JPWO2019150756A1 - 生体対象物の移動方法及び移動装置 - Google Patents

Abstract

細胞移動装置（Ｓ）は、細胞（Ｃ）を、移動元のディッシュ（２）からマイクロプレート（４）のウェル（４１）へ移動させる。細胞移動装置（Ｓ）は、細胞（Ｃ）を担持するディッシュ（２）を撮像して当該細胞の面積等の条件情報を取得するためのカメラユニット（５）と、細胞をピックアップするチップ（１２）が装着され、ピックアップされた細胞をウェル（４１）へ移動させることが可能なヘッド（６１）と、ヘッド（６１）の動作を制御する制御部（７）とを備える。制御部（７）は、カメラユニット（５）により取得された細胞の条件情報を参照し、マイクロプレート（４）が有する複数のウェル（４１）のうちの少なくとも２つのウェルに、同一条件の状態で細胞が収容されるように、ヘッド（６１）に細胞を移動させる。

Description

本発明は、例えば細胞又は細胞塊のような生体対象物を、所定の保持位置から複数のウェルを有する容器へ移動させる方法及び装置に関する。

例えば医療や生物学的な研究の用途では、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複数のウェルを備えたマイクロプレートへ移動する作業が行われることがある。例えば、多数の収容凹部を有する選別プレート上に撒かれた細胞を撮像装置で撮像し、得られた画像に基づき所望の細胞を選別し、選別された細胞をチップで吸引してマイクロプレートの各ウェルに移載する、という作業が行われることがある（例えば特許文献１）。前記マイクロプレートにおいて、複数のウェルに移動された細胞に対し、供試薬剤を添加して培養する薬効試験等の処理が行われる。

従来、前記マイクロプレートへの細胞の移動作業において、統計的手法を用いて、各ウェルへ投入する細胞の数を、ラフなレベルで揃える配慮は為されている。これは、各ウェルの細胞収容状態を均質化し、薬効を各ウェルおいてなるべく同条件で評価するためである。しかし、例えば三次元培養された細胞に対して薬効試験等を行う場合、その細胞の数をラフに揃えるだけでは各ウェルの均質化が図り難いという問題があった。三次元培養された細胞は形状が不揃いになり易く、細胞の数だけに依存して細胞を各ウェルに分配するだけでは、ウェル間にバラツキを生じさせてしまうからである。

国際公開第２０１５／０８７３７１号

本発明の目的は、複数のウェルに生体対象物を移動して薬効試験等の処理を行うに際して、各ウェルおいて同条件で生体対象物の評価を行うことができる生体対象物の移動方法及び移動装置を提供することにある。

本発明の一局面に係る生体対象物の移動方法は、所定の保持位置において生体対象物をピックアップし、ピックアップされた生体対象物を複数のウェルを有する容器へ移動する生体対象物の移動方法であって、前記複数のウェルのうちの少なくとも２つのウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記生体対象物を移動することを特徴とする。

本発明の他の局面に係る生体対象物の移動装置は、所定の保持位置において生体対象物の条件情報を取得する情報取得部と、前記生体対象物をピックアップするチップを有し、ピックアップされた生体対象物を複数のウェルを有する容器へ移動させることが可能なヘッドと、前記ヘッドの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記情報取得部が取得した前記生体対象物の条件情報を参照し、前記複数のウェルのうちの少なくとも２つのウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記ヘッドに前記生体対象物を移動させることを特徴とする。

図１は、本発明に係る生体対象物の移動方法及び移動装置が適用される細胞移動装置の構成例を概略的に示す図である。 図２（Ａ）は、前記細胞移動装置に使用されるマイクロプレートの斜視図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の縦断面図である。 図３（Ａ）は、比較例におけるウェルへの細胞収容状態を示す模式図、図３（Ｂ）及び（Ｃ）は、本実施形態におけるウェルへの細胞収容状態を示す模式図である。 図４は、本実施形態において、各ウェル内に収容される細胞の量を同一の状態とすることの概念を説明するための模式図である。 図５は、細胞の面積を算出する画像の例を示す図である。 図６は、細胞の体積を求めるための細胞の撮像方法を説明する図である。 図７は、細胞の蛍光強度に基づき、各ウェル内に収容される細胞を均質化する例を示す図である。 図８は、上記細胞移動装置の構成を示すブロック図である。 図９は、前記細胞移動装置を用いた細胞移動動作のフローチャートである。 図１０は、マイクロプレートの上面図であって、同一条件の状態で細胞が収容されるウェルの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。本発明に係る生体対象物の移動方法及び移動装置では、多岐に亘る生体対象物を移動対象とすることができる。本発明が適用可能な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。ここでの生体由来の細胞は、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。以下に説明する実施形態では、生体対象物が細胞又は細胞が数個〜数十万個凝集してなる細胞凝集塊（以下、これらを総称して単に「細胞Ｃ」という）である例を示す。

［細胞移動装置の全体構成］
図１は、本発明の生体対象物の移動方法が適用される細胞移動装置Ｓ（生体対象物の移動装置）の全体構成を概略的に示す図である。ここでは、細胞Ｃを２つの容器（ディッシュ２とマイクロプレート４）間で移動させる細胞移動装置Ｓを例示している。

細胞移動装置Ｓは、水平な載置面（上面）を有する透光性の基台１と、基台１の下方側に配置されたカメラユニット５（撮像部）と、基台１の上方側に配置されたヘッドユニット６とを含む。基台１の第１載置位置Ｐ１には、ディッシュ２（所定の保持位置）を備えた選別容器１１が載置され、第２載置位置Ｐ２にはマイクロプレート４（複数のウェルを有する容器）が載置されている。ヘッドユニット６は、細胞Ｃの吸引及び吐出を行うチップ１２が装着され、Ｚ方向（上下方向）に沿って移動可能なヘッド６１を複数備える。カメラユニット５及びヘッドユニット６は、Ｘ方向（水平方向）と、図１の紙面に垂直な方向（Ｙ方向）とに移動可能である。ディッシュ２及びマイクロプレート４は、ヘッドユニット６の移動可能範囲内において、基台１の上面に載置されている。

大略的に細胞移動装置Ｓは、細胞Ｃを多数保持している選別容器１１のディッシュ２から複数のチップ１２の各々で細胞Ｃを個別にピックアップし、ピックアップされた細胞をマイクロプレート４まで移動すると共に、当該マイクロプレート４（ウェル４１）に複数のチップ１２から細胞Ｃを同時に吐出する装置である。細胞Ｃの吸引の前に、カメラユニット５によりディッシュ２に保持されている細胞Ｃが撮像され、マイクロプレート４への移動対象とされる良質な細胞Ｃを選別する選別作業が行われる。

以下、細胞移動装置Ｓの各部を説明する。基台１は、所定の剛性を有し、その一部又は全部が透光性の材料で形成される長方形の平板である。好ましい基台１は、ガラスプレートである。基台１をガラスプレートのような透光性材料によって形成することで、基台１の下方に配置されたカメラユニット５にて、基台１の上面に配置された選別容器１１（ディッシュ２）及びマイクロプレート４を、当該基台１を通して撮像させることが可能となる。

選別容器１１は、細胞Ｃの移動元となる容器であり、培地Ｌを貯留し、細胞選別用のディッシュ２を培地Ｌに浸漬される状態で保持している。ディッシュ２は、細胞Ｃを保持するプレートであり、細胞Ｃを個別に収容して保持することが可能な保持凹部３を上面に複数有している。培地Ｌは、細胞Ｃの性状を劣化させないものであれば特に限定されず、細胞Ｃの種類により適宜選定することができる。

選別容器１１は、その上面側に矩形の上部開口１１Ｈを備えている。上部開口１１Ｈは、細胞Ｃの投入、並びに、選別された細胞Ｃをピックアップするための開口である。ディッシュ２は、上部開口１１Ｈの下方に配置されている。選別容器１１及びディッシュ２は、透光性の樹脂材料やガラスで作製されたものが用いられる。これは、選別容器１１の下方に配置されたカメラユニット５により、ディッシュ２に担持された細胞Ｃを観察可能とするためである。

選別容器１１には、図略の分注チップから、細胞培養液に分散された状態の複数の細胞Ｃが注入される。前記分注チップは、多量の細胞Ｃを含む細胞培養液を貯留する容器から、細胞Ｃと共に細胞培養液を吸引し、当該分注チップ内に保持する。その後、前記分注チップは、選別容器１１の上空位置へ移動され、上部開口１１Ｈを通してディッシュ２の上面にアクセスする。そして、前記分注チップの先端開口が選別容器１１の培地Ｌに浸漬された状態で、前記分注チップ内に保持された細胞Ｃが細胞培養液と共にディッシュ２の上へ吐出される。

マイクロプレート４は、細胞Ｃの移動先となる容器であり、細胞Ｃが吐出される複数のウェル４１を有する。ウェル４１は、マイクロプレート４の上面に開口した有底の孔である。１つのウェル４１には、培地Ｌと共に必要個数（通常は１個）の細胞Ｃが収容される。マイクロプレート４もまた、透光性の樹脂材料やガラスで作製されたものが用いられる。これは、マイクロプレート４の下方に配置されたカメラユニット５により、ウェル４１に担持された細胞Ｃを観察可能とするためである。

カメラユニット５は、選別容器１１又はマイクロプレート４に保持されている細胞Ｃの画像を、これらの下面側から撮像するもので、レンズ部５１及びカメラ本体５２を備える。レンズ部５１は、光学顕微鏡に用いられている対物レンズであり、所定倍率の光像を結像させるレンズ群と、このレンズ群を収容するレンズ鏡筒とを含む。カメラ本体５２は、ＣＣＤイメージセンサのような撮像素子を備える。レンズ部５１は、前記撮像素子の受光面に撮像対象物の光像を結像させる。カメラユニット５は、基台１と平行に左右方向に延びるガイドレール５Ｇに沿って、基台１の下方においてＸ方向及びＹ方向に移動可能である。また、レンズ部５１は、合焦動作のためにＺ方向に移動可能である。

ヘッドユニット６は、細胞Ｃをディッシュ２からピックアップしてマイクロプレート４へ移動させるために設けられ、複数本のヘッド６１と、これらヘッド６１が組み付けられるヘッド本体６２とを含む。各ヘッド６１の先端には、細胞Ｃの吸引（ピックアップ）及び吐出を行うチップ１２が装着されている。ヘッド本体６２は、ヘッド６１を＋Ｚ及び−Ｚ方向に昇降可能に保持し、ガイドレール６Ｇに沿って＋Ｘ及び−Ｘ方向に移動可能である。なお、ヘッド本体６２は、Ｙ方向にも移動可能である。

［マイクロプレート］
図２（Ａ）は、上述のマイクロプレート４の斜視図、図２（Ｂ）は、マイクロプレート４の縦断面図である。マイクロプレート４は、プレート本体４０と、このプレート本体４０にマトリクス状に配列された複数のウェル４１とを含む。細胞Ｃの吐出時、ウェル４１にはチップ１２の先端開口部ｔが進入するので、各ウェル４１は余裕を持ってチップ１２の進入を許容する開口径を有している。

市販されているマイクロプレートには基準サイズが存在する。基準マイクロプレートは、所定の縦×横サイズ（縦８５．４８ｍｍ×横１２６ｍｍ）を備え、所定数のウェルを有する。一般的なウェル数は、２４×１６個（３８４ウェル）であり、これらウェルが所定のピッチでマトリクス配列されている。図２（Ｂ）は、３８４ウェルのマイクロプレート４の断面図を示している。図示する通り、マイクロプレート４の長手方向には、２４個のウェル４１が均等なウェルピッチで配列されている（短手方向には１６個）。

［ウェルにおける細胞収容状態］
本実施形態の細胞移動装置Ｓは、ディッシュ２から所要の条件を満たす細胞Ｃをピックアップし、このピックアップされた細胞Ｃをマイクロプレート４のウェル４１へ移動する。この際、マイクロプレート４が備える各ウェル４１のうち、少なくとも２つの各ウェル４１に、同一条件の状態で細胞Ｃが収容されるように細胞Ｃが移動される。これは、各ウェル４１における細胞Ｃの収容状態を均質化し、薬効試験等を各ウェル４１おいて等価条件で評価できるようにするためである。

上記の「同一条件の状態」とは、例えば、少なくとも２つのウェル４１に各々収容されている細胞Ｃの量（条件情報の一例）が同一の状態である、或いは、細胞Ｃの発する蛍光の強度（条件情報の一例）が同一の状態である、という態様を例示することができる。細胞Ｃの量は、当該細胞Ｃの形状に由来する物理量であって、例えば細胞Ｃを二次元視した場合の面積や、細胞Ｃの体積である。なお、複数の細胞Ｃが１つのウェル４１に収容されている場合は、それらの合計面積又は合計体積である。

また、「同一条件」とは、細胞Ｃの量や蛍光の強度が、少なくとも２つのウェル４１間で全く同一であることに限定されるべきではない。そもそも本実施形態では、工業製品のように規格化された物を移動対象としているのではなく、細胞Ｃのように個体のサイズや性質等について本来的にバラツキの有る生体対象物を移動対象としており、これらを少なくとも２つのウェル４１に全く同じ条件で収容させることは実質的に不可能である。従って、１つのウェル４１に収容されている細胞Ｃの量や蛍光の強度と、他のウェル４１に収容されている細胞Ｃの量や蛍光の強度とのバラツキが２０％以内、好ましくは１０％以内の範囲であれば、両者は「同一条件」と評価されるべきである。

図３（Ａ）は、比較例におけるウェル４１への細胞収容状態を示す模式図である。ここでは、３つのウェル４１に、それぞれ比較的大サイズの細胞Ｃａと、比較的小サイズの細胞Ｃｂとが収容されている例を示している。３つのウェル４１において、大サイズの細胞Ｃａは１個ずつ収容されているが、小サイズの細胞Ｃｂの個数が異なっている。これらのウェル４１間の細胞収容状態は、１個の大サイズ細胞Ｃａと、数個の小サイズ細胞Ｃｂとが収容されている点において収容傾向は似ていると言えるが、小サイズ細胞Ｃｂの個数のバラツキ（３個〜５個）が存在する点において、細胞の量が同一条件の状態と評価することはできない。

図３（Ｂ）は、本実施形態におけるウェル４１への細胞収容状態を示す模式図である。ここでは、３つのウェル４１に、それぞれ比較的大サイズの細胞Ｃａが３個ずつ収容されている例を示している。この例では、３つのウェル４１間において、個々の細胞サイズが同グレードで、収容されている細胞個数が同一である。従って、これらのウェル４１間の細胞収容状態は、正確なレベルで同一条件の状態と評価することができる。

なお、図３（Ｃ）に示されたウェル４１への細胞収容状態も、図３（Ｂ）の各ウェル４１の細胞収容状態と同一条件と評価することができる。ここでは、３個の小サイズ細胞Ｃｂが集合して、一つの細胞塊Ｃｉを形成している。細胞塊Ｃｉが、１個の大サイズ細胞Ｃａと同等と評価される場合は、図３（Ｃ）のウェル４１は、図３（Ｂ）の各ウェル４１と同等と扱うことができる。

図４は、本実施形態において、各ウェル４１内に収容される細胞Ｃの量を同一の状態とすることの概念を説明するための模式図である。図３（Ｂ）に例示するように、各ウェル４１内に収容される個々の細胞サイズが同グレードで、細胞個数も同じとするのが最も好ましい。しかし、三次元培養された細胞は形状が不揃いになり易いことから、図３（Ｂ）の状態は形成し難い場合がある。図４は、このような場合において、ウェル４１間の細胞収容状態を同一条件の状態とする例を示している。

移動対象の細胞が収容される移動元容器２００には、サイズ（面積又は体積）の異なる細胞Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、すなわち大サイズ細胞Ｃ１、中サイズ細胞Ｃ２及び小サイズ細胞Ｃ３が多数個収容されている。細胞Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３に各々付されている「６」、「４」、「２」の数字は、各細胞Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のサイズを表す評価値とする。また、細胞Ｃ１〜Ｃ３は、移動対象の条件に合致するとして操作者に選択された細胞であるとする。図４は、このような移動元容器２００から細胞Ｃ１〜Ｃ３をピックアップし、３つのウェル４１−１、４１−２、４１−３の細胞収容状態を同一条件の状態とした例を示している。

第１ウェル４１−１には、大サイズ細胞Ｃ１が３個収容されている。第１ウェル４１−１の評価値は、６×３個＝１８である。第２ウェル４１−２には、大サイズ細胞Ｃ１が１個と、中サイズ細胞Ｃ２が３個とが収容されている。第２ウェル４１−２の評価値は、（６×１個）＋（４×３個）＝１８である。第３ウェル４１−３には、大サイズ細胞Ｃ１が１個と、中サイズ細胞Ｃ２が１個と、小サイズ細胞Ｃ３が４個とが収容されている。第３ウェル４１−３の評価値は、（６×１個）＋（４×１個）＋（２×４個）＝１８である。このように、３つのウェル４１−１、４１−２、４１−３において、収容されている細胞のサイズや個数は互いに異なるが、細胞のサイズに関する評価値は同じである。本実施形態においては、このような細胞収容状態も同一条件の状態と扱うものである。

上述の通り、細胞Ｃの量は、面積又は体積によって評価することができる。これらは、カメラユニット５（情報取得部）が細胞Ｃを撮像した画像から求めることができる。図５は、細胞Ｃの面積を算出するための二次元画像ＩＭの例を示す図である。この二次元画像ＩＭは、例えば図１に示す第１載置位置Ｐ１において、カメラユニット５に細胞Ｃを保持するディッシュ２（所定の保持位置の一例）を撮像させることによって取得される。取得された二次元画像ＩＭに対して、エッジ検出処理や特徴量抽出を伴うパターン認識処理などの画像処理を施すことで、当該二次元画像ＩＭに映り込んでいる細胞Ｃの外形輪郭形状が把握される。当該形状に基づいて、各細胞Ｃの面積を算出することができる。

図６は、細胞Ｃの体積を求めるための細胞Ｃの撮像方法を説明する図である。細胞Ｃの体積は、例えばカメラユニット５が異なる焦点位置で細胞Ｃを撮像した画像から求めることができる。先ず、図６（Ａ）に示すように、カメラユニット５のレンズ部５１の焦点位置を、細胞Ｃの下方部付近に合わせて１回目の撮像を行う。次に、図６（Ｂ）に示すように、レンズ部５１の焦点位置を、前記１回目の撮像よりも上方部分に合わせて２回目の撮像を行う。これらの撮像によって得られた画像において、各々細胞Ｃの外形輪郭を求める。同様な撮像を、外形輪郭が最大となるまで続ける。球形の細胞Ｃの場合は、その下半球についてｎ回の撮像が行われることになる。細胞Ｃの上半球の撮像は行えないが、下半球のｎ回の撮像から各々得られる外形輪郭より、細胞Ｃの全体の体積を推定演算により求めることができる。

図７は、細胞Ｃの蛍光強度に基づき、各ウェル４１内に収容される細胞Ｃを均質化する例を示す図である。なお、細胞Ｃの蛍光強度を条件情報として用いる場合、当該細胞Ｃが蛍光性を有している場合は、その蛍光強度が測定される。一方、細胞Ｃが蛍光性を具備していない場合は、適宜な薬剤と反応させることによって当該細胞Ｃを蛍光性に変え、その蛍光強度が測定される。蛍光強度は、例えば蛍光分析装置（情報取得部）にて測定することができる。或いは、カメラユニット５が撮像した画像において、各細胞Ｃの色合い、或いは輝度を算出することによって、蛍光強度を評価するようにしても良い。

図７において、移動対象の細胞が収容される移動元容器２００には、蛍光強度の異なる細胞Ｃ（Ｌ１）、Ｃ（Ｌ２）、Ｃ（Ｌ３）・・・が多数個収容されている。付記されているＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、各細胞Ｃが備える蛍光強度を意味する。図７は、このような移動元容器２００から細胞Ｃをピックアップし、２つのウェル４１−Ａ、４１−Ｂの細胞収容状態を同一条件の状態とした例を示している。第１ウェル４１−Ａには、各々が固有の蛍光強度Ｌｎを有する複数個の細胞Ｃ（Ｌｎ）が収容されている。同様に、第２ウェル４１−Ｂには、各々が固有の蛍光強度Ｌｍを有する複数個の細胞Ｃ（Ｌｍ）が収容されている。そして、複数個の細胞Ｃ（Ｌｎ）の合計の蛍光強度と、複数個の細胞Ｃ（Ｌｍ）の合計の蛍光強度とが、同一又は近似（既述の通り、両者の相違が２０％以内）するように調製されている。合計蛍光強度を揃えるために、移動元容器２００の細胞Ｃ（Ｌ１）、Ｃ（Ｌ２）、Ｃ（Ｌ３）・・・の中から適宜な細胞が選択され、それぞれ第１ウェル４１−Ａ、第２ウェル４１−Ｂに移動される。これにより、個々の細胞Ｃの蛍光特性がまちまちであっても、各ウェル４１の細胞収容状態を均質化することができる。

［細胞移動装置の電気的構成］
図８は、細胞移動装置Ｓの電気的構成を示すブロック図である。細胞移動装置Ｓは、ヘッドユニット６の移動、ヘッド６１（チップ１２）の昇降、細胞Ｃの吸引及び吐出動作、並びにカメラユニット５の移動及び撮像動作等を制御する制御部７を備える。また、細胞移動装置Ｓは、カメラユニット５を水平移動させる機構としてカメラ軸駆動部５３、レンズ部５１を上下動させる駆動源としてサーボモータ５４、ヘッドユニット６を水平移動させる機構としてヘッドユニット軸駆動部６３、ヘッド６１を昇降させる機構並びに吸引及び吐出動作を行わせる機構としてヘッド駆動部６４を備えている。

カメラ軸駆動部５３は、ガイドレール５Ｇ（図１）に沿ってカメラユニット５を水平移動させる駆動モータを含む。カメラ軸駆動部５３は、カメラユニット５を、ディッシュ２の直下の第１載置位置Ｐ１と、マイクロプレート４の直下の第２載置位置Ｐ２との間で移動させる。

サーボモータ５４は、正回転又は逆回転することで、図略の動力伝達機構を介して、レンズ部５１を所定の分解能で上下方向に移動させる。この移動によって、ウェル４１に収容された細胞Ｃにレンズ部５１の焦点位置が合わせられる。なお、図８において点線で示しているように、レンズ部５１ではなく、サーボモータ５４によってマイクロプレート４自体、若しくはマイクロプレート４が載置されるステージ（基台１）を上下動させるようにしても良い。また、図８ではマイクロプレート４を撮像対象として例示しているが、細胞Ｃの条件情報（細胞Ｃの面積等）を取得するステップでは、ディッシュ２が撮像対象となる。

ヘッドユニット軸駆動部６３は、ガイドレール６Ｇに沿ってヘッドユニット６（ヘッド本体６２）を移動させる駆動モータを含む。ヘッド駆動部６４は、ヘッド６１をヘッド本体６２に対して昇降させる動力源となるモータと、チップ１２の先端開口部ｔに吸引力及び吐出力を発生させる動力源となる機構とを含む。

制御部７は、マイクロコンピュータ等からなり、所定のプログラムが実行されることで、軸制御部７１、ヘッド制御部７２、撮像制御部７３、画像処理部７４（情報取得部の一部）、判定部７５、記憶部７６及び主制御部７７を備えるように機能する。

軸制御部７１は、ヘッドユニット軸駆動部６３の動作を制御する。すなわち、軸制御部７１は、ヘッドユニット軸駆動部６３を制御することで、ヘッドユニット６を水平方向の所定の目標位置へ移動させる。ヘッド６１（チップ１２）の、選別容器１１とマイクロプレート４との間の移動、ディッシュ２の保持凹部３に対する鉛直上空での位置決め、並びに吐出対象となるマイクロプレート４のウェル４１に対する鉛直上空での位置決め等は、軸制御部７１によるヘッドユニット軸駆動部６３の制御によって実現される。

ヘッド制御部７２は、ヘッド駆動部６４を制御することにより、制御対象とするヘッド６１を所定の目標位置に向けて昇降させる。また、ヘッド制御部７２は、制御対象とするヘッド６１に対応する吸引機構を制御することにより、所定のタイミングでチップ１２の先端開口部ｔに吸引力又は吐出力を発生させる。

撮像制御部７３は、カメラ軸駆動部５３を制御して、カメラユニット５をガイドレール５Ｇに沿って移動させる動作を制御する。また、撮像制御部７３は、カメラユニット５によるディッシュ２又はマイクロプレート４の撮像動作（露光量やシャッタータイミング等）を制御する。さらに撮像制御部７３は、合焦動作のために、サーボモータ５４にレンズ部５１を上下方向に所定のピッチ（例えば数十μｍピッチ）で移動させるための制御パルスを与える。

画像処理部７４は、カメラ本体５２により取得された画像データに対して、エッジ検出処理や特徴量抽出を伴うパターン認識処理などの画像処理を施す。画像処理部７４は、細胞Ｃが分注された後のディッシュ２の画像に基づき、ディッシュ２（保持凹部３）上における細胞Ｃの存在（個数）を画像上で認識する処理、各細胞ＣのＸＹ座標を取得する処理、個々の細胞Ｃの外形輪郭、サイズ（面積や体積）、形状、色調等の条件情報を取得する処理等を実行する。同様に、画像処理部７４は、細胞Ｃが移動されたウェル４１の画像に基づき、ウェル４１に収容された細胞Ｃの個数、量（合計面積や合計体積）、蛍光強度等を認識する処理を実行する。

判定部７５は、画像処理部７４による細胞Ｃの画像処理結果に基づき、各種の判定処理を行う。具体的には判定部７５は、細胞Ｃを担持するディッシュ２の撮像画像に基づき、マイクロプレート４への移動対象となる条件を満たす細胞Ｃを選定する。例えば、サイズが大きすぎたり、小さすぎたりする細胞Ｃ、極端に形状が歪な細胞Ｃ、死細胞や不健全細胞とみられる色調を有する細胞Ｃについては、前記移動対象から外す判定を行う。

また、判定部７５は、細胞Ｃがウェル４１に収容された状態のマイクロプレート４の撮像画像に基づき、ウェル４１内における細胞Ｃの収容状態の良否を判定する。本実施形態では特に、判定部７５は、同一条件の状態とするよう指定されている少なくとも２つのウェル４１に、当該同一条件の状態で細胞Ｃが各々収容されているか否かを判定する。

記憶部７６は、細胞移動装置Ｓにおける各種設定値やデータ、プログラム等を記憶する。この他、記憶部７６は、細胞Ｃの選別基準に関連する特徴量データも記憶する。判定部７５は、前記特徴量データを参照して、移動対象とする細胞Ｃの判定を実行する。

主制御部７７は、カメラユニット５及びヘッドユニット６の動作を統括的に制御する。主制御部７７は、選別容器１１が載置された第１載置位置Ｐ１（図１）において、細胞Ｃが撒かれたディッシュ２の撮像を行わせると共に、判定部７５が移動対象に選別した良質の細胞Ｃとヘッド６１に装着されたチップ１２に吸引させるピッキングを行い、これら細胞Ｃをマイクロプレート４へ移動するよう、軸制御部７１、ヘッド制御部７２及び撮像制御部７３を通して、カメラユニット５及びヘッドユニット６を制御する。

細胞Ｃのピッキング及び移動に際して、主制御部７７は、画像処理部７４による画像処理で取得された各細胞Ｃの条件情報（面積等）を参照する。そして、主制御部７７は、マイクロプレート４が備える複数のウェル４１のうちの少なくとも２つのウェル４１に、同一条件の状態で細胞Ｃが収容されるように、細胞Ｃのピッキング及び移動を制御する。同一条件の状態は、先に図３〜図７に基づいて説明した通りである。

また、主制御部７７は、マイクロプレート４が載置された第２載置位置Ｐ２において、ピッキングされた細胞Ｃのウェル４１へのリリース動作、及び、細胞Ｃのリリース後のウェル４１の撮像を行うよう、カメラユニット５及びヘッドユニット６を制御する。さらに、主制御部７７は、判定部７５が、同一条件の状態とするよう指定されているウェル４１間において、当該同一条件の状態で細胞Ｃが収容されていないと判定したウェル４１に対し、前記同一条件となるように細胞Ｃの追加又は細胞Ｃの取り出し（状態操作）を行うよう、ヘッドユニット６を制御する。

［細胞移動装置の動作フロー］
図９は、細胞移動装置Ｓを用いた細胞移動動作のフローチャートである。図１及び図８も参照して、処理が開始されると、主制御部７７は、カメラユニット５に、第１載置位置Ｐ１において選別容器１１内のディッシュ２に担持されている細胞Ｃを撮像させる（ステップＳ１）。具体的には、主制御部７７は、軸制御部７１を通してカメラ軸駆動部５３を駆動させ、カメラユニット５を第１載置位置Ｐ１における所定の撮像位置へ移動させる。また、撮像制御部７３を通してカメラ本体５２及びサーボモータ５４を駆動させ、ディッシュ２上の細胞Ｃに合焦させて撮像動作を実行させる。

続いて、画像処理部７４が、カメラ本体５２が取得した画像に対して所定の画像処理を行う（ステップＳ２）。この画像処理によって、取得された画像に映り込んでいる細胞Ｃが特定されると共に、個々の細胞Ｃについての外形輪郭、サイズ（面積や体積）、形状、色調等を数値化した特徴量（条件情報）が導出される。そして、判定部７５により、画像内に含まれる細胞Ｃのうち、マイクロプレート４への移動対象となる細胞Ｃが選定される。

その後、主制御部７７は、判定部７５に選定された細胞Ｃの条件情報を取得する（ステップＳ３）。そして、主制御部７７は、取得した条件情報を参照して、各細胞Ｃの移動先となるウェル４１を設定する（ステップＳ４）。この際、少なくとも２つのウェル４１に、同一条件の状態で細胞Ｃが収容されるように、各細胞Ｃの移動先が設定される。図１０に、マイクロプレート４における細胞Ｃの移動先の設定例を示す。

図１０は、マイクロプレート４の一例を示す上面図であって、同一条件の状態で細胞Ｃが収容されるウェル４１の例を説明するための図である。このマイクロプレート４においてウェル４１は、ｍ行×ｎ列で、所定のピッチでマトリクス配列されている。ここでは、ｍ行×ｎ列＝２４行×１６列＝３８４個のウェル４１を備えるマイクロプレート４が例示されている。そして、細胞Ｃの移動先の設定例Ａ１〜Ａ４が示されている。

設定例Ａ１では、隣接する２つのウェル４１（ｍ１ｎ５及びｍ１ｎ６のウェル４１）が、同一条件の状態で細胞Ｃが収容されるウェル群として設定されている例を示している。この場合、これら２つのウェル４１に、合計で同一量（面積又は体積）の細胞Ｃ、若しくは合計で同一蛍光強度の細胞Ｃが収容されることになる。設定例Ａ１は最小単位であり、３個以上の隣接するウェル４１が、前記ウェル群として設定されても良い。

設定例Ａ２は、マトリクス配列された複数のウェル４１のうち、１つの行（ｍ４行）に属するウェル４１が、同一条件の状態で細胞Ｃが収容されるウェル群として設定されている例である。設定例Ａ３は、隣り合う３つの行（ｍ８行〜ｍ１０行）に属するウェル４１が、同一条件の状態で細胞Ｃが収容されるウェル群として設定されている例である。設定例Ａ４は、隣り合う２つの列（ｎ１０列及びｎ１１列）に属するウェル４１が、同一条件の状態で細胞Ｃが収容されるウェル群として設定されている例である。このような設定例Ａ１〜Ａ４によれば、隣接する少なくとも２つのウェル４１、１又は複数の行又は列のウェル４１に同一条件の状態で生体対象物が収容されるので、薬効試験等において薬剤の注入作業等を効率良く行わせることができる。また、これらの単位で、例えば同一種類、同一配合量の薬剤の薬効を確認する試験等を行うことができる。

この他、１枚のマイクロプレート４の全ウェル４１が、同一条件の状態で細胞Ｃが収容されるウェル群として設定されても良い。図１０に例示するマイクロプレート４では、３８４個のウェル４１の全てが、同一条件の状態で細胞Ｃが収容されるウェル群とされる。この場合、マイクロプレート４の単位で、細胞Ｃの培養条件（温度、湿度等）を変えて、各種の試験等を行うことができる。

図９に戻って、主制御部７７は、ステップＳ４で設定した各細胞Ｃの移動先に従って、ヘッド６１（チップ１２）による細胞Ｃの移動シーケンスを設定する。つまり、チップ１２により、ディッシュ２のどの保持凹部３から細胞Ｃを吸引し、マイクロプレート４のどのウェル４１に吐出させるかの手順を設定する。そして、主制御部７７は、ヘッドユニット６を制御して、前記移動シーケンスに沿って、ディッシュ２の細胞Ｃをマイクロプレート４へ移動させる（ステップＳ５）。

主制御部７７は、移動対象として選択された全ての細胞Ｃの移動が完了したか否かを確認する（ステップＳ６）。細胞Ｃの移動が未完である場合（ステップＳ６でＮＯ）、ステップＳ５の細胞移動動作を継続させる。一方、細胞Ｃの移動が完了した場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、主制御部７７は、カメラユニット５に、細胞Ｃの移動後のマイクロプレート４を撮像させる（ステップＳ７）。具体的には、主制御部７７は、軸制御部７１を通してカメラ軸駆動部５３を駆動させ、カメラユニット５を第１載置位置Ｐ１から第２載置位置Ｐ２に移動させる。また、撮像制御部７３を通してカメラ本体５２及びサーボモータ５４を駆動させ、マイクロプレート４のウェル４１内の細胞Ｃに合焦させて撮像動作を実行させる。

続いて、画像処理部７４が、カメラ本体５２が取得した画像に対して所定の画像処理を行う（ステップＳ８）。この画像処理結果に基づく各ウェル４１内の細胞Ｃの特徴量より、判定部７５が、各ウェル４１内における細胞Ｃの収容状態を確認する。そして、判定部７５は、同一条件の状態で細胞Ｃが収容されると設定されたウェル群（例えば、図１０の設定例Ａ１〜Ａ４のウェル群）において、同一条件から外れるウェル４１が存在するか否かを判定する（ステップＳ９）。同一条件から外れるウェル４１が存在しない場合（ステップＳ９でＮＯ）、主制御部７７は処理を終える。

これに対し、同一条件から外れるウェル４１が存在する場合（ステップＳ９でＹＥＳ）、主制御部７７は、そのようなウェル４１の細胞収容状態を修正する処理（生体対象物の状態操作）を実行させる（ステップＳ１０）。具体的には、当該ウェル４１において同一条件から外れる原因が細胞Ｃの不足である場合、主制御部７７は、ヘッド６１を制御して当該ウェル４１に適宜な細胞Ｃを追加する処理を実行させる。また、当該ウェル４１において同一条件から外れる原因が細胞Ｃの過剰である場合、主制御部７７は、当該ウェル４１から過剰な細胞Ｃを取り出す処理を実行させる。なお、追加する細胞Ｃは、過剰な細胞Ｃを収容している別のウェル４１から取り出しても良い。また、取り出した細胞Ｃは、細胞Ｃが不足している別のウェル４１に追加しても良い。

上記の動作フローでは、移動元となるディッシュ２側において予め細胞Ｃの条件情報を取得しておき、各ウェル４１において同一条件の状態で収容させることができるよう、予め定めておく例を示している。しかし、移動元の容器において細胞Ｃを撮像できない場合、つまり、各細胞Ｃの条件情報を予め取得できない場合が有る。このような場合には、ディッシュ２からマイクロプレート４の各ウェル４１への移動の際には、正確に細胞Ｃの量などを同一条件にすることを考慮せず、マイクロプレート４側において、事後的に各ウェル４１の細胞収容状態を均質化するようにしても良い。つまり、各ウェル４１へ細胞Ｃの移動をラフに行い、その後、図９のステップＳ７〜Ｓ１０を実行することで、事後的に同一条件の状態のウェル４１を作成するようにしても良い。

以上説明した通りの、本実施形態に係る細胞Ｃの移動方法及び細胞移動装置Ｓによれば、少なくとも２つのウェル４１に、同一条件の状態で細胞Ｃが収容される。従って、これら少なくとも２つのウェル４１において同条件で、例えば薬効試験等の細胞Ｃの評価を行うことが可能となる。

［上記実施形態に包含される発明］
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。

本発明の一局面に係る生体対象物の移動方法は、所定の保持位置において生体対象物をピックアップし、ピックアップされた生体対象物を複数のウェルを有する容器へ移動する生体対象物の移動方法であって、前記複数のウェルのうちの少なくとも２つのウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記生体対象物を移動することを特徴とする。

この生体対象物の移動方法によれば、少なくとも２つのウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるので、これら少なくとも２つのウェルにおいて同条件で生体対象物の評価を行うことが可能となる。

上記の生体対象物の移動方法において、前記同一条件の状態は、前記少なくとも２つのウェル内に収容されている生体対象物の量が同一の状態であることが望ましい。この場合、前記生体対象物の量は、前記生体対象物を二次元視した場合の面積であることが望ましい。

この生体対象物の移動方法によれば、少なくとも２つのウェルにおいて生体対象物の量（面積）を揃えることができる。従って、個々の生体対象物の形状がまちまちであっても、各ウェルの細胞収容状態を均質化することができる。

上記の生体対象物の移動方法において、前記同一条件の状態は、前記少なくとも２つのウェル内に収容されている生体対象物が発する蛍光の強度が同一の状態であることが望ましい。

この生体対象物の移動方法によれば、少なくとも２つのウェルにおいて生体対象物の蛍光強度を揃えることができる。従って、個々の生体対象物の蛍光特性がまちまちであっても、各ウェルの細胞収容状態を均質化することができる。

本発明の他の局面に係る生体対象物の移動装置は、所定の保持位置において生体対象物の条件情報を取得する情報取得部と、前記生体対象物をピックアップするチップを有し、ピックアップされた生体対象物を複数のウェルを有する容器へ移動させることが可能なヘッドと、前記ヘッドの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記情報取得部が取得した前記生体対象物の条件情報を参照し、前記複数のウェルのうちの少なくとも２つのウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記ヘッドに前記生体対象物を移動させることを特徴とする。

この生体対象物の移動装置によれば、制御部は、情報取得部より、ウェルへの移動前に生体対象物の条件情報を取得できる。この条件情報を参照して制御部は、ヘッドの動作を制御して、少なくとも２つのウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容させることができる。従って、これら少なくとも２つのウェルにおいて同条件で生体対象物の評価を行うことが可能となる。

上記の生体対象物の移動装置において、前記情報取得部は、前記条件情報として、前記生体対象物の量を取得することが望ましい。これにより、少なくとも２つのウェルにおいて生体対象物の量を揃えることができる。従って、個々の生体対象物の形状がまちまちであっても、各ウェルの細胞収容状態を均質化することができる。

上記の生体対象物の量を取得する場合において、前記情報取得部は、前記保持位置において生体対象物を撮像する撮像部であり、前記生体対象物の量は、撮像された画像における前記生体対象物の面積である構成とすることができる。

或いは、前記情報取得部は、前記保持位置において生体対象物を撮像する撮像部であり、前記生体対象物の量は、前記撮像部が異なる焦点位置で前記生体対象物を撮像した画像から求められる前記生体対象物の体積である構成とすることができる。

また、前記情報取得部は、前記条件情報として、生体対象物が発する蛍光の強度を取得する構成としても良い。

上記の生体対象物の移動装置において、前記制御部は、前記容器が備える前記複数のウェルのうち、隣接する少なくとも２つのウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記ヘッドに前記生体対象物を移動させることが望ましい。

この生体対象物の移動装置によれば、隣接する少なくとも２つのウェルに同一条件の状態で生体対象物が収容されるので、薬効試験等において薬剤の注入作業等を効率良く行わせることができる。

上記の生体対象物の移動装置において、前記容器は、マトリクス配列された複数のウェルを備え、前記制御部は、前記マトリクス配列された前記複数のウェルのうち、少なくとも１つの行又は１つの列に属するウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記ヘッドに前記生体対象物を移動させることが望ましい。

この生体対象物の移動装置によれば、１つの行又は１つの列のウェルの単位で、例えば同一種類、同一配合量の薬剤の薬効を確認する試験等を行うことが可能となる。

上記の生体対象物の移動装置において、前記制御部は、前記容器が備える前記複数のウェルの全てに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記ヘッドに前記生体対象物を移動させるようにしても良い。

上記の生体対象物の移動装置において、前記生体対象物が前記ウェルに収容された状態の前記容器を撮像する撮像部をさらに備えることが望ましい。

この生体対象物の移動装置によれば、撮像部により、前記容器に対する生体対象物の移動作業結果をモニターすることが可能となる。すなわち、各ウェルに同一条件の状態で生体対象物が収容されているか否かを評価することが可能となる。

この場合、前記撮像部が撮像した画像に基づいて、同一条件の状態で前記生体対象物が前記ウェルに収容されているか否かを判定する判定部をさらに備え、前記制御部は、前記ヘッドを制御して、前記判定部が前記同一条件の状態ではないと判定したウェルに対し、前記生体対象物の状態操作を実行させることが望ましい。

この生体対象物の移動装置によれば、前記同一条件の状態ではないと判定した不良ウェルに対して、前記生体対象物の状態操作が行われる。このため、不良ウェルにおける生体対象物の収容状態を修正することができる。

以上説明した通りの本発明によれば、複数のウェルに生体対象物を移動して薬効試験等の処理を行うに際して、各ウェルおいて同条件で生体対象物の評価を行うことができる生体対象物の移動方法及び移動装置を提供することができる。

Claims (14)

1. 所定の保持位置において生体対象物をピックアップし、ピックアップされた生体対象物を複数のウェルを有する容器へ移動する生体対象物の移動方法であって、
   前記複数のウェルのうちの少なくとも２つのウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記生体対象物を移動することを特徴とする生体対象物の移動方法。
2. 請求項１に記載の生体対象物の移動方法において、
   前記同一条件の状態は、前記少なくとも２つのウェル内に収容されている生体対象物の量が同一の状態である、生体対象物の移動方法。
3. 請求項２に記載の生体対象物の移動方法において、
   前記生体対象物の量は、前記生体対象物を二次元視した場合の面積である、生体対象物の移動方法。
4. 請求項１に記載の生体対象物の移動方法において、
   前記同一条件の状態は、前記少なくとも２つのウェル内に収容されている生体対象物が発する蛍光の強度が同一の状態である、生体対象物の移動方法。
5. 所定の保持位置において生体対象物の条件情報を取得する情報取得部と、
   前記生体対象物をピックアップするチップを有し、ピックアップされた生体対象物を複数のウェルを有する容器へ移動させることが可能なヘッドと、
   前記ヘッドの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記情報取得部が取得した前記生体対象物の条件情報を参照し、
   前記複数のウェルのうちの少なくとも２つのウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記ヘッドに前記生体対象物を移動させることを特徴とする生体対象物の移動装置。
6. 請求項５に記載の生体対象物の移動装置において、
   前記情報取得部は、前記条件情報として、前記生体対象物の量を取得する、生体対象物の移動装置。
7. 請求項６に記載の生体対象物の移動装置において、
   前記情報取得部は、前記保持位置において生体対象物を撮像する撮像部であり、
   前記生体対象物の量は、撮像された画像における前記生体対象物の面積である、生体対象物の移動装置。
8. 請求項６に記載の生体対象物の移動装置において、
   前記情報取得部は、前記保持位置において生体対象物を撮像する撮像部であり、
   前記生体対象物の量は、前記撮像部が異なる焦点位置で前記生体対象物を撮像した画像から求められる前記生体対象物の体積である、生体対象物の移動装置。
9. 請求項５に記載の生体対象物の移動装置において、
   前記情報取得部は、前記条件情報として、生体対象物が発する蛍光の強度を取得する、生体対象物の移動装置。
10. 請求項５〜９のいずれか１項に記載の生体対象物の移動装置において、
    前記制御部は、前記容器が備える前記複数のウェルのうち、隣接する少なくとも２つのウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記ヘッドに前記生体対象物を移動させる、生体対象物の移動装置。
11. 請求項５〜９のいずれか１項に記載の生体対象物の移動装置において、
    前記容器は、マトリクス配列された複数のウェルを備え、
    前記制御部は、前記マトリクス配列された前記複数のウェルのうち、少なくとも１つの行又は１つの列に属するウェルに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記ヘッドに前記生体対象物を移動させる、生体対象物の移動装置。
12. 請求項５〜９のいずれか１項に記載の生体対象物の移動装置において、
    前記制御部は、前記容器が備える前記複数のウェルの全てに、同一条件の状態で生体対象物が収容されるように、前記ヘッドに前記生体対象物を移動させる、生体対象物の移動装置。
13. 請求項５〜１２のいずれか１項に記載の生体対象物の移動装置において、
    前記生体対象物が前記ウェルに収容された状態の前記容器を撮像する撮像部をさらに備える、生体対象物の移動装置。
14. 請求項１３に記載の生体対象物の移動装置において、
    前記撮像部が撮像した画像に基づいて、同一条件の状態で前記生体対象物が前記ウェルに収容されているか否かを判定する判定部をさらに備え、
    前記制御部は、前記ヘッドを制御して、前記判定部が前記同一条件の状態ではないと判定したウェルに対し、前記生体対象物の状態操作を実行させる、生体対象物の移動装置。

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