(57)【要約】      （修正有）【課題】操作性が高い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の駆動方法を提供する。【解決手段】管状器具を用いて微小対象物を採取するマニピュレーションシステムであって、管状器具が取り付けられるマニピュレータと、微小対象物を収容するための容器３８が載置される試料ステージと、試料ステージの上方に配置された第１顕微鏡と、第１顕微鏡の対物レンズ４１２及びマニピュレータを一体に移動させて対物レンズ４１２の焦点位置を変更する第１駆動装置と、対物レンズに対して管状器具を移動させる第２駆動装置と、第２駆動装置を制御して、対物レンズ４１２の焦点位置に管状器具の先端部を合わせる制御部と、を備える。【選択図】図１２
2019002982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状器具を用いて微小対象物を採取するマニピュレーションシステムであって、
前記管状器具が取り付けられるマニピュレータと、
前記微小対象物を収容するための容器が載置される試料ステージと、
前記試料ステージの上方に配置された第１顕微鏡と、
前記第１顕微鏡の対物レンズ及び前記マニピュレータを一体に移動させて前記対物レンズの焦点位置を変更する第１駆動装置と、
前記対物レンズに対して前記管状器具を移動させる第２駆動装置と、
前記第２駆動装置を制御して、前記対物レンズの焦点位置に前記管状器具の先端部を移動させるコントローラと、を備えるマニピュレーションシステム。
【請求項２】
前記第１顕微鏡を介して前記先端部を撮像する第１撮像装置と、
前記試料ステージの側方に配置された第２顕微鏡と、
前記第２顕微鏡を介して前記先端部を撮像する第２撮像装置と、
前記第１撮像装置により撮像される第１画像と、前記第２撮像装置により撮像される第２画像とを表示する表示部と、をさらに備える請求項１に記載のマニピュレーションシステム。
【請求項３】
前記第１画像と前記第２画像とを撮像時刻に基づいて互いに関連付けて記憶する記憶部、をさらに備える請求項２に記載のマニピュレーションシステム。
【請求項４】
前記第１撮像装置が撮像する第１方向、及び、前記第２撮像装置が撮像する第２方向とそれぞれ交差する第３方向から前記試料ステージ側を撮像する第３撮像装置、をさらに備え、
前記表示部は、前記第３撮像装置により撮像される第３画像を表示する、請求項２又は３に記載のマニピュレーションシステム。
【請求項５】
微小対象物を採取するための管状器具が取り付けられるマニピュレータと、
前記微小対象物を収容するための容器が載置される試料ステージと、
前記試料ステージの上方に配置された第１顕微鏡と、
前記第１顕微鏡の対物レンズ及び前記マニピュレータを一体に移動させて前記対物レンズの焦点位置を変更する第１駆動装置と、
前記対物レンズに対して前記管状器具を移動させて、前記管状器具の先端部を前記焦点位置に合わせる第２駆動装置と、を備えるマニピュレーションシステムの駆動方法であって、
前記第２駆動装置を制御して、前記対物レンズの焦点位置に前記管状器具の先端部を移動させる、マニピュレーションシステムの駆動方法。
【請求項６】
前記先端部の移動を検出し、
前記先端部が前記容器内の液体中を移動する場合は、前記第２駆動装置を制御して前記先端部を前記対物レンズに対して相対的に移動させる、請求項５に記載のマニピュレーションシステムの駆動方法。
【請求項７】
前記先端部が気体中を移動する場合は、前記第２駆動装置を制御して前記先端部と前記対物レンズとの離隔距離を一定に保持する、請求項６に記載のマニピュレーションシステムの駆動方法。
【請求項８】
前記先端部が液体中を移動する場合は、
前記対物レンズの移動量に対する前記先端部の移動量の比が予め設定された値となるように、前記第２駆動装置を制御する、請求項５から７のいずれか１項に記載のマニピュレーションシステムの駆動方法。
【請求項９】
前記先端部が気体中を移動する場合における、前記対物レンズの移動量に対する前記先端部の移動量の比と、
前記先端部が液体中を移動する場合における、前記対物レンズの移動量に対する前記先端部の移動量の比とが、
予め設定された値で、且つ互いに異なる値となるように、前記第２駆動装置を制御する、請求項５から８のいずれか１項に記載のマニピュレーションシステムの駆動方法。
【請求項１０】
前記先端部が液体中を移動する場合は、
前記対物レンズの移動速度に対する前記先端部の移動速度の比が予め設定された値となるように、前記第２駆動装置を制御する、請求項５から７のいずれか１項に記載のマニピュレーションシステムの駆動方法。
【請求項１１】
前記先端部が気体中を移動する場合における、前記対物レンズの移動速度に対する前記先端部の移動速度の比と、
前記先端部が液体中を移動する場合における、前記対物レンズの移動速度に対する前記先端部の移動速度の比とが、
予め設定された値で、且つ互いに異なる値となるように、前記第２駆動装置を制御する、請求項５から７、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の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオテクノロジ分野において、顕微鏡観察下で細胞や卵にＤＮＡ溶液や細胞を注入する等のように、微小対象物に微細な操作を行うマイクロマニピュレーションシステムが知られている。特許文献１には、細胞を吸引するマニピュレータを有する細胞採取装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１６９１８５号公報
【特許文献２】特開２０１０−２００６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オペレータが微小対象物に微細な操作をする場合、顕微鏡の焦点は微小対象物だけでなく、微小対象物に近接するピペットの先端部にも合っていることが望ましい。顕微鏡の焦点がピペットの先端部に合っていないと、オペレータはピペットの先端部を明瞭に観察することができず、マニピュレーションの操作性が低下する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、操作性が高い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の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】
【０００６】
本発明の一態様に係るマニピュレーションシステムは、管状器具を用いて微小対象物を採取するマニピュレーションシステムであって、前記管状器具が取り付けられるマニピュレータと、前記微小対象物を収容するための容器が載置される試料ステージと、前記試料ステージの上方に配置された第１顕微鏡と、前記第１顕微鏡の対物レンズ及び前記マニピュレータを一体に移動させて前記対物レンズの焦点位置を変更する第１駆動装置と、前記対物レンズに対して前記管状器具を移動させる第２駆動装置と、前記第２駆動装置を制御して、前記対物レンズの焦点位置に前記管状器具の先端部を移動させるコントローラと、を備える。これによれば、マニピュレーションシステムは、第１顕微鏡の焦点を管状器具の先端部に自動で合わせることできる。
【０００７】
本発明の望ましい態様として、前記第１顕微鏡を介して前記先端部を撮像する第１撮像装置と、前記試料ステージの側方に配置された第２顕微鏡と、前記第２顕微鏡を介して前記先端部を撮像する第２撮像装置と、前記第１撮像装置により撮像される第１画像と、前記第２撮像装置により撮像される第２画像とを表示する表示部と、をさらに備える。これによれば、表示部は、管状器具の先端部を上方から拡大して示す第１画像と、管状器具の先端部を側方から拡大して示す第２画像とを表示することができる。
【０００８】
本発明の望ましい態様として、前記第１画像と前記第２画像とを撮像時刻に基づいて互いに関連付けて記憶する記憶部、をさらに備える。これによれば、表示部は、同時刻に撮像された第１画像と第２画像とを並べて再生表示することができる。
【０００９】
本発明の望ましい態様として、前記第１撮像装置が撮像する第１方向、及び、前記第２撮像装置が撮像する第２方向とそれぞれ交差する第３方向から前記試料ステージ側を撮像する第３撮像装置、をさらに備え、前記表示部は、前記第３撮像装置により撮像される第３画像を表示する。これによれば、表示部は、試料ステージの斜め上方向から試料ステージ側を撮像した第３画像を、第１画像及び第２画像と並べて表示することができる。第３画像から、試料ステージとその周辺を俯瞰することが容易となる。
【００１０】
本発明の一態様に係るマニピュレーションシステムの駆動方法は、微小対象物を採取するための管状器具が取り付けられるマニピュレータと、前記微小対象物を収容するための容器が載置される試料ステージと、前記試料ステージの上方に配置された第１顕微鏡と、前記第１顕微鏡の対物レンズ及び前記マニピュレータを一体に移動させて前記対物レンズの焦点位置を変更する第１駆動装置と、前記対物レンズに対して前記管状器具を移動させて、前記管状器具の先端部を前記焦点位置に合わせる第２駆動装置と、を備えるマニピュレーションシステムの駆動方法であって、前記第２駆動装置を制御して、前記対物レンズの焦点位置に前記管状器具の先端部を移動させる。これによれば、第１顕微鏡の焦点を管状器具の先端部に容易に合わせることできる。
【００１１】
本発明の望ましい態様として、前記先端部の移動を検出し、前記先端部が前記容器内の液体中を移動する場合は、前記第２駆動装置を制御して前記先端部を前記対物レンズに対して相対的に移動させる。これによれば、マニピュレーションシステムは、対物レンズの焦点位置を液体中で移動させる場合でも、管状器具の先端部に焦点を自動で合わせることできる。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記先端部が気体中を移動する場合は、前記第２駆動装置を制御して前記先端部と前記対物レンズとの離隔距離を一定に保持する。これによれば、マニピュレーションシステムは、対物レンズの焦点位置を気体中で移動させる場合でも、管状器具の先端部に焦点を自動で合わせることできる。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記先端部が液体中を移動する場合は、前記対物レンズの移動量に対する前記先端部の移動量の比が予め設定された値となるように、前記第２駆動装置を制御する。これによれば、マニピュレーションシステムは、対物レンズの焦点位置の移動に追従して、管状器具の先端部を移動させることができる。
【００１４】
本発明の望ましい態様として、前記先端部が気体中を移動する場合における、前記対物レンズの移動量に対する前記先端部の移動量の比と、前記先端部が液体中を移動する場合における、前記対物レンズの移動量に対する前記先端部の移動量の比とが、予め設定された値で、且つ互いに異なる値となるように、前記第２駆動装置を制御する。これによれば、マニピュレーションシステムは、対物レンズの焦点位置を液体中で移動させる場合でも、対物レンズの焦点位置の移動に追従して、管状器具の先端部を移動させることができる。
【００１５】
本発明の望ましい態様として、前記先端部が液体中を移動する場合は、前記対物レンズの移動速度に対する前記先端部の移動速度の比が予め設定された値となるように、前記第２駆動装置を制御する。これによれば、マニピュレーションシステムは、対物レンズの焦点位置の移動に追従して、管状器具の先端部を移動させることができる。
【００１６】
本発明の望ましい態様として、前記先端部が気体中を移動する場合における、前記対物レンズの移動速度に対する前記先端部の移動速度の比と、前記先端部が液体中を移動する場合における、前記対物レンズの移動速度に対する前記先端部の移動速度の比とが、予め設定された値で、且つ互いに異なる値となるように、前記第２駆動装置を制御する。これによれば、マニピュレーションシステムは、対物レンズの焦点位置を液体中で移動させる場合でも、対物レンズの焦点位置の移動に追従して、管状器具の先端部を移動させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、操作性が高いマニピュレーションシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成例を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成例を示す模式図である。
【図３】図３は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施形態に係る記憶部の構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、実施形態に係る表示部の画面に表示される画像の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施形態に係る採取用ピペットの構成例を示す側面図である。
【図７】図７は、実施形態に係る採取用ピペットの構成例を示す平面図である。
【図８】図８は、実施形態に係る採取用ピペットの第３管部を拡大して示す図である。
【図９】図９は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの主動作例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの主動作例を示す模式図である。
【図１１】図１１は、実施形態における対物レンズの焦点位置と焦点距離との関係を示すグラフである。
【図１２】図１２は、実施形態に係る補正送りを説明するための模式図である。
【図１３】図１３は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの副動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２０】
（実施形態）
図１は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成例を示す模式図である。図１及び図２に示すマニピュレーションシステム１００は、容器３８に収容された複数個の微小対象物のうちから、所望の微小対象物を１個ずつ採取する装置である。微小対象物は、例えば細胞である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、マニピュレーションシステム１００は、基台１と、採取用ピペット１０と、ピペット保持部１５と、マニピュレータ２０と、試料ステージ３０と、第１撮像装置４５を有する第１顕微鏡ユニット４０と、コントローラ５０と、第２撮像装置６５を有する第２顕微鏡ユニット６０と、連結部７１と、第３撮像装置７５と、表示部８０と、ジョイスティック９１と、入力部９２と、を備える。なお、実施形態では、試料ステージ３０の載置面３０ａに平行な一方向をＸ軸方向とする。載置面３０ａに平行で、かつ、Ｘ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。載置面３０ａの法線方向をＺ軸方向とする。載置面３０ａは、基台１に平行な水平面である。
【００２２】
採取用ピペット１０は、細胞を採取するための管状器具である。例えば、採取用ピペット１０は針状であり、その材質はガラスである。採取用ピペット１０の先端部には、細胞を採取するための開口部が設けられている。採取用ピペット１０の詳細は、後で図６から図８を参照しながら説明する。
【００２３】
ピペット保持部１５は、採取用ピペット１０を保持するための管状器具である。ピペット保持部１５の材質は、例えば樹脂又は金属である。ピペット保持部１５の一端は、採取用ピペット１０に連結している。また、ピペット保持部１５の他端は、マニピュレータ２０が有する電動マイクロポンプ２９に接続されている。ピペット保持部１５及び採取用ピペット１０の内部圧力は、電動マイクロポンプ２９から供給される圧力Ｐにより減圧又は増圧される。採取用ピペット１０の内部圧力が常圧よりも低いとき、採取用ピペット１０は先端部の開口部から細胞を吸引して採取することができる。ピペット保持部１５は、後述の連結部２８を介してマニピュレータ２０に連結されている。
【００２４】
マニピュレータ２０は、ピペット保持部１５及び採取用ピペット１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させるための装置である。マニピュレータ２０は、連結部７１によって支持されている。マニピュレータ２０は、Ｘ軸テーブル２１と、Ｙ軸テーブル２２と、Ｚ軸テーブル２３と、駆動装置２６、２７と、連結部２８と、電動マイクロポンプ２９と、を備える。Ｘ軸テーブル２１は、駆動装置２６が駆動することによって、Ｘ軸方向に移動する。Ｙ軸テーブル２２は、駆動装置２６が駆動することによって、Ｙ軸方向に移動する。Ｚ軸テーブル２３は、駆動装置２７が駆動することによって、Ｚ軸方向に移動する。駆動装置２６、２７と、電動マイクロポンプ２９は、コントローラ５０に接続されている。
【００２５】
連結部２８は、ピペット保持部１５をマニピュレータ２０に連結している。また、連結部７１は、マニピュレータ２０のＸ軸テーブル２１、Ｙ軸テーブル２２、Ｚ軸テーブル２３及び連結部２８を、第１顕微鏡ユニット４０の鏡筒４１１に連結している。連結部７１は、鏡筒４１１を介して、第１顕微鏡ユニット４０の対物レンズ４１２に固定されている。これにより、マニピュレータ２０のＸ軸テーブル２１、Ｙ軸テーブル２２、Ｚ軸テーブル２３及び連結部２８は、連結部７１及び鏡筒４１１を介して、対物レンズ４１２に固定されている。連結部２８、７１は、例えばＺ軸テーブル２３に取り付けられている。連結部２８、７１は、例えば金属製である。
【００２６】
また、マニピュレータ２０において、Ｚ軸テーブル２３はＹ軸テーブル２２上に取り付けられている。これにより、ピペット保持部１５及び第１顕微鏡ユニット４０は、Ｙ軸テーブル２２の移動に従って、Ｙ軸テーブル２２と同じ距離だけＹ軸方向に移動することができる。さらに、Ｙ軸テーブル２２はＸ軸テーブル２１上に取り付けられている。これにより、ピペット保持部１５及び第１顕微鏡ユニット４０は、Ｘ軸テーブル２１の移動に従って、Ｘ軸テーブル２１と同じ距離だけＸ軸方向に移動することができる。このように、ピペット保持部１５及び第１顕微鏡ユニット４０は、マニピュレータ２０の動作に従って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動することができる。
【００２７】
試料ステージ３０は、容器３８を支持する。例えば、試料ステージ３０の載置面３０ａに容器３８が載置される。容器３８は、例えば、シャーレ又はディッシュである。試料ステージ３０は、Ｘ軸ステージ３１と、Ｙ軸ステージ３２と、駆動装置３６と、を備える。Ｘ軸ステージ３１は、駆動装置３６が駆動することによって、Ｘ軸方向に移動する。Ｙ軸ステージ３２は、駆動装置３６が駆動することによって、Ｙ軸方向に移動する。Ｘ軸ステージ３１はＹ軸ステージ３２上に取り付けられている。駆動装置３６は、コントローラ５０に接続されている。
【００２８】
なお、図２では、試料ステージ３０の平面視による形状（以下、平面形状）が円形の場合を示しているが、試料ステージ３０の平面形状は円形に限定されず、例えば矩形でもよい。また、図２では、容器３８の平面形状が円形の場合を示しているが、容器３８の平面形状は円形に限定されず、例えば矩形でもよい。さらに、図２では、試料ステージ３０上に１個の容器３８が載置されている場合を示しているが、試料ステージ３０上に載置される容器３８の数は１個に限定されず複数個でもよい。
【００２９】
第１顕微鏡ユニット４０は、試料ステージ３０の上方に配置されている。第１顕微鏡ユニット４０は、第１顕微鏡４１と、第１撮像装置４５と、試料ステージ３０の載置面３０ａに向けて光を照射する光源（図示せず）とを有する。第１顕微鏡４１は、鏡筒４１１と、対物レンズ４１２と、接眼レンズ４１３と、駆動装置４１４とを有する。第１顕微鏡４１は、対物レンズ４１２が容器３８の上方に位置する実体顕微鏡である。対物レンズ４１２は、駆動装置４１４が駆動することによって、Ｚ軸方向に移動する。これにより、第１顕微鏡４１は、対物レンズ４１２の焦点位置を変更することができる。
【００３０】
また、上述したように、対物レンズ４１２は、鏡筒４１１及び連結部７１を介して、マニピュレータ２０に固定されている。これにより、駆動装置４１４は、対物レンズ４１２及びマニピュレータ２０を一体に移動させることができる。例えば、駆動装置４１４が駆動することによって、マニピュレータ２０は、対物レンズ４１２と同じ速度で、同じ距離だけＺ軸方向に移動することができる。駆動装置４１４による対物レンズ４１２の移動量と、駆動装置４１４によるマニピュレータ２０の移動量は、互いに同一である。
【００３１】
対物レンズ４１２は、所望の倍率に合わせて複数種類が用意されていてもよい。また、第１撮像装置４５は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子を有する。第１撮像装置４５は、第１顕微鏡４１を介して、採取用ピペット１０の先端部をＺ軸方向から撮像することができる。
【００３２】
第２顕微鏡ユニット６０は、試料ステージ３０の側方に配置されている。第２顕微鏡ユニット６０は、第２顕微鏡６１と、第２撮像装置６５とを有する。第２顕微鏡６１は、鏡筒６１１と、対物レンズ６１２とを有する。第２撮像装置６５は、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ又はＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子を有する。第２撮像装置６５は、第２顕微鏡６１を介して、採取用ピペット１０の先端部をＹ軸方向から撮像することができる。第２顕微鏡ユニット６０は、支持具３を介して基台１に支持されている。
【００３３】
第３撮像装置７５は、支持具４を介して基台１に支持されている。支持具４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に動くことができ、Ｚ軸方向に延伸することができる。これにより、第３撮像装置７５は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向とそれぞれ交差する、試料ステージ３０の斜め上方向から、試料ステージ３０側を撮像することができる。なお、マニピュレーションシステム１００は、光源（図示せず）を備えてもよい。光源は、例えば第３撮像装置７５が試料ステージ３０側を撮像する際に用いられる。光源は、基台１に固定された支柱２に取り付けることができる。
【００３４】
入力部９２は、キーボードやタッチパネル等である。ジョイスティック９１及び入力部９２は、コントローラ５０に接続されている。オペレータは、ジョイスティック９１及び入力部９２を介して、コントローラ５０にコマンドを入力することができる。
【００３５】
次に、コントローラ５０の機能について、図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成例を示すブロック図である。コントローラ５０は、演算手段としてのＣＰＵ（中央演算処理装置）及び記憶手段としてのハードディスク、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等のハードウェア資源を備える。
【００３６】
図３に示すように、コントローラ５０は、その機能として、画像入力部５１、画像処理部５２、画像出力部５３、細胞検出部５４と、駆動情報入力部５５と、位置検出部５６と、判断部５７と、駆動制御部５８と、記憶部５９とを有する。画像入力部５１、画像処理部５２、画像出力部５３、細胞検出部５４、駆動情報入力部５５、位置検出部５６、判断部５７及び駆動制御部５８は、上述の演算手段により実現される。記憶部５９は、上述の記憶手段により実現される。コントローラ５０は、記憶部５９に格納されたプログラムに基づいて各種の演算を行い、演算結果に従って駆動制御部５８が各種の制御を行うように駆動信号を出力する。なお、駆動情報入力部５５及び位置検出部５６の機能は、後述する。
【００３７】
駆動制御部５８は、第１顕微鏡ユニット４０の駆動装置４１４と、マニピュレータ２０の駆動装置２６、２７及び電動マイクロポンプ２９と、試料ステージ３０の駆動装置３６と、第２顕微鏡ユニット６０の駆動装置６３とを制御する。駆動装置４１４、２６、２７、３６、６３は、それぞれモータを含む。駆動制御部５８は、駆動装置４１４、２６、２７、３６、６３に駆動信号Ｖｚ１、Ｖｘｙ２、Ｖｚ２、Ｖｘｙ３、Ｖｙ４（図２参照）をそれぞれ供給する。また、駆動制御部５８は、電動マイクロポンプ２９に駆動信号Ｖｍｐ（図２参照）を供給する。なお、駆動制御部５８は、必要に応じて設けられたドライバやアンプ等を介して、駆動信号Ｖｚ１、Ｖｘｙ２、Ｖｚ２、Ｖｘｙ３、Ｖｙ４、Ｖｍｐをそれぞれ供給してもよい。
【００３８】
第１撮像装置４５から出力される第１画像信号Ｖｐｉｘ１（図２参照）と、第２撮像装置６５から出力される第２画像信号Ｖｐｉｘ２（図２参照）と、第３撮像装置７５から出力される第３画像信号Ｖｐｉｘ３（図２参照）は、画像入力部５１にそれぞれ入力される。画像処理部５２は、画像入力部５１から第１画像信号Ｖｐｉｘ１、第２画像信号Ｖｐｉｘ２、第３画像信号Ｖｐｉｘ３を受け取って、画像処理を行う。画像出力部５３は、画像処理部５２で画像処理された画像情報を記憶部５９及び表示部８０へ出力する。
【００３９】
例えば、第１画像信号Ｖｐｉｘ１には、第１顕微鏡４１を通して第１撮像装置４５が撮像した第１画像と、その撮像時刻とが含まれている。第１画像は動画である。同様に、第２画像信号Ｖｐｉｘ２には、第２顕微鏡６１を通して第２撮像装置６５が撮像した第２画像と、その撮像時刻とが含まれている。第２画像も動画である。第３画像信号Ｖｐｉｘ３には、第３撮像装置７５が撮像した第３画像と、その撮像時刻とが含まれている。第３画像も動画である。
【００４０】
画像処理部５２は、第１画像信号Ｖｐｉｘ１、第２画像信号Ｖｐｉｘ２、第３画像信号Ｖｐｉｘ３を、撮像時刻に基づいて互いに関連付けして、編集画像信号Ｖｐｉｘ４（図２参照）を生成する。編集画像信号Ｖｐｉｘ４には、編集画像が含まれている。編集画像は、互いに同じ時刻に撮像された第１画像、第２画像及び第３画像を並べて表示する動画である。画像出力部５３は、第１画像信号Ｖｐｉｘ１、第２画像信号Ｖｐｉｘ２、第３画像信号Ｖｐｉｘ３及び編集画像信号Ｖｐｉｘ４を記憶部５９に出力する。
【００４１】
図４は、実施形態に係る記憶部の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、記憶部５９は、その機能として、マニピュレーションシステム１００を動作させるためのプログラムを記憶したプログラム記憶部５９ａと、画像信号を記憶する画像記憶部５９ｂと、基準位置記憶部５９ｃと、補正情報記憶部５９ｄとを有する。画像記憶部５９ｂは、第１画像信号Ｖｐｉｘ１を記憶する第１画像記憶部５９１と、第２画像信号Ｖｐｉｘ２を記憶する第２画像記憶部５９２と、第３画像信号Ｖｐｉｘ３を記憶する第３画像記憶部５９３と、編集画像信号Ｖｐｉｘ４を記憶する編集画像記憶部５９４と、を有する。なお、基準位置記憶部５９ｃ及び補正情報記憶部５９ｄがそれぞれ記憶する情報は、後述する。
【００４２】
また、画像出力部５３は、第１画像信号Ｖｐｉｘ１、第２画像信号Ｖｐｉｘ２、第３画像信号Ｖｐｉｘ３及び編集画像信号Ｖｐｉｘ４のうち、少なくとも１つ以上の画像信号を表示部８０に出力する。例えば、オペレータがジョイスティック９１を操作することによって、ジョイスティック９１からコントローラ５０に制御信号Ｖｓｉｇ１（図２参照）が出力される。画像出力部５３は、コントローラ５０に入力された制御信号Ｖｓｉｇ１に従って、表示部８０に出力する画像信号を選択して表示部８０に出力する。または、オペレータが入力部９２を操作することによって、入力部９２からコントローラ５０に制御信号Ｖｓｉｇ２（図２参照）が出力されてもよい。画像出力部５３は、コントローラ５０に入力された制御信号Ｖｓｉｇ２に従って、表示部８０に出力する画像信号を選択して表示部８０に出力してもよい。
【００４３】
細胞検出部５４は、画像処理部５２から画像情報を受け取り、受け取った画像情報に基づいて、細胞の位置を検出することができる。細胞検出部５４が細胞の位置を検出した場合、細胞検出部５４はその検出結果を画像情報に反映させることができる。例えば、細胞検出部５４が細胞の位置を検出した場合、画像処理部５２は細胞の位置を矢印で示すように、画像情報を編集してもよい。
【００４４】
表示部８０は、例えば液晶パネル等である。表示部８０は、コントローラ５０に接続されている。図５は、実施形態に係る表示部の画面の一例を示す図である。図５は、表示部８０の画面８１に編集画像が表示されている場合を例示している。編集画像では、互いに同じタイミングで撮像された第１画像８１１、第２画像８１２、第３画像８１３が並んで配置されている。表示部８０は、編集画像をリアルタイム又はほぼリアルタイムで表示してもよいし、編集画像記憶部５９４に記憶されている編集画像を読み出して再生表示してもよい。オペレータがジョイスティック９１又は入力部９２を操作することによって、画面８１に表示される画像を切り替えることが可能である。また、オペレータがジョイスティック９１又は入力部９２を操作することによって、画面８１に表示される編集画像（動画）を一時停止することが可能である。なお、画面８１に表示される画像は、編集画像に限定されることはなく、第１画像８１１、第２画像８１２又は第３画像８１３のみでもよい。
【００４５】
図６は、実施形態に係る採取用ピペットの構成例を示す側面図である。図７は、実施形態に係る採取用ピペットの構成例を示す平面図である。図６及び図７に示すように、採取用ピペット１０は、２段に屈曲した形状のガラス製の針である。具体的には、採取用ピペット１０は、第１管部１０１と、第１管部１０１の一端に接続する第２管部１０２と、第１管部１０１の他端に接続する第３管部１０３と、を有する。第２管部１０２は、ピペット保持部１５によって保持される側の部位である。第３管部１０３は、採取用ピペット１０の先端部であり、細胞等の微小対象物を採取する側の部位である。第１管部１０１、第２管部１０２及び第３管部１０３は、それぞれ一方向に向かって直線状に延設されている。
【００４６】
第１管部１０１と第２管部１０２との間には第１屈曲部１０４が存在する。第１管部１０１と第３管部１０３との間には第２屈曲部１０５が存在する。第１管部１０１の長手方向と第２管部１０２の長手方向は互いに交差している。第１管部１０１の長手方向と第３管部１０３の長手方向も互いに交差している。第２管部１０２の長手方向と第３管部１０３の長手方向は互いに平行又はほぼ平行である。例えば、第１管部１０１の長手方向と第２管部１０２の長手方向とが成す鈍角の角度（以下、第１屈曲部１０４の屈曲角度）をθ１とする。第１管部１０１の長手方向と第３管部１０３の長手方向とが成す鈍角の角度（以下、第２屈曲部１０５の屈曲角度）をθ２とする。
【００４７】
第１管部１０１を、第１管部１０１の長手方向と直交する平面で切断した形状は円形である。同様に、第２管部１０２を、第２管部１０２の長手方向と直交する平面で切断した形状は円形である。第３管部１０３を、第３管部１０３の長手方向と直交する平面で切断した形状は円形である。第２管部１０２の外径をφ２１とし、第３管部１０３の外径をφ３１としたとき、φ２１＞φ３１である。また、第１管部の外径φ１１は、第１屈曲部１０４の側から第２屈曲部１０５の側に向かって小さくなっている。
【００４８】
第２管部１０２の内径をφ２２とし、第３管部１０３の内径をφ３２としたとき、φ２２＞φ３２である。また、第１管部１０１の内径φ１２は、第１屈曲部１０４の側から第２屈曲部１０５の側に向かって小さくなっている。
【００４９】
図８は、実施形態に係る採取用ピペットの第３管部を拡大して示す図である。図８に示すように、第３管部１０３の先端には開口部１０３ａが設けられている。開口部１０３ａと第２屈曲部１０５との間で、第３管部１０３の内径φ３２の大きさはほぼ一定である。採取用ピペット１０の採取対象である細胞ｃｅの直径をφｃｅとしたとき、φ３２はφｃｅよりも数μｍ程度大きいことが好ましい。これにより、採取用ピペット１０は、細胞ｃｅを第３管部１０３の内側に導入することができる。
【００５０】
採取用ピペット１０において、屈曲角度θ１、θ２の大きさと、第１屈曲部１０４及び第２屈曲部１０５の形成位置は、マニピュレーションシステム１００が細胞ｃｅを採取する際に第３管部１０３が容器３８（図２）の中央に位置することができるように、それぞれ設計されていることが好ましい。
【００５１】
次に、マニピュレーションシステム１００の動作例について説明する。図９及び図１０は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの主動作例を示す模式図である。図９及び図１０に示すように、主動作例では、容器３８として、第１容器３８Ａ及び第２容器３８Ｂが試料ステージ３０の載置面３０ａにそれぞれ載置されている場合を想定する。マニピュレーションシステム１００が、第１容器３８Ａから第２容器３８Ｂに細胞ｃｅを採取する場合について説明する。なお、図９及び図１０では、細胞ｃｅの直径φｃｅが採取用ピペット１０の外径よりも大きく記載されているが、これは細胞ｃｅを明示するためである。実際には、細胞ｃｅの直径φｃｅは、採取用ピペット１０の内径φ３２よりも小さいことが好ましい（図８参照）。
【００５２】
図９のステップＳＴ１において、採取用ピペット１０は、ピペット保持部１５を介してマニピュレータ２０に取り付けられている。採取用ピペット１０の第３管部１０３は、第１顕微鏡４１の対物レンズ４１２の直下に配置されている。また、採取用ピペット１０の第３管部１０３の長手方向は、載置面３０ａと平行となっている。ステップＳＴ１において、第１容器３８Ａは液体３９と複数個の細胞ｃｅとを収容している。第２容器３８Ｂは液体３９のみを収容している。
【００５３】
上述の状態で、マニピュレーションシステム１００は、第１顕微鏡４１の焦点を採取用ピペット１０の第３管部１０３に合わせる。例えば、オペレータはジョイスティック９１又は入力部９２（図２参照）を操作して、コントローラ５０（図２参照）に第１顕微鏡ユニット４０の初期設定を行うよう指示する。この指示を受けて、コントローラ５０は、マニピュレータ２０の駆動装置２７に駆動信号Ｖｚ２（図２参照）を送信して、Ｚ軸テーブル２３をＺ軸方向に移動させる。Ｚ軸テーブル２３がＺ軸方向に移動すると、Ｚ軸テーブル２３に連結されたピペット保持部１５及び採取用ピペット１０は、Ｚ軸方向に移動する。また、第１撮像装置４５は、採取用ピペット１０の先端部である第３管部１０３を撮像し、第１画像信号Ｖｐｉｘ１をコントローラ５０に出力する。コントローラ５０は、第１画像信号Ｖｐｉｘ１に含まれる第１画像（例えば、動画）において第３管部１０３に焦点が合うタイミングで、駆動装置２７への駆動信号Ｖｚ２（図２参照）の送信を停止して、Ｚ軸テーブル２３のＺ軸方向への移動を停止させる。これにより、マニピュレーションシステム１００は、第１顕微鏡４１の焦点を、採取用ピペット１０の第３管部１０３に合わせる。
【００５４】
次に、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペット１０を下降させ、第３管部１０３の先端で第１容器３８Ａ内の細胞ｃｅを採取する（ステップＳＴ２）。例えば、オペレータは、表示部８０に表示される画像を見ながら、第１容器３８Ａに収容されている複数個の細胞ｃｅの中から、所望の細胞ｃｅを選択する。次に、オペレータは、ジョイスティック９１又は入力部９２を操作して、採取用ピペット１０を第１容器３８Ａの底面に向けて下降させ、また必要に応じて採取用ピペット１０を水平方向に移動させる。これにより、オペレータは、第１容器３８Ａ内の液体３９中に第３管部１０３を浸漬させて、第３管部１０３の先端を所望の細胞ｃｅに隣接させる。ステップＳＴ２において、採取用ピペット１０のＺ軸方向への移動は、コントローラ５０が第１顕微鏡ユニット４０の駆動装置４１４に駆動信号Ｖｚ１（図２参照）を送信することで実現される。また、採取用ピペット１０のＸ軸方向及びＹ軸方向への移動は、コントローラ５０がマニピュレータ２０の駆動装置２６に駆動信号Ｖｘｙ２（図２参照）を送信することで実現される。
【００５５】
次に、オペレータは、ジョイスティック９１又は入力部９２を操作して、採取用ピペット１０に所望の細胞ｃｅを吸引させる。細胞ｃｅの吸引は、コントローラ５０がマニピュレータ２０の電動マイクロポンプ２９に駆動信号Ｖｍｐ（図２参照）を送信して電動マイクロポンプ２９を駆動させ、採取用ピペット１０の内部圧力を採取用ピペット１０の外部圧力よりも低くすることで実現される。採取用ピペット１０の内部圧力が外部圧力よりも低くなると、第３管部１０３の先端に設けられた開口部１０３ａ（図８参照）を介して、所望の細胞ｃｅが液体３９と共に採取用ピペット１０の内部に吸引される。
【００５６】
次に、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペット１０を上昇させ、第３管部１０３を第１容器３８Ａの外側へ移動させる（ステップＳＴ３）。例えば、オペレータは、表示部８０に表示される画像を見ながら、ジョイスティック９１又は入力部９２を操作して、採取用ピペット１０を予め設定された位置まで上昇させる。採取用ピペット１０の上昇は、コントローラ５０が第１顕微鏡ユニット４０の駆動装置４１４に駆動信号Ｖｚ１を送信することで実現される。なお、ステップＳＴ３では、第３管部１０３の先端の開口部１０３ａから液体３９や細胞ｃｅが流出しないように、電動マイクロポンプ２９が採取用ピペット１０の内部を減圧し続けてもよい。
【００５７】
次に、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペット１０を第１容器３８Ａの上方から第２容器３８Ｂの上方へ移動させる（ステップＳＴ４）。例えば、オペレータは、表示部８０に表示される画像を見ながら、ジョイスティック９１又は入力部９２を操作して、試料ステージ３０を水平方向に移動させる。これにより、オペレータは、第３管部１０３の直下に第２容器３８Ｂを配置する。試料ステージ３０の移動は、コントローラ５０が試料ステージ３０の駆動装置３６に駆動信号Ｖｘｙ３（図２参照）を送信することで実現される。
【００５８】
次に、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペット１０を下降させ、第３管部１０３を第２容器３８Ｂの内側に移動させる。そして、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペット１０の内部に保持していた細胞ｃｅを、第２容器３８Ｂの内側に放出する（ステップＳＴ５）。例えば、オペレータは、表示部８０に表示される画像を見ながら、ジョイスティック９１又は入力部９２を操作して、採取用ピペット１０を第２容器３８Ｂの底面に向けて下降させ、また必要に応じて水平方向に移動させる。これにより、オペレータは、第２容器３８Ｂ内の液体３９中に第３管部１０３を浸漬させて、第３管部１０３を第２容器３８Ｂの内側に移動させる。採取用ピペット１０の移動は、コントローラ５０が第１顕微鏡ユニット４０の駆動装置４１４に駆動信号Ｖｚ１を送信することで実現される。
【００５９】
次に、オペレータは、ジョイスティック９１又は入力部９２を操作して、採取用ピペットから細胞ｃｅを放出させる。細胞ｃｅの放出は、コントローラ５０がマニピュレータ２０の電動マイクロポンプ２９に駆動信号Ｖｍｐを送信して電動マイクロポンプ２９を駆動させ、採取用ピペット１０の内部圧力を採取用ピペット１０の外部圧力よりも高くすることで実現される。採取用ピペット１０の内部圧力が外部圧力よりも高くなると、第３管部１０３の先端に設けられた開口部１０３ａ（図８参照）を介して、細胞ｃｅが液体３９と共に採取用ピペット１０の内部から放出される。なお、ステップＳＴ５では、第３管部１０３が第２容器３８Ｂの内側に到達する直前まで、電動マイクロポンプ２９が採取用ピペット１０の内部圧力を減圧し続けてもよい。
【００６０】
次に、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペット１０を上昇させ、第３管部１０３を第２容器３８Ｂの外側へ移動させる（ステップＳＴ６）。例えば、オペレータは、表示部８０に表示される画像を見ながら、ジョイスティック９１又は入力部９２を操作して、採取用ピペット１０を予め設定された位置まで上昇させる。採取用ピペット１０の上昇は、コントローラ５０が第１顕微鏡ユニット４０の駆動装置４１４に駆動信号Ｖｚ１を送信することで実現される。
【００６１】
なお、上述の動作例では、第１容器３８Ａと第２容器３８Ｂとの間における採取用ピペット１０の往来（ステップＳＴ３からＳＴ５）を、オペレータが画像を見ながら操作することについて記載したが、実施形態はこれに限定されない。マニピュレーションシステム１００は、上述の往来操作の一部又は全部を自動で行って行ってもよい。
【００６２】
例えば、オペレータがジョイスティック９１又は入力部９２を操作して、上述の往来操作を自動で行うことをマニピュレーションシステム１００に指示してもよい。この指示を受けて、マニピュレーションシステム１００、採取用ピペット１０を予め設定された位置まで自動で上昇させる（ステップＳＴ３）。次に、マニピュレーションシステム１００は、試料ステージ３０を水平方向に自動で移動させる（ステップＳＴ４）。これにより、第３管部１０３の直下に第２容器３８Ｂが配置される。次に、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペット１０を第２容器３８Ｂの底面に向けて自動で下降させ、また必要に応じて水平方向に自動で移動させる（ステップＳＴ５）。これにより、第３管部１０３は、第２容器３８Ｂ内の液体３９中に浸漬されて、液体３９中を移動する。その後、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペットから細胞ｃｅを自動で放出させる。実施形態は、このような動作例であってもよい。
【００６３】
ところで、上述の主動作例では、マニピュレーションシステム１００は、初期設定として、第１顕微鏡４１の焦点を採取用ピペット１０の第３管部１０３に合わせる（ステップＳＴ１）。この焦点合わせは、第３管部１０３が気体中（例えば、大気中）に位置するときに行われる。初期設定後、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペット１０を下降させて、第３管部１０３を大気中から第１容器３８Ａの底面に向けて移動させる（ステップＳＴ２）。採取用ピペット１０の下降は第１顕微鏡ユニット４０の駆動装置４１４が行うため、第３管部１０３は、対物レンズ４１２との離隔距離を一定に維持したまま移動する。ここで、第１容器３８Ａには、液体３９が貯められている。大気と液体３９とでは屈折率が異なり、対物レンズ４１２の焦点が大気中に位置する場合と液体３９中に位置する場合とでは、対物レンズ４１２の焦点距離が異なる。
【００６４】
図１１は、実施形態における対物レンズの焦点位置と焦点距離との関係を示すグラフである。図１１の横軸は、Ｚ軸方向における対物レンズ４１２の焦点位置を示す。図１１の縦軸は、対物レンズ４１２の焦点距離を示す。図１２は、実施形態に係る補正送りを説明するための模式図である。図１２のステップＳＴ２Ａは、図９のステップＳＴ２において、第３管部１０３が液体３９の液面付近に位置する場合を示している。図１２のステップＳＴ２Ｂは、図９のステップＳＴ２において、第３管部１０３が容器３８の底面付近に位置する場合を示している。なお、ステップＳＴ２Ａ、２Ｂに示す採取用ピペット１０’は、実施形態の補正送りを実行しない場合の採取用ピペットの位置を示している。
【００６５】
図１１及び図１２に示すように、対物レンズ４１２の焦点位置が大気中にある場合（焦点位置＝Ｚ１）、対物レンズ４１２の焦点距離は焦点位置に依存せずに一定である（焦点距離＝Ｆ１）。しかし、対物レンズ４１２の焦点位置が液体中にある場合、対物レンズ４１２の焦点距離は、焦点位置の液面からの深さに応じて変化する。例えば、対物レンズ４１２の焦点位置が液面に近い場合（焦点位置＝Ｚ２）の焦点距離Ｆ２よりも、対物レンズ４１２の焦点位置が液面から遠い場合（焦点位置＝Ｚ３）の焦点距離Ｆ３の方が大きい。対物レンズ４１２の焦点位置が液体中にある場合、対物レンズ４１２の焦点位置の変化量と対物レンズ４１２の焦点距離の変化量とは、比例関係にある。
【００６６】
このため、図１２の採取用ピペット１０’のように、かりに、第３管部１０３’と対物レンズ４１２との離隔距離を一定値に固定したまま、第３管部１０３’を液体３９中で移動させると、第１顕微鏡４１の焦点は第３管部１０３’に合わなくなる。
【００６７】
そこで、実施形態では、第３管部１０３（例えば、第３管部１０３において、対物レンズ４１２と対向する上面）が液体３９中にあるときは、駆動装置４１４による対物レンズ４１２及び採取用ピペット１０のＺ軸方向への移動に連動して、マニピュレータ２０の駆動装置２７が採取用ピペット１０をＺ軸方向に移動させる。つまり、Ｚ軸方向において、先端部１０３が液体３９中を移動する場合は、駆動装置２７は先端部１０３を対物レンズ４１２に対して相対的に移動させる。この移動を、実施形態では補正送りという。
【００６８】
例えば、コントローラ５０の駆動制御部５８（図３参照）は、駆動装置４１４と駆動装置２７とを同時に、かつ同期間だけ駆動させて、採取用ピペット１０の補正送りを実行する。この場合、駆動制御部５８は、採取用ピペット１０の移動速度が以下の式（１）を満たすように駆動装置２７を制御して、採取用ピペット１０の補正送りを実行する。
【数１】
2019002982.tif 000003
【００６９】
式（１）において、Ｖｐｔは、採取用ピペット１０の移動速度である。Ｖｍｓは、対物レンズ４１２の移動速度である。移動速度Ｖｐｔ、Ｖｍｓは、それぞれ、試料ステージ３０の載置面３０ａ（図２参照）に対するＺ軸方向の速度である。また、ｋは係数である。
【００７０】
図１１に示したように、係数ｋの値は、対物レンズ４１２の焦点位置と焦点距離との関係を予め調べることにより、求めておくことができる。補正送りは、コントローラ５０が、マニピュレータ２０の駆動装置２７に駆動信号Ｖｚ２（図２参照）を送信することで行う。補正送りにより、第３管部１０３が液体３９中に位置する場合でも、第３管部１０３の位置を対物レンズ４１２の焦点位置と一致させることができる。これにより、第１顕微鏡４１は、第３管部１０３が液体中にある場合でも、焦点を合わせ続けることができる。なお、上述の式（１）及び係数ｋの値は、補正情報記憶部５９ｄに予め記憶されている。
【００７１】
図１３は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの副動作例を示すフローチャートである。実施形態のマニピュレーションシステム１００は、図９及び図１０に示した主動作例（ステップＳＴ１からＳＴ６）の実行と並行して、図１３に示す副動作例（ステップＳＴ１１からＳＴ１５）を実行する。各ステップＳＴ１１からＳＴ１５について説明する。
【００７２】
図１３に示すように、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペット１０の第３管部１０３（図１２参照）の位置を検出する（ステップＳＴ１１）。例えば、駆動装置２６、２７、３６、４１４（図２参照）はそれぞれ、モータ回転角等を検出するエンコーダ又は磁気センサ等の検出器を有する。駆動装置２６、２７、３６、４１４の各検出器から、コントローラ５０の駆動情報入力部５５（図３参照）に、モータ回転角等の駆動情報が入力される。コントローラ５０の位置検出部５６（図３参照）は、駆動情報入力部５５に入力された駆動情報に基づいて、採取用ピペット１０の第３管部１０３の位置を検出する。なお、位置の検出は、モータへ出力した信号（パルス）のカウント数から算出してもよい。
【００７３】
一例を挙げると、駆動装置２７、４１４は、試料ステージ３０の載置面３０ａ（図２参照）に対して、採取用ピペット１０をＺ軸方向に移動させる。このため、位置検出部５６は、駆動装置２７、４１４の各検出器から出力されるモータ回転角等の駆動情報に基づいて、Ｚ軸方向における第３管部１０３の位置を検出することができる。また、駆動装置２６、３６は、試料ステージ３０の載置面３０ａに対して、採取用ピペット１０をＸ軸方向及びＹ軸方向に相対的に移動させる。このため、位置検出部５６は、駆動装置２６、３６の各検出器から出力されるモータ回転角等の駆動情報に基づいて、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における第３管部１０３の位置を検出することができる。
【００７４】
次に、図１３に示すように、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペット１０の第３管部１０３が大気中にあるのか、それとも、液体３９中にあるのかを判断する（ステップＳＴ１２）。例えば、第１容器３８Ａ内の液体３９（図９参照）のＺ軸方向における液面の位置が、第１基準位置として基準位置記憶部５９ｃ（図４参照）に予め記憶されている。また、第２容器３８Ｂ内の液体３９（図９参照）のＺ軸方向における液面の位置が、第２基準位置として基準位置記憶部５９ｃ（図４参照）に予め記憶されている。
【００７５】
コントローラ５０の位置検出部５６は、採取用ピペットの第３管部１０３が第１容器３８Ａの上方に位置する場合は、Ｚ軸方向における第３管部１０３の位置と第１基準位置とを比較する。そして、第１基準位置よりも第３管部１０３の方が載置面３０ａに近い場合は、位置検出部５６は、第３管部１０３は液体３９中に位置すると判断する（ステップＳＴ１２；Ｙｅｓ）。また、第１基準位置と、Ｚ軸方向における第３管部１０３の位置とが同じ、又は、第３管部１０３よりも第１基準位置の方が載置面３０ａに近い場合は、位置検出部５６は、第３管部１０３は大気中に位置すると判断する（ステップＳＴ１２；Ｎｏ）。なお、ステップＳＴ１２でＮｏの場合は、後述のステップＳＴ１５へ進む。
【００７６】
同様に、コントローラ５０の位置検出部５６は、採取用ピペットの第３管部１０３が第２容器３８Ｂの上方に位置する場合は、Ｚ軸方向における第３管部１０３の位置と第２基準位置とを比較する。そして、第２基準位置よりも第３管部１０３の方が載置面３０ａに近い場合は、位置検出部５６は、第３管部１０３は液体３９中に位置すると判断する。また、第２基準位置と、Ｚ軸方向における第３管部１０３の位置とが同じ、又は、第３管部１０３よりも第２基準位置の方が載置面３０ａに近い場合は、位置検出部５６は、第３管部１０３は大気中に位置すると判断する。なお、採取用ピペットの第３管部１０３が第１容器３８Ａ及び第２容器３８Ｂのどちらの上方にも位置しない場合、例えば、図９のステップＳＴ３からステップＳＴ４へ移行する場合も、位置検出部５６は、第３管部１０３は大気中に位置すると判断する。
【００７７】
採取用ピペット１０の第３管部１０３が液体３９中にあると判断された場合（ステップＳＴ１２；Ｙｅｓ）、マニピュレーションシステム１００は、採取用ピペット１０がＺ軸方向に移動するか否かを判断する（ステップＳＴ１３）。例えば、ジョイスティック９１からコントローラ５０に入力される制御信号Ｖｓｉｇ１（図２参照）、又は、入力部９２からコントローラ５０に入力される制御信号Ｖｓｉｇ２（図２参照）に、採取用ピペット１０をＺ軸方向に移動させる指示が含まれている場合、コントローラ５０の判断部５７（図３参照）は、採取用ピペット１０がＺ軸方向に移動すると判断する（ステップＳＴ１３；Ｙｅｓ）。また、上述の制御信号Ｖｓｉｇ１又は制御信号Ｖｓｉｇ２に、採取用ピペット１０をＺ軸方向に移動させる指示が含まれていない場合、判断部５７は、採取用ピペット１０はＺ軸方向に移動しないと判断する（ステップＳＴ１３；Ｎｏ）。なお、ステップＳＴ１３でＮｏの場合は、後述のステップＳＴ１５へ進む。
【００７８】
採取用ピペット１０がＺ軸方向に移動すると判断された場合（ステップＳＴ１３；Ｙｅｓ）、駆動制御部５８は上述の補正送りを行う（ステップＳＴ１４）。補正送りの方法は上述した通りである。次に、マニピュレーションシステム１００は、細胞採取の処理を継続するか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。細胞採取の処理を継続すると判断された場合（ステップＳＴ１５；Ｙｅｓ）は、ステップＳＴ１１に戻る。細胞採取の処理を継続しないと判断された場合（ステップＳＴ１５；Ｎｏ）は、図１３のフローチャートを終了する。上述の実施形態では、駆動装置４１４が本発明の第１駆動装置に対応し、駆動装置２７が本発明の第２駆動装置に対応している。
【００７９】
以上説明したように、実施形態に係るマニピュレーションシステム１００は、対物レンズ４１２及びマニピュレータ２０を一体に移動させて対物レンズ４１２の焦点位置を変更する駆動装置４１４と、対物レンズ４１２に対して採取用ピペット１０を移動させる駆動装置２７と、駆動装置２７を制御して対物レンズ４１２の焦点位置に採取用ピペット１０の先端部１０３を移動させるコントローラ５０と、を備える。これによれば、マニピュレーションシステム１００は、第１顕微鏡４１の焦点を第３管部１０３に自動で合わせることできる。これにより、マニピュレーションシステム１００は、第１顕微鏡４１の焦点を、細胞ｃｅだけでなく、細胞ｃｅに近接させる第３管部１０３の先端にも合わせることができる。オペレータは、細胞ｃｅと、細胞ｃｅに近接する第３管部１０３の先端とを明瞭に観察することができるので、マニピュレーションの操作性が高い。したがって、実施形態は、操作性が高いマニピュレーションシステム１００を提供することができる。
【００８０】
また、コントローラ５０は、第３管部１０３の移動を検出し、第３管部１０３が容器３８内の液体３９中を移動する場合は、駆動装置２７は第３管部１０３を対物レンズ４１２に対して相対的に移動させる。また、第３管部１０３が大気中を移動する場合は、駆動装置２７は第３管部１０３の対物レンズ４１２に対する相対的な移動を停止する。これにより、駆動装置２７は、第３管部１０３と対物レンズ４１２との離隔距離を一定に保持する。これによれば、マニピュレーションシステム１００は、対物レンズ４１２の焦点位置を液体３９中で移動させる場合でも、採取用ピペット１０の第３管部１０３に焦点を自動で合わせることできる。
【００８１】
また、Ｚ軸方向において、第３管部１０３が液体３９中を移動する場合は、対物レンズ４１２の移動速度Ｖｍｓに対する第３管部１０３の移動速度Ｖｐｔの比が予め設定された値（例えば、係数ｋ）となるように、コントローラ５０は駆動装置２７を制御する。これによれば、マニピュレーションシステム１００は、対物レンズ４１２の焦点位置の移動に追従して第３管部１０３を移動させることができ、第１顕微鏡４１の焦点を第３管部１０３に合わせ続けることができる。また、第３管部１０３が液体３９中を移動する場合は、駆動装置４１４による対物レンズ４１２の移動と、駆動装置２７による第３管部１０３の移動とが同時に、且つ同期間行われ、さらに上述の式（１）を満たすことが好ましい。これにより、対物レンズ４１２の焦点位置に対する第３管部１０３の追従性をさらに高めることができる。
【００８２】
また、マニピュレーションシステム１００は、第１顕微鏡４１を介して第３管部１０３を撮像する第１撮像装置４５と、第２顕微鏡６１を介して第３管部１０３を撮像する第２撮像装置６５と、第３撮像装置７５と、表示部８０と、を備える。第３撮像装置７５は、第１撮像装置４５が撮像するＺ軸方向（第１方向）、及び、第２撮像装置６５が撮像するＹ軸方向（第２方向）とそれぞれ交差する方向（第３方向）から、試料ステージ３０側を撮像する。表示部８０は、第１撮像装置４５により撮像される第１画像８１１と、第２撮像装置６５により撮像される第２画像８１２と、第３撮像装置７５が撮像する第３画像８１３と、を表示する。これによれば、表示部８０は、第３管部１０３を上方から拡大して示す第１画像８１１と、第３管部１０３を側方から拡大して示す第２画像８１２と、試料ステージ３０とその周辺を俯瞰する第３画像８１３と、を１つの画面８１に並べて表示することができる。
【００８３】
また、マニピュレーションシステム１００は、第１画像８１１と第２画像８１２と第３画像８１３とを撮像時刻に基づいて互いに関連付けて記憶する記憶部５６、を備える。これによれば、表示部８０は、同時刻に撮像された第１画像８１１、第２画像８１２及び第３画像８１３を並べて再生表示することができる。
【００８４】
本発明の一態様に係るマニピュレーションシステムの駆動方法は、上述のマニピュレーションシステム１００の駆動方法であって、駆動装置２７を制御して、対物レンズ４１２の焦点位置に採取用ピペット１０の第３管部１０３を移動させる。これによれば、第１顕微鏡４１の焦点を第３管部１０３に容易に合わせることができる。したがって、実施形態は、操作性が高いマニピュレーションシステム１００の駆動方法を提供することができる。
【００８５】
（実施形態の変形例）
上述の実施形態では、コントローラ５０の駆動制御部５８（図３参照）が、駆動装置４１４と駆動装置２７とを同時に、且つ同期間駆動して、採取用ピペット１０を補正送りすることを説明した。しかしながら、実施形態の補正送りにおいて、駆動装置４１４が駆動するタイミングと、駆動装置２７が駆動するタイミングは、必ずしも一致していなくてもよい。例えば、駆動装置４１４が駆動してから僅かに遅れて駆動装置２７が駆動し、駆動装置４１４が停止してから僅かに遅れて駆動装置２７が停止してもよい。この場合も、駆動制御部５８は、上述の式（１）を満たすように駆動装置２７を制御することで、第１顕微鏡４１の焦点を採取用ピペット１０の第３管部１０３に合わせることができる。
【００８６】
また、実施形態の補正送りは、必ずしも式（１）を満たさなくてもよい。例えば、採取用ピペット１０の移動速度Ｖｐｔは、式（１）の右辺「Ｖｍｓ＋ｋ・Ｖｍｓ」よりも僅かに遅く、移動速度Ｖｐｔが遅い分だけ駆動装置２７の駆動時間が長くてもよい。この場合は、駆動制御部５８が式（２）を満たすように駆動装置２７を制御する。
【数２】
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【００８７】
式（２）において、Δｄｐｔは、駆動装置２７による採取用ピペット１０のＺ軸方向の移動量である。Δｄｍｓは、駆動装置４１４による対物レンズ４１２のＺ軸方向の移動量である。第３管部１０３が液体３９中を移動する場合は、対物レンズ４１２の移動量Δｄｍｓ対する第３管部１０３の移動量Δｄｐｔの比が予め設定された値（例えば、係数ｋ）となるように、コントローラ５０は駆動装置２７を制御する。この場合も、マニピュレーションシステム１００は、対物レンズ４１２の焦点位置の移動に追従して採取用ピペット１０の第３管部１０３を移動させることができ、第１顕微鏡４１の焦点を第３管部１０３に合わせることができる。
【００８８】
また、上述の実施形態では、第１容器３８Ａ及び第２溶液３８Ｂ内の各液体３９（図９参照）の液面の位置を、試料ステージ３０の側方に配置された第１撮像装置４５あるいは第２撮像装置６５（図１参照）の撮像画像に基づいて、位置検出部５６（図３参照）が検出してもよい。これにより、第１容器３８Ａ及び第２容器３８Ｂにおいて、液体３９の量が減り、液面の位置が変化した場合でも、コントローラ５０は、その変化を把握することができる。判断部５７は、最新の液面の位置に基づいて、第３管部１０３が液体３９中にあるか否かを判断することができる。
【００８９】
また、上述の実施形態では、Ｚ軸方向における第３管部１０３の位置を、試料ステージ３０の側方に配置された第２撮像装置６５の撮像画像に基づいて、位置検出部５６が検出してもよい。このような場合であっても、Ｚ軸方向における第３管部１０３の位置を精度良く検出することができる。
【００９０】
また、上述の実施形態では、駆動装置４１４が対物レンズ４１２とマニピュレータ２０とを一体に移動させ、第３管部１０３が大気中をＺ軸方向に移動する場合における、対物レンズ４１２の移動速度と、マニピュレータ２０の移動速度との比が１：１である場合にいついて説明した。しかしながら、実施形態において、第３管部１０３が大気中をＺ軸方向に移動する場合における、対物レンズ４１２の移動速度とマニピュレータ２０の移動速度との比は１：１に限定されるものではなく、例えば、１：０．９や、０．９：１．０でもよい。
【００９１】
このような場合でも、第３管部１０３が大気中を移動する場合における、対物レンズ４１２の移動速度に対する第３管部１０３の移動速度の比（例えば、１：０．９）と、第３管部１０３が液体３９中を移動する場合における、対物レンズ４１２の移動速度に対する第３管部１０３の移動速度の比（例えば、１：ｋ）とが、予め設定された値で、且つ互いに異なる値となるように、コントローラ５０は駆動装置２７を制御する。これにより、マニピュレーションシステム１００は、対物レンズ４１２の焦点位置の移動に追従して採取用ピペット１０の第３管部１０３を移動させることができ、第１顕微鏡４１の焦点を第３管部１０３に合わせることができる。
【００９２】
また同様に、上述の実施形態において、第３管部１０３が大気中をＺ軸方向に移動する場合における、対物レンズ４１２の移動量とマニピュレータ２０の移動量との比は１：１に限定されるものではなく、例えば、１：０．９や、０．９：１．０でもよい。
【００９３】
このような場合でも、第３管部１０３が大気中を移動する場合における、対物レンズ４１２の移動量に対する第３管部１０３の移動量の比（例えば、１：０．９）と、第３管部１０３が液体３９中を移動する場合における、対物レンズ４１２の移動量に対する第３管部１０３の移動量の比（例えば、１：ｋ）とが、予め設定された値で、且つ互いに異なる値となるように、コントローラ５０は駆動装置２７を制御する。これにより、マニピュレーションシステム１００は、対物レンズ４１２の焦点位置の移動に追従して採取用ピペット１０の第３管部１０３を移動させることができ、第１顕微鏡４１の焦点を第３管部１０３に合わせることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１  基台
１０  採取用ピペット
１５  ピペット保持部
２０  マニピュレータ
２６、２７、３６、６３、４１４  駆動装置
２８、７１  連結部
２９  電動マイクロポンプ
３０  試料ステージ
３８  容器
３８Ａ  第１容器
３８Ｂ  第２容器
３９  液体
４０  第１顕微鏡ユニット
４１  第１顕微鏡
４５  第１撮像装置
５０  コントローラ
５５  駆動情報入力部
５６  位置検出部
５７  判断部
５８  駆動制御部
５９  記憶部
６０  第２顕微鏡ユニット
６１  第２顕微鏡
６５  第２撮像装置
７５  第３撮像装置
８０  表示部
８１  画面
１００  マニピュレーションシステム
１０１  第１管部
１０２  第２管部
１０３  第３管部
１０３ａ  開口部
８１１  第１画像
８１２  第２画像
８１３  第３画像
【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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