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JP7757638B2 - Manipulation System - Google Patents
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JP7757638B2 - Manipulation System - Google Patents

Manipulation System

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JP7757638B2 JP2021098765A JP2021098765A JP7757638B2 JP 7757638 B2 JP7757638 B2 JP 7757638B2 JP 2021098765 A JP2021098765 A JP 2021098765A JP 2021098765 A JP2021098765 A JP 2021098765A JP 7757638 B2 JP7757638 B2 JP 7757638B2
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Description

本発明は、マニピュレーションシステムに関する。 The present invention relates to a manipulation system.

細胞の培養環境を保持できる細胞培養インキュベータが知られている。特許文献1には、顕微鏡のステージに設けられ、細胞を培養しながら顕微鏡で観察できるインキュベータ装置が記載されている。特許文献2には、培養器の内部に細胞操作システムを内蔵した細胞培養インキュベータが記載されている。 Cell culture incubators that can maintain a cell culture environment are known. Patent Document 1 describes an incubator device that is installed on a microscope stage and allows cells to be cultured while being observed under the microscope. Patent Document 2 describes a cell culture incubator with a built-in cell manipulation system inside the incubator.

特開2011-200223号公報JP 2011-200223 A 特表2018-510659号公報Special table 2018-510659 publication

このような細胞培養インキュベータは、内部環境を細胞培養に適した状態へ保つために密閉されている。このため、マニピュレータのような操作ツールを外部からアクセスさせることができない場合があり、細胞培養を続けながら細胞の操作を行うことが困難となる可能性がある。 Such cell culture incubators are sealed to maintain an internal environment suitable for cell culture. This means that manipulation tools such as manipulators may not be accessible from the outside, making it difficult to manipulate cells while continuing to culture them.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、細胞の培養環境を保持した状態で良好に細胞の操作を行うことができるマニピュレーションシステムを提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above, and aims to provide a manipulation system that can effectively manipulate cells while maintaining the cell culture environment.

本発明の一態様に係るマニピュレーションシステムは、試料ステージと、前記試料ステージに載置され、細胞の培養環境を保持できる細胞培養インキュベータと、前記細胞培養インキュベータの内部に載置され、前記細胞を収容するための容器と、前記細胞を操作するためのピペットを備えるマニピュレータと、を有し、前記細胞培養インキュベータには、前記ピペットを内部空間に挿入するための開口が設けられ、前記開口の外縁と前記ピペットとの間の隙間を封止する封止部材が設けられる。 A manipulation system according to one aspect of the present invention comprises a sample stage, a cell culture incubator placed on the sample stage and capable of maintaining a cell culture environment, a manipulator placed inside the cell culture incubator and equipped with a container for containing the cells and a pipette for manipulating the cells, the cell culture incubator having an opening for inserting the pipette into its internal space and a sealing member for sealing the gap between the outer edge of the opening and the pipette.

これによれば、マニピュレーションシステムは、封止部材により細胞培養インキュベータの内部空間と外部とが遮蔽されるので、細胞培養インキュベータの内部の環境を良好に維持することができる。そして、細胞培養インキュベータに設けられた開口を介してピペットが内部空間に挿入され、細胞培養インキュベータ内の所定の環境下で、細胞の培養環境を保持した状態で良好に細胞の操作を行うことができる。また、マニピュレータの駆動装置等の可動部は、細胞培養インキュベータの外部に配置されているので、細胞培養インキュベータ内の環境(例えば、高温多湿環境)に晒されることを抑制できる。 In this way, the manipulation system can maintain a good environment inside the cell culture incubator because the internal space of the cell culture incubator is sealed off from the outside by the sealing member. A pipette is inserted into the internal space through an opening in the cell culture incubator, allowing cells to be manipulated well while maintaining the cell culture environment in the specified environment inside the cell culture incubator. Furthermore, because the moving parts of the manipulator, such as the drive unit, are located outside the cell culture incubator, exposure to the environment inside the cell culture incubator (e.g., a high-temperature, high-humidity environment) can be reduced.

本発明の一態様に係るマニピュレーションシステムにおいて、前記封止部材は、蛇腹状に伸縮可能に設けられる。これによれば、ピペットを内部空間で移動させて細胞の操作を行う際に、封止部材は、ピペットの移動に伴って伸縮可能に設けられる。これにより、マニピュレーションシステムは、開口の外縁とピペットとの間の隙間を良好に封止して、細胞培養インキュベータ内の環境を保ちつつ細胞の操作を行うことができる。 In one aspect of the present invention, the sealing member is provided in a bellows-like shape so that it can expand and contract. This allows the sealing member to expand and contract in response to the movement of the pipette when manipulating cells by moving the pipette within the internal space. This allows the manipulation system to effectively seal the gap between the outer edge of the opening and the pipette, enabling cell manipulation while maintaining the environment within the cell culture incubator.

本発明の一態様に係るマニピュレーションシステムにおいて、前記ピペットを保持するピペット保持部材を有し、前記封止部材は、前記ピペット保持部材の周囲を囲んで設けられる。これによれば、マニピュレーションシステムは、開口の外縁とピペット保持部材との間の隙間を良好に封止して、細胞培養インキュベータ内の環境を良好に維持することができる。 A manipulation system according to one aspect of the present invention includes a pipette holding member that holds the pipette, and the sealing member is provided to surround the periphery of the pipette holding member. This allows the manipulation system to effectively seal the gap between the outer edge of the opening and the pipette holding member, thereby maintaining a good environment within the cell culture incubator.

本発明の一態様に係るマニピュレーションシステムにおいて、前記試料ステージ及び前記細胞培養インキュベータの上方に配置される撮像部を有し、前記細胞培養インキュベータの天板の、少なくとも前記撮像部と重畳する部分は透光性の材料で形成される。これによれば、顕微鏡により、透光領域を介して細胞培養インキュベータの内部空間を観察することができる。したがって、マニピュレーションシステムは、細胞培養インキュベータの内部空間で良好に細胞の操作を行うことができる。 A manipulation system according to one aspect of the present invention includes an imaging unit disposed above the sample stage and the cell culture incubator, and at least the portion of the top plate of the cell culture incubator that overlaps with the imaging unit is formed of a light-transmitting material. This allows the internal space of the cell culture incubator to be observed through the light-transmitting region using a microscope. Therefore, the manipulation system can effectively manipulate cells within the internal space of the cell culture incubator.

本発明の一態様に係るマニピュレーションシステムにおいて、前記細胞培養インキュベータは、センサ又はヒータの少なくとも一方を前記内部空間に設置するための、少なくとも1つ以上の貫通孔を有する。これによれば、細胞培養インキュベータの内部空間の環境を適切に制御することができる。 In one aspect of the present invention, the cell culture incubator in the manipulation system has at least one through-hole for installing at least one of a sensor or a heater in the internal space. This allows for appropriate control of the environment in the internal space of the cell culture incubator.

本発明の一態様に係るマニピュレーションシステムにおいて、前記細胞培養インキュベータの内部に少なくとも前記センサ及び前記ヒータを備えており、前記貫通孔を通じて外部と接続される。これによれば、細胞培養インキュベータの内部空間の環境を適切に制御することができる。 In one aspect of the present invention, the manipulation system includes at least the sensor and the heater inside the cell culture incubator, and is connected to the outside through the through-hole. This allows the environment of the internal space of the cell culture incubator to be appropriately controlled.

本発明によれば、細胞の培養環境を保持した状態で良好に細胞の操作を行うことができるマニピュレーションシステムを提供することができる。 The present invention provides a manipulation system that can effectively manipulate cells while maintaining the cell culture environment.

図1は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成例を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of the configuration of a manipulation system according to an embodiment. 図2は、微動機構の一例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a fine movement mechanism. 図3は、マニピュレーションシステムの制御ブロック図である。FIG. 3 is a control block diagram of the manipulation system. 図4は、細胞培養インキュベータ、ピペット保持部材及びピペットの配置関係を説明するための斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating the arrangement of the cell culture incubator, the pipette holding member, and the pipette. 図5は、図4のV-V’断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line V-V' in FIG. 図6は、取付部材の構成例を説明するための断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining an example of the configuration of the mounting member.

本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 Modes for carrying out the present invention (embodiments) will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the contents described in the following embodiments. Furthermore, the components described below include those that would be easily imagined by a person skilled in the art and those that are substantially identical. Furthermore, the components described below can be combined as appropriate.

(実施形態)
図1は、実施形態に係るマニピュレーションシステムの構成を模式的に示す図である。マニピュレーションシステム10は、顕微鏡観察下で微小対象物である試料を操作するためのシステムである。図1に示すように、マニピュレーションシステム10は、顕微鏡ユニット12と、第1マニピュレータ14と、第2マニピュレータ16と、マニピュレーションシステム10を制御するコントローラ43とを備えている。顕微鏡ユニット12の両側に第1マニピュレータ14と第2マニピュレータ16とが分かれて配置されている。微小対象物は、例えば細胞や卵であり、以下の説明では「細胞」と表す。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a manipulation system according to an embodiment. The manipulation system 10 is a system for manipulating a sample, which is a micro-object, under microscope observation. As shown in FIG. 1, the manipulation system 10 includes a microscope unit 12, a first manipulator 14, a second manipulator 16, and a controller 43 that controls the manipulation system 10. The first manipulator 14 and the second manipulator 16 are separately arranged on either side of the microscope unit 12. The micro-object is, for example, a cell or an egg, and will be referred to as a "cell" in the following description.

顕微鏡ユニット12は、撮像素子を含むカメラ18(撮像部)と、顕微鏡20と、試料ステージ22とを備えている。試料ステージ22には、細胞培養インキュベータ60が載置される。細胞培養インキュベータ60の内部には、シャーレなどの試料保持部材11が収容される。 The microscope unit 12 includes a camera 18 (imaging section) including an image sensor, a microscope 20, and a sample stage 22. A cell culture incubator 60 is placed on the sample stage 22. A sample holding member 11, such as a petri dish, is housed inside the cell culture incubator 60.

細胞培養インキュベータ60は、内部空間を有する箱状の部材である。細胞培養インキュベータ60の内部空間は密閉され、細胞培養インキュベータ60の外部と遮断される。細胞培養インキュベータ60の内部空間は、細胞の培養を行うための所定の環境(温度や二酸化炭素(CO)濃度、湿度等)に維持、管理される。細胞の培養環境は、例えば温度37℃、CO濃度5%、湿度95%以上とされる。なお、本明細書において、「密閉」及び「封止」は、細胞培養インキュベータ60の内部空間が外部と完全に遮断された状態に限定されず、第2ピペット35及び試料ステージ22を移動して細胞の操作を行う際に、細胞培養インキュベータ60の内部空間が所定の環境を維持できる気密性を有していればよい。 The cell culture incubator 60 is a box-shaped component having an internal space. The internal space of the cell culture incubator 60 is sealed and isolated from the outside of the cell culture incubator 60. The internal space of the cell culture incubator 60 is maintained and controlled at a predetermined environment (temperature, carbon dioxide (CO 2 ) concentration, humidity, etc.) for culturing cells. The cell culture environment is, for example, a temperature of 37°C, a CO 2 concentration of 5%, and a humidity of 95% or higher. Note that in this specification, "sealed" and "sealed" do not necessarily mean that the internal space of the cell culture incubator 60 is completely sealed off from the outside, but rather means that the internal space of the cell culture incubator 60 is airtight enough to maintain a predetermined environment when the second pipette 35 and the sample stage 22 are moved to manipulate cells.

試料ステージ22及び細胞培養インキュベータ60の直上に顕微鏡20が配置される。顕微鏡ユニット12は、顕微鏡20とカメラ18とが一体構造となっており、試料保持部材11に向けて光を照射する光源(図示は省略している)を備えている。なお、カメラ18は、顕微鏡20と別体に設けてもよい。 The microscope 20 is placed directly above the sample stage 22 and cell culture incubator 60. The microscope unit 12 has an integrated structure in which the microscope 20 and camera 18 are integrated, and is equipped with a light source (not shown) that irradiates light toward the sample holding member 11. Note that the camera 18 may be provided separately from the microscope 20.

試料保持部材11には、細胞を含む溶液が収容される。試料保持部材11の細胞に光が照射され、試料保持部材11の細胞で反射した光が顕微鏡20に入射する。細胞に関する光学像は、顕微鏡20で拡大された後、カメラ18で撮像される。顕微鏡ユニット12は、カメラ18で撮像された画像を基に細胞の観察が可能となっている。 The sample holding member 11 contains a solution containing cells. Light is irradiated onto the cells in the sample holding member 11, and the light reflected by the cells in the sample holding member 11 enters the microscope 20. An optical image of the cells is magnified by the microscope 20 and then captured by the camera 18. The microscope unit 12 is able to observe the cells based on the image captured by the camera 18.

図1に示すように、第1マニピュレータ14は、第1ピペット保持部材24と、X-Y軸テーブル26と、Z軸テーブル28と、X-Y軸テーブル26を駆動する駆動装置30と、Z軸テーブル28を駆動する駆動装置32とを備える。第1マニピュレータ14は、X軸-Y軸-Z軸の3軸構成のマニピュレータである。 As shown in FIG. 1, the first manipulator 14 includes a first pipette holding member 24, an X-Y axis table 26, a Z-axis table 28, a drive unit 30 that drives the X-Y axis table 26, and a drive unit 32 that drives the Z-axis table 28. The first manipulator 14 is a three-axis manipulator with an X-axis, Y-axis, and Z-axis configuration.

なお、本実施形態において、水平面内の一方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と交差する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれと交差する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向とする。試料ステージ22の表面は、XY平面と平行であり、Z軸方向と直交する。 In this embodiment, one direction within a horizontal plane is defined as the X-axis direction, the direction intersecting the X-axis direction within the horizontal plane is defined as the Y-axis direction, and the direction intersecting both the X-axis direction and the Y-axis direction (i.e., the vertical direction) is defined as the Z-axis direction. The surface of the sample stage 22 is parallel to the XY plane and perpendicular to the Z-axis direction.

X-Y軸テーブル26は、駆動装置30の駆動により、X軸方向又はY軸方向に移動可能となっている。Z軸テーブル28は、X-Y軸テーブル26上に上下移動可能に配置され、駆動装置32の駆動によりZ軸方向に移動可能になっている。駆動装置30、32は、コントローラ43に接続されている。 The X-Y axis table 26 is movable in the X-axis or Y-axis direction by the drive unit 30. The Z-axis table 28 is arranged on the X-Y axis table 26 so that it can move up and down, and is movable in the Z-axis direction by the drive unit 32. The drive units 30 and 32 are connected to the controller 43.

第1ピペット保持部材24は、Z軸テーブル28に連結され、先端に毛細管チップである第1ピペット25が取り付けられている。第1ピペット保持部材24は、X-Y軸テーブル26とZ軸テーブル28の移動に従って3次元空間を移動領域として移動できる。第1ピペット保持部材24は、試料保持部材11に収容された細胞を、第1ピペット25を介して保持することができる。すなわち、第1マニピュレータ14は、微小対象物の保持に用いられる保持用マニピュレータであり、第1ピペット25は、微小対象物の保持手段として用いられるホールディングピペットである。 The first pipette holding member 24 is connected to the Z-axis table 28, and has a first pipette 25, which is a capillary tip, attached to its tip. The first pipette holding member 24 can move in three-dimensional space as a moving area in accordance with the movement of the X-Y axis table 26 and the Z-axis table 28. The first pipette holding member 24 can hold cells contained in the sample holding member 11 via the first pipette 25. In other words, the first manipulator 14 is a holding manipulator used to hold micro-objects, and the first pipette 25 is a holding pipette used as a means for holding micro-objects.

第2マニピュレータ16は、第2ピペット保持部材34と、X-Y軸テーブル36と、Z軸テーブル38と、X-Y軸テーブル36を駆動する駆動装置40と、Z軸テーブル38を駆動する駆動装置42とを備える。第2マニピュレータ16は、X軸-Y軸-Z軸の3軸構成のマニピュレータである。 The second manipulator 16 includes a second pipette holding member 34, an X-Y axis table 36, a Z-axis table 38, a drive unit 40 that drives the X-Y axis table 36, and a drive unit 42 that drives the Z-axis table 38. The second manipulator 16 is a three-axis manipulator with an X-axis, Y-axis, and Z-axis configuration.

X-Y軸テーブル36は、駆動装置40の駆動により、X軸方向又はY軸方向に移動可能となっている。Z軸テーブル38は、X-Y軸テーブル36上に上下移動可能に配置され、駆動装置42の駆動によりZ軸方向に移動可能になっている。駆動装置40、42は、コントローラ43に接続されている。 The XY-axis table 36 can be moved in the X-axis or Y-axis direction by driving a drive unit 40. The Z-axis table 38 is arranged on the XY-axis table 36 so that it can move up and down, and can be moved in the Z-axis direction by driving a drive unit 42. The drive units 40 and 42 are connected to a controller 43.

第2ピペット保持部材34は、Z軸テーブル38に連結され、先端にガラス製の第2ピペット35が取り付けられている。第2ピペット保持部材34は、X-Y軸テーブル36とZ軸テーブル38の移動に従って3次元空間を移動領域として移動できる。第2ピペット保持部材34は、試料保持部材11に収容された細胞を人工操作することが可能である。すなわち、第2マニピュレータ16は、微小対象物の操作(DNA溶液の注入操作や穿孔操作など)に用いられる操作用マニピュレータであり、第2ピペット35は、微小対象物のインジェクション操作手段として用いられるインジェクションピペットである。 The second pipette holding member 34 is connected to the Z-axis table 38, and has a second glass pipette 35 attached to its tip. The second pipette holding member 34 can move in three-dimensional space as a moving area in accordance with the movement of the X-Y axis table 36 and the Z-axis table 38. The second pipette holding member 34 is capable of artificially manipulating cells held in the sample holding member 11. In other words, the second manipulator 16 is a manipulation manipulator used to manipulate micro-objects (such as injecting DNA solutions or drilling holes), and the second pipette 35 is an injection pipette used as a means for injecting micro-objects.

X-Y軸テーブル36とZ軸テーブル38は、第2ピペット保持部材34を、試料保持部材11に収容された細胞などの操作位置まで粗動駆動する粗動機構(3次元移動テーブル)として構成されている。また、Z軸テーブル38と第2ピペット保持部材34との連結部には、ナノポジショナとして微動機構44が備えられている。微動機構44は、第2ピペット保持部材34をその長手方向(軸方向)に移動可能に支持するとともに、第2ピペット保持部材34をその長手方向(軸方向)に沿って微動駆動するように構成される。 The X-Y axis table 36 and Z axis table 38 are configured as a coarse movement mechanism (three-dimensional movement table) that coarsely moves the second pipette holding member 34 to an operation position for cells or the like contained in the sample holding member 11. Furthermore, a fine movement mechanism 44 is provided as a nanopositioner at the connection between the Z axis table 38 and the second pipette holding member 34. The fine movement mechanism 44 supports the second pipette holding member 34 so that it can move in its longitudinal direction (axial direction), and is configured to finely move the second pipette holding member 34 along its longitudinal direction (axial direction).

図2は、微動機構の一例を示す断面図である。図2に示すように微動機構44は、第2ピペット保持部材34を駆動対象とする圧電アクチュエータ44aを備える。圧電アクチュエータ44aは、筒状のハウジング87と、ハウジング87の内部に設けられた転がり軸受80、82と、圧電素子92とを含む。ハウジング87の軸方向に第2ピペット保持部材34が挿通される。転がり軸受80、82は、第2ピペット保持部材34を回転可能に支持する。圧電素子92は、印加される電圧に応じて第2ピペット保持部材34の長手方向に沿って伸縮する。第2ピペット保持部材34の先端側(図2左側)には第2ピペット35(図1参照)が取り付けられ固定される。 Figure 2 is a cross-sectional view showing an example of a micromotion mechanism. As shown in Figure 2, the micromotion mechanism 44 includes a piezoelectric actuator 44a that drives the second pipette holding member 34. The piezoelectric actuator 44a includes a cylindrical housing 87, rolling bearings 80 and 82 provided inside the housing 87, and a piezoelectric element 92. The second pipette holding member 34 is inserted axially through the housing 87. The rolling bearings 80 and 82 rotatably support the second pipette holding member 34. The piezoelectric element 92 expands and contracts along the longitudinal direction of the second pipette holding member 34 in response to an applied voltage. The second pipette 35 (see Figure 1) is attached and fixed to the tip side (left side of Figure 2) of the second pipette holding member 34.

第2ピペット保持部材34は、転がり軸受80、82を介してハウジング87に支持される。転がり軸受80は、内輪80aと、外輪80bと、内輪80aと外輪80bとの間に設けられたボール80cとを備える。転がり軸受82は、内輪82aと、外輪82bと、内輪82aと外輪82bとの間に設けられたボール82cとを備える。各外輪80b、82bがハウジング87の内周面に固定され、各内輪80a、82aが中空部材84を介して第2ピペット保持部材34の外周面に固定される。このように、転がり軸受80、82は、第2ピペット保持部材34を回転自在に支持するようになっている。 The second pipette holding member 34 is supported on the housing 87 via rolling bearings 80 and 82. The rolling bearing 80 includes an inner ring 80a, an outer ring 80b, and a ball 80c located between the inner ring 80a and the outer ring 80b. The rolling bearing 82 includes an inner ring 82a, an outer ring 82b, and a ball 82c located between the inner ring 82a and the outer ring 82b. Each of the outer rings 80b and 82b is fixed to the inner surface of the housing 87, and each of the inner rings 80a and 82a is fixed to the outer surface of the second pipette holding member 34 via a hollow member 84. In this way, the rolling bearings 80 and 82 rotatably support the second pipette holding member 34.

中空部材84の軸方向の略中央部には、径方向外方に突出するフランジ部84aが設けられている。転がり軸受80は、フランジ部84aに対して第2ピペット保持部材34の先端側に配置され、転がり軸受82はフランジ部84aに対して後端側に配置される。内輪間座としてのフランジ部84aを挟んで転がり軸受80の内輪80aと、転がり軸受82の内輪82aとが配置される。第2ピペット保持部材34の外周面にねじ加工が施されており、内輪80aの先端側、及び内輪82aの後端側からロックナット86、86が第2ピペット保持部材34に螺合される。これにより、転がり軸受80、82の軸方向の位置が固定される。 A flange portion 84a protruding radially outward is provided at approximately the center of the hollow member 84 in the axial direction. The rolling bearing 80 is positioned toward the tip of the second pipette holding member 34 relative to the flange portion 84a, and the rolling bearing 82 is positioned toward the rear end of the flange portion 84a. The inner ring 80a of the rolling bearing 80 and the inner ring 82a of the rolling bearing 82 are positioned across the flange portion 84a, which serves as an inner ring spacer. The outer peripheral surface of the second pipette holding member 34 is threaded, and lock nuts 86, 86 are threaded onto the second pipette holding member 34 from the tip end of the inner ring 80a and the rear end of the inner ring 82a. This fixes the axial positions of the rolling bearings 80, 82.

円環状のスペーサ90は、転がり軸受80、82と同軸に外輪82bの軸方向後端側に配置される。スペーサ90の軸方向後端側には、円環状の圧電素子92がスペーサ90と略同軸に配置される。さらに圧電素子92の軸方向後端側にはハウジング87の蓋88が配置される。蓋88は、圧電素子92を軸方向に固定するためのもので、第2ピペット保持部材34が挿通する孔部を有する。蓋88は、例えば、ハウジング87の側面に不図示のボルトにより締結されていてもよい。なお、圧電素子92は、棒状又は角柱状としてスペーサ90の周方向に略等配となるように並べても良く、第2ピペット保持部材34を挿通する孔部を有した角筒としても良い。 The annular spacer 90 is arranged coaxially with the rolling bearings 80, 82, on the axial rear end side of the outer ring 82b. An annular piezoelectric element 92 is arranged approximately coaxially with the spacer 90 on the axial rear end side of the spacer 90. Furthermore, a lid 88 of the housing 87 is arranged on the axial rear end side of the piezoelectric element 92. The lid 88 is used to fix the piezoelectric element 92 in the axial direction and has a hole through which the second pipette holding member 34 is inserted. The lid 88 may be fastened to the side of the housing 87, for example, with a bolt (not shown). The piezoelectric elements 92 may be rod-shaped or rectangular pillar-shaped and arranged approximately evenly around the periphery of the spacer 90, or may be rectangular tubes with a hole through which the second pipette holding member 34 is inserted.

圧電素子92はスペーサ90を介して転がり軸受82と接している。圧電素子92は、リード線(図示せず)を介してコントローラ43に接続されている。圧電素子92は、コントローラ43からの印加電圧に応答して軸方向に沿って伸縮し、第2ピペット保持部材34をその軸方向に沿って微動させるようになっている。第2ピペット保持部材34が軸方向に沿って微動すると、この微動が第2ピペット35(図1参照)に伝達され、第2ピペット35の位置が微調整されることになる。また、圧電素子92により第2ピペット保持部材34が軸方向に振動すると、第2ピペット35も軸方向に振動する。このように微動機構44により、微小対象物への操作(DNA溶液や細胞の注入操作や穿孔操作など)の際には、より正確な操作が可能となり、圧電素子92による穿孔作用の向上を実現できる。 The piezoelectric element 92 is in contact with the rolling bearing 82 via a spacer 90. The piezoelectric element 92 is connected to the controller 43 via lead wires (not shown). The piezoelectric element 92 expands and contracts axially in response to the applied voltage from the controller 43, finely moving the second pipette holding member 34 along its axial direction. When the second pipette holding member 34 moves finely along its axial direction, this fine movement is transmitted to the second pipette 35 (see Figure 1), thereby finely adjusting the position of the second pipette 35. Furthermore, when the second pipette holding member 34 vibrates axially due to the piezoelectric element 92, the second pipette 35 also vibrates axially. In this way, the fine movement mechanism 44 enables more accurate operations on micro-objects (such as injection and perforation of DNA solutions or cells), improving the perforation action of the piezoelectric element 92.

なお、上述の微動機構44は、微小対象物の操作用の第2マニピュレータ16に設けられるとしているが、微小対象物の固定用の第1マニピュレータ14に設けてもよく、省略することも可能である。 Note that although the fine movement mechanism 44 described above is provided on the second manipulator 16 for manipulating the micro-object, it may also be provided on the first manipulator 14 for fixing the micro-object, or may be omitted.

次に、コントローラ43によるマニピュレーションシステム10の制御について図3を参照して説明する。図3は、マニピュレーションシステムの制御ブロック図である。 Next, the control of the manipulation system 10 by the controller 43 will be explained with reference to Figure 3. Figure 3 is a control block diagram of the manipulation system.

コントローラ43は、演算手段としてのCPU(Central Processing Unit)及び記憶手段としてのハードディスク、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等のハードウェア資源を備える。コントローラ43は、記憶部46Bに格納された所定のプログラムに基づいて各種の演算を行い、演算結果に従って制御部46Aが各種の制御を行うように駆動信号を出力する。 The controller 43 includes hardware resources such as a CPU (Central Processing Unit) as a calculation means, and a hard disk, RAM (Random Access Memory), and ROM (Read Only Memory) as storage means. The controller 43 performs various calculations based on predetermined programs stored in the storage unit 46B, and outputs drive signals so that the control unit 46A performs various controls according to the calculation results.

制御部46Aは、顕微鏡ユニット12の焦点合わせ機構81、第1マニピュレータ14の駆動装置30、駆動装置32、吸引ポンプ29、第2マニピュレータ16の駆動装置40、駆動装置42、圧電素子92、注入ポンプ39を制御する制御回路である。制御部46Aは、必要に応じて設けられたドライバやアンプ等を介して、顕微鏡ユニット12、第1マニピュレータ14及び第2マニピュレータ16のそれぞれに駆動信号を出力する。制御部46Aは、駆動装置30、32、40、42にそれぞれ駆動信号Vxy、Vz(図1参照)を供給する。駆動装置30、32、40、42は、駆動信号Vxy、Vzに基づいてX-Y-Z軸方向に駆動する。制御部46Aは、微動機構44にナノポジショナ制御信号VN(図1参照)を供給して、微動機構44の制御を行ってもよい。 The control unit 46A is a control circuit that controls the focusing mechanism 81 of the microscope unit 12, the drive unit 30, drive unit 32, suction pump 29 of the first manipulator 14, and the drive unit 40, drive unit 42, piezoelectric element 92, and injection pump 39 of the second manipulator 16. The control unit 46A outputs drive signals to the microscope unit 12, the first manipulator 14, and the second manipulator 16 via drivers, amplifiers, etc., provided as necessary. The control unit 46A supplies drive signals Vxy and Vz (see Figure 1) to the drive units 30, 32, 40, and 42, respectively. The drive units 30, 32, 40, and 42 drive in the X-, Y-, and Z-axis directions based on the drive signals Vxy and Vz. The control unit 46A may also control the fine movement mechanism 44 by supplying a nanopositioner control signal VN (see Figure 1) to the fine movement mechanism 44.

コントローラ43は、情報入力手段としてジョイスティック47と、入力部49とが接続されている。入力部49は、例えばキーボードやタッチパネル、マウス等である。また、コントローラ43は、液晶パネル等の表示部45が接続される。表示部45にはカメラ18で取得した顕微鏡画像や各種制御用画面が表示されるようになっている。なお、入力部49としてタッチパネルが用いられる場合には、表示部45の表示画面にタッチパネルを重ねて用い、操作者が表示部45の表示画像を確認しつつ入力操作を行うようにしてもよい。 The controller 43 is connected to a joystick 47 as information input means and an input unit 49. The input unit 49 is, for example, a keyboard, touch panel, mouse, etc. The controller 43 is also connected to a display unit 45 such as an LCD panel. The display unit 45 displays microscope images acquired by the camera 18 and various control screens. If a touch panel is used as the input unit 49, the touch panel may be superimposed on the display screen of the display unit 45 so that the operator can perform input operations while checking the image displayed on the display unit 45.

ジョイスティック47は公知のものを用いることができる。ジョイスティック47は、例えば、基台と、基台から直立するハンドル部とを備えている。ジョイスティック47は、ハンドル部を傾斜させるように操作することで駆動装置30、40のX-Y駆動を行うことができ、ハンドル部をねじることで駆動装置32、42のZ駆動を行うことができる。ジョイスティック47は、吸引ポンプ29、圧電素子92、注入ポンプ39の各駆動を操作するためのボタンを備えていてもよい。 A known joystick 47 can be used. The joystick 47 includes, for example, a base and a handle portion that stands upright from the base. The joystick 47 can perform X-Y drive of the drive units 30, 40 by tilting the handle portion, and can perform Z drive of the drive units 32, 42 by twisting the handle portion. The joystick 47 may also include buttons for controlling the drive of the suction pump 29, the piezoelectric element 92, and the injection pump 39.

コントローラ43は、さらに画像入力部43A、画像処理部43B、画像出力部43C及び位置検出部43Dを備えている。顕微鏡20を通してカメラ18で撮像した画像信号VPIX(図1参照)が画像入力部43Aに入力される。画像処理部43Bは、画像入力部43Aから画像信号を受け取って、画像処理を行う。画像出力部43Cは、画像処理部43Bで画像処理された画像情報を表示部45へ出力する。位置検出部43Dは、微小対象物である細胞等の位置や、細胞の核等の位置を、画像処理後の画像情報に基づいて検出することができる。細胞の核は、第2ピペット35によるインジェクション操作を行う操作対象である。位置検出部43Dは、画像情報に基づいてカメラ18の撮像領域内における細胞等の有無を検出することができる。また、位置検出部43Dは、第1ピペット25及び第2ピペット35の位置を検出してもよい。画像入力部43A、画像処理部43B、画像出力部43C及び位置検出部43Dは、制御部46Aにより制御される。 The controller 43 further includes an image input unit 43A, an image processing unit 43B, an image output unit 43C, and a position detection unit 43D. An image signal V PIX (see FIG. 1) captured by the camera 18 through the microscope 20 is input to the image input unit 43A. The image processing unit 43B receives the image signal from the image input unit 43A and performs image processing. The image output unit 43C outputs the image information processed by the image processing unit 43B to the display unit 45. The position detection unit 43D can detect the position of a micro-object such as a cell or a cell nucleus based on the image information after image processing. The cell nucleus is the object to be injected by the second pipette 35. The position detection unit 43D can detect the presence or absence of a cell or the like within the imaging area of the camera 18 based on the image information. The position detection unit 43D may also detect the positions of the first pipette 25 and the second pipette 35. The image input unit 43A, the image processing unit 43B, the image output unit 43C, and the position detection unit 43D are controlled by a control unit 46A.

画像処理部43Bは、例えば細胞の位置や細胞の核の位置を検出するために、画像入力部43Aから受け取った画像信号について二値化処理とフィルタ処理を実行する。画像処理部43Bは、画像信号をグレースケール化して、あらかじめ設定された所定の閾値に基づいて、このグレースケール画像をモノクロ画像に変換する。そして、画像処理部43Bは、二値化処理とフィルタ処理により得られたモノクロ画像に基づいてエッジ抽出処理やパターンマッチングを行う。その処理結果に基づいて位置検出部43Dは、細胞の位置や細胞の核の位置を検出することができる。 The image processing unit 43B performs binarization and filtering on the image signal received from the image input unit 43A to detect, for example, the position of a cell or the position of a cell nucleus. The image processing unit 43B converts the image signal into a grayscale image based on a predetermined threshold value that has been set in advance. The image processing unit 43B then performs edge extraction and pattern matching on the monochrome image obtained by the binarization and filtering processes. The position detection unit 43D can detect the position of a cell or the position of a cell nucleus based on the results of this processing.

制御部46Aは、位置検出部43Dからの位置情報、及び細胞等の有無の情報に基づいて、第1マニピュレータ14及び第2マニピュレータ16を制御する。本実施形態において、制御部46Aは、第1マニピュレータ14及び第2マニピュレータ16を所定のシーケンスで自動的に駆動する。かかるシーケンス駆動は、記憶部46Bにあらかじめ保存された所定のプログラムによるCPUの演算結果に基づいて、制御部46Aが順次それぞれに駆動信号を出力することで行われる。 The control unit 46A controls the first manipulator 14 and the second manipulator 16 based on position information from the position detection unit 43D and information on the presence or absence of cells, etc. In this embodiment, the control unit 46A automatically drives the first manipulator 14 and the second manipulator 16 in a predetermined sequence. This sequential driving is performed by the control unit 46A outputting drive signals to each manipulator in sequence based on the results of calculations by the CPU using a predetermined program stored in advance in the memory unit 46B.

次に、細胞培養インキュベータ60の詳細な構成について説明する。図4は、細胞培養インキュベータ、ピペット保持部材及びピペットの配置関係を説明するための斜視図である。図5は、図4のV-V’断面図である。なお、図4及び図5では、第2ピペット保持部材34及び第2ピペット35に対応する開口OP及び封止部材70について示し、第1ピペット保持部材24及び第1ピペット25側の開口OP及び封止部材70は図示を省略している。ただし、図4及び図5での開口OP及び封止部材70についての説明は、第1ピペット保持部材24及び第1ピペット25に対応する開口OP及び封止部材70にも適用することができる。 Next, the detailed configuration of the cell culture incubator 60 will be described. Figure 4 is a perspective view illustrating the relative positions of the cell culture incubator, pipette holding member, and pipette. Figure 5 is a cross-sectional view taken along the V-V' line in Figure 4. Note that Figures 4 and 5 show the opening OP and sealing member 70 corresponding to the second pipette holding member 34 and second pipette 35, and do not illustrate the opening OP and sealing member 70 on the first pipette holding member 24 and first pipette 25 side. However, the description of the opening OP and sealing member 70 in Figures 4 and 5 can also be applied to the opening OP and sealing member 70 corresponding to the first pipette holding member 24 and first pipette 25.

図4及び図5に示すように、細胞培養インキュベータ60は、底板61と、カバー部62と、を有する。底板61は、平板状の部材であり、試料ステージ22(図1参照)の上面と対向して配置される。カバー部62は、天板62aと側板62bとを有する。側板62bの下部が底板61と連結されて、細胞培養インキュベータ60の内部空間が密閉される。 As shown in Figures 4 and 5, the cell culture incubator 60 has a bottom plate 61 and a cover portion 62. The bottom plate 61 is a flat member and is positioned opposite the upper surface of the sample stage 22 (see Figure 1). The cover portion 62 has a top plate 62a and a side plate 62b. The lower portion of the side plate 62b is connected to the bottom plate 61, sealing the internal space of the cell culture incubator 60.

図4に示すように、細胞培養インキュベータ60は、上面から見たときに、四角形状である。ただし、これに限定されず、細胞培養インキュベータ60は、多角形状、円形状等、他の形状であってもよい。 As shown in FIG. 4, the cell culture incubator 60 has a rectangular shape when viewed from above. However, this is not limited to this, and the cell culture incubator 60 may have other shapes, such as a polygonal shape or a circular shape.

図4及び図5に示すように、細胞培養インキュベータ60の側板62bには、開口OPが設けられる。上述したように、第2ピペット35及び第2ピペット保持部材34は、開口OPを介して細胞培養インキュベータ60の内部空間に挿入される。開口OPは、側面(X軸方向)から見たときに、円形状である。開口OPの直径は、第2ピペット35及び第2ピペット保持部材34の直径よりも大きく形成される。開口OPは、側板62bの上側(天板62a側)に位置する。より詳細には、開口OPは、少なくとも試料保持部材11よりも上側に位置する。これにより、マニピュレーションシステム10は、開口OP内で第2ピペット保持部材34を移動させることができ、細胞培養インキュベータ60内の細胞の操作を行うことができる。 As shown in Figures 4 and 5, an opening OP is provided in the side plate 62b of the cell culture incubator 60. As described above, the second pipette 35 and the second pipette holding member 34 are inserted into the internal space of the cell culture incubator 60 through the opening OP. The opening OP is circular when viewed from the side (X-axis direction). The diameter of the opening OP is larger than the diameters of the second pipette 35 and the second pipette holding member 34. The opening OP is located on the upper side (top plate 62a side) of the side plate 62b. More specifically, the opening OP is located at least above the sample holding member 11. This allows the manipulation system 10 to move the second pipette holding member 34 within the opening OP, thereby manipulating cells in the cell culture incubator 60.

なお、開口OPの位置、大きさ、形状は適宜変更することができる。例えば、開口OPは、側板62bに設けられる構成に限定されず、天板62aに設けられてもよい。また、開口OPは、円形に限定されず、楕円形状、多角形状、矩形状等、他の形状であってもよい。開口OPは、細胞の操作に応じて適切な形状を採用することができる。 The position, size, and shape of the opening OP can be changed as appropriate. For example, the opening OP is not limited to being provided on the side plate 62b, but may be provided on the top plate 62a. Furthermore, the opening OP is not limited to being circular, but may be other shapes such as elliptical, polygonal, or rectangular. The opening OP can be of an appropriate shape depending on the cell manipulation.

開口OPを覆って封止部材70が設けられる。封止部材70は、開口OPの外縁と、第2ピペット保持部材34(及び第2ピペット35)との間の隙間を封止する。封止部材70は、取付部材71により第2ピペット保持部材34の外周に取り付けられる。 A sealing member 70 is provided to cover the opening OP. The sealing member 70 seals the gap between the outer edge of the opening OP and the second pipette holding member 34 (and the second pipette 35). The sealing member 70 is attached to the outer periphery of the second pipette holding member 34 by an attachment member 71.

封止部材70は、蛇腹状に伸縮可能に設けられる。具体的には、封止部材70は、柔軟性を有する材料で形成され、例えば、ナイロンやビニール等の樹脂フィルム材料や、シート状のゴムで形成することができる。封止部材70の一端側は、第2ピペット保持部材34の外周に固定され、封止部材70の他端側は、開口OPの外縁の、細胞培養インキュベータ60の側板62bに固定される。封止部材70は、第2ピペット保持部材34(及び第2ピペット35)が開口OP内を移動する際に、変形可能に設けられている。 The sealing member 70 is configured to be expandable and contractible in an accordion-like manner. Specifically, the sealing member 70 is formed from a flexible material, such as a resin film material such as nylon or vinyl, or a sheet-like rubber. One end of the sealing member 70 is fixed to the outer periphery of the second pipette holding member 34, and the other end of the sealing member 70 is fixed to the side panel 62b of the cell culture incubator 60 at the outer edge of the opening OP. The sealing member 70 is configured to be deformable when the second pipette holding member 34 (and the second pipette 35) moves within the opening OP.

図6は、取付部材の構成例を説明するための断面図である。取付部材71は、第1ナット72と、第2ナット73と、を有する。第2ピペット保持部材34の外周面にねじ加工が施されており、第1ナット72及び第2ナット73が第2ピペット保持部材34に螺合される。第2ピペット保持部材34の軸方向に沿った方向で、第1ナット72と第2ナット73との間に、封止部材70及びOリング74が挟み込まれる。これにより、第2ピペット保持部材34と、封止部材70との間が封止される。 Figure 6 is a cross-sectional view illustrating an example configuration of the mounting member. The mounting member 71 has a first nut 72 and a second nut 73. The outer peripheral surface of the second pipette holding member 34 is threaded, and the first nut 72 and second nut 73 are screwed onto the second pipette holding member 34. The sealing member 70 and O-ring 74 are sandwiched between the first nut 72 and the second nut 73 in the axial direction of the second pipette holding member 34. This creates a seal between the second pipette holding member 34 and the sealing member 70.

より具体的には、第1ナット72は、第1ナット72の下面から突出する突出部72aを有する。突出部72aは、第2ピペット保持部材34を囲む環状に形成される。第2ナット73は、第2ナット73の上面から突出する突出部73aを有する。第2ナット73の突出部73aは、第1ナット72の突出部72aの外周を囲む環状に形成される。封止部材70及びOリング74は、第2ナット73の突出部73aと、第2ピペット保持部材34の外周面との間に形成される凹部に配置される。第1ナット72及び第2ナット73が互いに近づく向きに回転することで、封止部材70及びOリング74は、突出部72aと凹部の底部を形成する第2ナット73との間に挟み込まれる。 More specifically, the first nut 72 has a protrusion 72a protruding from the underside of the first nut 72. The protrusion 72a is formed in a ring shape that surrounds the second pipette holding member 34. The second nut 73 has a protrusion 73a protruding from the upper surface of the second nut 73. The protrusion 73a of the second nut 73 is formed in a ring shape that surrounds the outer periphery of the protrusion 72a of the first nut 72. The sealing member 70 and O-ring 74 are disposed in a recess formed between the protrusion 73a of the second nut 73 and the outer periphery of the second pipette holding member 34. When the first nut 72 and the second nut 73 rotate in directions that bring them closer to each other, the sealing member 70 and O-ring 74 are sandwiched between the protrusion 72a and the second nut 73, which forms the bottom of the recess.

なお、図6に示す取付部材71の構成はあくまで一例である。取付部材71は、第2ピペット保持部材34と封止部材70との間を封止するように設けられていれば、どのような構造であってもよい。例えば、突出部72a、73aはなくてもよい。また、図示は省略するが、開口OPと、封止部材70との封止も、封止部材70が開口OPの外縁の、細胞培養インキュベータ60の側板62bに沿って固定されて、開口OPを封止できる構造であればどのような構造であってもよい。単に接着剤により封止部材70が、第2ピペット保持部材34に接着されてもよい。あるいは、クランプ部材で封止部材70を第2ピペット保持部材34に挟み込んでも良い。 Note that the configuration of the mounting member 71 shown in Figure 6 is merely one example. The mounting member 71 may have any structure as long as it is configured to seal the gap between the second pipette holding member 34 and the sealing member 70. For example, the protrusions 72a and 73a may be omitted. Although not shown, the sealing between the opening OP and the sealing member 70 may also have any structure as long as the sealing member 70 is fixed along the outer edge of the opening OP, along the side panel 62b of the cell culture incubator 60, and can seal the opening OP. The sealing member 70 may simply be adhered to the second pipette holding member 34 with an adhesive. Alternatively, the sealing member 70 may be clamped to the second pipette holding member 34 with a clamping member.

次に、図4及び5に戻って、細胞培養インキュベータ60の天板62aの、少なくとも顕微鏡ユニット12のカメラ18(図1参照)と重畳する部分は透光性の材料で形成される。透光性の材料は、例えばガラスが用いられる。天板62aの、一部が透光性の材料で形成されてもよく、あるいは天板62aの全体が透光性の材料で形成されてもよい。これにより、マニピュレーションシステム10は、カメラ18により、天板62aの透光領域を介して細胞培養インキュベータ60の内部空間の第2ピペット35及び細胞を観察することができる。 Next, returning to Figures 4 and 5, at least the portion of the top plate 62a of the cell culture incubator 60 that overlaps with the camera 18 (see Figure 1) of the microscope unit 12 is made of a light-transmitting material. The light-transmitting material may be, for example, glass. A portion of the top plate 62a may be made of a light-transmitting material, or the entire top plate 62a may be made of a light-transmitting material. This allows the manipulation system 10 to observe the second pipette 35 and cells in the internal space of the cell culture incubator 60 using the camera 18 through the light-transmitting region of the top plate 62a.

なお、細胞培養インキュベータ60は、2つの部材(底板61及びカバー部62)で構成されているが、これに限定されない。細胞培養インキュベータ60は、例えば底板、天板及び側板の3つの部材が連結されて構成されてもよい。試料ステージ22及びマニピュレータとの配置関係に応じて、細胞培養インキュベータ60は、4つ以上の部材で構成されていてもよい。 Note that the cell culture incubator 60 is composed of two components (a bottom plate 61 and a cover 62), but is not limited to this. The cell culture incubator 60 may also be composed of three components, for example, a bottom plate, a top plate, and a side plate, which are connected together. Depending on the positional relationship with the sample stage 22 and the manipulator, the cell culture incubator 60 may also be composed of four or more components.

また、細胞培養インキュベータ60には、開口OPに限定されず、ヒータや各種センサを細胞培養インキュベータ60の内部空間に設置するための貫通孔(図示しない)が設けられていてもよい。貫通孔は、例えば、ヒータや各種センサに接続される配線等が挿入される。この場合、本実施形態のマニピュレーションシステム10は、貫通孔を介して細胞培養インキュベータ60内の環境を容易に調整、管理することができる。 Furthermore, the cell culture incubator 60 is not limited to having an opening OP, and may also have through-holes (not shown) for installing heaters and various sensors in the internal space of the cell culture incubator 60. For example, wiring connected to the heater or various sensors is inserted into the through-hole. In this case, the manipulation system 10 of this embodiment can easily adjust and manage the environment inside the cell culture incubator 60 via the through-hole.

以上説明したように、本実施形態のマニピュレーションシステム10は、試料ステージ22と、試料ステージ22に載置され、細胞の培養環境を保持できる細胞培養インキュベータ60と、細胞培養インキュベータ60の内部に載置され、細胞を収容するための試料保持部材11(容器)と、細胞を操作するためのピペット(例えば、第2ピペット35)を備える第2マニピュレータ16と、を有する。細胞培養インキュベータ60の側板62bには、第2ピペット35を内部空間に挿入するための開口OPが設けられ、開口OPの外縁と第2ピペット35との間の隙間を封止する封止部材70が設けられる。 As described above, the manipulation system 10 of this embodiment includes a sample stage 22, a cell culture incubator 60 that is placed on the sample stage 22 and can maintain a cell culture environment, a sample holding member 11 (container) that is placed inside the cell culture incubator 60 and that contains cells, and a second manipulator 16 that is equipped with a pipette (e.g., a second pipette 35) for manipulating the cells. An opening OP is provided in the side panel 62b of the cell culture incubator 60 for inserting the second pipette 35 into the internal space, and a sealing member 70 is provided to seal the gap between the outer edge of the opening OP and the second pipette 35.

これによれば、マニピュレーションシステム10は、封止部材70により細胞培養インキュベータ60の内部空間と外部とが遮蔽されるので、細胞培養インキュベータ60内の環境を良好に維持することができる。そして、細胞培養インキュベータ60に設けられた開口OPを介して第2ピペット35が内部空間に挿入され、細胞培養インキュベータ60内の所定の環境下で、細胞の培養環境を保持した状態で良好に細胞の操作を行うことができる。言い換えると、細胞培養インキュベータ60内の細胞を大気中に取り出すことなく、長時間培養を続けながら、第2マニピュレータ16による細胞操作が可能である。また、第2マニピュレータ16の駆動装置40、42等の可動部は、細胞培養インキュベータ60の外部に配置されるので、細胞培養インキュベータ60内の環境(例えば、高温多湿環境)に晒されることを抑制できる。したがって、マニピュレーションシステム10は、第2マニピュレータ16の駆動装置40、42等の可動部における、腐食やサビの発生を抑制することができる。 In this way, the manipulation system 10 can maintain a good environment within the cell culture incubator 60 because the sealing member 70 shields the internal space of the cell culture incubator 60 from the outside. The second pipette 35 is inserted into the internal space through the opening OP provided in the cell culture incubator 60, allowing cells to be manipulated well within the cell culture incubator 60 while maintaining the cell culture environment. In other words, cells can be manipulated using the second manipulator 16 while continuing to culture the cells in the cell culture incubator 60 for an extended period of time without being exposed to the atmosphere. Furthermore, the moving parts of the second manipulator 16, such as the drive units 40 and 42, are located outside the cell culture incubator 60, preventing them from being exposed to the environment within the cell culture incubator 60 (e.g., a high-temperature, high-humidity environment). Therefore, the manipulation system 10 can prevent corrosion and rust from occurring in the moving parts of the second manipulator 16, such as the drive units 40 and 42.

また、本実施形態のマニピュレーションシステム10において、封止部材70は、蛇腹状に伸縮可能に設けられる。これによれば、第2ピペット35を内部空間で移動させて細胞の操作を行う際に、封止部材70は、第2ピペット35の移動に伴って伸縮可能に設けられる。これにより、マニピュレーションシステム10は、開口OPの外縁と第2ピペット35との間の隙間を良好に封止して、細胞培養インキュベータ60内の環境を保ちつつ細胞の操作を行うことができる。 In addition, in the manipulation system 10 of this embodiment, the sealing member 70 is provided in an accordion-like manner so that it can expand and contract. Therefore, when the second pipette 35 is moved within the internal space to manipulate cells, the sealing member 70 is provided so that it can expand and contract in accordance with the movement of the second pipette 35. This allows the manipulation system 10 to effectively seal the gap between the outer edge of the opening OP and the second pipette 35, allowing cell manipulation to be performed while maintaining the environment within the cell culture incubator 60.

また、本実施形態のマニピュレーションシステム10において、第2ピペット35を保持する第2ピペット保持部材34を有し、封止部材70は、第2ピペット保持部材34の周囲を囲んで設けられる。これによれば、マニピュレーションシステム10は、開口OPの外縁と第2ピペット保持部材34との間の隙間を良好に封止して、細胞培養インキュベータ60内の環境を良好に維持することができる。 The manipulation system 10 of this embodiment also includes a second pipette holding member 34 that holds the second pipette 35, and the sealing member 70 is provided to surround the periphery of the second pipette holding member 34. This allows the manipulation system 10 to effectively seal the gap between the outer edge of the opening OP and the second pipette holding member 34, thereby maintaining a good environment within the cell culture incubator 60.

また、本実施形態のマニピュレーションシステム10において、試料ステージ22及び細胞培養インキュベータ60の上方に配置されるカメラ18(撮像部)を有し、細胞培養インキュベータ60の天板62aの、少なくともカメラ18と重畳する部分は透光性の材料で形成される。これによれば、カメラ18により、透光領域を介して細胞培養インキュベータ60の内部空間を観察することができる。したがって、マニピュレーションシステム10は、細胞培養インキュベータ60の内部空間で良好に細胞の操作を行うことができる。 The manipulation system 10 of this embodiment also includes a camera 18 (imaging unit) positioned above the sample stage 22 and the cell culture incubator 60, and at least the portion of the top plate 62a of the cell culture incubator 60 that overlaps with the camera 18 is made of a light-transmitting material. This allows the camera 18 to observe the internal space of the cell culture incubator 60 through the light-transmitting region. Therefore, the manipulation system 10 can effectively manipulate cells in the internal space of the cell culture incubator 60.

10 マニピュレーションシステム
11 試料保持部材
12 顕微鏡ユニット
14 第1マニピュレータ
16 第2マニピュレータ
18 カメラ
20 顕微鏡
22 試料ステージ
24 第1ピペット保持部材
25 第1ピペット
26、36 X-Y軸テーブル
28、38 Z軸テーブル
30、32、40、42 駆動装置
34 第2ピペット保持部材
35 第2ピペット
43 コントローラ
44 微動機構
46A 制御部
60 細胞培養インキュベータ
61 底板
62 カバー部
62a 天板
62b 側板
70 封止部材
71 取付部材
OP 開口
10 Manipulation system 11 Sample holding member 12 Microscope unit 14 First manipulator 16 Second manipulator 18 Camera 20 Microscope 22 Sample stage 24 First pipette holding member 25 First pipette 26, 36 XY axis table 28, 38 Z axis table 30, 32, 40, 42 Driving device 34 Second pipette holding member 35 Second pipette 43 Controller 44 Fine movement mechanism 46A Control unit 60 Cell culture incubator 61 Bottom plate 62 Cover part 62a Top plate 62b Side plate 70 Sealing member 71 Mounting member OP Opening

Claims (4)

試料ステージと、
前記試料ステージに載置され、細胞の培養環境を保持できる細胞培養インキュベータと、
前記細胞培養インキュベータの内部に載置され、前記細胞を収容するための容器と、
前記細胞を操作するためのピペットを備えるマニピュレータと、を有し、
前記細胞培養インキュベータには、前記ピペットを内部空間に挿入するための開口が設けられ、
前記開口の外縁と前記ピペットとの間の隙間を封止する封止部材が設けられ
前記マニピュレータは、前記ピペットを保持するピペット保持部材を有し、
前記封止部材は、蛇腹状であり、前記ピペットの移動に伴って伸縮可能に設けられ、
前記封止部材の一端側は前記ピペット保持部材の外周に固定され、前記封止部材の他端側は前記細胞培養インキュベータの前記開口に固定される
マニピュレーションシステム。
a sample stage;
a cell culture incubator that is placed on the sample stage and can maintain a cell culture environment;
a container placed inside the cell culture incubator for containing the cells;
a manipulator having a pipette for manipulating the cells;
the cell culture incubator is provided with an opening for inserting the pipette into an internal space;
a sealing member is provided to seal a gap between an outer edge of the opening and the pipette ;
the manipulator has a pipette holding member that holds the pipette;
the sealing member is bellows-shaped and is provided so as to be expandable and contractible in accordance with the movement of the pipette;
One end of the sealing member is fixed to the outer periphery of the pipette holding member, and the other end of the sealing member is fixed to the opening of the cell culture incubator.
Manipulation system.
前記試料ステージ及び前記細胞培養インキュベータの上方に配置される撮像部を有し、
前記細胞培養インキュベータの天板の、少なくとも前記撮像部と重畳する部分は透光性の材料で形成される
請求項1に記載のマニピュレーションシステム。
an imaging unit disposed above the sample stage and the cell culture incubator;
The manipulation system according to claim 1 , wherein at least a portion of the top plate of the cell culture incubator that overlaps with the imaging unit is made of a light-transmitting material.
前記細胞培養インキュベータは、センサ又はヒータの少なくとも一方を前記内部空間に設置するための、少なくとも1つ以上の貫通孔を有する
請求項1又は請求項2に記載のマニピュレーションシステム。
3. The manipulation system according to claim 1 , wherein the cell culture incubator has at least one through-hole for installing at least one of a sensor and a heater in the internal space.
前記細胞培養インキュベータの内部に少なくとも前記センサ及び前記ヒータを備えており、前記貫通孔を通じて外部と接続される
請求項に記載のマニピュレーションシステム。
The manipulation system according to claim 3 , wherein at least the sensor and the heater are provided inside the cell culture incubator and are connected to the outside through the through-hole.
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