(57)【要約】【課題】  物質導入粒子自動生産装置に関し、細胞の種類および導入物質の種類を問わないインジェクション方式を採用しながら、一連の工程を自動的に行いスループットを向上する。【解決手段】  導入物質を注入する粒子５を固定する粒子固定部を有する微小容器２を備える粒子保持装置１と、粒子保持装置１に粒子懸濁液を供給する供給装置と、粒子保持装置１に固定されていない粒子５を除去する除去装置６と、固定された粒子５内に導入物質を注入する注入装置と、導入物質注入後の粒子５を保管装置へ搬送する搬送装置と、搬送された導入物質注入後の粒子５を保管・管理する保管装置とを少なくとも備える。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入物質を注入する粒子を固定する粒子固定部を有する微小容器を備える粒子保持装置と、前記粒子保持装置に粒子懸濁液を供給する供給装置と、前記粒子保持装置に固定されていない粒子を除去する除去装置と、前記固定された粒子内に導入物質を注入する注入装置と、導入物質注入後の粒子を保管装置へ搬送する搬送装置と、搬送された導入物質注入後の粒子を保管・管理する保管装置とを少なくとも備えたことを特徴とする物質導入粒子自動生産装置。
【請求項２】
上記粒子保持装置は、底面に開口部を有する微小容器と、前記開口部と接続された吸引装置とを少なくとも備え、前記吸引装置により粒子を吸引し前記開口部に固定することを特徴とする請求項１記載の物質導入粒子自動生産装置。
【請求項３】
上記粒子保持装置は、粒子を接着する性質を有する粒子接着性物質が底面に設けられた微小容器を少なくとも備え、前記粒子接着性物質により前記微小容器の底面に粒子を固定することを特徴とする請求項１記載の物質導入粒子自動生産装置。
【請求項４】
上記搬送装置は、上記微小容器を搬送するためのコンベアと、前記コンベアの駆動を制御する駆動制御装置とを少なくとも備え、前記コンベアにより前記微小容器を上記保管装置に搬送することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の物質導入粒子自動生産装置。
【請求項５】
上記搬送装置は、上記微小容器を把持する作業アームと、前記作業アームを制御する制御装置とを少なくとも備え、前記作業アームにより、前記微小容器を把持し、上記保管装置に移動することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の物質導入粒子自動生産装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は物質導入粒子自動生産装置に関するものであり、ライフサイエンス分野、特に、再生医療及びゲノム創薬に関連する分野における液体中に浮遊する粒子に対し導入物質を注入する際に導入効率を高めるとともに、導入済粒子を大量に生産するための構成に特徴のある物質導入粒子自動生産装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、再生医療およびゲノム創薬等の分野において、遺伝子および薬剤を導入した細胞を利用する機会が増加しており、研究用途において多くの物質導入技術が用いられているが、医療用途においては、研究用途とは異なる要求が存在する。
【０００３】
特に、医療用途特有の主な要求としては、
ａ．細胞の種類および導入物質の種類を問わないこと、
ｂ．導入効率が高いこと、
ｃ．物質導入細胞を大量に供給できること、                                        の３点であり、特に、物質導入済細胞の大量供給は重要であり、再生医療では一度に１０5 〜１０6 個の細胞が必要であるといわれている。
【０００４】
また、物質導入の方法としては、
（１）ベクター法などの生物的手法、
（２）トランスフェクションなどの化学的手法、                                    （３）電気穿孔法、パーティクルガン、インジェクションなどの物理的手法、          が知られているが、このうち（１）及び（２）については、分子生物学研究において広く用いられているものの、細胞と導入物質の組合せに制限を受けるため、研究用には使えても再生医療用途には向かないという問題がある。
【０００５】
一方、（３）のうち、電気パルスで細胞膜を破開し、その穴から遺伝子を注入する電気穿孔法（例えば、特許文献１，２参照）や、遺伝子を付着させた微細細胞を加速し、細胞に打ちつけて細胞膜を破開するパーティクルガン（例えば、特許文献３，４参照）といった方法は、細胞と導入物質の組合せを選ばない方法として知られている。
【０００６】
しかし、これらの方法の場合には装置制御が難しく、導入成功率が数％のオーダで非常に低いという問題がある。
【０００７】
これらに対して、上記（３）のうちのインジェクション法（例えば、特許文献５，６，７，８，９参照）は、物質導入の成功率が高く、細胞と導入物質の組合せを選ばないことから、物質導入方法として最も確実であると考えられる。
【特許文献１】特開平１１−０１８７７０号公報
【特許文献２】特表平１１−５０６６３０号公報
【特許文献３】特開平０６−０６２８７１号公報
【特許文献４】特開平０９−２４８１８３号公報
【特許文献５】特開平０５−１９２１７１号公報
【特許文献６】特開平０６−３４３４７８号公報
【特許文献７】特開２０００−０２３６５７号公報
【特許文献８】特開２００２−０２７９６９号公報
【特許文献９】特開平０１−１１２９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、インジェクション法は著しくスループットが悪いという問題がある。
即ち、多くのインジェクション法は、顕微鏡視野下でのシャーレ上での手作業となるため、熟練を要することが最大の原因であり、熟練した作業者でも１時間当たり数百個であると言われている。
また、物質導入後の細胞を培養工程に回すために作業者自身が物質導入後の細胞を細胞保管装置である培養装置に運ぶ必要がある。
【０００９】
また、インジェクション方法のうち、細胞を１次元ないし２次元のアレイ型に整列してからインジェクションを行う方法（上述の特許文献７，８，９参照）についても、細胞の供給や取出しが考慮されておらず、スループットの点で再生医療やゲノム創薬などの産業応用には直接適用できないという問題がある。
【００１０】
また、人工授精においては、卵細胞を１個ずつの単位で扱うが、従来の一般的な細胞に対する遺伝子導入では、ほとんどの手法で細胞は群として扱われており、一般細胞を対象とした既存のインジェクション方式においても、細胞はシャーレ上に不規則に並んでいるため、導入後の細胞の取り扱いは群としての扱いにならざるを得ない。
【００１１】
このように、細胞を群として扱うことは、扱う細胞の数が多い場合には手軽であるが、医療用途で想定される、単一もしくは少数の細胞について効果発現の有無を観察するなどの用途には向かないと言う問題があった。
【００１２】
さらには、この様な一連の工程を自動的に行う物質導入粒子生産装置は存在せず、物質導入粒子を大量に生産する手段がないのが現状である。
【００１３】
したがって、本発明は、細胞の種類および導入物質の種類を問わないインジェクション方式を採用しながら、一連の工程を自動的に行いスループットを向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、物質導入粒子自動生産装置において、導入物質を注入する粒子５を固定する粒子固定部を有する微小容器２を備える粒子保持装置１と、粒子保持装置１に粒子懸濁液を供給する供給装置と、粒子保持装置１に固定されていない粒子５を除去する除去装置６と、固定された粒子５内に導入物質を注入する注入装置と、導入物質注入後の粒子５を保管装置へ搬送する搬送装置と、搬送された導入物質注入後の粒子５を保管・管理する保管装置とを少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１５】
この様な装置構成によって、大量の物質導入粒子５の生産を自動的に行うことができる。
特に、導入物質を注入する粒子５を固定する粒子固定部を有する微小容器２を備える粒子保持装置１を設けることによって、物質導入作業が容易になり、また、固定されていない粒子５を除去する除去装置６を設けることによって導入対象が存在しない状態で物質導入作業を行うことができるので、物質導入効率を向上することができる。
【００１６】
また、粒子保持装置１は、底面に開口部３を有する微小容器２と、開口部３と接続された吸引装置４とを少なくとも備え、吸引装置４により粒子５を吸引し開口部３に固定するように構成することが望ましく、それによって、細胞等の粒子５の固定を確実に行うことができる。
【００１７】
或いは、粒子保持装置１は、粒子５を接着する性質を有する粒子接着性物質が底面に塗布等により設けられた微小容器２を少なくとも備え、粒子接着性物質により微小容器２の底面に粒子５を固定するようにしても良く、温度等を制御して親水性／疎水性を切り替えることによって、細胞等の粒子５の固定／解放を容易に行うことができる。
【００１８】
この場合、微小容器２の内容積は、３００μリットル以下であることが望ましく、それによって、効率の良い物質の導入が可能になる。
なお、粒子保持装置１の有する微小容器２は１つである必要はなく、微小容器２をプレート上に複数個並べ、１つの粒子保持装置１を構成しても良い。
【００１９】
また、供給装置は、送液量を制御する送液制御装置と、粒子懸濁液を送出する送出装置と、送出装置に設けられ粒子懸濁液を攪拌する粒子攪拌装置とを少なくとも備えるとともに、配管を介して接続された粒子保持装置１に粒子懸濁液を供給することが望ましく、それによって、均一に攪拌された粒子懸濁液を供給することができる。
【００２０】
また、除去装置６は、送液量を制御する送液制御装置と、液体７を送出する送出装置とを少なくとも備え、配管を介して接続された粒子保持装置１に液体７を供給し、粒子保持装置１から固定されていない粒子５を除去するように構成することが望ましく、それによって、微小容器２で固定されていない粒子５のみを微小容器２外に簡単に排出することができる。
或いは、粒子保持装置１から液体７を吸入することにより、液体７とともに粒子保持装置１から固定されていない粒子５を除去するように構成しても良い。
【００２１】
また、搬送装置は、微小容器２を搬送するためのコンベアと、コンベアの駆動を制御する駆動制御装置とを少なくとも備え、コンベアにより微小容器２を保管装置に搬送するように構成することが望ましく、それによって、人手をかけずに物質導入済粒子を培養装置へと搬送することができる。
【００２２】
或いは、搬送装置は、微小容器２を把持する作業アームと、作業アームを制御する制御装置とを少なくとも備え、作業アームにより、微小容器２を把持し、保管装置に移動するように構成しても良く、この場合も人手をかけずに物質導入済粒子を培養装置へと搬送することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、細胞と導入物質の組み合わせを選ばず、導入の確実性が高いインジェクション方式でありながら、従来のインジェクション方式が不得意とする細胞の大量処理を実現し、かつ細胞の個別の取り扱いを可能とする効果が得られ、再生医療およびゲノム創薬等の医療用途の遺伝子導入装置としての適用が可能となる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、まず、
（１）細胞保持装置に、配管を介して供給装置を接続し、細胞保持装置の微小容器内に細胞懸濁液を供給する。
この供給装置は、細胞懸濁液を送出する送出装置と、細胞懸濁液の送液を制御する送液制御装置と、送出装置内の細胞懸濁液を攪拌する細胞攪拌装置とから構成され、均一に攪拌された細胞懸濁液を供給する。
【００２５】
次いで、
（２）供給された細胞懸濁液内の細胞を微小容器内で固定する。
この細胞を固定する細胞固定部は、微小容器の底面に開口部を設け、この開口部に吸引装置を接続し細胞を吸引することにより、或いは、微小容器の底面に細胞接着性物質を塗布し、該接着性物質に細胞を接着することにより構成する。
なお、細胞固定部は必ずしも微小容器の底面に設ける必要はなく、傾斜側面等の他の端面に設けても良い。
【００２６】
この場合、１つの微小容器に設ける細胞固定部は１つである必要はなく、微小容器の底面に複数個の開口部を設けたり、或いは、微小容器の底面に細胞接着性物質を格子状に塗布したりすることで、１つ微小容器内で複数個の細胞を固定するように構成しても良い。  また、細胞保持装置の有する微小容器は１つである必要はなく、微小容器をプレート上に複数個並べ、１つの細胞保持装置を構成しても良い。
【００２７】
なお、細胞保持装置の微小容器を、ポリカーボネート、アクリル樹脂、或いは、ガラス等の透明材質によって構成することで、透過観察が可能となり、鮮明な細胞の画像を得ることができる。
【００２８】
次いで、
（３）細胞保持装置に配管を介して除去装置を接続し、微小容器内に存在する固定されていない細胞を除去する。
この除去装置は、液体を送出する送出装置と、液体の送液を制御する送液制御装置とから構成され、微小容器内に液体を送液することにより、微小容器で固定されていない細胞を微小容器外に排出する。
【００２９】
次いで、
（４）微小容器内に残った固定されている細胞に対し、注入装置により、導入物質を注入する。
この注入装置は、細胞に挿入される針と、針を操作する物質導入用針制御装置とから構成され、物質導入用針制御装置により操作された針を細胞内に挿入し物質導入を行う。    
【００３０】
次いで、
（５）注入装置により導入物質の細胞内への注入が完了した後、固定された細胞を開放する。
例えば、開口部を微小容器の底面に有する微小容器の場合は、開口部の吸引を停止し、開口部に正圧をかけることで固定された細胞を開放する。
また、細胞接着性物質を容器底面に有する微小容器の場合は、たんぱく質分解酵素により細胞接着性物質と細胞を剥離するか、或いは、細胞接着性物質として温度応答性ポリマーを使用し、細胞固定部の温度を変化させることにより細胞を開放する。
【００３１】
次いで、
（６）微小容器を搬送装置により培養装置へと搬送する。
この搬送装置は、コンベアと、コンベアの駆動を制御する駆動制御装置とから構成され、微小容器をコンベアにより培養装置へ搬送するか、或いは、微小容器を把持する作業アームと、作業アームを制御する制御装置とから構成され、微小容器を作業アームで把持し培養装置へ搬送する。
【００３２】
以上の一連の工程を上述の各装置を用いて連続して自動的に行うことによって、遺伝子等の物質を導入した細胞等の物質導入済粒子を大量に且つ高スループットで生産することができる。
【実施例１】
【００３３】
ここで、図２及び図７を参照して、本発明の実施例１の物質導入粒子自動生産装置を説明する。
図２参照  
図２は、本発明の実施例１の物質導入粒子自動生産装置の概念的構成図であり、供給装置１０、細胞保持装置２０、注入装置４０、除去装置５０、搬送装置６０、及び、培養装置７０によって構成されている。
【００３４】
供給装置１０は、細胞を培地に懸濁した細胞懸濁液１３を送出する送出装置１４と、送液制御装置１５と、送出装置１４内に設けられた細胞攪拌装置１６から構成され、送出装置１４に充填された細胞懸濁液１３は、細胞攪拌装置１６により、均一に攪拌され、配管８１を介して細胞保持装置２０に送られる。
【００３５】
この場合の送出装置１４は、例えばシリンジ状の構成となっており、細胞懸濁液１３の送液量及び液圧を送液制御装置１５の指令により変化させるように構成されており、これにより細胞保持装置２０に出力される細胞懸濁液１３の量が制御される。
なお、送出装置１４に設けられる細胞攪拌装置１６は、血液分析等に用いられる回転棒を利用した攪拌装置を用いることができるが、攪拌手段はこれに限定されない。
【００３６】
細胞保持装置２０は、配管８１を介して供給された細胞懸濁液１３を収容する微小容器２１と、微小容器１０の底面に設けられ細胞を固定する細胞固定部２２と、細胞の固定を制御する細胞固定機構制御装置２３と、光源３１及び対物レンズ３２を備えた画像処理装置３３からなる細胞観察装置３０とから構成され、細胞観察装置３０は、微小容器２１を常時観察し、細胞固定部２２による細胞の固定完了を検出し、固定された細胞の位置情報を記録する。
【００３７】
注入装置４０は、物質導入用針４１と、この物質導入用針４１を制御する物質導入用針制御装置４２とにより構成され、微小容器２１の細胞固定部２２に固定された細胞に対して物質導入用針４１によって遺伝子或いは薬液等の物質導入を行う。
【００３８】
除去装置５０は、培地５１を送出する、例えばシリンジ状の構成となっている送出装置５２と、送液制御装置５３から構成される、送出装置５２に充填された培地５１は、配管８２を介して細胞保持装置２０に送られ、細胞固定部２２により固定されていない細胞を微小容器２１からオーバーフローにより除去し、これにより、微小容器２１内に物質導入を行う細胞のみを固定することが可能となる。
【００３９】
搬送装置６０は、細胞保持装置２０の微小容器１０を搬送するためのコンベア６１と、コンベア６１の駆動を制御する駆動制御装置６２とから構成され、搬送装置６０は、細胞保持装置２０及び注入装置４０により細胞への物質導入を完了した後、微小容器２１を細胞の保管装置である培養装置７０へと搬送する。
なお、培養装置７０は、公知の培養装置を使用することができる。
【００４０】
上位計算機９０は、細胞固定機構制御装置２３と、細胞観察装置３０と、注入装置４０の物質導入用針４１を制御する物質導入用針制御装置４２と、供給装置１０の送液制御装置１５と、除去装置５０の送液制御装置５３と、搬送装置６０の駆動制御装置６２に接続され、各装置への信号の送受信を行い、各装置の動作を制御する。
【００４１】
図３参照  
図３は、本発明の実施例１の物質導入粒子自動生産装置の細胞保持装置２０を構成する微小容器２１の構成例を示す概略的斜視図であり、例えば、透明なポリカーボネートからなるプレート２４に逆円錐台状の凹部２５を設け、この凹部２５の底面に複数の細胞固定部２２を設けたものである。
【００４２】
このプレート２４に設けた凹部２５の内容積は３００μリットル以下、例えば、１５０μリットルであり、また、細胞固定部２２は、例えば、２５μｍの間隔で配列させたものであり、１つの微小容器２１内に複数の細胞を固定することができ、一度に大量の細胞に導入物質を注入することが可能となる。
【００４３】
また、微小容器２１は、画像処理装置３３に備えられた光源３１と対物レンズ３２からなる顕微鏡視野下に置かれ、微小容器２１内の細胞を透過観察することによって、微小容器２１内への細胞の流入、固定の状態、固定位置、物質導入の状態などの視野内の細胞、細胞固定部２２、及び、物質導入用針４１の状態を画像処理装置３３により検出する。    
【００４４】
図４参照  
図４は、微小容器２１の底面に設けた細胞固定制御機構２３の一例を示す概略的断面図であり、ここでは、図示を簡単にするために、一つの細胞固定部２２のみを示している。  図に示したように、細胞固定部２２は、微小容器２１を構成するプレート２４に設けた凹部２５の底面に設けた開口部２６により構成され、また、細胞固定制御機構２３は開口部２６に密着させた吸引部２７によって構成される。
【００４５】
この場合の開口部２６の凹部２５の底面における直径は、細胞１１が直径が１５μｍ程度の血球細胞の場合には、５μｍとするものであり、また、吸引部２７は、粘着性に優れ且つ弾性を有するＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）或いはシリコーン樹脂等で構成され、図示されていないシリンジ等の吸引手段に接続される。
【００４６】
吸引手段によってｎ（ナノ）リットルのオーダーで培地１２を吸引することによって陰圧をかけて、凹部２５の底面に設けた開口部２６に、細胞１１を固定する。
なお、細胞１１の開放は吸引手段による吸引を停止し開口部２６に正圧をかけることにより実現する。
【００４７】
図５及び図６参照  
図５及び図６は、本発明の実施例１の物質導入粒子自動生産装置を構成する各装置の動作を示すフローチャートであり、作図の都合上、２図に分割して示す。
まず、細胞懸濁液１３を送出装置１４に充填し、充填した細胞懸濁液１３は、細胞攪拌装置１６によって、送出装置１４内で均一に攪拌される。
上位計算機９０は、送液制御装置１５に指令を送信し、均一に攪拌された細胞懸濁液１３を配管８２を介して接続された細胞保持装置２０に送り、細胞保持装置２０内の微小容器２１に収容する。
なお、細胞懸濁液１３に懸濁された細胞１１が粘着細胞の場合には、トリプシン処理等によって担体から剥離されているものとする。
【００４８】
送液制御装置１５は、微小容器２１への細胞懸濁液１３の送液が完了すると、上位計算機９０へ送液完了信号を送信し、上位計算機９０は、送液制御装置１５の送液完了信号に応じて、細胞固定機構制御装置２３に対して固定開始の信号を送信する。
細胞固定機構制御装置２３は、上位計算機９０の指令に応じて、細胞固定部２２を操作し、開口部２６を介して細胞１１を微小容器２１を構成する凹部２５の底面に固定する。  
【００４９】
細胞観察装置３０は、微小容器２１内を常時観察し、視界内に細胞１１が固定されている状態を検出した場合、上位計算機９０に、細胞１１の固定完了信号および固定された細胞１１の位置情報を送信する。これを受け取った上位計算機９０は、除去装置５０を構成する送液制御装置５２に送液開始信号を送信する。
【００５０】
送液制御装置５２は、上位計算機９０の指令に応じて、配管８２を介して微小容器２１に培地５１の送液を開始し、微小容器２１内の開口部２６に固定された細胞以外の細胞を微小容器２１からオーバーフローさせて除去する。
【００５１】
送液制御装置５２は、微小容器２１への送液完了後、上位計算機９０に送液完了信号を送信する。
上位計算機９０は、送液制御装置５２の送液完了信号に応じて、物質導入用針制御装置４２に対して、物質導入開始の指令を送信する。
【００５２】
物質導入用針制御装置４２は、上位計算機９０の指令に応じて、物質導入用針４１を細胞１１の固定位置まで移動し、細胞固定部２２を構成する開口部２６に固定されている細胞１１の細胞膜を穿孔し、導入物質の注入を行う。
なお、導入物質は物質導入用針４１の内部に充填されていても良く、或いは、物質導入用針４１の先端に付着していても良く、内部に充填されている場合は、物質導入用針制御装置４２内に設けた送液装置（図示は省略）によって、遺伝子溶液や導入物質を導入するのに適当な量だけを注入する。
【００５３】
物質導入用針制御装置４２は、物質の導入操作が完了すると、導入完了信号を上位計算機９０に送信し、上位計算機９０は、物質導入用針制御装置４２の導入完了信号に応じて、開放信号を細胞固定機構制御装置２３に送信する。
【００５４】
細胞固定機構制御装置２３は、上位計算機９０の指令に応じて、細胞固定部２２を操作し、固定されていた物質導入済細胞を開放して、開放完了信号を上位計算機９０に送信する。
【００５５】
上位計算機９０は、開放完了信号に応じて、コンベア６１の駆動を制御する駆動制御装置６２に搬送開始信号を送信し、駆動制御装置６２は、上位計算機９０の指令に応じて、コンベア６１を操作し、微小容器２１を培養装置７０に搬送する。
【００５６】
以上のように細胞１１に導入物質が注入されると、物質導入済細胞は培養装置７０へと搬送され、培養装置７０に搬送された物質導入細胞は、培養装置７０内で培養され、導入物質の効果発現の確認を行うことができる。
【００５７】
図７参照  
図７は、本発明の実施例１における微小容器２１への細胞１１の供給から開放までの操作の一例を示す説明図である。
まず、
ａ．供給装置１０を用いて、微小容器２１に細胞懸濁液１３を供給する。次いで、
ｂ．細胞固定機構制御装置２３を、微小容器２１内の開口部２６の存在する面に取り付け細胞１１を開口部２６に吸引固定する。ついで、
ｃ．除去装置５０を用いて、微小容器２１に培地５１のみを供給し、固定されなかった細胞１１を除去する。次いで、
ｄ．物質導入用針４１を操作して、固定された細胞１１に対して、導入物質の注入を行う。最後に、
ｅ．細胞固定機構制御装置２３を操作して、吸引手段による吸引を停止し物質導入済細胞１７を開口部２６から開放する。
【００５８】
以上説明してきたように、本発明の実施例１においては、細胞への物質導入作業を自動的に行うとともに、一度に大量の物質導入済細胞を生産することができる。
【００５９】
特に、細胞保持装置２０において微小容器２１を採用するとともに、細胞固定部２２に固定されなかった細胞１１を除去する除去装置を設けているので、細胞への物質導入作業を効率的に行うことができ、インジェクション方式でありながらスループットを向上することができる。
【実施例２】
【００６０】
次に、図８を参照して、本発明の実施例２の物質導入粒子自動生産装置を説明するが、基本的構成は上記の実施例１と同様であり微小容器の構成が異なるだけであるので、微小容器のみを説明する。
【００６１】
図８参照  
図８は、本発明の実施例２の物質導入粒子自動生産装置の細胞保持装置を構成する微小容器１０１の概略的断面図であり、透明なポリカーボネートからなるプレート１０４に逆円錐台状の凹部１０５を複数設け、この凹部１０５の底面に複数の細胞接着性物質１０６を塗布する。
なお、凹部１０５の内容積は３００μリットル以下、例えば、１５０μリットルとする。
【００６２】
この場合の細胞接着性物質１０６としては、例えば、細胞１１の特定部位に結合するレクチン、或いは、温度により親水性と疎水性を制御できる温度応答性ポリマーを使用し、レクチンに細胞を接着するか、或いは、温度応答性ポリマーを加熱して疎水性にすることで細胞を接着して細胞１１を細胞接着性物質１０６に固定する。
【００６３】
また、細胞１１の開放は、固定された細胞１１にたんぱく質分解酵素であるトリプシンを塗布して細胞の接着面を剥離するか、或いは、温度応答性ポリマーを冷却して親水性にすることにより細胞１１を脱着させ細胞１１を細胞接着性物質１０６から開放する。
【００６４】
このように、本発明の実施例２においては、細胞固定部として細胞接着物質１０６を用いているので、機械的なポンピングを必要とすることがなく、細胞保持装置の装置構成を簡素化することができる。
【実施例３】
【００６５】
次に、図９を参照して、本発明の実施例３の物質導入粒子自動生産装置を説明するが、基本的構成は上記の実施例１と同様であり微小容器の構成が異なるだけであるので、微小容器のみを説明する。
【００６６】
図９参照  
図９は、本発明の実施例３の物質導入粒子自動生産装置の細胞保持装置を構成する微小容器１２１の概略的斜視図であり、透明なポリカーボネートからなるプレート１２４に逆円錐台状の凹部１２５を複数設け、各凹部１２５の底面に複数の細胞固定部１２２を設けたものである。
なお、各凹部１２５の内容積は３００μリットル以下、例えば、１５０μリットルとする。
【００６７】
この凹部１２５の個数は任意であるが、例えば、８×１２＝９６個とするものであり、また、細胞固定部１２２の構成としては、実施例１と同様に吸引式にしても良いし、或いは、実施例２と同様に接着式にしても良い。
【００６８】
この場合、複数の凹部１２５に対して物質導入用針４１を移動させることは困難であるので、微小容器１２１をｘ−ｙステージに搭載し、ｘ−ｙステージを駆動することによって、各凹部１２５を物質導入用針４１の作業範囲内に移動させるようにする。
【００６９】
本発明の実施例３においては、プレート１２４に複数の凹部１２５を設けているので、一度に大量の細胞を固定することが可能となり、また、各凹部１２５を個別に扱うことで、物質導入済細胞１７を個別に操作することが可能となる。
【実施例４】
【００７０】
次に、図１０を参照して、本発明の実施例４の物質導入粒子自動生産装置を説明するが、基本的構成は上記の実施例１と同様であり搬送機構の構成が異なるだけであるので、搬送機構のみを説明する。
【００７１】
図１０参照  
図１０は、本発明の実施例４の物質導入粒子自動生産装置の搬送装置の概略的平面図であり、細胞１１への物質導入後、作業アーム制御装置６４を操作して、作業アーム６３により微小容器１０を把持し、培養装置７０へと搬送する。
【００７２】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載した条件・構成に限られるものではなく、各種の変更が可能であり、例えば、各実施例に記載した内容積、直径、開口部の数等の数値は使用目的に応じて任意であり、記載した数値に限られるものではない。
【００７３】
また、上記の各実施例においては、透過観察することを前提としているため、微小容器を加工が容易なポリカーボネートを用いて形成しているが、ポリカーボネートに限られるものではなく、ポリカーボネートと同様に耐薬品性に優れるとともに、細胞との間で化学反応を起こさないのであれば良く、例えば、ガラス或いはアクリル樹脂で構成しても良いものであり、さらには、透過観察をしない場合には、不透明な材料を用いても良いものである。
【００７４】
また、上記の各実施例においては、一つの微小容器に対して複数の細胞固定部を設けているが、一つの微小容器に対して一個の細胞固定部を設けるように構成しても良く、１個のみにすることによって、単一の細胞についても効果発現の観察を確実に行うことができる。
【００７５】
また、上記の実施例１においては、吸引部を粘着性の高い物質で構成し粘着性を利用して開口部に密着させているが、粘着性は必ずしも必要ではなく、例えば、ネジ等の機械構造的な手段によって開口部に密着させても良いものである。
【００７６】
また、上記の実施例１においては、一つの微小容器に設けた複数の開口部を夫々シリンジ等の外部吸引手段を用いているが、必ずしもシリンジ等の外部吸引手段を用いる必要はなく、例えば、各開口部毎に吸引手段を密着させても良いものである。
【００７７】
例えば、微小容器を構成するプレートの裏面に、各開口部に対向する位置に凹部を有するとともに、各凹部に脚部と薄膜部とからなるＳｉ等からなるダイヤフラムと、薄膜部に固着した圧電素子とを収容した板状部材を貼り合わせても良く、圧電素子を駆動してダイヤフラムの薄膜部を撓ませることによって陰圧を発生させるようにしても良い。
なお、透過観察する場合には、この板状部材をアクリル樹脂等の透明部材で構成する必要がある。
【００７８】
また、上記の実施例１においては、一つの開口部に対して１つの吸引部を設けているが、全ての開口部に対して一つの吸引部を設けて一括して陰圧を印加するようにしても良い。
但し、一つの凹部に設ける開口部の数が多い場合には、各開口部における陰圧にバラツキが発生し易い。
【００７９】
また、上記の各実施例においては、除去装置を、粒子保持装置に液体を供給して固定されていない細胞を除去するように構成しているが、この様な構成に限られるものではなく、例えば、図７に示した除去装置５０を用いて微小容器内の細胞懸濁液１３を吸入することによって、液体とともに、固定されていない細胞を吸入除去するように構成しても良いものである。
【００８０】
ここで再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び図１参照  
（付記１）  導入物質を注入する粒子を固定する粒子固定部を有する微小容器２を備える粒子保持装置１と、前記粒子保持装置１に粒子懸濁液を供給する供給装置と、前記粒子保持装置１に固定されていない粒子５を除去する除去装置６と、前記固定された粒子５内に導入物質を注入する注入装置と、導入物質注入後の粒子５を保管装置へ搬送する搬送装置と、搬送された導入物質注入後の粒子５を保管・管理する保管装置とを少なくとも備えたことを特徴とする物質導入粒子自動生産装置。
（付記２）  上記粒子保持装置１は、底面に開口部３を有する微小容器２と、前記開口部３と接続された吸引装置４とを少なくとも備え、前記吸引装置４により粒子５を吸引し前記開口部３に固定することを特徴とする付記１記載の物質導入粒子自動生産装置。
（付記３）  上記粒子保持装置１は、粒子５を接着する性質を有する粒子接着性物質が底面に設けられた微小容器２を少なくとも備え、前記粒子接着性物質により前記微小容器２の底面に粒子５を固定することを特徴とする付記１記載の物質導入粒子自動生産装置。  （付記４）  上記微小容器の内容積が、３００μリットル以下であることを特徴とする付記２または３に記載の物質導入粒子自動生産装置。
（付記５）  上記供給装置は、送液量を制御する送液制御装置と、上記粒子懸濁液を送出する送出装置と、前記送出装置に設けられ前記粒子懸濁液を攪拌する粒子攪拌装置とを少なくとも備えるとともに、配管を介して接続された上記粒子保持装置１に前記粒子懸濁液を供給することを特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の物質導入粒子自動生産装置。
（付記６）  上記除去装置６は、送液量を制御する送液制御装置と、液体７を送出する送出装置とを少なくとも備え、配管を介して接続された上記粒子保持装置１に液体７を供給し、前記粒子保持装置１から固定されていない粒子５を除去することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１に記載の物質導入粒子自動生産装置。
（付記７）  上記搬送装置は、上記微小容器２を搬送するためのコンベアと、前記コンベアの駆動を制御する駆動制御装置とを少なくとも備え、前記コンベアにより前記微小容器２を上記保管装置に搬送することを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載の物質導入粒子自動生産装置。
（付記８）  上記搬送装置は、上記微小容器２を把持する作業アームと、前記作業アームを制御する制御装置とを少なくとも備え、前記作業アームにより、前記微小容器２を把持し、上記保管装置に移動することを特徴とする付記１乃至６のいずれか１に記載の物質導入粒子自動生産装置。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の活用例としては、再生医療・ゲノム創薬等の事業における細胞への遺伝子或いは薬液の導入が典型的であるが、再生医療・ゲノム創薬以外の分野における微小粒子への微量物質の導入にも適用されることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の物質導入粒子自動生産装置の概念的構成図である。
【図３】本発明の実施例１の物質導入粒子自動生産装置の細胞保持装置を構成する微小容器の構成例を示す概略的斜視図である。
【図４】微小容器の底面に設けた細胞固定制御機構の一例を示す概略的断面図である。
【図５】本発明の実施例１の物質導入粒子自動生産装置を構成する各装置の動作を示すフローチャートの前段図である。
【図６】本発明の実施例１の物質導入粒子自動生産装置を構成する各装置の動作を示すフローチャートの後段図である。
【図７】本発明の実施例１における微小容器への細胞の供給から開放までの操作の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例２の物質導入粒子自動生産装置の細胞保持装置を構成する微小容器の概略的断面図である。
【図９】本発明の実施例３の物質導入粒子自動生産装置の細胞保持装置を構成する微小容器の概略的斜視図である。
【図１０】本発明の実施例４の物質導入粒子自動生産装置の搬送装置の概略的平面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  粒子保持装置
２  微小容器
３  開口部
４  吸引装置
５  粒子
６  除去装置
７  液体
１０  供給装置
１１  細胞
１２  培地
１３  細胞懸濁液
１４  送出装置
１５  送液制御装置
１６  細胞攪拌装置
１７  物質導入済細胞
２０  細胞保持装置
２１  微小容器
２２  細胞固定部
２３  細胞固定機構制御装置
２４  プレート
２５  凹部
２６  開口部
２７  吸引部
３０  細胞観察装置
３１  光源
３２  対物レンズ
３３  画像処理装置
４０  注入装置
４１  物質導入用針
４２  物質導入用針制御装置
５０  除去装置
５１  培地
５２  送出装置
５３  送液制御装置
６０  搬送装置
６１  コンベア
６２  駆動制御装置
６３  作業アーム
６４  作業アーム制御装置
７０  培養装置
８１  配管
８２  配管
９０  上位計算機
１０１  微小容器
１０４  プレート
１０５  凹部
１０６  細胞接着性物質
１２１  微小容器
１２２  細胞固定部
１２４  プレート
１２５  凹部
【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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