JP7051913B2 - 把持型の対象物吸引装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば細胞又は細胞塊のような対象物を吸引する装置であって、作業者が手指で把持できる対象物吸引装置に関する。

例えば医療や生物学的な研究の分野では、細胞又は細胞塊等の生体対象物を移動元容器において選別し、選別された生体対象物をピッキングして移動先容器へ移動する作業が行われることがある。このピッキング作業には、細胞吸引用のチップが取り付けられたピペッター等の、作業者が手に持って取り扱う把持型の吸引装置が用いられる（例えば特許文献１）。また、裸眼では確認し難い生態対象物を扱う場合、顕微鏡観察下において前記ピッキング作業が行われる。

国際公開第２０１６／０８０４１１号

しかしながら、顕微鏡観察では倍率を高くする程に観察視野が狭くなる。このため、チップ先端のマクロ的なポジションを把握し難くなることから、吸引対象の生体対象物へのチップ先端の位置合わせが困難となる。また、移動元容器の上方には顕微鏡の対物レンズや照明装置等が存在し、干渉を避けねばならないことから、ピペッターのハンドリング範囲が制限される。このため、無理な姿勢でのピッキング作業を強いられ、作業者の負担が大きいという問題がある。なお、細胞の観察カメラと自動吸引ノズルとを備えたピッキング専用機も上市されているが、極めて高価である。

本発明の目的は、吸引対象物を容易に確認でき、且つ、吸引対象物へチップ先端を簡単に接近させることができる把持型の対象物吸引装置を提供することにある。

本発明の一局面に係る把持型の対象物吸引装置は、対象物が出入り可能な先端開口を備えたチップが装着される装着部と、前記先端開口を通して前記対象物を前記チップ内に吸引させる吸引機構と、作業者が把持する把持部と、を有する本体部と、前記吸引機構の操作部と、前記本体部に搭載され、前記チップの先端開口の周辺領域の画像を撮像する撮像部と、を備え、前記本体部は、一方向に長いハウジング形状を有する外装カバーを備え、前記把持部は、前記外装カバーに形成され、作業者の一方の手指で把持可能な形状を備え、前記吸引機構は、前記チップ内を負圧化するメカ機構と、当該メカ機構を動作させる電気的な駆動部と、を含み、前記操作部は、作業者の他方の手指で操作可能であって前記駆動部を遠隔操作可能であり、前記撮像部は、前記本体部に外付けされる保持部と、前記先端開口の周辺が撮像領域となるように前記保持部によって保持される外付けカメラとを含む。

この対象物吸引装置によれば、本体部を把持する作業者は、目視にてチップの先端開口の位置をマクロ的に観察しつつ、撮像部が撮像する画像にてミクロ的に対象物も観察しながらピッキング作業を行うことができる。すなわち、マクロ的な視点で先端開口を吸引の対象物の方向へ接近させてゆくと、本体部に搭載されている撮像部も当該対象物に自ずと接近する。このため撮像部は、対象物の明瞭な画像を取得できるようになる。作業者は、その画像を観察しながら、先端開口を対象物に接近させると共に、当該対象物をチップ内に吸引させることができる。従って、把持型の対象物吸引装置において、顕微鏡観察を無用とし、ピッキング作業の容易化を図ることができる。

上記の把持型の対象物吸引装置において、前記本体部に搭載され、吸引対象の対象物に対してレーザ光を照射可能なレーザ光源をさらに備えることが望ましい。

この対象物吸引装置によれば、吸引すべき対象物にレーザ光を照射できるので、チップの先端開口の対象物へのアプローチ経路を顕在化させることが可能となる。また、吸引すべき対象物とそれ以外の対象物との区別が、撮像部が取得する画像上でも容易となり、誤吸引を防止することができる。

上記の把持型の対象物吸引装置において、前記本体部は、一方向に長いハウジング形状を有する外装カバーを備え、前記把持部は、前記外装カバーに形成され、作業者の一方の手指で把持可能な形状を備え、前記吸引機構は、前記チップ内を負圧化するメカ機構と、当該メカ機構を動作させる電気的な駆動部と、作業者の他方の手指で操作可能であって前記駆動部を遠隔操作可能な操作部とを含むことが望ましい。

この対象物吸引装置によれば、作業者は、一方の手指で本体部を例えば鉛筆を持つように把持しながら、他方の手指で操作部を操作して駆動部に吸引動作の開始指示を与えることができる。このため、対象物の吸引時に手ブレが発生し難くすることができる。

上記の把持型の対象物吸引装置において、前記撮像部は、前記本体部に外付けされる保持部と、前記先端開口の周辺が撮像領域となるように前記保持部によって保持される外付けカメラとを含むことが望ましい。

この対象物吸引装置によれば、保持部を介して本体部で保持可能な限りにおいて、各種のカメラを搭載させることができる。また、各種目的に応じて、カメラを取り替えることが可能となる。

上記の把持型の対象物吸引装置において、前記撮像部は、前記先端開口を通した撮像が行えるように前記本体部に配置された内蔵カメラを含むことが望ましい。

この対象物吸引装置によれば、内蔵カメラは、先端開口を絞りの開口として、対象物及びその周辺の画像を撮像することができる。また、内蔵カメラは、チップ内を撮像することが可能であるので、チップ内に吸引された対象物の観察、夾雑物や異物の存在の確認等も可能となる。

上記の把持型の対象物吸引装置において、前記本体部の前記吸引機構は、前記チップ内を負圧化するための吸引経路を含み、前記内蔵カメラは、前記吸引経路中に配置されている構成とすることができる。

この対象物吸引装置によれば、吸引経路のスペースを利用することで、効率的に内蔵カメラを本体部内に配置することができる。

上記の把持型の対象物吸引装置において、前記本体部は、複数の独立チャンネルを有するチューブを備え、前記複数の独立チャンネルのうち、一の独立チャンネルは前記チップ内を負圧化するための吸引経路として用いられ、他の独立チャンネルには前記内蔵カメラが配置される構成とすることができる。

この対象物吸引装置によれば、内蔵カメラをチューブに組み付けた上で本体部へ装着することが可能となり、組み立て性を良好にすることができる。

上記の把持型の対象物吸引装置において、前記レーザ光源は、前記先端開口の近傍において吸引軸と交差して対象物にレーザ光を照射可能に、前記本体部に外付けされていることが望ましい。

この対象物吸引装置によれば、常にレーザ光源と吸引の対象物との間に先端開口が位置することになる。このため、レーザ光が対象物を照射している状態を維持しつつ、レーザ光に沿って先端開口をアプローチしてゆけば、自ずと当該対象物に先端開口が到達するようになる。

上記の把持型の対象物吸引装置において、前記レーザ光源は、前記先端開口を貫通して対象物にレーザ光を照射可能に、前記本体部に内蔵されていることが望ましい。

この対象物吸引装置によれば、レーザ光は、先端開口を貫通する光路を持つことになる。このため、レーザ光が対象物を照射している状態を維持しつつ、レーザ光に沿って先端開口をアプローチしてゆけば、自ずと当該対象物に先端開口が到達するようになる。

上記の把持型の対象物吸引装置において、前記先端開口と吸引対象の対象物との間の距離を導出する測距手段をさらに備えることが望ましい。

この対象物吸引装置によれば、測距手段により、先端開口が対象物にどの程度接近しているかを把握することができる。従って、吸引動作の開始タイミングを容易に把握することができる。

上記の対象物吸引装置において、前記吸引機構は、前記チップ内を負圧化するメカ機構と、当該メカ機構を動作させる電気的な駆動部と、当該駆動部を制御するコントローラとを含み、前記コントローラは、予め定められた吸引条件が成立したとき、前記駆動部を動作させ対象物を前記チップ内に自動吸引させることが望ましい。

この対象物吸引装置によれば、所定の吸引条件が成立したときに対象物が自動吸引されるので、当該吸引装置の操作性を高めることができる。

本発明によれば、吸引対象物を容易に確認でき、且つ、吸引対象物へチップ先端を簡単に接近させることができる把持型の対象物吸引装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る対象物吸引装置（ピペッター）及び操作部を示す図であって、図１（Ａ）はこれらの側面図、図１（Ｂ）は上面図、図１（Ｃ）はチップが取り外された状態の対象物吸引装置の側面図である。 図２は、上記対象物吸引装置の使用状態を示す斜視図である。 図３は、上記対象物吸引装置の電気的構成を示すブロック図である。 図４は、上記対象物吸引装置によるピッキング動作を示す図である。 図５は、第２実施形態に係る対象物吸引装置を示す図であって、図５（Ａ）はその側面図、図５（Ｂ）は上面図である。 図６は、第２実施形態の対象物吸引装置の要部断面図である。 図７は、第３実施形態に係る対象物吸引装置を示す図である。 図８は、第４実施形態に係る対象物吸引装置を示す図である。 図９は、第４実施形態に係る対象物吸引装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１０は、第４実施形態の対象物吸引装置の使用状態を示す斜視図である。 図１１は、第５実施形態に係る対象物吸引装置、及びその使用状態を示す図である。 図１２は、第６実施形態に係る対象物吸引装置を示す図である。 図１３は、第７実施形態に係る対象物吸引装置を示す図である。 図１４は、第７実施形態の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。本発明に係る把持型の対象物吸引装置は、多岐に亘る対象物を吸引対象とすることができる。好適な対象物の一つは、生体対象物である。生体対象物としては、代表的には生体由来の細胞を例示することができる。生体由来の細胞は、例えば血球系細胞やシングル化細胞などのシングルセル（細胞）、ＨｉｓｔｏｃｕｌｔｕｒｅやＣＴＯＳなどの組織小片、スフェロイドやオルガノイドなどの細胞凝集塊、ゼブラフィッシュ、線虫、受精卵などの個体、２Ｄ又は３Ｄのコロニー等である。この他、生体対象物として、組織、微生物、小サイズの種等を例示することができる。とりわけ、一般的に顕微鏡観察下でのピッキングが必要とされる、シングルセル、細胞凝集塊、２Ｄコロニー等の特定細胞の吸引に、本発明の対象物吸引装置は好適である。以下に説明する実施形態では、対象物が前記特定細胞（以下、単に「細胞」という）である例を示す。なお、対象物は上掲の生体対象物に限られるものではなく、小型の電子部品や機械部品、有機又は無機の破砕片や粒子、ペレット等であっても良い。

［第１実施形態；カメラ外付け型］
図１は、本発明の第１実施形態に係るピペッター１（把持型の対象物吸引装置）及びその操作部５を示す図であって、図１（Ａ）はこれらの側面図、図１（Ｂ）は上面図を示している。ピペッター１は、鉛筆型の形状を有する。作業者は、ピペッター１を片手で持ち、例えば一の容器に収容されている所要の細胞を培地等と共に吸引するピッキング作業、並びにピッキングした細胞を他の容器に吐出する作業を行う。

ピペッター１は、本体部２と、本体部２に外付けで搭載される撮像部３と、本体部２に装着されるチップ４とを備えている。図１（Ｃ）は本体部２からチップ４が取り外された状態の、ピペッター１の側面図である。本体部２は、細胞の吸引のための吸引力及びその吐出のための吐出力の発生する機構を内蔵し、作業者に把持される部分である。撮像部３は、ピッキング作業時に吸引対象の細胞の画像を撮像するために本体部２に搭載されている。チップ４は、細胞が出入り可能な先端開口４Ｔを備え、前記吸引力によって先端開口４Ｔからチップ４内に取り入れられた細胞を、吐出動作が終わるまで一時的に保持する。

本体部２は、外装カバー２１、把持部２２、保持ベース部２３、装着部２４、駆動モーター２５（吸引機構の一部／駆動部）及び負圧化機構２６（吸引機構の一部／メカ機構）を備えている。駆動モーター２５及び負圧化機構２６は、本体部２の内部に収容されている。外装カバー２１は、一方向に長いハウジング形状を有し、駆動モーター２５及び負圧化機構２６を含む吸引機構部分を覆うカバーである。

把持部２２は、本体部２のうち作業者が片手で把持することを企図した部分である。本実施形態の把持部２２は、外装カバー２１の長手方向の先端付近に形成され、当該外装カバー２１の両側面を各々凹曲面状に窪ませた部分からなる。なお、作業者が一方の手指で容易に把持できる限りにおいて、把持部２２の態様には制限はない。例えば、外装カバー２１から側方に突出する部分からなる把持部２２としても良い。しかし、ピッキング作業時に手ブレを起こし難くするためには、作業者に鉛筆を持つ場合と同様にして本体部２を把持させることが望ましい。また、本体部２は、上記吸引機構の内蔵によって相応の太さとなることから、把持させる部分は括れさせる方が把持し易い。従って、本実施形態の通り、外装カバー２１の先端付近の両側面を窪ませた把持部２２とすることが望ましい。

保持ベース部２３は、外付けの撮像部３を取り付けるための領域である。保持ベース部２３は、外装カバー２１の先端側に連設され、外装カバー２１よりも小さい横幅及び縦幅を有している。装着部２４は、チップ４が装着される部分である。装着部２４は、本体部２の最先端に配置され、保持ベース部２３よりも小さい外径を有している。なお、保持ベース部２３及び装着部２４は、チップ４内を負圧化するための吸引経路を形成するために、中空の形状を有している。

チップ４は、先細りのテーパ形状を有する中空体である。チップ４の一端側は、径の大きい根元部４１であり、他端側は径が最も小さくなる先端部４２である。先端部４２には、上述の先端開口４Ｔが設けられている。根元部４１は、本体部２の装着部２４の外径よりもやや小さい内径を有している。根元部４１が装着部２４に嵌合されることによって、チップ４は本体部２に装着される。

駆動モーター２５及び負圧化機構２６は、先端開口４Ｔを通して細胞をチップ４内に吸引させる吸引機構を構成する。負圧化機構２６は、本体部２内の吸引経路を通してチップ内を負圧化するメカ機構である。負圧化機構２６としては、シリンジと、該シリンジに進退可能に収容されたピストンとを備える機構を例示することができる。この場合、前記ピストンの後退によって、チップ４の内部を負圧化して吸引動作を実行し、前記ピストンの前進によって、チップ４の内部を加圧して吐出動作を実行させることができる。駆動モーター２５は、負圧化機構２６を動作させる電気的な駆動部であって、上掲の例では前記ピストンを前記シリンジ内で進退移動させる駆動源である。

撮像部３は、外付けカメラ３１と、この外付けカメラ３１を本体部２へ取り付けるための保持部３２とを含み、チップ４の先端開口４Ｔの周辺領域の画像を撮像する。外付けカメラ３１は、ＣＭＯＳセンサー等の撮像素子と、この撮像素子に被写体像を結像させるレンズ鏡筒とを含む小型カメラモジュールである。保持部３２は、本体部２の保持ベース部２３に外付け固定されるリング状の部分と、外付けカメラ３１を保持する部分とを備えている。外付けカメラ３１は、チップ４の先端開口４Ｔの周辺が撮像領域となるように保持部３２によって保持されている。

操作部５は、駆動モーター２５の動作を無線通信にて遠隔操作するためのリモコン装置である。操作部５は、作業者が片手で握るグリップ部５１と、操作キー５３を備えたキーベース５２とを含む。ここでは、操作キー５３として十字キーを例示している。例えば、操作キー５３の一の方向を押下すると駆動モーター２５が正転して負圧化機構２６が前記吸引動作を実行し、他の方向を押下すると駆動モーター２５が逆転して前記吐出動作を実行する。

図２は、ピペッター１及び操作部５を使用して、作業者がピッキング作業を行っている状態を示す斜視図である。図２には、ピペッター１及び操作部５に加えて、外付けカメラ３１が撮像した画像を表示する表示装置６と、吸引対象の細胞を収容している容器７とが示されている。表示装置６は、表示画面を備えたタブレット端末であり、本体部２と無線通信が可能な端末である。表示装置６は、スマートフォン、パーソナルコンピュータのディスプレイ或いは専用のモニター装置であっても良い。容器７には、培地が注液され、マトリクス状に配列された多数の細胞収容部を有するマイクロプレートが、前記培地に浸漬された状態で配置されている。

ピペッター１は作業者の右手ＲＨ（一方の手指）で把持され、操作部５は左手ＬＨ（他方の手指）で把持されている。ピペッター１は、右手ＲＨの親指と人差し指とで、外装カバー２１の側面に形成された一対の凹曲面からなる把持部２２が保持される態様で、作業者に把持されている。つまり、鉛筆を持つ際と同じ態様でピペッター１は把持されている。操作部５は、左手ＬＨの人差し指乃至小指でグリップ部５１が把持され、親指で操作キー５３が操作可能な態様で、作業者に把持されている。

ピッキング作業時、外付けカメラ３１がＯＮとされ、容器７に収容されている細胞の画像を撮像する。撮像された画像は、表示装置６に表示される。本実施形態のピペッター１を用いれば、作業者は、目視にて容器７に対するチップ４の先端開口４Ｔの位置をマクロ的に観察しつつ、外付けカメラ３１が撮像する画像にてミクロ的に容器７内の細胞も観察しながら、ピッキング作業を行うことができる。

すなわち作業者は、右手ＲＨでピペッター１を持ち、マクロ的な視点で先端開口４Ｔを、容器７内において吸引対象の細胞が存在する領域へ大まかに接近させてゆく。すると、本体部２に搭載されている外付けカメラ３１も、当該領域の細胞に自ずと接近する。このため外付けカメラ３１は、ターゲットとする細胞の明瞭な画像を取得できるようになる。作業者は、その画像を表示装置６で観察しながら、先端開口４Ｔをターゲット細胞に接近させることができる。そして、先端開口４Ｔがターゲット細胞に所定距離まで接近したら、左手ＬＨで操作部５の操作キー５３を操作して、本体部２に吸引動作を実行させる。これにより、先端開口４Ｔを通してターゲット細胞をチップ４内に吸引させることができる。従って、ピッキング作業の容易化を図ることができる。

また、作業者は、右手ＲＨで鉛筆を持つように本体部２を把持しながら、左手ＬＨで操作部５を操作して駆動モーター２５に吸引動作の開始指示を与えることができる。このため、先端開口４Ｔのターゲット細胞へのアプローチ時、並びに、ターゲット細胞の吸引時に、手ブレが発生し難くすることができる。

さらに、本実施形態によれば、片手で把持できるピペッター１を用いるので、クリーンベンチのような比較的小さな無菌室内に持ち込んでピッキング作業を行わせることができる。顕微鏡のような大型観察装置はクリーンベンチ内へ持ち込めず、コンタミネーションの問題が生じ得るが、本実施形態では当該問題を解消できる。また、顕微鏡観察では、対物レンズとの干渉を避けるために無理な姿勢でのピッキング作業を強いられることがある。これに対し、本実施形態では、容器７の上方に干渉物が存在しない状態でピッキング作業が行えるので、作業者の負担を軽減することができる。

さらに、本実施形態では、保持部３２を介して外付けカメラ３１を本体部２へ外付けする構成である。このため、保持部３２を介して本体部２で保持可能な限りにおいて、各種のカメラ、例えば焦点距離、倍率、解像度等が異なるカメラを外付けカメラ３１として代替搭載させることができる。また、蛍光観察や紫外線観察等の各種目的に応じて、カメラを取り替えることも可能である。

図３は、ピペッター１の本体部２の電気的構成を示すブロック図である。本体部２は、上記の構成に加え、コントローラ２７、無線通信ユニット２８及び電池２０を備えている。コントローラ２７は、マイクロコンピュータ等からなり、本体部２の各部を統括的に制御する。コントローラ２７は、所定のプログラムが実行されることで、機能的にモーター制御部２７１及びカメラ制御部２７２を有するように動作する。

モーター制御部２７１は、操作部５から与えられる操作信号に応じて、駆動モーター２５の動作を制御する。例えば、操作部５から吸引動作の開始指示が与えられると、モーター制御部２７１は、駆動モーター２５を正転させ、負圧化機構２６によりチップ４内が負圧化されるよう制御する。一方、操作部５から吐出動作の開始指示が与えられると、モーター制御部２７１は、駆動モーター２５を逆転させ、負圧化機構２６がチップ４内を加圧するように制御する。

カメラ制御部２７２は、操作部５から与えられる操作信号に応じて、外付けカメラ３１による撮像動作を制御する。操作部５から撮像開始指示が与えられると、カメラ制御部２７２は外付けカメラ３１を動作させ、撮像動作を実行させる。

無線通信ユニット２８は、本体部２と操作部５及び表示装置６との通信可能に接続するための、近距離無線インターフェースである。無線通信ユニット２８としては、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信インターフェースを用いることができる。電池２０は、駆動モーター２５及び外付けカメラ３１、及び本体部２に搭載されている電子基板の動作電源である。

表示装置６には画像処理部６１が備えられている。画像処理部６１は、外付けカメラ３１により取得された画像データに所要の画像処理を施して、表示装置６の表示画面に表示させる。例えば、容器７におけるターゲット細胞の座標が既知ならば、容器７に基準位置を示すマークを付しておくことで、外付けカメラ３１が撮像する画像上でターゲット細胞の位置を特定することができる。この場合、画像処理部６１に前記ターゲット細胞にマーキングを付す等の画像処理を行わせることが望ましい。

図４は、ピッキング動作時における外付けカメラ３１の撮像動作を示す図である。シャーレ状の容器７には培地７１が注液され、培地内には複数の細胞Ｃが分散されている。ここでは、図中の細胞Ｃｔが、吸引対象となるターゲット細胞Ｃｔであるとする。そして、このターゲット細胞Ｃｔに、チップ４の先端開口４Ｔが垂直方向からアプローチしている状態が示されている。

外付けカメラ３１は、チップ４の先端開口４Ｔの周辺が画角Ａｖ内に収まるように、保持部３２に保持されている。このため、作業者は、外付けカメラ３１が撮像する画像を表示装置６で観察することにより、先端開口４Ｔのターゲット細胞Ｃｔへの接近状態を的確把握することができる。図４では、外付けカメラ３１の撮像光軸ＯＰ上に、ターゲット細胞Ｃｔが位置している状態を示している。この場合、ターゲット細胞Ｃｔは、表示装置６の表示画像の中央に表示される。作業者は、表示装置６が表示する言わばミクロ観察画像を確認しながら、簡単且つ的確にターゲット細胞Ｃｔのピッキングを行うことができる。

［第２実施形態；カメラ内蔵型］
図５は、第２実施形態に係るピペッター１Ａを示す図であって、図５（Ａ）はその側面図、図５（Ｂ）は上面図である。上記第１実施形態では、撮像部３として、本体部２の外側に外付けカメラ３１が取り付けられる例を示した。第２実施形態では、本体部２に撮像部３が内蔵される例を示す。

ピペッター１Ａは、本体部２Ａと、本体部２に内蔵される態様で搭載される内蔵カメラ３３（撮像部）と、本体部２Ａに装着されるチップ４とを備えている。本体部２Ａは、第１実施形態と同様に、外装カバー２１、把持部２２及び図５には表れない装着部２４、駆動モーター２５及び負圧化機構２６を備えている。これらについては、重複を避けるため説明を省く。内蔵カメラ３３は、先端開口４Ｔを通して当該先端開口４Ｔの周辺領域の撮像が行えるように、本体部２内に配置されている。

図６は、ピペッター１Ａの要部断面図である。本体部２Ａの内部には、チップ４内を負圧化するための吸引経路である、連通経路２０１及び終端開口部２０２が備えられている。内蔵カメラ３３は、前記吸引経路中に配置されている。連通経路２０１は、負圧化機構２６のシリンジに連通する経路であり、吸引動作時には負圧化機構２６によってエアが吸引される経路となる。終端開口部２０２は、連通経路２０１の終端に連設され、連通経路２０１よりも水平断面積が大きい空間を区画している。終端開口部２０２は、連通経路２０１とチップ４の内部空間とを連通する部分であると共に、内蔵カメラ３３を収容する部分である。

内蔵カメラ３３は、レンズ鏡筒３３１と、このレンズ鏡筒３３１によって被写体像が結像される撮像素子３３２とを含む小型カメラモジュールである。内蔵カメラ３３としては、例えば医療用の内視鏡に搭載されるカメラ装置を適用することができる。内蔵カメラ３３は、円筒型のモジュールであり、その円筒外周部において、周方向に間隔を置いて配置された複数の支持梁３４で支持されている。

支持梁３４は、終端開口部２０２の内壁から径方向中心に向けて延出している。例えば、本体部２Ａの外周面から内部に向けて螺合され、内蔵カメラ３３の外周部分とも螺合する締結ネジを、支持梁３４として用いることができる。連通経路２０１とチップ４内の空間とは、終端開口部２０２における内蔵カメラ３３の外周側の空間を通して連通している。このように、本体部２Ａ内に不可避的に設けねばならない吸引経路のスペースを利用することで、効率的に内蔵カメラ３３を本体部２Ａ内に配置することができる。なお、内蔵カメラ３３への給電及び画像信号の伝送のために、ケーブル３３３が内蔵カメラ３３に接続されている。本体部２Ａは、このケーブル３３３を配線するためのケーブル収容孔２０３が備えられている。

内蔵カメラ３３は、先端開口４Ｔを貫通する撮像光軸ＯＰを持つ。内蔵カメラ３３の撮像範囲は、先端開口４Ｔの開口範囲となる。つまり、内蔵カメラ３３は、先端開口４Ｔを絞りの開口として、吸引対象のターゲット細胞Ｃｔ及びその周辺の画像を撮像することができる。作業者は、当該画像を観察しながら、ピッキング作業を行うことができる。また、内蔵カメラ３３は、チップ４内を撮像し、チップ内空間の様子を観察することを可能とする。このため、本実施形態では、チップ４内に培地と共に吸引されたターゲット細胞Ｃｔの観察、夾雑物や異物の存在の確認、さらには先端開口４Ｔの詰まりの確認等を行うことも可能である。

［第３実施形態；カメラ内蔵型の他の例］
図７は、第３実施形態に係るピペッター１Ｂを示す図である。ここでは、第２実施形態で例示した内蔵カメラ３３の、他の配置例を示す。ピペッター１Ｂの本体部２Ｂの内部には、複数の独立チャンネルを有するチューブ３５が備えられている。図７では、チューブ３５が、三つの独立チャンネル；第１チャンネル３５１、第２チャンネル３５２及び第３チャンネル３５３を備える例を示している。これらチャンネル３５１、３５３、３５３は、チューブ３５に独立的に形成された中空通路である。

第１チャンネル３５１（他の独立チャンネル）には、内蔵カメラ３３及びそのケーブル３３３が配置されている。内蔵カメラ３３は、第１チャンネル３５１の終端開口部付近に、先端開口４Ｔを通して撮像が行えるように配置されている。第２実施形態と同様に、内蔵カメラ３３は、先端開口４Ｔを貫通する撮像光軸ＯＰを持つ。内蔵カメラ３３は、先端開口４Ｔを通してターゲット細胞Ｃｔの画像を撮像することが可能であると共に、チップ４の内部を撮像することが可能である。

第２チャンネル３５２（一の独立チャンネル）は、チップ４内を負圧化するための吸引経路として用いられる。つまり、第２チャンネル３５２は、負圧化機構２６が動作した際に空気が吸引される経路として用いられる。第３チャンネル３５３には、適宜な装置や部材を組み込むことができる。例えば、チップ４内を撮像する場合等に照明光を提供する光ファイバ式ライトガイドを、第３チャンネル３５３に配置することができる。

第３実施形態のピペッター１Ｂによれば、内蔵カメラ３３やその他必要な部材をチューブ３５に組み付けた上で本体部２Ｂへ装着することが可能である。従って、カメラ内蔵型のピペッターの組み立て性を良好にすることができる。

［第４実施形態；レーザポインタ付設型］
図８は、第４実施形態に係るピペッター１Ｃの要部を示す図である。第４実施形態では、ターゲット細胞Ｃｔにレーザ光を照射するレーザポインタ機能を備えるピペッター１Ｃを例示する。ピペッター１Ｃは、第１実施形態と同様に、本体部２Ｃと、本体部２に外付けされる態様で搭載される外付けカメラ３１と、本体部２Ｃに装着されるチップ４とを備えている。本体部２Ｃは、第１実施形態と同じく、外装カバー２１、把持部２２、装着部２４、駆動モーター２５及び負圧化機構２６を備えている。第１実施形態と相違する点は、吸引対象のターゲット細胞Ｃｔに対してレーザ光Ｌを照射可能なレーザ光源８をさらに備える点である。

レーザ光源８は、可視光のレーザ光Ｌを発する発光素子を有している。レーザ光源８は、ホルダ８１を介して本体部２Ｃに外付けされている。本実施形態では、外付けカメラ３１の対極位置において保持部３２にホルダ８１が組み付けられ、そのホルダ８１にレーザ光源８が支持されている例を示している。レーザ光源８は、チップ４の先端部４２の方向を指向してレーザ光Ｌを発するように、ホルダ８１に取り付けられている。

本実施形態では、ターゲット細胞Ｃｔを特定しレーザ光Ｌでポインティングする操作を容易とするために、容器７を撮像する観察カメラ９を用いることが望ましい。図８の例では、容器７の下方に観察カメラ９を配置する例を示している。もちろん、容器７としては透光性の容器が用いられる。観察カメラ９は、容器７の底面を通して、容器７内に収容されている細胞Ｃ及びターゲット細胞Ｃｔを撮像する。その撮像画像を見ながら、作業者は、ターゲット細胞Ｃｔを特定すると共に、当該ターゲット細胞Ｃｔにレーザ光Ｌを照射する動作を行うことができる。

図９は、第４実施形態に係るピペッター１Ｃの本体部２Ｃの電気的構成を示すブロック図である。基本構成は図３に示した第１実施形態の本体部２と同じであるが、第４実施形態の本体部２Ｃは、上述のレーザ光源８と、このレーザ光源８を制御するレーザ制御部２７３を有するコントローラ２７Ｃとを備えている点で相違する。レーザ制御部２７３は、操作部５から与えられる指示信号に応じて、レーザ光源８のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御する。また、観察カメラ９は、表示装置６と通信可能に接続され、撮像した画像が表示装置６の表示画面に表示可能とされている。この表示の際、画像処理部６１によって所用の画像処理が施される。

図１０は、ピペッター１Ｃの使用状態を示す斜視図である。作業者は、レーザ光源８をＯＮとすると共に、観察カメラ９の撮像画像を表示装置６で視認して確認しながら、ターゲット細胞Ｃｔを特定する。ターゲット細胞Ｃｔの座標が既知であるならば、表示装置６の表示画面上でターゲット細胞Ｃｔにマーキングする画像処理を行わせ、特定を容易とすることが望ましい。ターゲット細胞Ｃｔが特定されたならば、作業者はレーザ光源８が発するレーザ光Ｌを、表示装置６で確認しながら当該ターゲット細胞Ｃｔに照射する。

一度、レーザ光Ｌでターゲット細胞Ｃｔをポインティングすれば、作業者はチップ４の先端開口４Ｔとターゲット細胞Ｃｔとの位置関係をマクロ的に把握することができる。つまり、先端開口４Ｔのターゲット細胞Ｃｔへのアプローチ経路を容易に知見することができる。先端開口４Ｔがターゲット細胞Ｃｔにある程度近づけば、外付けカメラ３１が撮像する画像を表示装置６に表示させる。その表示画像に基づいて、作業者は、ミクロ的に容器７内のターゲット細胞Ｃｔを観察しながら、ピッキング作業を行うことができる。第４実施形態によれば、第１実施形態のピペッター１にターゲット細胞Ｃｔのレーザポインタ機能が付加されるので、先端開口４Ｔのターゲット細胞Ｃｔへのアプローチを一層容易にすることができる。

［第５実施形態；レーザポインタ付設型の他の例］
図１１は、第５実施形態に係るピペッター１Ｄ、及びその使用状態を示す図である。ピペッター１Ｄは、レーザ光源８の本体部２Ｄへの取り付けの態様が、第４実施形態のピペッター１Ｃとは相違している。レーザ光源８は、チップ４の軸方向と略平行に延びるアーム８２を介して、本体部２Ｄに外付けされている。

アーム８２は、Ｌ字型の形状を有し、その基端が保持部３２に取り付けられ、先端が先端開口４Ｔに近い位置まで延びている。レーザ光源８は、先端開口４Ｔの近傍を通してターゲット細胞Ｃｔにレーザ光Ｌを照射可能に、アーム８２の前記先端に取り付けられている。つまり、レーザ光Ｌの光軸とチップ４の吸引軸とが先端開口４Ｔ付近で鈍角的に交差するように、レーザ光源８が本体部２Ｄへ搭載されている。なお、前記吸引軸は、先端開口４Ｔを通るチップ４の中心軸である。

第５実施形態に係るピペッター１Ｄによれば、常にレーザ光源８とターゲット細胞Ｃｔとの間に先端開口４Ｔが位置することになる。このため、レーザ光Ｌがターゲット細胞Ｃｔを照射している状態を作れば、そのレーザ光Ｌが示す経路がターゲット細胞Ｃｔへのアプローチ経路となる。つまり、一旦ターゲット細胞Ｃｔをレーザ光Ｌでポインティングすると、後は図１１の点線で示すようにピペッター１Ｄを移動し、レーザ光Ｌに沿って先端開口４Ｔをアプローチしてゆけば、自ずとターゲット細胞Ｃｔに先端開口４Ｔが到達するようになる。従って、先端開口４Ｔのターゲット細胞Ｃｔへのアプローチを一層容易にすることができる。

［第６実施形態；レーザ光源内蔵型］
図１２は、第６実施形態に係るピペッター１Ｅを示す図である。ピペッター１Ｅは、第３実施形態に係るピペッター１Ｂに、内蔵型のレーザ光源８Ａが追加された実施形態である。ピペッター１Ｅの本体部２Ｅの内部には、複数の独立チャンネルを有するチューブ３５、すなわち、第１～第３チャンネル３５１、３５３、３５３を備えるチューブ３５が配置されている。

第２実施形態と同様に、第１チャンネル３５１には、内蔵カメラ３３及びそのケーブル３３３が配置されている。第２チャンネル３５２は、チップ４内を負圧化するための吸引経路として利用される。そして、第３チャンネル３５３には、内蔵型のレーザ光源８Ａ及びその給電線８４が収容されている。レーザ光源８Ａは、第３チャンネル３５３の終端開口部付近に、先端開口４Ｔを貫通してレーザ光Ｌを照射可能に配置されている。

ピペッター１Ｅを用いれば、吸引開口である先端開口４Ｔを貫通する光路上で、レーザ光Ｌを放射させ、ターゲット細胞Ｃｔをポインティングすることができる。作業者は、レーザ光Ｌがターゲット細胞Ｃｔをポインティングしている状態を維持しつつ、レーザ光Ｌに沿って先端開口４Ｔをアプローチしてゆけばよい。そうすれば、自ずとターゲット細胞Ｃｔに先端開口４Ｔを到達させることができる。その後、作業者は、内蔵カメラ３３Ａが撮像する画像を確認しながら、ピッキング作業を行うことになる。

［第７実施形態；測距手段付設型］
図１３は、第７実施形態に係るピペッター１Ｆの要部を示す図である。ピペッター１Ｆは、図８に示した第４実施形態のピペッター１Ｃに、測距手段の一部を担う受光ユニット８３が追加された実施形態である。ここでの測距手段は、先端開口４Ｔと吸引対象のターゲット細胞Ｃｔとの間の距離を導出する手段である。図１３では、測距手段がレーザ光源８と受光ユニット８３との組み合わせで構成される例を示している。

受光ユニット８３は、レーザ光Ｌに対して感度を有する受光素子を有し、保持部３２を利用して本体部２Ｆに外付けされている。前記受光素子の受光面は、先端開口４Ｔの方向を指向している。受光ユニット８３は、レーザ光源８が発したレーザ光Ｌの反射光ＲＬを受光する。図１３では、ターゲット細胞Ｃｔに照射されたレーザ光Ｌの反射光ＲＬが、受光ユニットで受光されている例を示している。

第７実施形態によれば、レーザ光Ｌの発光から受光までに要した時間を計測することで、先端開口４Ｔとターゲット細胞Ｃｔとの間の距離を求めることが可能となる。すなわち、先端開口４Ｔがターゲット細胞Ｃｔにどの程度接近しているかを把握することができる。従って、作業者は、吸引動作の開始タイミングを容易に把握することができる。例えば、先端開口４Ｔが吸引に適した距離までターゲット細胞Ｃｔに接近したことを測距手段が検知したら、鳴動音を発報させる機能を付加することが望ましい。

図１４は、第７実施形態における測距手段の変形例を説明するための図である。測距手段は、第２、第３、第６実施形態に例示した内蔵カメラ３３が撮像する画像を画像処理することによって、先端開口４Ｔとターゲット細胞Ｃｔとの間の距離を求めるものであっても良い。ターゲット細胞Ｃｔが粒揃いの細胞であってそのサイズが概ね既知であれば、内蔵カメラ３３が撮像する画像に映り込んでいる先端開口４Ｔとターゲット細胞Ｃｔとのサイズ比に基づいて、両者間の距離を求めることができる。

図１４は、内蔵カメラ３３が撮像する画像を表示する表示画面６２を示している。内蔵カメラ３３は、チップ４の内側から撮像するので、先端開口４Ｔと、この先端開口４Ｔを通したターゲット細胞Ｃｔとが画像に映り込む。図１４（Ａ）は、先端開口４Ｔに対して比較的遠い位置にあるターゲット細胞Ｃｔ－１を示している。この場合、画像における先端開口４Ｔのサイズに比べて、ターゲット細胞Ｃｔ－１のサイズは小さい。一方、図１４（Ｂ）は、先端開口４Ｔに対して比較的近い位置にあるターゲット細胞Ｃｔ－２を示している。この場合、先端開口４Ｔのサイズに対するターゲット細胞Ｃｔ－２のサイズは、先のターゲット細胞Ｃｔ－１よりも大きくなる。従って、先端開口４Ｔとターゲット細胞Ｃｔとのサイズ比を求めることで、両者間の距離を知見することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の第１～第７実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、さらに種々の変形実施形態を取ることができる。例えば本発明は、次に示すような変形実施形態を採用することができる。

（１）図３及び図９に示した実施形態では、コントローラ２７のモーター制御部２７１は、操作部５が作業者から動作指示を受け付けたときに駆動モーター２５を動作させ、吸引動作を実行させる例を示した。これに代えて、作業者の操作に依存せず、予め定められた吸引条件が成立したとき、モーター制御部２７１が駆動モーター２５を自動的に動作させ、ターゲット細胞Ｃｔをチップ４内に吸引させるようにしても良い。

前記吸引条件としては、チップ４の先端開口４Ｔが吸引に適した距離までターゲット細胞Ｃｔに接近したことが例示できる。この場合、図１３に示した測距手段付のピペッター１Ｆを用いることができる。前記測距手段が、先端開口４Ｔがターゲット細胞Ｃｔに所定距離まで接近したことを検知したとき、吸引条件が成立したとしてモーター制御部２７１が駆動モーター２５を動作させ、ターゲット細胞Ｃｔをチップ４内に吸引させる。この他、前記吸引条件として、細胞Ｃに所定波長の光を照射し、細胞Ｃが蛍光したことを例示できる。この場合、図８に示した、観察カメラ９を含む観察システムを用いることができる。蛍光を発生させる光源を本体部２Ｃに搭載し、蛍光を発した細胞をターゲット細胞Ｃｔとしてモーター制御部２７１が自動吸引させる態様を例示することができる。この変形例によれば、所定の吸引条件が成立したときにターゲット細胞Ｃｔが自動吸引されるので、当該ピペッターの操作性を高めることができる。

（２）第１実施形態では、外付けカメラ３１が保持部３２を介して本体部２の保持ベース部２３に外付けされる例を示した。外付けカメラ３１は、単一のカメラの装着だけを想定するのではなく、目的に応じて種々のカメラへ交換可能な態様とすることが望ましい。例えば、光学倍率が異なるカメラ、画素数が異なるカメラ、或いは蛍光観察や赤外線観察に適したカメラを、カートリッジ式で本体部２へ装着可能なように、保持部３２及び保持ベース部２３を構成することが望ましい。また、画像処理部６１に光学ズーム機能を具備させることが望ましい。

（３）レーザ光源８が外付けされる第４実施形態において、レーザ光源８を他のレーザ光源に取り替え可能な構成としても良い。例えば、第１の波長のレーザ光を発するレーザ光源８をデフォルト装着光源とし、レーザポインタ以外の他の目的に好適な第２の波長のレーザ光を発するレーザ光源を、サブ光源としてホルダ８１に着脱可能とする例を挙げることができる。

（４）ピペッターの使い易さに、ピペッターの重さや重心位置が影響を与えることがある。作業者は、ピペッターを把持して長時間のピッキング作業を行うので、当該ピペッターの重さや重心位置がフィットしないと、精度の高いピッキング作業が阻害されたり、余計な疲労感を与えたりする不具合が生じ得る。そして、如何にフィット感を持つかについては、作業者によってまちまちである。そこで、上記実施形態のピペッター１～１Ｆの本体部２～２Ｆに、重さ及び重心位置を調整可能な機構を付設することが望ましい。例えば、重さ調整のための単位ウェイトを複数個搭載可能なバランサを、本体部２～２Ｆに摺動自在に付設する態様を例示することができる。

Ｃ 細胞（対象物）
Ｃｔ ターゲット細胞（吸引対象の対象物）
Ｌ レーザ光
ＲＨ、ＬＨ 右手（一方の手指）、左手（他方の手指）
１～１Ｆ ピペッター（対象物吸引装置）
２～２Ｆ 本体部
２１ 外装カバー
２２ 把持部
２４ 装着部
２５ 駆動モーター（吸引機構／駆動部）
２６ 負圧化機構（吸引機構／メカ機構）
２７ コントローラ
３ 撮像部
３１ 外付けカメラ
３２ 保持部
３３ 内蔵カメラ
３５ チューブ
３５１ 第１チャンネル（一の独立チャンネル）
３５２ 第２チャンネル（他の独立チャンネル）
４ チップ
５ 操作部
６ 表示装置
８ レーザ光源
８３ 受光ユニット（測距手段）

Claims (6)

1. 対象物が出入り可能な先端開口を備えたチップが装着される装着部と、前記先端開口を通して前記対象物を前記チップ内に吸引させる吸引機構と、作業者が把持する把持部と、を有する本体部と、
   前記吸引機構の操作部と、
   前記本体部に搭載され、前記チップの先端開口の周辺領域の画像を撮像する撮像部と、
   を備え、
   前記本体部は、一方向に長いハウジング形状を有する外装カバーを備え、
   前記把持部は、前記外装カバーに形成され、作業者の一方の手指で把持可能な形状を備え、
   前記吸引機構は、前記チップ内を負圧化するメカ機構と、当該メカ機構を動作させる電気的な駆動部と、を含み、
   前記操作部は、作業者の他方の手指で操作可能であって前記駆動部を遠隔操作可能であり、
   前記撮像部は、前記本体部に外付けされる保持部と、前記先端開口の周辺が撮像領域となるように前記保持部によって保持される外付けカメラとを含む、
   把持型の対象物吸引装置。
2. 請求項１に記載の対象物吸引装置において、
   前記本体部に搭載され、吸引対象の対象物に対してレーザ光を照射可能なレーザ光源をさらに備える、把持型の対象物吸引装置。
3. 請求項２に記載の対象物吸引装置において、
   前記レーザ光源は、前記先端開口の近傍において吸引軸と交差して対象物にレーザ光を照射可能に、前記本体部に外付けされている、把持型の対象物吸引装置。
4. 請求項２に記載の対象物吸引装置において、
   前記レーザ光源は、前記先端開口を貫通して対象物にレーザ光を照射可能に、前記本体部に内蔵されている、把持型の対象物吸引装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の対象物吸引装置において、
   前記先端開口と吸引対象の対象物との間の距離を導出する測距手段をさらに備える、把持型の対象物吸引装置。
6. 請求項１又は２に記載の対象物吸引装置において、
   前記吸引機構は、前記駆動部を制御するコントローラをさらに含み、
   前記コントローラは、予め定められた吸引条件が成立したとき、前記駆動部を動作させ対象物を前記チップ内に自動吸引させる、把持型の対象物吸引装置。

Images