細胞捕捉装置および細胞捕捉方法
【課題】細胞へのダメージを極力低減させることができる細胞捕捉装置および細胞捕捉方法を提供する。
【解決手段】通路３２は、細胞３５の大きさよりも小さい開口３３を区画する。通路３２には、通路３２内に負圧を発生させる負圧発生ユニット１６と、通路３２内に正圧を作用させる正圧生成ユニット１６とが接続される。負圧発生ユニット１６は通路３２内に負圧を発生させる。開口３３は細胞３５の大きさよりも小さいことから、負圧の発生に基づき細胞３５は開口３３に吸着する。細胞３５は開口３３を塞ぐ。こうして細胞３５は捕捉される。その一方で、正圧生成ユニット１６は通路内に正圧を作用させる。正圧の作用に基づき細胞３５は開口３３から引き離される。細胞３５は開口３３を開放する。こうした細胞３５は簡単に採取される。細胞３５へのダメージは極力低減される。
【解決手段】通路３２は、細胞３５の大きさよりも小さい開口３３を区画する。通路３２には、通路３２内に負圧を発生させる負圧発生ユニット１６と、通路３２内に正圧を作用させる正圧生成ユニット１６とが接続される。負圧発生ユニット１６は通路３２内に負圧を発生させる。開口３３は細胞３５の大きさよりも小さいことから、負圧の発生に基づき細胞３５は開口３３に吸着する。細胞３５は開口３３を塞ぐ。こうして細胞３５は捕捉される。その一方で、正圧生成ユニット１６は通路内に正圧を作用させる。正圧の作用に基づき細胞３５は開口３３から引き離される。細胞３５は開口３３を開放する。こうした細胞３５は簡単に採取される。細胞３５へのダメージは極力低減される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞に所定の液体を注入するマイクロインジェクション装置に利用される細胞捕捉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロインジェクション装置は広く知られる。シャーレ内には細胞捕捉板が配置される。細胞捕捉板には例えば表面から裏面に貫通する通路が形成される。通路は、細胞の大きさよりも小さい開口を区画する。シャーレ内には培養液が供給される。培養液中には細胞が浮遊する。通路内に負圧が発生すると、培養液は通路内に引き込まれる。その結果、通路の開口には細胞が捕捉される。捕捉された細胞にはキャピラリが挿入される。キャピラリから細胞に所定の液体が注入される。
【特許文献１】特開２００４−２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
細胞の培養にあたって液体の注入後に細胞は回収される。回収時、通路内で負圧の発生は停止される。細胞の回収にあたって例えばピペットが用いられる。細胞はピペットの先端からピペットの収容空間内に吸い上げられる。細胞が通路の開口に捕捉される際、例えば細胞の一部が通路内に入り込んでしまう。また、細胞の表面は粘着性を有する。その結果、細胞は開口から剥がれにくい。ピペットでの回収にあたって細胞には大きな引き剥がし力すなわち負荷がかけられなければならない。細胞の破壊が懸念される。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、細胞へのダメージを極力低減させることができる細胞捕捉装置および細胞捕捉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】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットとを備えることを特徴とする細胞捕捉装置が提供される。
【０００６】
こうした細胞捕捉装置によれば、負圧発生ユニットは通路内に負圧を発生させる。開口は細胞の大きさよりも小さいことから、負圧の発生に基づき細胞は開口に吸着する。細胞は開口を塞ぐ。こうして細胞は捕捉される。その一方で、正圧生成ユニットは通路内に正圧を作用させる。正圧の作用に基づき細胞は開口から引き離される。細胞は開口を開放する。こうした細胞は簡単に採取される。細胞へのダメージは極力低減される。
【０００７】
細胞捕捉装置は、正圧生成ユニットに接続され、所定の刻み値で離散的に正圧生成ユニットの圧力設定値を増大させる制御回路をさらに備えればよい。正圧の圧力設定値は所定の刻み値で離散的に増大する。刻み値は均一の時間間隔で増加する。その結果、細胞に作用する正圧は徐々に増大していく。細胞は開口から徐々に引き離されていく。細胞への負荷はできる限り抑制される。こうして細胞へのダメージは最低限に抑制される。
【０００８】
細胞捕捉装置は、開口を塞ぐ細胞を撮像し、対応の画像信号を出力する撮像装置と、撮像装置および正圧生成ユニットに接続されて、少なくとも部分的に開口を開放する細胞の画像を特定する画像信号に基づき正圧生成ユニットの動作を制御する制御回路とをさらに備えればよい。
【０００９】
こうした細胞捕捉装置によれば、細胞が開口から離脱すると、撮像装置は、開口を開放する細胞の画像を特定する画像信号を出力する。この画像信号に基づき制御回路は正圧生成ユニットの動作を制御する。例えば細胞が開口から離脱すると同時に正圧の増大が停止される。細胞に余計な正圧の作用は回避される。こうして細胞へのダメージは最低限に抑制される。
【００１０】
細胞捕捉装置は、通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端に接続されて、液流路から流れ出る液体を受け止める液溜まりとをさらに備えればよい。
【００１１】
こうした細胞捕捉装置によれば、細胞捕捉板の開口に細胞が捕捉される。通路に正圧が作用すると、細胞は開口から引き離される。このとき、液体供給ユニットから液流路に液体が供給される。液流路に受け入れられる細胞捕捉板上に液体が供給される。液体は液流路から下流の液溜まりに流れ出る。こうして細胞は液溜まりに押し流される。液溜まりで細胞は簡単に採取されることができる。
【００１２】
同様に、細胞捕捉装置は、通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端で、液流路よりも下段に設置される回収容器と、液流路の下流端に設置されて、液流路の下流端から流れ出る液体の流れを堰き止める第１姿勢、および、液流路の下流端から液体の流出を許容する第２姿勢の間で姿勢を変化させる堰き止め部材とをさらに備えればよい。
【００１３】
こういった細胞捕捉装置では、細胞捕捉板の開口に細胞が捕捉される。通路に正圧が作用すると、細胞は開口から引き離される。このとき、液体供給ユニットから液流路に液体が供給される。液流路に受け入れられる細胞捕捉板上に液体が供給される。液体は液流路から下流端に向かって流れる。液流路の下流端には第１姿勢の堰き止め部材が設置される。堰き止め部材は、液流路の下流端から流れ出る液体の流れを堰き止める。堰き止め部材が第２姿勢を確立すると、液流路の下流端から液体の流出を許容する。その結果、細胞捕捉板上から回収容器に勢いよく液体が流れ出る。こうした液体の流れに基づき回収容器に向かって細胞は確実に押し流される。細胞は簡単に回収容器に移動することができる。回収容器で細胞は簡単に採取されることができる。
【００１４】
同様に、細胞捕捉装置は、通路を区画する細胞捕捉板と、所定の水平軸回りで回転自在に支持され、基準平面に沿って基準姿勢の細胞捕捉板を受け入れる液収容窪みを区画する細胞捕捉容器と、液収容窪みに接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、基準平面に対して所定の傾斜角を確立する傾斜姿勢で細胞捕捉容器に液収容窪みの外側で支持される細胞回収容器と、細胞捕捉板および細胞回収容器の間に配置され、細胞捕捉板から細胞回収容器に向かって基準平面に対して傾斜角で立ち上がる傾斜面とをさらに備えればよい。
【００１５】
こういった細胞捕捉装置では、細胞捕捉容器に液収容窪みが区画される。液収容窪みは基準平面に沿って基準姿勢の細胞捕捉板を受け入れる。基準平面に対して所定の傾斜角を確立する傾斜姿勢で細胞捕捉容器に細胞回収容器が支持される。細胞捕捉板の開口には細胞が捕捉される。通路に正圧が作用すると、細胞は開口から引き離される。液体供給ユニットから液収容窪みに液体が供給される。このとき、細胞捕捉容器は所定の水平軸回りで回転する。その結果、細胞捕捉板は所定の傾斜姿勢を確立する。細胞捕捉板から細胞回収容器に向かって立ち上がる傾斜面に沿って液体は流れる。こうして液体とともに細胞は細胞回収容器に押し流される。細胞回収容器で細胞は簡単に採取されることができる。
【００１６】
以上のような細胞捕捉装置は例えばマイクロインジェクション装置といったインジェクション装置に組み込まれる。インジェクション装置は、細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットと、細胞に液体を注入するインジェクションユニットとを備えればよい。
【００１７】
第２発明によれば、表面に細胞の大きさよりも小さい開口を区画する細胞捕捉板の表面に、細胞を含む液体を供給する工程と、細胞捕捉板内に区画されて開口に通じる通路内に負圧を発生させて、開口に液体内の細胞を吸着させて細胞で開口を塞ぐ工程と、通路内に正圧を発生させて、少なくとも部分的に開口を開放する工程とを備えることを特徴とする細胞捕捉方法が提供される。
【００１８】
こうした細胞捕捉方法によれば、細胞捕捉板の通路内に負圧が発生する。負圧に基づき液体内の細胞は通路の開口に吸着して開口を塞ぐ。こうして細胞が捕捉される。その後、通路内には正圧が発生する。正圧に基づき細胞は少なくとも部分的に開口を開放する。こうして細胞は開口から引き離される。こうした細胞は簡単に採取される。細胞へのダメージは極力低減される。
【００１９】
こうした細胞捕捉方法は、正圧の発生にあたって、通路に接続される正圧生成ユニットで所定の刻み値で離散的に圧力設定値を増大させる工程を備えればよい。正圧の圧力設定値は所定の刻み値で離散的に増大する。刻み値は均一の時間間隔で増加する。その結果、細胞に作用する正圧は徐々に増大していく。細胞は開口から徐々に引き離されていく。細胞への負荷はできる限り抑制される。細胞へのダメージは最低限に抑制される。
【００２０】
細胞捕捉方法は、開口を塞ぐ細胞の画像を撮像する工程と、少なくとも部分的に開口を開放する細胞を撮像すると、正圧の増大を停止する工程とを備えればよい。少なくとも部分的に開口を開放する細胞が撮像されると、正圧の増大が停止される。こうして細胞に余計な正圧の作用は回避される。細胞へのダメージは最低限に抑制される。
【００２１】
細胞捕捉方法は、細胞捕捉板上に液体の流れを生成し、細胞捕捉板に隣接する液溜まりに向かって細胞を押し流す工程をさらに備えればよい。こうして細胞捕捉板上に液体の流れが生成されると、細胞は液溜まりに押し流される。液溜まりで細胞は簡単に採取されることができる。
【００２２】
細胞捕捉方法は、細胞捕捉板上に液体の流れを生成し、細胞捕捉板の外側に配置される回収容器に向かって細胞を押し流す工程をさらに備えればよい。こうして細胞捕捉板上に液体の流れが生成されると、細胞は回収容器に押し流される。回収容器で細胞は簡単に採取されることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明によれば、細胞へのダメージを極力低減させることができる細胞捕捉装置および細胞捕捉方法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】
【００２４】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００２５】
図１は本発明に係るインジェクション装置の一具体例すなわちマイクロインジェクション装置１１の構造を概略的に示す。マイクロインジェクション装置１１は、例えば細胞といった微小体に薬剤や遺伝子といった注入物を注入するインジェクションユニット１２を備える。インジェクションユニット１２はキャピラリ１３を備える。キャピラリ１３はキャピラリ１３の軸心に沿って前後移動する。前後移動に基づきキャピラリ１３は先端から細胞に挿入される。
【００２６】
インジェクションユニット１２はステージ１４に向き合わせられる。ステージ１４は水平面に沿って水平移動することができる。ステージ１４の水平面上には細胞捕捉ユニット１５が配置される。キャピラリ１３は前後移動に基づき細胞捕捉ユニット１５に対して相対移動することができる。細胞捕捉ユニット１５では、培養液中に浮遊する細胞が捕捉される。細胞捕捉ユニット１５の詳細は後述される。
【００２７】
細胞捕捉ユニット１５には圧力発生ユニット１６が接続される。圧力発生ユニット１６には例えばレギュレータが用いられる。圧力発生ユニット１６は、細胞捕捉ユニット１５に正圧および負圧を供給することができる。圧力発生ユニット１６では、細胞捕捉ユニット１５に供給される正圧の圧力値および負圧の圧力値が調整される。圧力発生ユニット１６は本発明の正圧生成ユニットおよび負圧発生ユニットを構成する。
【００２８】
ステージ１４の背後には撮像装置すなわちカメラ１７が配置される。カメラ１７は鉛直方向に細胞捕捉ユニット１５に向き合わせられる。細胞捕捉ユニット１５およびカメラ１７の間には顕微鏡ユニット１８が配置される。カメラ１７には細胞捕捉ユニット１５を挟んで照明ユニット１９が向き合わせられる。照明ユニット１９は細胞捕捉ユニット１５に向かって鉛直方向に光を照射する。顕微鏡ユニット１８および照明ユニット１９の働きでカメラ１７は細胞捕捉ユニット１５の拡大画像を撮像することができる。カメラ１７は、拡大画像に対応の画像信号を出力する。
【００２９】
インジェクションユニット１２、ステージ１４、圧力発生ユニット１６、カメラ１７および照明ユニット１９といった各構成部品には制御回路２１が接続される。制御回路２１から出力される制御信号に基づきこれら構成部品の動作は制御される。制御回路２１にはモニタ２２が接続される。モニタ２２の表示画面上には、例えばカメラ１７で撮像された拡大画像が表示される。マイクロインジェクション装置１１の使用者はモニタ２２で拡大画像を確認することができる。
【００３０】
制御回路２１は、例えばメモリ（図示されず）に一時的に格納されるソフトウェアプログラムやデータに基づき様々な演算処理を実行する。こうしたソフトウェアプログラムやデータは、マイクロインジェクション装置１１に組み込まれるハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった大容量記憶装置に格納されればよい。制御回路２１にはキーボードといった入力装置（図示されず）が接続されればよい。使用者はキーボードから制御回路２１に指示や情報を入力する。
【００３１】
図２は第１具体例に係る細胞捕捉ユニット１５の構造を概略的に示す。細胞捕捉ユニット１５は、ステージ１４上に受け止められる細胞捕捉容器すなわち捕捉用シャーレ２５を備える。捕捉用シャーレ２５は透明な樹脂材料から構成される。捕捉用シャーレ２５は液流路２６を区画する。液流路２６には細胞捕捉板２７が受け入れられる。細胞捕捉板２７は液流路２６に着脱自在に受け入れられる。細胞捕捉板２７は例えば透明なシリコンチップから構成される。液流路２６には前述の圧力発生ユニット１６が接続される。圧力発生ユニット１６は液流路２６に圧力を供給する。
【００３２】
液流路２６の上流端には液体供給ユニット２８が接続される。液体供給ユニット２８は例えば培養液といった所定の液体を出力する。その一方で、液流路２６の下流端には、細胞捕捉板２７に隣接する液溜まり２９が接続される。液体供給ユニット２８から液流路２６の上流端に液体が供給されると、細胞捕捉板２７上に液体の流れが生成される。液体は液流路２６の下流端から液溜まり２９に流れ出る。液溜まり２９は、流れ出る液体を受け止める。
【００３３】
図３に示されるように、細胞捕捉板２７は液溜まり２９の底面よりも上段に配置される。液体供給ユニット２８との接続口は細胞捕捉板２７の表面よりも上段に配置される。細胞捕捉板２７は、液流路２６の底面との間で所定の圧力室３１を規定する。液流路２６の底面に圧力発生ユニット１６が接続される。こうして圧力発生ユニット１６は圧力室３１に圧力を供給する。圧力発生ユニット１６との接続にあたって例えばゴムチューブが用いられればよい。
【００３４】
細胞捕捉板２７には、その表面から裏面に貫通する複数の貫通孔すなわち通路３２が形成される。通路３２は圧力室３１を開放する。細胞捕捉板２７の厚みは例えば１０μｍ程度に設定される。図４を併せて参照し、通路３２は例えばマトリックス状に配置される。通路３２の断面は例えば円形に規定されればよい。通路３２には開口３３が区画される。開口３３は細胞の大きさよりも小さく形成される。開口３３の直径は例えば２μｍ〜３μｍ程度に設定される。
【００３５】
圧力室３１の圧力の制御にあたって、制御回路２１は圧力発生ユニット１６に制御信号を供給する。制御信号は圧力設定値を特定する。制御信号に基づき圧力発生ユニット１６は圧力を制御する。制御回路２１は、圧力発生ユニット１６で所定の刻み値で離散的に圧力設定値を増大させる。例えば正圧の供給にあたって、制御回路２１は、例えば５０［Ｐａ］上昇の制御信号を等間隔すなわち均一の時間間隔で出し続ける。なお、細胞捕捉ユニット１５、圧力発生ユニット１６、カメラ１７、制御回路２１および液体供給ユニット２８は本発明の細胞捕捉装置を構成する。
【００３６】
次に、マイクロインジェクション装置１１の動作を説明する。まず、液体供給ユニット２８から液流路２６に細胞の培養液が供給される。培養液には細胞は含まれない。培養液は細胞捕捉板２７上に供給される。制御回路２１から圧力発生ユニット１６に制御信号が供給される。制御信号は負圧の圧力設定値を特定する。制御信号に基づき圧力発生ユニット１６は圧力室３１すなわち通路３２に負圧を発生させる。その結果、通路３２内に培養液が引き込まれる。通路３２は培養液で満たされる。
【００３７】
続いて、細胞捕捉板２７の表面に細胞が供給される。供給にあたって例えばピペットが用いられる。圧力発生ユニット１６は通路３２の圧力を圧力設定値に維持する。負圧に基づき通路３２に培養液が引き込まれることから、図５に示されるように、細胞３５は通路３２の開口３３に向かって誘導される。開口３３は細胞３５の大きさよりも小さいことから、細胞３５は開口３３に吸着する。細胞３５は開口３３を塞ぐ。こうして細胞３５は開口３３で捕捉される。このとき、キャピラリ１３の先端は細胞３５に差し込まれる。キャピラリ１３の先端から細胞３５に例えば薬剤や遺伝子は注入される。
【００３８】
開口３３に捕捉されるすべての細胞３５に注入が完了すると、制御回路２１はカメラ１７を駆動する。照明ユニット１９から照射される光に基づきカメラ１７は細胞捕捉板２７の拡大画像を撮影する。図６に示されるように、カメラ１７は、開口３３を塞ぐ細胞３５を撮像する。カメラ１７は細胞３５にピントを合わせる。カメラ１７は、対応の画像信号を制御回路２１に出力する。制御回路２１は例えばメモリに画像を格納する。カメラ１７は均一の時間間隔で連続的に撮像を実施する。
【００３９】
制御回路２１は圧力発生ユニット１６に制御信号を出力する。各制御信号は負圧の圧力設定値を特定する。圧力設定値は所定の刻み値で離散的に増大する。前述されるように、刻み値は５０［Ｐａ］に設定される。こうして制御信号が出力されるごとに圧力設定値は５０［Ｐａ］増大する。制御信号に基づき圧力発生ユニット１６は正圧を徐々に増大させる。正圧は圧力室３１に供給される。その結果、図７に示されるように、通路３２内の正圧は徐々に増大していく。
【００４０】
通路３２内の正圧が例えば１．２［ｋＰａ］に到達すると、図８に示されるように、正圧は開口３３から細胞３５を引き離す。開口３３は開放される。図９に示されるように、細胞３５の移動に基づきカメラ１７および細胞３５の距離は変化する。細胞３５のピントはぼける。カメラ１７は、開口３３を開放する細胞３５の画像を特定する画像信号を生成する。画像信号は制御回路２１に出力される。圧力発生ユニット１６は正圧の増大を停止する。このとき、圧力発生ユニット１６は、停止時の正圧の圧力値を維持してもよいし、停止時の正圧の圧力値から圧力値を減少させてもよい。
【００４１】
液体供給ユニット２８は液流路２６に培養液単体を供給する。培養液には細胞３５は含まれない。液流路２６では、細胞捕捉板２７上に培養液の流れが生成される。液溜まり２９は細胞捕捉板２７よりも下段に形成されることから、培養液は液溜まり２９に向かって流れ出る。その結果、図１０に示されるように、細胞３５は培養液とともに液溜まり２９に押し流される。こうして細胞３５は、液溜まり２９に流れ出た培養液中に浮遊する。浮遊する細胞３５は例えばピペットに取り込まれる。こうして細胞３５は別の容器に移し替えられる。細胞３５は別の容器で培養される。
【００４２】
以上のようなマイクロインジェクション装置１１によれば、所定の注入物の注入後に通路３２に正圧が作用する。正圧の作用に基づき細胞３５は開口３３から引き離される。細胞３５は開口３３を開放する。その結果、細胞３５は培養液中を浮遊する。培養液中で細胞３５には負荷は作用しないことから、細胞３５は例えばピペットで簡単に採取されることができる。細胞３５へのダメージは極力低減される。細胞３５の破壊は防止される。細胞３５の採取作業や培養作業は効率的に実施されることができる。
【００４３】
しかも、正圧の圧力設定値は所定の刻み値で離散的に増大する。刻み値は均一の時間間隔で増加する。その結果、細胞３５に作用する正圧は徐々に増大していく。細胞３５は開口３３から徐々に引き離されていくことから、細胞３５への負荷はできる限り抑制される。こうして細胞３５へのダメージは最低限に抑制される。細胞３５の採取作業や培養作業は効率的に実施されることができる。加えて、細胞３５は培養液とともに液溜まり２９に押し流される。液溜まり２９では細胞３５は簡単に採取されることができる。
【００４４】
加えて、細胞３５が開口３３から引き離されると、カメラ１７は、開口３３を開放する細胞３５の画像を特定する画像信号を出力する。こうした画像信号の出力に応じて正圧の増大は停止する。すなわち、細胞３５が開口３３から引き離されると同時に正圧の増大が停止される。細胞３５に余計な正圧の作用は回避される。こうして細胞３５へのダメージは最低限に抑制される。細胞３５の採取作業や培養作業は効率的に実施されることができる。
【００４５】
図１１は第２具体例に係る細胞捕捉ユニット１５ａの構造を概略的に示す。この細胞捕捉ユニット１５ａは、液流路２６および液溜まり２９の間に設置される板状の堰き止め部材４１を備える。図１２を併せて参照し、堰き止め部材４１の両側端はそれぞれ、捕捉用シャーレ２５の側壁に区画される１対の支持片４２、４２に挟み込まれる。支持片４２は、捕捉用シャーレ２５の底面に直交する垂直方向に立ち上がる。支持片４２、４２同士の間に案内溝が区画される。堰き止め部材４１は垂直方向に移動することができる。その他、前述の細胞捕捉ユニット１５と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。
【００４６】
図１３に示されるように、例えば細胞３５の捕捉時、堰き止め部材４１は第１姿勢を確立する。第１姿勢の堰き止め部材４１は捕捉用シャーレ２５に受け止められる。液流路２６の下流端は塞がれる。その結果、液流路２６の下流端から液溜まり２９に向かう培養液の流れは堰き止められる。その一方で、例えば細胞３５の離脱時、図１４に示されるように、堰き止め部材４１は支持片４２の案内で垂直方向に持ち上げられる。堰き止め部材４１は第１姿勢から第２姿勢に姿勢を変化させる。液流路２６の下流端は開放される。その結果、堰き止め部材４１は液流路２６の下流端から液溜まり２９に向かって培養液の流出を許容する。
【００４７】
こうした細胞捕捉ユニット１５ａでは、細胞３５の捕捉時、堰き止め部材４１は第１姿勢を確立する。堰き止め部材４１の働きで培養液は液流路２６に溜め込まれる。液溜まり２９は空にされる。その一方で、細胞３５の離脱時、堰き止め部材４１は第２姿勢を確立する。細胞捕捉板２７は液溜まり２９よりも上段に配置されることから、細胞捕捉板２７上から液溜まり２９に勢いよく培養液が流れ出る。こうした培養液の流れに基づき液溜まり２９に向かって細胞３５は確実に押し流される。細胞３５は簡単に液溜まり２９に移動することができる。
【００４８】
図１５は第３具体例に係る細胞捕捉ユニット１５ｂの構造を概略的に示す。この細胞捕捉ユニット１５ｂでは、液流路２６の下流端で液流路２６よりも下段に回収容器４３が設置される。回収容器４３は、細胞捕捉板２７の外側で捕捉用シャーレ２５に着脱自在に保持される。液流路２６および回収容器４３の間には堰き止め部材４４が設置される。堰き止め部材４４はヒンジ４５で捕捉用シャーレ２５に連結される。堰き止め部材４４、ヒンジ４５および捕捉用シャーレ２５は樹脂材料から一体成型される。ヒンジ４５はいわゆるリビングヒンジを構成する。その結果、堰き止め部材４４は、ヒンジ４５に規定される所定の水平軸Ｌ１回りに揺動する。
【００４９】
堰き止め部材４４は、細胞捕捉板２７の表面から立ち上がる第１姿勢を確立する。図１６を併せて参照し、堰き止め部材４４の内壁面には溝４６が形成される。第１姿勢の堰き止め部材４４では、溝４６は、細胞捕捉板２７の表面に直交する垂直方向に延びる。堰き止め部材４４が水平軸Ｌ１回りで第１姿勢から第２姿勢に姿勢を変化させると、図１７に示されるように、堰き止め部材４４は回収容器４３上に進入する。その結果、図１８に示されるように、溝４６は、液流路２６から回収容器４３に向かって延びる流路を構成する。その他、前述の細胞捕捉ユニット１５、１５ａと均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。
【００５０】
例えば細胞３５の捕捉時、堰き止め部材４４は第１姿勢を確立する。図１９に示されるように、堰き止め部材４４は液流路２６の下流端を塞ぐ。堰き止め部材４４は、液流路２６の下流端から流れ出る培養液の流れを堰き止める。その一方で、細胞３５の離脱時、図２０に示されるように、堰き止め部材４４が第２姿勢を確立すると、液流路２６は開放される。堰き止め部材４４は液流路２６の下流端から回収容器４３に向かって培養液の流出を許容する。細胞捕捉板２７上から溝４６に沿って勢いよく培養液が流れ出る。その後、図２１に示されるように、回収容器４３は捕捉用シャーレ２５から取り外される。細胞３５は、回収容器４３に収容された状態で培養される。
【００５１】
こうした細胞捕捉ユニット１５ｂでは、細胞３５の捕捉時、堰き止め部材４４は第１姿勢を確立する。堰き止め部材４４の働きで培養液は液流路２６に溜め込まれる。回収容器４３は空にされる。その一方で、細胞３５の離脱時、堰き止め部材４４は第２姿勢を確立する。細胞捕捉板２７は回収容器４３よりも上段に配置されることから、細胞捕捉板２７上から回収容器４３に勢いよく培養液が流れ出る。こうした培養液の流れに基づき回収容器４３に向かって細胞３５は確実に押し流される。液流路２６に培養液が追加供給されなくても、細胞３５は簡単に回収容器４３に移動することができる。
【００５２】
以上のような細胞捕捉ユニット１５ｂでは、図２２に示されるように、堰き止め部材４４では溝４６の外端は壁体４７で塞がれてもよい。壁体４７の内側には溝４６の外端に流出口４８が形成される。第２姿勢の堰き止め部材４４では流出口４８は回収容器４３に向き合わせられる。図２３に示されるように、堰き止め部材４４が第１姿勢を確立すると、流出口４８は培養液の液面よりも上段に配置される。その一方で、堰き止め部材４４が第２姿勢を確立すると、図２４に示されるように、液流路２６の下流端は開放される。その結果、液流路２６の下流端から溝４６に沿って流れ出る培養液は流出口４８から回収容器４３に流れ込む。
【００５３】
こうした細胞捕捉ユニット１５ｃでは、前述と同様に、例えば細胞３５の離脱時に堰き止め部材４４は第１姿勢から第２姿勢に姿勢を変化させる。姿勢の変化の実現にあたって、例えばマイクロインジェクション装置１１の使用者は、堰き止め部材４４の壁体４７の頂上面を指で触る。指から堰き止め部材４４にヒンジ４５の水平軸Ｌ１回りに回転力が付与される。こうして堰き止め部材４４は第２姿勢に姿勢を変化させる。壁体４７の働きで使用者の指と溝４６の内壁面との接触は確実に回避される。溝４６の内壁面に例えば細菌といった付着物の付着は回避される。培養液中に付着物の混入は確実に防止される。
【００５４】
図２５は第４具体例に係る細胞捕捉ユニット１５ｃの構造を概略的に示す。この細胞捕捉ユニット１５ｃは、液収容窪み５１を区画する細胞捕捉容器すなわち捕捉用シャーレ５２を備える。液収容窪み５１は、基準平面Ｐに沿って基準姿勢の細胞捕捉板２７を受け入れる。基準平面Ｐは水平面に沿って規定される。液収容窪み５１には前述の液体供給ユニット２８が接続される。液収容窪み５１の底面に前述の圧力発生ユニット１６が接続される。接続にあたって例えばゴムチューブが用いられる。こうして圧力発生ユニット１６は、液収容窪み５１の底面および細胞捕捉板２７の間に区画される圧力室５３に圧力を供給する。
【００５５】
捕捉用シャーレ５２は所定の水平軸Ｌ２回りで回転自在に支持機構（図示されず）に支持される。捕捉用シャーレ５２には第１傾斜面５４が形成される。第１傾斜面５４は、捕捉用シャーレ５２の外縁に向かって基準平面Ｐに対して所定の傾斜角αで立ち上がる。捕捉用シャーレ５２の外壁には液収容窪み５１の外側に第２傾斜面５５が形成される。第２傾斜面５５は第１傾斜面５４に直交する。第２傾斜面５５には細胞回収容器５６の側壁が受け止められる。第２傾斜面５５の働きで細胞回収容器５６は所定の傾斜姿勢を確立する。細胞回収容器５６は基準平面Ｐに対して前述の傾斜角αを確立する。その結果、細胞回収容器５６は液収容窪み５１に向かって開口する。第１傾斜面５４の外端は細胞回収容器５６に接続される。
【００５６】
細胞回収容器５６は捕捉用シャーレ５２に着脱自在に支持される。捕捉用シャーレ５２には、細胞回収容器５６の下端に区画される縁５６ａを受け入れる支持溝５７が形成される。図２６を併せて参照し、捕捉用シャーレ５２には、細胞回収容器５６の上端に区画される縁５６ｂを受け入れる１対の支持部材５８が形成される。細胞回収容器５６の取り付けにあたって細胞回収容器５６は、縁５６ｂで支持部材に嵌め込まれた後に、縁５６ａで支持溝５７に嵌め込まれればよい。捕捉用シャーレ５２は樹脂材料から構成されることから、縁５６ａ、５６ｂの嵌め込みにあたって捕捉用シャーレ５２の弾性変形が引き起こされる。
【００５７】
例えば細胞３５の捕捉時、細胞捕捉板２７は基準姿勢を確立する。図２７に示されるように、液収容窪み５１に細胞３５を含む培養液が供給される。第１傾斜面５４は基準平面Ｐに対して所定の傾斜角αで立ち上がることから、第１傾斜面５４は液収容窪み５１から流れ出る培養液の流れを堰き止める。その一方で、細胞３５の離脱時、捕捉用シャーレ５２は水平軸Ｌ２回りで回転する。その結果、図２８に示されるように、細胞捕捉板２７は所定の傾斜姿勢を確立する。その一方で、細胞回収容器５６は基準平面Ｐに沿って水平姿勢を確立する。その結果、第１傾斜面５４から細胞回収容器５６に向かって培養液の流れが生み出される。細胞捕捉板２７上から細胞回収容器５６に沿って勢いよく培養液が流れ出る。その後、細胞回収容器５６は捕捉用シャーレ５２から取り外される。細胞３５は、細胞回収容器５６に収容された状態で培養される。
【００５８】
こうした細胞捕捉ユニット１５ｃでは、細胞３５の捕捉時、細胞捕捉板２７は基準平面Ｐに沿って基準姿勢を確立する。その結果、培養液は液収容窪み５１に溜め込まれる。細胞回収容器５６は空にされる。その一方で、細胞３５の離脱時、細胞捕捉板２７は所定の傾斜姿勢を確立する。細胞回収容器５６は基準平面Ｐに沿って水平姿勢を確立する。液収容窪み５１は細胞回収容器５６よりも上段に配置される。その結果、細胞捕捉板２７上から細胞回収容器５６に勢いよく培養液が流れ出る。こうした培養液の流れに基づき細胞回収容器５６に向かって細胞３５は確実に押し流される。細胞３５は簡単に回収容器４３に移動することができる。
【００５９】
（付記１） 細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットとを備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６０】
（付記２） 付記１に記載の細胞捕捉装置において、前記正圧生成ユニットに接続され、所定の刻み値で離散的に前記正圧生成ユニットの圧力設定値を増大させる制御回路をさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６１】
（付記３） 付記１に記載の細胞捕捉装置において、前記開口を塞ぐ細胞を撮像し、対応の画像信号を出力する撮像装置と、撮像装置および前記正圧生成ユニットに接続されて、少なくとも部分的に開口を開放する細胞の画像を特定する画像信号に基づき前記正圧生成ユニットの動作を制御する制御回路とをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６２】
（付記４） 付記１に記載の細胞捕捉装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端に接続されて、液流路から流れ出る液体を受け止める液溜まりとをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６３】
（付記５） 付記１に記載の細胞捕捉装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端で、液流路よりも下段に設置される回収容器と、液流路の下流端に設置されて、液流路の下流端から流れ出る液体の流れを堰き止める第１姿勢、および、液流路の下流端から液体の流出を許容する第２姿勢の間で姿勢を変化させる堰き止め部材とをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６４】
（付記６） 付記１に記載の細胞捕捉装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、所定の水平軸回りで回転自在に支持され、基準平面に沿って基準姿勢の細胞捕捉板を受け入れる液収容窪みを区画する細胞捕捉容器と、液収容窪みに接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、基準平面に対して所定の傾斜角を確立する傾斜姿勢で細胞捕捉容器に液収容窪みの外側で支持される細胞回収容器と、細胞捕捉板および細胞回収容器の間に配置され、細胞捕捉板から細胞回収容器に向かって基準平面に対して前記傾斜角で立ち上がる傾斜面とをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６５】
（付記７） 細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットと、細胞に液体を注入するインジェクションユニットとを備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００６６】
（付記８） 付記７に記載のインジェクション装置において、前記正圧生成ユニットに接続され、所定の刻み値で離散的に前記正圧生成ユニットの圧力設定値を増大させる制御回路をさらに備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００６７】
（付記９） 付記７に記載のインジェクション装置において、前記開口を塞ぐ細胞を撮像し、対応の画像信号を出力する撮像装置と、撮像装置および前記正圧生成ユニットに接続されて、少なくとも部分的に開口を開放する細胞の画像を特定する画像信号に基づき前記正圧生成ユニットの動作を制御する制御回路とをさらに備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００６８】
（付記１０） 付記７に記載のインジェクション装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端に接続されて、液流路から流れ出る液体を受け止める液溜まりとをさらに備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００６９】
（付記１１） 付記７に記載のインジェクション装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端で、液流路よりも下段に設置される回収容器と、液流路の下流端に設置されて、液流路の下流端から流れ出る液体の流れを堰き止める第１姿勢、および、液流路の下流端から液体の流出を許容する第２姿勢の間で姿勢を変化させる堰き止め部材とをさらに備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００７０】
（付記１２） 付記７に記載のインジェクション装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、所定の水平軸回りで回転自在に支持され、基準平面に沿って基準姿勢の細胞捕捉板を受け入れる液収容窪みを区画する細胞捕捉容器と、液収容窪みに接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、基準平面に対して所定の傾斜角を確立する傾斜姿勢で細胞捕捉容器に液収容窪みの外側で支持される細胞回収容器と、細胞捕捉板および細胞回収容器の間に配置され、細胞捕捉板から細胞回収容器に向かって基準平面に対して前記傾斜角で立ち上がる傾斜面とをさらに備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００７１】
（付記１３） 表面に細胞の大きさよりも小さい開口を区画する細胞捕捉板の表面に、細胞を含む液体を供給する工程と、細胞捕捉板内に区画されて開口に通じる通路内に負圧を発生させて、開口に液体内の細胞を吸着させて細胞で開口を塞ぐ工程と、通路内に正圧を発生させて、少なくとも部分的に開口を開放する工程とを備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【００７２】
（付記１４） 付記１３に記載の細胞捕捉方法において、前記正圧の発生にあたって、前記通路に接続される正圧生成ユニットで所定の刻み値で離散的に圧力設定値を増大させる工程を備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【００７３】
（付記１５） 付記１３に記載の細胞捕捉方法において、前記開口を塞ぐ細胞の画像を撮像する工程と、少なくとも部分的に前記開口を開放する細胞を撮像すると、前記正圧の増大を停止する工程とを備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【００７４】
（付記１６） 付記１３に記載の細胞捕捉方法において、前記細胞捕捉板上に液体の流れを生成し、前記細胞捕捉板に隣接する液溜まりに向かって細胞を押し流す工程をさらに備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【００７５】
（付記１７） 付記１３に記載の細胞捕捉方法において、前記細胞捕捉板上に液体の流れを生成し、前記細胞捕捉板の外側に配置される回収容器に向かって細胞を押し流す工程をさらに備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係るインジェクション装置の一具体例すなわちマイクロインジェクション装置の構造を概略的に示す図である。
【図２】第１具体例に係る細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す平面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】細胞捕捉板の構造を概略的に示す斜視図である。
【図５】細胞捕捉板の開口に細胞が捕捉される様子を概略的に示す図である。
【図６】開口を塞ぐ細胞を撮像した画像を示す図である。
【図７】正圧の圧力値を示すグラフである。
【図８】開口を開放する細胞を示す拡大図である。
【図９】開口を開放する細胞を撮像した画像を示す図である。
【図１０】細胞が液溜まりに押し流される様子を概略的に示す図である。
【図１１】第２具体例に係る細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す図である。
【図１２】細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す平面図である。
【図１３】細胞捕捉板の開口に細胞が捕捉される様子を概略的に示す図である。
【図１４】細胞が液溜まりに押し流される様子を概略的に示す図である。
【図１５】第３具体例に係る細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す図である。
【図１６】堰き止め部材の構造を概略的に示す図である。
【図１７】堰き止め部材の構造を概略的に示す図である。
【図１８】堰き止め部材の構造を概略的に示す図である。
【図１９】堰き止め部材が第１姿勢を確立する様子を概略的に示す図である。
【図２０】堰き止め部材が第２姿勢を確立する様子を概略的に示す図である。
【図２１】回収容器が捕捉用シャーレから取り外される様子を概略的に示す図である。
【図２２】第２具体例の変形例に係る細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す図である。
【図２３】細胞捕捉板の開口に細胞が捕捉される様子を概略的に示す図である。
【図２４】細胞が回収容器に押し流される様子を概略的に示す図である。
【図２５】第４具体例に係る細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す図である。
【図２６】細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す図である。
【図２７】細胞捕捉板が基準姿勢を確立する様子を概略的に示す図である。
【図２８】細胞捕捉板が傾斜姿勢を確立する様子を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１１ インジェクション装置（マイクロインジェクション装置）、１２ インジェクションユニット、１６ 負圧発生ユニットおよび正圧生成ユニットとしての圧力発生ユニット、１７ 撮像装置、２１ 制御回路、２６ 液流路、２７ 細胞捕捉板、２８ 液体供給ユニット、２９ 液溜まり、３２ 通路、３３ 開口、３５ 細胞、４３ 回収容器、４４ 堰き止め部材、５１ 液収容窪み、５２ 細胞捕捉容器としての捕捉用シャーレ、５４ 傾斜面（第１傾斜面）、５６ 細胞回収容器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞に所定の液体を注入するマイクロインジェクション装置に利用される細胞捕捉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロインジェクション装置は広く知られる。シャーレ内には細胞捕捉板が配置される。細胞捕捉板には例えば表面から裏面に貫通する通路が形成される。通路は、細胞の大きさよりも小さい開口を区画する。シャーレ内には培養液が供給される。培養液中には細胞が浮遊する。通路内に負圧が発生すると、培養液は通路内に引き込まれる。その結果、通路の開口には細胞が捕捉される。捕捉された細胞にはキャピラリが挿入される。キャピラリから細胞に所定の液体が注入される。
【特許文献１】特開２００４−２１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
細胞の培養にあたって液体の注入後に細胞は回収される。回収時、通路内で負圧の発生は停止される。細胞の回収にあたって例えばピペットが用いられる。細胞はピペットの先端からピペットの収容空間内に吸い上げられる。細胞が通路の開口に捕捉される際、例えば細胞の一部が通路内に入り込んでしまう。また、細胞の表面は粘着性を有する。その結果、細胞は開口から剥がれにくい。ピペットでの回収にあたって細胞には大きな引き剥がし力すなわち負荷がかけられなければならない。細胞の破壊が懸念される。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、細胞へのダメージを極力低減させることができる細胞捕捉装置および細胞捕捉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】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットとを備えることを特徴とする細胞捕捉装置が提供される。
【０００６】
こうした細胞捕捉装置によれば、負圧発生ユニットは通路内に負圧を発生させる。開口は細胞の大きさよりも小さいことから、負圧の発生に基づき細胞は開口に吸着する。細胞は開口を塞ぐ。こうして細胞は捕捉される。その一方で、正圧生成ユニットは通路内に正圧を作用させる。正圧の作用に基づき細胞は開口から引き離される。細胞は開口を開放する。こうした細胞は簡単に採取される。細胞へのダメージは極力低減される。
【０００７】
細胞捕捉装置は、正圧生成ユニットに接続され、所定の刻み値で離散的に正圧生成ユニットの圧力設定値を増大させる制御回路をさらに備えればよい。正圧の圧力設定値は所定の刻み値で離散的に増大する。刻み値は均一の時間間隔で増加する。その結果、細胞に作用する正圧は徐々に増大していく。細胞は開口から徐々に引き離されていく。細胞への負荷はできる限り抑制される。こうして細胞へのダメージは最低限に抑制される。
【０００８】
細胞捕捉装置は、開口を塞ぐ細胞を撮像し、対応の画像信号を出力する撮像装置と、撮像装置および正圧生成ユニットに接続されて、少なくとも部分的に開口を開放する細胞の画像を特定する画像信号に基づき正圧生成ユニットの動作を制御する制御回路とをさらに備えればよい。
【０００９】
こうした細胞捕捉装置によれば、細胞が開口から離脱すると、撮像装置は、開口を開放する細胞の画像を特定する画像信号を出力する。この画像信号に基づき制御回路は正圧生成ユニットの動作を制御する。例えば細胞が開口から離脱すると同時に正圧の増大が停止される。細胞に余計な正圧の作用は回避される。こうして細胞へのダメージは最低限に抑制される。
【００１０】
細胞捕捉装置は、通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端に接続されて、液流路から流れ出る液体を受け止める液溜まりとをさらに備えればよい。
【００１１】
こうした細胞捕捉装置によれば、細胞捕捉板の開口に細胞が捕捉される。通路に正圧が作用すると、細胞は開口から引き離される。このとき、液体供給ユニットから液流路に液体が供給される。液流路に受け入れられる細胞捕捉板上に液体が供給される。液体は液流路から下流の液溜まりに流れ出る。こうして細胞は液溜まりに押し流される。液溜まりで細胞は簡単に採取されることができる。
【００１２】
同様に、細胞捕捉装置は、通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端で、液流路よりも下段に設置される回収容器と、液流路の下流端に設置されて、液流路の下流端から流れ出る液体の流れを堰き止める第１姿勢、および、液流路の下流端から液体の流出を許容する第２姿勢の間で姿勢を変化させる堰き止め部材とをさらに備えればよい。
【００１３】
こういった細胞捕捉装置では、細胞捕捉板の開口に細胞が捕捉される。通路に正圧が作用すると、細胞は開口から引き離される。このとき、液体供給ユニットから液流路に液体が供給される。液流路に受け入れられる細胞捕捉板上に液体が供給される。液体は液流路から下流端に向かって流れる。液流路の下流端には第１姿勢の堰き止め部材が設置される。堰き止め部材は、液流路の下流端から流れ出る液体の流れを堰き止める。堰き止め部材が第２姿勢を確立すると、液流路の下流端から液体の流出を許容する。その結果、細胞捕捉板上から回収容器に勢いよく液体が流れ出る。こうした液体の流れに基づき回収容器に向かって細胞は確実に押し流される。細胞は簡単に回収容器に移動することができる。回収容器で細胞は簡単に採取されることができる。
【００１４】
同様に、細胞捕捉装置は、通路を区画する細胞捕捉板と、所定の水平軸回りで回転自在に支持され、基準平面に沿って基準姿勢の細胞捕捉板を受け入れる液収容窪みを区画する細胞捕捉容器と、液収容窪みに接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、基準平面に対して所定の傾斜角を確立する傾斜姿勢で細胞捕捉容器に液収容窪みの外側で支持される細胞回収容器と、細胞捕捉板および細胞回収容器の間に配置され、細胞捕捉板から細胞回収容器に向かって基準平面に対して傾斜角で立ち上がる傾斜面とをさらに備えればよい。
【００１５】
こういった細胞捕捉装置では、細胞捕捉容器に液収容窪みが区画される。液収容窪みは基準平面に沿って基準姿勢の細胞捕捉板を受け入れる。基準平面に対して所定の傾斜角を確立する傾斜姿勢で細胞捕捉容器に細胞回収容器が支持される。細胞捕捉板の開口には細胞が捕捉される。通路に正圧が作用すると、細胞は開口から引き離される。液体供給ユニットから液収容窪みに液体が供給される。このとき、細胞捕捉容器は所定の水平軸回りで回転する。その結果、細胞捕捉板は所定の傾斜姿勢を確立する。細胞捕捉板から細胞回収容器に向かって立ち上がる傾斜面に沿って液体は流れる。こうして液体とともに細胞は細胞回収容器に押し流される。細胞回収容器で細胞は簡単に採取されることができる。
【００１６】
以上のような細胞捕捉装置は例えばマイクロインジェクション装置といったインジェクション装置に組み込まれる。インジェクション装置は、細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットと、細胞に液体を注入するインジェクションユニットとを備えればよい。
【００１７】
第２発明によれば、表面に細胞の大きさよりも小さい開口を区画する細胞捕捉板の表面に、細胞を含む液体を供給する工程と、細胞捕捉板内に区画されて開口に通じる通路内に負圧を発生させて、開口に液体内の細胞を吸着させて細胞で開口を塞ぐ工程と、通路内に正圧を発生させて、少なくとも部分的に開口を開放する工程とを備えることを特徴とする細胞捕捉方法が提供される。
【００１８】
こうした細胞捕捉方法によれば、細胞捕捉板の通路内に負圧が発生する。負圧に基づき液体内の細胞は通路の開口に吸着して開口を塞ぐ。こうして細胞が捕捉される。その後、通路内には正圧が発生する。正圧に基づき細胞は少なくとも部分的に開口を開放する。こうして細胞は開口から引き離される。こうした細胞は簡単に採取される。細胞へのダメージは極力低減される。
【００１９】
こうした細胞捕捉方法は、正圧の発生にあたって、通路に接続される正圧生成ユニットで所定の刻み値で離散的に圧力設定値を増大させる工程を備えればよい。正圧の圧力設定値は所定の刻み値で離散的に増大する。刻み値は均一の時間間隔で増加する。その結果、細胞に作用する正圧は徐々に増大していく。細胞は開口から徐々に引き離されていく。細胞への負荷はできる限り抑制される。細胞へのダメージは最低限に抑制される。
【００２０】
細胞捕捉方法は、開口を塞ぐ細胞の画像を撮像する工程と、少なくとも部分的に開口を開放する細胞を撮像すると、正圧の増大を停止する工程とを備えればよい。少なくとも部分的に開口を開放する細胞が撮像されると、正圧の増大が停止される。こうして細胞に余計な正圧の作用は回避される。細胞へのダメージは最低限に抑制される。
【００２１】
細胞捕捉方法は、細胞捕捉板上に液体の流れを生成し、細胞捕捉板に隣接する液溜まりに向かって細胞を押し流す工程をさらに備えればよい。こうして細胞捕捉板上に液体の流れが生成されると、細胞は液溜まりに押し流される。液溜まりで細胞は簡単に採取されることができる。
【００２２】
細胞捕捉方法は、細胞捕捉板上に液体の流れを生成し、細胞捕捉板の外側に配置される回収容器に向かって細胞を押し流す工程をさらに備えればよい。こうして細胞捕捉板上に液体の流れが生成されると、細胞は回収容器に押し流される。回収容器で細胞は簡単に採取されることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように本発明によれば、細胞へのダメージを極力低減させることができる細胞捕捉装置および細胞捕捉方法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】
【００２４】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００２５】
図１は本発明に係るインジェクション装置の一具体例すなわちマイクロインジェクション装置１１の構造を概略的に示す。マイクロインジェクション装置１１は、例えば細胞といった微小体に薬剤や遺伝子といった注入物を注入するインジェクションユニット１２を備える。インジェクションユニット１２はキャピラリ１３を備える。キャピラリ１３はキャピラリ１３の軸心に沿って前後移動する。前後移動に基づきキャピラリ１３は先端から細胞に挿入される。
【００２６】
インジェクションユニット１２はステージ１４に向き合わせられる。ステージ１４は水平面に沿って水平移動することができる。ステージ１４の水平面上には細胞捕捉ユニット１５が配置される。キャピラリ１３は前後移動に基づき細胞捕捉ユニット１５に対して相対移動することができる。細胞捕捉ユニット１５では、培養液中に浮遊する細胞が捕捉される。細胞捕捉ユニット１５の詳細は後述される。
【００２７】
細胞捕捉ユニット１５には圧力発生ユニット１６が接続される。圧力発生ユニット１６には例えばレギュレータが用いられる。圧力発生ユニット１６は、細胞捕捉ユニット１５に正圧および負圧を供給することができる。圧力発生ユニット１６では、細胞捕捉ユニット１５に供給される正圧の圧力値および負圧の圧力値が調整される。圧力発生ユニット１６は本発明の正圧生成ユニットおよび負圧発生ユニットを構成する。
【００２８】
ステージ１４の背後には撮像装置すなわちカメラ１７が配置される。カメラ１７は鉛直方向に細胞捕捉ユニット１５に向き合わせられる。細胞捕捉ユニット１５およびカメラ１７の間には顕微鏡ユニット１８が配置される。カメラ１７には細胞捕捉ユニット１５を挟んで照明ユニット１９が向き合わせられる。照明ユニット１９は細胞捕捉ユニット１５に向かって鉛直方向に光を照射する。顕微鏡ユニット１８および照明ユニット１９の働きでカメラ１７は細胞捕捉ユニット１５の拡大画像を撮像することができる。カメラ１７は、拡大画像に対応の画像信号を出力する。
【００２９】
インジェクションユニット１２、ステージ１４、圧力発生ユニット１６、カメラ１７および照明ユニット１９といった各構成部品には制御回路２１が接続される。制御回路２１から出力される制御信号に基づきこれら構成部品の動作は制御される。制御回路２１にはモニタ２２が接続される。モニタ２２の表示画面上には、例えばカメラ１７で撮像された拡大画像が表示される。マイクロインジェクション装置１１の使用者はモニタ２２で拡大画像を確認することができる。
【００３０】
制御回路２１は、例えばメモリ（図示されず）に一時的に格納されるソフトウェアプログラムやデータに基づき様々な演算処理を実行する。こうしたソフトウェアプログラムやデータは、マイクロインジェクション装置１１に組み込まれるハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった大容量記憶装置に格納されればよい。制御回路２１にはキーボードといった入力装置（図示されず）が接続されればよい。使用者はキーボードから制御回路２１に指示や情報を入力する。
【００３１】
図２は第１具体例に係る細胞捕捉ユニット１５の構造を概略的に示す。細胞捕捉ユニット１５は、ステージ１４上に受け止められる細胞捕捉容器すなわち捕捉用シャーレ２５を備える。捕捉用シャーレ２５は透明な樹脂材料から構成される。捕捉用シャーレ２５は液流路２６を区画する。液流路２６には細胞捕捉板２７が受け入れられる。細胞捕捉板２７は液流路２６に着脱自在に受け入れられる。細胞捕捉板２７は例えば透明なシリコンチップから構成される。液流路２６には前述の圧力発生ユニット１６が接続される。圧力発生ユニット１６は液流路２６に圧力を供給する。
【００３２】
液流路２６の上流端には液体供給ユニット２８が接続される。液体供給ユニット２８は例えば培養液といった所定の液体を出力する。その一方で、液流路２６の下流端には、細胞捕捉板２７に隣接する液溜まり２９が接続される。液体供給ユニット２８から液流路２６の上流端に液体が供給されると、細胞捕捉板２７上に液体の流れが生成される。液体は液流路２６の下流端から液溜まり２９に流れ出る。液溜まり２９は、流れ出る液体を受け止める。
【００３３】
図３に示されるように、細胞捕捉板２７は液溜まり２９の底面よりも上段に配置される。液体供給ユニット２８との接続口は細胞捕捉板２７の表面よりも上段に配置される。細胞捕捉板２７は、液流路２６の底面との間で所定の圧力室３１を規定する。液流路２６の底面に圧力発生ユニット１６が接続される。こうして圧力発生ユニット１６は圧力室３１に圧力を供給する。圧力発生ユニット１６との接続にあたって例えばゴムチューブが用いられればよい。
【００３４】
細胞捕捉板２７には、その表面から裏面に貫通する複数の貫通孔すなわち通路３２が形成される。通路３２は圧力室３１を開放する。細胞捕捉板２７の厚みは例えば１０μｍ程度に設定される。図４を併せて参照し、通路３２は例えばマトリックス状に配置される。通路３２の断面は例えば円形に規定されればよい。通路３２には開口３３が区画される。開口３３は細胞の大きさよりも小さく形成される。開口３３の直径は例えば２μｍ〜３μｍ程度に設定される。
【００３５】
圧力室３１の圧力の制御にあたって、制御回路２１は圧力発生ユニット１６に制御信号を供給する。制御信号は圧力設定値を特定する。制御信号に基づき圧力発生ユニット１６は圧力を制御する。制御回路２１は、圧力発生ユニット１６で所定の刻み値で離散的に圧力設定値を増大させる。例えば正圧の供給にあたって、制御回路２１は、例えば５０［Ｐａ］上昇の制御信号を等間隔すなわち均一の時間間隔で出し続ける。なお、細胞捕捉ユニット１５、圧力発生ユニット１６、カメラ１７、制御回路２１および液体供給ユニット２８は本発明の細胞捕捉装置を構成する。
【００３６】
次に、マイクロインジェクション装置１１の動作を説明する。まず、液体供給ユニット２８から液流路２６に細胞の培養液が供給される。培養液には細胞は含まれない。培養液は細胞捕捉板２７上に供給される。制御回路２１から圧力発生ユニット１６に制御信号が供給される。制御信号は負圧の圧力設定値を特定する。制御信号に基づき圧力発生ユニット１６は圧力室３１すなわち通路３２に負圧を発生させる。その結果、通路３２内に培養液が引き込まれる。通路３２は培養液で満たされる。
【００３７】
続いて、細胞捕捉板２７の表面に細胞が供給される。供給にあたって例えばピペットが用いられる。圧力発生ユニット１６は通路３２の圧力を圧力設定値に維持する。負圧に基づき通路３２に培養液が引き込まれることから、図５に示されるように、細胞３５は通路３２の開口３３に向かって誘導される。開口３３は細胞３５の大きさよりも小さいことから、細胞３５は開口３３に吸着する。細胞３５は開口３３を塞ぐ。こうして細胞３５は開口３３で捕捉される。このとき、キャピラリ１３の先端は細胞３５に差し込まれる。キャピラリ１３の先端から細胞３５に例えば薬剤や遺伝子は注入される。
【００３８】
開口３３に捕捉されるすべての細胞３５に注入が完了すると、制御回路２１はカメラ１７を駆動する。照明ユニット１９から照射される光に基づきカメラ１７は細胞捕捉板２７の拡大画像を撮影する。図６に示されるように、カメラ１７は、開口３３を塞ぐ細胞３５を撮像する。カメラ１７は細胞３５にピントを合わせる。カメラ１７は、対応の画像信号を制御回路２１に出力する。制御回路２１は例えばメモリに画像を格納する。カメラ１７は均一の時間間隔で連続的に撮像を実施する。
【００３９】
制御回路２１は圧力発生ユニット１６に制御信号を出力する。各制御信号は負圧の圧力設定値を特定する。圧力設定値は所定の刻み値で離散的に増大する。前述されるように、刻み値は５０［Ｐａ］に設定される。こうして制御信号が出力されるごとに圧力設定値は５０［Ｐａ］増大する。制御信号に基づき圧力発生ユニット１６は正圧を徐々に増大させる。正圧は圧力室３１に供給される。その結果、図７に示されるように、通路３２内の正圧は徐々に増大していく。
【００４０】
通路３２内の正圧が例えば１．２［ｋＰａ］に到達すると、図８に示されるように、正圧は開口３３から細胞３５を引き離す。開口３３は開放される。図９に示されるように、細胞３５の移動に基づきカメラ１７および細胞３５の距離は変化する。細胞３５のピントはぼける。カメラ１７は、開口３３を開放する細胞３５の画像を特定する画像信号を生成する。画像信号は制御回路２１に出力される。圧力発生ユニット１６は正圧の増大を停止する。このとき、圧力発生ユニット１６は、停止時の正圧の圧力値を維持してもよいし、停止時の正圧の圧力値から圧力値を減少させてもよい。
【００４１】
液体供給ユニット２８は液流路２６に培養液単体を供給する。培養液には細胞３５は含まれない。液流路２６では、細胞捕捉板２７上に培養液の流れが生成される。液溜まり２９は細胞捕捉板２７よりも下段に形成されることから、培養液は液溜まり２９に向かって流れ出る。その結果、図１０に示されるように、細胞３５は培養液とともに液溜まり２９に押し流される。こうして細胞３５は、液溜まり２９に流れ出た培養液中に浮遊する。浮遊する細胞３５は例えばピペットに取り込まれる。こうして細胞３５は別の容器に移し替えられる。細胞３５は別の容器で培養される。
【００４２】
以上のようなマイクロインジェクション装置１１によれば、所定の注入物の注入後に通路３２に正圧が作用する。正圧の作用に基づき細胞３５は開口３３から引き離される。細胞３５は開口３３を開放する。その結果、細胞３５は培養液中を浮遊する。培養液中で細胞３５には負荷は作用しないことから、細胞３５は例えばピペットで簡単に採取されることができる。細胞３５へのダメージは極力低減される。細胞３５の破壊は防止される。細胞３５の採取作業や培養作業は効率的に実施されることができる。
【００４３】
しかも、正圧の圧力設定値は所定の刻み値で離散的に増大する。刻み値は均一の時間間隔で増加する。その結果、細胞３５に作用する正圧は徐々に増大していく。細胞３５は開口３３から徐々に引き離されていくことから、細胞３５への負荷はできる限り抑制される。こうして細胞３５へのダメージは最低限に抑制される。細胞３５の採取作業や培養作業は効率的に実施されることができる。加えて、細胞３５は培養液とともに液溜まり２９に押し流される。液溜まり２９では細胞３５は簡単に採取されることができる。
【００４４】
加えて、細胞３５が開口３３から引き離されると、カメラ１７は、開口３３を開放する細胞３５の画像を特定する画像信号を出力する。こうした画像信号の出力に応じて正圧の増大は停止する。すなわち、細胞３５が開口３３から引き離されると同時に正圧の増大が停止される。細胞３５に余計な正圧の作用は回避される。こうして細胞３５へのダメージは最低限に抑制される。細胞３５の採取作業や培養作業は効率的に実施されることができる。
【００４５】
図１１は第２具体例に係る細胞捕捉ユニット１５ａの構造を概略的に示す。この細胞捕捉ユニット１５ａは、液流路２６および液溜まり２９の間に設置される板状の堰き止め部材４１を備える。図１２を併せて参照し、堰き止め部材４１の両側端はそれぞれ、捕捉用シャーレ２５の側壁に区画される１対の支持片４２、４２に挟み込まれる。支持片４２は、捕捉用シャーレ２５の底面に直交する垂直方向に立ち上がる。支持片４２、４２同士の間に案内溝が区画される。堰き止め部材４１は垂直方向に移動することができる。その他、前述の細胞捕捉ユニット１５と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。
【００４６】
図１３に示されるように、例えば細胞３５の捕捉時、堰き止め部材４１は第１姿勢を確立する。第１姿勢の堰き止め部材４１は捕捉用シャーレ２５に受け止められる。液流路２６の下流端は塞がれる。その結果、液流路２６の下流端から液溜まり２９に向かう培養液の流れは堰き止められる。その一方で、例えば細胞３５の離脱時、図１４に示されるように、堰き止め部材４１は支持片４２の案内で垂直方向に持ち上げられる。堰き止め部材４１は第１姿勢から第２姿勢に姿勢を変化させる。液流路２６の下流端は開放される。その結果、堰き止め部材４１は液流路２６の下流端から液溜まり２９に向かって培養液の流出を許容する。
【００４７】
こうした細胞捕捉ユニット１５ａでは、細胞３５の捕捉時、堰き止め部材４１は第１姿勢を確立する。堰き止め部材４１の働きで培養液は液流路２６に溜め込まれる。液溜まり２９は空にされる。その一方で、細胞３５の離脱時、堰き止め部材４１は第２姿勢を確立する。細胞捕捉板２７は液溜まり２９よりも上段に配置されることから、細胞捕捉板２７上から液溜まり２９に勢いよく培養液が流れ出る。こうした培養液の流れに基づき液溜まり２９に向かって細胞３５は確実に押し流される。細胞３５は簡単に液溜まり２９に移動することができる。
【００４８】
図１５は第３具体例に係る細胞捕捉ユニット１５ｂの構造を概略的に示す。この細胞捕捉ユニット１５ｂでは、液流路２６の下流端で液流路２６よりも下段に回収容器４３が設置される。回収容器４３は、細胞捕捉板２７の外側で捕捉用シャーレ２５に着脱自在に保持される。液流路２６および回収容器４３の間には堰き止め部材４４が設置される。堰き止め部材４４はヒンジ４５で捕捉用シャーレ２５に連結される。堰き止め部材４４、ヒンジ４５および捕捉用シャーレ２５は樹脂材料から一体成型される。ヒンジ４５はいわゆるリビングヒンジを構成する。その結果、堰き止め部材４４は、ヒンジ４５に規定される所定の水平軸Ｌ１回りに揺動する。
【００４９】
堰き止め部材４４は、細胞捕捉板２７の表面から立ち上がる第１姿勢を確立する。図１６を併せて参照し、堰き止め部材４４の内壁面には溝４６が形成される。第１姿勢の堰き止め部材４４では、溝４６は、細胞捕捉板２７の表面に直交する垂直方向に延びる。堰き止め部材４４が水平軸Ｌ１回りで第１姿勢から第２姿勢に姿勢を変化させると、図１７に示されるように、堰き止め部材４４は回収容器４３上に進入する。その結果、図１８に示されるように、溝４６は、液流路２６から回収容器４３に向かって延びる流路を構成する。その他、前述の細胞捕捉ユニット１５、１５ａと均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。
【００５０】
例えば細胞３５の捕捉時、堰き止め部材４４は第１姿勢を確立する。図１９に示されるように、堰き止め部材４４は液流路２６の下流端を塞ぐ。堰き止め部材４４は、液流路２６の下流端から流れ出る培養液の流れを堰き止める。その一方で、細胞３５の離脱時、図２０に示されるように、堰き止め部材４４が第２姿勢を確立すると、液流路２６は開放される。堰き止め部材４４は液流路２６の下流端から回収容器４３に向かって培養液の流出を許容する。細胞捕捉板２７上から溝４６に沿って勢いよく培養液が流れ出る。その後、図２１に示されるように、回収容器４３は捕捉用シャーレ２５から取り外される。細胞３５は、回収容器４３に収容された状態で培養される。
【００５１】
こうした細胞捕捉ユニット１５ｂでは、細胞３５の捕捉時、堰き止め部材４４は第１姿勢を確立する。堰き止め部材４４の働きで培養液は液流路２６に溜め込まれる。回収容器４３は空にされる。その一方で、細胞３５の離脱時、堰き止め部材４４は第２姿勢を確立する。細胞捕捉板２７は回収容器４３よりも上段に配置されることから、細胞捕捉板２７上から回収容器４３に勢いよく培養液が流れ出る。こうした培養液の流れに基づき回収容器４３に向かって細胞３５は確実に押し流される。液流路２６に培養液が追加供給されなくても、細胞３５は簡単に回収容器４３に移動することができる。
【００５２】
以上のような細胞捕捉ユニット１５ｂでは、図２２に示されるように、堰き止め部材４４では溝４６の外端は壁体４７で塞がれてもよい。壁体４７の内側には溝４６の外端に流出口４８が形成される。第２姿勢の堰き止め部材４４では流出口４８は回収容器４３に向き合わせられる。図２３に示されるように、堰き止め部材４４が第１姿勢を確立すると、流出口４８は培養液の液面よりも上段に配置される。その一方で、堰き止め部材４４が第２姿勢を確立すると、図２４に示されるように、液流路２６の下流端は開放される。その結果、液流路２６の下流端から溝４６に沿って流れ出る培養液は流出口４８から回収容器４３に流れ込む。
【００５３】
こうした細胞捕捉ユニット１５ｃでは、前述と同様に、例えば細胞３５の離脱時に堰き止め部材４４は第１姿勢から第２姿勢に姿勢を変化させる。姿勢の変化の実現にあたって、例えばマイクロインジェクション装置１１の使用者は、堰き止め部材４４の壁体４７の頂上面を指で触る。指から堰き止め部材４４にヒンジ４５の水平軸Ｌ１回りに回転力が付与される。こうして堰き止め部材４４は第２姿勢に姿勢を変化させる。壁体４７の働きで使用者の指と溝４６の内壁面との接触は確実に回避される。溝４６の内壁面に例えば細菌といった付着物の付着は回避される。培養液中に付着物の混入は確実に防止される。
【００５４】
図２５は第４具体例に係る細胞捕捉ユニット１５ｃの構造を概略的に示す。この細胞捕捉ユニット１５ｃは、液収容窪み５１を区画する細胞捕捉容器すなわち捕捉用シャーレ５２を備える。液収容窪み５１は、基準平面Ｐに沿って基準姿勢の細胞捕捉板２７を受け入れる。基準平面Ｐは水平面に沿って規定される。液収容窪み５１には前述の液体供給ユニット２８が接続される。液収容窪み５１の底面に前述の圧力発生ユニット１６が接続される。接続にあたって例えばゴムチューブが用いられる。こうして圧力発生ユニット１６は、液収容窪み５１の底面および細胞捕捉板２７の間に区画される圧力室５３に圧力を供給する。
【００５５】
捕捉用シャーレ５２は所定の水平軸Ｌ２回りで回転自在に支持機構（図示されず）に支持される。捕捉用シャーレ５２には第１傾斜面５４が形成される。第１傾斜面５４は、捕捉用シャーレ５２の外縁に向かって基準平面Ｐに対して所定の傾斜角αで立ち上がる。捕捉用シャーレ５２の外壁には液収容窪み５１の外側に第２傾斜面５５が形成される。第２傾斜面５５は第１傾斜面５４に直交する。第２傾斜面５５には細胞回収容器５６の側壁が受け止められる。第２傾斜面５５の働きで細胞回収容器５６は所定の傾斜姿勢を確立する。細胞回収容器５６は基準平面Ｐに対して前述の傾斜角αを確立する。その結果、細胞回収容器５６は液収容窪み５１に向かって開口する。第１傾斜面５４の外端は細胞回収容器５６に接続される。
【００５６】
細胞回収容器５６は捕捉用シャーレ５２に着脱自在に支持される。捕捉用シャーレ５２には、細胞回収容器５６の下端に区画される縁５６ａを受け入れる支持溝５７が形成される。図２６を併せて参照し、捕捉用シャーレ５２には、細胞回収容器５６の上端に区画される縁５６ｂを受け入れる１対の支持部材５８が形成される。細胞回収容器５６の取り付けにあたって細胞回収容器５６は、縁５６ｂで支持部材に嵌め込まれた後に、縁５６ａで支持溝５７に嵌め込まれればよい。捕捉用シャーレ５２は樹脂材料から構成されることから、縁５６ａ、５６ｂの嵌め込みにあたって捕捉用シャーレ５２の弾性変形が引き起こされる。
【００５７】
例えば細胞３５の捕捉時、細胞捕捉板２７は基準姿勢を確立する。図２７に示されるように、液収容窪み５１に細胞３５を含む培養液が供給される。第１傾斜面５４は基準平面Ｐに対して所定の傾斜角αで立ち上がることから、第１傾斜面５４は液収容窪み５１から流れ出る培養液の流れを堰き止める。その一方で、細胞３５の離脱時、捕捉用シャーレ５２は水平軸Ｌ２回りで回転する。その結果、図２８に示されるように、細胞捕捉板２７は所定の傾斜姿勢を確立する。その一方で、細胞回収容器５６は基準平面Ｐに沿って水平姿勢を確立する。その結果、第１傾斜面５４から細胞回収容器５６に向かって培養液の流れが生み出される。細胞捕捉板２７上から細胞回収容器５６に沿って勢いよく培養液が流れ出る。その後、細胞回収容器５６は捕捉用シャーレ５２から取り外される。細胞３５は、細胞回収容器５６に収容された状態で培養される。
【００５８】
こうした細胞捕捉ユニット１５ｃでは、細胞３５の捕捉時、細胞捕捉板２７は基準平面Ｐに沿って基準姿勢を確立する。その結果、培養液は液収容窪み５１に溜め込まれる。細胞回収容器５６は空にされる。その一方で、細胞３５の離脱時、細胞捕捉板２７は所定の傾斜姿勢を確立する。細胞回収容器５６は基準平面Ｐに沿って水平姿勢を確立する。液収容窪み５１は細胞回収容器５６よりも上段に配置される。その結果、細胞捕捉板２７上から細胞回収容器５６に勢いよく培養液が流れ出る。こうした培養液の流れに基づき細胞回収容器５６に向かって細胞３５は確実に押し流される。細胞３５は簡単に回収容器４３に移動することができる。
【００５９】
（付記１） 細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットとを備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６０】
（付記２） 付記１に記載の細胞捕捉装置において、前記正圧生成ユニットに接続され、所定の刻み値で離散的に前記正圧生成ユニットの圧力設定値を増大させる制御回路をさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６１】
（付記３） 付記１に記載の細胞捕捉装置において、前記開口を塞ぐ細胞を撮像し、対応の画像信号を出力する撮像装置と、撮像装置および前記正圧生成ユニットに接続されて、少なくとも部分的に開口を開放する細胞の画像を特定する画像信号に基づき前記正圧生成ユニットの動作を制御する制御回路とをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６２】
（付記４） 付記１に記載の細胞捕捉装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端に接続されて、液流路から流れ出る液体を受け止める液溜まりとをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６３】
（付記５） 付記１に記載の細胞捕捉装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端で、液流路よりも下段に設置される回収容器と、液流路の下流端に設置されて、液流路の下流端から流れ出る液体の流れを堰き止める第１姿勢、および、液流路の下流端から液体の流出を許容する第２姿勢の間で姿勢を変化させる堰き止め部材とをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６４】
（付記６） 付記１に記載の細胞捕捉装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、所定の水平軸回りで回転自在に支持され、基準平面に沿って基準姿勢の細胞捕捉板を受け入れる液収容窪みを区画する細胞捕捉容器と、液収容窪みに接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、基準平面に対して所定の傾斜角を確立する傾斜姿勢で細胞捕捉容器に液収容窪みの外側で支持される細胞回収容器と、細胞捕捉板および細胞回収容器の間に配置され、細胞捕捉板から細胞回収容器に向かって基準平面に対して前記傾斜角で立ち上がる傾斜面とをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【００６５】
（付記７） 細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットと、細胞に液体を注入するインジェクションユニットとを備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００６６】
（付記８） 付記７に記載のインジェクション装置において、前記正圧生成ユニットに接続され、所定の刻み値で離散的に前記正圧生成ユニットの圧力設定値を増大させる制御回路をさらに備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００６７】
（付記９） 付記７に記載のインジェクション装置において、前記開口を塞ぐ細胞を撮像し、対応の画像信号を出力する撮像装置と、撮像装置および前記正圧生成ユニットに接続されて、少なくとも部分的に開口を開放する細胞の画像を特定する画像信号に基づき前記正圧生成ユニットの動作を制御する制御回路とをさらに備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００６８】
（付記１０） 付記７に記載のインジェクション装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端に接続されて、液流路から流れ出る液体を受け止める液溜まりとをさらに備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００６９】
（付記１１） 付記７に記載のインジェクション装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端で、液流路よりも下段に設置される回収容器と、液流路の下流端に設置されて、液流路の下流端から流れ出る液体の流れを堰き止める第１姿勢、および、液流路の下流端から液体の流出を許容する第２姿勢の間で姿勢を変化させる堰き止め部材とをさらに備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００７０】
（付記１２） 付記７に記載のインジェクション装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、所定の水平軸回りで回転自在に支持され、基準平面に沿って基準姿勢の細胞捕捉板を受け入れる液収容窪みを区画する細胞捕捉容器と、液収容窪みに接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、基準平面に対して所定の傾斜角を確立する傾斜姿勢で細胞捕捉容器に液収容窪みの外側で支持される細胞回収容器と、細胞捕捉板および細胞回収容器の間に配置され、細胞捕捉板から細胞回収容器に向かって基準平面に対して前記傾斜角で立ち上がる傾斜面とをさらに備えることを特徴とするインジェクション装置。
【００７１】
（付記１３） 表面に細胞の大きさよりも小さい開口を区画する細胞捕捉板の表面に、細胞を含む液体を供給する工程と、細胞捕捉板内に区画されて開口に通じる通路内に負圧を発生させて、開口に液体内の細胞を吸着させて細胞で開口を塞ぐ工程と、通路内に正圧を発生させて、少なくとも部分的に開口を開放する工程とを備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【００７２】
（付記１４） 付記１３に記載の細胞捕捉方法において、前記正圧の発生にあたって、前記通路に接続される正圧生成ユニットで所定の刻み値で離散的に圧力設定値を増大させる工程を備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【００７３】
（付記１５） 付記１３に記載の細胞捕捉方法において、前記開口を塞ぐ細胞の画像を撮像する工程と、少なくとも部分的に前記開口を開放する細胞を撮像すると、前記正圧の増大を停止する工程とを備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【００７４】
（付記１６） 付記１３に記載の細胞捕捉方法において、前記細胞捕捉板上に液体の流れを生成し、前記細胞捕捉板に隣接する液溜まりに向かって細胞を押し流す工程をさらに備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【００７５】
（付記１７） 付記１３に記載の細胞捕捉方法において、前記細胞捕捉板上に液体の流れを生成し、前記細胞捕捉板の外側に配置される回収容器に向かって細胞を押し流す工程をさらに備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係るインジェクション装置の一具体例すなわちマイクロインジェクション装置の構造を概略的に示す図である。
【図２】第１具体例に係る細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す平面図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】細胞捕捉板の構造を概略的に示す斜視図である。
【図５】細胞捕捉板の開口に細胞が捕捉される様子を概略的に示す図である。
【図６】開口を塞ぐ細胞を撮像した画像を示す図である。
【図７】正圧の圧力値を示すグラフである。
【図８】開口を開放する細胞を示す拡大図である。
【図９】開口を開放する細胞を撮像した画像を示す図である。
【図１０】細胞が液溜まりに押し流される様子を概略的に示す図である。
【図１１】第２具体例に係る細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す図である。
【図１２】細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す平面図である。
【図１３】細胞捕捉板の開口に細胞が捕捉される様子を概略的に示す図である。
【図１４】細胞が液溜まりに押し流される様子を概略的に示す図である。
【図１５】第３具体例に係る細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す図である。
【図１６】堰き止め部材の構造を概略的に示す図である。
【図１７】堰き止め部材の構造を概略的に示す図である。
【図１８】堰き止め部材の構造を概略的に示す図である。
【図１９】堰き止め部材が第１姿勢を確立する様子を概略的に示す図である。
【図２０】堰き止め部材が第２姿勢を確立する様子を概略的に示す図である。
【図２１】回収容器が捕捉用シャーレから取り外される様子を概略的に示す図である。
【図２２】第２具体例の変形例に係る細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す図である。
【図２３】細胞捕捉板の開口に細胞が捕捉される様子を概略的に示す図である。
【図２４】細胞が回収容器に押し流される様子を概略的に示す図である。
【図２５】第４具体例に係る細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す図である。
【図２６】細胞捕捉ユニットの構造を概略的に示す図である。
【図２７】細胞捕捉板が基準姿勢を確立する様子を概略的に示す図である。
【図２８】細胞捕捉板が傾斜姿勢を確立する様子を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１１ インジェクション装置（マイクロインジェクション装置）、１２ インジェクションユニット、１６ 負圧発生ユニットおよび正圧生成ユニットとしての圧力発生ユニット、１７ 撮像装置、２１ 制御回路、２６ 液流路、２７ 細胞捕捉板、２８ 液体供給ユニット、２９ 液溜まり、３２ 通路、３３ 開口、３５ 細胞、４３ 回収容器、４４ 堰き止め部材、５１ 液収容窪み、５２ 細胞捕捉容器としての捕捉用シャーレ、５４ 傾斜面（第１傾斜面）、５６ 細胞回収容器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットとを備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【請求項２】
請求項１に記載の細胞捕捉装置において、前記正圧生成ユニットに接続され、所定の刻み値で離散的に前記正圧生成ユニットの圧力設定値を増大させる制御回路をさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【請求項３】
請求項１に記載の細胞捕捉装置において、前記開口を塞ぐ細胞を撮像し、対応の画像信号を出力する撮像装置と、撮像装置および前記正圧生成ユニットに接続されて、少なくとも部分的に開口を開放する細胞の画像を特定する画像信号に基づき前記正圧生成ユニットの動作を制御する制御回路とをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【請求項４】
請求項１に記載の細胞捕捉装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端に接続されて、液流路から流れ出る液体を受け止める液溜まりとをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【請求項５】
請求項１に記載の細胞捕捉装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端で、液流路よりも下段に設置される回収容器と、液流路の下流端に設置されて、液流路の下流端から流れ出る液体の流れを堰き止める第１姿勢、および、液流路の下流端から液体の流出を許容する第２姿勢の間で姿勢を変化させる堰き止め部材とをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【請求項６】
細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットと、細胞に液体を注入するインジェクションユニットとを備えることを特徴とするインジェクション装置。
【請求項７】
表面に細胞の大きさよりも小さい開口を区画する細胞捕捉板の表面に、細胞を含む液体を供給する工程と、細胞捕捉板内に区画されて開口に通じる通路内に負圧を発生させて、開口に液体内の細胞を吸着させて細胞で開口を塞ぐ工程と、通路内に正圧を発生させて、少なくとも部分的に開口を開放する工程とを備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【請求項１】
細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットとを備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【請求項２】
請求項１に記載の細胞捕捉装置において、前記正圧生成ユニットに接続され、所定の刻み値で離散的に前記正圧生成ユニットの圧力設定値を増大させる制御回路をさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【請求項３】
請求項１に記載の細胞捕捉装置において、前記開口を塞ぐ細胞を撮像し、対応の画像信号を出力する撮像装置と、撮像装置および前記正圧生成ユニットに接続されて、少なくとも部分的に開口を開放する細胞の画像を特定する画像信号に基づき前記正圧生成ユニットの動作を制御する制御回路とをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【請求項４】
請求項１に記載の細胞捕捉装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端に接続されて、液流路から流れ出る液体を受け止める液溜まりとをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【請求項５】
請求項１に記載の細胞捕捉装置において、前記通路を区画する細胞捕捉板と、細胞捕捉板を受け入れる液流路と、液流路の上流端に接続されて、所定の液体を出力する液体供給ユニットと、液流路の下流端で、液流路よりも下段に設置される回収容器と、液流路の下流端に設置されて、液流路の下流端から流れ出る液体の流れを堰き止める第１姿勢、および、液流路の下流端から液体の流出を許容する第２姿勢の間で姿勢を変化させる堰き止め部材とをさらに備えることを特徴とする細胞捕捉装置。
【請求項６】
細胞の大きさよりも小さい開口を区画する通路と、通路に接続され、通路内に負圧を発生させる負圧発生ユニットと、通路に接続され、通路内に正圧を作用させる正圧生成ユニットと、細胞に液体を注入するインジェクションユニットとを備えることを特徴とするインジェクション装置。
【請求項７】
表面に細胞の大きさよりも小さい開口を区画する細胞捕捉板の表面に、細胞を含む液体を供給する工程と、細胞捕捉板内に区画されて開口に通じる通路内に負圧を発生させて、開口に液体内の細胞を吸着させて細胞で開口を塞ぐ工程と、通路内に正圧を発生させて、少なくとも部分的に開口を開放する工程とを備えることを特徴とする細胞捕捉方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２００９−４４９７７（Ｐ２００９−４４９７７Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１２２７９（Ｐ２００７−２１２２７９）
【出願日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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