細胞操作観察装置
【課題】細胞操作ツールを不用意に細胞にぶつけてしまう危険性を無くすこと。
【解決手段】細胞へ物質を導入して観察する細胞操作観察装置１０は、細胞を培養するディッシュ１６を載置するディッシュホルダ２０を顕微鏡ＸＹステージ２６により水平方向に移動して、物質の導入を行う細胞の位置として指定された位置を、ＣＣＤカメラ４６の視野内の、チップ駆動装置１４のチップ部５８の位置に相当する所定の細胞操作位置に配置し、細胞操作ツールとしてのニードル６０先端のチップ部５８により、その所定の細胞操作位置に移動された細胞の細胞膜を穿孔することで、上記ディッシュ１６内の培養液中に混濁させた導入物質を上記細胞に導入する。また、モニタ３６に、観察可能な培養器の範囲である観察範囲に対応する図と、該図に重ね合わせて、細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲及び上記観察手段によって現在観察している位置とを表示する。
【解決手段】細胞へ物質を導入して観察する細胞操作観察装置１０は、細胞を培養するディッシュ１６を載置するディッシュホルダ２０を顕微鏡ＸＹステージ２６により水平方向に移動して、物質の導入を行う細胞の位置として指定された位置を、ＣＣＤカメラ４６の視野内の、チップ駆動装置１４のチップ部５８の位置に相当する所定の細胞操作位置に配置し、細胞操作ツールとしてのニードル６０先端のチップ部５８により、その所定の細胞操作位置に移動された細胞の細胞膜を穿孔することで、上記ディッシュ１６内の培養液中に混濁させた導入物質を上記細胞に導入する。また、モニタ３６に、観察可能な培養器の範囲である観察範囲に対応する図と、該図に重ね合わせて、細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲及び上記観察手段によって現在観察している位置とを表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞へ遺伝子等の物質を導入して観察する細胞操作観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、操作する細胞を顕微鏡視野下で選定し、その座標値を記録すると共に、基準点２点を設け、座標変換することにより、培養器を再配置しても、導入細胞の位置が再現できる細胞位置教示方法および単一細胞操作支援ロボットが開示されている。これにより、顕微鏡視野内の細胞をモニタ表示を見ながら任意に選定し、細胞操作を行うことができる。
【０００３】
また、特許文献２には、培養器に対応した図が表示されるとともに、観察中の現在のカメラ位置および移動したい位置、および、過去に観察した位置の記録が表示される培養装置が開示されている。これにより、操作者は、培養器中のどの位置を観察しているのかを、モニタ表示により確認することができる。
【特許文献１】特開２００５−３２６３４１号公報
【特許文献２】特開２００６−１４１３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に培養器は、顕微鏡視野範囲に対して大きい領域を有し、また、細胞を溶液中に浸して培養する都合上、周囲が側壁で覆われている。このため、細胞を操作する細胞操作ツール、もしくは、培養器を載置する顕微鏡ステージを不用意に動かすと、細胞操作ツールと培養器とが干渉し、細胞操作ツールを培養器内の細胞にぶつけてしまい、細胞にダメージを与えてしまうことがある。
【０００５】
しかるに、上記特許文献１の技術では、培養器のごく一部の顕微鏡視野内を表示するのみであるため、操作者が、培養器中のどの位置で細胞操作を行っているのか把握しにくく、細胞操作ツールを細胞にぶつけてしまう危険性がある。
【０００６】
また、上記特許文献２の技術においても、細胞操作を行う際に、干渉することなく安全に操作が行える範囲は、細胞操作ツールの形状、培養器の形状によって異なるため、培養器に対応した図を表示しただけでは把握しにくく、やはり、細胞操作ツールを細胞にぶつけてしまう危険性が残されている。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、細胞操作ツールを不用意に細胞にぶつけてしまう危険性を無くすことが可能な細胞操作観察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】
【０００８】
本発明の細胞操作観察装置の一態様は、細胞へ物質を導入して観察する細胞操作観察装置において、
細胞を培養する培養器を水平方向に移動可能に載置するステージと、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞を撮像して表示する観察手段と、
上記観察手段によって観察可能な培養器の範囲である観察範囲に対応する図と、該図に重ね合わせて、細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲及び上記観察手段によって現在観察している位置とを表示する図表示手段と、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞の内、物質の導入を行う細胞の位置を指定する指定手段と、
上記ステージを駆動して、上記指定手段によって指定された位置を上記観察手段の視野内の所定の細胞操作位置に配置する導入位置配置手段と、
上記導入位置配置手段によって上記所定の細胞操作位置に移動された細胞の細胞膜を細胞操作ツールによって穿孔することで、上記培養器内の培養液中に混濁させた導入物質を上記細胞に導入する細胞操作手段と、
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、観察範囲を示す図に細胞操作範囲と現在位置とを重ね合わせて表示することで、現在位置が細胞操作範囲を外れないように操作可能となるので、細胞操作ツールを不用意に細胞にぶつけてしまう危険性を無くすことが可能な細胞操作観察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】
【００１０】
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。
【００１１】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る細胞操作観察装置１０は、図１に示すように、細胞を観察するための倒立型顕微鏡１２と、それに取り付けられるチップ駆動装置１４とかを含む。
【００１２】
倒立型顕微鏡１２は、細胞を培養する培養器であるディッシュ１６を載置するθテーブル１８を備えるディッシュホルダ２０と、該ディッシュホルダ２０上の細胞を照明する照明装置２２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観察装置２４と、上記ディッシュホルダ２０をＸ方向及びＹ方向に移動する顕微鏡ＸＹステージ２６と、該顕微鏡ＸＹステージ２６の移動を指示するためのＸＹステージ操作用ジョイスティック２８と、該ＸＹステージ操作用ジョイスティック２８からの指示に従って上記顕微鏡ＸＹステージ２６及び上記θテーブル１８を駆動制御するディッシュホルダ移動コントローラ３０と、上記照明装置２２及び観察装置２４を制御する顕微鏡コントローラ３２と、上記観察装置２４により得られた画像を処理する画像処理装置３４と、該画像処理装置３４により処理された画像を表示するモニタ３６を備え、上記ディッシュホルダ移動コントローラ３０及び上記顕微鏡コントローラ３２を介して該倒立型顕微鏡１２の全体を制御する制御コンピュータ３８と、を備えている。
【００１３】
また、上記照明装置２２には、細胞に対して、上記観察装置２４とは反対側から照明光を照射する透過照明光源４０と、該透過照明光源４０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４２と、細胞に対して上記観察装置２４と同一方向から照明光を照射する落射照明光源４４とが備えられている。
【００１４】
一方、上記観察装置２４には、図示しない対物レンズを含む観察光学系と、該観察光学系を介した細胞からの光を撮像して画像を取得するＣＣＤカメラ４６と、細胞からの光を直接観察する接眼レンズ４８とが備えられている。
【００１５】
そして、本実施形態に係るチップ駆動装置１４は、装置本体５０と、該装置本体５０のコンデンサレンズ４２への取り付け部である顕微鏡アダプタ５２と、任意の位置に設置可能な操作モジュール５４と、該操作モジュール５４の操作に従って装置本体５０を制御するコントロールボックス５６から構成されている。なお、コントロールボックス５６は、上記ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して上記制御コンピュータ３８に接続され、該制御コンピュータ３８によって操作本体５０を制御可能に構成されている。また、図１では、装置本体５０を、接眼レンズ４８が設けられた側である倒立型顕微鏡１２の前面側に対し、コンデンサレンズ４２の右側に装着した状態を示している。
【００１６】
装置本体５０は、駆動対象であるチップ部５８を備える細胞操作ツールとしてのニードル６０を装着したアダプタ６２を取り付けるためのアダプタ保持部６４と、該アダプタ保持部６４をＺ方向に移動することで上記チップ部５８をＺ方向に移動させるＺ駆動部６６と、上記アダプタ保持部６４をＸ方向及びＹ方向に移動することで上記チップ部５８のＸＹ位置を調整する針位置調整ノブ（図示せず）と、を備えている。
【００１７】
ここで、アダプタ保持部６４には、図２（Ａ）に示すように、Ｚ駆動部６６の図示しない直線移動機構に、図示しないＸＹ駆動機構（コントロールボックス５６はこの駆動機構によりアダプタ保持部６４を駆動する）を介して取り付けるためのＺ駆動部取付部６８とは長手方向反対側に、上記アダプタ６２を着脱自在に装着するための装着部材、例えばアダプタ６２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７０、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５０内に収容される部分である。即ち、上記マグネット７０は、装置本体５０外部となる位置に設けられている。また、このマグネット７０の近傍に、アダプタ６２の位置決めのために、アダプタ６２に設けられた穴や溝に嵌合する嵌合部７２が配設されている。嵌合部７２は、倒立型顕微鏡１２の前面側に向けて突出しており、アダプタ６２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。
【００１８】
なお、装置本体５０がコンデンサレンズ４２の左側に装着された際にもアダプタ６２を装着できるように、マグネット７０及び嵌合部７２をアダプタ保持部６４の裏面側にも設けても良い。あるいは、装置本体５０の装着位置に応じて、アダプタ保持部６４を交換可能に構成しても良い。
【００１９】
上記アダプタ６２に装着されるニードル６０は、図２（Ｂ）に示すように、チップ部５８を形成したカンチレバーチップ７４を、該カンチレバーチップ７４を保持するためのシャフト７６の先端に接着して構成されている。カンチレバーチップ７４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７８と、該シリコンベース部７８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８０と、該レバー部８０の自由端に、該レバー部８０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５８とからなる。
【００２０】
本実施形態におけるチップ駆動装置１４では、上記ニードル６０をアダプタ６２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６０を装着したアダプタ６２を装置本体５０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６０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１４を繰り返し使用することができる。
【００２１】
また、細長いニードル６０を装置本体５０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５８がディッシュホルダ２０等の倒立型顕微鏡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５０から取り外したアダプタ６２にニードル６０を装着した上で、該アダプタ６２を装置本体５０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。
【００２２】
なお、アダプタ６２は、装置本体５０に装着された際に、ニードル６０のシャフト７６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７４はこのシャフト７６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５８は、レバー部８０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６２が装置本体５０に装着された状態では、チップ部５８は、レバー部８０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。
【００２３】
上記アダプタ６２がシャフト７６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７６を起き上げ過ぎると、コンデンサレンズ４２に干渉してしまう。ニードル６０の長さを例えば約５０ｍｍとすると、シャフト７６を６０度よりも起き上げるとコンデンサレンズ４２に干渉してしまう。また逆に、シャフト７６を寝かし過ぎると、ディッシュ１６の周壁部に干渉してしまう。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１６の周壁部に干渉してしまう。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。
【００２４】
アダプタ６２によりシャフト７６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８２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４２やディッシュ１６の周壁部に干渉することなく作業が行える。
【００２５】
このように、アダプタ６２がシャフト７６を保持する固定角度は、コンデンサレンズ４２と使用するディッシュ１６への干渉を考慮して、ニードル６０に十分な可動範囲８２を与えるように決定している。そして、アダプタ６２には、ニードル６０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７６を保持するような角度を持って形成されている。
【００２６】
なお、上記ディッシュ１６として使用されるガラスベースディッシュは、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ポリスチレンなどの合成樹脂材からなる底板部８４と周側部８６とで円筒状に形成されており、その底板部８４の中心部位には、円形を呈する透孔８８が１個穿設されている。そして、底板部８４には、下面８４ａ側から透孔８８の開口面８８ａを完全に覆うに足る板状ガラス部９０がシリコン系接着剤やアクリレート系接着剤などからなる接着剤Ｓを介して接合されており、該板状ガラス部９０により透孔８８の開口面８８ａの全体が遮蔽されている。こうして、底板部８４と板状ガラス部９０とによって、ディッシュ１６の底部が構成される。
【００２７】
このような構造を持つディッシュ１６では、図４（Ｃ）に示すように、シャフト７６がディッシュ１６の底板部８４に干渉することなくニードル６０を移動させることができる可動範囲８２は、透孔８８の開口面８８ａよりも狭い範囲に制限されてしまう。この可動範囲８２は、シャフト７６の径やカンチレバーチップ７４の長さ等によって変化する。なお勿論、θテーブル１８を備えることで、該θテーブル１８を駆動してディッシュ１６を回転させることによって、このディッシュ１６の底板部８４との干渉による制限に関しては回避可能である。
【００２８】
このように、本実施形態に係る細胞操作観察装置１０では、倒立型顕微鏡１２で観察可能な範囲である観察範囲は、細胞が培養されるディッシュ１６の透孔８８の開口面８８ａ全体であるのに対して、チップ駆動装置１４によって細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲は、上記可動範囲８２となり、観察範囲と細胞操作範囲とが異なることとなる。
【００２９】
一方、チップ駆動装置１４の操作モジュール５４は、特に図示しないが、Ｚ値セットボタンを備えている。このＺ値セットボタンは、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駆動部６６によるアダプタ保持部６４のＺ方向への駆動操作を該操作モジュール５４で行っても、このＺ値セットボタンにより記憶された位置よりも下（ディッシュ１６内の細胞の方向）にはアダプタ保持部６４が下降しないようにするものである。なお、このＺ値セットボタンは、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値セットボタンがＯＦＦ状態を「第１モード」と呼び、ＯＮ状態を「第２モード」と呼ぶものとする。
【００３０】
以下、このように構成された本実施形態に係る細胞操作観察装置１０を用いた細胞操作及び観察方法について説明する。
【００３１】
ここでは、ディッシュ１６内の培養液中で培養される細胞に物質を導入する場合及びそのようにして物質が導入された細胞の観察を例に説明する。
【００３２】
まず、細胞に物質を導入する場合について説明する。
即ち、図５に示すように、該細胞操作観察装置１０の操作者は、まず、細胞操作を行うためのチップ駆動装置１４の準備が済んでいるかどうか確認する（ステップＴＳ１）。ここで、未だ準備が済んでいない場合には、装置本体５０から取り外されているアダプタ６２に、ニードル６０を差し込み装着する（ステップＴＳ１）。そして、顕微鏡アダプタ５２を介してコンデンサレンズ４２に装着されている装置本体５０のアダプタ保持部６４に対し、倒立型顕微鏡１２の前面側から、そのニードル６０が装着されたアダプタ６２を装着する（ステップＳＴ３）。
【００３３】
その後、チップ位置決めを行う（ステップＳＴ４）。即ち、操作者は、接眼レンズ４８又はモニタ３６で観察しながら、図示しない針位置調整ノブを操作して、目視により、ニードル６０の先端に形成されているチップ部５８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、ディッシュホルダ２０上にディッシュ１６を載置せずに行う。
【００３４】
こうしてチップ位置決めがなされたならば、或は、上記ステップＳＴ１でチップ駆動装置１４が準備済であると確認した場合には、操作者は、次に、ディッシュホルダ２０上へのディッシュ１６の載置を行う（ステップＳＴ５）。なお、ディッシュ１６は、当該ディッシュ１６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培養液に混濁した状態でセットされる。
【００３５】
そして、モニタ３６に表示された画像を確認しながらＸＹステージ操作用ジョイスティック２８や操作モジュール５４を操作して細胞操作・観察動作を実施することで、ディッシュ１６内の所望の細胞に対して物質を導入する（ステップＳＴ６）。この細胞操作・観察動作は、操作者の上記操作に応じて制御コンピュータ３８が、ディッシュホルダ移動コントローラ３０、顕微鏡コントローラ３２及びコントロールボックス５６を介して、倒立型顕微鏡１２及びチップ駆動装置１４の各部を駆動制御することで行われるものであり、その詳細については後述する。
【００３６】
そして、細胞への物質導入が終了したならば、ディッシュ１６を回収する（ステップＳＴ７）。
【００３７】
また、続けて別のディッシュ１６にて培養された細胞に対して物質を導入する場合には、上記動作を繰り返すこととなる。この場合、既にチップ駆動装置１４の準備が済んでいるので、上記ステップＳＴ１から上記ステップＳＴ５へ進むことができる。勿論、コンタミネーションの虞をなくすために、上記ステップＳＴ１から上記ステップＳＴ５に進むのではなく、上記ステップＳＴ２に進んで、ニードル６０を交換するようにしても良い。
【００３８】
上記ステップＳＴ７で回収されたディッシュ１６は、上記導入しようとする物質が混濁された培養液が洗い流されて、新たな培養液が補充される。これにより、物質が導入された細胞が上記ディッシュ１６内で更に培養される。そして、所定の期間をおいた後、細胞操作観察装置１０を用いて観察される。
【００３９】
この観察を行う場合には、チップ駆動装置１４は必要としないので、上記ステップＳＴ１から上記ステップＳＴ５に進み、操作者は、その観察しようとする物質導入済細胞を培養しているディッシュ１６を顕微鏡ＸＹステージ２６によって水平方向に移動されるディッシュホルダ２０上へ載置する。
【００４０】
そして、操作者は、モニタ３６に表示された画像を確認しながらＸＹステージ操作用ジョイスティック２８や操作モジュール５４を操作して細胞操作・観察動作を実施することで、ディッシュ１６内の所望の細胞を観察する（ステップＳＴ６）。
【００４１】
そして、細胞の観察が終了したならば、ディッシュ１６を回収する（ステップＳＴ７）。
【００４２】
次に、上記ステップＳＴ６の細胞操作・観察動作を説明する。
【００４３】
この細胞操作・観察動作は、制御コンピュータ３８において、図６Ａ及び図６Ｂに示すような動作を行う制御プログラムを実行することで実施される。
【００４４】
なお、該制御プログラムが起動されると、図７に示すような操作ウィンドウがモニタ３６に表示される。この操作ウィンドウは、メニューバー９２、ＣＣＤカメラ４６で取得され画像処理装置３４により処理された画像を表示するモニタ表示部９４、各種操作ボタンやリスト表示を行う操作部９６、及びモニタ表示部９４がディッシュホルダ２０に載置されたディッシュ１６のどの部分を表示しているのかを示す培養器マップ表示部９８を有している。
【００４５】
操作部９６は、操作ボタンとして、物質の導入を指示するための「導入」ボタン１００、チップ部５８の位置登録を指示するための「針設定モード」ボタン１０２、物質を導入する位置の登録を指示するための「導入ポイント登録」ボタン１０４、物質を導入する細胞を含むエリアの登録を指示するための「操作エリア登録」ボタン１０６、ディッシュ１６の基準点の登録を指示するための「座標変換」ボタン１０８、その登録した基準点のクリアを指示するための「基準点クリア」ボタン１１０、観察を行うことを指示するための「観察」ボタン１１２、等を含む。
【００４６】
更に、操作部９６は、導入細胞リスト１１４を含む。この導入細胞リスト１１４は、上記「導入ポイント登録」ボタン１０４のマウスクリック操作に応じて細胞個々の導入細胞情報が登録される制御コンピュータ３８の図示しない記憶部に構成された導入細胞リストの内容を表示するものである。ここで、導入細胞情報は、位置情報（ＸＹ座標）と導入物質情報とを含むもので、導入物質情報はモニタ表示部９４への表示色、物質名称、粒子のサイズ、濃度、観察条件、等を含む。なお、導入する物質としては、細胞核、細胞質の何れに導入するものであっても良く、例えば、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１６内に混濁できるものであれば構わない。これらの導入する物質を導入物質リスト１１６よりプルダウンリストで選択可能なように、予め登録しておくことが好ましい。このような導入細胞リスト１１４を表示することで、細胞個々に、導入内容が把握できるようになる。
【００４７】
更に、操作部９６は、操作エリアリスト１１８を含む。この操作エリアリスト１１８は、上記「操作エリア登録」ボタン１０６のマウスクリック操作に応じて操作エリア情報が登録される制御コンピュータ３８の図示しない記憶部に構成された操作エリアリストの内容を表示するものである。この操作エリア情報は、物質の導入を行う又は行った細胞を含むエリアの位置情報、例えば当該エリアの左上等の所定のポイントのＸＹ座標を含む。なお、操作エリアのサイズは、モニタ表示部９４に表示されている範囲に相当する。
【００４８】
一方、培養器マップ表示部９８は、細胞が培養されるディッシュ１６の透孔８８の開口面８８ａ全体に相当する倒立型顕微鏡１２で観察可能な範囲である観察範囲１２０と、その観察範囲１２０の内のチップ駆動装置１４によって細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲１２２とを、区別可能に表示し、モニタ表示部９４が表示しているエリアを現在位置１２４として呈示する。また、上記操作エリアリスト１１８に登録表示されている各エリアを細胞操作エリア１２６として表示する。このように、現視野の観察像を表示するモニタ表示部９４と観察範囲１２０及び現在位置１２４を表示する培養器マップ表示部９８とを同一モニタ上に表示することで、今現在何処を観察しているのかを容易に把握できるようになる。
【００４９】
そして、制御コンピュータ３８は、まず、このような操作ウィンドウにおけるメニューバー９２の「ファイル」項目のマウスクリック操作等で表示されるファイルメニューより新規ファイル作成が選択されたか否かを判別する（ステップＳ１１）。
【００５０】
ここで、新規ファイル作成が選択された場合には、別途図示しないサンプル情報入力ウィンドウを開き、サンプル情報の入力を受け付け、その入力されたサンプル情報を図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ１２）。このサンプル情報としては、日付、番号、細胞、等が含まれる。更に、ディッシュ１６の種類やチップ駆動装置１４の種類をプルダウンメニューから選択できるようになっている。
【００５１】
こうしてサンプル情報が入力されたならば、次に、導入物質リスト１１６のプルダウンリストから導入物質の選択がなされる（ステップＳ１３）。このとき、上記導入細胞リスト１１４やモニタ表示部９４で識別表示するための表示色の設定や、物質名称、粒子のサイズ、濃度、観察条件等の入力が可能となっている。観察条件を入力しておくことにより、物質導入された細胞を後で観察しようとしたときに、その都度、観察条件を設定する必要を無くすことができる。このような導入物質の情報も図示しない記憶部に記憶される。
【００５２】
その後、ディッシュホルダ移動コントローラ３０により顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動してディッシュホルダ２０を水平方向に移動させ、ディッシュ１６の外形を測定することで観察範囲及び細胞操作範囲を設定し、図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ１４）。例えば、観察範囲は、上記入力されたディッシュ１６の種類に基づいて、ディッシュ１６が円形であれば外周の３点、四角形であれば対角の２点を測定すれば、特定できる。なお、この測定は、画像処理によってＣＣＤカメラ４６で取得した画像より境界を検出することで自動的に行うことも可能であるし、操作者がＸＹステージ操作用ジョイスティック２８を操作して上記２点又は３点を指定するようにしても良い。また、制御コンピュータ３８には、ディッシュ１６の種類とチップ駆動装置１４の種類との組み合わせに応じた細胞操作範囲のリストが予め記憶されており、上記入力されたディッシュ１６の種類及びチップ駆動装置１４の種類に応じて細胞操作範囲を設定することができる。このようにして、容易に観察範囲及び細胞操作範囲を設定できる。そして、それら設定した観察範囲及び細胞操作範囲と、モニタ表示部９４が表示している現在位置とを、培養器マップ表示部９８に、観察範囲１２０、細胞操作範囲１２２及び現在位置１２４として表示する（ステップＳ１５）。
【００５３】
次に、基準位置の登録を受け付け、図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ１６）。これは、操作者が図示しないカーソルをモニタ表示部９４の所望位置に合わせてマウスクリック操作により位置を指定して、「座標変換」ボタン１０８を操作すると、そのボタン操作に応じて上記指定位置を基準位置として登録するものである。この基準位置は２点、登録される。この登録された基準位置は、一旦回収された当該ディッシュ１６を再度セットして観察する際の位置合わせ（座標変換やθテーブル１８での回転駆動）に使用される。
【００５４】
その後、操作者の操作モジュール５４操作に応じて、コントロールボックス５６を介してチップ駆動装置１４のＺ駆動部６６を作動させ、チップ部５８を細胞の上方から細胞に近接させていく（ステップＳ１７）。操作者は、こうして、チップ部５８をディッシュ１６内の細胞と同焦で観察可能な位置まで降下させる。
【００５５】
そして、チップ部５８の位置を図示しない記憶部に登録する（ステップＳ１８）。これは、操作者が、「針設定モード」ボタン１０２を操作した後、図８に示すように、モニタ表示部９４に表示されたニードル６０の画像（ニードル像１２８）の先端部にカーソル１３０を合わせてマウスクリック操作することでチップ部５８の位置を指定すると、そのマウスクリック操作に応じて上記指定位置をチップ部５８の位置として登録するものである。このようにして、チップ部５８の位置を登録することができる。また、再度同様の操作を行うことで、迅速に位置の修正が行える。
【００５６】
なお、操作者の位置指定を受ける代わりに、「針設定モード」ボタン１０２の操作に応じて、画像処理によりカンチレバーチップ像１２８の幾何学的形状により自動判別するようにしても構わない。即ち、カンチレバーチップ７４の幾何学的形状から、細胞内にチップ部５８を侵入させなくてもチップ部５８の位置が容易に判別できる。
【００５７】
その後、物質を導入する位置の指定を受け付ける（ステップＳ１９）。これは、操作者がモニタ表示部９４上で導入する細胞を選定し、カーソル１３０をその選定した細胞内の導入したい位置に重ね合わせ、マウスクリック操作すると、その操作に応じて上記位置を指定位置として受け付けるものである。なお、この細胞の選定は、操作者が、ＸＹステージ操作用ジョイスティック２８を操作して、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動することでディッシュ１６を、チップ駆動装置１４によって細胞導入を行う所定の細胞操作位置に移動させ、モニタ表示部９４の画像を見ながら物質を導入する細胞を選定することにより行われる。この際、操作者は、培養器マップ表示部９８における細胞操作範囲１２２及び現在位置１２４の表示を確認しながらＸＹステージ操作用ジョイスティック２８を操作することで、シャフト７６をディッシュ１６にぶつけてしまうことを防止できる。
【００５８】
また、フローチャートには示していないが、まず、上記のようにディッシュ１６を移動させて「操作エリア登録」ボタン１０６の操作により細胞操作エリアを図示しない記憶部に設けた操作エリアリストに登録するという操作を繰り返し、後から、該記憶部の操作エリアリストの内容を表示している操作エリアリスト１１８上で所望の細胞操作エリアを選択してマウスダブルクリック操作により指定することで、当該細胞操作エリアの位置を細胞操作エリア１２６としてモニタ表示部９４に表示させ、該細胞操作エリア内から、導入しようとする細胞を選定するといった指定方法も採ることができる。
【００５９】
次に、制御コンピュータ３８は、チップ部５８の位置と上記指定位置との相対位置を算出し、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動して、上記指定位置がチップ部５８の位置と重なる位置にディッシュ１６を移動する（ステップＳ２０）。
【００６０】
その後の動作は、Ｚ値をセットしているか否かにより異なる。
１回目のチップ駆動では、まだＺ値をセットしていないので（ステップＳ２１）、第１モード細胞導入動作を行う（ステップＳ２２）。
【００６１】
この第１モード細胞導入動作においては、操作者は、モニタ表示部９４の画像を観察して「細胞の歪み」または「レバー部８０の撓み」を確認しながら、操作モジュール５４を操作し、制御コンピュータ３８は、図９に示すように、その操作に応じてコントロールボックス５６を介してＺ駆動部６６を駆動することで、チップ部５８をＺ方向に微少量ずつ下降させて行き、Ｚ方向の最適位置を決める（ステップＳ２２Ａ）。このとき、操作モジュール５４の操作は、該操作モジュール５４に設けられた図示しない移動量設定ダイアルの大・中・小でその感度を適宜切り替えながら行うことなる。また、操作モジュール５４の操作ではなく、操作部９６に「ステップ下降」ボタン１３２及び「ステップ上昇」ボタン１３４とステップ量設定部１３６を設け、それらのマウスクリック操作によってＺ駆動部６６の駆動方向と駆動量を指示するようにしても良い。
【００６２】
そして、このようにしてチップ部５８を下降させディッシュ１６の底面へ近づけていき、チップ部５８の先端が下降していく途中において、ディッシュ１６内の細胞に接触する。ここで、更にチップ部５８を下降させていくと、チップ部５８の先端が細胞内、即ち、細胞膜に及び核位置であれば核に、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１６内に混濁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５８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、操作者が操作モジュール５４の図示しないＺ値セットボタンを押すと、その押下に応じて（ステップＳ２２Ｂ）、制御コンピュータ３８は、図示しない位置検出部で検出されるそのときのアダプタ保持部６４の位置を最適位置を示すＺ値として、図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ２２Ｃ）。
【００６３】
その後、操作モジュール５４の操作に応じて、ニードル６０を上昇させることで、チップ部５８を退避させる（ステップＳ２２Ｄ）。
【００６４】
なお、チップ部５８を上昇させてチップ部５８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。
【００６５】
こうして物質が細胞に導入されたならば、操作者の「導入ポイント登録」１０４ボタンのマウスクリック操作に応じて、チップ部５８の位置に対応する顕微鏡ＸＹステージ２６の座標値（導入位置情報）及び導入物質情報を、図示しない記憶部に設けた導入細胞リストの導入ポイントＮｏ．１の情報に登録し、その登録内容を操作部９６に導入細胞リスト１１４として表示する（ステップＳ２２Ｅ）。このように、物質の導入動作に連動して導入位置情報及び導入物質情報が自動的に登録されるので、導入を試みた細胞の情報が確実に記録され、操作者の登録忘れが発生することがない。
【００６６】
そして、モニタ表示部９４に、導入ポイントＮｏ．１の位置情報を指定の色でマーカ１３８として表示する（ステップＳ２２Ｆ）。このマーカ１３８は、顕微鏡ＸＹステージ２６の移動に伴い、常に導入ポイントＮｏ．１の位置に表示される。即ち、予めチップ部５８の位置を登録しておくことで、チップ部５８と導入細胞位置とを相対的に位置決めすることが可能となるので、導入した細胞が判別され、なおかつ細胞内のどの位置に物質を導入したのかを示すマーカ１３８を精度良く表示することができるようになる。
【００６７】
以下、任意の細胞個々に対して物質の導入を繰り返し行う。
即ち、メニューバー９２の「ファイル」項目のマウスクリック操作等で表示されるファイルメニューより終了が選択される等の所定の終了指示がなされたか否かを判別し（ステップＳ２３）、そのような終了指示がなければ、上記ステップＳ１９に戻って、上述した動作を繰り返す。
【００６８】
この場合、２回目からのチップ駆動では、図示しない記憶部にＺ値をセットしているので（ステップＳ２１）、第２モード細胞導入動作を実施することになる（ステップＳ２４）。
【００６９】
この場合には、Ｚ値が図示しない記憶部にセットされているので、ＸＹ水平方向を位置決めした後は、操作モジュール５４による行き過ぎた操作を気にせずに、チップ部５８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、図９に示すように、操作者による「導入」ボタン１００の操作に応じて（ステップＳ２４Ａ）、制御コンピュータ３８は、コントロールボックス５６を介してＺ駆動部６６を駆動してチップ部５８を下降させていき、図示しない位置検出部で検出したアダプタ保持部６４の位置と図示しない記憶部にセットされているＺ値とを比較して、アダプタ保持部６４（チップ部５８）が上記Ｚ値の位置に到達するまで、チップ部５８を下降させる（ステップＳ２４Ｂ）。
【００７０】
その後は、上記ステップＳ２２Ｄに進み、操作モジュール５４の操作に応じて、ニードル６０を上昇させることで、チップ部５８を退避させる。こうして物質が細胞に導入されたならば、自動的に、チップ部５８の位置に対応する顕微鏡ＸＹステージ２６の座標値及び導入物質情報を、図示しない記憶部に設けた導入細胞リストの導入ポイントＮｏ．ｎの情報に登録し、その登録内容を操作部９６に導入細胞リスト１１４として表示する（ステップＳ２２Ｅ）。勿論、１回目のチップ駆動と同様に、操作者の「導入ポイント登録」１０４ボタンのマウスクリック操作に応じて、導入細胞リストに登録するようにしても構わない。そして、モニタ表示部９４に、導入ポイントＮｏ．ｎの位置情報を指定の色でマーカ１３８として表示する（ステップＳ２２Ｆ）。このマーカ１３８は、顕微鏡ＸＹステージ２６の移動に伴い、常に導入ポイントＮｏ．ｎの位置に表示される。
【００７１】
こうして、当該ディッシュ１６内の所望の細胞個々に対して物質の導入が終了したならば、操作者が上述した所定の終了指示を行うため、そのような終了指示がなされたならば（ステップＳ２３）、図示しない記憶部に記憶したサンプル情報、導入物質、基準位置、操作エリアリスト、導入細胞リスト、等の情報をファイルとして、任意のファイル名で図示しない記憶部に保存すると共に、上記サンプル情報、導入物質、基準位置、操作エリアリスト、導入細胞リスト、等の情報を該記憶部から削除する（ステップＳ２５）。
【００７２】
一方、上記のようにして或る物質を導入したディッシュ１６に対して、別の物質を更に導入する場合がある。そのような場合には、上記ステップＳＴ７で一旦回収したディッシュ１６から、その中の導入物質が混濁された培養液を洗い流し、今回の導入物質を混濁した培養液に置換した後、上記ステップＳＴ５で再びディッシュホルダ２０上へ載置する。
【００７３】
そして、操作者は、上記操作ウィンドウにおけるメニューバー９２の「ファイル」項目のマウスクリック操作等で表示されるファイルメニューより、上記ステップＳ２５で保存したファイルを読み出す操作を行う。
【００７４】
即ち、制御コンピュータ３８は、ファイルメニューより新規ファイル作成が選択されない場合には（ステップＳ１１）、ファイルの選択を受け付け（ステップＳ２６）、その選択されたファイルよりサンプル情報を読み出して図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ２７）。
【００７５】
その後、操作部９６の「観察」ボタン１１２がマウスクリック操作されたか否かを判別する（ステップＳ２８）。「観察」ボタン１１２が操作されない場合、上記ステップＳ１３と同様にして、導入物質リスト１１６のプルダウンリストから導入物質の選択がなされる（ステップＳ２９）。
【００７６】
その後、基準位置の登録を受け付け、図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ３０）。これは、操作者がカーソルをモニタ表示部９４の上記ステップＳ１６で指定したのと同一位置に合わせてマウスクリック操作により位置を指定して、「座標変換」ボタン１０８を操作することで、制御コンピュータ３８は、そのボタン操作に応じて上記指定位置を今回の基準位置として登録するものである。この基準位置は、上記ステップＳ１６と同様に、２点、登録する。そして、この登録された今回の基準位置の座標値と上記選択されたファイルより読み出した前回登録した基準位置の座標値との差分から、上記選択されたファイルより読み出した導入細胞リスト及び操作エリアリストにおける各座標値を現在のディッシュ１６の載置状態に応じた座標値に変換して、記憶部に記憶する（ステップＳ３１）。なお、このように座標値を変換することで位置合わせを行う代わりに、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介してθテーブル１８を回転させたり顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動させたりして、前回登録した基準位置の座標値に合致するようにディッシュ１６を移動させて、位置合わせを行うようにしても良い。このように、座標変換又はディッシュ１６の移動により位置合わせを行うことで、ディッシュ１６を再配置後に物質を導入した細胞の位置を再現することが可能となる。
【００７７】
次に、上記選択されたファイルから読み出した観察範囲及び操作範囲の情報に従って、培養器マップ表示部９８に、観察範囲１２０及び細胞操作範囲１２２を表示すると共に、モニタ表示部９４が表示している現在位置を現在位置１２４として表示する（ステップＳ３２）。また、上記記憶部に記憶した操作エリアリストに従って、培養器マップ表示部９８に、導入済の細胞操作エリア１２６を表示する（ステップＳ３３）。
【００７８】
その後、上記ステップＳ１７と同様にして、チップ部５８を細胞の上方から細胞に近接させていき（ステップＳ３４）、上記ステップＳ１８と同様にして、チップ部５８の位置を記憶部に登録する（ステップＳ３５）。またこのとき、上記記憶部に記憶した導入細胞リストに従って、モニタ表示部９４に表示されるＣＣＤカメラ４６で取得した細胞の画像上に、前回導入した導入ポイントの位置情報を指定の色でマーカ１３８として表示する（ステップＳ３６）。このマーカ１３８は、顕微鏡ＸＹステージ２６でのディッシュホルダ２０の水平移動によるディッシュ１６の移動に伴い、常に導入ポイントの位置に表示される。
【００７９】
その後は、上記ステップＳ１９に進み、上述したような動作を実行する。
【００８０】
こうして、複数種類の導入物質を導入することができる。図７は、２種類の導入物質を導入した場合のモニタ表示部９４の表示例を示している。この場合、マーカ１３８は、導入物質毎に異なる色で表示される。なお、図７では、色の違いをマーカ１３８の形状の違いで示しているが、実際には同一形状のマーカ１３８で色のみが異なるものとする。勿論、この図に示すように、色ではなくてマーカ１３８の形状で導入物質を区別可能に表示することも可能である。その場合には、導入細胞リスト１１４における「色」の項目が「マーカ形状」項目となり、マーカ形状を示すものに変更され、また導入物質リスト１１６も色ではなくてマーカ形状のリストとなる。
【００８１】
次に、観察を行う場合の細胞操作・観察動作を説明する。
この観察を行う場合には、操作部９６の「観察」ボタン１１２がマウスクリック操作され、上記ステップＳ２８において、それが判別される。そして、その場合には、操作者による観察倍率の選定に応じて、顕微鏡コントローラ３２を介して観察倍率を設定する（ステップＳ３７）。即ち、物質導入に関しては固定の倍率で構わないが、観察に関しては種々の倍率で観察を行うことが想定されるので、操作者の要求に応じた観察倍率を設定する。
【００８２】
そしてその後、上記ステップＳ３０と同様にして、基準位置の登録を受け付け、図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ３８）。そして、これにより登録された今回の基準位置の座標値と上記選択されたファイルより読み出した登録されている基準位置の座標値との差分から、上記選択されたファイルより読み出した導入細胞リスト及び操作エリアリストにおける各座標値を現在のディッシュ１６の載置状態に応じた座標値に変換して、記憶部に記憶する（ステップＳ３９）。或は、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介してθテーブル１８を回転させたり顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動させたりして、登録されている基準位置の座標値に合致するようにディッシュ１６を移動させても良い。
【００８３】
次に、上記ステップＳ３２と同様にして、培養器マップ表示部９８に、観察範囲１２０、細胞操作範囲１２２及び現在位置１２４を表示する（ステップＳ４０）。また、上記ステップＳ３３と同様にして、培養器マップ表示部９８に、導入済の細胞操作エリア１２６を表示する（ステップＳ４１）。そして、上記ステップＳ３６と同様にして、モニタ表示部９４に、導入済の導入ポイントの位置情報を指定の色でマーカ１３８として表示する（ステップＳ４２）。このマーカ１３８は、顕微鏡ＸＹステージ２６の駆動によるディッシュ１６の移動に伴い、常に導入ポイントの位置に表示される。
【００８４】
その後、操作者によって、操作部９６の導入細胞リスト１１４から所望の導入細胞が選択されてマウスがダブルクリック操作されることで、観察対象の細胞が選択されると（ステップＳ４３）、制御コンピュータ３８は、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動して、その選択された細胞の位置にディッシュ１６を移動させることで、選択された導入済み細胞をモニタ表示部９４に表示すると共に、顕微鏡コントローラ３２を介して上記選択されたフィルから読み出した観察条件の情報に基づいて倒立型顕微鏡１２を設定し、観察を開始させる（ステップＳ４４）。このように、観察条件を登録しておくことで、自動観察が可能となる。なお、この観察時に、観察条件を適宜変更できるようになっていることは言うまでもない。また、導入細胞リスト１１４から選択するだけで導入細胞位置へディッシュ１６が移動されて、迅速に観察が進められる。勿論、導入細胞リスト１１４からの選択だけでなく、操作エリアリスト１１８からの選択でも、同様の動作が可能である。同一エリアで複数の観察条件がある場合、それぞれ順次実行する。
【００８５】
そして、操作者によって上述した所定の終了指示がなされたか否かを確認し（ステップＳ４５）、そのような終了指示がなされていない場合には、別の細胞を観察するものとして、上記ステップＳ４３に戻る。
【００８６】
而して、所定の終了指示がなされたならば（ステップＳ４５）、図示しない記憶部に記憶したサンプル情報、導入物質（変更された観察条件を含む）、基準位置、操作エリアリスト、導入細胞リスト、等の情報をファイルとして、任意のファイル名で図示しない記憶部に保存すると共に、上記サンプル情報、導入物質、基準位置、操作エリアリスト、導入細胞リスト、等の情報を該記憶部から削除する（ステップＳ４６）。
【００８７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る細胞操作観察装置１０においては、ＸＹステージ操作用ジョイスティック２８の操作、モニタ表示部９４のマウスクリック操作、導入ポイント選択のためのマウスクリック操作、細胞操作エリア選択のためのマウスクリック操作、等に応じて、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動する際には、図１０に示すようなＸＹステージ移動指令動作を実行する。
【００８８】
即ち、まず、その移動先位置が細胞操作範囲内か否かを判別し（ステップＳ１００）、細胞操作範囲内であれば、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動してディッシュホルダ２０を水平移動することでディッシュ１６を移動させる（ステップＳ１０１）。そして、培養器マップ表示部９８における現在位置１２４の表示を更新する（ステップＳ１０２）。
【００８９】
これに対して、上記ステップＳ１００において移動先位置が細胞操作エリア内でないと判別した場合には、顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動することなく、モニタ３６上に警告表示灯を行う（ステップＳ１０３）。
【００９０】
上記第１実施形態では、操作者が培養器マップ表示部９８に表示された細胞操作範囲１２２及び現在位置１２４を確認しながら、シャフト７６がディッシュ１６にぶつからないように顕微鏡ＸＹステージ２６の移動指示を行うようにしていたが、本第２実施形態では、顕微鏡ＸＹステージ２６の移動前に細胞操作範囲と移動先位置との比較を行い、移動先位置が細胞操作範囲をオーバーする場合には移動しないようにすることで、操作者の負担を軽減することができる。
【００９１】
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。
【００９２】
例えば、図７に示した操作ウィンドウは一例であり、モニタ表示部９４、操作部９６及び培養器マップ表示部９８の配列はこれに限定されるものではない。また、操作部９６のボタンやリストの表示も、これに限定されるものではない。
【００９３】
（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。
【００９４】
（１） 細胞へ物質を導入して観察する細胞操作観察装置において、
細胞を培養する培養器を水平方向に移動可能に載置するステージと、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞を撮像して表示する観察手段と、
上記観察手段によって観察可能な培養器の範囲である観察範囲に対応する図と、該図に重ね合わせて、細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲及び上記観察手段によって現在観察している位置とを表示する図表示手段と、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞の内、物質の導入を行う細胞の位置を指定する指定手段と、
上記ステージを駆動して、上記指定手段によって指定された位置を上記観察手段の視野内の所定の細胞操作位置に配置する導入位置配置手段と、
上記導入位置配置手段によって上記所定の細胞操作位置に移動された細胞の細胞膜を細胞操作ツールによって穿孔することで、上記培養器内の培養液中に混濁させた導入物質を上記細胞に導入する細胞操作手段と、
を具備することを特徴とする細胞操作観察装置。
【００９５】
（対応する実施形態）
この（１）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、細胞操作観察装置１０が上記細胞操作観察装置に、ディッシュ１６が上記培養器に、ディッシュホルダ２０、ＸＹステージ２６が上記ステージに、観察装置２４、画像処理装置３４、モニタ３６、制御コンピュータ３８が上記観察手段に、観察範囲１２０が上記観察範囲に対応する図に、細胞操作範囲１２２が上記細胞操作範囲に、現在位置１２４が上記現在観察している位置に、培養器マップ表示部９８が上記図表示手段に、制御コンピュータ３８が上記指定手段に、チップ部５８の位置が上記所定の細胞操作位置に、ＸＹステージ操作用ジョイスティック２８、ディッシュホルダ移動コントローラ３０、制御コンピュータ３８が上記導入位置配置手段に、ニードル６０が上記細胞操作ツールに、チップ駆動装置１４、制御コンピュータ３８、操作モジュール５４、コントロールボックス５６が上記細胞操作手段に、それぞれ対応する。
【００９６】
（作用効果）
この（１）に記載の細胞操作観察装置によれば、観察範囲を示す図に細胞操作範囲と現在位置とを重ね合わせて表示することで、現在位置が細胞操作範囲を外れないように操作可能となるので、細胞操作ツールを不用意に細胞にぶつけてしまう危険性を無くすことが可能な細胞操作観察装置を提供することができる。
【００９７】
（２） 上記培養器の種類と上記細胞装置手段の種類とに応じた細胞操作範囲のリストを記憶する記憶手段と、
上記培養器の種類と上記細胞装置手段の種類とを指定する種類指定手段と、
を更に具備し、
上記図表示手段は、上記種類指定手段によって指定された上記培養器及び上記細胞装置手段の種類に従って上記記憶手段に記憶された上記リストより上記細胞操作範囲を読み出して表示することを特徴とする（１）に記載の細胞操作観察装置。
【００９８】
（対応する実施形態）
この（２）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、制御コンピュータ３８が上記記憶手段に、制御コンピュータ３８が上記種類指定手段に、それぞれ対応する。
【００９９】
（作用効果）
この（２）に記載の細胞操作観察装置によれば、培養器の種類と細胞装置手段の種類（細胞操作ツールの種類）とを指定するだけで、容易に細胞操作範囲を設定できる。
【０１００】
（３） 上記ステージに載置された上記培養器の形状を測定する測定手段を更に具備し、
上記図表示手段は、上記測定手段によって測定された上記培養器の形状に基づいて上記ステージ上での観察位置を特定して上記図を表示することを特徴とする（２）に記載の細胞操作観察装置。
【０１０１】
（対応する実施形態）
この（３）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、顕微鏡ＸＹステージ２６、ディッシュホルダ移動コントローラ３０、制御コンピュータ３８が上記測定手段に対応する。
【０１０２】
（作用効果）
この（３）に記載の細胞操作観察装置によれば、培養器の形状を測定することで、容易に観察範囲を設定できる。
【０１０３】
（４） 上記観察手段による細胞の表示と上記図表示手段による図の表示とは、同一のモニタ上に行われることを特徴とする（１）に記載の細胞操作観察装置。
【０１０４】
（対応する実施形態）
この（４）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。
【０１０５】
（作用効果）
この（４）に記載の細胞操作観察装置によれば、観察手段による細胞の表示と図表示手段による図の表示とを同一のモニタ上に行うことで、今現在何処を観察しているのかを容易に把握できるようになる。
【０１０６】
（５） 上記導入位置配置手段は、上記指定手段によって指定された位置と上記細胞操作範囲とを比較し、上記指定された位置が上記細胞操作範囲をオーバーするときには、上記ステージの駆動を行わないことを特徴とする（１）に記載の細胞操作観察装置。
【０１０７】
（対応する実施形態）
この（５）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第２実施形態が対応する。
【０１０８】
（作用効果）
この（５）に記載の細胞操作観察装置によれば、操作者の負担を軽減することができ、細胞操作ツールを不用意に細胞にぶつけてしまう危険性を確実に防止できる。
【０１０９】
（６） 上記細胞操作手段による細胞への導入物質の導入動作に連動して、その時点で上記観察手段によって観察しているエリアを細胞操作エリアとして記憶する記憶手段を更に具備し、
上記図表示手段は、更に、上記記憶手段に記憶した上記細胞操作エリアを上記観察範囲に対応する図に重ね合わせて表示することを特徴とする（１）に記載の細胞操作観察装置。
【０１１０】
（対応する実施形態）
この（６）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、制御コンピュータ３８が上記記憶手段に、細胞操作エリア１２６が上記観察範囲に対応する図に重ね合わせて表示される細胞操作エリアに、それぞれ対応する。
【０１１１】
（作用効果）
この（６）に記載の細胞操作観察装置によれば、細胞操作を行ったエリアを確実に記録でき、把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る細胞操作観察装置を示す全体構成図である。
【図２】図２（Ａ）は、チップ駆動装置のアダプタの取り付けに関する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（Ａ）及び（Ｂ）は、ガラスベースディッシュの上面図及び断面図であり、図４（Ｃ）はガラスベースディッシュの場合の可動範囲を説明するための図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る細胞操作観察装置を用いた細胞操作及び観察方法の流れを説明するためのフローチャートを示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、制御コンピュータによる細胞操作・観察動作の制御プログラムを説明するための一連のフローチャートの前半部分を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、制御コンピュータによる細胞操作・観察動作の制御プログラムを説明するための一連のフローチャートの後半部分を示す図である。
【図７】図７は、モニタに表示される操作ウィンドウの一例を示す図である。
【図８】図８は、チップ部の位置指定を行う際のモニタ表示部の表示例を示す図である。
【図９】図９は、第１モード細胞導入動作及び第２モード細胞導入動作のフローチャートを示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態に係る細胞操作観察装置におけるＸＹステージ移動指令動作のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０…細胞操作観察装置、 １２…倒立型顕微鏡、 １４…チップ駆動装置、 １６…ディッシュ、 １８…θテーブル、 ２０…ディッシュホルダ、 ２２…照明装置、 ２４…観察装置、 ２６…顕微鏡ＸＹステージ、 ２８…ＸＹステージ操作用ジョイスティック、 ３０…ディッシュホルダ移動コントローラ、 ３２…顕微鏡コントローラ、 ３４…画像処理装置、 ３６…モニタ、 ３８…制御コンピュータ、 ４０…透過照明光源、 ４２…コンデンサレンズ、 ４４…落射照明光源、 ４６…ＣＣＤカメラ、 ４８…接眼レンズ、 ５０…装置本体、 ５２…顕微鏡アダプタ、 ５４…操作モジュール、 ５６…コントロールボックス、 ５８…チップ部、 ６０…ニードル、 ６２…アダプタ、 ６４…アダプタ保持部、 ６６…Ｚ駆動部、 ６８…Ｚ駆動部取付部、 ７０…マグネット、 ７２…嵌合部、 ７４…カンチレバーチップ、 ７６…シャフト、 ７８…シリコンベース部、 ８０…レバー部、 ８２…可動範囲、 ８４…底板部、 ８４ａ…下面、 ８６…周側部、 ８８…透孔、 ８８ａ…開口面、 ９０…板状ガラス部、 ９２…メニューバー、 ９４…モニタ表示部、 ９６…操作部、 ９８…培養器マップ表示部、 １００…「導入」ボタン、 １０２…「針設定モード」ボタン、 １０４…「導入ポイント登録」ボタン、 １０６…「操作エリア登録」ボタン、 １０８…「座標変換」ボタン、 １１０…「基準点クリア」ボタン、 １１２…「観察」ボタン、 １１４…導入細胞リスト、 １１６…導入物質リスト、 １１８…操作エリアリスト、 １２０…観察範囲、 １２２…細胞操作範囲、 １２４…現在位置、 １２６…細胞操作エリア、 １２８…カンチレバーチップ像、 １３０…カーソル、 １３２…「ステップ下降」ボタン、 １３４…「ステップ上昇」ボタン、 １３６…ステップ量設定部、 １３８…マーカ、 Ｓ…接着剤。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞へ遺伝子等の物質を導入して観察する細胞操作観察装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、操作する細胞を顕微鏡視野下で選定し、その座標値を記録すると共に、基準点２点を設け、座標変換することにより、培養器を再配置しても、導入細胞の位置が再現できる細胞位置教示方法および単一細胞操作支援ロボットが開示されている。これにより、顕微鏡視野内の細胞をモニタ表示を見ながら任意に選定し、細胞操作を行うことができる。
【０００３】
また、特許文献２には、培養器に対応した図が表示されるとともに、観察中の現在のカメラ位置および移動したい位置、および、過去に観察した位置の記録が表示される培養装置が開示されている。これにより、操作者は、培養器中のどの位置を観察しているのかを、モニタ表示により確認することができる。
【特許文献１】特開２００５−３２６３４１号公報
【特許文献２】特開２００６−１４１３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に培養器は、顕微鏡視野範囲に対して大きい領域を有し、また、細胞を溶液中に浸して培養する都合上、周囲が側壁で覆われている。このため、細胞を操作する細胞操作ツール、もしくは、培養器を載置する顕微鏡ステージを不用意に動かすと、細胞操作ツールと培養器とが干渉し、細胞操作ツールを培養器内の細胞にぶつけてしまい、細胞にダメージを与えてしまうことがある。
【０００５】
しかるに、上記特許文献１の技術では、培養器のごく一部の顕微鏡視野内を表示するのみであるため、操作者が、培養器中のどの位置で細胞操作を行っているのか把握しにくく、細胞操作ツールを細胞にぶつけてしまう危険性がある。
【０００６】
また、上記特許文献２の技術においても、細胞操作を行う際に、干渉することなく安全に操作が行える範囲は、細胞操作ツールの形状、培養器の形状によって異なるため、培養器に対応した図を表示しただけでは把握しにくく、やはり、細胞操作ツールを細胞にぶつけてしまう危険性が残されている。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、細胞操作ツールを不用意に細胞にぶつけてしまう危険性を無くすことが可能な細胞操作観察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】
【０００８】
本発明の細胞操作観察装置の一態様は、細胞へ物質を導入して観察する細胞操作観察装置において、
細胞を培養する培養器を水平方向に移動可能に載置するステージと、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞を撮像して表示する観察手段と、
上記観察手段によって観察可能な培養器の範囲である観察範囲に対応する図と、該図に重ね合わせて、細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲及び上記観察手段によって現在観察している位置とを表示する図表示手段と、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞の内、物質の導入を行う細胞の位置を指定する指定手段と、
上記ステージを駆動して、上記指定手段によって指定された位置を上記観察手段の視野内の所定の細胞操作位置に配置する導入位置配置手段と、
上記導入位置配置手段によって上記所定の細胞操作位置に移動された細胞の細胞膜を細胞操作ツールによって穿孔することで、上記培養器内の培養液中に混濁させた導入物質を上記細胞に導入する細胞操作手段と、
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、観察範囲を示す図に細胞操作範囲と現在位置とを重ね合わせて表示することで、現在位置が細胞操作範囲を外れないように操作可能となるので、細胞操作ツールを不用意に細胞にぶつけてしまう危険性を無くすことが可能な細胞操作観察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】
【００１０】
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。
【００１１】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る細胞操作観察装置１０は、図１に示すように、細胞を観察するための倒立型顕微鏡１２と、それに取り付けられるチップ駆動装置１４とかを含む。
【００１２】
倒立型顕微鏡１２は、細胞を培養する培養器であるディッシュ１６を載置するθテーブル１８を備えるディッシュホルダ２０と、該ディッシュホルダ２０上の細胞を照明する照明装置２２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観察装置２４と、上記ディッシュホルダ２０をＸ方向及びＹ方向に移動する顕微鏡ＸＹステージ２６と、該顕微鏡ＸＹステージ２６の移動を指示するためのＸＹステージ操作用ジョイスティック２８と、該ＸＹステージ操作用ジョイスティック２８からの指示に従って上記顕微鏡ＸＹステージ２６及び上記θテーブル１８を駆動制御するディッシュホルダ移動コントローラ３０と、上記照明装置２２及び観察装置２４を制御する顕微鏡コントローラ３２と、上記観察装置２４により得られた画像を処理する画像処理装置３４と、該画像処理装置３４により処理された画像を表示するモニタ３６を備え、上記ディッシュホルダ移動コントローラ３０及び上記顕微鏡コントローラ３２を介して該倒立型顕微鏡１２の全体を制御する制御コンピュータ３８と、を備えている。
【００１３】
また、上記照明装置２２には、細胞に対して、上記観察装置２４とは反対側から照明光を照射する透過照明光源４０と、該透過照明光源４０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４２と、細胞に対して上記観察装置２４と同一方向から照明光を照射する落射照明光源４４とが備えられている。
【００１４】
一方、上記観察装置２４には、図示しない対物レンズを含む観察光学系と、該観察光学系を介した細胞からの光を撮像して画像を取得するＣＣＤカメラ４６と、細胞からの光を直接観察する接眼レンズ４８とが備えられている。
【００１５】
そして、本実施形態に係るチップ駆動装置１４は、装置本体５０と、該装置本体５０のコンデンサレンズ４２への取り付け部である顕微鏡アダプタ５２と、任意の位置に設置可能な操作モジュール５４と、該操作モジュール５４の操作に従って装置本体５０を制御するコントロールボックス５６から構成されている。なお、コントロールボックス５６は、上記ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して上記制御コンピュータ３８に接続され、該制御コンピュータ３８によって操作本体５０を制御可能に構成されている。また、図１では、装置本体５０を、接眼レンズ４８が設けられた側である倒立型顕微鏡１２の前面側に対し、コンデンサレンズ４２の右側に装着した状態を示している。
【００１６】
装置本体５０は、駆動対象であるチップ部５８を備える細胞操作ツールとしてのニードル６０を装着したアダプタ６２を取り付けるためのアダプタ保持部６４と、該アダプタ保持部６４をＺ方向に移動することで上記チップ部５８をＺ方向に移動させるＺ駆動部６６と、上記アダプタ保持部６４をＸ方向及びＹ方向に移動することで上記チップ部５８のＸＹ位置を調整する針位置調整ノブ（図示せず）と、を備えている。
【００１７】
ここで、アダプタ保持部６４には、図２（Ａ）に示すように、Ｚ駆動部６６の図示しない直線移動機構に、図示しないＸＹ駆動機構（コントロールボックス５６はこの駆動機構によりアダプタ保持部６４を駆動する）を介して取り付けるためのＺ駆動部取付部６８とは長手方向反対側に、上記アダプタ６２を着脱自在に装着するための装着部材、例えばアダプタ６２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７０、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５０内に収容される部分である。即ち、上記マグネット７０は、装置本体５０外部となる位置に設けられている。また、このマグネット７０の近傍に、アダプタ６２の位置決めのために、アダプタ６２に設けられた穴や溝に嵌合する嵌合部７２が配設されている。嵌合部７２は、倒立型顕微鏡１２の前面側に向けて突出しており、アダプタ６２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。
【００１８】
なお、装置本体５０がコンデンサレンズ４２の左側に装着された際にもアダプタ６２を装着できるように、マグネット７０及び嵌合部７２をアダプタ保持部６４の裏面側にも設けても良い。あるいは、装置本体５０の装着位置に応じて、アダプタ保持部６４を交換可能に構成しても良い。
【００１９】
上記アダプタ６２に装着されるニードル６０は、図２（Ｂ）に示すように、チップ部５８を形成したカンチレバーチップ７４を、該カンチレバーチップ７４を保持するためのシャフト７６の先端に接着して構成されている。カンチレバーチップ７４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７８と、該シリコンベース部７８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８０と、該レバー部８０の自由端に、該レバー部８０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５８とからなる。
【００２０】
本実施形態におけるチップ駆動装置１４では、上記ニードル６０をアダプタ６２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６０を装着したアダプタ６２を装置本体５０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６０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１４を繰り返し使用することができる。
【００２１】
また、細長いニードル６０を装置本体５０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５８がディッシュホルダ２０等の倒立型顕微鏡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５０から取り外したアダプタ６２にニードル６０を装着した上で、該アダプタ６２を装置本体５０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。
【００２２】
なお、アダプタ６２は、装置本体５０に装着された際に、ニードル６０のシャフト７６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７４はこのシャフト７６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５８は、レバー部８０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６２が装置本体５０に装着された状態では、チップ部５８は、レバー部８０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。
【００２３】
上記アダプタ６２がシャフト７６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７６を起き上げ過ぎると、コンデンサレンズ４２に干渉してしまう。ニードル６０の長さを例えば約５０ｍｍとすると、シャフト７６を６０度よりも起き上げるとコンデンサレンズ４２に干渉してしまう。また逆に、シャフト７６を寝かし過ぎると、ディッシュ１６の周壁部に干渉してしまう。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１６の周壁部に干渉してしまう。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。
【００２４】
アダプタ６２によりシャフト７６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８２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４２やディッシュ１６の周壁部に干渉することなく作業が行える。
【００２５】
このように、アダプタ６２がシャフト７６を保持する固定角度は、コンデンサレンズ４２と使用するディッシュ１６への干渉を考慮して、ニードル６０に十分な可動範囲８２を与えるように決定している。そして、アダプタ６２には、ニードル６０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７６を保持するような角度を持って形成されている。
【００２６】
なお、上記ディッシュ１６として使用されるガラスベースディッシュは、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ポリスチレンなどの合成樹脂材からなる底板部８４と周側部８６とで円筒状に形成されており、その底板部８４の中心部位には、円形を呈する透孔８８が１個穿設されている。そして、底板部８４には、下面８４ａ側から透孔８８の開口面８８ａを完全に覆うに足る板状ガラス部９０がシリコン系接着剤やアクリレート系接着剤などからなる接着剤Ｓを介して接合されており、該板状ガラス部９０により透孔８８の開口面８８ａの全体が遮蔽されている。こうして、底板部８４と板状ガラス部９０とによって、ディッシュ１６の底部が構成される。
【００２７】
このような構造を持つディッシュ１６では、図４（Ｃ）に示すように、シャフト７６がディッシュ１６の底板部８４に干渉することなくニードル６０を移動させることができる可動範囲８２は、透孔８８の開口面８８ａよりも狭い範囲に制限されてしまう。この可動範囲８２は、シャフト７６の径やカンチレバーチップ７４の長さ等によって変化する。なお勿論、θテーブル１８を備えることで、該θテーブル１８を駆動してディッシュ１６を回転させることによって、このディッシュ１６の底板部８４との干渉による制限に関しては回避可能である。
【００２８】
このように、本実施形態に係る細胞操作観察装置１０では、倒立型顕微鏡１２で観察可能な範囲である観察範囲は、細胞が培養されるディッシュ１６の透孔８８の開口面８８ａ全体であるのに対して、チップ駆動装置１４によって細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲は、上記可動範囲８２となり、観察範囲と細胞操作範囲とが異なることとなる。
【００２９】
一方、チップ駆動装置１４の操作モジュール５４は、特に図示しないが、Ｚ値セットボタンを備えている。このＺ値セットボタンは、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駆動部６６によるアダプタ保持部６４のＺ方向への駆動操作を該操作モジュール５４で行っても、このＺ値セットボタンにより記憶された位置よりも下（ディッシュ１６内の細胞の方向）にはアダプタ保持部６４が下降しないようにするものである。なお、このＺ値セットボタンは、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値セットボタンがＯＦＦ状態を「第１モード」と呼び、ＯＮ状態を「第２モード」と呼ぶものとする。
【００３０】
以下、このように構成された本実施形態に係る細胞操作観察装置１０を用いた細胞操作及び観察方法について説明する。
【００３１】
ここでは、ディッシュ１６内の培養液中で培養される細胞に物質を導入する場合及びそのようにして物質が導入された細胞の観察を例に説明する。
【００３２】
まず、細胞に物質を導入する場合について説明する。
即ち、図５に示すように、該細胞操作観察装置１０の操作者は、まず、細胞操作を行うためのチップ駆動装置１４の準備が済んでいるかどうか確認する（ステップＴＳ１）。ここで、未だ準備が済んでいない場合には、装置本体５０から取り外されているアダプタ６２に、ニードル６０を差し込み装着する（ステップＴＳ１）。そして、顕微鏡アダプタ５２を介してコンデンサレンズ４２に装着されている装置本体５０のアダプタ保持部６４に対し、倒立型顕微鏡１２の前面側から、そのニードル６０が装着されたアダプタ６２を装着する（ステップＳＴ３）。
【００３３】
その後、チップ位置決めを行う（ステップＳＴ４）。即ち、操作者は、接眼レンズ４８又はモニタ３６で観察しながら、図示しない針位置調整ノブを操作して、目視により、ニードル６０の先端に形成されているチップ部５８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、ディッシュホルダ２０上にディッシュ１６を載置せずに行う。
【００３４】
こうしてチップ位置決めがなされたならば、或は、上記ステップＳＴ１でチップ駆動装置１４が準備済であると確認した場合には、操作者は、次に、ディッシュホルダ２０上へのディッシュ１６の載置を行う（ステップＳＴ５）。なお、ディッシュ１６は、当該ディッシュ１６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培養液に混濁した状態でセットされる。
【００３５】
そして、モニタ３６に表示された画像を確認しながらＸＹステージ操作用ジョイスティック２８や操作モジュール５４を操作して細胞操作・観察動作を実施することで、ディッシュ１６内の所望の細胞に対して物質を導入する（ステップＳＴ６）。この細胞操作・観察動作は、操作者の上記操作に応じて制御コンピュータ３８が、ディッシュホルダ移動コントローラ３０、顕微鏡コントローラ３２及びコントロールボックス５６を介して、倒立型顕微鏡１２及びチップ駆動装置１４の各部を駆動制御することで行われるものであり、その詳細については後述する。
【００３６】
そして、細胞への物質導入が終了したならば、ディッシュ１６を回収する（ステップＳＴ７）。
【００３７】
また、続けて別のディッシュ１６にて培養された細胞に対して物質を導入する場合には、上記動作を繰り返すこととなる。この場合、既にチップ駆動装置１４の準備が済んでいるので、上記ステップＳＴ１から上記ステップＳＴ５へ進むことができる。勿論、コンタミネーションの虞をなくすために、上記ステップＳＴ１から上記ステップＳＴ５に進むのではなく、上記ステップＳＴ２に進んで、ニードル６０を交換するようにしても良い。
【００３８】
上記ステップＳＴ７で回収されたディッシュ１６は、上記導入しようとする物質が混濁された培養液が洗い流されて、新たな培養液が補充される。これにより、物質が導入された細胞が上記ディッシュ１６内で更に培養される。そして、所定の期間をおいた後、細胞操作観察装置１０を用いて観察される。
【００３９】
この観察を行う場合には、チップ駆動装置１４は必要としないので、上記ステップＳＴ１から上記ステップＳＴ５に進み、操作者は、その観察しようとする物質導入済細胞を培養しているディッシュ１６を顕微鏡ＸＹステージ２６によって水平方向に移動されるディッシュホルダ２０上へ載置する。
【００４０】
そして、操作者は、モニタ３６に表示された画像を確認しながらＸＹステージ操作用ジョイスティック２８や操作モジュール５４を操作して細胞操作・観察動作を実施することで、ディッシュ１６内の所望の細胞を観察する（ステップＳＴ６）。
【００４１】
そして、細胞の観察が終了したならば、ディッシュ１６を回収する（ステップＳＴ７）。
【００４２】
次に、上記ステップＳＴ６の細胞操作・観察動作を説明する。
【００４３】
この細胞操作・観察動作は、制御コンピュータ３８において、図６Ａ及び図６Ｂに示すような動作を行う制御プログラムを実行することで実施される。
【００４４】
なお、該制御プログラムが起動されると、図７に示すような操作ウィンドウがモニタ３６に表示される。この操作ウィンドウは、メニューバー９２、ＣＣＤカメラ４６で取得され画像処理装置３４により処理された画像を表示するモニタ表示部９４、各種操作ボタンやリスト表示を行う操作部９６、及びモニタ表示部９４がディッシュホルダ２０に載置されたディッシュ１６のどの部分を表示しているのかを示す培養器マップ表示部９８を有している。
【００４５】
操作部９６は、操作ボタンとして、物質の導入を指示するための「導入」ボタン１００、チップ部５８の位置登録を指示するための「針設定モード」ボタン１０２、物質を導入する位置の登録を指示するための「導入ポイント登録」ボタン１０４、物質を導入する細胞を含むエリアの登録を指示するための「操作エリア登録」ボタン１０６、ディッシュ１６の基準点の登録を指示するための「座標変換」ボタン１０８、その登録した基準点のクリアを指示するための「基準点クリア」ボタン１１０、観察を行うことを指示するための「観察」ボタン１１２、等を含む。
【００４６】
更に、操作部９６は、導入細胞リスト１１４を含む。この導入細胞リスト１１４は、上記「導入ポイント登録」ボタン１０４のマウスクリック操作に応じて細胞個々の導入細胞情報が登録される制御コンピュータ３８の図示しない記憶部に構成された導入細胞リストの内容を表示するものである。ここで、導入細胞情報は、位置情報（ＸＹ座標）と導入物質情報とを含むもので、導入物質情報はモニタ表示部９４への表示色、物質名称、粒子のサイズ、濃度、観察条件、等を含む。なお、導入する物質としては、細胞核、細胞質の何れに導入するものであっても良く、例えば、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１６内に混濁できるものであれば構わない。これらの導入する物質を導入物質リスト１１６よりプルダウンリストで選択可能なように、予め登録しておくことが好ましい。このような導入細胞リスト１１４を表示することで、細胞個々に、導入内容が把握できるようになる。
【００４７】
更に、操作部９６は、操作エリアリスト１１８を含む。この操作エリアリスト１１８は、上記「操作エリア登録」ボタン１０６のマウスクリック操作に応じて操作エリア情報が登録される制御コンピュータ３８の図示しない記憶部に構成された操作エリアリストの内容を表示するものである。この操作エリア情報は、物質の導入を行う又は行った細胞を含むエリアの位置情報、例えば当該エリアの左上等の所定のポイントのＸＹ座標を含む。なお、操作エリアのサイズは、モニタ表示部９４に表示されている範囲に相当する。
【００４８】
一方、培養器マップ表示部９８は、細胞が培養されるディッシュ１６の透孔８８の開口面８８ａ全体に相当する倒立型顕微鏡１２で観察可能な範囲である観察範囲１２０と、その観察範囲１２０の内のチップ駆動装置１４によって細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲１２２とを、区別可能に表示し、モニタ表示部９４が表示しているエリアを現在位置１２４として呈示する。また、上記操作エリアリスト１１８に登録表示されている各エリアを細胞操作エリア１２６として表示する。このように、現視野の観察像を表示するモニタ表示部９４と観察範囲１２０及び現在位置１２４を表示する培養器マップ表示部９８とを同一モニタ上に表示することで、今現在何処を観察しているのかを容易に把握できるようになる。
【００４９】
そして、制御コンピュータ３８は、まず、このような操作ウィンドウにおけるメニューバー９２の「ファイル」項目のマウスクリック操作等で表示されるファイルメニューより新規ファイル作成が選択されたか否かを判別する（ステップＳ１１）。
【００５０】
ここで、新規ファイル作成が選択された場合には、別途図示しないサンプル情報入力ウィンドウを開き、サンプル情報の入力を受け付け、その入力されたサンプル情報を図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ１２）。このサンプル情報としては、日付、番号、細胞、等が含まれる。更に、ディッシュ１６の種類やチップ駆動装置１４の種類をプルダウンメニューから選択できるようになっている。
【００５１】
こうしてサンプル情報が入力されたならば、次に、導入物質リスト１１６のプルダウンリストから導入物質の選択がなされる（ステップＳ１３）。このとき、上記導入細胞リスト１１４やモニタ表示部９４で識別表示するための表示色の設定や、物質名称、粒子のサイズ、濃度、観察条件等の入力が可能となっている。観察条件を入力しておくことにより、物質導入された細胞を後で観察しようとしたときに、その都度、観察条件を設定する必要を無くすことができる。このような導入物質の情報も図示しない記憶部に記憶される。
【００５２】
その後、ディッシュホルダ移動コントローラ３０により顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動してディッシュホルダ２０を水平方向に移動させ、ディッシュ１６の外形を測定することで観察範囲及び細胞操作範囲を設定し、図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ１４）。例えば、観察範囲は、上記入力されたディッシュ１６の種類に基づいて、ディッシュ１６が円形であれば外周の３点、四角形であれば対角の２点を測定すれば、特定できる。なお、この測定は、画像処理によってＣＣＤカメラ４６で取得した画像より境界を検出することで自動的に行うことも可能であるし、操作者がＸＹステージ操作用ジョイスティック２８を操作して上記２点又は３点を指定するようにしても良い。また、制御コンピュータ３８には、ディッシュ１６の種類とチップ駆動装置１４の種類との組み合わせに応じた細胞操作範囲のリストが予め記憶されており、上記入力されたディッシュ１６の種類及びチップ駆動装置１４の種類に応じて細胞操作範囲を設定することができる。このようにして、容易に観察範囲及び細胞操作範囲を設定できる。そして、それら設定した観察範囲及び細胞操作範囲と、モニタ表示部９４が表示している現在位置とを、培養器マップ表示部９８に、観察範囲１２０、細胞操作範囲１２２及び現在位置１２４として表示する（ステップＳ１５）。
【００５３】
次に、基準位置の登録を受け付け、図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ１６）。これは、操作者が図示しないカーソルをモニタ表示部９４の所望位置に合わせてマウスクリック操作により位置を指定して、「座標変換」ボタン１０８を操作すると、そのボタン操作に応じて上記指定位置を基準位置として登録するものである。この基準位置は２点、登録される。この登録された基準位置は、一旦回収された当該ディッシュ１６を再度セットして観察する際の位置合わせ（座標変換やθテーブル１８での回転駆動）に使用される。
【００５４】
その後、操作者の操作モジュール５４操作に応じて、コントロールボックス５６を介してチップ駆動装置１４のＺ駆動部６６を作動させ、チップ部５８を細胞の上方から細胞に近接させていく（ステップＳ１７）。操作者は、こうして、チップ部５８をディッシュ１６内の細胞と同焦で観察可能な位置まで降下させる。
【００５５】
そして、チップ部５８の位置を図示しない記憶部に登録する（ステップＳ１８）。これは、操作者が、「針設定モード」ボタン１０２を操作した後、図８に示すように、モニタ表示部９４に表示されたニードル６０の画像（ニードル像１２８）の先端部にカーソル１３０を合わせてマウスクリック操作することでチップ部５８の位置を指定すると、そのマウスクリック操作に応じて上記指定位置をチップ部５８の位置として登録するものである。このようにして、チップ部５８の位置を登録することができる。また、再度同様の操作を行うことで、迅速に位置の修正が行える。
【００５６】
なお、操作者の位置指定を受ける代わりに、「針設定モード」ボタン１０２の操作に応じて、画像処理によりカンチレバーチップ像１２８の幾何学的形状により自動判別するようにしても構わない。即ち、カンチレバーチップ７４の幾何学的形状から、細胞内にチップ部５８を侵入させなくてもチップ部５８の位置が容易に判別できる。
【００５７】
その後、物質を導入する位置の指定を受け付ける（ステップＳ１９）。これは、操作者がモニタ表示部９４上で導入する細胞を選定し、カーソル１３０をその選定した細胞内の導入したい位置に重ね合わせ、マウスクリック操作すると、その操作に応じて上記位置を指定位置として受け付けるものである。なお、この細胞の選定は、操作者が、ＸＹステージ操作用ジョイスティック２８を操作して、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動することでディッシュ１６を、チップ駆動装置１４によって細胞導入を行う所定の細胞操作位置に移動させ、モニタ表示部９４の画像を見ながら物質を導入する細胞を選定することにより行われる。この際、操作者は、培養器マップ表示部９８における細胞操作範囲１２２及び現在位置１２４の表示を確認しながらＸＹステージ操作用ジョイスティック２８を操作することで、シャフト７６をディッシュ１６にぶつけてしまうことを防止できる。
【００５８】
また、フローチャートには示していないが、まず、上記のようにディッシュ１６を移動させて「操作エリア登録」ボタン１０６の操作により細胞操作エリアを図示しない記憶部に設けた操作エリアリストに登録するという操作を繰り返し、後から、該記憶部の操作エリアリストの内容を表示している操作エリアリスト１１８上で所望の細胞操作エリアを選択してマウスダブルクリック操作により指定することで、当該細胞操作エリアの位置を細胞操作エリア１２６としてモニタ表示部９４に表示させ、該細胞操作エリア内から、導入しようとする細胞を選定するといった指定方法も採ることができる。
【００５９】
次に、制御コンピュータ３８は、チップ部５８の位置と上記指定位置との相対位置を算出し、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動して、上記指定位置がチップ部５８の位置と重なる位置にディッシュ１６を移動する（ステップＳ２０）。
【００６０】
その後の動作は、Ｚ値をセットしているか否かにより異なる。
１回目のチップ駆動では、まだＺ値をセットしていないので（ステップＳ２１）、第１モード細胞導入動作を行う（ステップＳ２２）。
【００６１】
この第１モード細胞導入動作においては、操作者は、モニタ表示部９４の画像を観察して「細胞の歪み」または「レバー部８０の撓み」を確認しながら、操作モジュール５４を操作し、制御コンピュータ３８は、図９に示すように、その操作に応じてコントロールボックス５６を介してＺ駆動部６６を駆動することで、チップ部５８をＺ方向に微少量ずつ下降させて行き、Ｚ方向の最適位置を決める（ステップＳ２２Ａ）。このとき、操作モジュール５４の操作は、該操作モジュール５４に設けられた図示しない移動量設定ダイアルの大・中・小でその感度を適宜切り替えながら行うことなる。また、操作モジュール５４の操作ではなく、操作部９６に「ステップ下降」ボタン１３２及び「ステップ上昇」ボタン１３４とステップ量設定部１３６を設け、それらのマウスクリック操作によってＺ駆動部６６の駆動方向と駆動量を指示するようにしても良い。
【００６２】
そして、このようにしてチップ部５８を下降させディッシュ１６の底面へ近づけていき、チップ部５８の先端が下降していく途中において、ディッシュ１６内の細胞に接触する。ここで、更にチップ部５８を下降させていくと、チップ部５８の先端が細胞内、即ち、細胞膜に及び核位置であれば核に、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１６内に混濁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５８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、操作者が操作モジュール５４の図示しないＺ値セットボタンを押すと、その押下に応じて（ステップＳ２２Ｂ）、制御コンピュータ３８は、図示しない位置検出部で検出されるそのときのアダプタ保持部６４の位置を最適位置を示すＺ値として、図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ２２Ｃ）。
【００６３】
その後、操作モジュール５４の操作に応じて、ニードル６０を上昇させることで、チップ部５８を退避させる（ステップＳ２２Ｄ）。
【００６４】
なお、チップ部５８を上昇させてチップ部５８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。
【００６５】
こうして物質が細胞に導入されたならば、操作者の「導入ポイント登録」１０４ボタンのマウスクリック操作に応じて、チップ部５８の位置に対応する顕微鏡ＸＹステージ２６の座標値（導入位置情報）及び導入物質情報を、図示しない記憶部に設けた導入細胞リストの導入ポイントＮｏ．１の情報に登録し、その登録内容を操作部９６に導入細胞リスト１１４として表示する（ステップＳ２２Ｅ）。このように、物質の導入動作に連動して導入位置情報及び導入物質情報が自動的に登録されるので、導入を試みた細胞の情報が確実に記録され、操作者の登録忘れが発生することがない。
【００６６】
そして、モニタ表示部９４に、導入ポイントＮｏ．１の位置情報を指定の色でマーカ１３８として表示する（ステップＳ２２Ｆ）。このマーカ１３８は、顕微鏡ＸＹステージ２６の移動に伴い、常に導入ポイントＮｏ．１の位置に表示される。即ち、予めチップ部５８の位置を登録しておくことで、チップ部５８と導入細胞位置とを相対的に位置決めすることが可能となるので、導入した細胞が判別され、なおかつ細胞内のどの位置に物質を導入したのかを示すマーカ１３８を精度良く表示することができるようになる。
【００６７】
以下、任意の細胞個々に対して物質の導入を繰り返し行う。
即ち、メニューバー９２の「ファイル」項目のマウスクリック操作等で表示されるファイルメニューより終了が選択される等の所定の終了指示がなされたか否かを判別し（ステップＳ２３）、そのような終了指示がなければ、上記ステップＳ１９に戻って、上述した動作を繰り返す。
【００６８】
この場合、２回目からのチップ駆動では、図示しない記憶部にＺ値をセットしているので（ステップＳ２１）、第２モード細胞導入動作を実施することになる（ステップＳ２４）。
【００６９】
この場合には、Ｚ値が図示しない記憶部にセットされているので、ＸＹ水平方向を位置決めした後は、操作モジュール５４による行き過ぎた操作を気にせずに、チップ部５８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、図９に示すように、操作者による「導入」ボタン１００の操作に応じて（ステップＳ２４Ａ）、制御コンピュータ３８は、コントロールボックス５６を介してＺ駆動部６６を駆動してチップ部５８を下降させていき、図示しない位置検出部で検出したアダプタ保持部６４の位置と図示しない記憶部にセットされているＺ値とを比較して、アダプタ保持部６４（チップ部５８）が上記Ｚ値の位置に到達するまで、チップ部５８を下降させる（ステップＳ２４Ｂ）。
【００７０】
その後は、上記ステップＳ２２Ｄに進み、操作モジュール５４の操作に応じて、ニードル６０を上昇させることで、チップ部５８を退避させる。こうして物質が細胞に導入されたならば、自動的に、チップ部５８の位置に対応する顕微鏡ＸＹステージ２６の座標値及び導入物質情報を、図示しない記憶部に設けた導入細胞リストの導入ポイントＮｏ．ｎの情報に登録し、その登録内容を操作部９６に導入細胞リスト１１４として表示する（ステップＳ２２Ｅ）。勿論、１回目のチップ駆動と同様に、操作者の「導入ポイント登録」１０４ボタンのマウスクリック操作に応じて、導入細胞リストに登録するようにしても構わない。そして、モニタ表示部９４に、導入ポイントＮｏ．ｎの位置情報を指定の色でマーカ１３８として表示する（ステップＳ２２Ｆ）。このマーカ１３８は、顕微鏡ＸＹステージ２６の移動に伴い、常に導入ポイントＮｏ．ｎの位置に表示される。
【００７１】
こうして、当該ディッシュ１６内の所望の細胞個々に対して物質の導入が終了したならば、操作者が上述した所定の終了指示を行うため、そのような終了指示がなされたならば（ステップＳ２３）、図示しない記憶部に記憶したサンプル情報、導入物質、基準位置、操作エリアリスト、導入細胞リスト、等の情報をファイルとして、任意のファイル名で図示しない記憶部に保存すると共に、上記サンプル情報、導入物質、基準位置、操作エリアリスト、導入細胞リスト、等の情報を該記憶部から削除する（ステップＳ２５）。
【００７２】
一方、上記のようにして或る物質を導入したディッシュ１６に対して、別の物質を更に導入する場合がある。そのような場合には、上記ステップＳＴ７で一旦回収したディッシュ１６から、その中の導入物質が混濁された培養液を洗い流し、今回の導入物質を混濁した培養液に置換した後、上記ステップＳＴ５で再びディッシュホルダ２０上へ載置する。
【００７３】
そして、操作者は、上記操作ウィンドウにおけるメニューバー９２の「ファイル」項目のマウスクリック操作等で表示されるファイルメニューより、上記ステップＳ２５で保存したファイルを読み出す操作を行う。
【００７４】
即ち、制御コンピュータ３８は、ファイルメニューより新規ファイル作成が選択されない場合には（ステップＳ１１）、ファイルの選択を受け付け（ステップＳ２６）、その選択されたファイルよりサンプル情報を読み出して図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ２７）。
【００７５】
その後、操作部９６の「観察」ボタン１１２がマウスクリック操作されたか否かを判別する（ステップＳ２８）。「観察」ボタン１１２が操作されない場合、上記ステップＳ１３と同様にして、導入物質リスト１１６のプルダウンリストから導入物質の選択がなされる（ステップＳ２９）。
【００７６】
その後、基準位置の登録を受け付け、図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ３０）。これは、操作者がカーソルをモニタ表示部９４の上記ステップＳ１６で指定したのと同一位置に合わせてマウスクリック操作により位置を指定して、「座標変換」ボタン１０８を操作することで、制御コンピュータ３８は、そのボタン操作に応じて上記指定位置を今回の基準位置として登録するものである。この基準位置は、上記ステップＳ１６と同様に、２点、登録する。そして、この登録された今回の基準位置の座標値と上記選択されたファイルより読み出した前回登録した基準位置の座標値との差分から、上記選択されたファイルより読み出した導入細胞リスト及び操作エリアリストにおける各座標値を現在のディッシュ１６の載置状態に応じた座標値に変換して、記憶部に記憶する（ステップＳ３１）。なお、このように座標値を変換することで位置合わせを行う代わりに、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介してθテーブル１８を回転させたり顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動させたりして、前回登録した基準位置の座標値に合致するようにディッシュ１６を移動させて、位置合わせを行うようにしても良い。このように、座標変換又はディッシュ１６の移動により位置合わせを行うことで、ディッシュ１６を再配置後に物質を導入した細胞の位置を再現することが可能となる。
【００７７】
次に、上記選択されたファイルから読み出した観察範囲及び操作範囲の情報に従って、培養器マップ表示部９８に、観察範囲１２０及び細胞操作範囲１２２を表示すると共に、モニタ表示部９４が表示している現在位置を現在位置１２４として表示する（ステップＳ３２）。また、上記記憶部に記憶した操作エリアリストに従って、培養器マップ表示部９８に、導入済の細胞操作エリア１２６を表示する（ステップＳ３３）。
【００７８】
その後、上記ステップＳ１７と同様にして、チップ部５８を細胞の上方から細胞に近接させていき（ステップＳ３４）、上記ステップＳ１８と同様にして、チップ部５８の位置を記憶部に登録する（ステップＳ３５）。またこのとき、上記記憶部に記憶した導入細胞リストに従って、モニタ表示部９４に表示されるＣＣＤカメラ４６で取得した細胞の画像上に、前回導入した導入ポイントの位置情報を指定の色でマーカ１３８として表示する（ステップＳ３６）。このマーカ１３８は、顕微鏡ＸＹステージ２６でのディッシュホルダ２０の水平移動によるディッシュ１６の移動に伴い、常に導入ポイントの位置に表示される。
【００７９】
その後は、上記ステップＳ１９に進み、上述したような動作を実行する。
【００８０】
こうして、複数種類の導入物質を導入することができる。図７は、２種類の導入物質を導入した場合のモニタ表示部９４の表示例を示している。この場合、マーカ１３８は、導入物質毎に異なる色で表示される。なお、図７では、色の違いをマーカ１３８の形状の違いで示しているが、実際には同一形状のマーカ１３８で色のみが異なるものとする。勿論、この図に示すように、色ではなくてマーカ１３８の形状で導入物質を区別可能に表示することも可能である。その場合には、導入細胞リスト１１４における「色」の項目が「マーカ形状」項目となり、マーカ形状を示すものに変更され、また導入物質リスト１１６も色ではなくてマーカ形状のリストとなる。
【００８１】
次に、観察を行う場合の細胞操作・観察動作を説明する。
この観察を行う場合には、操作部９６の「観察」ボタン１１２がマウスクリック操作され、上記ステップＳ２８において、それが判別される。そして、その場合には、操作者による観察倍率の選定に応じて、顕微鏡コントローラ３２を介して観察倍率を設定する（ステップＳ３７）。即ち、物質導入に関しては固定の倍率で構わないが、観察に関しては種々の倍率で観察を行うことが想定されるので、操作者の要求に応じた観察倍率を設定する。
【００８２】
そしてその後、上記ステップＳ３０と同様にして、基準位置の登録を受け付け、図示しない記憶部に記憶する（ステップＳ３８）。そして、これにより登録された今回の基準位置の座標値と上記選択されたファイルより読み出した登録されている基準位置の座標値との差分から、上記選択されたファイルより読み出した導入細胞リスト及び操作エリアリストにおける各座標値を現在のディッシュ１６の載置状態に応じた座標値に変換して、記憶部に記憶する（ステップＳ３９）。或は、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介してθテーブル１８を回転させたり顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動させたりして、登録されている基準位置の座標値に合致するようにディッシュ１６を移動させても良い。
【００８３】
次に、上記ステップＳ３２と同様にして、培養器マップ表示部９８に、観察範囲１２０、細胞操作範囲１２２及び現在位置１２４を表示する（ステップＳ４０）。また、上記ステップＳ３３と同様にして、培養器マップ表示部９８に、導入済の細胞操作エリア１２６を表示する（ステップＳ４１）。そして、上記ステップＳ３６と同様にして、モニタ表示部９４に、導入済の導入ポイントの位置情報を指定の色でマーカ１３８として表示する（ステップＳ４２）。このマーカ１３８は、顕微鏡ＸＹステージ２６の駆動によるディッシュ１６の移動に伴い、常に導入ポイントの位置に表示される。
【００８４】
その後、操作者によって、操作部９６の導入細胞リスト１１４から所望の導入細胞が選択されてマウスがダブルクリック操作されることで、観察対象の細胞が選択されると（ステップＳ４３）、制御コンピュータ３８は、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動して、その選択された細胞の位置にディッシュ１６を移動させることで、選択された導入済み細胞をモニタ表示部９４に表示すると共に、顕微鏡コントローラ３２を介して上記選択されたフィルから読み出した観察条件の情報に基づいて倒立型顕微鏡１２を設定し、観察を開始させる（ステップＳ４４）。このように、観察条件を登録しておくことで、自動観察が可能となる。なお、この観察時に、観察条件を適宜変更できるようになっていることは言うまでもない。また、導入細胞リスト１１４から選択するだけで導入細胞位置へディッシュ１６が移動されて、迅速に観察が進められる。勿論、導入細胞リスト１１４からの選択だけでなく、操作エリアリスト１１８からの選択でも、同様の動作が可能である。同一エリアで複数の観察条件がある場合、それぞれ順次実行する。
【００８５】
そして、操作者によって上述した所定の終了指示がなされたか否かを確認し（ステップＳ４５）、そのような終了指示がなされていない場合には、別の細胞を観察するものとして、上記ステップＳ４３に戻る。
【００８６】
而して、所定の終了指示がなされたならば（ステップＳ４５）、図示しない記憶部に記憶したサンプル情報、導入物質（変更された観察条件を含む）、基準位置、操作エリアリスト、導入細胞リスト、等の情報をファイルとして、任意のファイル名で図示しない記憶部に保存すると共に、上記サンプル情報、導入物質、基準位置、操作エリアリスト、導入細胞リスト、等の情報を該記憶部から削除する（ステップＳ４６）。
【００８７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る細胞操作観察装置１０においては、ＸＹステージ操作用ジョイスティック２８の操作、モニタ表示部９４のマウスクリック操作、導入ポイント選択のためのマウスクリック操作、細胞操作エリア選択のためのマウスクリック操作、等に応じて、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動する際には、図１０に示すようなＸＹステージ移動指令動作を実行する。
【００８８】
即ち、まず、その移動先位置が細胞操作範囲内か否かを判別し（ステップＳ１００）、細胞操作範囲内であれば、ディッシュホルダ移動コントローラ３０を介して顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動してディッシュホルダ２０を水平移動することでディッシュ１６を移動させる（ステップＳ１０１）。そして、培養器マップ表示部９８における現在位置１２４の表示を更新する（ステップＳ１０２）。
【００８９】
これに対して、上記ステップＳ１００において移動先位置が細胞操作エリア内でないと判別した場合には、顕微鏡ＸＹステージ２６を駆動することなく、モニタ３６上に警告表示灯を行う（ステップＳ１０３）。
【００９０】
上記第１実施形態では、操作者が培養器マップ表示部９８に表示された細胞操作範囲１２２及び現在位置１２４を確認しながら、シャフト７６がディッシュ１６にぶつからないように顕微鏡ＸＹステージ２６の移動指示を行うようにしていたが、本第２実施形態では、顕微鏡ＸＹステージ２６の移動前に細胞操作範囲と移動先位置との比較を行い、移動先位置が細胞操作範囲をオーバーする場合には移動しないようにすることで、操作者の負担を軽減することができる。
【００９１】
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。
【００９２】
例えば、図７に示した操作ウィンドウは一例であり、モニタ表示部９４、操作部９６及び培養器マップ表示部９８の配列はこれに限定されるものではない。また、操作部９６のボタンやリストの表示も、これに限定されるものではない。
【００９３】
（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。
【００９４】
（１） 細胞へ物質を導入して観察する細胞操作観察装置において、
細胞を培養する培養器を水平方向に移動可能に載置するステージと、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞を撮像して表示する観察手段と、
上記観察手段によって観察可能な培養器の範囲である観察範囲に対応する図と、該図に重ね合わせて、細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲及び上記観察手段によって現在観察している位置とを表示する図表示手段と、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞の内、物質の導入を行う細胞の位置を指定する指定手段と、
上記ステージを駆動して、上記指定手段によって指定された位置を上記観察手段の視野内の所定の細胞操作位置に配置する導入位置配置手段と、
上記導入位置配置手段によって上記所定の細胞操作位置に移動された細胞の細胞膜を細胞操作ツールによって穿孔することで、上記培養器内の培養液中に混濁させた導入物質を上記細胞に導入する細胞操作手段と、
を具備することを特徴とする細胞操作観察装置。
【００９５】
（対応する実施形態）
この（１）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、細胞操作観察装置１０が上記細胞操作観察装置に、ディッシュ１６が上記培養器に、ディッシュホルダ２０、ＸＹステージ２６が上記ステージに、観察装置２４、画像処理装置３４、モニタ３６、制御コンピュータ３８が上記観察手段に、観察範囲１２０が上記観察範囲に対応する図に、細胞操作範囲１２２が上記細胞操作範囲に、現在位置１２４が上記現在観察している位置に、培養器マップ表示部９８が上記図表示手段に、制御コンピュータ３８が上記指定手段に、チップ部５８の位置が上記所定の細胞操作位置に、ＸＹステージ操作用ジョイスティック２８、ディッシュホルダ移動コントローラ３０、制御コンピュータ３８が上記導入位置配置手段に、ニードル６０が上記細胞操作ツールに、チップ駆動装置１４、制御コンピュータ３８、操作モジュール５４、コントロールボックス５６が上記細胞操作手段に、それぞれ対応する。
【００９６】
（作用効果）
この（１）に記載の細胞操作観察装置によれば、観察範囲を示す図に細胞操作範囲と現在位置とを重ね合わせて表示することで、現在位置が細胞操作範囲を外れないように操作可能となるので、細胞操作ツールを不用意に細胞にぶつけてしまう危険性を無くすことが可能な細胞操作観察装置を提供することができる。
【００９７】
（２） 上記培養器の種類と上記細胞装置手段の種類とに応じた細胞操作範囲のリストを記憶する記憶手段と、
上記培養器の種類と上記細胞装置手段の種類とを指定する種類指定手段と、
を更に具備し、
上記図表示手段は、上記種類指定手段によって指定された上記培養器及び上記細胞装置手段の種類に従って上記記憶手段に記憶された上記リストより上記細胞操作範囲を読み出して表示することを特徴とする（１）に記載の細胞操作観察装置。
【００９８】
（対応する実施形態）
この（２）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、制御コンピュータ３８が上記記憶手段に、制御コンピュータ３８が上記種類指定手段に、それぞれ対応する。
【００９９】
（作用効果）
この（２）に記載の細胞操作観察装置によれば、培養器の種類と細胞装置手段の種類（細胞操作ツールの種類）とを指定するだけで、容易に細胞操作範囲を設定できる。
【０１００】
（３） 上記ステージに載置された上記培養器の形状を測定する測定手段を更に具備し、
上記図表示手段は、上記測定手段によって測定された上記培養器の形状に基づいて上記ステージ上での観察位置を特定して上記図を表示することを特徴とする（２）に記載の細胞操作観察装置。
【０１０１】
（対応する実施形態）
この（３）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、顕微鏡ＸＹステージ２６、ディッシュホルダ移動コントローラ３０、制御コンピュータ３８が上記測定手段に対応する。
【０１０２】
（作用効果）
この（３）に記載の細胞操作観察装置によれば、培養器の形状を測定することで、容易に観察範囲を設定できる。
【０１０３】
（４） 上記観察手段による細胞の表示と上記図表示手段による図の表示とは、同一のモニタ上に行われることを特徴とする（１）に記載の細胞操作観察装置。
【０１０４】
（対応する実施形態）
この（４）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。
【０１０５】
（作用効果）
この（４）に記載の細胞操作観察装置によれば、観察手段による細胞の表示と図表示手段による図の表示とを同一のモニタ上に行うことで、今現在何処を観察しているのかを容易に把握できるようになる。
【０１０６】
（５） 上記導入位置配置手段は、上記指定手段によって指定された位置と上記細胞操作範囲とを比較し、上記指定された位置が上記細胞操作範囲をオーバーするときには、上記ステージの駆動を行わないことを特徴とする（１）に記載の細胞操作観察装置。
【０１０７】
（対応する実施形態）
この（５）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第２実施形態が対応する。
【０１０８】
（作用効果）
この（５）に記載の細胞操作観察装置によれば、操作者の負担を軽減することができ、細胞操作ツールを不用意に細胞にぶつけてしまう危険性を確実に防止できる。
【０１０９】
（６） 上記細胞操作手段による細胞への導入物質の導入動作に連動して、その時点で上記観察手段によって観察しているエリアを細胞操作エリアとして記憶する記憶手段を更に具備し、
上記図表示手段は、更に、上記記憶手段に記憶した上記細胞操作エリアを上記観察範囲に対応する図に重ね合わせて表示することを特徴とする（１）に記載の細胞操作観察装置。
【０１１０】
（対応する実施形態）
この（６）に記載の細胞操作観察装置に関する実施形態は、第１及び第２実施形態が対応する。それらの実施形態において、例えば、制御コンピュータ３８が上記記憶手段に、細胞操作エリア１２６が上記観察範囲に対応する図に重ね合わせて表示される細胞操作エリアに、それぞれ対応する。
【０１１１】
（作用効果）
この（６）に記載の細胞操作観察装置によれば、細胞操作を行ったエリアを確実に記録でき、把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る細胞操作観察装置を示す全体構成図である。
【図２】図２（Ａ）は、チップ駆動装置のアダプタの取り付けに関する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（Ａ）及び（Ｂ）は、ガラスベースディッシュの上面図及び断面図であり、図４（Ｃ）はガラスベースディッシュの場合の可動範囲を説明するための図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る細胞操作観察装置を用いた細胞操作及び観察方法の流れを説明するためのフローチャートを示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、制御コンピュータによる細胞操作・観察動作の制御プログラムを説明するための一連のフローチャートの前半部分を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、制御コンピュータによる細胞操作・観察動作の制御プログラムを説明するための一連のフローチャートの後半部分を示す図である。
【図７】図７は、モニタに表示される操作ウィンドウの一例を示す図である。
【図８】図８は、チップ部の位置指定を行う際のモニタ表示部の表示例を示す図である。
【図９】図９は、第１モード細胞導入動作及び第２モード細胞導入動作のフローチャートを示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態に係る細胞操作観察装置におけるＸＹステージ移動指令動作のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０…細胞操作観察装置、 １２…倒立型顕微鏡、 １４…チップ駆動装置、 １６…ディッシュ、 １８…θテーブル、 ２０…ディッシュホルダ、 ２２…照明装置、 ２４…観察装置、 ２６…顕微鏡ＸＹステージ、 ２８…ＸＹステージ操作用ジョイスティック、 ３０…ディッシュホルダ移動コントローラ、 ３２…顕微鏡コントローラ、 ３４…画像処理装置、 ３６…モニタ、 ３８…制御コンピュータ、 ４０…透過照明光源、 ４２…コンデンサレンズ、 ４４…落射照明光源、 ４６…ＣＣＤカメラ、 ４８…接眼レンズ、 ５０…装置本体、 ５２…顕微鏡アダプタ、 ５４…操作モジュール、 ５６…コントロールボックス、 ５８…チップ部、 ６０…ニードル、 ６２…アダプタ、 ６４…アダプタ保持部、 ６６…Ｚ駆動部、 ６８…Ｚ駆動部取付部、 ７０…マグネット、 ７２…嵌合部、 ７４…カンチレバーチップ、 ７６…シャフト、 ７８…シリコンベース部、 ８０…レバー部、 ８２…可動範囲、 ８４…底板部、 ８４ａ…下面、 ８６…周側部、 ８８…透孔、 ８８ａ…開口面、 ９０…板状ガラス部、 ９２…メニューバー、 ９４…モニタ表示部、 ９６…操作部、 ９８…培養器マップ表示部、 １００…「導入」ボタン、 １０２…「針設定モード」ボタン、 １０４…「導入ポイント登録」ボタン、 １０６…「操作エリア登録」ボタン、 １０８…「座標変換」ボタン、 １１０…「基準点クリア」ボタン、 １１２…「観察」ボタン、 １１４…導入細胞リスト、 １１６…導入物質リスト、 １１８…操作エリアリスト、 １２０…観察範囲、 １２２…細胞操作範囲、 １２４…現在位置、 １２６…細胞操作エリア、 １２８…カンチレバーチップ像、 １３０…カーソル、 １３２…「ステップ下降」ボタン、 １３４…「ステップ上昇」ボタン、 １３６…ステップ量設定部、 １３８…マーカ、 Ｓ…接着剤。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞へ物質を導入して観察する細胞操作観察装置において、
細胞を培養する培養器を水平方向に移動可能に載置するステージと、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞を撮像して表示する観察手段と、
上記観察手段によって観察可能な培養器の範囲である観察範囲に対応する図と、該図に重ね合わせて、細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲及び上記観察手段によって現在観察している位置とを表示する図表示手段と、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞の内、物質の導入を行う細胞の位置を指定する指定手段と、
上記ステージを駆動して、上記指定手段によって指定された位置を上記観察手段の視野内の所定の細胞操作位置に配置する導入位置配置手段と、
上記導入位置配置手段によって上記所定の細胞操作位置に移動された細胞の細胞膜を細胞操作ツールによって穿孔することで、上記培養器内の培養液中に混濁させた導入物質を上記細胞に導入する細胞操作手段と、
を具備することを特徴とする細胞操作観察装置。
【請求項２】
上記培養器の種類と上記細胞装置手段の種類とに応じた細胞操作範囲のリストを記憶する記憶手段と、
上記培養器の種類と上記細胞装置手段の種類とを指定する種類指定手段と、
を更に具備し、
上記図表示手段は、上記種類指定手段によって指定された上記培養器及び上記細胞装置手段の種類に従って上記記憶手段に記憶された上記リストより上記細胞操作範囲を読み出して表示することを特徴とする請求項１に記載の細胞操作観察装置。
【請求項３】
上記ステージに載置された上記培養器の形状を測定する測定手段を更に具備し、
上記図表示手段は、上記測定手段によって測定された上記培養器の形状に基づいて上記ステージ上での観察位置を特定して上記図を表示することを特徴とする請求項２に記載の細胞操作観察装置。
【請求項４】
上記観察手段による細胞の表示と上記図表示手段による図の表示とは、同一のモニタ上に行われることを特徴とする請求項１に記載の細胞操作観察装置。
【請求項５】
上記導入位置配置手段は、上記指定手段によって指定された位置と上記細胞操作範囲とを比較し、上記指定された位置が上記細胞操作範囲をオーバーするときには、上記ステージの駆動を行わないことを特徴とする請求項１に記載の細胞操作観察装置。
【請求項６】
上記細胞操作手段による細胞への導入物質の導入動作に連動して、その時点で上記観察手段によって観察しているエリアを細胞操作エリアとして記憶する記憶手段を更に具備し、
上記図表示手段は、更に、上記記憶手段に記憶した上記細胞操作エリアを上記観察範囲に対応する図に重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１に記載の細胞操作観察装置。
【請求項１】
細胞へ物質を導入して観察する細胞操作観察装置において、
細胞を培養する培養器を水平方向に移動可能に載置するステージと、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞を撮像して表示する観察手段と、
上記観察手段によって観察可能な培養器の範囲である観察範囲に対応する図と、該図に重ね合わせて、細胞操作可能な範囲である細胞操作範囲及び上記観察手段によって現在観察している位置とを表示する図表示手段と、
上記ステージに載置された上記培養器内の細胞の内、物質の導入を行う細胞の位置を指定する指定手段と、
上記ステージを駆動して、上記指定手段によって指定された位置を上記観察手段の視野内の所定の細胞操作位置に配置する導入位置配置手段と、
上記導入位置配置手段によって上記所定の細胞操作位置に移動された細胞の細胞膜を細胞操作ツールによって穿孔することで、上記培養器内の培養液中に混濁させた導入物質を上記細胞に導入する細胞操作手段と、
を具備することを特徴とする細胞操作観察装置。
【請求項２】
上記培養器の種類と上記細胞装置手段の種類とに応じた細胞操作範囲のリストを記憶する記憶手段と、
上記培養器の種類と上記細胞装置手段の種類とを指定する種類指定手段と、
を更に具備し、
上記図表示手段は、上記種類指定手段によって指定された上記培養器及び上記細胞装置手段の種類に従って上記記憶手段に記憶された上記リストより上記細胞操作範囲を読み出して表示することを特徴とする請求項１に記載の細胞操作観察装置。
【請求項３】
上記ステージに載置された上記培養器の形状を測定する測定手段を更に具備し、
上記図表示手段は、上記測定手段によって測定された上記培養器の形状に基づいて上記ステージ上での観察位置を特定して上記図を表示することを特徴とする請求項２に記載の細胞操作観察装置。
【請求項４】
上記観察手段による細胞の表示と上記図表示手段による図の表示とは、同一のモニタ上に行われることを特徴とする請求項１に記載の細胞操作観察装置。
【請求項５】
上記導入位置配置手段は、上記指定手段によって指定された位置と上記細胞操作範囲とを比較し、上記指定された位置が上記細胞操作範囲をオーバーするときには、上記ステージの駆動を行わないことを特徴とする請求項１に記載の細胞操作観察装置。
【請求項６】
上記細胞操作手段による細胞への導入物質の導入動作に連動して、その時点で上記観察手段によって観察しているエリアを細胞操作エリアとして記憶する記憶手段を更に具備し、
上記図表示手段は、更に、上記記憶手段に記憶した上記細胞操作エリアを上記観察範囲に対応する図に重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１に記載の細胞操作観察装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−４８０５（Ｐ２０１０−４８０５Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６８０６７（Ｐ２００８−１６８０６７）
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【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２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２７日（２００８．６．２７）
【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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