JP2021069300A - 細胞吸引システム、吸引チップおよび吸引チップの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】細胞または細胞の少なくとも一部を吸引する細胞吸引システム１に備えられる、吸引チップの先端を所望の内径に形成することを目的とする。【解決手段】被吸引対象物として細胞または細胞の少なくとも一部を吸引する細胞吸引システム１であって、被吸引対象物を内部空間に取り込み可能な取込穴３０６が設けられた吸引チップ３と、前記吸引チップが装着された状態で被吸引対象物を吸引チップの内部空間に吸引可能な吸引器４と、吸引器を異なる３軸方向に移動可能な搬送部５と、搬送部の動作を制御可能である共に前記吸引チップの先端の位置を検出可能な信号処理部６とを備える。吸引チップ３は、前記取込穴３０６と連通しつつ前記吸引器４の吸引部と嵌合し得る嵌合部３０５を有して樹脂で一体成型される。【選択図】図１

Description

本発明は、細胞吸引システム、吸引チップおよび吸引チップの製造方法に関するものである。

生命システムの研究等においては、細胞培養容器内の多くの細胞の中から特徴的な細胞を特定し、その細胞あるいは当該細胞の一部を吸引する作業が頻繁に行われる。従来、細胞あるいは細胞内物質の吸引には、管状の吸引チップが用いられる（例えば特許文献１参照）。

従来の吸引チップは、吸引器への装着口を備えたコネクタとガラス製の先端チップで構成されており、先端チップは、プラー装置にて、ガラス管の中央部を加熱しながらガラス管をけん引しながら断裂させることで成形する。そのため、吸引チップの先端を所望の内径に形成することが困難であった。

特開２０１９−３３６８０号公報

本発明は、このような従来の事情を鑑みてなされたものであり、吸引チップの先端を所望の内径に形成することを目的とする。

上記課題を解決するための細胞吸引システムは、被吸引対象物として細胞または細胞の少なくとも一部を吸引する細胞吸引システムであって、被吸引対象物を内部空間に取り込み可能な取込穴が設けられた吸引チップと、前記吸引チップが装着された状態で被吸引対象物を前記吸引チップの内部空間に吸引可能な吸引器と、前記吸引器を異なる３軸方向に移動可能な搬送部と、前記搬送部の動作を制御可能である共に前記吸引チップの先端の位置を検出可能な信号処理部と、を備え、前記吸引チップは、前記取込穴と連通しつつ前記吸引器の吸引部と嵌合し得る嵌合部を有して樹脂で一体成型されることを特徴とする。

また、細胞吸引システムは、前記吸引チップを保持可能な吸引チップ保持器を備え、前記吸引チップは前記吸引チップ保持器に備えられた状態で前記吸引チップ保持器と当接するフランジ面を備えるものであり、前記信号処理部は前記搬送部の動作を制御し、前記吸引器を一方向に移動させることによって前記吸引部を前記嵌合部に押し当て、前記フランジ面で前記吸引チップ保持器からの反力を得ることによって前記吸引チップを前記吸引器に装着させることを特徴とする。

また、細胞吸引システムは、前記吸引チップが、前記嵌合部が設けられた基端部と、前記基端部と接続される底部と、前記底部から突出する針状部とを備えるものであり、前記取込穴が前記底部と前記針状部とを貫通して設けられるものであることを特徴とする。

上記課題を解決するための吸引チップは、請求項１〜３の何れか一項に記載の細胞吸引システムに備えられる吸引チップであって、前記吸引チップは、ポリプロピレンまたはポリカーボネートまたはポリスチレンから成ることを特徴とする。

上記課題を解決するための吸引チップの製造方法は、前記吸引チップを製造するチップ製造方法であって、前記吸引チップの外側形状を形成する外型と、前記吸引チップの内側形状を形成する内型と、前記外型または前記内型と接続して前記取込穴を形成する棒状のコア型とを用いて、前記吸引チップを樹脂で一体成型することを特徴とする。

本発明に係る吸引システム、吸引チップおよび吸引チップの製造方法によれば、吸引チップの先端を所望の内径に形成することができる。

本発明に係る細胞吸引システムの構成例を示す図。 本発明に係る細胞吸引システムに備えられる吸引チップの構成例を示す図。 本発明に係る細胞吸引システムに備えられる吸引チップの構成例を示す図。 本発明に係る細胞吸引システムに備えられる吸引チップの構成例を示す図。 本発明に係る細胞吸引システムに備えられる吸引チップの構成例を示す図。 本発明に係る細胞吸引システムに備えられる吸引チップの構成例を示す図。 光源装置の応用例を示す図。 共焦点スキャナ内に受光センサがある場合の構成例を示す図。

本発明に係る細胞吸引システムは、１つの細胞または当該細胞の一部（細胞内物質）を吸引するものである。以下では、本発明に係る細胞吸引システムの一例として、試料中の１つの細胞を吸引する実施形態について記載する。

（細胞吸引システムの実施例の構成）
図１に示す細胞吸引システム１は、試料２０１を収納する容器（試料保持器）２を備える。試料２０１は、吸引対象である細胞と当該細胞を培養するための培養液とを含む。試料保持器２は、試料２０１が零れ落ちないよう、試料２０１（細胞）を載せている底面と、当該底面を囲む側面とを有する箱型に形成され、底面が水平になるように設置される。

細胞吸引システム１は、細胞を内部に取り込み可能な容器（吸引チップ）３と、吸引チップ３が装着される吸引器４と、吸引器４が取り付けられる搬送部５とを備える。尚、細胞吸引システム１は、複数の吸引チップ３を個々に保持可能な吸引チップ保持器３００（図２参照）を備える。

図２に示すように、吸引チップ３は、吸引器４に装着される側の端部である基端部３０１と、基端部３０１と接続される筒状の胴部３０２と、胴部３０２と接続される錐状の底部３０３と、底部３０３の先端から突出する針状部３０４とを備える。

基端部３０１は、吸引器４の吸引部４０１が嵌められる嵌合穴（嵌合部）３０５を備え、嵌合穴３０５は、胴部３０２の内部空間を介して底部３０３の内部空間と連通する。吸引チップ３は、底部３０３と針状部３０４とに内包され、かつ、底部３０３の一部と針状部３０４とを貫通して設けられる細管穴（取込穴）３０６を備える。したがって、嵌合穴３０５は細管穴３０６と連通する。針状部３０４の長さは１ｍｍ前後である。細管穴３０６の長手方向の長さは２ｍｍ以下（例えば１ｍｍ〜２ｍｍ）である。尚、細胞吸引システム１に備えられる吸引チップは、上記構成を備えたものに限定されず、後に応用例として詳述する構成を備えたものであってもよい。

吸引チップ３は、金型を用いて樹脂（例えばポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂）で一体成型される。吸引チップ３の成型に用いられる金型は、基端部３０１と胴部３０２と底部３０３と針状部３０４との外側形状を形成する外型と、嵌合穴３０５と胴部３０２の内部空間と底部３０３の内部空間とを形成する内型と、外型または内型に接続されて細管穴３０６を形成する細長い棒状のコア型とを備える（不図示）。尚、吸引チップ３は、基端部３０１と胴部３０２と底部３０３と針状部３０４との各構成の厚さが均一になるように成型されることが好ましい。また、樹脂は熱硬化性樹脂であってもよい。

このような金型に樹脂を流し込んで成型する方法、つまり射出成型において、直径を異にするコア型を用いることで所望の内径の細管穴３０６を備えた吸引チップ３を成型することができる。細管穴３０６は、針状部３０４の先端面の開口から細胞を取り込み可能な内径（１μｍから数１００μｍ程度）を有する。例えば、細管穴３０６の内径は、１〜数１０μｍであってもよく、また、１０μｍ〜数１００μｍであってもよい。本発明に係る吸引チップは、被吸引対象物の大きさに対応して当該被吸引対象物の大きさよりも小さい内径で細管穴３０６が形成されることにより、種々の大きさの細胞または細胞内物質をその内部空間に適切に取り込み可能なものである。

図１に示すように、細胞吸引システム１は、吸引器４と送受信可能に接続される信号処理部６を備え、信号処理部６によって、吸引器４の動作を制御する。吸引器４は、圧力の変化などを利用して吸引チップ３内に細胞を吸引するものであり、信号処理部６によって、試料保持器２にある細胞を吸引チップ３へ吸引する動作、吸引した細胞を吸引チップ３から吐出する動作などが制御される。

搬送部５は、信号処理部６と送受信可能に接続され、細胞吸引システム１は、信号処理部６によって搬送部５の動作を制御する。搬送部５は、図示しないモータ等を用いて吸引器４を異なる３軸方向に移動可能なものであり、信号処理部６によって、吸引チップ保持器３００に収納される吸引チップ３を吸引器４に装着する動作、吸引チップ３が装着された吸引器４で細胞を吸引可能な位置へ移動する動作などが制御される。したがって、信号処理部６は、搬送部５を介して吸引チップ３を異なる３軸方向に移動可能である。

また、細胞吸引システム１は、被吸引対象物である細胞を吸引するために、試料２０１の中の被吸引対象物である細胞の位置を検出する構成（試料位置検出機構）と、吸引チップ３の先端の位置（チップ先端位置）を検出する構成（チップ先端位置検出機構）とを備える。以下では、それらの各構成について順に説明する。

まず、細胞吸引システム１において、試料位置検出機構は、試料保持器２内の細胞が発する蛍光を撮像して当該細胞の位置を検出するものであり、細胞が蛍光を発するための光（励起光）を出力する光源装置７を備える。光源装置７は、試料保持器２の下方（吸引チップ３と吸引器４と搬送部５とが設置される側と反対の側）に設置され、波長を異にする３つの光源（内部光源７０１、７０２、７０３）と、内部光源７０１〜７０３に対応する３つのミラー７１１、７１２、７１３とを備える。

第１のミラー７１１は、第１の内部光源７０１から出射される励起光Ｌ１を反射して励起光Ｌ１以外の光を透過可能なダイクロイックミラーである。第２のミラー７１２は、第２の内部光源７０２から出射される励起光Ｌ２を反射して励起光Ｌ２以外の光を透過可能なダイクロイックミラーである。第３のミラー７１３は、第３の内部光源７０３から出射される励起光Ｌ３を反射可能なものである。ミラー７１１〜７１３は、各反射面で反射される励起光Ｌ１〜Ｌ３の光路が重なるように設置される。ミラー７１１〜７１３は、各反射面で反射される励起光Ｌ１〜Ｌ３が試料２０１に投光されるように設置される。

光源装置７は、信号処理部６と送受信可能に接続されており、光源装置７から出力される励起光Ｌ１〜Ｌ３は信号処理部６によって制御される。具体的には、細胞が蛍光を発するのに適した波長の励起光を出射可能な内部光源が選択され、選択された例えば内部光源７０１から出射される光が励起光Ｌ１としてミラー７１１を介して試料保持器２の底面の側から試料２０１に投光される。

細胞吸引システム１は、試料保持器２から光源装置７までの光路上に顕微鏡８を備える。顕微鏡８は、試料保持器２に近い方から順に、対物レンズ８０１と結像レンズ８０２とを備える。対物レンズ８０１と結像レンズ８０２とは、各レンズの光軸が互いに一致し、その光軸が励起光Ｌ１〜Ｌ３の光路に沿って配置される。対物レンズ８０１は、その光軸方向に移動可能に設けられる。また、顕微鏡８は、信号処理部６と送受信可能に接続されており、対物レンズ８０１の移動（光軸方向の位置）が信号処理部６によって独立に制御される。つまり、対物レンズ８０１による集光点が、信号処理部６によって適切な位置に調節される。信号処理部６による調節によって、例えば、対物レンズ８０１は試料２０１近傍で励起光Ｌ１〜Ｌ３を集光する。尚、結像レンズ８０２は後述するピンホール９０１近傍で蛍光を集光するように、共焦点スキャナ９に対して所定の位置に設置される。

細胞吸引システム１は、被吸引対象物である細胞の２次元画像を得るための、ニポウディスク方式の共焦点スキャナ９を備える。共焦点スキャナ９は、光源装置７から顕微鏡８までの光路上に、円盤形状のピンホールディスク９０１と、円盤形状の集光ディスク９０２とを備える。ピンホールディスク９０１には、螺旋状に複数のピンホールが配置されていて、集光ディスク９０２には、ピンホールディスク９０１におけるピンホールと同じパターンで複数のマイクロレンズが備えられている。ピンホールディスク９０１と集光ディスク９０２とは、各ディスクの中心（中心軸）が同軸上で連結され、複数のマイクロレンズの各光軸は、対応する各ピンホールを通り、対物レンズ８０１および結像レンズ８０２の光軸に対して平行である。ピンホールディスク９０１および集光ディスク９０２は、その中心軸を回転軸としてモータ（不図示）によって回転され、回転される２つのディスク（複数のマイクロレンズおよび複数のピンホール）を通る励起光Ｌ１〜Ｌ３は、投光対象（細胞）に対して広範囲（複数箇所）に投光される。

また、共焦点スキャナ９は、集光ディスク９０２からピンホールディスク９０１までの光路上にダイクロイックミラー９０３を備える。ダイクロイックミラー９０３は、励起光Ｌ１〜Ｌ３を透過して細胞が発する蛍光を反射可能なものである。さらに、共焦点スキャナ９は、ダイクロイックミラー９０３で反射された蛍光の光路上に、試料２０１を撮像するカメラ９０４を備える。カメラ９０４は、ダイクロイックミラー９０３で反射された蛍光が入射可能に設置される。

また、共焦点スキャナ９は、ダイクロイックミラー９０３からカメラ９０４までの光路上に、リレーレンズ９０５と、回転可能に設置されるフィルタホイール９０７と、リレーレンズ９０６を備える。フィルタホイール９０７は、機能を異にする４つのフィルタ９１７、９２７、９３７、９４７を備える。フィルタ９１７、９２７、９３７、９４７は、フィルタホイール９０７の回転によって光路上に位置され得るものであり、リレーレンズ９０５を透過した光がフィルタ９１７またはフィルタ９２７へ入射される。尚、フィルタ９１７とフィルタ９２７と９３７と９４７とは、すべてが互いに異なる波長範囲の光を透過可能なものである。フィルタ９１７は、ダイクロイックミラー９０３で反射された励起光Ｌ１による蛍光以外の光を反射または吸収して当該蛍光を透過可能なものである。フィルタ９２７は、ダイクロイックミラー９０３で反射された励起光Ｌ２による蛍光以外の光を反射または吸収して当該蛍光を透過可能なものである。フィルタ９３７は、ダイクロイックミラー９０３で反射された励起光Ｌ３による蛍光以外の光を反射または吸収して当該蛍光を透過可能なものである。フィルタ９４７については後述する。

リレーレンズ９０５は、ダイクロイックミラー９０３とフィルタホイール９０７との間において、その光軸が光路に沿い、その焦点がピンホールディスク９０１に一致するように配置される。リレーレンズ９０６は、フィルタホイール９０７とカメラ９０４との間において、その光軸がリレーレンズ９０５の光軸と一致し、その焦点がカメラ９０４の撮像面に一致するように配置される。リレーレンズ９０６は、フィルタホイール９０７に備えられたいずれかのフィルタ（フィルタ９１７〜９４７）を透過した光をカメラ９０４に集光する。

上述した構成を備えた共焦点スキャナ９は、信号処理部６と送受信可能に接続されている。よって、共焦点スキャナ９においては、信号処理部６によって、ピンホールディスク９０１および集光ディスク９０２の回転動作、フィルタホイール９０７の回転動作、カメラ９０４の撮像動作等がそれぞれ独立して制御されている。フィルタホイール９０７が、回転されることによって、ダイクロイックミラー９０３で反射された蛍光の光路上に位置するフィルタ（フィルタ９１７〜９４７）が選択される。カメラ９０４で撮像された鉛直方向からの吸引対象物（細胞）の画像は、カメラ９０４に内蔵された記録部に記録される。そして、その画像は、信号処理部６に転送されて解析される。尚、画像が記録されるのは、カメラ９０４内部の記録部に限らず、外部の記録部であってもよい。

以上のように、細胞吸引システム１は、試料位置検出機構を備えることにより、蛍光をカメラ９０４で撮像して細胞の画像を取得し、その画像の解析結果から細胞の位置を検出することができる。本実施形態において、試料位置検出機構は、信号処理部６と、光源装置７と、顕微鏡８と、共焦点スキャナ９とを含んで構成される。

次に、細胞吸引システム１において、チップ先端位置検出機構は、所定の光（検出光）を吸引チップ３の先端に投光し、吸引チップ３の先端で反射された検出光（検出反射光）の強度からチップ先端位置を検出するものである。チップ先端位置検出機構は、吸引チップ３の先端の位置情報を取得するチップ先端検出ユニット１０を備える。チップ先端検出ユニット１０は、光源装置７から共焦点スキャナ９までの光路上に設けられる。

チップ先端検出ユニット１０は、検出光を出射する光源（チップ先端検出光源）１０１
と、検出光を平行光にするコリメートレンズ１０２と、検出光と検出反射光とを反射して励起光Ｌ１〜Ｌ３を透過する機能を有するダイクロイックミラー１０３と、検出光を透過して検出反射光を反射可能なハーフミラー１０４を備える。ダイクロイックミラー１０３は、対物レンズ８０１および結像レンズ８０２の光軸の延長線上に設置される。

チップ先端検出光源１０１は、チップ先端検出光源１０１から出射される検出光が、コリメートレンズ１０２に入射されて平行光となった後にハーフミラー１０４を透過し、ダイクロイックミラー１０３で反射された後に共焦点スキャナ９内の集光ディスク９０２（マイクロレンズ）と前記機能の他に検出光と検出反射光を透過する機能を有するダイクロイックミラー９０３とピンホールディスク９０１（ピンホール）とを順に通り、対物レンズ８０１および結像レンズ８０２の光軸に沿うように設置される。

また、チップ先端検出ユニット１０は、ハーフミラー１０４で反射された検出反射光の強度を測定する受光センサ１０５を備える。受光センサ１０５は、ハーフミラー１０４で反射された検出反射光が入射可能に設置される。

上述した構成を備えたチップ先端検出ユニット１０は、信号処理部６と送受信可能に接続されている。よって、チップ先端検出ユニット１０においては、信号処理部６によって、受光センサ１０５の測定動作等がそれぞれ独立して制御されている。信号処理部６は、受光センサ１０５による測定結果から鉛直方向のチップ先端位置（チップ先端のｚ位置）を検出する。

また、チップ先端検出ユニット１０は、例えば、チップ先端検出光源１０１からコリメートレンズ１０２までの光路上に、ズームレンズまたは絞り機構を備えて、コリメートレンズ１０２に入射される検出光の光束径を調節可能にしてもよい（不図示）。コリメートレンズ１０２に入射される検出光の光束径を拡径することで、試料２０１の単位面積あたりに投光する光の強度を低減することができる。一方、コリメートレンズ１０２に入射される検出光の光束径を縮径することで、吸引チップ３の先端に投光される単位面積当たりの検出光の強度が増し、検出反射光の強度が増加して、ノイズ（外部からの迷光など）に対する検出反射光の強度比が大きくなる。

本実施形態では、ダイクロイックミラー９０３は、前述した機能の他に、検出反射光を反射する機能を備える。つまり、ダイクロイックミラー９０３は、検出反射光を反射光と透過光とに分岐可能なものである。フィルタ９２７は、ダイクロイックミラー９０３で反射された検出反射光以外の光を反射または吸収して当該検出反射光を透過可能なものである。細胞吸引システム１において、フィルタホイール９０７の回転でフィルタ９２７を光路上に位置することによって、カメラ９０４を用いて鉛直方向から吸引チップ３の先端を撮像することもできる。撮像された画像は信号処理部６によって解析され、その結果から水平方向の吸引チップ３の先端位置（チップ先端のｘ、ｙ位置）が検出される。

以上のように、細胞吸引システム１は、チップ先端位置検出機構を備えることにより、チップ先端位置のｘ、ｙ、ｚ位置を検出することができる。本実施形態において、チップ先端位置検出機構によってチップ先端のｚ位置を検出せずに、カメラで撮像することでチップ先端のｚ位置を検出してもよい。この場合、吸引チップ３の先端とその周囲の像を示す画像のコントラストの変化に基づいてチップ先端のｚ位置を検出する。チップ先端位置検出機構は、吸引チップ３と、吸引器４と、搬送部５と、信号処理部６と、顕微鏡８と、共焦点スキャナ９と、チップ先端検出ユニット１０とを含んで構成される。

（細胞吸引システムの実施例の作用と動作）
上記構成における細胞吸引システム１の作用と動作について以下で説明する（図１参照）。

細胞吸引システム１は、チップ先端位置と細胞の位置を検出する。吸引チップ３の先端の位置情報と細胞の位置情報を基に、搬送部５は吸引器４と共に吸引チップ３を移動させ、試料保持器２にある例えば１つの細胞を吸引チップ３に吸引する。以下ではその具体的な動作について説明する。

まず、細胞吸引システム１は、吸引チップ３を吸引器４に装着する。具体的には、信号処理部６が、搬送部５を動作制御して吸引器４を吸引チップ保持器３００の穴上に移動した後、吸引チップ保持器３００に収納された吸引チップ３に近づけるように下げる。吸引器４が下げられることにより、吸引部４０１は嵌合穴３０４に押し当てられ、基端部３０１と吸引チップ保持器３００とが接する面（フランジ面）３０７で試料保持器３００からの反力を受けて吸引チップ３が吸引部４０１に嵌められる。

その後、信号処理部６は、搬送部５を動作制御して、吸引チップ３を対物レンズ８０１および結像レンズ８０２の光軸の延長線上近傍に移動する。

次に、細胞吸引システム１は、チップ先端位置を検出する。具体的には、信号処理部６が、チップ先端位置検出機構を動作制御して、チップ先端検出光源１０１から検出光を出射させて吸引チップ３の先端での反射光（検出反射光）を受光センサ１０５で受けることで、まずはチップ先端のｚ位置を検出する。チップ先端検出光源１０１から出射された検出光は、コリメートレンズ１０２で平行光とされ、ハーフミラー１０４に入射する。ハーフミラー１０４は、検出光を透過して検出反射光を反射する機能を有しているので、検出光は平行光のままハーフミラー１０４を透過してダイクロイックミラー１０３に入射される。

ダイクロイックミラー１０３は、検出光を反射する機能を有しているので、ハーフミラー１０４を透過した平行光の検出光はダイクロイックミラー１０３で反射されて共焦点スキャナ９内の集光ディスク９０２（マイクロレンズ）、ダイクロイックミラー９０３、ピンホールディスク９０１（ピンホール）を順に透過する。

集光ディスク９０２およびピンホールディスク９０１は、信号処理部６によって常時回転されているので、対物レンズ８０１によって吸引チップ３の近傍に集光される検出光は、複数の光束となって吸引チップ３に投光される。よって、結像レンズ８０２および対物レンズ８０１の光軸に重なる検出光の光路に対して、吸引チップ３の先端が水平方向にずれた位置に位置していたとしても、これら複数の光束うち少なくとも１つの光束が吸引チップ３の先端に投光されて検出反射光を得ることができる。つまり、吸引チップ３の近傍に集光される検出光の各光束は、吸引チップ３の先端近傍の複数箇所で集光されるため、従来技術と比較して吸引チップ３の先端位置を検出可能な範囲が拡大される。

吸引チップ３の先端で反射された検出光（検出反射光）は、対物レンズ８０１および結像レンズ８０２と、ピンホールディスク９０１（ピンホール）とを通り、ダイクロイックミラー９０３に入射される。ダイクロイックミラー９０３は、検出反射光を反射光と透過光とに分岐する機能を有しているので、検出反射光はダイクロイックミラー９０３で反射光と透過光とに分岐される。

ダイクロイックミラー９０３を透過した検出反射光は、集光ディスク９０２を通り、ダイクロイックミラー１０３およびハーフミラー１０４でそれぞれ反射されて受光センサ１０５に入射される。受光センサ１０５は、入射された検出反射光の強度を測定する。信号処理部６は、搬送部５によって吸引チップ３を鉛直方向に移動させながら、検出反射光の強度を測定し、測定された検出光の強度が最大であった時の吸引チップ３の位置をチップ先端のｚ位置とする。

一方、ダイクロイックミラー９０３で反射された検出反射光は、リレーレンズ９０５に入射される。リレーレンズ９０５によって平行光となった検出反射光は、フィルタホイール９０７に入射される。この時、フィルタホイール９０７は、信号処理部６によって、光路上にフィルタ９４７が位置するように回転された状態であり、検出反射光はフィルタ９４７に入射される。そして、フィルタ９４７によって所定の波長範囲の光、すなわち検出反射光のみがリレーレンズ９０６に入射される。リレーレンズ９０６によって集光された検出反射光は、カメラ９０４に入射される。カメラ９０４は、受光した検出反射光によって吸引チップ３の先端を撮像し、その画像はカメラ９０４の記録部に記録されると共に信号処理部６に送られる。信号処理部６は、当該画像を解析してチップ先端のｘ、ｙ位置を検出する。

以上の手順によって、チップ先端位置が検出される。尚、上述したカメラを用いて、上述した手順と同様に、吸引チップ３の先端とその周囲の像を示す画像のコントラストの変化に基づいてチップ先端のｚ位置を検出してもよい。

次に、細胞吸引システム１は、細胞の位置を検出する。具体的には、信号処理部６が試料位置検出機構を操作制御して、光源装置７から出力する光、すなわち、内部光源７０１〜７０３の何れかを選択する。ここで選択される光は、細胞が蛍光を発するのに適した波長の光であり、例えば、内部光源７０１を選択する。選択された内部光源７０１から出射された励起光Ｌ１は、ミラー７１１で反射されて光源装置７から出力される。

光源装置７から出力された励起光Ｌ１は、ダイクロイックミラー１０３に入射する。ダイクロイックミラー１０３は励起光Ｌ１を透過する機能を有しているので、励起光Ｌ１はダイクロイックミラー１０３を透過して、共焦点スキャナ９内の集光ディスク９０２（マイクロレンズ）、ダイクロイックミラー９０３、ピンホールディスク９０１（ピンホール）を順に透過する。

集光ディスク９０２およびピンホールディスク９０１は、信号処理部６によって常時回転されている。マイクロレンズとピンホールとを通った励起光Ｌ１は、結像レンズ８０２、対物レンズ８０１の順に入射されて細胞に投光される。対物レンズ８０１によって試料２０１の近傍に集光される励起光Ｌ１は、集光ディスク９０２およびピンホールディスク９０１の回転によって、複数の光束となって試料２０１に投光される。

励起光Ｌ１によって細胞が発する蛍光は、対物レンズ８０１および結像レンズ８０２と、ピンホールディスク９０１（ピンホール）とを通り、ダイクロイックミラー９０３に入射される。ダイクロイックミラー９０３は、蛍光を反射する機能を有しているので、蛍光はダイクロイックミラー９０３で反射される。

ダイクロイックミラー９０３で反射された励起光Ｌ１による蛍光は、リレーレンズ９０５に入射される。リレーレンズ９０５によって平行光となった蛍光は、フィルタホイール９０７に入射される。この時、フィルタホイール９０７は、信号処理部６によって、光路上にフィルタ９１７が位置するように回転された状態であり、蛍光はフィルタ９１７に入射される。そして、フィルタ９１７によって所定の波長範囲の光、すなわち蛍光はのみがリレーレンズ９０６に入射される。リレーレンズ９０６によって集光された蛍光は、カメラ９０４に入射される。カメラ９０４は、受光した蛍光によって細胞を撮像し、その画像はカメラ９０４の記録部に記録されると共に信号処理部６に送られる。信号処理部６は、当該画像を解析して細胞の位置を検出する。試料２０１の近傍に集光される励起光Ｌ１の光束は、試料２０１の複数箇所で集光されるため、画像解析に必要とされる十分な明るさの画像を取得することができる。

以上の手順によって、細胞の位置が検出される。尚、信号処理部６が内部光源７０２または内部光源７０３を選択した場合でも、同様の方法で細胞の位置が検出される。

細胞吸引システム１において信号処理部６は、細胞の位置情報を基に吸引対象物（細胞）を特定し、吸引チップ３の先端位置情報を基に搬送部５を制御して吸引チップ３の先端を吸引対象物の位置上に移動させる。吸引器４は、信号処理部６によって試料保持器２にある細胞を吸引チップ３に吸引する。

本実施形態に係る細胞吸引システム１によれば、吸引チップ３は、被吸引対象物の大きさに対応して当該被吸引対象物の大きさよりも小さい内径で細管穴３０６が形成されることにより、種々の大きさの細胞または細胞内物質をその内部空間に取り込み可能なものである。また、吸引チップ３は、金型を用いて樹脂で一体成型されたものであり、直径を異にするコア型を用いることで所望の内径の細管穴３０６を備えた吸引チップ３を成型することができる。

（本発明の実施形態の応用例）
上記構成の変形例を以下に示す。

本発明に係る細胞吸引システムは、上述した実施形態に記載された細胞吸引システム１のように、吸引チップ３を備えたものに限定されず、例えば、吸引チップ３に代えて以下の３ａ〜３ｄを備えるものであってもよい。

図３に示す吸引チップ３ａは、図２に示す吸引チップ３と比較して、底部が錐状に代えて平板状であることを除いて吸引チップ３と同様の構成を有する。吸引チップ３ａは、基端部３０１ａと、胴部３０２ａと、針状部３０４ａと、嵌合穴３０５ａと、細管穴３０６ａとを備える。吸引チップ３ａは、底部３０３ａと針状部３０４ａとに内包され、かつ、底部３０３ａの一部と針状部３０４ａとを貫通して設けられる細管穴（取込穴）３０６ａを備える。したがって、嵌合穴３０５ａは細管穴３０６ａと連通する。

図４に示す吸引チップ３ｂは、図２に示す吸引チップ３と比較して、針状部を備えていないことを除いて吸引チップ３と同様の構成を有する。吸引チップ３ｂは、基端部３０１ｂと、胴部３０２ｂと、底部３０３ｂと嵌合穴３０５ｂと、細管穴３０６ｂとを備える。吸引チップ３ｂは、針状部を備えていないので、細管穴３０６ｂは、底部３０３ｂのみに内包され、かつ、底部３０３ｂを貫通して設けられる細管穴（取込穴）３０６ｂを備える。したがって、嵌合穴３０５ｂは細管穴３０６ｂと連通する。底部３０３ｂの先端は、細管穴３０６ｂの長さが、図２に示す細管穴３０６と略同一の長さ（細胞を取り込みに適した長さ）になるように、図２に示す底部３０３より厚く成型されている。

図５に示す吸引チップ３ｃは、図２に示す吸引チップ３と比較して、基端部が胴部を介さずに直接底部と接続していることを除いて吸引チップ３と同様の構成を有する。吸引チップ３ｃは、基端部３０１ｃと、底部３０３ｃと、針状部３０４ｃと、嵌合穴３０５ｃと、細管穴３０６ｃと、細管穴３０６ｃとを備える。吸引チップ３ｃは、底部３０３ｃと針状部３０４ｃとに内包され、かつ、底部３０３ｃの一部と針状部３０４ｃとを貫通して設けられる細管穴（取込穴）３０６ｃを備える。したがって、嵌合穴３０５ｃは細管穴３０６ｃと連通する。また、吸引チップ３ｃは、胴部を備えていないので、基端部３０１ｃと、テーパ部３０３ｃとが直接的に接続される。

図６に示す吸引チップ３ｄは、図２に示す吸引チップ３と比較して、針状部を備えておらず、かつ、基端部が胴部を介さずに直接底部と接続していることを除いて吸引チップ３と同様の構成を有する。吸引チップ３ｄは、基端部３０１ｄと、底部３０２ｄと、嵌合穴３０５ｄと、細管穴３０６ｄとを備える。吸引チップ３ｄは、針状部を備えていないので、底部３０３ｄに内包され、かつ、底部３０３ｄの一部を貫通して設けられる細管穴（取込穴）３０６ｄを備える。したがって、嵌合穴３０５ｄは細管穴３０６ｄと連通する。また、吸引チップ３ｄは、胴部を備えていないので、基端部３０１ｄと、テーパ部３０３ｄとが直接的に接続される。底部３０３ｄの先端は、細管穴３０６ｄの長さが、図２に示す細管穴３０６と略同一の長さ（細胞を取り込みに適した長さ）になるように、図２に示す底部３０３より厚く成型されている。

本発明に係る細胞吸引システムは、上述した実施形態に記載された細胞吸引システム１のように、光源装置７を備えたものに限定されない。

本発明に係る細胞吸引システムにおいて、光源装置は、試料に投光する適切な光を出力することができるものであればよく、光源装置に備えられる内部光源の数量等は、特に限定されない。このとき、光源装置は、内部光源の配列等に応じて適切な性質を持つ１以上のミラーを備えてもよい。

例えば、本発明に係る細胞吸引システムは、光源装置７に代えて以下の７ｅなどの構成を備えるものであってもよい。図７で示すように、３つの内部光源（７０１ｅ、７０２ｅ、７０３ｅ）に対して２つのダイクロイックミラー（７１１ｅ、７１２ｅ）だけを備える光源装置７ｅであってもよい。内部光源７０１ｅ、７０２ｅとダイクロイックミラー７１１ｅ、７１２ｅとは、本実施形態と同様に設置され、内部光源７０３ｅは、ダイクロイックミラー７１１ｅ、７１２ａにおける各反射面の略中心を結ぶ直線上であって、対物レンズ８０１および結像レンズ８０２の光軸の延長線上に設置される。

また、本発明に係る細胞吸引システムにおいて、光源装置は、例えば、内部光源に代えて、または、加えて、出射する光の波長が可変の波長可変光源を備えてもよい。波長可変光源のみを備える場合、光源装置は、ミラーを備えなくともよい。

本発明に係る細胞吸引システムは、上述した実施形態に記載された細胞吸引システム１のように、１つの回転可能なフィルタホイール９０７にフィルタ９１７およびフィルタ９２７が備えられるものに限定されない。例えば、フィルタホイール９０７に代えて以下の構成を備えるものであってもよい。

本発明に係る細胞吸引システムにおいて、カメラの手前に備えられるフィルタは、カメラに入射する光の波長を選択的に限定することができれば、その構成および機構等は特に限定されない。例えば、本発明に係る細胞吸引システムにおいては、別々のフィルタホイールに機能を異にするフィルタがそれぞれ備えられてもよく、また、独立して摺動可能なスライダ等に機能を異にするフィルタがそれぞれ備えられてもよい。尚、フィルタホイールに備えられるフィルタの種類は、光源装置から出力される波長の光の種類に対応して備えられる。

本発明に係る細胞吸引システムは、上述した実施形態に記載された細胞吸引システム１のように、チップ先端検出光源１０１がチップ先端検出ユニット１０内に備えられたものに限定されず、吸引チップの先端に投光可能な位置に備えられていればチップ先端検出ユニットの外に備えられていてもよい。例えば、光源装置内にチップ先端検出光源が備えられる、すなわち、光源装置が、励起光だけでなく検出光を出力させるものであってもよい。尚、このような光源装置において、チップ先端検出光源は、そこから出射される検出光がマイクロレンズとピンホールとを通過後に、吸引チップの先端に投光されるように設置される。

本発明に係る細胞吸引システムは、上述した実施形態に記載された細胞吸引システム１のように、受光センサ１０５がチップ先端検出ユニット１０内に備えられたものに限定されず、受光センサが吸引チップの先端で反射された光の強度を測定することができればチップ先端検出ユニットの外に備えられていてもよい。例えば、図８で示すように、共焦点スキャナ９ｆ内に受光センサ９０９ｆが設置されてもよい。この時、共焦点スキャナ９ｆは、ダイクロイックミラー９０３ｆからリレーレンズ９０５ｆまでの光路上に、ダイクロイックミラー９０８ｆを備える。ダイクロイックミラー９０８ｆは、ダイクロイックミラー９０３ｆで反射された光Ｌ_R1を反射光Ｌ_R2と透過光Ｌ_R3とに分岐可能なものである。受光センサ９０９ｆは、ダイクロイックミラー９０８ｆでの反射光Ｌ_R2が入射可能に設置される。

本発明に係る細胞吸引システムは、上述したいずれの変形例で構成されるものであっても、実施例と同様に、吸引チップが、被吸引対象物の大きさに対応して当該被吸引対象物の大きさよりも小さい内径で細管穴が形成されることにより、種々の大きさの細胞または細胞内物質をその内部空間に取り込み可能なものである。また、本発明に係る細胞吸引システムは、実施例で示した１つの細胞でなくても、細胞内物質を吸引可能なものである。

１ 細胞吸引システム
２ 試料保持器
２０１ 試料
３ 吸引チップ
３００ 吸引チップ保持器
３０１ 基端部
３０２ 胴部
３０３ 底部
３０４ 針状部
３０５ 嵌合穴（嵌合部）
３０６ 細管穴（取込穴）
３０７ フランジ面
４ 吸引器
４０１ 吸引部
５ 搬送部
６ 信号処理部
７ 光源装置
７０１、７０２、７０３ 内部光源
７１１、７１２、７１３ ミラー
８ 顕微鏡
８０１ 対物レンズ
８０２ 結像レンズ
９ 共焦点スキャナ
９０１ ピンホールディスク
９０２ 集光ディスク
９０３ ダイクロイックミラー
９０４ カメラ
９０５ リレーレンズ
９０６ リレーレンズ
９０７ フィルタホイール
９１７、９２７、９３７、９４７ フィルタ
１０ チップ先端検出ユニット
１０１ チップ先端検出光源
１０２ コリメートレンズ
１０３ ダイクロイックミラー
１０４ ハーフミラー
１０５ 受光センサ

Claims (5)

1. 被吸引対象物として細胞または細胞の少なくとも一部を吸引する細胞吸引システムであって、
   被吸引対象物を内部空間に取り込み可能な取込穴が設けられた吸引チップと、
   前記吸引チップが装着され、被吸引対象物を前記吸引チップの内部空間に吸引可能な吸引器と、
   前記吸引器を異なる３軸方向に移動可能な搬送部と、
   前記搬送部の動作を制御可能である共に、前記吸引チップの先端の位置を検出可能な信号処理部と
   を備え、
   前記吸引チップは、前記取込穴と連通しつつ前記吸引器の吸引部と嵌合し得る嵌合部を有して樹脂で一体成型される
   ことを特徴とする細胞吸引システム。
2. 前記吸引チップを保持可能な吸引チップ保持器を備え、
   前記吸引チップは、前記吸引チップ保持器に備えられた状態で前記吸引チップ保持器と当接するフランジ面を備えるものであり、
   前記信号処理部は、前記搬送部の動作を制御し、前記吸引器を一方向に移動させることによって前記吸引部を前記嵌合部に押し当て、前記フランジ面で前記吸引チップ保持器からの反力を得ることによって前記吸引チップを前記吸引器に装着させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の細胞吸引システム。
3. 前記吸引チップは、前記嵌合部が設けられた基端部と、前記基端部と接続される底部と、前記底部から突出する針状部とを備えるものであり、
   前記取込穴は、前記底部と前記針状部とを貫通して設けられるものである
   ことを特徴とする請求項１、２に記載の細胞吸引システム。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の細胞吸引システムに備えられる吸引チップであって、
   前記吸引チップは、ポリプロピレンまたはポリカーボネートまたはポリスチレンから成る
   ことを特徴とする吸引チップ。
5. 請求項４に記載の前記吸引チップを製造するチップ製造方法であって、
   前記吸引チップの外側形状を形成する外型と、前記吸引チップの内側形状を形成する内型と、前記外型または前記内型と接続して前記取込穴を形成する棒状のコア型とを用いて、前記吸引チップを樹脂で一体成型する
   ことを特徴とするチップ製造方法。

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