(57)【要約】本発明は微細なサンプルを捕捉し、輸送し、沈着させる装置に関する。上記装置は少なくとも一つの交換可能な粘着体と、粘着体を捕捉、輸送、および沈着させる把持具とを備え、粘着体はサンプルに対して少なくとも部分的に粘着性を有する少なくとも一つの外向きに湾曲した表面を有する。本発明はさらに、微細なサンプルをサンプル位置から沈着位置に移送する方法に関する。上記方法の場合、把持具は、サンプルに対して少なくとも部分的に粘着性を有する少なくとも部分的に外向きに湾曲した表面を有する粘着体を捕捉する。次に、把持具は粘着体をサンプル上に誘導する。その後、粘着体の少なくとも部分的に湾曲した表面はサンプルと接触させられ、サンプル位置から除去される際、サンプルは粘着体の表面に接着し、最後に沈着位置で沈着させられる。
2010504505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの外向きに湾曲した表面を有する、少なくとも一つの交換可能な粘着体と、前記粘着体を捕捉し、輸送し、沈着させる把持具とを備える、微細なサンプル（６）を捕捉し、輸送し、且つ沈着させる装置であって、前記粘着体は、前記サンプル（６）に対して少なくとも部分的に粘着性を有する、装置。
【請求項２】
前記把持具が一対のピンセット（８）として設計されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記把持具が交換可能に設計されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記把持具に圧電的、電気機械的、磁気的、または空気圧的に駆動される把持機構が設けられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記把持具に蛍光材料層が少なくとも部分的に設けられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記粘着体が好ましくは１０〜５００μｍの直径の球体（９）として設計されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記粘着体が蛍光材料から成るか、あるいは蛍光材料層が設けられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記粘着体が少なくとも部分的にプラスチック材料、好ましくはポリスチレン、セルロースまたはセルロース誘導体、あるいは磁気または磁化材料から成ることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記粘着体が磁気コアまたは磁化材料を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記粘着体の前記少なくとも一つの湾曲表面に、ポリペプチドまたはポリマの粘着層が少なくとも部分的に設けられることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
多数の粘着体を有する貯蔵容器が設けられることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
一度に一つの粘着体を供給するディスペンサが前記貯蔵容器に設けられることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
捕捉、輸送、および沈着の監視のために顕微鏡、好ましくは実体顕微鏡（１）が設けられることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記把持具を取り扱う顕微操作装置（７）が設けられることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記把持具に微小震動を生成する手段が設けられることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記把持具に衝撃振幅を生成する手段が設けられることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
サンプルの前記捕捉、輸送および／または沈着を少なくとも部分的に監視する手段が提供されることを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記監視手段がカメラ（４）を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記サンプルを接着した前記粘着体が前記カメラの観察者の方向に向けられるように、前記把持具が少なくともその長軸を中心に回転可能であるように設計されることを特徴とする、請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記監視手段は少なくとも一つのミラー（１１）を備え、前記サンプルを接着した前記粘着体は、前記少なくとも一つのミラー（１１）を介して観察者または前記カメラ（４）の方向に撮像されることを特徴とする、請求項１７から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
サンプル位置から沈着位置に微細なサンプルを移送する方法であって、
把持具が前記サンプル（６）に対して少なくとも部分的に粘着性を有する少なくとも部分的に湾曲した表面を有する粘着体を捕捉し、
前記把持具が前記粘着体を前記サンプル（６）の上方に誘導し、
前記粘着体の前記少なくとも部分的に湾曲した表面が前記サンプル（６）と接触させられ、前記サンプル（６）が前記サンプル位置から取り外されるときに前記粘着体の表面に接着し、
前記サンプル（６）が前記沈着位置で沈着させられる、
ことを特徴とする、方法。
【請求項２２】
前記サンプル（６）を接着した前記粘着体が前記沈着位置で沈着させられることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項２３】
前記サンプル（６）を捕捉する際に前記把持具が微小振動を実行することを特徴とする、請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記把持具が沈着時に衝撃によって振動させられることを特徴とする、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記粘着体および前記サンプル（６）を有する前記把持具が回転させられ、且つ／または移動されてカメラ（４）に撮像されるように、前記サンプル（６）の捕捉が監視されることを特徴とする、請求項２１から２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記粘着体および前記サンプル（６）を有する前記把持具がミラー（１１）を介してカメラ（４）に撮像されるように、前記サンプル（６）の捕捉が記録されることを特徴とする、請求項２１から２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記サンプル（６）の取り外しに先立ち、前記サンプル（６）がサンプル操作、特に顕微解剖の実行のために前記粘着体により固定されることを特徴とする、請求項２１から２４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細なサンプルを捕捉し、輸送し、沈着させる（まとめて移送と称する）装置および方法に関する。生物学および生医学の調査や法医学的調査では、非常に少量の生物材料をサンプル位置で隔離し、サンプル位置から沈着位置に輸送し、その後分析しなければならない。サンプルは、たとえば、顕微鏡検査に適した試料スライド上に置くことのできる組織切片などの研究所の組織標本から採取されることが多い。特に法医学的検査では、サンプルは、不規則で不透明な表面、たとえば、服の断片やタバコの吸いさしなどの部分から捕捉しなければならないことが多い。このようなサンプルは、できるだけ正確に特定の箇所から採取しなければならず、すなわち、特定のサンプルを狭いスペースに位置する多くのサンプルの中から選択し隔離しなければならない。その後、このサンプルは、汚染されないように沈着位置まで運ぶ必要がある。理想的には、この工程が記録される、あるいは少なくとも監視される。サンプルは、沈着位置または容器によって必要とされる限り精密に、沈着位置−たとえば、エッペンドルフ容器またはバイオチップ−に沈着させねばならない。
【背景技術】
【０００２】
上記課題を解決しようとする従来技術のアプローチはいくつかあるが、いずれも満足のいくものではない。多くの捕捉技術がレーザビームを用いる顕微解剖に関連して開発されている。サンプルを採取する前に、試料スライド上に配置された組織から片を切断するためにレーザビームが使用される。切断組織を採取するのに開発された手法の大半が粘着膜層の塗布に基づく。
【０００３】
たとえば、国際公開第９７／１３８３８（Ａ１）号パンフレットは、選択的に活性化可能な（ａｃｔｉｖａｂｌｅ）移送膜について記載している。試料スライド上の組織切片は、スライドに装着された透明の移送膜で覆われる。移送膜は熱可塑性を有するポリマであり、すなわち、熱を加えると溶解する。赤外線レーザの照射により、膜は隔離対象の組織片に精密な精度で接着するため、顕微解剖後、スライドと一緒に膜がサンプルから剥がされると、これらの組織片のみが膜に接着する。サンプルの切断片はその後、移送膜を伴い、または伴わずに反応容器内に沈着させることができる。
【０００４】
類似のアプローチが国際公開第９８／３６２６１（Ａ１）号パンフレットおよび国際公開第９８／３５２１５（Ａ１）号パンフレットに続く。ここでは、熱可塑性を有し、少なくとも一つの金属膜および支持層を含む多層移送膜が記載されている。この膜はキャリヤ上に搭載され、このキャリヤはエッペンドルフ容器の蓋の形状である。膜付きの蓋がサンプルに接触させられる。レーザ処理により、当該サンプル片は蓋に接着する。顕微解剖された材料を持ち上げた後、蓋をエッペンドルフ容器上に置くことによって容器を閉じることができ、サンプルを反応液と接触させることができる。
【０００５】
欧州特許第１  ２５０  ５８３（Ｂ１）号明細書は、サンプルが箔で覆われる方法を記載している。粘着性被覆を有するキャリヤである捕捉具が箔上に配置される。続いて、当該サンプル部分がレーザ顕微解剖によって隔離され、レーザが組織と箔を切断する。このようにして、捕捉具がサンプル表面から持ち上げられたとき、切断された材料のみがキャリヤに接着する。再度ここでも、キャリヤは好ましくはエッペンドルフ容器の蓋の形状である。もしくは、粘着テープ片を使用することができる。
【０００６】
別の解決策が欧州特許第０  ８７９  ４０８（Ｂ１）号明細書に記載されている。再度ここでも、顕微解剖が最初に実行される。レーザパルスによって顕微解剖された材料は次に試料スライドから剥離され、上方に外されてそこでエッペンドルフ容器の蓋にぶつかる。好ましくは、材料が蓋に接着するように、蓋は粘着性の被覆を有する。もしくは、後でエッペンドルフ容器内に配置される捕獲面として箔の粘着ディスクを使用することができる。
【０００７】
しかし、上記の解決アプローチはいくつかの欠点を備える。粘着性材料のキャリヤ層の組立は面倒である。さらに、これらの方法は、顕微解剖およびキャリヤ材料の粘着特性の同時活性化、あるいはその後の試料スライドから適切なキャリヤ上への解剖された材料の抜出しのために、レーザを使用する必要がある。法医学的検査では、たとえば、そこで使用されるサンプルキャリヤが容易に顕微解剖を可能としないため、このような方法の適用が限定される。また、サンプルからの対象の抜出しはある程度の不正確さを含むステップであり、特に法医学的検査では、実際に所望されるサンプル片が採取されることが保証されなければならない。加えて、逆顕微鏡がレーザ顕微解剖のために使用されると、記録および監視の能力が大幅に制限される。それらを目的とした沈着位置での対象の正確な沈着が保証されない。加えて、サンプルが非常に小さければ、たとえば、それらが単細胞のみであれば、反応液の体積が蓋から細胞を安全に取り外すには小さすぎるため、その後の分析において、材料を増幅するのに必要な連鎖反応を解放できないので、隔離された材料がエッペンドルフの蓋内に採取される上述の方法は使用不可である。
【０００８】
従来技術において既知なその他の方法では、隔離された材料を採取するのにキャリヤ膜などの代わりに様々なツールが使用されている。
国際公開第９７／１３８３８（Ａ１）号パンフレットでは、組織片を試料スライドから採取することのできる粘着性の先端が記載されている。その先端は市販のポリテルペン系樹脂およびキシレンの混合物中に浸漬される。この溶液は接着剤として使用され、その後、サンプルが先端から取り外され、樹脂とキシレンの混合物に接着する。取り外された材料は分析容器に移送される。この容器には反応液が含有され、先端または樹脂とキシレン混合物の接着作用を無効にする。よって取り外された材料は先端から脱離され、溶液の中に残る。次の適用で、先端が再び粘着液中に浸漬される。これはまだ同じ先端であるため、汚染からの保護が保証されない。
【０００９】
国際公開第９７／１３８３８号パンフレットに記載される手順は同様の欠点を備える。ここでは、組織片を掘り出し、吸引によって細管の入口に保持することのできる鋭い縁のガラスピペットが記載されている。吸引が停止すると、サンプルを沈着させることができる。しかし、極めて微小なサンプル−単細胞など−は容易に細管に接着したままで、吸引が停止しても細管から脱離できないので不都合である。再度ここでも、汚染からの保護が保証されない。
【００１０】
欧州特許第０ ５３９ ８８８（Ｂ１）号明細書は、細胞集団およびゲル小球に包含された細胞用の選択装置を記載している。該装置は、特に、対象を採取する細管を備える。この細管は細管の先端に細胞を接着させる糊状の接着剤に浸漬される。細胞を沈着させるために、細胞を接着させた細管は、液体を含有する捕捉容器の上方に移動させられる。細管を通って吹き込まれる圧縮空気により、接着剤と細胞は先端から離れて液体内に落ちる。該方法が大きめのサンプルにのみ適するという状況は別として、沈着工程が再現できないので、記録が困難であり、さらに、細胞群を正確に位置決めすることができない。加えて、細胞が吹き飛ばされると、接着剤もそれとともに吹き飛ばされ、細胞を覆うことによって、分析が不可能ではないにせよ困難になる場合がある。
【００１１】
ドイツ国特許出願公開特許第１９８  ０４  ８００（Ａ１）号明細書は、針が移送具として使用される解決策を記載している。捕捉と沈着は吸引または圧力、静電または磁気相互作用によって補助される。国際公開第９７／１３８３８号も、静電相互作用により生体材料が接着する針について記載している。針を移送具として用いる重大な欠点は、針から剥離される細胞を精密に位置決めできないことである。特にエッペンドルフ容器が使用される場合、対象を単独滴量の反応液上に位置決めする際の精密な精度が重要であるため、この欠点は不都合である。たとえば、磁気作用を切り換えることによって細胞をエッペンドルフ容器内に落とす場合、細胞は反応液と接触するのではなく、容器の壁に接着する可能性が高いので、細胞を分析できない。また、静電力により、さらなる材料の望ましくない採取を排除できない。法医学的検査の場合のようにサンプルがたとえば、容易に静電的に帯電する合成繊維から成る布片から捕捉される場合特に、このようなことが起こる可能性が高い。
【００１２】
国際公開第２００５／０３３６６８（Ａ１）号パンフレットは、切断された組織が静電的に試料スライドに固定される別の顕微解剖方法について記載している。次に、切断された組織は電極を用いて静電的に捕捉される、あるいは径が約５００μｍと比較的広く、空気路が設けられる接触面に対して吸引される。空気路の径はわずか８μｍである。その後、組織切片は粘着性基板上に沈着させられる。上記の針の場合のように、単独の細胞のような非常に小さな生物学的対象は電極を用いた方法では再現できない。一方、接触面が使用される場合、その面の大きな径のために精密な精度での沈着ができない。大きなサイズの接触面は汚染のリスクも備える。
【００１３】
最後に、国際公開第２００４／０４６７３４（Ａ１）号パンフレットは、液体培養液および半固体培地から細胞および細胞群を収穫する装置について記載している。細胞はガラス細管を通じて吸引される。その後、ロボットアームがガラス細管を適切な分析キャリヤ、たとえば、細胞が沈着させられるマイクロタイトレーションプレートまで移動させる。高サンプルスループットを目的に、国際公開第２００４／０４６７３４（Ａ１）号パンフレットに記載される方法は単独のサンプルに適していない。また、この方法は採取および沈着媒体として液体を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明の課題は、細胞サイズのサンプルが、できる限り高い正確度で移送の際の汚染なしに、様々なキャリヤ材料から捕捉され、その後、極めて精密な精度で汚染されることなく意図される位置で沈着される装置および方法を開発することである。好ましくは、サンプルの捕捉、輸送、および沈着を記録することができるべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この課題は、微細なサンプルを捕捉し、輸送し、沈着させる装置であって、少なくとも一つの交換可能な粘着体と粘着体を捕捉、輸送、および沈着させる把持具とを備え、粘着体がサンプルに対して少なくとも部分的に粘着性を有する少なくとも一つの外向きに湾曲した表面を有する装置によって解決される。把持具と粘着体は二つの別個の部品で、把持具が粘着体を捕捉する。
【００１６】
湾曲表面とは関係なく、粘着体は任意の形状を取ることができる。粘着体の外向きに湾曲した表面により、細胞サイズのごく少量の生物材料を選択的に捕捉することができる。湾曲表面はサンプルに対して少なくとも部分的に接着させられる。接着の種類はサンプル毎に変更することができる。たとえば、被覆の異なる粘着体を提供することができ、把持具または把持具を取り扱う作業者のいずれかによって、サンプルに適するようそのうちの一つが選択される。表面の接着機能は、非常に小さな面積に限定することができる。このようにして、所望のサンプル片のみを確保する確実性を高めることができる。しかし、粘着体またはその湾曲表面は表面全体に粘着性を持たせることもでき、理想的には、粘着体の粘着表面は、細胞の大きな集合ではなく単独の細胞が粘着体に接着し、表面から容易に脱離できるように設計される。粘着体は交換可能である。すなわち、次のサンプルを採取するため、以前に使用された粘着体は新しい粘着体と交換されるため、サンプルは常に汚染されずに採取される。湾曲表面が特定のサンプル位置でサンプルと接触する面積は非常に小さいため、サンプルの捕捉だけでなく沈着も精密な精度で実行でき、提供される表面の湾曲度も十分高く、湾曲面の代わりに平面を使用することも可能だが、表面が大きすぎる場合、捕捉および沈着の高精度の目標支持ができなくなる。平面が十分に小さい場合、同等に使用可能だが、湾曲表面の粘着体の方がより大きな次元を有することができるため作製および使用しやすい。最後に、内側に湾曲した表面の使用も可能である。わずかな湾曲だと、効果は平面と同等で、大きな湾曲だと、外向きに湾曲した表面とは逆に、表面がたとえば陥入膜に対応する場合、主に縁部で接触が起こる。
【００１７】
好ましくは、把持具は一対のピンセットで設計される。ピンセットは、押されないとき２つの脚が閉じている逆ピンセットとして設計することもできる。また、ピンセットは、弾性ヒンジで脚が可動になる単独の部品として製造することができる。
【００１８】
好ましくは、把持具は交換可能とされる。このようにして、たとえば、様々なサイズの粘着体に一致するように様々な種類のピンセットを使用することができる。また、様々な材料製のピンセットを使用することもできる。把持機能を実行するため、すなわち、ピンセットの場合は脚を開閉するため、把持具がたとえば、圧電的、電気機械的、磁気的、または空気圧的に駆動され得る把持機構を有することが好都合である。必要とされる小さな位置増分を提供できるならば、他の種類の駆動も実現可能である
好ましくは、把持具は少なくとも部分的に蛍光材料層で被覆される。これにより、たとえば、蛍光サンプル、または蛍光マーカを設けられた蛍光サンプルを干渉周辺光の影響を受けずに捕捉することができ、サンプルに伴い変動する様々な周波数で蛍光を発し、必要に応じて交換できる被覆を設けられた各種把持具を使用することができる。
【００１９】
特に好適な実施形態では、粘着体は球体として設計され、球体は好ましくは１０μｍ〜５００μｍの径を有する。次に、表面全体に粘着性を持たせることができる。球体の利点は、最も小さな接触面積を可能にすることである。さらに、製造および保管がしやすい。さらに、球体全体に粘着表面を設ける場合、球体はランダムに把持具によって取り上げられ、取扱が簡易である。当然ながら、たとえば、レンズ、楕円、円形の上面および／または下面を有する円柱体などの多くの他の形状も粘着体に適する。
【００２０】
粘着体も蛍光材料で構成する、あるいは少なくとも蛍光材料の被覆を設けることができるので、蛍光性のために選択された材料の捕捉を可能とする。
好ましくは、粘着体は少なくとも部分的にプラスチック、好ましくはポリスチレンから成る。もしくは、セルロースまたはセルロース誘導体から成ることもできる。
【００２１】
このような球体は特に低コストで製造できるうえ、これらの材料は共通して捕捉される生物材料との反応に関して不活性である。もしくは、粘着体は少なくとも部分的に磁気材料または少なくとも磁化材料から成ることができる。たとえば、球体は磁化表面に沈着するため、これも好都合であろう。これは、サンプルが次の分析のために準備される沈着位置であっても、あるいは、サンプルの沈着後は、使用された粘着体が以後の清浄のために回収される容器内であってもよい。必ずしも粘着体全体が磁気材料から成る必要はない。磁気または磁化材料を有すれば十分である。だが、粘着体が沈着する表面と粘着体のコアとの間で磁気的相互作用が起こりうるように確保しなければならない。もう一つの代替案が、磁気または磁化材料での表面被覆である。他の材料も実現可能である。たとえば、ガラス球体に接着するサンプルは特に水中で沈着しやすいため、ガラス球体を使用するのも合理的であるかもしれない。
【００２２】
本発明の特に好適な実施形態では、粘着体の少なくとも一つの湾曲表面に、少なくとも部分的にポリペプチドまたはポリマの粘着性被覆を備えることができる。たとえば、非動物由来の生合成ポリペプチドまたはセルロース誘導体を使用することができる。このような被覆は、試料スライドや把持具の共通面と同様、金属、ガラス等の共通面に対して決して接着作用を発揮しないという大きな利点を有する。すなわち、接着作用は生物学的サンプル、特に細胞に限定されるという点で選択的である。これにより、把持具と粘着体の組み合わせの取扱が相当容易になる。このような選択的接着作用を発揮するその他すべての被覆も適切であり、等価物とみなすことができる。加えて、粘着体はヒドロゲルの特性を有する場合があり、少なくとも局所的に、好ましくは熱および／または力の印加によって液化され、細胞の採取を簡易化することができる。
【００２３】
粘着体が一回の使用後に汚染される場合、あらゆるサンプル移送（サンプルの捕捉、輸送、および沈着を含む）で新たな粘着体を使用しなければならない。したがって、多数の粘着体を有する貯蔵容器を設けることが装置にとって好都合である。新たな粘着体は、把持具で貯蔵容器から取ってくることができる。最も簡易な例では、貯蔵容器はトレイである。しかし、好ましくは、貯蔵容器には、一度に一つの粘着体を供給するディスペンサが設けられる。このように、粘着体が取り出される位置は常に同じであるため、把持具が適切な制御装置によって誘導される場合、粘着体を自動的にディスペンサから取り出すことも可能である。
【００２４】
サンプルの捕捉、輸送、および適当な場合は沈着を監視するため、該装置には顕微鏡、好ましくは実体顕微鏡が設けられる。これにより工程を連続的に監視することができる。
本発明の別の特に好適な実施形態では、該装置には、把持具を取り扱う顕微操作装置が設けられる。このような顕微操作装置は、把持具が固定され、顕微操作装置に接続されるホルダを有する。理想的には、上記顕微操作装置は三次元方向すべてに移動可能であるため、把持具を確定された容積内のどこへでも移動させることができる。該装置に顕微鏡を設ける場合、粘着体を有する把持具を顕微鏡の鏡像力場内に移動できるように、すぐ隣に顕微操作装置を配置することが合理的である。好ましくは、顕微操作装置は制御装置に接続されるため、粘着体を有する把持具をサンプル上へと移動し、サンプルを捕捉し、サンプルを沈着位置まで輸送するために、たとえばジョイスティックを用いて手動で制御することが可能である。沈着位置に対する粘着体の空間位置が既知である場合、この工程は部分的に自動化することができる。その位置は、たとえばドイツ国特許出願公開特許第１０  ２００５  ０５３  ６６９．７号明細書に記載の位置測定装置により判定することができる。サンプルの捕捉後、沈着位置への輸送−たとえば、設計された位置に配置されており、その座標が既知であるバイオチップ−は自動的に実行することができる。サンプルが粘着体なしに沈着させられる場合、使用済みの粘着体の沈着と新たな粘着体の取出しも自動的に実行することができる。
【００２５】
本発明の別の実施形態では、把持具において微小振動を生成する手段が提供される。把持具がたとえば顕微操作装置によって保持されれば、操作装置内で微小振動を生成することができる。これにより、たとえば圧電またはその他の適切な駆動装置を用いて、たとえば、数マイクロメートルの振幅の振動を起こさせることができる。把持具のみが振動させられるように、駆動装置は操作装置自体の中に配置することができる。最後に、把持具自体が、適切な圧電的、電気的、またはその他の振動を生成する機構を有するように設計することができる。把持具が一対のピンセットである場合、上記機構は、たとえば２つの脚の間に配置して脚を平行に振動させ、ピンセットの端部を休止位置から平行に屈折させることができる。
【００２６】
把持具で微小振動が生成されると、場合によってはサンプルの捕捉が容易になる。粘着体がサンプルと接触すると、サンプルが粘着体に接着する。しかし、一般的に、サンプルは取り外す表面にも同時に接着する。そのため、サンプルは表面から剥離するのが難しく、あるいは、粘着体を有する把持具と粘着体に接着するサンプルが取り外される際、特に単細胞の場合、細胞が断裂するような過剰な張力が加えられて損傷することすらある。だが、把持具の微小振動を起こすことがさらにできれば、サンプルを捕捉する表面へのサンプルの接着度を低減するのに役立つ。
【００２７】
加えて、把持具に衝撃振幅を生成する手段を該装置に設けることが好ましい。これは特に沈着の際に有益であり、サンプルの有無にかかわらず、粘着体は把持具に接着し続ける傾向があるため、設計された位置での粘着体の沈着を容易にする。この衝撃振幅はたとえば、圧電的に動作する小型ハンマーによって生成することができる。小さなハンマーはたとえば、顕微操作装置または把持具自体に組み込まれる。
【００２８】
本発明の別の好適な実施形態では、サンプルの捕捉、輸送、および／または沈着を少なくとも部分的に監視する手段が提供される。最も単純な場合では、移送は顕微鏡を通じて観察することができる。観察者、たとえば、有資格専門家は、サンプルが確かに捕捉されて、該当位置に沈着させられたことを確認することができる。だが望ましくは、監視手段はカメラを備える。このようなカメラにより、移送工程全体、すなわち、サンプルの捕捉から沈着までも連続的または間欠的に記録し監視することができる。カメラはたとえば、管に別の出口ポートに接続することができる。特にサンプルの捕捉を監視すべきである場合にこれが好ましい。カメラは外部にも配置することができる。このようにして、一般的には顕微鏡の鏡像領域の外である沈着位置でのサンプルの沈着も監視し記録することができる。光が管のポートを介してカメラに達する場合、特に、適切な画像処理アルゴリズムを用いて捕捉されるべきサンプルを自動的に選択するためにカメラを採用することができる。顕微操作装置によって誘導される把持具を制御する適切な制御装置を用いて、その後、移送工程全体を自動的に経過させることができる。当然ながら、顕微操作装置は、把持具を開閉する、すなわち、把持機能を実行する能力を有する。好ましくは、顕微操作装置の制御は、自動誘導または手動誘導の場合、たとえばジョイスティックの助けを借りて操作装置が顕微鏡またはカメラで観察可能な鏡像力場を通って移動する速度が顕微鏡で選択される倍率に左右されるように設計される。よって、顕微操作装置の駆動は、選択される倍率に依存している。好ましくは、この依存は、操作装置が低倍率のときに高速で移動し、高倍率のときに低速で移動するように選択される。好適な実施形態では、鏡像力場での観察速度は選択される顕微鏡の倍率に関係しない。
【００２９】
移送を記録および監視するため、サンプルが接着する粘着体を観察者またはカメラの方向に回転できるように、把持具を少なくともその長軸を中心に回転可能にすることも好都合である。これはサンプルが実際に捕捉されたか否かを確認するのに役立つだけでなく、サンプルの捕捉が実際に予め選択されていると記録するのにも役立つ。回転は、適切な回転機構を設けられた操作装置によって実行することができる。サンプルは捕捉されれば、最初にサンプルが取り外される表面に対向する粘着体の底面側に固定される。その位置は直立式実体顕微鏡を通じて観察する観察者の視界外の位置である。把持具を回転させることによって、底面側は観察者の視界に入り、観察者はサンプルが粘着体に実際に接着しているかどうかを見ることができる。管を介してカメラを進入させ、作業全体を記録することができる。カメラがサンプルキャリヤの下に配置される場合や、サンプルキャリヤが透明である場合、回転は不要である。顕微操作装置を用いて、カメラの設置位置にサンプルを移動させることができる。
【００３０】
加えて、監視手段は少なくとも一つのミラーも備えることができる。サンプルが接着する粘着体は、少なくとも一つのミラーを介して観察者またはカメラの方向に撮像することができる。再度ここでも、ミラーとカメラがサンプルを取り外す表面に対して配置されている場所に応じて、回転が不要であるかもしれない。
【００３１】
課題は、サンプル位置から沈着位置へと微細なサンプルを移送する方法であって、把持具が、少なくとも部分的にサンプルに対して粘着性を有する少なくとも部分的に傾斜した表面を有する粘着体を捕捉し、粘着体をサンプルの上方に誘導し、粘着体の少なくとも部分的に湾曲した表面がサンプルと接触させられ、サンプルがサンプル位置から取り外されるときに粘着体の表面に接着し、そして沈着位置で沈着させられる方法によっても解決される。これらの工程ステップは、特に上述の本発明に係る装置を用いて実行される。
【００３２】
最初に、把持具、たとえば、一対のピンセットが、少なくとも部分的に湾曲した表面を有する粘着体を捕捉する。粘着体はたとえば球体として構成されてもよい。部分的に湾曲した表面は少なくとも部分的にサンプルに対して粘着性を有するように構成される。たとえば顕微操作装置によって誘導可能な把持具は、粘着体をサンプルの上方へと誘導する。これは手動か自動かのいずれかで実行することができる。手動の誘導も可能で、適切な画像処理アルゴリズムが利用可能であるという条件で、サンプルの選択も手動または自動で実行することができる。次に、粘着体を有する把持具は、粘着体の少なくとも部分的に湾曲した表面がサンプルと接触させられるように、サンプルの上へと下降する。粘着体を有する把持具がサンプル位置から取り外されると、サンプルは粘着体の表面に接着する。サンプル位置での表面からのサンプルの脱離を容易にするため、微小振動として既知な数マイクロメートルの振幅の調和振幅を把持具で起こさせることが有益かもしれない。最後に、サンプルが沈着位置で沈着させられる。サンプルの種類または意図される分析の種類に応じて、サンプルは粘着体を伴うかまたは伴わずに沈着させることができる。サンプルを粘着体とともに沈着させたい場合、沈着を容易にするために一回または数回の衝撃振動を把持具に実行させることが好都合である。サンプルはたとえば、バイオチップ上、磁気表面上、またはエッペンドルフ容器内に沈着させることができる。
【００３３】
沈着は粘着体有りで、またはなしで実行することができる。粘着体の沈着がある場合、サンプル（一般に、単独の細胞）はたとえば、反応液の滴上に落とすことができる。反応液、たとえば、水溶液の表面がより大きく湾曲するならば、細胞に対する液の粘着力は粘着体に対する細胞の粘着性を上回る。
【００３４】
装置に追加される顕微鏡の視界内への把持具の移動は、把持具が観察者にとって常に実質上同じ速度で、すなわち、低倍率のときより高倍率のときに低速な速度で移動するように、適切な制御手段によって実行することができる。
【００３５】
該方法の好適な実施形態では、サンプルの捕捉は、粘着体およびサンプルを伴う把持具が回転させられる、および／または横断してカメラに撮像されるように監視される。このようにして、観察者からは見えない粘着体の底面側にあったサンプルを伴う粘着体が見えるようになる。よって、サンプルの捕捉に失敗した場合に分析容器が単に見た目だけで満たされるリスクを排除することができる。従来技術では、この監視機能の欠如がしばしば誤った分析につながることがあり、たとえば、増加反応を欠いていた。
【００３６】
サンプルの捕捉は、粘着体とサンプルを伴う把持具が少なくとも一つのミラーを介してカメラに撮像されるようにして記録に残すこともできる。このようにして、サンプルが取り外される表面、ミラー、およびカメラが互いに対して適切な位置に配置される場合、回転は不要である。
【００３７】
該方法の特別な実施形態では、サンプル操作、特に顕微解剖の実行のために、粘着体により取り外される前にサンプルが固定される。これは、特に細胞が細胞集合から剥離される場合に好ましい。ここでは、粘着体を有する把持具はサンプル上に降下された後、粘着体を介して把持具により応分な小さな力を印加することによって固定させることができる。圧力または力は、顕微操作装置によって生成することができる。いったんサンプルが固定されれば、顕微解剖は別のサンプル操作装置、たとえばレーザを用いて実行することができる。
【００３８】
添付の図面を参照して例示の実施形態に基づき本発明を以下詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る配置の原理を示す図である。
【図２Ａ】サンプルの捕捉を示す。
【図２Ｂ】サンプルの捕捉を示す。
【図２Ｃ】サンプルの捕捉を示す。
【図３】サンプルの捕捉の直接的監視または記録を示す。
【図４】サンプルの補捉の間接的監視を示す。
【図５Ａ】サンプルを有する粘着体の、目的とする沈着位置での目標沈着を示す。
【図５Ｂ】サンプルを有する粘着体の、目的とする沈着位置での目標沈着を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、実施することのできる本発明に係る装置を示す。好適には、該装置は、把持具を手動で操作する場合、サンプルの捕捉を三次元で観察し実行することのできる実体顕微鏡１を備える。ここでは、一般的に提供される対物レンズ付きレボルバが対物レンズ２で表わされる。観察者側では、実体顕微鏡１には、観察者がサンプルの捕捉と移送の少なくとも一部とを観察できるように二個の接眼レンズ３が設けられる。実体顕微鏡１には、接眼レンズ３の代わりにカメラ４上に向くようにビーム路を切り換える装備も設けられる。実体顕微鏡内のビーム路は、接眼レンズ３から開始されサンプルキャリヤ５上で交わる二本の黒線によって示される。サンプルキャリヤ５上にサンプル６がある。実体顕微鏡１の左には、三次元方向すべてに制限内で移動可能な顕微操作装置７がある。該操作装置を対象としたホルダ−好ましくは顕微鏡本体上に設けられる−は図示されない。把持具として、一対のピンセット８が顕微操作装置７に固定される。ピンセット８の脚はその先端で、ここでは球体９の形状の粘着体を保持する。サンプルキャリヤ５はたとえば試料スライドであってもよいが、単に布片であってもよい。サンプル６はたとえば単独の細胞であってもよい。さらに、実体顕微鏡１は蛍光作業が可能であるため、ピンセット８および球体には少なくとも部分的に蛍光層を設けることができる。球体９は細胞を捕捉し、輸送することを目的とする。好ましくは、球体９はたとえば、ポリスチレンやバイオポリマなどのプラスチック材料製の微小球体である。他の例では、サンプルを適切な表面湾曲の水滴内に沈着させるのに適するため、ガラス球体を粘着体９として使用するのが好ましいかもしれない。球体の径は１０μｍ〜５００μｍとすることができる。径の増減は可能で、サンプルのサイズに応じて行えることがさらに好ましい。各サンプルが捕捉される前に新たな球体９を採取する球体９用の貯蔵容器は図示されていない。この目的で、貯蔵容器にディスペンサが設けられていれば役立つ。もしくは、サンプルの汚染が考えられない場合、同じ球体９を何度も使用することができるが、これはかなり例外的である。
【００４１】
図２ａ〜２ｃは、ピンセット８による、ここでは複数の細胞のうちの一つであるサンプルの捕捉を示す。最初に、球体９は顕微操作装置７によって誘導されるピンセット８によりディスペンサから採取されて、隔離される細胞１０の方に移動させられる。この状態を図２ａに示す。図２ｂは細胞１０と接触する球体９を示す。球体９との接触後、細胞１０は球体に接着する。サンプルキャリヤ５からの細胞の剥離を促進するため、サンプルキャリヤには事前に好適な液体、たとえば５０％のエタノールを噴霧しておくことができる。また、細胞１０の球体９への接着は、極薄粘着層を少なくともに部分的に球体９に設けることによって促進することができる。粘着層はたとえば、非動物由来の生合成的に作成されたポリペプチドまたはセルロース誘導体ポリマであってもよい。好適な層は、たとえばピンセットに影響を及ぼさず、その接着動作が生物材料のみに制限される層である。図２ｃはピンセット８により除去される際に球体９に接着する細胞１０を示す。
【００４２】
図３および４は、細胞１０の捕捉がいかにして記録に残されるかを示す。この目的で、たとえば、ピンセット８を顕微操作装置７内で回転させる、あるいは顕微操作装置７を図３の矢印で示されるように自身の長軸を中心に全体として回転させることができる。現在、球体９に接着している細胞１０は、実体顕微鏡１の対物レンズ２の視界内にある。像は観察者によって観察するか、カメラで撮ることができる。直立式顕微鏡または実体顕微鏡が使用されるときに可能な代替策を図４に示す。ここでは、ミラー１１がサンプルキャリヤ５に装着される。細胞１０の捕捉後、サンプルキャリヤ５はミラーが顕微鏡の鏡像力場内に入るまで対物レンズ面を横断させられる。サンプルキャリヤ５は、あらゆる実行可能な種類の作業面、たとえばサンプルが配置される透明試料スライド用の凹部を有するステージを象徴する。
【００４３】
図５ａおよび５ｂは、いかにして細胞１０を有する球体９が別のサンプルキャリヤ１２へと移動させられ、そこで沈着させられるかを示す。ここでは、球体９は細胞１０とともに沈着させられる。この沈着方法は、細胞のみを沈着させるよりも簡単である。さらに、確実に汚染から免れる。細胞を精密な精度で、たとえば、エッペンドルフ容器の底、ＭＡＬＤＩプレート（ＭＡＬＤＩ＝マトリックス支援レーザ脱離イオン化法）などの次の質量分光のための位相ユニットの確定位置、またはバイオチップの確定位置に沈着させることができる。サンプルキャリヤ１２上の沈着位置は好ましくは、たとえば特別な硬化特性を有する薄粘着膜１３で被覆することができるため、沈着位置は使用までに何週間または何カ月も粘着膜１３で被覆しておくことができる。もしくは、球体９は磁化表面に沈着させることもできる。この目的で、球体が磁気材料から成る、あるいは少なくとも磁気コアを有するのであれば有益である。また、球体９なしで、液体の滴内に球体９または細胞１０を沈着させることも可能である。
【００４４】
本発明の装置では、非常に小さな対象をプレパレートから隔離して、精密な精度で捕捉して、沈着位置まで輸送し、そこで精密な精度で沈着させることができる。移送は汚染から保護され、記録することができる結果、たとえば、基本的な生物学的調査や法医学的調査などの多数の用途で使用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１  実体顕微鏡
２  対物レンズ
３  接眼レンズ
４  カメラ
５  サンプルキャリヤ
６  サンプル
７  顕微操作装置
８  ピンセット
９  球体
１０  細胞
１１  ミラー
１２  サンプルキャリヤ
１３  粘着膜
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【国際調査報告】
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