１０）。
【００３９】
次に、装置本体３０から取り外されているアダプタ４０に、ニードル３８を差し込み装着する（ステップＳ１２）。そして、そのニードル３８が装着されたアダプタ４０を、倒立顕微鏡１２の前面側から、装置本体３０のアダプタ保持部４２に装着する（ステップＳ１４）。
【００４０】
その後、チップ位置決めを行う（ステップＳ１６）。即ち、接眼レンズ２２で観察しながら装置本体３０の針先ＸＹ調整ノブ４６と操作モジュール３４のＺ調整用ハンドル６４を操作して、目視により、ニードル３８の先端に形成されているチップ部３６の位置を、図示しない対物レンズの中央位置（視野中央位置）に設定する。これは、顕微鏡ＸＹステージ１８にディッシュ１４を載置せずに行う。なお、Ｚ方向に関しては、操作モジュール３４の速度設定ダイアル６６を大又は中にセットして、Ｚ調整用ハンドル６４の操作により、視野にカンチレバーチップ５４のレバー部６０が目視で確認できるところまで、チップ部３６の下降動作を行う。
【００４１】
こうしてチップ位置決めがなされたならば、次に、サンプルのセット、即ち、顕微鏡ＸＹステージ１８上へのディッシュ１４の載置を行う（ステップＳ１８）。これは、操作モジュール３４のＺ調整用ハンドル６４を操作してニードル３８先端のチップ部３６を安全な領域（Ｚ方向上側）に退避し、かつ、倒立顕微鏡１２の支柱９０を後ろ側に倒し（装置本体３０全体が移動）、サンプルセットのスペースを確保した上で、ディッシュ１４（サンプル）を顕微鏡ＸＹステージに載置し、その後に倒立顕微鏡１２の支柱９０を元に戻すというようにして実施する。なお、ディッシュ１４（サンプル）は、当該ディッシュ１４内の培養液中で培養される細胞に物質を導入するために、その導入しようとする物質を分散させた状態でセットされる。
【００４２】
そして、導入対象の細胞を選択する（ステップＳ２０）。これは、まず、接眼レンズ２２で観察しながら、顕微鏡ＸＹステージハンドル２０を操作することで、顕微鏡ＸＹステージ１８を作動させ、ディッシュ１４内の観察したい細胞を顕微鏡観察下に配置する。その後、Ｚ駆動部４４を作動させ、ニードル３８のチップ部３６を細胞の上方から細胞に近接させる。即ち、まず、接眼レンズ２２で観察しながら視野にカンチレバーチップ５４のレバー部６０が目視で確認できるところまで、チップ部３６のＺ方向への下降動作を行う。これは、操作モジュール３４の速度設定ダイアル６６を小にセットして、Ｚ調整用ハンドル６４の操作により行う。ディッシュ１４内の細胞とチップ部３６とが同じ高さではないので、チップ部３６には合焦しておらず、チップ部３６を観察することは困難であり、よって、チップ部３６よりも大きく合焦していなくても大まかに識別可能なレバー部６０を指標としてＺ方向への下降動作を行う。そして、視野にレバー部６０が目視で確認できるところまで下降させたならば、次に、接眼レンズ２２で観察しながら目視で、顕微鏡ＸＹステージのＸＹ方向への調整を行い、導入対象の細胞の真上にチップ部３６と思われる位置を設定する。以上のようにして、導入対象の細胞を選択する（決定する）。
【００４３】
その後の動作は、操作モジュール３４の記憶部８０にＺ値をセットしているか否かにより異なる。
【００４４】
１回目のチップ駆動では、まだ記憶部８０にＺ値をセットしていないので（ステップＳ２２）、第１モード（Ｚ値なし）でのチップ導入を行う（ステップＳ２４）。即ち、操作モジュール３４のＺ調整用ハンドル６４又は微調整ボタン６８，７０を操作しながら、接眼レンズ２２で観察して、「細胞の歪み」または「レバー部６０の撓み」を確認しながら、Ｚ方向の最適位置を決める。このとき、Ｚ調整用ハンドル６４の操作は、速度設定ダイアル６６の大・中・小でその感度を適宜切り替えながら行うことになる。また、微調整ボタン６８，７０の操作は、移動量設定ダイアル７２の大・中・小でその感度適宜切り替えながら行うことなる。
【００４５】
このようにしてチップ部３６を下降させディッシュ１４の底面へ近づけていき、チップ部３６の先端が下降していく途中において、ディッシュ１４内の細胞に接触する。ここで、更にチップ部３６を下降させていくと、チップ部３６の先端が細胞内、即ち、細胞膜及び核に孔または傷をつける。こうして形成された孔または傷に、ディッシュ１４内に分散された物質を流通することにより、物質が細胞内に流入する。導入しようとする粒子のサイズ等によっては、孔または傷をつけなくてもチップ部３６で細胞を変形させることによる物理的刺激でストレッチレセプター等に結合されたチャンネルが開くことによっても流入する。このとき、操作モジュール３４のＺ値セットボタン７４を押すことで、位置検出部７６で検出されるそのときのアダプタ保持部４２の位置を最適位置を示すＺ値として、記憶部８０に記憶させる（ステップＳ２５）。
【００４６】
その後、操作モジュール３４のＺ調整用ハンドル６４を操作して、ニードル３８を上昇させることで、チップ部３６を退避させる（ステップＳ２６）。この際には、操作モジュール３４の速度設定ダイアル６６を中又は小にセットして、Ｚ調整用ハンドル６４の操作により、チップ部３６の上昇動作を行う。
【００４７】
なお、チップ部３６を上昇させてチップ部３６を細胞から引き抜いた後は、ある一定時間が経過すると、細胞膜は自己修復により回復し、細胞内に物質が取り込まれた状態となる。
【００４８】
以下、任意のサンプル細胞個々に対して物質の導入を繰り返し行う。
即ち、接眼レンズ２２で観察しながら、顕微鏡ＸＹステージハンドル２０を操作することで、顕微鏡ＸＹステージ１８を作動させ、導入対象の細胞の真上にチップ部３６を設定する。つまり、導入対象の細胞を選択する（ステップＳ２０）。
【００４９】
２回目からのチップ駆動では、記憶部８０にＺ値をセットしているので（ステップＳ２２）、第２モード（Ｚ値セットあり）でのチップ導入動作を実施することになる（ステップＳ２８）。この場合には、Ｚ値が記憶部８０にセットされているので、水平方向を位置決めした後は、Ｚ調整用ハンドル６４及び微調整ボタン６６、６８による行き過ぎた操作を気にせずに、チップ部３６を十分下降させる操作をするだけで、最適位置まで下降させることができる。即ち、操作モジュール３４の判定部８２が位置検出部７６で検出したアダプタ保持部４２の位置と記憶部８０にセットされているＺ値とを比較して、アダプタ保持部４２（チップ部３６）が上記Ｚ値の位置に到達したと判定したならば、操作モジュール３４の制御部８６は、Ｚ調整用ハンドル６４及び微調整ボタン６６、６８が操作されても、それ以上Ｚ駆動部４４が下降しないように制御することができる。
【００５０】
なお、最適Ｚ位置が記憶部８０にセットされているので、その位置まで自動でアダプタ保持部４２（チップ部３６）が下降するようにしても良い。即ち、第２モードでのハンドル操作を自動化しても良い。
【００５１】
また、手動操作型の倒立顕微鏡１２ではなく、コンピュータにより顕微鏡ＸＹステージ１８を駆動制御すると共に、ＣＣＤカメラ等を備え、モニタに観察画像を表示するような電動型の倒立形顕微鏡においては、物質の導入が必要な細胞を予め画像上で選択しておき、自動でその位置まで移動するようにしても良い。即ち、顕微鏡ＸＹステージ１８のＸＹ方向への調整を自動化しても良い。
【００５２】
なお、細胞内に導入する物質としては、遺伝子、色素、量子ドットなどの蛍光試薬、イオン、ペプチド、タンパク質、多糖類、等、ディッシュ１４内に分散できるものであれば良い。
【００５３】
［実施例］
ＨｅｌａＳ３細胞を遺伝子溶液中に浸漬し、導入を試みた例を示す、導入した遺伝子は、ＧＦＰ蛍光タンパク質を発現する遺伝子であり、導入の正否は蛍光観察により確認することができる。
【００５４】
図６（Ａ）は、遺伝子導入直後の導入を試みた細胞の顕微鏡観察像を示す。観察画像中の複数の細胞を選定し導入を試みている。図６（Ｂ）及び（Ｃ）は、導入２４時間経過後に導入の成否を確認した顕微鏡観察像である。図６（Ｂ）は、位相差観察像であり、２４時間経過後の細胞の状態を示している。図６（Ｃ）は、この細胞を蛍光観察により観察したものであり、導入が成功した細胞では、遺伝子が発現し強い蛍光強度が得られている。この結果より、非常に効率良く、細胞に遺伝子が導入されていることが確認できる。
【００５５】
以上のようにして、本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、従来と同様に低侵襲で生存率は高いまま、更に、導入物質を細胞内に確実且つ高い導入効率で導入することができる。
【００５６】
また、本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、ニードル３８を交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置１０を繰り返し使用することができる。
【００５７】
更に、本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、ニードル３８に、細長いシャフト５６を用いているため、コンデンサレンズ２６による照明領域の浸食を最小にすることができる。
【００５８】
また、本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、装置本体３０から取り外したアダプタ４０にニードル３８を装着した上で、該アダプタ４０を装置本体３０の前面側から装着するようにしているので、リーチの長いシャフト５６を用いることで発生する作業性の悪化を、嵌合部５２を用いた前方からのアプローチで解決し、ニードル３８のアダプタ４０への装着作業時にチップ部３６の破損の虞を少なくすることができる。
【００５９】
更に、本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って保持することで、コンデンサレンズ２６と使用するディッシュ１４に干渉することなく、ニードル３８に十分な可動範囲６２を与えることができる。
【００６０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るチップ駆動装置について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【００６１】
本実施形態においては、アダプタ４０は、第１実施形態のように装置本体３０から取り外される構成ではなく、嵌合部５２に嵌合した状態で前方に平行移動する構成としたものである。この場合、嵌合部５２は、第１実施形態に比べて手前方向に延長され、先端部にアダプタ４０の抜け防止用のストッパ９２を形成した形状となっている。また、嵌合部５２の断面形状を楕円形状に構成して、アダプタ４０が回転してニードル３８の保持角度が変化してしまうことを防止している。
【００６２】
本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、ニードル３８の装着作業を行う際には、アダプタ４０を前方へ引き出してコンデンサレンズ２６の真下から外し、その状態でニードル３８をアダプタ４０に空けられた図示しない穴に挿入・固定し、その後、アダプタ４０をアダプタ保持部４２方向に平行移動させてマグネット５０で固定するようになっている。
【００６３】
このような、本第２実施形態に係るチップ駆動装置によれば、従来と同様に低侵襲で生存率は高いまま、更に、導入物質を細胞内に確実且つ高い導入効率で導入することができる。
【００６４】
また、ニードル３８を交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置１０を繰り返し使用することができる。
【００６５】
更に、ニードル３８に、細長いシャフト５６を用いているため、コンデンサレンズ２６による照明領域の浸食を最小にすることができる。
【００６６】
また、アダプタ４０を平行移動可能としたことにより、装置本体３０から引き出してアダプタ４０にニードル３８を装着できるので、リーチの長いシャフト５６を用いることで発生する作業性の悪化を、嵌合部５２を用いた前方からのアプローチで解決し、ニードル３８のアダプタ４０への装着作業時にチップ部３６の破損の虞を少なくすることができる。
【００６７】
更に、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って保持することで、コンデンサレンズ２６と使用するディッシュ１４に干渉することなく、ニードル３８に十分な可動範囲６２を与えることができる。
【００６８】
また、平行移動されたアダプタ４０を所定位置で固定するマグネット５０のような平行方向位置固定機構、及び、アダプタ４０が回転しないような断面形状を持つ嵌合部５２のような角度固定機構を持つことで、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って確実に保持できる。
【００６９】
なお、平行方向位置固定機構はマグネット５０に限定するものではなく、また、角度固定機構も、アダプタ４０の楕円形状以外の断面形状や、別の手段で実現できることは言うまでもない。
【００７０】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るチップ駆動装置について、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【００７１】
本実施形態においては、アダプタ４０は、第１実施形態のように装置本体３０から取り外される構成ではなく、回動アーム９４に固定された構成としたものである。そして、回動アーム９４の根元は、装置本体３０の下面にてＺ駆動部４４の図示しない直線移動機構に取り付けられ、図示矢印方向に回動可能なアダプタ保持部４２に取り付けられている。アダプタ保持部４２は、Ｚ駆動部４４の駆動により、装置本体３０下面位置から下降駆動されるようになっている。
【００７２】
本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、ニードル３８の装着作業を行う際には、Ｚ駆動部４４の駆動によりアダプタ保持部４２を装置本体３０の下面位置となるように上昇させた後、アダプタ４０を手前側に回動させた状態とし、その状態でニードル３８をアダプタ４０に空けられた図示しない穴に挿入・固定し、その後、アダプタ４０を倒立顕微鏡１２の支柱９０方向に回動させて、ニードル３８先端のチップ部３６をコンデンサレンズ２６の真下（視野内）へ配置する。
【００７３】
なお、特に図示していないが、回動アーム９４をチップ部３６が視野内となる位置で固定するための位置固定機構を設けることが好ましい。例えば、回動アーム９４を金属製として、装置本体３０下面に取り付けたマグネットを利用することができる。
【００７４】
このような、本第３実施形態に係るチップ駆動装置によれば、従来と同様に低侵襲で生存率は高いまま、更に、導入物質を細胞内に確実且つ高い導入効率で導入することができる。
【００７５】
また、ニードル３８を交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置１０を繰り返し使用することができる。
【００７６】
更に、ニードル３８に、細長いシャフト５６を用いているため、コンデンサレンズ２６による照明領域の浸食を最小にすることができる。
【００７７】
また、アダプタ４０を視野外に回動させてニードル３８を装着するようにしているので、リーチの長いシャフト５６を用いることで発生する作業性の悪化を、前方からのアプローチで解決し、ニードル３８のアダプタ４０への装着作業時にチップ部３６の破損の虞を少なくすることができる。
【００７８】
更に、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って保持することで、コンデンサレンズ２６と使用するディッシュ１４に干渉することなく、ニードル３８に十分な可動範囲６２を与えることができる。
【００７９】
また、回動自在な回動アーム９４をチップ部３６が視野内となる位置で固定するための位置固定機構を備えると共に、該回動アーム９４に対してアダプタ４０が固定されていることにより、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って確実に保持できる。
【００８０】
なお、アダプタ４０を上記第１実施形態のように回動アーム９４に対して着脱自在に構成しても構わない。その場合には、上記第１実施形態のようなマグネット５０と嵌合部５２による固定機構を設ければ良い。
【００８１】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るチップ駆動装置について、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【００８２】
上記第１乃至第３実施形態では、アダプタ４０として、ニードル３８をディッシュ１４（サンプル）に対して固定角度で保持するようなものを用いていたが、チップ駆動時にその固定角度で保持できれば良く、常にその角度を維持する必要はない。
【００８３】
そこで、本実施形態では、アダプタ４０をダイアル式として、任意の角度で固定可能としたものである。この場合、アダプタ４０は、装置本体３０に対して着脱自在であっても良いし、装置本体３０から取り外しできない構成であっても構わない。
【００８４】
本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、ニードル３８の装着作業を行う際には、アダプタ４０が装置本体３０から取り外せない構成とした場合には、ニードル３８の挿入・固定用の図示しない穴を顕微鏡視野方向から外すようにダイアル式のアダプタ４０を回転して穴の角度を変え、例えば横方向からニードル３８を装着し、その後、アダプタ４０をチップ駆動用の角度に回転固定して、ニードル３８先端のチップ部３６をコンデンサレンズ２６の真下（視野内）へ配置すれば良い。
【００８５】
また、アダプタ４０が着脱自在なものであれば上記第１実施形態で説明したように、アダプタ４０を取り外した上でニードル３８を装着すれば良い。この場合、ニードル３８を装着したアダプタ４０を装置本体３０に取り付ける際に、チップ部３６が倒立顕微鏡１２の何れかの部位に接触して破損する虞がないように、ニードル３８が水平方向となるような角度でアダプタ４０を装置本体３０に取り付けた後、アダプタ４０をチップ駆動用の角度に回転固定して、ニードル３８先端のチップ部３６をコンデンサレンズ２６の真下（視野内）へ配置することが好ましい。
【００８６】
このような、本第４実施形態に係るチップ駆動装置によれば、従来と同様に低侵襲で生存率は高いまま、更に、導入物質を細胞内に確実且つ高い導入効率で導入することができる。
【００８７】
また、ニードル３８を交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置１０を繰り返し使用することができる。
【００８８】
更に、ニードル３８に、細長いシャフト５６を用いているため、コンデンサレンズ２６による照明領域の浸食を最小にすることができる。
【００８９】
また、アダプタ４０を回転させてニードル３８を装着することができるので、リーチの長いシャフト５６を用いることで発生する作業性の悪化を、角度を変えてのアプローチで解決し、ニードル３８のアダプタ４０への装着作業時にチップ部３６の破損の虞を少なくすることができる。
【００９０】
更に、チップ駆動時には、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って保持することで、コンデンサレンズ２６と使用するディッシュ１４に干渉することなく、ニードル３８に十分な可動範囲６２を与えることができる。
【００９１】
また、ダイアル式のアダプタ４０をチップ部３６が視野内となる位置で固定することにより、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って確実に保持できる。
【００９２】
［第５実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るチップ駆動装置について説明する。
【００９３】
上記第１乃至第４実施形態では、倒立顕微鏡１２にチップ駆動装置１０を一つだけ装着して使用する例を説明したが、チップ駆動装置１０は同時に複数用いても良く、例えば、装置本体３０をコンデンサレンズ２６の両側に装着して使用することができる。
【００９４】
このようにチップ駆動装置１０を複数使用することで、物質の導入の用途だけでなく、例えば、複数のチップ部３６の間に電位差を与えることで細胞に電気的な刺激を与える用途にも利用できる。なお、上記電気的な刺激は、複数のチップ部３６を用いることに限定されるものではなく、１つのチップ部３６と図示しない所定の電極（例えばＩＴＯ付きガラスボトム等）の間に電位差を与えることでも可能である。このような場合、チップ部３６は導電性を有していることが好ましい。
【００９５】
これにより本実施形態では、低侵襲で生存率を高く維持したまま、細胞に電気的な刺激を与え、生細胞を効率良く観察することができるようになる。
【００９６】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００９７】
例えば、上記実施形態では、チップ駆動装置１０の装置本体３０を、コンデンサレンズ２６に取り付けられている顕微鏡アダプタ３２に装着するようにしているが、これに限らず、コンデンサレンズ２６を支持する支持部等に装着するようにしても良い。
【００９８】
（付記）
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【００９９】
（１） 可撓性を有する支持部に対して所定の角度で対象物方向に形成されたチップ部を所定の角度に保持しつつ、チップ部を対象物の方向に移動可能なチップ駆動装置において、
上記チップ部を形成した上記支持部をシャフトに取り付けてなるニードルと、
上記ニードルを交換可能に装着するためのアダプタと、
を具備し、
上記アダプタは、上記ニードルを取り付ける作業時に、該チップ駆動装置の本体に対して位置関係を変更可能に構成したことを特徴とするチップ駆動装置。
【０１００】
（対応する実施形態）
この（１）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第１乃至第５実施形態が対応する。それらの実施形態において、レバー部６０が上記可撓性を有する支持部に、ディッシュ１４内の細胞が上記対象物に、チップ部３６が上記チップ部に、チップ駆動装置１０が上記チップ駆動装置に、シャフト５６が上記シャフトに、ニードル３８が上記ニードルに、アダプタ４０が上記アダプタに、装置本体３０が上記チップ駆動装置の本体に、それぞれ対応する。
【０１０１】
（作用効果）
この（１）に記載のチップ駆動装置によれば、
低侵襲で生存率を高く維持したまま、細胞に物質を高効率で導入し、又は、細胞に電気的な刺激を与え、生細胞を効率良く観察することができる。
【０１０２】
また、ニードルを交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置を繰り返し使用することができる。
【０１０３】
（２） 上記アダプタは、上記チップ駆動装置の本体に対して着脱自在に構成され、
上記アダプタの位置関係の変更は、上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対する着脱であることを特徴とする（１）に記載のチップ駆動装置。
【０１０４】
（対応する実施形態）
この（２）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第１、第３乃至第５実施形態が対応する。
【０１０５】
（作用効果）
この（２）に記載のチップ駆動装置によれば、本体からアダプタを取り外してニードルを装着できるので、ニードルのアダプタへの取り付け作業時にチップ部の破損の虞を少なくすることができる。
【０１０６】
（３） 上記チップ部が上記所定の角度となるように保持した所定の位置関係で、上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に固定する固定機構を更に具備することを特徴とする（２）に記載のチップ駆動装置。
【０１０７】
（対応する実施形態）
この（３）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第１、第３乃至第５実施形態が対応する。それらの実施形態において、マグネット５０等が上記固定機構に対応する。
【０１０８】
（作用効果）
この（３）に記載のチップ駆動装置によれば、アダプタをチップ部が所定角度を持つようニードルを保持して固定できるので、該チップ駆動装置が装着される倒立顕微鏡のコンデンサレンズや使用するディッシュに干渉することなく、ニードルに十分な可動範囲を与えることができる。
【０１０９】
（４） 上記アダプタの位置関係の変更は、上記ニードルを取り付ける作業時に、その取り付け作業を容易とする領域に上記ニードルが位置するように、上記アダプタを移動することであることを特徴とする（１）に記載のチップ駆動装置。
【０１１０】
（対応する実施形態）
この（４）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第２乃至第５実施形態が対応する。
【０１１１】
（作用効果）
この（４）に記載のチップ駆動装置によれば、ニードルのアダプタへの取り付け作業時にチップ部の破損の虞を少なくすることができる。
【０１１２】
（５） 上記アダプタの移動は、回転移動を含むことを特徴とする（４）に記載のチップ駆動装置。
【０１１３】
（対応する実施形態）
この（５）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第３乃至第５実施形態が対応する。
【０１１４】
（作用効果）
この（５）に記載のチップ駆動装置によれば、装着を容易とする領域にアダプタを回動させてニードルを装着することで、あるいは、アダプタを回転させてニードルを装着するための穴を上記装着を容易とする領域に向けることで、ニードルのアダプタへの取り付け作業時におけるチップ部の破損の虞を少なくすることができる。
【０１１５】
（６） 上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対して所定回転角度で固定する固定機構を更に具備することを特徴とする（５）に記載のチップ駆動装置。
【０１１６】
（対応する実施形態）
この（６）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第３乃至第５実施形態が対応する。それらの実施形態において、マグネット５０等が上記固定機構に対応する。
【０１１７】
（作用効果）
この（６）に記載のチップ駆動装置によれば、アダプタをチップ部が所定角度を持つようニードルを保持して固定できるので、該チップ駆動装置が装着される倒立顕微鏡のコンデンサレンズや使用するディッシュに干渉することなく、ニードルに十分な可動範囲を与えることができる。
【０１１８】
（７） 上記アダプタの移動は、平行移動を含むことを特徴とする（４）に記載のチップ駆動装置。
【０１１９】
（対応する実施形態）
この（７）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第２及び第５実施形態が対応する。
【０１２０】
（作用効果）
この（７）に記載のチップ駆動装置によれば、アダプタを装置本体から引き出してニードルを装着できるので、ニードルのアダプタへの取り付け作業時にチップ部の破損の虞を少なくすることができる。
【０１２１】
（８） 上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対して所定位置で固定する固定機構を更に具備することを特徴とする（７）に記載のチップ駆動装置。
【０１２２】
（対応する実施形態）
この（８）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第２及び第５実施形態が対応する。それらの実施形態において、マグネット５０等が上記固定機構に対応する。
【０１２３】
（作用効果）
この（８）に記載のチップ駆動装置によれば、アダプタをチップ部が所定角度を持つようニードルを保持して固定できるので、該チップ駆動装置が装着される倒立顕微鏡のコンデンサレンズや使用するディッシュに干渉することなく、ニードルに十分な可動範囲を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るチップ駆動装置を示す全体構成図である。
【図２】図２（Ａ）は、第１実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図であり、図２（Ｂ）は、ニードルの構成を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は、ニードルの角度による干渉を説明するための図であり、図３（Ｂ）は、可動範囲を説明するための図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るチップ駆動装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本実施形態に係るチップ駆動装置を用いたチップ駆動方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図６】図６（Ａ）は、第１実施形態に係るチップ駆動装置によってＨｅｌａＳ３細胞にＧＦＰ蛍光タンパク質を発現する遺伝子を導入した直後の顕微鏡画像を示す図であり、図６（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ２４時間経過後の位相差観察顕微鏡画像及び蛍光観察による顕微鏡画像を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第３実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第４実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１０…チップ駆動装置、 １２…倒立顕微鏡、 １４…ディッシュ、 １６…照明装置、 １８…顕微鏡ＸＹステージ、 ２０…顕微鏡ＸＹステージハンドル、 ２２…接眼レンズ、 ２４…透過照明光源、 ２６…コンデンサレンズ、 ２８…落射照明光源、 ３０…装置本体、 ３２…顕微鏡アダプタ、 ３４…操作モジュール、 ３６…チップ部、 ３８…ニードル、 ４０…アダプタ、 ４２…アダプタ保持部、 ４４…Ｚ駆動部、 ４６…針先ＸＹ調整ノブ、 ４８…Ｚ軸駆動部取付部、 ５０…マグネット、 ５２…嵌合部、 ５４…カンチレバーチップ、 ５６…シャフト、 ５８…シリコンベース部、 ６０…レバー部、 ６２…可動範囲、 ６４…Ｚ調整用ハンドル、 ６６…速度設定ダイアル、 ６８…微調整（上）ボタン、 ７０…微調整（下）ボタン、 ７２…移動量設定ダイアル、 ７４…Ｚ値セットボタン、 ７６…位置検出部、 ７８…入力部、 ７８Ａ…移動指示部、 ７８Ｂ…速度設定部、 ７８Ｃ…移動量設定部、 ７８Ｄ…Ｚ値セット部、 ８０…記憶部、 ８２…判定部、 ８４…表示灯、 ８６…制御部、 ８８…電源、 ９０…支柱、 ９２…ストッパ、 ９４…回動アーム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チップ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、微細針先端に遺伝子等の導入物質を電気的に吸着させ、この微細針を細胞内に侵入させて、この微細針にパルス電圧を印加することにより、細胞内に導入物質を導入するマイクロインジェクション方法及び装置が開示されている。ここで、微細針の侵入は、微細針と同軸に伸縮する圧電素子を用いて微動することにより行うようになっている。
【特許文献１】ＷＯ０４／０９２３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１は、微細針先端部に遺伝子を保持する方式であり、細胞に対して低侵襲で遺伝子を導入することが可能で、高い生存率を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、カンチレバー先端の微細針の細胞内への侵入容積は微小であり、また、細胞膜が流動性を有しているために、微細針の先端が細胞内に侵入したと思われる位置までカンチレバーを移動させても、細胞膜が流動的に針部の表面を覆ってしまい、細胞膜を貫通させることができない場合がある。このため、チップ駆動が安定せず、良好な導入率を得ることができないという不都合がある。
【０００５】
また、上記特許文献１の構成では、微細針に通電することで細胞に電気的な刺激を与えて、生きたままの細胞を効率良く観察することもできなかった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、低侵襲で生存率を高く維持したまま、細胞に物質を高効率で導入し、又は、細胞に電気的な刺激を与え、生細胞を効率良く観察することができる、チップ駆動装置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】
本発明のチップ駆動装置の一態様は、
可撓性を有する支持部に対して所定の角度で対象物方向に形成されたチップ部を所定の角度に保持しつつ、チップ部を対象物の方向に移動可能なチップ駆動装置において、
上記チップ部を形成した上記支持部をシャフトに取り付けてなるニードルと、
上記ニードルを交換可能に装着するためのアダプタと、
を具備し、
上記アダプタは、上記ニードルを取り付ける作業時に、該チップ駆動装置の本体に対して位置関係を変更可能に構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、低侵襲で生存率を高く維持したまま、細胞に物質を高効率で導入し、又は、細胞に電気的な刺激を与え、生細胞を効率良く観察することができる、チップ駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態に係るチップ駆動装置について、図１乃至図５を参照して説明する。
【００１１】
本実施形態に係るチップ駆動装置１０は、図１に示すように、細胞を観察するための倒立顕微鏡１２に装着して使用される。
【００１２】
倒立顕微鏡１２は、細胞を収容したディッシュ１４上の細胞を照明する照明装置１６と、上記ディッシュ１４をＸ方向及びＹ方向に移動する顕微鏡ＸＹステージ１８と、該顕微鏡ＸＹステージ１８を駆動する顕微鏡ＸＹステージハンドル２０と、細胞において反射あるいは透過した光、あるいは細胞から発生した蛍光を観察するための図示しない対物レンズ及び接眼レンズ２２と、を備えている。
【００１３】
なお、ディッシュ１４は、細胞の観察を行えるよう、少なくともその底面は透明な材料、例えばガラスで形成されている。
【００１４】
なお、ここでは、手動操作される倒立顕微鏡１２を説明したが、コンピュータにより顕微鏡ＸＹステージ１８を駆動制御する電動の倒立形顕微鏡であっても良い。更に、ＣＣＤカメラ等を備え、モニタに観察画像を表示するような倒立形顕微鏡でも良い。
【００１５】
また、上記照明装置１６には、細胞に対して、上記接眼レンズ２２とは反対側から照明光を照射する透過照明光源２４と、該透過照明光源２４から発せられた照明光を細胞に集光するコンデンサレンズ２６と、細胞に対して上記接眼レンズ２２と同一方向から照明光を照射する落射照明光源２８とが備えられている。
【００１６】
そして、本実施形態に係るチップ駆動装置１０は、装置本体３０と、該装置本体３０のコンデンサレンズ２６への取り付け部である顕微鏡アダプタ３２と、上記装置本体３０に図示しないケーブルを介して接続され、任意の位置に設置可能な操作モジュール３４とから構成されている。図１では、装置本体３０を、接眼レンズ２２が設けられた側である倒立顕微鏡１２の前面側に対し、コンデンサレンズ２６の右側に装着した状態を示している。
【００１７】
装置本体３０は、駆動対象であるチップ部３６を備えるニードル３８を装着したアダプタ４０を取り付けるためのアダプタ保持部４２と、該アダプタ保持部４２をＺ方向に移動することで上記チップ部３６をＺ方向に移動させるＺ駆動部４４と、上記アダプタ保持部４２をＸ方向及びＹ方向に移動することで上記チップ部のＸＹ位置を調整する針先ＸＹ調整ノブ４６と、を備えている。
【００１８】
ここで、アダプタ保持部４２には、図２（Ａ）に示すように、Ｚ駆動部４４の図示しない直線移動機構に、図示しないＸＹ駆動機構（針先ＸＹ調整ノブ４６はこの駆動機構によりアダプタ保持部４２を駆動する）を介して取り付けるためのＺ軸駆動部取付部４８とは長手方向反対側に、上記アダプタ４０を着脱自在に装着するための装着部材、例えばアダプタ４０が金属製ないしは対応する箇所に金属部を設けたものであればマグネット５０、が設けられている。なお、図２（Ａ）において、一点鎖線の右側が装置本体３０内に収容される部分である。即ち、上記マグネット５０は、装置本体３０外部となる位置に設けられている。また、このマグネット５０の近傍に、アダプタ４０の位置決めのために、アダプタ４０に設けられた穴や溝に嵌合する嵌合部５２が配設されている。嵌合部５２は、倒立顕微鏡１２の前面側に向けて突出しており、アダプタ４０がこの前面側から差し込みにより装着できるようになっている。
【００１９】
なお、装置本体３０がコンデンサレンズ２６の左側に装着された際にもアダプタ４０を装着できるように、マグネット５０及び嵌合部５２をアダプタ保持部４２の裏面側にも設けても良い。あるいは、装置本体３０の装着位置に応じて、アダプタ保持部４２を交換可能に構成しても良い。
【００２０】
上記アダプタ４０に装着されるニードル３８は、図２（Ｂ）に示すように、チップ部３６を形成したカンチレバーチップ５４を、該カンチレバーチップ５４を保持するためのシャフト５６の先端に接着して構成されている。カンチレバーチップ５４は、シリコンプロセスにより製造されるもので、他の部分との接着用のシリコンベース部５８と、該シリコンベース部５８から延在し、例えば厚み２．７μｍ、長さ２４０μｍで２Ｎ／ｍ程度の弾性定数を持つ可撓性のレバー部６０と、該レバー部６０の自由端に、該レバー部６０の長手方向に対しておおむね９０度の角度で形成された上記チップ部３６とからなる。
【００２１】
本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、上記ニードル３８をアダプタ４０に空けられた図示しない穴に挿入・固定し、その後、該ニードル３８を装着したアダプタ４０を装置本体３０に装着するようになっている。こうすることで、基本的に交換品度の高い構成品（消耗品）であるニードル３８を交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置１０を繰り返し使用することができる。
【００２２】
また、細長いニードル３８を装置本体３０に直接装着する構成とすると、作業性が悪く、装着作業時にチップ部３６が顕微鏡ＸＹステージ１８等の倒立顕微鏡１２の何処かに当たって破損してしまう虞がある。本実施形態では、装置本体３０から取り外したアダプタ４０にニードル３８を装着した上で、該アダプタ４０を装置本体３０の前面側から装着するようにしているので、そのような破損の虞を少なくすることができる。
【００２３】
なお、アダプタ４０は、装置本体３０に装着された際に、ニードル３８のシャフト５６を所定の角度で斜め下方に向けて保持するように構成されており、また、カンチレバーチップ５４はこのシャフト５６に対して所定の角度となるように接着されている。また、上記したようにチップ部３６は、レバー部６０の長手方向に対して交差する方向に延びるように設けられている。従って、アダプタ４０が装置本体３０に装着された状態では、チップ部３６は、レバー部６０の自由端において、先端をほぼ鉛直下方に向けて保持されることとなる。
【００２４】
上記アダプタ４０がシャフト５６を保持する固定角度については、以下のようにして決められている。即ち、図３（Ａ）に示すように、シャフト５６を起き上げ過ぎると、コンデンサレンズ２６に干渉してしまう。ニードル３８の長さを例えば約５０ｍｍとすると、シャフト５６を６０度よりも起き上げるとコンデンサレンズ２６に干渉してしまう。また逆に、シャフト５６を寝かし過ぎると、ディッシュ１４の側壁に干渉してしまう。一般に、細胞培養で使用される頻度の高い３５ｍｍガラスボトムディッシュでは、３０度よりも寝かすとディッシュ１４の側壁に干渉してしまう。従って、本実施形態では、３０度乃至６０度の中間である４５度に設定している。
【００２５】
アダプタ４０によりシャフト５６を４５度の角度で保持するように設定した場合、図３（Ｂ）に一点鎖線で示すような可動範囲６２が得られ、上記３５ｍｍガラスボトムディッシュのガラス面（φ１４ｍｍ程度）は、コンデンサレンズ２６やディッシュ１４の側壁に干渉することなく作業が行える。
【００２６】
このように、アダプタ４０がシャフト５６を保持する固定角度は、コンデンサレンズ２６と使用するディッシュ１４への干渉を考慮して、ニードル３８に十分な可動範囲６２を与えるように決定している。そして、アダプタ４０には、ニードル３８を挿入・固定するため図示しない穴が、この固定角度でシャフト５６を保持するような角度を持って形成されている。
【００２７】
一方、チップ駆動装置１０の操作モジュール３４は、図１に示すように、Ｚ調整用ハンドル６４、速度設定ダイアル６６、微調整（上）ボタン６８、微調整（下）ボタン７０、移動量設定ダイアル７２、及びＺ値セットボタン７４を備えている。
【００２８】
ここで、Ｚ調整用ハンドル６４及び速度設定ダイアル６６は、アダプタ保持部４２の粗いＺ方向の移動（ｍｍ単位）に使用するものである。Ｚ調整用ハンドル６４の回転操作により、その回転方向に応じて上記Ｚ駆動部４４を用いてアダプタ保持部４２がＺ方向に駆動され、速度設定ダイアル６６は、Ｚ調整用ハンドル６４の回転操作に応じた駆動量を大・中・小の３段階で切り替え設定するためのものである。
【００２９】
また、微調整ボタン６８，７０及び移動量設定ダイアル７２は、アダプタ保持部４２の細かいＺ方向の移動（μｍ単位）に使用するものである。微調整（上）ボタン６８又は微調整（下）ボタン７０の操作により、そのボタンに応じて上記Ｚ駆動部４４を用いてアダプタ保持部４２がＺ方向に微小駆動され、移動量設定ダイアル７２は、１回の微調整ボタン６８，７０のＯＮ操作に応じた微小駆動量を大・中・小の３段階で切り替え設定するためのものである。
【００３０】
Ｚ値セットボタン７４は、Ｚ方向任意の位置を記憶する指示を行うためのボタンであり、上記Ｚ調整用ハンドル６４や上記微調整ボタン６８，７０を操作しても該Ｚ値セットボタン７４により記憶された位置よりも下（ディッシュ１４内のサンプルの方向）にはアダプタ保持部４２が下降しないようにするものである。なお、このＺ値セットボタン７４は、図示しないラッチ機構を備えており、操作者が押下操作即ちＯＮ操作すると、再度押下操作されるまで、その押下状態即ちＯＮ状態を維持する。以降、Ｚ値セットボタン７４がＯＦＦ状態におけるＺ調整用ハンドル６４及び微調整ボタン６８，７０の操作を「第１モード」と呼び、Ｚ値セットボタン７４がＯＮ状態におけるＺ調整用ハンドル６４及び微調整ボタン６８，７０の操作を「第２モード」と呼ぶ。
【００３１】
図４は、本実施形態に係るチップ駆動装置１０の電気的な構成を示すブロック図である。
装置本体３０は、上記Ｚ駆動部４４に加えて、アダプタ保持部４２の位置を検出するための位置検出部７６を備えている。この位置検出部７６としては、アダプタ保持部４２の位置を、光学的に直接検出するものであっても良いし、Ｚ駆動部４４の駆動量を検出することで間接的に検出するものであっても良い。また、位置検出部７６を、装置本体３０とは別体に設けても構わない。
【００３２】
操作モジュール３４は、入力部７８、記憶部８０、判定部８２、表示灯８４、制御部８６、及び電源８８を備えている。
【００３３】
入力部７８は、上記Ｚ調整用ハンドル６４及び上記微調整ボタン６８，７０のＯＮ操作に応じて移動指示信号を出力する移動指示部７８Ａと、上記速度設定ダイアル６６によって設定された移動速度を示す速度設定信号を出力する速度設定部７８Ｂと、上記移動量設定ダイアル７２によって設定された移動量を示す移動量設定信号を出力する移動量設定部７８Ｃと、上記Ｚ値セットボタン７４のＯＮ操作に応じてＺ値セット信号を出力するＺ値セット部７８Ｄとを含む。この入力部７８から出力される各信号は、制御部８６に入力される。
【００３４】
記憶部８０は、上記Ｚ値セットボタン７４がＯＮ操作されたときの、上記位置検出部７６で検出されたアダプタ保持部４２の位置をＺ値として記憶するものである。判定部８２は、上記位置検出部７６で検出したアダプタ保持部４２の位置と記憶部８０に記憶されているＺ値とを比較して、アダプタ保持部４２が上記Ｚ値の位置に到達したか否かを判定するものである。表示灯８４は、上記Ｚ値セット部７８Ｄからの上記Ｚ値セット信号に応じて点灯するものであり、操作者は該表示灯８４の点灯によりＺ値の記憶を確認できるようにしている。
【００３５】
制御部８６は、該チップ駆動装置１０の全体を制御するものである。そして、電源８８は、該チップ駆動装置１０の各部を動作させる電力を供給するものである。
【００３６】
以下、このように構成された本実施形態に係るチップ駆動装置１０を用いたチップ駆動方法について説明する。
【００３７】
ここでは、本実施形態に係るチップ駆動装置１０を用いて、ディッシュ１４内の培養液中で培養される細胞に物質を導入する場合を例に説明する。
【００３８】
即ち、図５に示すように、まず、装置本体３０の取付けサイドを選択して、コンデンサレンズ２６に顕微鏡アダプタ３２を介して装着する（ステップＳ１０）。
【００３９】
次に、装置本体３０から取り外されているアダプタ４０に、ニードル３８を差し込み装着する（ステップＳ１２）。そして、そのニードル３８が装着されたアダプタ４０を、倒立顕微鏡１２の前面側から、装置本体３０のアダプタ保持部４２に装着する（ステップＳ１４）。
【００４０】
その後、チップ位置決めを行う（ステップＳ１６）。即ち、接眼レンズ２２で観察しながら装置本体３０の針先ＸＹ調整ノブ４６と操作モジュール３４のＺ調整用ハンドル６４を操作して、目視により、ニードル３８の先端に形成されているチップ部３６の位置を、図示しない対物レンズの中央位置（視野中央位置）に設定する。これは、顕微鏡ＸＹステージ１８にディッシュ１４を載置せずに行う。なお、Ｚ方向に関しては、操作モジュール３４の速度設定ダイアル６６を大又は中にセットして、Ｚ調整用ハンドル６４の操作により、視野にカンチレバーチップ５４のレバー部６０が目視で確認できるところまで、チップ部３６の下降動作を行う。
【００４１】
こうしてチップ位置決めがなされたならば、次に、サンプルのセット、即ち、顕微鏡ＸＹステージ１８上へのディッシュ１４の載置を行う（ステップＳ１８）。これは、操作モジュール３４のＺ調整用ハンドル６４を操作してニードル３８先端のチップ部３６を安全な領域（Ｚ方向上側）に退避し、かつ、倒立顕微鏡１２の支柱９０を後ろ側に倒し（装置本体３０全体が移動）、サンプルセットのスペースを確保した上で、ディッシュ１４（サンプル）を顕微鏡ＸＹステージに載置し、その後に倒立顕微鏡１２の支柱９０を元に戻すというようにして実施する。なお、ディッシュ１４（サンプル）は、当該ディッシュ１４内の培養液中で培養される細胞に物質を導入するために、その導入しようとする物質を分散させた状態でセットされる。
【００４２】
そして、導入対象の細胞を選択する（ステップＳ２０）。これは、まず、接眼レンズ２２で観察しながら、顕微鏡ＸＹステージハンドル２０を操作することで、顕微鏡ＸＹステージ１８を作動させ、ディッシュ１４内の観察したい細胞を顕微鏡観察下に配置する。その後、Ｚ駆動部４４を作動させ、ニードル３８のチップ部３６を細胞の上方から細胞に近接させる。即ち、まず、接眼レンズ２２で観察しながら視野にカンチレバーチップ５４のレバー部６０が目視で確認できるところまで、チップ部３６のＺ方向への下降動作を行う。これは、操作モジュール３４の速度設定ダイアル６６を小にセットして、Ｚ調整用ハンドル６４の操作により行う。ディッシュ１４内の細胞とチップ部３６とが同じ高さではないので、チップ部３６には合焦しておらず、チップ部３６を観察することは困難であり、よって、チップ部３６よりも大きく合焦していなくても大まかに識別可能なレバー部６０を指標としてＺ方向への下降動作を行う。そして、視野にレバー部６０が目視で確認できるところまで下降させたならば、次に、接眼レンズ２２で観察しながら目視で、顕微鏡ＸＹステージのＸＹ方向への調整を行い、導入対象の細胞の真上にチップ部３６と思われる位置を設定する。以上のようにして、導入対象の細胞を選択する（決定する）。
【００４３】
その後の動作は、操作モジュール３４の記憶部８０にＺ値をセットしているか否かにより異なる。
【００４４】
１回目のチップ駆動では、まだ記憶部８０にＺ値をセットしていないので（ステップＳ２２）、第１モード（Ｚ値なし）でのチップ導入を行う（ステップＳ２４）。即ち、操作モジュール３４のＺ調整用ハンドル６４又は微調整ボタン６８，７０を操作しながら、接眼レンズ２２で観察して、「細胞の歪み」または「レバー部６０の撓み」を確認しながら、Ｚ方向の最適位置を決める。このとき、Ｚ調整用ハンドル６４の操作は、速度設定ダイアル６６の大・中・小でその感度を適宜切り替えながら行うことになる。また、微調整ボタン６８，７０の操作は、移動量設定ダイアル７２の大・中・小でその感度適宜切り替えながら行うことなる。
【００４５】
このようにしてチップ部３６を下降させディッシュ１４の底面へ近づけていき、チップ部３６の先端が下降していく途中において、ディッシュ１４内の細胞に接触する。ここで、更にチップ部３６を下降させていくと、チップ部３６の先端が細胞内、即ち、細胞膜及び核に孔または傷をつける。こうして形成された孔または傷に、ディッシュ１４内に分散された物質を流通することにより、物質が細胞内に流入する。導入しようとする粒子のサイズ等によっては、孔または傷をつけなくてもチップ部３６で細胞を変形させることによる物理的刺激でストレッチレセプター等に結合されたチャンネルが開くことによっても流入する。このとき、操作モジュール３４のＺ値セットボタン７４を押すことで、位置検出部７６で検出されるそのときのアダプタ保持部４２の位置を最適位置を示すＺ値として、記憶部８０に記憶させる（ステップＳ２５）。
【００４６】
その後、操作モジュール３４のＺ調整用ハンドル６４を操作して、ニードル３８を上昇させることで、チップ部３６を退避させる（ステップＳ２６）。この際には、操作モジュール３４の速度設定ダイアル６６を中又は小にセットして、Ｚ調整用ハンドル６４の操作により、チップ部３６の上昇動作を行う。
【００４７】
なお、チップ部３６を上昇させてチップ部３６を細胞から引き抜いた後は、ある一定時間が経過すると、細胞膜は自己修復により回復し、細胞内に物質が取り込まれた状態となる。
【００４８】
以下、任意のサンプル細胞個々に対して物質の導入を繰り返し行う。
即ち、接眼レンズ２２で観察しながら、顕微鏡ＸＹステージハンドル２０を操作することで、顕微鏡ＸＹステージ１８を作動させ、導入対象の細胞の真上にチップ部３６を設定する。つまり、導入対象の細胞を選択する（ステップＳ２０）。
【００４９】
２回目からのチップ駆動では、記憶部８０にＺ値をセットしているので（ステップＳ２２）、第２モード（Ｚ値セットあり）でのチップ導入動作を実施することになる（ステップＳ２８）。この場合には、Ｚ値が記憶部８０にセットされているので、水平方向を位置決めした後は、Ｚ調整用ハンドル６４及び微調整ボタン６６、６８による行き過ぎた操作を気にせずに、チップ部３６を十分下降させる操作をするだけで、最適位置まで下降させることができる。即ち、操作モジュール３４の判定部８２が位置検出部７６で検出したアダプタ保持部４２の位置と記憶部８０にセットされているＺ値とを比較して、アダプタ保持部４２（チップ部３６）が上記Ｚ値の位置に到達したと判定したならば、操作モジュール３４の制御部８６は、Ｚ調整用ハンドル６４及び微調整ボタン６６、６８が操作されても、それ以上Ｚ駆動部４４が下降しないように制御することができる。
【００５０】
なお、最適Ｚ位置が記憶部８０にセットされているので、その位置まで自動でアダプタ保持部４２（チップ部３６）が下降するようにしても良い。即ち、第２モードでのハンドル操作を自動化しても良い。
【００５１】
また、手動操作型の倒立顕微鏡１２ではなく、コンピュータにより顕微鏡ＸＹステージ１８を駆動制御すると共に、ＣＣＤカメラ等を備え、モニタに観察画像を表示するような電動型の倒立形顕微鏡においては、物質の導入が必要な細胞を予め画像上で選択しておき、自動でその位置まで移動するようにしても良い。即ち、顕微鏡ＸＹステージ１８のＸＹ方向への調整を自動化しても良い。
【００５２】
なお、細胞内に導入する物質としては、遺伝子、色素、量子ドットなどの蛍光試薬、イオン、ペプチド、タンパク質、多糖類、等、ディッシュ１４内に分散できるものであれば良い。
【００５３】
［実施例］
ＨｅｌａＳ３細胞を遺伝子溶液中に浸漬し、導入を試みた例を示す、導入した遺伝子は、ＧＦＰ蛍光タンパク質を発現する遺伝子であり、導入の正否は蛍光観察により確認することができる。
【００５４】
図６（Ａ）は、遺伝子導入直後の導入を試みた細胞の顕微鏡観察像を示す。観察画像中の複数の細胞を選定し導入を試みている。図６（Ｂ）及び（Ｃ）は、導入２４時間経過後に導入の成否を確認した顕微鏡観察像である。図６（Ｂ）は、位相差観察像であり、２４時間経過後の細胞の状態を示している。図６（Ｃ）は、この細胞を蛍光観察により観察したものであり、導入が成功した細胞では、遺伝子が発現し強い蛍光強度が得られている。この結果より、非常に効率良く、細胞に遺伝子が導入されていることが確認できる。
【００５５】
以上のようにして、本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、従来と同様に低侵襲で生存率は高いまま、更に、導入物質を細胞内に確実且つ高い導入効率で導入することができる。
【００５６】
また、本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、ニードル３８を交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置１０を繰り返し使用することができる。
【００５７】
更に、本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、ニードル３８に、細長いシャフト５６を用いているため、コンデンサレンズ２６による照明領域の浸食を最小にすることができる。
【００５８】
また、本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、装置本体３０から取り外したアダプタ４０にニードル３８を装着した上で、該アダプタ４０を装置本体３０の前面側から装着するようにしているので、リーチの長いシャフト５６を用いることで発生する作業性の悪化を、嵌合部５２を用いた前方からのアプローチで解決し、ニードル３８のアダプタ４０への装着作業時にチップ部３６の破損の虞を少なくすることができる。
【００５９】
更に、本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って保持することで、コンデンサレンズ２６と使用するディッシュ１４に干渉することなく、ニードル３８に十分な可動範囲６２を与えることができる。
【００６０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るチップ駆動装置について、図７を参照して説明する。図７は、本実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【００６１】
本実施形態においては、アダプタ４０は、第１実施形態のように装置本体３０から取り外される構成ではなく、嵌合部５２に嵌合した状態で前方に平行移動する構成としたものである。この場合、嵌合部５２は、第１実施形態に比べて手前方向に延長され、先端部にアダプタ４０の抜け防止用のストッパ９２を形成した形状となっている。また、嵌合部５２の断面形状を楕円形状に構成して、アダプタ４０が回転してニードル３８の保持角度が変化してしまうことを防止している。
【００６２】
本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、ニードル３８の装着作業を行う際には、アダプタ４０を前方へ引き出してコンデンサレンズ２６の真下から外し、その状態でニードル３８をアダプタ４０に空けられた図示しない穴に挿入・固定し、その後、アダプタ４０をアダプタ保持部４２方向に平行移動させてマグネット５０で固定するようになっている。
【００６３】
このような、本第２実施形態に係るチップ駆動装置によれば、従来と同様に低侵襲で生存率は高いまま、更に、導入物質を細胞内に確実且つ高い導入効率で導入することができる。
【００６４】
また、ニードル３８を交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置１０を繰り返し使用することができる。
【００６５】
更に、ニードル３８に、細長いシャフト５６を用いているため、コンデンサレンズ２６による照明領域の浸食を最小にすることができる。
【００６６】
また、アダプタ４０を平行移動可能としたことにより、装置本体３０から引き出してアダプタ４０にニードル３８を装着できるので、リーチの長いシャフト５６を用いることで発生する作業性の悪化を、嵌合部５２を用いた前方からのアプローチで解決し、ニードル３８のアダプタ４０への装着作業時にチップ部３６の破損の虞を少なくすることができる。
【００６７】
更に、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って保持することで、コンデンサレンズ２６と使用するディッシュ１４に干渉することなく、ニードル３８に十分な可動範囲６２を与えることができる。
【００６８】
また、平行移動されたアダプタ４０を所定位置で固定するマグネット５０のような平行方向位置固定機構、及び、アダプタ４０が回転しないような断面形状を持つ嵌合部５２のような角度固定機構を持つことで、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って確実に保持できる。
【００６９】
なお、平行方向位置固定機構はマグネット５０に限定するものではなく、また、角度固定機構も、アダプタ４０の楕円形状以外の断面形状や、別の手段で実現できることは言うまでもない。
【００７０】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るチップ駆動装置について、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【００７１】
本実施形態においては、アダプタ４０は、第１実施形態のように装置本体３０から取り外される構成ではなく、回動アーム９４に固定された構成としたものである。そして、回動アーム９４の根元は、装置本体３０の下面にてＺ駆動部４４の図示しない直線移動機構に取り付けられ、図示矢印方向に回動可能なアダプタ保持部４２に取り付けられている。アダプタ保持部４２は、Ｚ駆動部４４の駆動により、装置本体３０下面位置から下降駆動されるようになっている。
【００７２】
本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、ニードル３８の装着作業を行う際には、Ｚ駆動部４４の駆動によりアダプタ保持部４２を装置本体３０の下面位置となるように上昇させた後、アダプタ４０を手前側に回動させた状態とし、その状態でニードル３８をアダプタ４０に空けられた図示しない穴に挿入・固定し、その後、アダプタ４０を倒立顕微鏡１２の支柱９０方向に回動させて、ニードル３８先端のチップ部３６をコンデンサレンズ２６の真下（視野内）へ配置する。
【００７３】
なお、特に図示していないが、回動アーム９４をチップ部３６が視野内となる位置で固定するための位置固定機構を設けることが好ましい。例えば、回動アーム９４を金属製として、装置本体３０下面に取り付けたマグネットを利用することができる。
【００７４】
このような、本第３実施形態に係るチップ駆動装置によれば、従来と同様に低侵襲で生存率は高いまま、更に、導入物質を細胞内に確実且つ高い導入効率で導入することができる。
【００７５】
また、ニードル３８を交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置１０を繰り返し使用することができる。
【００７６】
更に、ニードル３８に、細長いシャフト５６を用いているため、コンデンサレンズ２６による照明領域の浸食を最小にすることができる。
【００７７】
また、アダプタ４０を視野外に回動させてニードル３８を装着するようにしているので、リーチの長いシャフト５６を用いることで発生する作業性の悪化を、前方からのアプローチで解決し、ニードル３８のアダプタ４０への装着作業時にチップ部３６の破損の虞を少なくすることができる。
【００７８】
更に、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って保持することで、コンデンサレンズ２６と使用するディッシュ１４に干渉することなく、ニードル３８に十分な可動範囲６２を与えることができる。
【００７９】
また、回動自在な回動アーム９４をチップ部３６が視野内となる位置で固定するための位置固定機構を備えると共に、該回動アーム９４に対してアダプタ４０が固定されていることにより、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って確実に保持できる。
【００８０】
なお、アダプタ４０を上記第１実施形態のように回動アーム９４に対して着脱自在に構成しても構わない。その場合には、上記第１実施形態のようなマグネット５０と嵌合部５２による固定機構を設ければ良い。
【００８１】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るチップ駆動装置について、図９を参照して説明する。図９は、本実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【００８２】
上記第１乃至第３実施形態では、アダプタ４０として、ニードル３８をディッシュ１４（サンプル）に対して固定角度で保持するようなものを用いていたが、チップ駆動時にその固定角度で保持できれば良く、常にその角度を維持する必要はない。
【００８３】
そこで、本実施形態では、アダプタ４０をダイアル式として、任意の角度で固定可能としたものである。この場合、アダプタ４０は、装置本体３０に対して着脱自在であっても良いし、装置本体３０から取り外しできない構成であっても構わない。
【００８４】
本実施形態に係るチップ駆動装置１０では、ニードル３８の装着作業を行う際には、アダプタ４０が装置本体３０から取り外せない構成とした場合には、ニードル３８の挿入・固定用の図示しない穴を顕微鏡視野方向から外すようにダイアル式のアダプタ４０を回転して穴の角度を変え、例えば横方向からニードル３８を装着し、その後、アダプタ４０をチップ駆動用の角度に回転固定して、ニードル３８先端のチップ部３６をコンデンサレンズ２６の真下（視野内）へ配置すれば良い。
【００８５】
また、アダプタ４０が着脱自在なものであれば上記第１実施形態で説明したように、アダプタ４０を取り外した上でニードル３８を装着すれば良い。この場合、ニードル３８を装着したアダプタ４０を装置本体３０に取り付ける際に、チップ部３６が倒立顕微鏡１２の何れかの部位に接触して破損する虞がないように、ニードル３８が水平方向となるような角度でアダプタ４０を装置本体３０に取り付けた後、アダプタ４０をチップ駆動用の角度に回転固定して、ニードル３８先端のチップ部３６をコンデンサレンズ２６の真下（視野内）へ配置することが好ましい。
【００８６】
このような、本第４実施形態に係るチップ駆動装置によれば、従来と同様に低侵襲で生存率は高いまま、更に、導入物質を細胞内に確実且つ高い導入効率で導入することができる。
【００８７】
また、ニードル３８を交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置１０を繰り返し使用することができる。
【００８８】
更に、ニードル３８に、細長いシャフト５６を用いているため、コンデンサレンズ２６による照明領域の浸食を最小にすることができる。
【００８９】
また、アダプタ４０を回転させてニードル３８を装着することができるので、リーチの長いシャフト５６を用いることで発生する作業性の悪化を、角度を変えてのアプローチで解決し、ニードル３８のアダプタ４０への装着作業時にチップ部３６の破損の虞を少なくすることができる。
【００９０】
更に、チップ駆動時には、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って保持することで、コンデンサレンズ２６と使用するディッシュ１４に干渉することなく、ニードル３８に十分な可動範囲６２を与えることができる。
【００９１】
また、ダイアル式のアダプタ４０をチップ部３６が視野内となる位置で固定することにより、アダプタ４０がニードル３８を所定角度を持って確実に保持できる。
【００９２】
［第５実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係るチップ駆動装置について説明する。
【００９３】
上記第１乃至第４実施形態では、倒立顕微鏡１２にチップ駆動装置１０を一つだけ装着して使用する例を説明したが、チップ駆動装置１０は同時に複数用いても良く、例えば、装置本体３０をコンデンサレンズ２６の両側に装着して使用することができる。
【００９４】
このようにチップ駆動装置１０を複数使用することで、物質の導入の用途だけでなく、例えば、複数のチップ部３６の間に電位差を与えることで細胞に電気的な刺激を与える用途にも利用できる。なお、上記電気的な刺激は、複数のチップ部３６を用いることに限定されるものではなく、１つのチップ部３６と図示しない所定の電極（例えばＩＴＯ付きガラスボトム等）の間に電位差を与えることでも可能である。このような場合、チップ部３６は導電性を有していることが好ましい。
【００９５】
これにより本実施形態では、低侵襲で生存率を高く維持したまま、細胞に電気的な刺激を与え、生細胞を効率良く観察することができるようになる。
【００９６】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００９７】
例えば、上記実施形態では、チップ駆動装置１０の装置本体３０を、コンデンサレンズ２６に取り付けられている顕微鏡アダプタ３２に装着するようにしているが、これに限らず、コンデンサレンズ２６を支持する支持部等に装着するようにしても良い。
【００９８】
（付記）
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【００９９】
（１） 可撓性を有する支持部に対して所定の角度で対象物方向に形成されたチップ部を所定の角度に保持しつつ、チップ部を対象物の方向に移動可能なチップ駆動装置において、
上記チップ部を形成した上記支持部をシャフトに取り付けてなるニードルと、
上記ニードルを交換可能に装着するためのアダプタと、
を具備し、
上記アダプタは、上記ニードルを取り付ける作業時に、該チップ駆動装置の本体に対して位置関係を変更可能に構成したことを特徴とするチップ駆動装置。
【０１００】
（対応する実施形態）
この（１）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第１乃至第５実施形態が対応する。それらの実施形態において、レバー部６０が上記可撓性を有する支持部に、ディッシュ１４内の細胞が上記対象物に、チップ部３６が上記チップ部に、チップ駆動装置１０が上記チップ駆動装置に、シャフト５６が上記シャフトに、ニードル３８が上記ニードルに、アダプタ４０が上記アダプタに、装置本体３０が上記チップ駆動装置の本体に、それぞれ対応する。
【０１０１】
（作用効果）
この（１）に記載のチップ駆動装置によれば、
低侵襲で生存率を高く維持したまま、細胞に物質を高効率で導入し、又は、細胞に電気的な刺激を与え、生細胞を効率良く観察することができる。
【０１０２】
また、ニードルを交換することができ、コンタミネーションの虞なく、該チップ駆動装置を繰り返し使用することができる。
【０１０３】
（２） 上記アダプタは、上記チップ駆動装置の本体に対して着脱自在に構成され、
上記アダプタの位置関係の変更は、上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対する着脱であることを特徴とする（１）に記載のチップ駆動装置。
【０１０４】
（対応する実施形態）
この（２）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第１、第３乃至第５実施形態が対応する。
【０１０５】
（作用効果）
この（２）に記載のチップ駆動装置によれば、本体からアダプタを取り外してニードルを装着できるので、ニードルのアダプタへの取り付け作業時にチップ部の破損の虞を少なくすることができる。
【０１０６】
（３） 上記チップ部が上記所定の角度となるように保持した所定の位置関係で、上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に固定する固定機構を更に具備することを特徴とする（２）に記載のチップ駆動装置。
【０１０７】
（対応する実施形態）
この（３）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第１、第３乃至第５実施形態が対応する。それらの実施形態において、マグネット５０等が上記固定機構に対応する。
【０１０８】
（作用効果）
この（３）に記載のチップ駆動装置によれば、アダプタをチップ部が所定角度を持つようニードルを保持して固定できるので、該チップ駆動装置が装着される倒立顕微鏡のコンデンサレンズや使用するディッシュに干渉することなく、ニードルに十分な可動範囲を与えることができる。
【０１０９】
（４） 上記アダプタの位置関係の変更は、上記ニードルを取り付ける作業時に、その取り付け作業を容易とする領域に上記ニードルが位置するように、上記アダプタを移動することであることを特徴とする（１）に記載のチップ駆動装置。
【０１１０】
（対応する実施形態）
この（４）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第２乃至第５実施形態が対応する。
【０１１１】
（作用効果）
この（４）に記載のチップ駆動装置によれば、ニードルのアダプタへの取り付け作業時にチップ部の破損の虞を少なくすることができる。
【０１１２】
（５） 上記アダプタの移動は、回転移動を含むことを特徴とする（４）に記載のチップ駆動装置。
【０１１３】
（対応する実施形態）
この（５）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第３乃至第５実施形態が対応する。
【０１１４】
（作用効果）
この（５）に記載のチップ駆動装置によれば、装着を容易とする領域にアダプタを回動させてニードルを装着することで、あるいは、アダプタを回転させてニードルを装着するための穴を上記装着を容易とする領域に向けることで、ニードルのアダプタへの取り付け作業時におけるチップ部の破損の虞を少なくすることができる。
【０１１５】
（６） 上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対して所定回転角度で固定する固定機構を更に具備することを特徴とする（５）に記載のチップ駆動装置。
【０１１６】
（対応する実施形態）
この（６）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第３乃至第５実施形態が対応する。それらの実施形態において、マグネット５０等が上記固定機構に対応する。
【０１１７】
（作用効果）
この（６）に記載のチップ駆動装置によれば、アダプタをチップ部が所定角度を持つようニードルを保持して固定できるので、該チップ駆動装置が装着される倒立顕微鏡のコンデンサレンズや使用するディッシュに干渉することなく、ニードルに十分な可動範囲を与えることができる。
【０１１８】
（７） 上記アダプタの移動は、平行移動を含むことを特徴とする（４）に記載のチップ駆動装置。
【０１１９】
（対応する実施形態）
この（７）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第２及び第５実施形態が対応する。
【０１２０】
（作用効果）
この（７）に記載のチップ駆動装置によれば、アダプタを装置本体から引き出してニードルを装着できるので、ニードルのアダプタへの取り付け作業時にチップ部の破損の虞を少なくすることができる。
【０１２１】
（８） 上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対して所定位置で固定する固定機構を更に具備することを特徴とする（７）に記載のチップ駆動装置。
【０１２２】
（対応する実施形態）
この（８）に記載のチップ駆動装置に関する実施形態は、第２及び第５実施形態が対応する。それらの実施形態において、マグネット５０等が上記固定機構に対応する。
【０１２３】
（作用効果）
この（８）に記載のチップ駆動装置によれば、アダプタをチップ部が所定角度を持つようニードルを保持して固定できるので、該チップ駆動装置が装着される倒立顕微鏡のコンデンサレンズや使用するディッシュに干渉することなく、ニードルに十分な可動範囲を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るチップ駆動装置を示す全体構成図である。
【図２】図２（Ａ）は、第１実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図であり、図２（Ｂ）は、ニードルの構成を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は、ニードルの角度による干渉を説明するための図であり、図３（Ｂ）は、可動範囲を説明するための図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るチップ駆動装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本実施形態に係るチップ駆動装置を用いたチップ駆動方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図６】図６（Ａ）は、第１実施形態に係るチップ駆動装置によってＨｅｌａＳ３細胞にＧＦＰ蛍光タンパク質を発現する遺伝子を導入した直後の顕微鏡画像を示す図であり、図６（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ２４時間経過後の位相差観察顕微鏡画像及び蛍光観察による顕微鏡画像を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【図８】図８は、本発明の第３実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第４実施形態に係るチップ駆動装置の特徴部の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１０…チップ駆動装置、 １２…倒立顕微鏡、 １４…ディッシュ、 １６…照明装置、 １８…顕微鏡ＸＹステージ、 ２０…顕微鏡ＸＹステージハンドル、 ２２…接眼レンズ、 ２４…透過照明光源、 ２６…コンデンサレンズ、 ２８…落射照明光源、 ３０…装置本体、 ３２…顕微鏡アダプタ、 ３４…操作モジュール、 ３６…チップ部、 ３８…ニードル、 ４０…アダプタ、 ４２…アダプタ保持部、 ４４…Ｚ駆動部、 ４６…針先ＸＹ調整ノブ、 ４８…Ｚ軸駆動部取付部、 ５０…マグネット、 ５２…嵌合部、 ５４…カンチレバーチップ、 ５６…シャフト、 ５８…シリコンベース部、 ６０…レバー部、 ６２…可動範囲、 ６４…Ｚ調整用ハンドル、 ６６…速度設定ダイアル、 ６８…微調整（上）ボタン、 ７０…微調整（下）ボタン、 ７２…移動量設定ダイアル、 ７４…Ｚ値セットボタン、 ７６…位置検出部、 ７８…入力部、 ７８Ａ…移動指示部、 ７８Ｂ…速度設定部、 ７８Ｃ…移動量設定部、 ７８Ｄ…Ｚ値セット部、 ８０…記憶部、 ８２…判定部、 ８４…表示灯、 ８６…制御部、 ８８…電源、 ９０…支柱、 ９２…ストッパ、 ９４…回動アーム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する支持部に対して所定の角度で対象物方向に形成されたチップ部を所定の角度に保持しつつ、チップ部を対象物の方向に移動可能なチップ駆動装置において、
上記チップ部を形成した上記支持部をシャフトに取り付けてなるニードルと、
上記ニードルを交換可能に装着するためのアダプタと、
を具備し、
上記アダプタは、上記ニードルを取り付ける作業時に、該チップ駆動装置の本体に対して位置関係を変更可能に構成したことを特徴とするチップ駆動装置。
【請求項２】
上記アダプタは、上記チップ駆動装置の本体に対して着脱自在に構成され、
上記アダプタの位置関係の変更は、上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対する着脱であることを特徴とする請求項１に記載のチップ駆動装置。
【請求項３】
上記チップ部が上記所定の角度となるように保持した所定の位置関係で、上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に固定する固定機構を更に具備することを特徴とする請求項２に記載のチップ駆動装置。
【請求項４】
上記アダプタの位置関係の変更は、上記ニードルを取り付ける作業時に、その取り付け作業を容易とする領域に上記ニードルが位置するように、上記アダプタを移動することであることを特徴とする請求項１に記載のチップ駆動装置。
【請求項５】
上記アダプタの移動は、回転移動を含むことを特徴とする請求項４に記載のチップ駆動装置。
【請求項６】
上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対して所定回転角度で固定する固定機構を更に具備することを特徴とする請求項５に記載のチップ駆動装置。
【請求項７】
上記アダプタの移動は、平行移動を含むことを特徴とする請求項４に記載のチップ駆動装置。
【請求項８】
上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対して所定位置で固定する固定機構を更に具備することを特徴とする請求項７に記載のチップ駆動装置。
【請求項１】
可撓性を有する支持部に対して所定の角度で対象物方向に形成されたチップ部を所定の角度に保持しつつ、チップ部を対象物の方向に移動可能なチップ駆動装置において、
上記チップ部を形成した上記支持部をシャフトに取り付けてなるニードルと、
上記ニードルを交換可能に装着するためのアダプタと、
を具備し、
上記アダプタは、上記ニードルを取り付ける作業時に、該チップ駆動装置の本体に対して位置関係を変更可能に構成したことを特徴とするチップ駆動装置。
【請求項２】
上記アダプタは、上記チップ駆動装置の本体に対して着脱自在に構成され、
上記アダプタの位置関係の変更は、上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対する着脱であることを特徴とする請求項１に記載のチップ駆動装置。
【請求項３】
上記チップ部が上記所定の角度となるように保持した所定の位置関係で、上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に固定する固定機構を更に具備することを特徴とする請求項２に記載のチップ駆動装置。
【請求項４】
上記アダプタの位置関係の変更は、上記ニードルを取り付ける作業時に、その取り付け作業を容易とする領域に上記ニードルが位置するように、上記アダプタを移動することであることを特徴とする請求項１に記載のチップ駆動装置。
【請求項５】
上記アダプタの移動は、回転移動を含むことを特徴とする請求項４に記載のチップ駆動装置。
【請求項６】
上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対して所定回転角度で固定する固定機構を更に具備することを特徴とする請求項５に記載のチップ駆動装置。
【請求項７】
上記アダプタの移動は、平行移動を含むことを特徴とする請求項４に記載のチップ駆動装置。
【請求項８】
上記アダプタを上記チップ駆動装置の本体に対して所定位置で固定する固定機構を更に具備することを特徴とする請求項７に記載のチップ駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１３６２６０（Ｐ２００９−１３６２６０Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１８８８８（Ｐ２００７−３１８８８８）
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１０日（２００７．１２．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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