(57)【要約】  細胞移動装置は、細胞の吸引及び吐出を行うチップが装着され、第１方向に沿って移動可能なヘッドを複数本備えるヘッド群と、前記ヘッド群が組み付けられ、前記第１方向と直交する第２方向と、前記第１方向及び前記第２方向の双方と直交する第３方向に移動可能なヘッドユニットと、前記ヘッドの各々に対応して前記ヘッドユニットに搭載され、前記ヘッドを前記第１方向に沿って移動させる駆動力を発生する複数の駆動モータと、を備える。前記複数の駆動モータは、前記第１方向の平面視において、前記ヘッド群を挟んで前記第３方向の一方側と他方側とに分けて配置される。前記ヘッド群は、少なくとも第１ヘッドと、前記第１ヘッドと前記第２方向に隣接する第２ヘッドとを含む。前記第１ヘッドは、前記第３方向の一方側に配置された駆動モータで駆動され、前記第２ヘッドは、前記第３方向の他方側に配置された駆動モータで駆動される。
2018193719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞の吸引及び吐出を行うチップが装着され、第１方向に沿って移動可能なヘッドを複数本備えるヘッド群と、
前記ヘッド群が組み付けられ、前記第１方向と直交する第２方向と、前記第１方向及び前記第２方向の双方と直交する第３方向に移動可能なヘッドユニットと、
前記ヘッドの各々に対応して前記ヘッドユニットに搭載され、前記ヘッドを前記第１方向に沿って移動させる駆動力を発生する複数の駆動モータと、を備え、
前記複数の駆動モータは、前記第１方向の平面視において、前記ヘッド群を挟んで前記第３方向の一方側と他方側とに分けて配置され、
前記ヘッド群は、少なくとも第１ヘッドと、前記第１ヘッドと前記第２方向に隣接する第２ヘッドとを含み、
前記第１ヘッドは、前記第３方向の一方側に配置された駆動モータで駆動され、
前記第２ヘッドは、前記第３方向の他方側に配置された駆動モータで駆動される、
ことを特徴とする細胞移動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の細胞移動装置において、
前記ヘッドの各々に対応して前記ヘッドユニットに搭載され、前記ヘッドに装着されているチップに前記細胞の吸引及び吐出を行わせるための駆動力を発生する複数の吸引モータをさらに備え、
前記第１ヘッドに装着されるチップには、前記第３方向の一方側に配置された吸引モータが適用され、
前記第２ヘッドに装着されるチップには、前記第３方向の他方側に配置された吸引モータが適用される、細胞移動装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の細胞移動装置において、
前記ヘッド群が備える前記複数本のヘッドは、前記第２方向に直線状に配列されると共に、第１グループに属するヘッドと、第２グループに属するヘッドとに区分され、
前記第１グループのヘッドは前記第１ヘッドを含み、前記第３方向の一方側に配置された各々の駆動モータで駆動され、
前記第２グループのヘッドは前記第２ヘッドを含み、前記第３方向の他方側に配置された各々の駆動モータで駆動される、細胞移動装置。
【請求項４】
請求項２を引用する請求項３に記載の細胞移動装置において、
前記第１グループの各ヘッドに装着されるチップに各々適用される前記吸引モータは、前記第３方向の一方側に配置され、
前記第２グループの各ヘッドに装着されるチップに各々適用される前記吸引モータは、前記第３方向の他方側に配置される、細胞移動装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の細胞移動装置において、
前記複数本のヘッドの配列は、前記第１グループに属するヘッドと、前記第２グループに属するヘッドが交互に並ぶ配列であり、
前記第１方向の平面視において、前記第３方向の一方側及び他方側に配置された駆動モータは、それぞれ前記一方側及び他方側において、前記第２方向に直線状に配列されている、細胞移動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の細胞移動装置において、
前記ヘッドユニットは、前記ヘッドを保持する第１フレーム部と、この第１フレーム部が取り付けられると共に、前記駆動モータを含む昇降機構に連結され前記昇降機構によって前記第１方向に移動される第２フレーム部とを含むフレーム部材を前記ヘッド毎に備え、
前記第１方向の平面視において、前記第２フレーム部は前記第２方向に第１幅を有し、前記第１フレーム部は前記第１幅よりも狭幅の第２幅を有し、
前記ヘッド毎に備えられる前記フレーム部材は同一形状を有し、前記１グループに属するヘッドのフレーム部材と前記２グループに属するヘッドのフレーム部材とが互いに向かい合い、且つ、前記第１フレーム部同士が前記第２方向に隣接するように、前記ヘッドユニットに組み付けられている、細胞移動装置。
【請求項７】
チップに吸引された細胞を所定位置まで移動させて吐出する細胞移動方法であって、
前記細胞が吐出される複数のウェルが、所定方向に第１ピッチで配列されてなるマイクロプレートと、前記チップが前記第１ピッチのｎ倍（ｎは１以上の整数）の第２ピッチで配列されるよう、複数のヘッドが配列された請求項１〜６のいずれか１項に記載の細胞移動装置と、を準備する工程と、
前記ヘッドユニットの移動可能範囲内に前記マイクロプレートを載置する工程と、
前記ヘッド群の前記チップに前記細胞を吸引させた状態で、前記ヘッドユニットを前記マイクロプレートの載置位置へ移動させる工程と、
複数の前記チップの先端開口が各々前記ウェルに進入するように、複数の前記駆動モータを同時に駆動して複数本の前記ヘッドを同時に前記第１方向へ移動させると共に、複数本の前記チップから前記細胞を同時に吐出させる工程と、
を備えることを特徴とする細胞移動方法。
【請求項８】
請求項７に記載の細胞移動方法において、
前記細胞を保持する複数の保持部が、前記第１ピッチよりも狭い第３ピッチで所定方向に配列されたディッシュを準備する工程と、
前記ヘッドユニットの移動可能範囲内に前記ディッシュを載置する工程と、
前記ヘッド群の前記チップが空の状態で、前記ヘッドユニットを前記ディッシュの載置位置へ移動させる工程と、
一つの前記チップの先端開口が前記保持部にアクセスするように、一つの前記駆動モータを駆動して一つの前記ヘッドを前記第１方向へ移動させると共に、前記チップに前記細胞を吸引させ、順次他の前記チップについても同様に前記吸引を行わせる工程と、
をさらに備える、細胞移動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞を吸引したチップを所定の位置まで移動させた後、前記細胞を前記チップから吐出させる細胞移動装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば医療や生物学的な研究の用途では、単細胞、或いは細胞が三次元的に凝集してなる細胞凝集塊、或いは細胞の断片から塊化培養した細胞塊（以下、これらを本明細書では単に細胞という）が、観察、薬効確認、検査若しくは培養等の処理作業のために、マトリクス配列されたウェルを有するマイクロプレートの、前記ウェルに収容されることがある。前記ウェルに収容される細胞は、細胞を収容可能な保持凹部を有するディッシュ上において選別される。選別された細胞は、上下動が可能且つ負圧を発生可能な複数のヘッドに装着された複数のチップの各々によって前記保持凹部から吸引され、前記マイクロプレートの配置位置に移動される。移動後、前記チップに吸引されている細胞が、前記マイクロプレートの前記ウェルに吐出される。【０００３】
前記複数のチップから各ウェルへ個別に細胞の吐出を行わせたのでは、細胞移動作業の作業効率が悪い。従って、複数の前記チップから前記ウェルへ細胞を同時吐出させることが望ましい。例えば、特許文献１には、ディスペンサチップの配置ピッチとウェルの配置ピッチとをマッチングさせることが開示されている。前記マッチングにより、前記同時吐出の実行が可能となる。【０００４】
ところが、前記チップが装着される前記ヘッドの配列ピッチを、前記マイクロプレートの前記ウェルの配列ピッチにマッチさせることが困難な場合がある。例えば、ウェル数＝２４×１６個の標準的なマイクロプレートでは、前記ウェルの配列ピッチは４．５ｍｍである。一方、前記ヘッドには、当該ヘッドを昇降させる駆動モータ、さらには当該ヘッドに前記負圧を発生させるための吸引モータ等を組み付ける必要がある。しかしながら、所要の駆動力を発生可能な前記モータのサイズは、前記ウェルの配列ピッチよりも一般的に大きくなってしまう。このようなヘッドの構成上の事情より、前記同時吐出を実行させることが困難であるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６１６３４２号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、駆動モータが搭載されたヘッドに装着されるチップを、所要のピッチで配列することが可能な細胞移動装置、及びこれを用いた細胞移動方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の一局面に係る細胞移動装置は、細胞の吸引及び吐出を行うチップが装着され、第１方向に沿って移動可能なヘッドを複数本備えるヘッド群と、前記ヘッド群が組み付けられ、前記第１方向と直交する第２方向と、前記第１方向及び前記第２方向の双方と直交する第３方向に移動可能なヘッドユニットと、前記ヘッドの各々に対応して前記ヘッドユニットに搭載され、前記ヘッドを前記第１方向に沿って移動させる駆動力を発生する複数の駆動モータと、を備える。前記複数の駆動モータは、前記第１方向の平面視において、前記ヘッド群を挟んで前記第３方向の一方側と他方側とに分けて配置され、前記ヘッド群は、少なくとも第１ヘッドと、前記第１ヘッドと前記第２方向に隣接する第２ヘッドとを含む。前記第１ヘッドは、前記第３方向の一方側に配置された駆動モータで駆動される。前記第２ヘッドは、前記第３方向の他方側に配置された駆動モータで駆動される。
【０００８】
本発明の他の局面に係る細胞移動方法は、チップに吸引された細胞を所定位置まで移動させて吐出する細胞移動方法であって、前記細胞が吐出される複数のウェルが、所定方向に第１ピッチで配列されてなるマイクロプレートと、前記チップが前記第１ピッチのｎ倍（ｎは１以上の整数）の第２ピッチで配列されるよう、複数のヘッドが配列された上記の細胞移動装置と、を準備する工程と、前記ヘッドユニットの移動可能範囲内に前記マイクロプレートを載置する工程と、前記ヘッド群の前記チップに前記細胞を吸引させた状態で、前記ヘッドユニットを前記マイクロプレートの載置位置へ移動させる工程と、複数の前記チップの先端開口が各々前記ウェルに進入するように、複数の前記駆動モータを同時に駆動して複数本の前記ヘッドを同時に前記第１方向へ移動させると共に、複数本の前記チップから前記細胞を同時に吐出させる工程と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る細胞移動装置を概略的に示す図である。
【図２】図２（Ａ）は、前記細胞移動装置に使用される選別容器が備えるディッシュの上面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、前記細胞移動装置に使用されるマイクロプレートの斜視図、図３（Ｂ）は、３８４ウェルのマイクロプレートの断面図である。
【図４】図４は、ヘッドに装着されるチップの分解斜視図を付記した、ヘッドユニットの一例を示す正面図である。
【図５】図５は、複数本のチップからマイクロプレートのウェルへの、細胞の同時吐出を説明するための図である。
【図６】図６は、前記同時吐出の他の例を説明するための図である。
【図７】図７は、前記チップと前記ウェルとの位置ズレが生じた際における吐出動作を説明するための図である。
【図８】図８は、ヘッドカバーを外した状態の、ヘッドユニットの斜視図である。
【図９】図９は、図８のヘッドユニットの分解斜視図である。
【図１０】図１０は、前記ヘッドユニットの上面図である。
【図１１】図１１は、一対の＋Ｙ側及び−Ｙ側のヘッド装置の組み付け状態を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１の一対のヘッド装置を、＋Ｙ側と−Ｙ側との分離した状態の斜視図である。
【図１３】図１３は、ヘッド装置の側断面図である。
【図１４】図１４は、図１３の要部拡大図である。
【図１５】図１５は、変形例に係るヘッドユニットの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係る細胞移動装置では、生体由来の細胞、細胞塊或いは細胞凝集塊（スフェロイド；ｓｐｈｅｒｏｉｄ）等が移動対象物とされる。例えば生体由来の細胞凝集塊は、細胞が数個〜数十万個凝集して形成されている。そのため、細胞凝集塊の大きさは様々である。生きた細胞が形成する細胞凝集塊は略球形であるが、細胞凝集塊を構成する細胞の一部が変質したり、死細胞となっていたりすると、細胞凝集塊の形状は歪になる、あるいは密度が不均一となる場合がある。バイオ関連技術や医薬の分野における試験において、選別ステージ上のディッシュに担持された種々の形状を呈する複数の細胞凝集塊の中から、使用可能な細胞凝集塊をチップでピッキッングし、これをマイクロプレートまで移動する細胞移動装置が用いられる。マイクロプレートでは、細胞凝集塊に対して、観察、薬効確認、検査、培養等の各種の処理が実行される。以下の説明では、上記のような細胞凝集塊を含む意味で、簡略的に細胞Ｃと表現する。
【００１１】
［細胞移動装置の全体構成］
図１は、本実施形態の細胞移動装置Ｓの全体構成を概略的に示す図である。ここでは、細胞Ｃを２つの容器間で移動させる細胞移動装置Ｓを例示している。なお、図１及び他の図において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の方向表示が付されている。例えば、Ｘ方向は左右方向、Ｙ方向は前後方向、Ｚ方向は上下方向であり、＋Ｘは右方、−Ｘは左方、＋Ｙは前方、−Ｙは後方、＋Ｚは上方、−Ｚは下方である。以下においては、状況に応じて、ＸＹＺの方向表示、或いは上記の左右、前後、上下の例に沿って説明する。
【００１２】
細胞移動装置Ｓは、水平な載置面（上面）を有する透光性の基台１と、基台１の下方側に配置されたカメラユニット５と、基台１の上方側に配置されたヘッドユニット６とを含む。基台１の第１載置位置Ｐ１には、ディッシュ２を備えた選別容器１１が載置され、第２載置位置Ｐ２にはマイクロプレート４が載置されている。ヘッドユニット６は、細胞Ｃの吸引及び吐出を行うチップ１２が装着され、Ｚ方向（第１方向）に沿って移動可能なヘッド６１を複数備えるヘッド群６Ｈを含む。カメラユニット５及びヘッドユニット６は、Ｘ方向（第１方向と直交する第２方向）と、Ｙ方向（第１方向及び第２方向の双方と直交する第３方向）とに移動可能である。ディッシュ２及びマイクロプレート４は、ヘッドユニット６の移動可能範囲内において、基台１の上面に載置されている。
【００１３】
大略的に細胞移動装置Ｓは、細胞Ｃを多数保持している選別容器１１のディッシュ２から複数のチップ１２の各々で細胞Ｃを個別に吸引し、これをマイクロプレート４まで移動すると共に、当該マイクロプレート４（ウェル４１）に複数のチップ１２から細胞Ｃを同時に吐出する装置である。以下、細胞移動装置Ｓの各部を説明する。
【００１４】
基台１は、所定の剛性を有し、その一部又は全部が透光性の材料で形成される長方形の平板である。好ましい基台１は、ガラスプレートである。基台１をガラスプレートのような透光性材料によって形成することで、基台１の下方に配置されたカメラユニット５にて、基台１の上面に配置された選別容器１１（ディッシュ２）及びマイクロプレート４を、当該基台１を通して撮像させることが可能となる。
【００１５】
選別容器１１は、細胞Ｃの移動元となる容器であり、培地Ｌを貯留し、細胞選別用のディッシュ２を培地Ｌに浸漬される状態で保持している。ディッシュ２は、細胞Ｃを保持するプレートであり、細胞Ｃを個別に収容して保持することが可能な保持凹部３（保持部）を上面に複数有している。培地Ｌは、細胞Ｃの性状を劣化させないものであれば特に限定されず、細胞Ｃの種類により適宜選定することができる。
【００１６】
選別容器１１は、その上面側に矩形の上部開口１１Ｈを備えている。上部開口１１Ｈは、細胞Ｃの投入、並びに、選別された細胞Ｃをピックアップするための開口である。ディッシュ２は、上部開口１１Ｈの下方に配置されている。選別容器１１及びディッシュ２は、透光性の樹脂材料やガラスで作製されたものが用いられる。これは、選別容器１１の下方に配置されたカメラユニット５により、ディッシュ２に担持された細胞Ｃを観察可能とするためである。
【００１７】
選別容器１１には、図略の分注チップから、細胞培養液に分散された状態の複数の細胞Ｃが注入される。前記分注チップは、多量の細胞Ｃを含む細胞培養液を貯留する容器から、細胞Ｃと共に細胞培養液を吸引し、当該分注チップ内に保持する。その後、前記分注チップは、選別容器１１の上空位置へ移動され、上部開口１１Ｈを通してディッシュ２の上面にアクセスする。そして、前記分注チップの先端開口が選別容器１１の培地Ｌに浸漬された状態で、前記分注チップ内に保持された細胞Ｃが細胞培養液と共にディッシュ２の上へ吐出される。
【００１８】
＜ディッシュの詳細＞
ディッシュ２の詳細構造を説明する。図２（Ａ）は、ディッシュ２の上面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。ディッシュ２は、ディッシュ本体２０と、該ディッシュ本体２０に形成される複数の保持凹部３とを備えている。ディッシュ本体２０は、所定の厚みを有する平板状の部材からなり、上面２１と下面２２とを有する。保持凹部３は、上面２１の側に細胞Ｃの受け入れ開口（開口部３１）を有する。ディッシュ２は、選別容器１１内の培地Ｌ中に浸漬される。詳しくは、ディッシュ本体２０の上面２１が選別容器１１内の培地Ｌ中に浸漬される一方、下面２２が選別容器１１の底板に対して間隔を置いた状態で、選別容器１１内で保持される（図１参照）。
【００１９】
保持凹部３の各々は、開口部３１、底部３２、筒状の壁面３３、孔部３４及び境界部３５を含む。本実施形態では、上面視で正方形の保持凹部３がマトリクス状に配列されている例を示している。図２（Ｂ）に示すように、複数の保持凹部３は、所定の凹部配列ピッチ３Ｐ（第３ピッチ）で配列されている。凹部配列ピッチ３Ｐは、後述するヘッド６１（チップ１２）の配列ピッチや、マイクロプレート４のウェル４１の配列ピッチよりも狭いピッチである。
【００２０】
開口部３１は、上面２１に設けられた正方形の開口であり、選別用のチップ１２の先端開口部ｔの進入を許容するサイズを有する。底部３２は、ディッシュ本体２０の内部であって、下面２２の近くに位置している。底部３２は、中心（前記正方形の中心）に向けて緩く下り傾斜する傾斜面である。筒状の壁面３３は、開口部３１から底部３２に向けて鉛直下方に延びる壁面である。孔部３４は、底部３２の前記中心と下面２２との間を鉛直に貫通する貫通孔である。境界部３５は、上面２１に位置し、各保持凹部３の開口縁となる部分であって、保持凹部３同士を区画する稜線である。
【００２１】
各保持凹部３の底部３２及び筒状の壁面３３は、細胞Ｃを収容する収容空間３Ｈを区画している。収容空間３Ｈには、一般的には１個の細胞Ｃが収容されることが企図されている。孔部３４は、所望のサイズ以外の小さな細胞や夾雑物を収容空間３Ｈから逃がすために設けられている。従って、孔部３４のサイズは、所望のサイズの細胞Ｃは通過できず、所望のサイズ以外の小さな細胞や夾雑物を通過させるサイズに選ばれている。これにより、選別対象となる細胞Ｃは保持凹部３にトラップされる一方で、夾雑物等は孔部３４から選別容器１８の底板に落下する。
【００２２】
＜マイクロプレートの詳細＞
図１に戻って、マイクロプレート４は、細胞Ｃの移動先となる容器であり、細胞Ｃが吐出される複数のウェル４１を有する。ウェル４１は、マイクロプレート４の上面に開口した有底の孔である。１つのウェル４１には、培地Ｌと共に必要個数（通常は１個）の細胞Ｃが収容される。マイクロプレート４もまた、透光性の樹脂材料やガラスで作製されたものが用いられる。これは、マイクロプレート４の下方に配置されたカメラユニット５により、ウェル４１に担持された細胞Ｃを観察可能とするためである。
【００２３】
図３（Ａ）は、マイクロプレート４の一例を示す斜視図である。マイクロプレート４は、プレート本体４０と、このプレート本体４０にマトリクス状に配列された複数のウェル４１とを含む。細胞Ｃの吐出時、ウェル４１にはチップ１２の先端開口部ｔが進入するので、各ウェル４１は余裕を持ってチップ１２の進入を許容する開口径を有している。
【００２４】
市販されているマイクロプレートには基準サイズが存在する。基準マイクロプレートは、所定の縦×横サイズ（縦８５．４８ｍｍ×横１２７．７６ｍｍ）を備え、所定数のウェルを有する（例えば、ＡＮＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）のＳＬＡＳ（Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ）によって２００４年に規定された「Ｆｏｏｔｐｒｉｎｔ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ−ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｐｌａｔｅｓ」参照）。一般的なウェル数は、２４×１６個（３８４ウェル）であり、これらウェルが所定のピッチでマトリクス配列されている。
【００２５】
図３（Ｂ）は、３８４ウェルのマイクロプレート４の断面図である。図示する通り、マイクロプレート４の長手方向には、２４個のウェル４１が均等なウェルピッチ４Ｐで配列されている（短手方向には１６個）。３８４ウェルの場合、ウェルピッチ４Ｐは４．５ｍｍである。汎用されているマイクロプレート４としては、３８４ウェルの他に、１５３６ウェル、９６ウェルがある。１５３６ウェルの場合、ウェルピッチ４Ｐは２．２５ｍｍ、９６ウェルの場合、ウェルピッチ４Ｐは９．０ｍｍである。すなわち、いずれのマイクロプレート４のウェルピッチ４Ｐも、２．２５ｍｍの倍数である。
【００２６】
＜カメラユニット＞
カメラユニット５は、選別容器１１又はマイクロプレート４に保持されている細胞Ｃの画像を、これらの下面側から撮像するもので、レンズ部５１及びカメラ本体５２を備える。レンズ部５１は、光学顕微鏡に用いられている対物レンズであり、所定倍率の光像を結像させるレンズ群と、このレンズ群を収容するレンズ鏡筒とを含む。カメラ本体５２は、ＣＣＤイメージセンサのような撮像素子を備える。レンズ部５１は、前記撮像素子の受光面に撮像対象物の光像を結像させる。カメラユニット５は、基台１と平行に左右方向に延びるガイドレール５Ｇに沿って、基台１の下方においてＸ方向に移動可能である。なお、図１では図示していないが、カメラユニット５は、Ｙ方向にも移動可能である。また、レンズ部５１は、合焦動作のためにＺ方向に移動可能である。
【００２７】
＜ヘッドユニット＞
ヘッドユニット６は、細胞Ｃをディッシュ２からマイクロプレート４へ移動させるために設けられ、複数本のヘッド６１からなるヘッド群６Ｈと、このヘッド群６Ｈが組み付けられるヘッド本体６２とを含む。各ヘッド６１の先端には、細胞Ｃの吸引及び吐出を行うチップ１２が装着されている。ヘッド本体６２は、ヘッド６１を＋Ｚ及び−Ｚ方向に昇降可能に保持し、ガイドレール６Ｇに沿って＋Ｘ及び−Ｘ方向に移動可能である。なお、図１では図示していないが、ヘッド本体６２は、Ｙ方向にも移動可能である。
【００２８】
図４は、ヘッド６１に装着されるチップ１２の分解斜視図を付記した、ヘッドユニット６の一例を示す正面図である。ヘッドユニット６は、ヘッド本体６２の機構部分を覆うヘッドカバー６２１を含む。ヘッドカバー６２１の下端側（−Ｚ側）から、ヘッド群６Ｈが下方に露出している。図４では、Ｘ方向に直線状に並ぶ８本のヘッド６１からなるヘッド群６Ｈを例示している。
【００２９】
各ヘッド６１に装着されるチップ１２は、細胞Ｃの吸引経路となる管状通路を内部に備えるシリンジ１３と、このシリンジ１３の内周壁と摺接しつつ前記管状通路内を進退移動するプランジャ１４とを備える。シリンジ１３は、大径の円筒体からなるシリンジ基端部１３１と、細径で長尺の円筒体からなるシリンジ本体部１３２と、基端部１３１と本体部１３２とを繋ぐテーパ筒部１３３とを含む。前記管状通路は、シリンジ本体部１３２に形成されている。シリンジ本体部１３２の先端には、上述の先端開口部ｔが設けられている。プランジャ１４は、円筒体からなるプランジャ基端部１４１と、針状のプランジャ本体部１４２と、基端部１４１と本体部１４２とを繋ぐテーパ部１４３とを含む。
【００３０】
シリンジ基端部１３１は、円筒型の中空部１４Ｈを備えている。プランジャ基端部１４１は、中空部１４Ｈに収容されるサイズを有する。プランジャ本体部１４２の外径は、前記管状通路の内径よりも僅かに小さく設定されている。また、テーパ筒部１３３の内周面の形状は、テーパ部１４３の外周面の曲面形状に合致している。プランジャ基端部１４１が中空部１４Ｈ内に収容され、プランジャ本体部１４２がシリンジ本体部１３２の前記管状通路に挿通される態様で、シリンジ１３に対してプランジャ１４が組み付けられている。プランジャ１４が最も深くシリンジ１３に挿通された状態では、プランジャ１４の先端部１４４が先端開口部ｔから僅かに突出する。
【００３１】
シリンジ１３に対してプランジャ１４が＋Ｚ側に移動することで、先端開口部ｔには吸引力が発生する。一方、プランジャ１４が−Ｚ側に移動することで、先端開口部ｔには吐出力が発生する。これら吸引力及び吐出力により、先端開口部ｔからの細胞Ｃの吸引、及び吸引した細胞Ｃの先端開口部ｔからの吐出を行わせることができる。
【００３２】
ヘッド本体６２には、ヘッド６１自体をＺ方向に昇降させる昇降機構（後述の駆動モータ８１が駆動源）に加えて、前記ピストンロッドを前記筒状ロッド内でＺ方向に昇降させるピストン機構（後述の吸引モータ８２が駆動源）が備えられている。前記ピストン機構によりプランジャ１４がシリンジ１３に対して相対的にＺ方向へ移動することで、チップ１２の先端開口部ｔに前記吸引力及び吐出力が与えられるものである。ヘッド６１の構造については、後記で詳述する。
【００３３】
複数のヘッド６１に各々装着された複数のチップ１２は、所定のチップ配列ピッチ１２Ｐ（第２ピッチ）でＸ方向に配列されている。このチップ配列ピッチ１２Ｐは、マイクロプレート４におけるウェル４１のウェルピッチ４Ｐ（第１ピッチ）のｎ倍（ｎは１以上の整数）である。例えば、３８４ウェルのマイクロプレート４の場合、上述の通りウェルピッチ４Ｐは４．５ｍｍであるので、チップ配列ピッチ１２Ｐを４．５ｍｍ×２＝９．０ｍｍに設定することができる。このようなチップ配列ピッチ１２Ｐで複数のチップ１２が配列されるよう、複数のヘッド６１がヘッド本体６２に配列される。
【００３４】
ウェルピッチ４Ｐとチップ配列ピッチ１２Ｐとを上記の関係とすることで、複数のチップ１２を複数のウェル４１に対して同時にアクセスさせ、同時に細胞Ｃを吐出させることが可能となる。図５は、チップ配列ピッチ１２Ｐがウェルピッチ４Ｐの２倍に設定されている場合における、チップ１２のウェル４１へのアクセス状況を示している。この場合、８本のチップ１２の群は、１６個のウェル４１の配列領域に対峙し、各チップ１２は、そのうちの１つ飛ばしの８個のウェル４１のそれぞれに対峙する。従って、図５の状態からヘッド群６Ｈを下降させれば、各チップ１２の先端開口部ｔを各ウェル４１のキャビティ内へ進入させることができ、細胞Ｃの同時吐出動作を実行させることができる。
【００３５】
なお、図２（Ｂ）に示した、ディッシュ２における保持凹部３の凹部配列ピッチ３Ｐ（第３ピッチ）は、ウェルピッチ４Ｐに対して相当狭いピッチに設定されている。換言すると、ディッシュ２のサイズはヘッド６１のサイズに対して相当小さく、凹部配列ピッチ３Ｐに応じたヘッド群６Ｈを作製することは難しい。このため、ディッシュ２に対しては、複数のチップ１２を用いた細胞Ｃの同時吸引は困難である。
【００３６】
［細胞移動方法の説明］
続いて、本発明の実施形態に係る細胞移動方法を、図１を主に参照して説明する。先ず、必要な設備を準備する工程が実行される。当該細胞移動方法の実施に際して準備されるのは、上述の細胞移動装置Ｓである。すなわち、細胞Ｃが吐出される複数のウェル４１が所定のウェルピッチ４Ｐで直線状に配列されてなるマイクロプレート４と、細胞を保持する保持凹部３を有するディッシュ２を保持した選別容器１１と、チップ１２がウェルピッチ４Ｐのｎ倍のチップ配列ピッチ１２Ｐで配列されるように複数のヘッド６１が配列されたヘッドユニット６とが準備される。
【００３７】
続いて、基台１の上面であって、ヘッドユニット６の移動可能範囲、且つ、カメラユニット５の移動可能範囲内に、選別容器１１及びマイクロプレート４が載置される（載置する工程）。その後、図略の分注チップから選別容器１１に対して、細胞培養液に分散された状態の複数の細胞Ｃが注入される。つまり、ディッシュ２の上に細胞Ｃが撒かれる。そして、カメラユニット５がガイドレール５Ｇに沿って選別容器１１の下方へ移動され、ディッシュ２に担持された細胞Ｃを撮像すると共に、移動対象の細胞Ｃ（良質の細胞Ｃ）を選別する判定が行われる。
【００３８】
その後、ヘッドユニット６を移動させる工程が実行される。ここでは、ヘッド群６Ｈの各ヘッド６１に装着された各チップ１２が空の状態（何も吸引していない状態）で、ヘッドユニット６がガイドレール６Ｇに沿ってディッシュ２を保持する選別容器１１の載置位置へ移動される。
【００３９】
次に、細胞Ｃをチップ１２に吸引させる工程が実行される。吸引されるのは、先の工程で移動対象として選別された細胞Ｃであり、それら細胞Ｃの担持位置を示す座標情報がヘッドユニット６のコントローラに与えられている。この吸引工程では、ヘッド６１（チップ１２）が一本ずつ下降される。つまり、一つのチップ１２の先端開口部ｔが、前記選別された細胞Ｃを担持する一つの保持凹部３にアクセスするように、一つのヘッド装置が備える昇降機構（後述の駆動モータ８１）を駆動して一つのヘッド６１を下方（−Ｚ方向）へ移動させる。そして、前記一つのヘッド装置が備えるピストン機構（後述の吸引モータ８２）を駆動して、チップ１２に細胞Ｃを吸引させる。順次、他のヘッド６１に装着されたチップ１２についても、同様な吸引工程が実行される。
【００４０】
続いて、ヘッドユニット６をマイクロプレート４の載置位置へ移動させる工程が実行される。この工程では、ヘッド群６Ｈの各チップ１２に細胞Ｃを吸引させた状態で、ヘッドユニット６がガイドレール６Ｇに沿って、選別容器１１の上空からマイクロプレート４の上空へ移動される。
【００４１】
その後、細胞Ｃをチップ１２から吐出させる工程が実行される。この吐出工程では、ヘッド群６Ｈの全てのヘッド６１（チップ１２）が、同時に下降される。つまり、図５に例示したように、全てのチップ１２の先端開口部ｔが各々ウェル４１に進入するように、全てのヘッド装置が備える昇降機構（後述の駆動モータ８１）を駆動して全てのヘッド６１を下方（−Ｚ方向）へ移動させる。そして、全てのヘッド装置が備えるピストン機構（後述の吸引モータ８２）を駆動して、全てのチップ１２から細胞Ｃを同時に吐出させる。これら細胞Ｃの吐出状況は、カメラユニット５によるマイクロプレート４の撮像によって確認される。
【００４２】
上記吐出工程において、全てのチップ１２からの細胞Ｃの同時吐出は必須ではない。前記吸引工程と同様に、１つのチップ１２の単位で細胞Ｃの吐出を行わせても良い。また、同時吐出が可能な一部のチップ１２群について、前記同時吐出を行わせても良い。図６は、前記同時吐出の他の例を説明するための図である。ここでは、全８本のヘッド６１（チップ１２）のうち、４本のヘッド６１だけが下降され、それらに装着されたチップ１２がウェル４１にアクセスしている状態を例示している。
【００４３】
上記の同時吐出は、全く同じタイミングで、全てのチップ１２から細胞Ｃが吐出される態様に限定されない。例えば、全てのヘッド６１は同時に下降させるとしても、細胞Ｃの吐出タイミングは、ヘッド６１毎に多少の時間差を持たせるようにしても良い。例えば、ウェル４１に対してチップ１２が不適正な位置関係で進入する場合が生じ得る。この場合、上記同時吐出の際に、チップ１２（ヘッド６１）を微小移動させた上で細胞Ｃを吐出させることが望ましい。
【００４４】
図７は、チップ１２とウェル４１との位置ズレが生じた際における吐出動作を説明するための図である。例えば、マイクロプレート４（ウェル４１）の成型誤差や、ヘッド６１の組み付け誤差等により、チップ１２が狙い通りの位置へ下降しない場合がある。図７では、チップ配列ピッチ１２Ｐが、正しくウェルピッチ４Ｐの整数倍となっていない例を示している。この場合、図中に点線で示すように、チップ１２はウェル４１の孔芯からズレた位置に進入する。このまま細胞Ｃの吐出が行われると、細胞Ｃがウェル４１の所期の位置に静置されない場合が生じ得る。従って、この場合は、図７の左方のチップ１２から細胞Ｃの吐出を行わせた後、ヘッドユニット６を微小移動させ、右方のチップ１２と対応するウェル４１との位置合わせを行わせた上で、右方のチップ１２から細胞Ｃを吐出させることが望ましい。
【００４５】
［ヘッドユニットの具体的構成］
以下、上述の同時吐出を達成可能な、ヘッドユニット６の具体的構成を、図８〜図１４に基づいて説明する。図８は、ヘッドカバー６２１を外した状態の、ヘッドユニット６の斜視図、図９は、その分解斜視図である、図１０は、その上面図である。図１１は、一対の＋Ｙ側及び−Ｙ側のヘッド装置６Ａ、６Ｂの組み付け状態を示す斜視図、図１２は、一対のヘッド装置６Ａ、６Ｂを、＋Ｙ側と−Ｙ側との分離した状態の斜視図である。図１３は、一つのヘッド装置６Ａの側断面図、図１４は、図１３の要部拡大図である。
【００４６】
＜ヘッドユニットの全体構成＞
ヘッドユニット６は、−Ｙ側のヘッド装置群Ｇ１（第１グループ）と、＋Ｙ側のヘッド装置群Ｇ２（第２グループ）との組立体からなる。ヘッド装置群Ｇ１は、Ｘ方向に並ぶ４個のヘッド装置６Ａを備え、ヘッド装置群Ｇ２も、Ｘ方向に並ぶ４個のヘッド装置６Ｂを備え、ヘッド装置群Ｇ１とヘッド装置群Ｇ２とがＹ方向に対峙する態様で組み立てられている。ヘッド装置６Ａ、６Ｂは、各々−Ｚ側に上述のヘッド６１を備えている。
【００４７】
図８、図９に示すように、−Ｙ側のヘッド装置群Ｇ１は、−Ｙ側に配置されＺ方向に延びるユニットフレーム７０に組み付けられている。ユニットフレーム７０の＋Ｚ側端部には、上端フレーム７０１が取り付けられている。上端フレーム７０１は、Ｘ方向視でＬ字型の形状を有し、ユニットフレーム７０の＋Ｚ側延長線上に位置する上側支持部７０２と、ユニットフレーム７０から＋Ｙ方向に延びる下側支持部７０３とを備えている。また、ユニットフレーム７０には、４個のヘッド装置６Ａに各々対応して、Ｚ方向に延びるガイドレール７１６が取り付けられている。ガイドレール７１６は、ユニットフレーム７０のＺ方向中央部付近から−Ｚ側端部付近まで延在している。
【００４８】
図示を省いているが、＋Ｙ側のヘッド装置群Ｇ２も、＋Ｙ側に配置されＺ方向に延びる上記と同様なユニットフレームに組み付けられる。図８、図９では、前記−Ｙ側のユニットフレームに取り付けられる上端フレーム７０１と４本のガイドレール７１６とが示されている。−Ｙ側のユニットフレーム７０の−Ｚ端部と図略の＋Ｙ側のユニットフレームの−Ｚ端部とは、下端フレーム７０４（図８にのみ記載）によって橋絡されている。下端フレーム７０４のＹ方向中央部には、８本のヘッド６１を各々Ｚ方向に貫通させるための８つの貫通孔が穿孔されている。
【００４９】
＜各ヘッド装置の構成＞
８個のヘッド装置６Ａ、６Ｂは同一の構成を備えている。図１２〜図１４を参照して、一つのヘッド装置６Ａの構成について説明する。各ヘッド装置６Ａは、チップ１２が装着されるヘッド６１と、ヘッド６１を保持する第１フレーム部７１（フレーム部材）と、第１フレーム部７１が取り付けられＺ方向に移動する第２フレーム部７２（フレーム部材）と、第２フレーム部７２をＺ方向に移動させる昇降機構８Ａと、第１フレーム部７１に搭載され、チップ１２に細胞Ｃの吸引及び吐出を行わせるための駆動力を発生する吸引モータ８２とを備えている。
【００５０】
昇降機構８Ａは、駆動モータ８１、ボールねじ軸８１１、ナット部材８１２、カップリング８１３、上端軸受け８１４及びモータ支持板８１５を備えている。駆動モータ８１は、ヘッド６１の各々に対応してヘッドユニット６に搭載され、ヘッド６１をＺ方向に沿って移動させる駆動力を発生するモータである。本実施形態では、駆動モータ８１は、ボールねじ軸８１１を軸回りに正回転及び逆回転させる回転駆動力を発生する。
【００５１】
ボールねじ軸８１１は、Ｚ方向に延び、周面に雄ねじが刻まれている。ナット部材８１２は、雌ねじを内面に有し、ボールねじ軸８１１に螺合されている。駆動モータ８１によりボールねじ軸８１１が正回転又は逆回転されることで、ナット部材８１２は＋Ｚ又は−Ｚ方向に移動する。カップリング８１３は、駆動モータ８１の出力軸とボールねじ軸８１１の上端を連結する部材である。上端軸受け８１４は、ボールねじ軸８１１の上端を回転自在に支持する。上端軸受け８１４は、筒状部とフランジ部とを備え、前記筒状部が上端フレーム７０１の下側支持部７０３に設けられた貫通孔に嵌め込まれ、前記フランジ部が下側支持部７０３の上面で保持されている。モータ支持板８１５は、駆動モータ８１を支持する平板である。モータ支持板８１５は、上端フレーム７０１の上側支持部７０２にネジ止めされ、駆動モータ８１の下面側を支持している。
【００５２】
第１フレーム部７１は、Ｚ方向に延びる垂直フレーム７１１と、垂直フレーム７１１の＋Ｚ端部に組み付けられ＋Ｙ方向に突出する保持フレーム７１２と、保持フレーム７１２の上に組み付けられたモータ支持フレーム７１３と、垂直フレーム７１１の−Ｚ端部側から＋Ｙ方向に突出するヘッド保持フレーム７１４とを備えている。垂直フレーム７１１の−Ｙ側の側面には、ユニットフレーム７０のガイドレール７１６に係合されるガイド部７１１Ａが取り付けられている。
【００５３】
吸引モータ８２は、モータ支持フレーム７１３にて支持されている。モータ支持フレーム７１３は、吸引モータ８２のサイズよりも大きいＸ方向幅を有し該吸引モータ８２を支持する基部と、この基部から＋Ｙ方向に突出され前記基部の１／２程度のＸ方向幅とされた幅狭部７１Ａ（ヘッド装置６Ｂでは幅狭部７１Ｂ）を有している。ヘッド保持フレーム７１４は、幅狭部７１Ａと上下方向に重なる位置に突設されており、幅狭部７１Ａとほぼ同じＸ方向幅を有している。
【００５４】
第２フレーム部７２は、昇降機構８Ａに連結され当該昇降機構８ＡによってＺ方向に移動されるフレームであって、Ｚ方向に延びる垂直部７２１と、この垂直部７２１の＋Ｚ端部から＋Ｙ方向に突出する水平部７２２とを備えるＬ字型のフレームである。垂直部７２１の−Ｚ端部付近には、第１フレーム部７１が固定されている。水平部７２２にはＺ方向の貫通孔が備えられ、昇降機構８Ａのナット部材８１２が、前記貫通孔に嵌め込まれた状態で水平部７２２に固定されている。従って、ボールねじ軸８１１が駆動モータ８１によって回転駆動され、ナット部材８１２が−Ｚ又は＋Ｚ方向に移動すると、第２フレーム部７２及びこれに連結されている第１フレーム部７１も連動して−Ｚ又は＋Ｚ方向に移動する。この移動の際、第１フレーム部７１のガイド部７１１Ａがガイドレール７１６に案内される。水平部７２２の＋Ｙ側端面には、ケーブルトレイ７３が取り付けられている。ケーブルトレイ７３は、吸引モータ８２の給電ケーブル７４を保持している。
【００５５】
＜ヘッドの詳細＞
図１３及び図１４を参照して、ヘッド６１の構成を詳述する。ヘッド６１は、Ｚ方向に配置された、軸部材６３、第１筒状ロッド６４、第２筒状ロッド６５、吐出ロッド６６、連結片６７、コイルバネ６８及びストッパ６９を備えている。
【００５６】
軸部材６３は、外周面に雄ねじが刻まれたねじ軸であって、回転駆動力が与えられる第１ねじ軸６３１と、第１ねじ軸６３１に螺合される筒状の第２ねじ軸６３２とを含む。第２ねじ軸６３２は、第１ねじ軸６３１の前記雄ねじと係合する雌ねじが刻まれている上端部分６３２Ａと、連結片６７を介して第１筒状ロッド６４が取り付けられる下端部６３２Ｂとを備える。第１ねじ軸６３１が軸回りに正回転又は逆回転することで、第２ねじ軸６３２は−Ｚ又＋Ｚ方向に移動する。第１ねじ軸６３１の上端部は、軸受け８２１で回転自在に支持されている。また、第１ねじ軸６３１の最上端には、入力ギア８２２が取り付けられている。
【００５７】
吸引モータ８２は、第１ねじ軸６３１を軸回りに正回転又は逆回転させる回転駆動力を発生する。吸引モータ８２の出力軸と入力ギア８２２との間には、ギアユニット８２３が介在されている。吸引モータ８２の回転駆動力は、ギアユニット８２３を通して入力ギア８２２に伝達され、第１ねじ軸６３１を回転させる。軸受け８２１及びギアユニット８２３は、保持フレーム７１２によって保持されている。
【００５８】
第２ねじ軸６３２のＺ方向の中間部付近における周壁には、Ｚ方向に延びる長孔６３２Ｃが設けられている。長孔６３２Ｃには、ガイドピン７１５の先端部が嵌り込んでいる。ガイドピン７１５は、ヘッド保持フレーム７１４にねじ止めされる部分と、該部分に連設された前記先端部とを含む。上述の通り、第１ねじ軸６３１が軸回りに回転すると、第２ねじ軸６３２がＺ方向に移動する。この際、第２ねじ軸６３２は、長孔６３２Ｃに嵌り込んだガイドピン７１５によって、軸回りには回転することなく、そのＺ方向の移動がガイドされる。長孔６３２ＣのＺ方向の長さは、第２ねじ軸６３２の移動範囲に相当する。
【００５９】
第１筒状ロッド６４は、吐出ロッド６６及びコイルバネ６８を収容する筒状空間６４Ｈを内部に備える円筒部材である。筒状空間６４Ｈを区画する内壁には、ねじ溝が刻まれている。このねじ溝と連結片６７が備えるねじ部とが螺合されることによって、第１筒状ロッド６４が第２ねじ軸６３２（軸部材６３）に接続されている。その結果、第１筒状ロッド６４は第２ねじ軸６３２と一体的にＺ方向に移動することができる。
【００６０】
吐出ロッド６６は、チップ１２のプランジャ１４（図４）をＺ方向に動作させるための部材である。吐出ロッド６６は、第１筒状ロッド６４の筒状空間６４Ｈ内に、第１筒状ロッド６４に対してＺ方向に相対移動可能に収容されている。吐出ロッド６６の−Ｚ端部は、プランジャ基端部１４１の中空部１４Ｈに装着される。ストッパ６９は、第１筒状ロッド６４と吐出ロッド６６とを係合させるピン部材である。ストッパ６９は、第１筒状ロッド６４に穿孔された長孔と、吐出ロッド６６に穿孔されたストッパ孔とを貫通するように挿通され、吐出ロッド６６の筒状空間６４ＨにおけるＺ方向移動範囲を規制する。
【００６１】
コイルバネ６８は、筒状空間６４Ｈ内において、連結片６７と吐出ロッド６６との間に介在されている。連結片６７は第１筒状ロッド６４にねじ止めされているので、コイルバネ６８は吐出ロッド６６を下方に押圧する付勢力を発生する。前記付勢力により、吐出ロッド６６の一部が、第１筒状ロッド６４の一部に当止される。この付勢力を伴った当止より、吐出ロッド６６は、軸部材６３の上下動に連動する状態となる。なお、ストッパ６９が第２筒状ロッド６５の係止部と干渉すると、吐出ロッド６６の上記連動が行われなくなり、コイルバネ６８は圧縮される。
【００６２】
第２筒状ロッド６５は、−Ｚから＋Ｚに向けて、その外径が３段階で拡径する円筒体であって、第１筒状ロッド６４をＺ方向に移動可能に収容する収容空間６５Ｈを備えている。第２筒状ロッド６５の下端６５Ｌには、シリンジ１３のシリンジ基端部１３１が備える中空部１３Ｈ（図４）が装着される。
【００６３】
第２筒状ロッド６５の上端部分６５Ｔは、ヘッド保持フレーム７１４に固定的に保持されている。従って、第２筒状ロッド６５は、第１フレーム部７１と一体的にＺ方向に移動はするが、第１フレーム部７１に対しては相対的に移動しない。つまり、第１筒状ロッド６４は第２ねじ軸６３２と連動するので、第１フレーム部７１に対して相対的に移動するのに対して、第２筒状ロッド６５は不動である。
【００６４】
以上の通り構成されたヘッド６１と、吸引モータ８２の駆動力とにより、チップ１２を動作させて細胞Ｃの吸引及び吐出を行わせることができる。すなわち、第２ねじ軸６３２のＺ方向の移動に吐出ロッド６６が連動することによって、吐出ロッド６６に装着されたプランジャ１４がシリンジ１３の管状通路内を進退移動し、先端開口部ｔからの細胞Ｃのチップ１２内への吸引、及び吸引された細胞Ｃの先端開口部ｔからの吐出が行われる。
【００６５】
細胞Ｃの吸引動作時には、第２ねじ軸６３２が上方（＋Ｚ）に移動するように第１ねじ軸６３１が吸引モータ８２によって回転駆動される。第２ねじ軸６３２が上昇すると、当該第２ねじ軸６３２に連結されている第１筒状ロッド６４も一体的に上昇する。また、コイルバネ６８の付勢力によって第１筒状ロッド６４と係合状態とされた吐出ロッド６６も連動する。このため、吐出ロッド６６に装着されているプランジャ１４は、不動の第２筒状ロッド６５に装着されているシリンジ１３に対して上方に移動する。これにより、シリンジ１３の管状通路内に細胞Ｃを吸引することができる。
【００６６】
細胞Ｃの吐出動作時には、第２ねじ軸６３２が下方（−Ｚ）に移動するように第１ねじ軸６３１が吸引モータ８２によって回転駆動される。第２ねじ軸６３２が下降すると、第２ねじ軸６３２に連結されている第１筒状ロッド６４も一体的に下降する。また、コイルバネ６８の付勢力によって第１筒状ロッド６４と係合状態とされた吐出ロッド６６も、第２ねじ軸６３２の下降に連動する。このため、吐出ロッド６６に装着されているプランジャ１４は、シリンジ１３内に挿通されるように下方へ移動する。これにより、チップ１２内に一旦吸引された細胞Ｃは先端開口部ｔから吐出される。
【００６７】
［ヘッド装置のレイアウト］
図８〜図１２、主に図１０を参照して、ヘッドユニット６における８個のヘッド装置６Ａ、６Ｂのレイアウトについて説明する。８個のヘッド装置６Ａ、６Ｂが各々備えるヘッド６１、すなわちヘッドユニット６が具備するヘッド群６Ｈの各ヘッド６１は、Ｘ方向（第２方向）に直線状に配列されている。これに対し、ヘッドユニット６が具備する駆動モータ８１及び吸引モータ８２は、Ｚ方向（第１方向）の平面視において、ヘッド群６Ｈを挟んで−Ｙ側（第３方向の一方側）と＋Ｙ側（第３方向の他方側）とに分けて配置されている。
【００６８】
詳述すると、ヘッドユニット６は、−Ｙ側のヘッド装置群Ｇ１の４個のヘッド装置６Ａと、＋Ｙ側のヘッド装置群Ｇ２の４個のヘッド装置６Ｂとを備える。−Ｙ側のヘッド装置６Ａに各々搭載されている駆動モータ８１及び吸引モータ８２は、ヘッド群６Ｈの配列ラインに対して−Ｙ側に配置されている。一方、＋Ｙ側のヘッド装置６Ｂに各々搭載されている駆動モータ８１及び吸引モータ８２は、ヘッド群６Ｈの配列ラインに対して＋Ｙ側に配置されている。
【００６９】
すなわち、ヘッド群６Ｈが備える８本のヘッド６１（複数本のヘッド）は、−Ｙ側のヘッド装置群Ｇ１（第１グループ）に属する４本のヘッド６１（ここでは第１ヘッド６１という）と、＋Ｙ側のヘッド装置群Ｇ２（第２グループ）に属する４本のヘッド６１（ここでは第２ヘッド６１という）とに区分されている。第１ヘッド６１に対し、第２ヘッド６１がＸ方向に隣接するように配置されている。つまり、ヘッド群６Ｈにおける複数本のヘッドの配列は、第１ヘッド６１と第２ヘッド６１とがＸ方向に交互に並ぶ配列である。
【００７０】
そして、第１ヘッド６１は、−Ｙ側に配置された駆動モータ８１で各々駆動（第１フレーム部７１及び第２フレーム部７２を通して昇降）され、第２ヘッド６１は、＋Ｙ側に配置された駆動モータ８１で各々駆動される。また、第１ヘッド６１に装着されるチップ１２には、−Ｙ側に配置された吸引モータ８２が各々適用され、第２ヘッド６１に装着されるチップ１２には、＋Ｙ側に配置された吸引モータ８２が各々適用されるものである。
【００７１】
駆動モータ８１及び吸引モータ８２を上記のようなレイアウトで配置するのは、求められるチップ配列ピッチ１２Ｐ（図４、図５）に対して、駆動モータ８１及び吸引モータ８２のサイズが大きすぎることによる。上述の通り、マイクロプレート４のウェルピッチ４Ｐや、複数のチップ１２からの同時吐出の実現には、例えば、チップ配列ピッチ１２Ｐ＝９．０ｍｍとすることが求められる。しかしながら、ヘッド６１の昇降動作やチップ１２の吸引動作のために所要の駆動力を発生可能なモータのサイズは、チップ配列ピッチ１２Ｐより大きくなってしまう。つまり、駆動モータ８１及び吸引モータ８２を、要請されたチップ配列ピッチ１２Ｐに合わせて配列することができない。そこで、駆動モータ８１及び吸引モータ８２を−Ｙ側と＋Ｙ側とに分けて配置することにより、要請されたチップ配列ピッチ１２Ｐでチップ１２を配列しつつ、隣接する駆動モータ８１同士、並びに隣接する吸引モータ８２同士が干渉しないようにしたものである。
【００７２】
上記のレイアウトを実現するための、ヘッド装置６Ａ、６Ｂの形状的工夫について説明する。図１１及び図１２を参照して、Ｘ方向の同じ位置に配置される一対の−Ｙ側のヘッド装置６Ａと＋Ｙ側のヘッド装置６Ｂとが、Ｙ方向に互いに向かい合うようにヘッドユニット６に組み付けられる。
【００７３】
昇降機構８Ａに連結される第２フレーム部７２及び駆動モータ８１を支持するモータ支持板８１５は、Ｘ方向に所定幅（第１幅）を有している。前記所定幅としては、ナット部材８１２及び駆動モータ８１を各々安定的に保持するために、駆動モータ８１のＸ方向幅（例えば９ｍｍ）と同等以上のＸ方向幅が必要である。第１フレーム部７１についても、吸引モータ８２を支持する基部は、吸引モータ８２のＸ方向幅（例えば９ｍｍ）と同等以上のＸ方向幅が必要である。
【００７４】
これに対し、ヘッド６１を保持する第１フレーム部７１のヘッド保持フレーム７１４は、ヘッド６１（第２筒状ロッド６５）の外径が駆動モータ８１及び吸引モータ８２に比べて小さいので、既述の通り、前記基部の１／２程度のＸ方向幅（第２幅）で足りる。また、保持フレーム７１２及びモータ支持フレーム７１３の、ヘッド６１の上端を保持する部分も、前記基部の１／２程度のＸ方向幅で足りることから、上述の幅狭部７１Ａ、７１Ｂが形成されている。
【００７５】
−Ｙ側のヘッド装置６Ａにおいて、幅狭部７１Ａはモータ支持フレーム７１３の前記基部の＋Ｘ側部分から、＋Ｙ方向に突出されている。ヘッド保持フレーム７１４も、垂直フレーム７１１下端の＋Ｘ側部分において、＋Ｙ方向に突出されている。＋Ｙ側のヘッド装置６Ｂの第１、第２フレーム部７１、７２は、−Ｙ側のヘッド装置６Ａと同じ形状を有し、これを１８０°反転させた態様となる。ヘッド装置６Ｂの幅狭部７１Ｂは、モータ支持フレーム７１３の前記基部の−Ｘ側部分から、−Ｙ方向に突出され、ヘッド保持フレーム７１４は、垂直フレーム７１１下端の−Ｘ側部分において、−Ｙ方向に突出されている。
【００７６】
一対のヘッド装置６Ａ、６ＢがＹ方向に組合わされると、幅狭部７１Ａの−Ｘ側の側方空間に幅狭部７１Ｂに入り込み、幅狭部７１Ａ、７１ＢがＸ方向に隣接する。同様に、ヘッド装置６Ａ、６Ｂのヘッド保持フレーム７１４同士もＸ方向に隣接する。その結果、ヘッド装置６Ａ、６Ｂのヘッド６１同士もＸ方向に隣接する状態となる。
【００７７】
図８〜図１０に示すように、本実施形態では、図１１、図１２に示したヘッド装置６Ａ、６Ｂのペアが４組、Ｘ方向に隣接するように、ヘッドユニット６に組み付けられる。図１０を参照して説明を加えると、−Ｙ側のヘッド装置群Ｇ１は、Ｘ方向に並ぶ４個のヘッド装置６Ａ−１、６Ａ−２、６Ａ−３、６Ａ−４を備え、＋Ｙ側のヘッド装置群Ｇ２も、Ｘ方向に並ぶ４個のヘッド装置６Ｂ−１、６Ｂ−２、６Ｂ−３、６Ｂ−４を備える。
【００７８】
両ヘッド装置群Ｇ１、Ｇ２の向かい合わせ部分において、４つずつの幅狭部７１Ａ、７１Ｂが櫛歯状に各々突出し、これらが互いに噛み合った状態となっている。この噛み合いの結果、幅狭部７１Ａ、７１Ｂが交互にＸ方向に並び、ヘッド６１（チップ１２の先端開口部ｔ）のＸ方向への直線状配列が実現されている。また、ヘッド装置６Ａ−１〜６Ａ−４の駆動モータ８１（吸引モータ８２）、ヘッド装置６Ｂ−１〜６Ｂ−４の駆動モータ８１（吸引モータ８２）は、それぞれ−Ｙ側、＋Ｙ側において、Ｘ方向に直線状に配列されている。これにより、８本のヘッド６１（チップ１２）は、駆動モータ８１（吸引モータ８２）の配列ピッチの１／２の配列ピッチでＸ方向に配列されている。このように、ヘッド装置６Ａ、６Ｂが各々備える駆動モータ８１及び吸引モータ８２は、それぞれ−Ｙ側、＋Ｙ側に配分することで配置スペースを確保すると共に、ヘッド６１同士をＸ方向に可及的に接近させたピッチで配置することができる。
【００７９】
［作用効果］
以上説明した本実施形態の細胞移動装置Ｓによれば、複数の駆動モータ８１がヘッド群６Ｈを挟んで−Ｙ側と＋Ｙ側とに分かれて配置されている。ヘッド６１（チップ１２）に対して駆動モータ８１が大きいサイズを有していても、これらモータ同士が干渉しないようにし、チップ１２のＸ方向における配列ピッチを短く設定することができる。例えば、図５に例示したように、ウェルピッチ４Ｐの２倍のチップ配列ピッチ１２Ｐで、チップ１２を配列することが可能となる。これにより、細胞Ｃの吐出先が狭いエリアに限られている場合でも、複数のチップ１２から同時に細胞Ｃを吐出させることができる。
【００８０】
各ヘッド装置６Ａ、６Ｂは、各チップ１２に細胞Ｃの吸引及び吐出を行わせるための駆動力を発生する吸引モータ８２を各々備える。これにより、チップ１２毎に細胞Ｃの吸引及び吐出を行わせることができる。この吸引モータ８２についても、ヘッド群６Ｈを挟んで−Ｙ側と＋Ｙ側とに分かれて配置されている。従って、ヘッド６１（チップ１２）に対して吸引モータ８２が大きいサイズを有していても、チップ１２のＸ方向における配列ピッチを短く設定することができる。
【００８１】
−Ｙ側のヘッド装置群Ｇ１に属する４本の第１ヘッド６１と、＋Ｙ側のヘッド装置群Ｇ２に属する４本の第２ヘッド６１とがＸ方向に交互に直線状に並んでいる。これら第１、第２ヘッドに装着されるチップ１２により、所定のピッチで直線状に配列された細胞Ｃを同時に吸引し、また、所定のピッチで直線状に配列された吐出箇所へ細胞Ｃを同時に吐出させることが可能となる。そして、ヘッド装置群Ｇ１、Ｇ２の各ヘッド６１の駆動モータ８１及び吸引モータ８２が、ヘッド群６Ｈを挟んで−Ｙ側と＋Ｙ側とに分かれて配置されるので、チップ１２のＸ方向における直線状の配列ピッチを短く設定することができる。
【００８２】
また、細胞移動装置Ｓを用いた細胞移動方法によれば、ウェルピッチ４Ｐのｎ倍のチップ配列ピッチ１２Ｐで配列されたチップ１２を備えた細胞移動装置Ｓが用いられる。このため、マイクロプレート４のウェル４１に、複数本のチップ１２の先端開口部ｔを同時に進入させることができる。従って、複数本のチップ１２から細胞Ｃを同時に吐出させることができ、細胞移動作業を効率的に処理することができる。さらに、一つのヘッド６１の単位で、ディッシュ２から細胞Ｃをチップ１２に吸引させることができるので、チップ１２の配列ピッチに依存しないディッシュ２を用いることができる。従って、ディッシュ２として、コンパクトなサイズのものを使用することができる。
【００８３】
［変形実施形態の説明］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形実施形態を取ることができる。例えば、上記実施形態では、−Ｙ側、＋Ｙ側のヘッド装置群Ｇ１、Ｇ２の幅狭部７１Ａ、７１Ｂ及びヘッド６１（チップ１２の先端開口部ｔ）が、Ｘ方向に交互に並ぶ例を示したが、一部は交互に配列されていなくても良い。
【００８４】
図１５は、変形例に係るヘッドユニット６００の上面図である。ここでは、ヘッド装置６Ａ−２、６Ａ−４の幅狭部７１Ａ（ヘッド６１）の突設位置が図１０の例とは反対に、モータ支持フレーム７１３の−Ｘ側とされている。これに合わせ、ヘッド装置６Ｂ−２、６Ｂ−４の幅狭部７１Ｂ（ヘッド６１）の突設位置がモータ支持フレーム７１３の＋Ｘ側とされている。
【００８５】
その結果、同じグループに属するヘッド装置６Ａ−１、６Ａ−２及びヘッド装置６Ａ−３、６Ａ−４同士がＸ方向に隣接している。同様に、同じグループに属するヘッド装置６Ｂ−２、６Ｂ−３同士がＸ方向に隣接している。このようなレイアウトによっても、各駆動モータ８１及び吸引モータ８２を、それぞれ−Ｙ側、＋Ｙ側に配分することで配置スペースを確保すると共に、ヘッド６１同士をＸ方向に可及的に接近させたピッチで配置することができる。但し、幅狭部７１Ａ、７１Ｂの突出位置が異なるフレーム部材を準備する必要が生じるため、部品共通化の観点からは、図１０に示した上記実施形態が望ましい。
【００８６】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【００８７】
本発明の一局面に係る細胞移動装置は、細胞の吸引及び吐出を行うチップが装着され、第１方向に沿って移動可能なヘッドを複数本備えるヘッド群と、前記ヘッド群が組み付けられ、前記第１方向と直交する第２方向と、前記第１方向及び前記第２方向の双方と直交する第３方向に移動可能なヘッドユニットと、前記ヘッドの各々に対応して前記ヘッドユニットに搭載され、前記ヘッドを前記第１方向に沿って移動させる駆動力を発生する複数の駆動モータと、を備え、前記複数の駆動モータは、前記第１方向の平面視において、前記ヘッド群を挟んで前記第３方向の一方側と他方側とに分けて配置され、前記ヘッド群は、少なくとも第１ヘッドと、前記第１ヘッドと前記第２方向に隣接する第２ヘッドとを含み、前記第１ヘッドは、前記第３方向の一方側に配置された駆動モータで駆動され、前記第２ヘッドは、前記第３方向の他方側に配置された駆動モータで駆動されることを特徴とする。
【００８８】
この細胞移動装置によれば、前記第２方向に互いに隣接して配置される前記第１ヘッド及び前記第２ヘッドの各駆動モータが、前記ヘッド群を挟んで前記第３方向の一方側と他方側とに分かれて配置される。このため、前記第１、第２ヘッド（前記チップ）に対して前記駆動モータが大きいサイズを有していても、前記駆動モータ同士が干渉しないようにし、前記第１、第２ヘッドに装着される前記チップの前記第２方向における配列ピッチを短く設定することが可能となる。これにより、細胞の吐出先が狭いエリアに限られている場合でも、複数の前記チップから同時に前記細胞を吐出させることができるようになる。
【００８９】
上記の細胞移動装置において、前記ヘッドの各々に対応して前記ヘッドユニットに搭載され、前記ヘッドに装着されているチップに前記細胞の吸引及び吐出を行わせるための駆動力を発生する複数の吸引モータをさらに備え、前記第１ヘッドに装着されるチップには、前記第３方向の一方側に配置された吸引モータが適用され、前記第２ヘッドに装着されるチップには、前記第３方向の他方側に配置された吸引モータが適用されることが望ましい。
【００９０】
この細胞移動装置によれば、前記細胞の吸引及び吐出のための駆動源となる前記吸引モータが前記ヘッド毎に搭載されるので、チップ毎に前記細胞の吸引及び吐出を行わせることができる。そして、前記吸引モータについても、前記ヘッド群を挟んで前記第３方向の一方側と他方側とに分かれて配置されるので、前記チップの前記第２方向における配列ピッチを短く設定することが可能となる。
【００９１】
上記の細胞移動装置において、前記ヘッド群が備える前記複数本のヘッドは、前記第２方向に直線状に配列されると共に、第１グループに属するヘッドと、第２グループに属するヘッドとに区分され、前記第１グループのヘッドは前記第１ヘッドを含み、前記第３方向の一方側に配置された各々の駆動モータで駆動され、前記第２グループのヘッドは前記第２ヘッドを含み、前記第３方向の他方側に配置された各々の駆動モータで駆動されることが望ましい。
【００９２】
この細胞移動装置によれば、直線状に配列された前記第１、第２グループの前記ヘッドに装着されるチップにより、所定のピッチで直線状に配列された細胞を同時に吸引し、また、所定のピッチで直線状に配列された吐出箇所へ前記細胞を同時に吐出させることが可能となる。そして、前記第１、第２グループの各ヘッドの駆動モータが、前記ヘッド群を挟んで前記第３方向の一方側と他方側とに分かれて配置されるので、前記チップの前記第２方向における直線状の配列ピッチを短く設定することができる。
【００９３】
上記の細胞移動装置において、各ヘッドに前記吸引モータが搭載される場合、前記第１グループの各ヘッドに装着されるチップに各々適用される前記吸引モータは、前記第３方向の一方側に配置され、前記第２グループの各ヘッドに装着されるチップに各々適用される前記吸引モータは、前記第３方向の他方側に配置されることが望ましい。
【００９４】
この細胞移動装置によれば、前記第１、第２グループの各ヘッドの前記吸引モータについても、前記ヘッド群を挟んで前記第３方向の一方側と他方側とに分かれて配置されるので、前記チップの前記第２方向における配列ピッチを短く設定することが可能となる。
【００９５】
上記の細胞移動装置において、前記複数本のヘッドの配列は、前記第１グループに属するヘッドと、前記第２グループに属するヘッドが交互に並ぶ配列であり、前記第１方向の平面視において、前記第３方向の一方側及び他方側に配置された駆動モータは、それぞれ前記一方側及び他方側において、前記第２方向に直線状に配列されていることが望ましい。
【００９６】
この細胞移動装置によれば、前記第１、第２グループの前記ヘッドが前記第２方向に交互に並び、前記第１、第２グループの前記駆動モータについても前記第３方向の一方側と他方側とにおいて前記第２方向に直線状に配列される。従って、前記ヘッド及び前記駆動モータをコンパクトに配置することが可能となり、前記チップについても、より短いピッチで前記第２方向に直線状に配列することが可能となる。
【００９７】
上記の細胞移動装置において、前記ヘッドユニットは、前記ヘッドを保持する第１フレーム部と、この第１フレーム部が取り付けられると共に、前記駆動モータを含む昇降機構に連結され前記昇降機構によって前記第１方向に移動される第２フレーム部とを含むフレーム部材を前記ヘッド毎に備え、前記第１方向の平面視において、前記第２フレーム部は前記第２方向に第１幅を有し、前記第１フレーム部は前記第１幅よりも狭幅の第２幅を有し、前記ヘッド毎に備えられる前記フレーム部材は同一形状を有し、前記１グループに属するヘッドのフレーム部材と前記２グループに属するヘッドのフレーム部材とが互いに向かい合い、且つ、前記第１フレーム部同士が前記第２方向に隣接するように、前記ヘッドユニットに組み付けられていることが望ましい。
【００９８】
この細胞移動装置によれば、前記第２フレーム部で各々の前記駆動モータを前記第３方向の一方側又は他方側で保持させる一方で、前記第１フレーム部同士が前記第２方向に隣接するように、前記第１、第２グループの前記フレーム部材が前記ヘッドユニットに組み付けられる。従って、上述の前記ヘッド及び前記駆動モータのコンパクトな配置を、前記フレーム部材を用いることで実現される。また、前記第１、第２グループの前記フレーム部材が互いに向かい合うように配置される。このため、前記フレーム部材を前記第１、第２グループで同じ形状とし、コストダウンを図ることが可能となる。
【００９９】
本発明の他の局面に係る細胞移動方法は、チップに吸引された細胞を所定位置まで移動させて吐出する細胞移動方法であって、前記細胞が吐出される複数のウェルが、所定方向に第１ピッチで配列されてなるマイクロプレートと、前記チップが前記第１ピッチのｎ倍（ｎは１以上の整数）の第２ピッチで配列されるよう、複数のヘッドが配列された上記の細胞移動装置と、を準備する工程と、前記ヘッドユニットの移動可能範囲内に前記マイクロプレートを載置する工程と、前記ヘッド群の前記チップに前記細胞を吸引させた状態で、前記ヘッドユニットを前記マイクロプレートの載置位置へ移動させる工程と、複数の前記チップの先端開口が各々前記ウェルに進入するように、複数の前記駆動モータを同時に駆動して複数本の前記ヘッドを同時に前記第１方向へ移動させると共に、複数本の前記チップから前記細胞を同時に吐出させる工程と、を備えることを特徴とする。
【０１００】
この細胞移動方法によれば、前記第１ピッチのｎ倍の前記第２ピッチで配列された前記チップを備えた上記の細胞移動装置が用いられる。このため、前記マイクロプレートの前記ウェルに、複数の前記チップの先端開口を同時に進入させることができる。従って、複数本の前記チップから前記細胞を同時に吐出させることができ、細胞移動作業を効率的に処理することができる。
【０１０１】
上記の細胞移動方法において、前記細胞を保持する複数の保持部が、前記第１ピッチよりも狭い第３ピッチで所定方向に配列されたディッシュを準備する工程と、前記ヘッドユニットの移動可能範囲内に前記ディッシュを載置する工程と、前記ヘッド群の前記チップが空の状態で、前記ヘッドユニットを前記ディッシュの載置位置へ移動させる工程と、一つの前記チップの先端開口が前記保持部にアクセスするように、一つの前記駆動モータを駆動して一つの前記ヘッドを前記第１方向へ移動させると共に、前記チップに前記細胞を吸引させ、順次他の前記チップについても同様に前記吸引を行わせる工程と、をさらに備えることが望ましい。
【０１０２】
この細胞移動方法によれば、一つの前記ヘッドの単位で、前記ディッシュから前記細胞が前記チップに吸引されるので、前記チップの配列ピッチに依存しない前記ディッシュを用いることができる。従って、前記ディッシュとして、コンパクトなサイズのものを使用することができる。
【０１０３】
以上説明した通りの本発明によれば、駆動モータが搭載されたヘッドに装着されるチップを、所要のピッチで配列することが可能な細胞移動装置、及びこれを用いた細胞移動方法を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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