(57)【要約】【課題】操作者の熟練度、技術によらず、効率よくかつ好適に対象細胞を操作することができるマニピュレーションシステム駆動方法を提供することにある。【解決手段】一定の処理領域に載置された対象細胞を操作するマニピュレーションシステム駆動方法であって、培地を撮影し、培地全体の画像を取得する画像取得ステップと、細胞保持手段及び細胞操作手段と試料保持部材とを相対的に移動させ、複数の対象細胞を、順次前記所定領域に搬送されるように移動させる相対移動ステップと、相対移動ステップで所定領域に対象細胞が搬送されたら、細胞保持手段により所定領域内の対象細胞を保持し、細胞保持手段に保持された対象細胞を細胞操作手段により操作する細胞操作ステップと、を有することで上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小な対象物を保持する試料保持部材が載置された試料ステージと、
前記試料ステージを駆動する駆動部と、
前記微小な対象物を操作するマニピュレータと、
前記操作される微小な対象物の拡大像を観察する顕微鏡と、
前記顕微鏡による拡大像を撮像する撮像部と、
前記撮像部により撮像した画像を表示する表示部と、
前記撮像部を用いて、前記試料保持部材の撮影対象領域を分割して撮影した複数の画像を取得し、取得した複数の画像を合成して撮影対象領域全体の画像を取得する画像合成手段を有する制御部と、を備えることを特徴とするマニピュレーションシステム。
【請求項２】
前記制御部は、
取得した画像に撮影された対象細胞の位置を検出する位置検出手段と、
検出された前記対象細胞の位置に基づいて、前記マニピュレータと前記対象細胞とを相対的に移動させる経路を設定する移動経路設定手段と、
前記移動経路設定手段の設定に基づいて前記移動手段を操作し、前記対象細胞を前記マニピュレータにより操作する位置に移動させる動作制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載のマニピュレーションシステム。
【請求項３】
前記制御部は、前記試料ステージと前記顕微鏡との相対位置の基準位置を記憶することを特徴とする請求項１または２に記載のマニピュレーションシステム。
【請求項４】
前記制御部は、前記試料ステージと前記顕微鏡との相対位置が、前記基準位置となるように、前記駆動部により前記試料ステージを移動させることを特徴とする請求項３に記載のマニピュレーションシステム。
【請求項５】
前記表示部は、前記画像合成部で取得した撮影対象領域全体の画像と、前記撮像部で取得した画像とを同時に表示させることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のマニピュレーションシステム。
【請求項６】
前記マニピュレータは、前記試料保持部材に保持された前記試料の前記対象細胞を保持する細胞保持手段と、前記細胞保持手段に保持された前記対象細胞を加工する細胞加工手段と、を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマニピュレーションシステム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のマニピュレーションシステムにより、一定の処理領域に載置された前記対象細胞を操作するマニピュレーションシステム駆動方法であって、
前記撮像部を用いて、前記試料保持部材の撮影対象領域を分割して撮影した複数の画像を取得し、取得した複数の画像を合成して撮影対象領域全体の画像を取得する画像取得ステップと、
前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段と前記試料保持部材とを相対的に移動させ、複数の前記対象細胞を、順次前記所定領域に搬送されるように移動させる相対移動ステップと、
前記相対移動ステップで前記所定領域に前記対象細胞が搬送されたら、前記細胞保持手段により前記所定領域内の前記対象細胞を保持し、前記細胞保持手段に保持された対象細胞を前記細胞操作手段により操作する細胞操作ステップと、を有することを特徴とするマニピュレーションシステム駆動方法。
【請求項８】
さらに、取得した画像から前記培地に含有される対象細胞の位置及び大きさを検出する対象細胞検出ステップと、
前記検出した対象細胞の位置及び大きさから、前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段と前記試料保持部材とを相対的に移動させて、複数の前記対象細胞を順次、前記処理領域に搬送する経路を算出し、設定する経路設定ステップを有し、
前記相対移動ステップは、前記経路設定ステップで設定した経路で、前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段と前記試料保持部材とを相対的に移動させることを特徴とする請求項７に記載のマニピュレーションシステム駆動方法。
【請求項９】
前記試料保持部材は、複数の前記対象細胞を単列上に配置した状態で保持していることを特徴とする請求項７または８項に記載のマニピュレーションシステム駆動方法。
【請求項１０】
前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段は、それぞれ、３軸方向に移動する３軸移動機構と、前記３軸移動機構に連結され、前記細胞に対して直動する直動移動機構と、前記直動移動機構により移動され、細胞を処置する処置部とで構成され、
前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段は、前記移動手段に対する原点を設定する原点設定ステップを有し、
前記細胞操作ステップは、前記原点設定ステップにより設定された原点に基づいて、前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段のそれぞれの前記処置部を前記３軸移動機構により移動させた後、前記直動移動機構により前記処置部を直動方向に往復移動させて、前記対照細胞に処置を施すこと、順次複数の前記対象細胞に繰り返すことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載のマニピュレーションシステム駆動方法。
【請求項１１】
前記試料保持部材と前記細胞保持手段との相対位置の基準位置を記憶する記憶ステップと、
前記基準位置に移動させる指示が入力されたことを検出したら、前記記憶ステップで記憶した前記基準位置に前記試料ステージを移動させる移動ステップと、を有することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載のマニピュレーションシステム駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞を操作するマニピュレーションシステム及びマニピュレーションシステム駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
バイオテクノロジの分野では、微小な対象物に微細な操作を行う、細胞や胚にＤＮＡを注入するＤＮＡマイクロインジェクション、卵に精子を注入するＩＣＳＩ（卵細胞質内精子注入法)、体外で卵細胞を受精させる体外授精、体細胞に他の細胞の核を移植する体細胞核移植、細胞の内部細胞塊を取り出す内部細胞塊単離などがある。特にＩＣＳＩ、体細胞核移植、内部細胞塊単離では、細胞の内部に物質を注入させたり、細胞の内部の物体を取り出したりするために、細胞、卵の膜に穿孔を形成する。
【０００３】
卵、細胞の膜に穿孔を形成する装置としては、例えば、特許文献１に、被検体と対物レンズとの位置を相対的に移動させ、この移動に応じて前記被検体に焦点の合う位置を検出し、この検出結果に基づいて、前記被検体移動手段の動作を制御することで、顕微鏡の視野内で被検体に対して微小針を用いて微細操作を行うマイクロマニピュレーションシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２５８４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の装置のように、被検体、つまり、対象なる細胞に微小針を差し込むことで、穿孔を形成することができる。ここで、操作者は、対象細胞に穿孔を形成するために、視野内にある対象細胞を自ら発見し、所定位置まで移動させる必要がある。また、視野内に対象細胞がない場合は、被検体を保持しているステージか、撮影領域を移動させて、視野を移動させつつ、対象細胞を探す必要がある。そのため、操作する者の熟練度によっては、操作に時間がかかったり、対象細胞の所望の位置に穿孔を形成できなかったりするという問題がある。
【０００６】
また、シャーレ上に複数の対象細胞を配置している場合は、既に穿孔を形成した対象細胞と、まだ穿孔を形成していない対象細胞とが混在するため、それらの細胞を判断する必要もあり、操作者の操作が煩雑になるという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、操作者の熟練度、技術によらず、効率よくかつ好適に対象細胞を操作することができるマニピュレーションシステムおよびマニピュレーションシステム駆動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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、微小な対象物を保持する試料保持部材が載置された試料ステージと、前記試料ステージを駆動する駆動部と、前記微小な対象物を操作するマニピュレータと、前記操作される微小な対象物の拡大像を観察する顕微鏡と、前記顕微鏡による拡大像を撮像する撮像部と、前記撮像部により撮像した画像を表示する表示部と、前記撮像部を用いて、前記試料保持部材の撮影対象領域を分割して撮影した複数の画像を取得し、取得した複数の画像を合成して撮影対象領域全体の画像を取得する画像合成手段を有する制御部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記制御部は、取得した画像に撮影された対象細胞の位置を検出する位置検出手段と、検出された前記対象細胞の位置に基づいて、前記マニピュレータと前記対象細胞とを相対的に移動させる経路を設定する移動経路設定手段と、前記移動経路設定手段の設定に基づいて前記移動手段を操作し、前記対象細胞を前記マニピュレータにより操作する位置に移動させる動作制御手段と、を有することが好ましい。
【００１０】
また、前記制御部は、前記試料ステージと前記顕微鏡との相対位置の基準位置を記憶することが好ましい。
【００１１】
また、前記制御部は、前記試料ステージと前記顕微鏡との相対位置が、前記基準位置となるように、前記駆動部により前記試料ステージを移動させることが好ましい。
【００１２】
また、前記表示部は、前記画像合成部で取得した撮影対象領域全体の画像と、前記撮像部で取得した画像とを同時に表示させることが好ましい。
【００１３】
また、前記マニピュレータは、前記試料保持部材に保持された前記試料の前記対象細胞を保持する細胞保持手段と、前記細胞保持手段に保持された前記対象細胞を加工する細胞加工手段と、を有することが好ましい。
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、上記のいずれか１項に記載のマニピュレーションシステムにより、一定の処理領域に載置された前記対象細胞を操作するマニピュレーションシステム駆動方法であって、前記撮像部を用いて、前記試料保持部材の撮影対象領域を分割して撮影した複数の画像を取得し、取得した複数の画像を合成して撮影対象領域全体の画像を取得する画像取得ステップと、前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段と前記試料保持部材とを相対的に移動させ、複数の前記対象細胞を、順次前記所定領域に搬送されるように移動させる相対移動ステップと、前記相対移動ステップで前記所定領域に前記対象細胞が搬送されたら、前記細胞保持手段により前記所定領域内の前記対象細胞を保持し、前記細胞保持手段に保持された対象細胞を前記細胞操作手段により操作する細胞操作ステップと、を有することを特徴とする。
【００１５】
さらに、取得した画像から前記培地に含有される対象細胞の位置及び大きさを検出する対象細胞検出ステップと、前記検出した対象細胞の位置及び大きさから、前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段と前記試料保持部材とを相対的に移動させて、複数の前記対象細胞を順次、前記処理領域に搬送する経路を算出し、設定する経路設定ステップを有し、前記相対移動ステップは、前記経路設定ステップで設定した経路で、前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段と前記試料保持部材とを相対的に移動させることが好ましい。
【００１６】
また、前記試料保持部材は、複数の前記対象細胞を単列上に配置した状態で保持していることが好ましい。
【００１７】
また、前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段は、それぞれ、３軸方向に移動する３軸移動機構と、前記３軸移動機構に連結され、前記細胞に対して直動する直動移動機構と、前記直動移動機構により移動され、細胞を処置する処置部とで構成され、前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段は、前記移動手段に対する原点を設定する原点設定ステップを有し、前記細胞操作ステップは、前記原点設定ステップにより設定された原点に基づいて、前記細胞保持手段及び前記細胞操作手段のそれぞれの前記処置部を前記３軸移動機構により移動させた後、前記直動移動機構により前記処置部を直動方向に往復移動させて、前記対照細胞に処置を施すこと、順次複数の前記対象細胞に繰り返すことが好ましい。
【００１８】
また、前記試料保持部材と前記細胞保持手段との相対位置の基準位置を記憶する記憶ステップと、前記基準位置に移動させる指示が入力されたことを検出したら、前記記憶ステップで記憶した前記基準位置に前記試料ステージを移動させる移動ステップと、を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかるマニピュレーションシステム及びマニピュレーションシステム駆動方法は、流動性がある培地の中であっても、卵細胞に精子を注入する、細胞や受精卵にＤＮＡを注入する等、細胞への操作を好適に行うことができるという効果を奏する。また、操作者の熟練度、技術によらず、対象細胞を効率よく短時間で検出することができ、かつ対象細胞を好適に操作することができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明のマニピュレーションシステムの一例であるインジェクション装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１にインジェクション装置の概略構成を示す斜視図である。
【図３】図３は、図２に示すインジェクション装置の顕微鏡及びインジェクション手段を拡大して示す概略構成を示す斜視図である。
【図４−１】図４−１は、図１に示すインジェクション装置の試料保持部材の概略構成を示す上面図である。
【図４−２】図４−２は、図４−１に示す試料保持部材に保持される培地及び対象細胞の概略構成を示す断面図である。
【図５】図５は、図３に示す細動穿孔装置のインジェクション用電動３軸マニピュレータの概略的構成を示す斜視図である。
【図６】図６は、図５に示すインジェクション用電動３軸マニピュレータのナット回転型アクチュエータの概略構成を示す斜視図である。
【図７】図７は、図６に示すナット回転型アクチュエータの概略構成を示す断面図である。
【図８−１】図８−１は、インジェクション手段と試料台との関係を説明するための説明図である。
【図８−２】図８−２は、図８−１に示すインジェクション手段と試料台とをＸ−Ｚ平面で切断した断面図である。
【図８−３】図８−３は、インジェクション手段と試料台との関係を説明するための説明図である。
【図８−４】図８−４は、図８−３に示すインジェクション手段と試料台とをＸ−Ｚ平面で切断した断面図である。
【図９−１】図９−１は、インジェクション手段と試料台との関係を説明するための説明図である。
【図９−２】図９−２は、図９−１に示すインジェクション手段と試料台とをＸ−Ｚ平面で切断した断面図である。
【図１０−１】図１０−１は、インジェクション手段の動作を説明するための説明図である。
【図１０−２】図１０−２は、インジェクション手段の動作を説明するための説明図である。
【図１０−３】図１０−３は、インジェクション手段の動作を説明するための説明図である。
【図１０−４】図１０−４は、インジェクション手段の動作を説明するための説明図である。
【図１１】図１１は、対象細胞を含有する培地全体画像の取得方法及び移動経路設定方法の一例を示すフロー図である。
【図１２−１】図１２−１は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１２−２】図１２−２は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１３】図１３は、インジェクション装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図１４−１】図１４−１は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１４−２】図１４−２は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１４−３】図１４−３は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１４−４】図１４−４は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１４−５】図１４−５は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１４−６】図１４−６は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１４−７】図１４−７は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１４−８】図１４−８は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１５】図１５は、試料保持部材の他の一例の概略構成を示す上面図である。
【図１６−１】図１６−１は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１６−２】図１６−２は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１６−３】図１６−３は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１６−４】図１６−４は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１６−５】図１６−５は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１６−６】図１６−６は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１６−７】図１６−７は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１６−８】図１６−８は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１６−９】図１６−９は、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【図１７−１】図１７−１は、図１６−１から図１６−３に示すインジェクション装置の断面図である。
【図１７−２】図１７−２は、図１６−４に示すインジェクション装置の断面図である。
【図１７−３】図１７−３は、図１６−５に示すインジェクション装置の断面図である。
【図１７−４】図１７−４は、図１６−６に示すインジェクション装置の断面図である。
【図１７−５】図１７−５は、図１６−７に示すインジェクション装置の断面図である。
【図１７−６】図１７−６は、図１６−８に示すインジェクション装置の断面図である。
【図１７−７】図１７−７は、図１６−９に示すインジェクション装置の断面図である。
【図１８】図１８は、モニタに表示される画面の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（マニピュレーションシステムの構成に関する説明）
以下に、本発明にかかるマニピュレーションシステムおよびマニピュレーションシステム駆動方法の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。例えば、以下の実施形態では、マニピュレーションシステムとして、対象細胞（本実施例では卵細胞）にインジェクション操作を行うインジェクション手段（マニピュレータの一態様）を有する場合について説明するが、インジェクション手段で卵細胞にインジェクション操作を行うこと（例えば、卵細胞に穿孔を形成しＤＮＡを注入すること）に限定されない。一例としては細胞に単に穿孔する装置や、卵細胞の透明帯を削る装置、卵細胞の透明帯に選考を形成しＥＳ細胞を注入する装置、細胞に穿孔を形成し、さらに、精子を注入する装置や、細胞から所定の物質を抽出する装置等としても用いることができる。また、以下の実施形態では、インジェクション装置が単独の装置として構成された例としているが、複数の機能の中の１つの機能として、インジェクション装置の各構成を有するマニピュレーションシステムとしても用いることができる。つまり、インジェクション装置としての機能に加え、他の機能も有するマニピュレーションシステムとしても用いることができる。また、マニピュレーションシステムとして用いる場合はインジェクション装置を構成する各部が着脱可能な状態となっていてもよい。
【００２２】
図１は、本発明のマニピュレーションシステムの一例であるインジェクション装置の一実施形態の概略構成を示すブロック図であり、図２は、図１に示すインジェクション装置の概略構成を示す斜視図であり、図３は、図２に示すインジェクション装置の顕微鏡及びインジェクション手段を拡大して示す斜視図である。また、図４−１は、図１に示すインジェクション装置の試料保持部材の概略構成を示す上面図であり、図４−２は、図４−１に示す試料保持部材１１に保持される培地及び対象細胞の概略構成を示す断面図である。図１、図２及び図３に示すインジェクション装置１０は、試料保持部材１１と、画像取得手段１２と、インジェクション手段１４と、移動手段１６と、制御ユニット１８と、操作主手段２２と、試料保持部材１１や移動手段１５等を支持する支持体３０とを有する。
【００２３】
試料保持部材１１は、図４−１及び図４−２に示すように、対象細胞Ｃ及び培地５２を保持する皿状の部材である。試料保持部材１１は、培地５２の状態を撮影できるように、透明の部材で構成されている。ここで、試料保持部材１１としては、シャーレを用いることができる。また、培地（ドロップ）５２には、図４−１及び図４−２に示すように、内部に対象細胞Ｃが分散されている。さらに、図４−２に示すように、試料保持部材１１には、パラフィンオイル５４が充填されている。これにより、培地５２は、試料保持部材１１に流動性のある状態で、また、培地５２が蒸発しない状態で保持されている。本実施例は、蒸発防止用のパラフィンオイル５４が充填されることで流動性がある状態で試料保持部材１１に保持された培地５２に分散された対象細胞Ｃにインジェクション操作を行う。なお、本実施例では、対象細胞Ｃとして卵細胞を用いている。
【００２４】
また、対象細胞Ｃは、図４−１に示すように、試料保持部材１１上に、培地５２を線上に載置し、複数の対象細胞Ｃを単列上に配置されている。なお、対象細胞Ｃは、同一直線上に配置することが好ましいが、対象細胞が配列される方向に直交する方向にずれた状態で配置してもよい。つまり、線上に載置した培地５２の延在方向、つまり、長手方向に一定以上の間隔で対象細胞Ｃを配置し、延在方向に直交する方向、つまり、短手方向に複数の対象細胞Ｃが配置されないようにすればよい。このように、複数の対象細胞を単列上に配置することで、後述するインジェクション手段１４による操作中に、インジェクション手段１４が操作対象の対象細胞Ｃ以外の対象細胞Ｃと接触することを防止できる。
【００２５】
画像取得手段１２は、対物レンズ３２と、撮影手段３４と、モニタ３８とを有し、視野内の状態を拡大して観察することができるシステムであり、試料保持部材１１に保持された対象細胞Ｃ及び培地５２の画像を取得する。対物レンズ３２は、試料保持部材１１の視野内に配置された部分の画像を拡大して取得する光学系である。撮影手段３４は、一定の視野を有するカメラであり、対物レンズ３２で取得した画像（対象の領域が対物レンズ３２により拡大された画像）を撮影し、取得する。また、撮影手段３４は、制御手段１８によって動作が制御される。例えば、操作者からの入力、予め決められた設定等に応じて、撮影した画像をモニタ３８に表示させたり、撮影した画像を記憶させたりする。なお、画像取得手段１２を構成する対物レンズ３２は、焦点合わせアクチュエータ（図示省略）により電動で焦点合わせを行うことができる機構である。また、対物レンズ３２は、試料保持部材１１に保持された培地５２を観察する際の倍率を複数の倍率の中から選択することができる。なお、インジェクション装置１０のうち、対物レンズ３２と、試料ステージ４０と、移動手段１６とを組み合わせることで、試料ステージ４０上の視野内の状態を拡大して観察することができる顕微鏡１３となる。
【００２６】
次に、図３、図５、図６及び図７を用いて、インジェクション手段１４について詳細に説明する。ここで、図５は、図３に示すインジェクション装置のインジェクション用電動４軸マニピュレータの概略的構成を示す斜視図である。図６は、図５に示すインジェクション用電動４軸マニピュレータのナット回転型アクチュエータの概略構成を示す斜視図であり、図７は、図６に示すナット回転型アクチュエータの概略構成を示す断面図である。
【００２７】
インジェクション手段１４は、図３に示すように、ホールディング用の電動４軸（ＸＹＺ及び直動）マニピュレータ１４０と、インジェクション用の電動４軸（ＸＹＺ及び直動）マニピュレータ１６０とで構成されている。各電動４軸マニピュレータ１４０、１６０は支持体３０に取り付けられている。ホールディング用の電動４軸マニュピレータ１４０は、培地５２中の対象細胞Ｃをホールディングピペット１５１（後述する）で保持する。また、インジェクション用の電動４軸マニピュレータ１６０は、先端が先鋭なインジェクションキャピラリ３４１（後述する）を対象細胞Ｃに差し込む等の操作を行う。
【００２８】
また、電動４軸マニピュレータ１４０、１６０は、脚１４９、１６９により重力方向に支持されている。つまり、脚１４９は、電動４軸マニピュレータ１４０を支持し、脚１６９は、電動４軸マニピュレータ１６０を支持している。これにより、各電動４軸マニピュレータ１４０、１６０は、高い安定性で支持される。なお、本実施形態では、各電動４軸マニピュレータ１４０，１６０に対して、それぞれ１箇所にしか脚１４９，１６９を配置していないが、複数の脚を配置してもよい。
【００２９】
ホールディング用の電動４軸マニピュレータ１４０は、３軸（ＸＹＺ）方向に組み合わせて構成されている３つの１軸アクチュエータ１４１、１４２、１４３と、ナット回転型アクチュエータ１５０と、その先端にホールディングキャピラリ１５２が装着されたホールディングピペット１５１とで構成される。ホールディングピペット１５１は、吸引機構と接続されており、ホールディングキャピラリの内部の空洞を陰圧にして、先端の開口に対象細胞Ｃを吸引させる。なお、１軸アクチュエータ１４１、１４２、１４３と、ナット型アクチュエータ１５０は、後述するインジェクション用の電動４軸マニュピレータ１６０の各部と同様の構成であるので、後ほど説明する。
【００３０】
インジェクション用の電動４軸マニュピレータ１６０は、３軸（ＸＹＺ）方向に組み合わせて構成されている３つの１軸アクチュエータ１６１、１６２、１６３と、ナット型アクチュエータ１７０と、先端にインジェクションキャピラリ３４１が装着されたインジェクションピペット３４０とで構成される。インジェクションピペット３４０は、圧力（流量）調整可能なインジェクタと接続されている。
【００３１】
図５のように、１軸アクチュエータ１６１、１６２、１６３は、それぞれ、ステッピングモータとカップリングとＢＳ（ボールねじ）と案内要素とスライダとから構成され、オーバーストロークを防止するために駆動軸方向の両端にリミットスイッチが設置されている。１軸アクチュエータ１６１、１６２、１６３は、制御ユニット１８の制御に基づいて、ステッピングモータが駆動されることで、連結している部材を所定方向に移動させる。
具体的には、１軸アクチュエータ１６１は、支持体３０に固定され、かつ１軸アクチュエータ１６２を支持体３０に対して移動可能な状態で支持しており、１軸アクチュエータ１６２をＸ軸方向に移動させる。また、１軸アクチュエータ１６２は、１軸アクチュエータ１６３を１軸アクチュエータ１６１に対して移動可能な状態で支持しており、１軸アクチュエータ１６３をＹ軸方向に移動させる。さらに、１軸アクチュエータ１６３は、θステージ１６４を１軸アクチュエータ１６２に対して移動可能に支持しており、θステージ１６４をＺ軸方向に移動させる。以上より、１軸アクチュエータ１６１、１６２、１６３を駆動することで、θステージ１６４を互いに直交する３つの軸方向に移動され、３次元で移動させることができる。
【００３２】
また、各１軸アクチュエータ１６１、１６２、１６３には、各手動ノブ１６１ａ、１６２ａ、１６３ａが設けられており、各１軸アクチュエータ１６１、１６２、１６３のステッピングモータの励磁が切られた場合でも、各手動ノブ１６１ａ、１６２ａ、１６３ａを操作することで、各１軸アクチュエータ１６１、１６２、１６３を移動させることができる構成となっている。なお、電動４軸マニピュレータ１４０も同様に構成されている。
【００３３】
θステージ１６４は、１軸アクチュエータ１６３に固定されており、ナット回転型アクチュエータ１７０を支持している。θステージ１６４は、１軸アクチュエータ１６３に対してナット回転型アクチュエータ１７０の設置角度を調整することができる機構である。なお、θステージ１６４は、手動で角度を調整する機構としても、電動により角度を調整する機構としてもよい。また、θステージ１６４の設置角度は、インジェクションピペット３４０に装着されるガラス製のインジェクションキャピラリ３４１の折れ曲がり角度またはインジェクション角度と一致するよう設定することが好ましい。
【００３４】
ナット回転型アクチュエータ１７０は、電動で圧力調整可能なインジェクションピペット３４０を設置軸方向に往復運動するようにモータ駆動及び圧電素子駆動する駆動機構である。図６及び図７に示すように、ナット回転型アクチュエータ１７０は、圧電アクチュエータとしての本体を構成するハウジング４８０を備えており、ほぼ筒状に形成されたハウジング４８０内には、インジェクションピペット３４０を駆動対象として、外周側にねじ部を有するねじ軸５２０と、ねじ軸５２０を囲む中空状の回転軸５４０が挿通されている。ハウジング４８０はその底部がベース５６０に固定されており、圧電素子を使用した微動機構（「ナノポジショナー」ともいう）として構成されている。
【００３５】
ねじ軸５２０の先端側には、治具５８０を介してピペット状のインジェクションピペット３４０の根元側が連結されており、ねじ軸５２０の中程には、ねじ軸５２０外周のねじ部とねじ結合されるねじ要素としてのボールねじナット（ＢＳナット）６００が装着され、治具５８０とねじ軸５２０との間にはスライダ６２０が連結されている。スライダ６２０はベース５６０とほぼ直交する方向に配置され、切り欠き６４０を間にしてリニアガイド６６０に連結されている。リニアガイド６６０はベース５６０底部側に配置され、ベアリング６８０を介して、ねじ軸５２０の軸方向に沿って移動自在にベース５６０に連結されている。
【００３６】
すなわち、リニアガイド６６０は、ねじ軸５２０の軸方向の移動に合わせて、ねじ軸５２０の先端側を支持したスライダ６２０を、ベース５６０に沿って往復動させるようになっている。この際、ねじ軸５２０のうちボールねじナット６００よりもインジェクションピペット３４０側の部位が、スライダ６２０を介してリニアガイド６６０でスライド自在に支持されるので、ねじ軸５２０の直線運動をインジェクションピペット３４０へ伝達することができる。
【００３７】
ボールねじナット６００は、回転軸５４０の軸方向一端側（先端側）の段部５４０ａに固定されているとともに、ねじ軸５２０外周のねじ部とねじ結合され、ねじ軸５２０がその軸方向に沿って往復動（直線運動）するのを自在に支持するようになっている。すなわち、ボールねじナット６００は、回転軸５４０の回転運動をねじ軸５２０の直線運動に変換するための要素として構成されている。
【００３８】
回転軸５４０の軸方向他端側は、中空モータ７００内の回転部に連結している。中空モータ７００のハウジング７４０は、その底部側がベース５６０に弾性体としてのゴムワッシャ７６０を介してボルト７８０が固定されている。中空モータ７００が駆動されると回転軸５４０が回転し、回転軸５４０の回転運動がボールねじナット６００を介してねじ軸５２０に伝達され、ねじ軸５２０がその軸方向に沿って直線運動するようになっている。
【００３９】
一方、回転軸５４０の段部５４０ａに隣接して、軸受８００、８２０が内輪間座８４０を間にして収納されている。軸受８００、８２０は、それぞれ内輪８００ａ、８２０ａと、外輪８００ｂ、８２０ｂと、内輪と外輪間に挿入されたボール８００ｃ、８２０ｃを備え、各内輪８００ａ、８２０ａが回転軸５４０の外周面に嵌合され、各外輪８００ｂ、８２０ｂがハウジング４８０の内周面に嵌合され、回転軸５４０を回転自在に支持するようになっている。軸受８００、８２０は、内輪間座８４０を間にし、回転軸５４０にロックナット８６０により固定されている。軸受８００は、ハウジング４８０内の段部５４０ａと円環状のスペーサ９００と当接することにより、回転軸５４０の軸方向への移動が規制されるようになっている。軸受８２０の外輪８２０ｂとハウジング４８０の蓋８８０との間に、円環状の圧電素子９２０と円環状のスペーサ９００が圧入されている。
【００４０】
また、各軸受８００、８２０、圧電素子９２０は、スペーサ９００の長さを調節し、蓋８８０を閉めることにより、予圧が付与される。具体的には、スペーサ９００の長さを調整し、蓋８８０を閉めると、その位置に応じた締結力が軸受８２０と軸受８００の外輪８２０ｂ、８００ｂに、軸方向に沿った押圧力として予圧が付与されるとともに、同時に圧電素子９２０にも予圧が付与される。これにより、軸受８００、８２０および圧電素子９２０に所定の予圧が付与され、軸受８００、８２０の外輪間に軸方向間の距離としての間隙９４０が形成される。
【００４１】
圧電素子９２０は、リード線（図示せず）を介してコントローラとしての制御ユニット１８に接続されており、制御ユニット１８からの電圧に応じて回転軸５４０の長手方向（軸方向）に沿って伸縮する圧電アクチュエータの一要素として構成されている。すなわち、圧電素子９２０は、制御ユニット１８からの印加電圧に応答して、回転軸５４０の軸方向に沿って伸縮し、回転軸５４０をその軸方向に沿って微動させるようになっている。回転軸５４０が軸方向に沿って微動すると、この微動がねじ軸５２０を介してインジェクションピペット３４０に伝達され、インジェクションピペット３４０の位置が微調整されることになる。
【００４２】
上述のように、ナット回転型アクチュエータ１７０は、中空モータ７００によりボールねじナット６００の回転運動をねじ軸５２０の直線運動に変換し、ねじ軸５２０を直動するが、ねじ軸５２０に取り付けられたインジェクションピペット３４０は、中空モータ７００の駆動時にリニアガイド６６０により回転せず、回り止めの機能を有している。このため、中空モータ７００の駆動によりインジェクションピペット３４０が直線往復運動できる。
【００４３】
図６及び図７に示すナット回転型アクチュエータ１７０は、中空モータ７００を駆動することで、インジェクションピペット３４０を駆動し顕微鏡視野中央部ヘセットし、また、顕微鏡視野中央部から退避する機能を有し、圧電素子９２０を駆動することで、インジェクションピペット３４０の先端に取り付けたインジェクションキャピラリ３４１による細胞（卵）に対する穿孔動作をアシストすることができる。なお、同様に、ナット回転型アクチュエータ１５０も、ホールディングピペット１５１の先端に取り付けたホールディングキャピラリ１５２の吸引、支持動作をアシストする。また、各ピペットには、さらに、各ガラスキャピラリの内部の圧力を調整するインジェクタが設けられている。
【００４４】
移動手段１６は、試料台（試料ステージ）４０と、ステージ移動機構４２とを有し、試料保持部材１１を水平方向に移動させる。なお、移動手段１６は、電動で試料保持部材１１を移動させる手段である。
【００４５】
試料ステージ４０は、中心部近傍には開口が形成されている。
【００４６】
ステージ移動機構４２は試料ステージ４０を水平方向に移動させるＸＹステージである。ステージ移動機構４２は、試料ステージ４０を支持し、試料ステージ４０を水平方向において所定の１方向（以下「Ｙ軸方向」とする。）に移動させるＹ軸移動機構と、Ｙ軸移動機構を介して試料ステージ４０を支持し、試料ステージ４０及びＹ軸移動機構を水平方向においてＹ軸方向に直交する方向（以下「Ｘ軸方向」とする）に移動させるＸ軸移動機構とで構成されている。なお、移動機構としては、ステージに固定されたナット、ナットと螺合したボールねじ、ボールねじを回転させる回転モータ、ステージの移動方向に延びて配置されたレール上の部材でありステージを案内する案内部材とを有し、回転モータによりボールねじを回転させてナット及びステージを案内部材に沿って移動させる機構を用いることができる。また、移動機構としては、この他、種々の移動機構を用いることができ、例えば、超音波リニアモータを用いる移動機構、静電アクチュエータを用いる移動機構等も用いることができる。
【００４７】
制御ユニット１８は、画像処理手段４４と、移動経路設定手段４６と、動作制御手段４８とを有し、ＣＰＵ、メモリ等で構成された処理装置である。制御ユニット１８としては、パソコン（パーソナルコンピュータ）として使用されている処理装置（演算装置）を用いることができる。つまり、パソコンが制御ユニット１８の機能をソフトウェアの１つとして有する構成とし、パソコンにより制御ユニット１８の処理を行うようにしてもよい。制御ユニット１８は、操作手段２２から入力された情報や、各部から送られる情報に基づいて、インジェクション装置１０の各部を制御する。画像処理手段４４は、画像合成部５０を有し、撮影手段３４により撮影した画像から、対象細胞Ｃの試料ステージ４０上における位置および各対象細胞Ｃの大きさ、形状、重心等を検出する。画像合成部５０は、撮影手段３４により撮影された培地５２の各位置の画像を合成し、培地５２の全体が撮影された１枚の画像を作成する。
【００４８】
移動経路設定手段４６は、画像処理手段４４で検出した各対象細胞Ｃの位置と大きさとに基づいて、各対象細胞の穿孔を形成する部分、つまり、試料ステージ４０に支持された試料保持部材１１上の座標を特定し、穿孔を形成する対象細胞をインジェクション手段１４の作業領域（つまり、ホールディング用の電動４軸マニピュレータ１４０で保持することができる領域）に移動させるための移動量と移動経路を算出する。ここで、移動経路設定手段４６は、対象細胞の穿孔を形成する部分と、他の対象細胞の穿孔を形成する部分とを結んで経路を設定する。
【００４９】
動作制御手段４８は、画像取得手段１２による画像の取得動作や、インジェクション手段１４による細胞への穿孔動作や、移動手段１６による試料保持部材１１の移動動作を制御する。具体的には、動作制御手段４８は、移動手段１６により試料保持部材１１を所定量移動させて、所定量移動させる毎に画像取得手段１２により試料保持部材１１の画像を取得する。このように、試料保持部材１１を一定量移動させつつ画像を撮影させることで、試料保持部材１１の培地５２全体の画像を取得することができる。また、動作制御手段４８は、移動経路設定手段４６により設定された移動経路に従って、試料保持部材１１を移動させ、対象細胞を作業領域に移動させたら、インジェクション手段１４により対象細胞を操作する。本実施例は、対象細胞Ｃに穿孔を形成し、ＤＮＡを注入する。
【００５０】
次に、操作手段２２は、操作者が操作して指示を入力する手段であり、２本のジョイスティック２４と、キーボード２６と、マウス２８とで構成される。操作手段２２は、操作者により行われた操作に対応する信号を操作信号として制御ユニット１８に送る。ジョイスティック２４は、ハンドルと複数のボタンとで構成されている。また、一方のジョイスティック２４は、ホールディング用の電動４軸マニュピレータ１４０の操作に用いられ、他方のジョイスティック２４は、インジェクション用の電動４軸マニピュレータ１６０の操作に用いられる。つまり、２本のジョイスティック２４は、操作者によって操作されることで、それぞれの４軸マニピュレータを駆動させる駆動信号を制御ユニット１８に送る。また、キーボード２６及びマウス２８は、条件の入力や、モニタ４８に表示する画面の操作等に用いられる。インジェクション装置１０は、基本的に以上のような構成である。
【００５１】
（実施例１）
（マニピュレータシステムの動作に関する説明）
次に、図８−１から図１４−８を用いて、インジェクション装置１０により卵細胞にＤＮＡを注入する操作について説明する。ここで、図８−１は、インジェクション手段と試料台との関係を説明するための説明図であり、図８−２は、図８−１に示すインジェクション手段と試料台とをＸ−Ｚ平面で切断した断面図である。また、図８−３は、インジェクション手段と試料台との関係を説明するための説明図であり、図８−４は、図８−３に示すインジェクション手段と試料台とをＸ−Ｚ平面で切断した断面図である。また、図９−１は、インジェクション手段と試料台との関係を説明するための説明図であり、図９−２は、図９−１に示すインジェクション手段と試料台とをＸ−Ｚ平面で切断した断面図である。また、図１０−１から図１０−４は、それぞれインジェクション手段の動作を説明するための説明図である。
【００５２】
まず、インジェクション手段１４は、ナット回転型アクチュエータ１５０によりホールディングキャピラリ１５２を移動させ、ナット回転式アクチュエータ１７０によりインジェクションキャピラリ３４１を移動させることで、ホールディングキャピラリ１５２の先端及びインジェクションキャピラリ３４１の先端を、図８−１及び図８−２に示すような試料ステージ４０に近接した位置から、図８−３及び図８−４に示すような試料ステージ４０と一定距離離れた位置まで移動させることができる。なお、インジェクション手段１４は、対象細胞Ｃに穿孔を形成する穿孔形成動作を行う前には、図８−１及び図８−２に示すように、１軸アクチュエータ１４１、１４２、１４３、１６１、１６２、１６３や、ナット回転型アクチュエータ１５０、１７０を駆動させ、ホールディングキャピラリ１５２の先端及びインジェクションキャピラリ３４１の先端を試料ステージ４０に近接させて、基準位置の設定を行うようにすることが好ましい。つまり、原点の設定をすることが好ましい。このように基準位置を設定、もしくは再設定することで、ホールディングキャピラリ１５２とインジェクションキャピラリ３４１とを所望の位置により正確に移動させることができる。また、基準位置の設定を行うタイミングは特に限定されず、穿孔動作を行う度に設定しても、装置起動時に１回のみ行うようにしてもよい。
【００５３】
インジェクション手段１４の基準位置（原点）の設定が終了したら、図９−１及び図９−２に示すように、試料保持部材１１を試料ステージ４０に設置する。なお、このとき、試料保持部材１１は、培地５２の長手方向が、Ｙ軸方向と平行になるように、具体的には、ホールディングキャピラリ１５２及びインジェクションキャピラリ３４１の延在方向に対して直交するように設置する。また、試料保持部材１１を試料ステージ４０に載置する場合は、図９−２に示すように、ホールディングキャピラリ１５２の先端及びインジェクションキャピラリ３４１の先端が、試料ステージ４０から離れた状態にしておく。これにより、試料保持部材１１を載置しやすくすることができ、かつ、ホールディングキャピラリ１５２及びインジェクションキャピラリ３４１が、培地５２や試料保持部材１１と接触することを防止することができる。
【００５４】
インジェクション装置１０は、培地５２が載置された試料保持部材１１が試料ステージ４０に設置されたら、ナット回転型アクチュエータ１５０、１７０を駆動させて、図８−１及び図８−２に示すように、ホールディングキャピラリ１５２及びインジェクションキャピラリ３４１を試料ステージ４０に近接させる。このとき、ホールディングキャピラリ１５２が近接した領域（処理領域）には、培地５２の対象細胞Ｃがある。なお、処理領域に対象細胞Ｃを移動させる方法については後ほど説明する。
【００５５】
（１つの細胞に対するインジェクション操作に関する説明）
このように、処理領域に対象細胞Ｃがある状態で、ホールディング用の電動４軸マニピュレータ１４０のホールディングピペット１５１を駆動し、ホールディングキャピラリ１５２を陰圧にすると、処理領域の対象細胞Ｃは、ホールディングキャピラリ１５２に吸引され、図１０−１に示すように、対象細胞Ｃがホールディングキャピラリ１５２の先端に保持された状態となる。
【００５６】
次に、インジェクション手段１４を駆動してインジェクションキャピラリ３４１を対象細胞Ｃ側に移動させ、図１０−２に示すように、インジェクションキャピラリ３４１の先端を対象細胞Ｃに当接させる。
【００５７】
その後、さらに、圧電素子９２０を駆動してインジェクションキャピラリ３４１を対象細胞Ｃ側（つまり、図１０−３中矢印Ａ方向）に移動させることで、図１０−３に示すように、インジェクションキャピラリ３４１の先端が対象細胞Ｃの内部に挿入され、対象細胞Ｃに穿孔が形成される。その後、インジェクション手段１４は、インジェクションキャピラリ３４１の先端から対象細胞ＣにＤＮＡを注入する。なお、本実施形態では、ＤＮＡを注入したが、使用目的によって種々の物を注入することができる。なお、対象細胞Ｃに注入するＤＮＡは、インジェクション動作を行う前に、吸引する等によりインジェクションキャピラリ３４１の内部に保持されており、インジェクション手段１４のインジェクションキャピラリ３４１は、内部に保持してあるＤＮＡを対象細胞Ｃの内部に注入する。
【００５８】
図１０−３に示すインジェクション動作を行い対象細胞Ｃに穿孔を形成し、ＤＮＡを注入したら、インジェクションキャピラリ３４１を対象細胞Ｃから離れる方向（つまり、図１０−４中矢印Ｂ方向）に移動させ、図１０−４に示すように、対象細胞Ｃからインジェクションキャピラリ３４１を抜く。その後、ホールディングキャピラリ１５２による吸引を停止することで、対象細胞Ｃはホールディングキャピラリ１５２から開放され、試料ステージ４０の移動に応じて、移動する状態となる。このように、図１０−１から図１０−４に示すようにインジェクション手段１４を駆動させることで、対象細胞Ｃを操作することができる。
【００５９】
（画像処理、移動経路設定に関する説明）
次に、図１１、図１２−１及び図１２−２を用いて、培地の画像を取得し、培地中に含まれる複数の対象細胞を検出し、対象細胞を順次処理領域に移動させる経路設定方法について説明する。ここで、図１１は、培地全体の画像の取得方法及び移動経路設定方法の一例を示すフロー図である。また、図１２−１は、インジェクション装置の動作を説明するための説明図であり、図１２−２は、インジェクション装置の動作を説明するための説明図である。
【００６０】
まず、準備として、試料保持部材１１に、対象細胞Ｃを含有する培地５２を形成し、試料保持部材１１上に培地５２が載置された状態とする。さらに、試料保持部材１１にパラフィンオイル５４を充填し、培地５２の外周をパラフィンオイル５４が覆っている状態とする。その後、試料保持部材１１を試料ステージ４０の所定位置に設置する。
【００６１】
インジェクション装置１０は、培地５２が載置された試料保持部材１１が試料ステージ４０に設置されたら、ステップＳ１２として、培地５２の中心位置を検出し、画像取得手段１２の視野の中心と培地５２の中心とが重なるように試料保持部材１１を移動させる。具体的には、画像取得手段１２により試料保持部材１１の画像を撮影し、撮影した画像から培地５２の中心を検出し、検出した中心位置が、視野５６の中心と重なるように、移動手段１６により試料保持部材１１の位置を移動させる。なお、この画像取得手段１２の視野の中心と培地５２の中心とが重なるように試料保持部材１１を移動させる動作は、操作者がモニタ３８の画像を確認しつつ、手動で行うようにしてもよい。また、インジェクション装置１０は、処理スタートの指示が操作者から入力されること（例えば、画像集録ボタンが押される等）を検出したら処理（ステップＳ１２）を開始するようにしても、試料ステージ４０に試料保持部材１１が設置されたか否かを検出するセンサを設け、このセンサにより試料保持部材１１が設置されたことを検出したら処理を開示するようにしてもよい。
【００６２】
次に、動作制御手段４８は、ステップＳ１４として、培地５２全体（撮影対象領域の全域）の画像を取得する。ここで、ステップＳ１４の画像は、培地５２内の対象細胞Ｃの細胞の輪郭と、対象細胞の内部とを画像上認識することができる倍率で撮影する。このとき、視野５６が培地５２の全体よりも小さい場合は、培地５２を複数の領域に分割して、分割した領域が視野５６に入るように試料保持部材１１を移動させて、視野に入った領域の画像を取得することを、順次全ての領域で行い、各領域の画像を取得する。具体的には、図１２−１に示すように、領域毎に分割して画像を取得する。その後、各領域の画像を画像合成部５０で合成し、対象細胞Ｃが認識できる状態の倍率で撮影された培地５２全体の一枚の画像を作成する。
【００６３】
次に、画像処理手段４４は、ステップＳ１６として、ステップＳ１４で作成した画像から、対象細胞Ｃを検出する。ここで、対象細胞Ｃは、作成した画像に対し画像処理を行うことで検出することができる。例えば、画像を２値化し、閾値の設定により、培地の溶媒と対象細胞Ｃとを分離し、対象細胞Ｃを検出する。このとき、対象物質Ｃとして検出する大きさや形状の基準を設定しておくことで、培地中に混入している対象細胞Ｃ以外の物質は、対象細胞Ｃとして検出しないようにすることができる。
【００６４】
次に、画像処理手段４４は、ステップＳ１８として、検出した各対象細胞Ｃの画像上つまり試料保持部材１１上での位置（座標）と、各対象細胞Ｃの大きさを検出する。ここで、各対象細胞Ｃの座標は、座標上の一点、例えば、画像の中心を基準とし、ステージ移動機構４２のＸ軸移動機構により移動される方向をＸ軸とし、Ｙ軸移動機構により移動される方向をＹ軸とした座標軸を用いて設定する。この座標軸を用いて、画像上の各対象細胞Ｃの位置を検出することで、画像上に確認される対象細胞の位置を検出する。具体的には、図１２−２に示すように、対象細胞Ｃ１の位置は、座標（ｘ１、ｙ１）と検出され、対象細胞Ｃ２の位置は、座標（ｘ２、ｙ２）と検出され、以下同様に対象細胞Ｃ９までの位置が検出される。また、対象細胞Ｃの大きさは、画像処理によって特定された各対象細胞の外形線から算出することができる。また、画像処理手段４４は、対象細胞Ｃの大きさとともに形状、重心等も検出する。
【００６５】
次に、移動経路設定手段４６は、ステップＳ２０として、ステップＳ１８で検出した対象細胞Ｃの位置、大きさに基づいて、移動手段１６により試料保持部材１１を移動させる経路を設定する。ここで、移動経路設定手段４６は、対象細胞Ｃ１、対象細胞Ｃ２、対象細胞Ｃ３と、対象細胞Ｃ１から対象細胞Ｃ１１まで番号の小さい対象細胞から順番に対象細胞が、インジェクション手段１４の処理領域５８と重なるように（つまり、ホールディングキャピラリ１５２で吸引、保持が可能な位置に）、試料保持部材１１を移動させる経路を設定する。なお、対象細胞Ｃに形成する穿孔は、対象細胞Ｃの端部に形成する。なお、移動経路設定手段４６は、検出した対象細胞Ｃの位置、大きさに基づいて、対象細胞Ｃがインジェクション手段１４の処理領域５８と重なるように、試料保持部材１１を移動させる経路を設定する。
【００６６】
なお、本実施形態では、培地５２の図１２−２中上側の端部、つまり、Ｙ軸座標値が最も位置にある対象細胞Ｃ１に最初に穿孔を形成し、その対象細胞Ｃ１よりも、培地５２の図１２−２中下側にあり、かつ最も近い対象細胞Ｃ２の順に操作を行うように経路を設定する。具体的には、移動経路設定手段４６は、設定時の焦点位置と対象細胞Ｃ１の穿孔形成予定位置との距離を算出し、算出結果から、Ｘ軸方向の移動距離Ｘ１、Ｙ軸方向の移動距離Ｙ１を移動経路として設定する。次に、対象細胞Ｃ１の穿孔形成予定位置と対象細胞Ｃ２の穿孔形成予定位置との距離を算出し、算出結果から、Ｘ軸方向の移動距離Ｘ２、Ｙ軸方向の移動距離Ｙ２を移動経路として設定する。次に、対象細胞Ｃ２の穿孔形成予定位置と対象細胞Ｃ３の穿孔形成予定位置との距離を算出し、算出結果から、Ｘ軸方向の移動距離Ｘ３、Ｙ軸方向の移動距離Ｙ３を移動経路として設定する。以下、同様にして、順次、培地５２の図１２−２中下側にある対象細胞に操作を行うように、対象細胞の穿孔形成予定位置から他の対象細胞の穿孔形成予定位置までの距離を算出し、算出した距離分を移動経路と設定することで、各対象細胞の穿孔形成予定位置が順次処理領域５８と重なるように、試料保持部材１１の移動経路を設定することができる。
【００６７】
（本発明のマニピュレーションシステム駆動方法の全体の流れに関する説明）
次に、図１３、図１４−１から図１４−８を用いて、インジェクション装置のインジェクション動作について説明する。ここで、図１３は、インジェクション装置の動作を説明するフロー図であり、図１４−１から図１４−８は、それぞれインジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。
【００６８】
まず、ステップＳ４０として、インジェクション手段の装着と、原点位置の設定を行う。具体的には、インジェクション手段１４をインジェクション装置１０の所定位置に装着し、図８−１から図８−４で説明したように、インジェクション手段１４の電動４軸マニピュレータ１４０、１６０を駆動させて、原点位置を設定する。なお、原点位置は、試料ステージ４０上に試料保持部材１１を配置しても、ホールディングキャピラリ１５２及びインジェクションキャピラリ３４１の両方の先端が、試料保持部材１１に近接しているが接触せず、かつ、処理領域（撮影手段３４に撮影される領域、つまり顕微鏡１３で観察可能な視野）の近傍に配置される位置である。また、インジェクション手段１４の装着は、操作者により行われるが、既に装着されている場合は、省略される。
【００６９】
インジェクション装置１０は、ステップＳ４０で原点位置の設定が完了したら、ステップＳ４２として、ホールディングキャピラリ１５２とインジェクションキャピラリ３４１を退避させる。つまり、ホールディングキャピラリ１５２とインジェクションキャピラリ３４１とを原点位置から離れた状態に移動させる。
【００７０】
インジェクション装置１０は、ステップＳ４２でキャピラリを退避させたら、ステップＳ４４として、試料保持部材１１の搭載と初期位置の設定を行う。ここで、初期位置とは、試料ステージ４０における試料保持部材１１の位置である。また、上述のステップＳ１２の前の準備で説明したように、試料保持部材１１は、操作者により試料ステージ４０に搭載（載置）される。さらに、初期位置の設定は、操作者の操作により入力され、決定された位置を初期位置としても、制御ユニット１８の制御により設定された位置を初期位置としてもよい。
【００７１】
インジェクション装置１０は、ステップＳ４４で初期位置が設定されたら、ステップＳ４６として、培地５２及び対象細胞Ｃの画像を撮影し、撮影した画像を合成し、搬送経路の設定を行う。具体的には、上述した、図１１のステップＳ１２からステップＳ２０の動作を行い、搬送経路を設定する。
【００７２】
次に、インジェクション装置１０は、ステップＳ４６で移動経路を算出、設定したら、動作制御手段４８は、ステップＳ４８として、設定した移動経路に従って、移動手段１６により試料保持部材１１を移動させる。具体的には、試料保持部材１１を保持する試料ステージ４０を、移動手段１６のステージ移動機構４２によりＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させ、対象細胞Ｃ１を処理領域５８まで移動させる。なお、移動経路には、対象細胞の位置も設定されており、動作制御手段４８は、移動経路上の対象細胞の位置が処理領域５８に重なる位置まで移動させたら、移動を停止させる。
【００７３】
インジェクション装置１０は、ステップＳ４８で対象細胞Ｃを処理領域５８まで移動させたら完了したら、ステップＳ５０として、動作制御手段４８の制御に基づいて、インジェクション手段１４により対象細胞Ｃにインジェクション操作を行う。つまり、対象細胞Ｃに穿孔を形成し、ＤＮＡを注入する。なお、対象細胞Ｃには、上述した図１０−１から図１０−４に示す方法で操作を行う（施す）ことができる。
【００７４】
インジェクション装置１０は、ステップＳ５０で対象細胞にインジェクション操作を行ったステップＳ５２として、キャピラリを退避させる。つまり、ホールディングキャピラリ１５２とインジェクションキャピラリ３４１とを退避させ、試料保持部材１１を移動させても、各キャピラリと試料保持部材１１とが接触しない状態にする。
【００７５】
インジェクション装置１０は、ステップＳ５２でキャピラリを退避させたら、ステップＳ５４として、検出した対象細胞の全てにインジェクション操作を行ったかを判定する。動作制御手段４８は、ステップＳ５４で、操作していない対象細胞があると（つまり、Ｎｏ）判定したら、ステップＳ５８として、設定した移動経路に従って、移動手段１６により試料保持部材１１を移動させる。これにより、試料保持部材１１に保持された培地５２が移動され、次にインジェクション操作を行う対象細胞が処理領域５８に移動させる。動作制御手段４８は、ステップＳ５８で試料保持部材１１を移動させたら、ステップＳ５０に進み、インジェクション操作を行う。このように、動作制御手段４８は、培地５２の対象細胞Ｃの全てに操作を行うまで、ステップＳ５８、ステップＳ５０、ステップＳ５２、ステップＳ５４の動作を繰り返す。
【００７６】
具体的には、インジェクション装置１０は、移動経路を設定したら、設定した移動経路に基づいてステージ移動機構４２を移動させ、図１４−１に示すように、対象細胞Ｃ１を処理領域５８に搬送する。なお、処理領域５８は、撮影手段３４により撮影される視野５６内にある。また、図１４−１から図１４−８では、細胞穿孔手段の各部、培地５２及び対象細胞Ｃを模式的に示しており、培地５２に含まれ対象細胞Ｃの一部の図示を省略する。
【００７７】
インジェクション装置１０は、対象細胞Ｃ１を処理領域に移動させたら、図１４−２に示すように、ホールディングキャピラリ１５２の先端を対象細胞Ｃ１の近傍に移動させる。インジェクション装置１０は、ホールディングキャピラリ１５２の先端を対象細胞Ｃ１の近傍に移動させたら、ホールディングピペット１５１を駆動させ、対象細胞Ｃ１を吸引し、図１４−３に示すように、ホールディングキャピラリ１５２の先端を対象細胞Ｃ１に吸着させる。なお、対象細胞Ｃ１を処理領域に移動させた際に、培地５２内で微小な相対位置のずれが発生しても、ホールディングキャピラリ１５２で吸引することで、対象細胞Ｃを移動させ、先端に吸着させることができる。
【００７８】
インジェクション装置１０は、ホールディングキャピラリ１５２により、対象細胞Ｃ１２を保持したら、図１４−４に示すように、インジェクションキャピラリ３４１を移動させ、対象細胞Ｃ１２に操作を行う。インジェクション装置１０は、対象細胞Ｃ１に操作を行ったら、インジェクションキャピラリ３４１を対象細胞Ｃ１２から抜き取り、ホールディングピペット１５２の駆動を停止した後、図１４−５に示すように、インジェクションキャピラリ３４１とホールディングキャピラリ１５１とを、対象細胞Ｃ１と一定距離離れた位置に移動させる。
【００７９】
インジェクション装置１０は、その後、図１４−６に示すように、対象細胞Ｃ２が処理領域５８内に入るようにステージ移動機構４２により試料ステージ４０を移動させる。その後、図１４−２から図１４−５に示す手順と同様の順序で、対象細胞Ｃ２に操作を行う。
【００８０】
インジェクション装置１０は、その後、図１４−７に示すように、対象細胞Ｃ３が処理領域５８内に入るようにステージ移動機構４２により試料ステージ４０を移動させる。その後、図１４−２から図１４−５に示す手順と同様の順序で、対象細胞Ｃ１４に穿孔を形成し、ＤＮＡを注入する。さらに、インジェクション装置１０は、その後、図１４−８に示すように、対象細胞Ｃ４が処理領域５８内に入るようにステージ移動機構４２により試料ステージ４０を移動させる。その後、図１４−２から図１４−５に示す手順と同様の順序で、対象細胞Ｃ５に穿孔を形成し、ＤＮＡを注入する。細胞対象装置１０は、培地５２内の対象細胞Ｃの全てに穿孔を形成し、ＤＮＡ注入するまで、上記工程を繰り返す。
【００８１】
動作制御手段４８は、全ての対象細胞に操作を行ったら、ステップＳ５４で、対象細胞の全てに操作を行った（つまり、Ｙｅｓ）と判定し、処理を終了する。
【００８２】
インジェクション装置１０は、以上のようにして、培地５２に分散された対象細胞Ｃに操作を行う。このように、インジェクション装置１０は、ホールディングキャピラリ１５２で対象細胞を保持してから、インジェクションキャピラリ３４１で操作することで、試料保持部材１１内で対象細胞Ｃが移動しやすい場合でも、適切に操作を行うことができる。つまり、インジェクション装置１０は、培地５２が液状の物質で対象細胞Ｃが培地５２を移動する構成であっても好適に対象細胞Ｃに穿孔を形成することができる。言い換えれば、インジェクション装置１０は、液状の物質に対象細胞Ｃを含有させた状態であっても対象細胞に適切に操作を行うことができる。
【００８３】
また、本実施例のように、対象細胞を単列上に配置することで、上述したように、操作中に、他の対象細胞がインジェクション手段に接触することを防止でき、かつ、試料ステージ４０の移動量を少なくすることができ、より効率よく対象細胞に操作を行うことができる。
【００８４】
また、インジェクション装置１０は、複数の画像を合成し、培地全体、つまり撮影対象領域全体を示す１枚の画像を作成することで、全領域のどの位置に対象細胞が載置されているかを把握することができ、対象細胞を探しやすくすることができる。
【００８５】
また、インジェクション装置１０は、培地５２上の対象細胞の位置を検出し、検出結果から試料保持部材１１の移動経路を設定することで、操作者が移動手段１６により試料保持部材１１を移動させつつ、培地５２内の対象細胞Ｃを探す必要がなくなる。これにより、熟練度の低い操作者が操作した場合でも、短時間で対象細胞に操作を行うことができ、作業効率を高くすることができる。
【００８６】
また、画像処理手段４４により画像上の対象細胞Ｃを検出することで、対象細胞Ｃの検出もれを抑制でき、対象細胞Ｃを無駄なく使用することができる。また、操作者の操作で対象細胞Ｃを検出する場合は、既に操作を行った細胞を再び発見し、操作が行われているか否かを判定したりする必要がある。これに対して、インジェクション装置１０は、画像処理手段４４により対象細胞Ｃを検出し、かつ、移動経路設定手段４６により、設定した経路で、一つずつの対象細胞Ｃを処理領域５８まで移動させるようにするため、対象細胞Ｃに操作が行われているか否かを判定する必要がなくなる。このため、作業効率を高くすることができる。また、各対象細胞Ｃを１度ずつ処理領域５８に移動させるようにできるため、１つの対象細胞Ｃに２回操作を行ってしまうことも抑制することができる。
【００８７】
ここで、本実施形態では、ステップＳ１４で、培地の画像を複数の領域に分割して取得した後、各領域の画像を合成することで、培地全体を示す１枚の画像を作成したが本発明はこれに限定されない。対象細胞Ｃが認識できる状態の倍率でも培地全体が視野内に収まる場合は、培地全体を分割せずに、１度の撮影で取得した１枚の画像を用いればよい。また、本実施形態では、培地全体を９分割したが、分割数は特に限定されず、２分割でも、４分割でも、１６分割でもよい。
【００８８】
また、ステップＳ２４の焦点合わせは、本実施形態のように、電動かつ自動で焦点合わせを行うようにすることが好ましいが、操作者がアクチュエータを操作し焦点合わせを行うようにしてもよい。この場合は、動作制御手段４８は、操作者により焦点合わせが完了したという指示の入力を確認したら、ステップＳ２６に進むようにすればよい。なお、操作者による指示は、キーボードや専用のスイッチ等の入力手段を設け、これらの手段から入力するようにすればよい。また、焦点合わせは、基本的に自動で行うようにし、操作者により焦点が合っているかを確認するようにしてもよい。この場合は、操作者の確認完了の入力後、次のステップに進むようにすればよい。また、この場合は、焦点がずれている場合は操作者により微調整できるようにすることで、より的確に焦点を合わせることができる。
【００８９】
また、動作制御手段４８は、ステップＳ２４にて焦点合わせが完了したら、ステップＳ２６においてそのままの位置でインジェクション手段１４による操作（保持、穿孔形成、注入動作）を開始するようにしてもよいが、動作開始前に、試料保持部材１１の位置を再調整するようにしてもよい。ここで、再調整の方法としては、操作者がモニタ３８で画像を確認しながら、ステージ移動機構４２をコントローラ等で操作する方法がある。なお、操作者により再調整を行う場合は、動作制御手段４８は、再調整の有無の指示、再調整の終了の指示等が入力されたことを検出したら次のステップに進むようにすればよい。また、再調整の方法としては、画像取得手段１２により視野５６内の画像を取得し、対象細胞Ｃの位置を検出し、対象細胞Ｃの所望位置（本実施形態では、端部）が処理領域５８と重なっているかを検出し、所望位置と処理領域５８とが離れている場合は、離れている距離分、移動手段１６で移動させるようにする。このように、試料保持部材１１の位置を再調整することで、対象細胞Ｃを適切に保持したり、対象細胞Ｃの所望位置に適切に穿孔を形成したり、対象細胞ＣにＤＮＡを注入したりすることができる。また、対象細胞Ｃを適切に操作できることで、対象細胞Ｃが使用不可能になることを抑制することができる。
【００９０】
なお、インジェクション装置１０は、ステップＳ５０で操作者によりインジェクション操作の開始指示の信号が入力されてから、対象細胞の操作（保持、穿孔形成、注入動作）を開始するようにしてもよい。ここで、開始指示の信号を入力する手段は、ジョイスティク、キーボード、フットスイッチ、ボタン等どのような手段でもよい。
【００９１】
また、上記実施形態では、ステップＳ５４において、対象細胞の全てに操作を行ったかを、検出した検出結果に基づいて動作制御手段４８が自動的に判定するようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、操作者からの入力される操作を繰り返すか終了するかの指示を検出し、その指示に基づいて動作するようにしてもよい。
【００９２】
また、上記実施形態では、作業効率を高くすることができるという効果をより顕著に得ることができるため、移動経路を設定して自動的に次の対象細胞まで移動させるようにしたが、これに限定されず、操作者の操作により試料台を移動させるようにしてもよい。本実施形態によれば、合成された画像から各対象細胞の相対位置、即ち対象細胞に順次インジェクション操作を行うための試料台の移動量を正確に把握することができるため、視野中に対象細胞が一つの場合でも作業者がモニタで観察しつつ、対象細胞を探す必要がなくなり、作業効率を高くすることができる。また、作業者の熟練度によらず、適切に対象細胞に穿孔を形成することができる。
【００９３】
また、上記実施形態では、圧電素子によってインジェクションキャピラリを直動方向に微細に移動させて穿孔を形成したが、本発明はこれに限定されず、１軸アクチュエータによりインジェクションキャピラリを直動方向に移動させて穿孔を形成するようにしてもよい。
【００９４】
また、動作制御手段４８は、移動手段１６のステージ移動機構４２による試料保持部材１１の移動の制御を、開ループ制御で行っても、閉ループ制御（フィードバック制御）によって行ってもよい。また、開ループ制御を行う場合は、移動時の画像情報を収集し、その情報をフィードバック情報として、位置の調整操作を行ってもよい。
【００９５】
（実施例２）
次に、本発明のインジェクション装置及びインジェクション装置駆動方法の他の実施例について説明する。具体的には、図１５、図１６−１から図１６−９及び図１７−１から図１７−７を用いて、インジェクション装置１０により卵細胞に精子を注入する操作について説明する。ここで、図１５は、試料保持部材の他の一例の概略構成を示す上面図である。また、図１６−１から図１６−９は、それぞれ、インジェクション装置の他の動作を説明するための説明図である。また、図１７−１は、図１６−１から図１６−３に示すインジェクション装置の断面図である。なお、図１６−１から図１６−３に示すインジェクション装置は、試料保持部材１１が図１７−１の断面に直交する方向に移動されるため、試料保持部材１１を断面として切断する位置変化するが、断面図の状態が実質的に変化しないので、図１７−１で代表して示す。また、図１７−２から図１７−７は、それぞれ、図１６−４から図１６−９に示すインジェクション装置の断面図である。
【００９６】
まず、本実施例では、図１５に示すように、試料保持部材１１に対象細胞Ｃ（本実施例では卵細胞）を含有する培地５２と、注入物質Ｓ（本実施例では、精子）を含有する培地５６とが保持されており、パラフィンオイル５４が充填されている。また、培地５２と培地５６とは、分離した状態で試料保持部材１１の別々の場所に保持されている。
【００９７】
次に、図１６−１から図１６−９及び図１７−１から図１７−７を用いて、インジェクション装置１０により卵細胞に精子を注入する操作について説明する。まず、準備として、試料保持部材１１に、対象細胞Ｃを含有する培地５２と、注入物質Ｓを含有する培地５６とを形成し、試料保持部材１１上に培地５２と培地５６とが載置された状態とする。さらに、試料保持部材１１にパラフィンオイル５４を充填し、培地５２の外周および培地５６の外周をパラフィンオイル５４が覆っている状態とする。その後、実施例１と同様に、インジェクション手段の装着と、原点位置の設定を行った後、ホールディングキャピラリ１５２とインジェクションキャピラリ３４１を退避させる。その後、操作者が手動で、試料保持部材１１を試料ステージ４０の所定位置に設置することで、図１６−１及び図１７−１に示すように、試料ステージ４０上に試料保持部材１１が載置された状態となる。
【００９８】
次に、操作者により操作部の画像集録開始ボタンが押される等の処理開始の指示が入力されたら、インジェクション装置１０の制御部ユニット１８は、ステージ移動機構４２及び画像取得手段１２を駆動して、試料保持部材１１の撮影対象領域の全域の画像を取得する。具体的には、上述したように画像取得手段１２により試料保持部材１１の撮影対象領域の一部の画像を取得したら、図１６−２及び図１７−１に示すように、試料ステージ４０を移動させて、撮影対象領域の別の部分の画像を取得することを繰り返し、撮影対象領域の全域の画像を取得する。なお、本実施例では、撮影対象領域は、試料保持部材１１に保持される培地５２と培地５６の全域を含む領域である。インジェクション装置１０の制御部ユニット１８は、撮影対象領域の全域の画像を取得したら、取得した複数の画像を合成して、１枚の画像にし、その後、画像処理を行い、対象細胞Ｃを検出し、検出した各対象細胞Ｃの画像上つまり試料保持部材１１上での位置（座標）と、各対象細胞Ｃの大きさを検出する。
【００９９】
対象細胞Ｃの位置を検出したら、操作者は、試料ステージ４０を移動させて、培地５６及び培地５６に含まれる注入物質Ｓが処理領域に含まれるようにする。操作者は、図１６−３及び図１７−１に示すように、培地５６を処置領域に移動させたら、操作部を操作して、培地５６の位置情報を記憶させる。つまり、培地５６が処理領域に含まれる状態となる、対物レンズ３６及びインジェクション手段１４と試料ステージ４０との相対位置を記憶する。なお、本実施例では、操作者の操作により試料ステージ４０を移動させるようにしたが、撮影対象領域の全域の画像から画像処理により、培地５６及びまたは注入物質Ｓを検出し、培地５６が処理領域に含まれる状態となる位置を検出して、記憶するようにしてもよい。
【０１００】
次に、操作者によるボタン操作等により、図１６−４及び図１７−２に示すように、インジェクションキャピラリ３４１を原点位置まで移動させる。つまり、インジェクションキャピラリ３４１の先端を処理領域に配置された培地５６の近傍に移動させる。その後、操作者により、インジェクションキャピラリ３４１の位置が微調整された後、インジェクションキャピラリ３４１の吸引指示が入力されたら、インジェクションキャピラリ３４１は、吸引を開始し、培地５６及び培地５６に含有されている注入物質Ｓを採取する。つまり、培地５６及び培地５６に含有されている注入物質Ｓを吸引して、インジェクションキャピラリ３４１内に保持する。
【０１０１】
制御ユニット１８は、インジェクションキャピラリ３４１の内部に注入物質Ｓを保持したら、図１６−５及び図１７−４に示すように、電動４軸マニピュレータ１６０を駆動して、インジェクションキャピラリ３４１を処理領域から退避させる。つまり、電動４軸マニピュレータ１６０により、インジェクションキャピラリ３４１を、その先端が培地５６とは接触しない位置に移動させる。
【０１０２】
その後、制御ユニット１８は、ステージ移動機構４２により、図１６−６及び図１７−４に示すように、対象細胞Ｃが処理領域に含まれるように試料ステージ４０を移動させる。なお、試料ステージ４０の移動量は、画像から検出した対象細胞Ｃの位置と、現在の試料ステージ４０の位置とから算出することができる。制御ユニット１８は、対象細胞Ｃを処理領域に移動させたら、電動４軸マニピュレータ１４０及び電動４軸マニピュレータ１６０を駆動して、図１７−５及び図１７−５に示すように、ホールディングキャピラリ１５２とインジェクションキャピラリ３４１を原点位置（処理領域の近傍）に移動させる。その後、操作者による操作に基づいて、ホールディングキャピラリ１５２とインジェクションキャピラリ３４１の位置を微調整した後、上述したように、ホールディングキャピラリ１５２で対象細胞Ｃを保持し、インジェクションキャピラリ３４１で対象細胞Ｃに穿孔を形成した後、注入物質Ｓを対象細胞Ｃに注入する。
【０１０３】
対象細胞Ｃに注入物質Ｓを注入したら、インジェクションキャピラリ３４１を対象細胞Ｃから抜き取り、ホールディングキャピラリ１５２から対象細胞Ｃを解放した後、電動４軸マニピュレータ１４０及び電動４軸マニピュレータ１６０を駆動して、図１６−８及び図１７−６に示すように、ホールディングキャピラリ１５２とインジェクションキャピラリ３４１を処理領域から離れた位置に移動させる。
【０１０４】
その後、制御ユニット１８は、ステージ移動機構４２により、図１６−９及び図１７−７に示すように、注入物質Ｓを注入した対象細胞Ｃとは異なる対象細胞Ｃが処理領域に含まれるように、試料ステージ４０を移動させる。その後、上述したように、インジェクション手段１４を駆動し、処理領域にある対象細胞Ｃに注入物質Ｓを注入する。その後、制御ユニット１８は、培地５２に含有された対象細胞Ｃの全てに注入物質Ｓを注入するまで、上記操作を繰り返す。また、繰り返し動作中に、インジェクションキャピラリ３４１内の注入物質Ｓが無くなったら、または一定数以下となったら、上述した図１６−３から図１６−５に示す動作を行い、培地５６の注入物質Ｓをインジェクションキャピラリ３４１により採取する。なお、インジェクションキャピラリ３４１内の注入物質Ｓが無くなったか、または、一定数以下となったかの判定は、操作者が行い、操作者のボタン操作により、採取動作を開始するようにしても、制御ユニット１８により残量を検出し、採取動作を開始するようにしてもよい。なお、この場合は、採取動作の開始の指示が入力されたら、試料ステージが予め記憶させた位置に自動的に移動するようにすればよい。
【０１０５】
このように、注入物質Ｓを試料保持部材１１上に保持した場合でも、上述と同様の効果を得ることができる。一例としては、画像から対象細胞の位置を検出し、対象細胞Ｃの位置まで自動的に移動させるようにすることで、操作者が対象細胞を探すことなく、適切に対象細胞を見つけることができる。これにより、操作者の熟練度に寄らず短時間で適切に対象細胞を操作することができる。また、撮影対象領域の画像を１枚の画像として取得することで、試料保持部材１１上における対象細胞Ｃの位置と注入物質Ｓの位置を簡単に把握することができ、操作性をより高くすることができる。
【０１０６】
また、注入物質Ｓを採取する位置を記憶しておくことで、操作者は注入物質Ｓを探すことなく、試料ステージを自動的に移動させ、注入物質を処理領域に移動させることができる。
【０１０７】
なお、上記実施例２では、対象細胞Ｃへのインジェクションを行う前に、インジェクションキャピラリ３４１により培地５６から注入物質Ｓを吸引することで、注入物質Ｓがインジェクションキャピラリ３４１内に保持されるようにしたが、これに限定されず、１つ目の対象細胞Ｃへのインジェクション操作前には、培地５６から注入物質Ｓを吸引しないようにしてもよい。例えば、インジェクションキャピラリ３４１内に予め所定数の注入物質Ｓを保持させておき、一定個数の対象細胞Ｃにインジェクション操作を行い、インジェクションキャピラリ３４１内に保持している注入物質Ｓが無くなったらまたは所定数以下となったら、培地５６から注入物質Ｓを吸引するようにしてもよい。
【０１０８】
また、上記実施例では、いずれも、インジェクション操作を行う対象を対象細胞としたが、本発明は細胞に限定されず、微小な物質であればよい。
【０１０９】
ここで、モニタ３８には、画像合成部で合成した撮影対象領域全体の画像と、撮像部で取得した画像の両方を表示させることが好ましい。図１８は、モニタに表示される画面の一例を示す説明図である。具体的には、図１８に示すように、モニタ３８の画面３０２に合成した撮影対象領域全体画像３０４と、撮像部で取得した拡大画像３０６の両方の画像を表示させる。これにより、全体の対象細胞の位置関係と、現在表示されている領域との関係を容易に把握することが可能となる。また、一度に両方の画像を表示させることで表示画像を切り替える必要がなくなる。
【０１１０】
また、画面３０４には、図１８に示すようにモニタ３８の画面３０２に合成した撮影対象領域全体画像３０４と、撮像部で取得した拡大画像３０６以外にも制御条件や、画像の表示倍率、各４軸マニピュレータの座標（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及び直動方向の座標）等を表示させるようにしてもよい。このように、各種情報を表示させることで操作者による操作性を高くすることができる。また、画面上に表示された各種条件をキーボード２６及びマウス２８で変更可能とし、変更された条件になるようにインジェクション装置１０の各部を駆動させるようにしてもよい。
【０１１１】
また、上記実施形態では、いずれも移動が簡単であり、装置構成が簡単になるため、試料保持部材を移動させて、対象細胞とインジェクション手段の処理領域とを相対的に移動させたが、本発明はこれに限定されず、インジェクション手段を移動させ、処理領域を移動させることで、対象細胞とインジェクション手段の処理領域とを相対的に移動させるようにしてもよい。なお、この場合は、インジェクション手段と共に画像取得手段を移動させることが好ましい。また、上記実施形態では、ステージ移動機構として、試料ステージ４０及び試料保持部材を水平方向のみに移動させる移動機構としたが、水平方向に加え、垂直方向にも移動させる移動機構としてもよい。また、処理領域および画像取得手段を移動できる場合は、試料台及び試料保持部材を垂直方向のみに移動させる移動機構としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
以上のように、本発明にかかるマニピュレーションシステム駆動方法及びマニピュレータは、卵細胞や体細胞等の種々の細胞を操作するのに有用であり、特に、複数の細胞に連続して操作を形成するのに適している。
【符号の説明】
【０１１３】
１０  インジェクション装置
１１  試料保持部材
１２  画像取得手段
１３  顕微鏡
１４  インジェクション手段
１６  移動手段
１８  制御ユニット
２２  操作手段
２４  ジョイスティック
２６  キーボード
２８  マウス
３０  支持体
３２  対物レンズ
３４  撮影手段
３８  モニタ
４０  試料ステージ
４２  ステージ移動機構
４４  画像処理手段
４６  移動経路設定手段
４８  動作制御手段
５０  画像合成部
５２  培地
５４  パラフィンオイル
５６  視野
５８  処理領域
Ｃ  対象細胞
１４０  ホールディング用の電動４軸マニュピレータ
１４１、１４２、１４３、１６１、１６２、１６３  １軸アクチュエータ
１４９、１６９  脚
１５０、１７０  ナット回転型アクチュエータ
１５１  ホールディングピペット
１５２  ホールディングキャピラリ
１６０  インジェクション用の電動４軸マニュピレータ
１６４  ステージ
３４０  インジェクションピペット
３４１  インジェクションキャピラリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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【図８−３】
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【図８−４】
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【図９−１】
2011013416.tif 000015
【図９−２】
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【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１０−３】
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【図１０−４】
2011013416.tif 000020
【図１１】
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【図１２−１】
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【図１２−２】
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【図１３】
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【図１４−１】
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【図１４−２】
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【図１４−３】
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【図１４−４】
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【図１４−５】
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【図１４−６】
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【図１４−７】
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【図１４−８】
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【図１５】
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【図１６−１】
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【図１６−２】
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【図１６−３】
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【図１６−４】
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【図１６−５】
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【図１６−６】
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【図１６−７】
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【図１６−８】
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【図１６−９】
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【図１７−１】
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【図１７−２】
2011013416.tif 000044
【図１７−３】
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【図１７−４】
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【図１７−５】
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【図１７−６】
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【図１７−７】
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【図１８】
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