JP2004016194A

JP2004016194A - Cell culture apparatus

Info

Publication number: JP2004016194A
Application number: JP2002180120A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Suzuki; 鈴木　力; Minoru Ueda; 上田　実
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-01-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cell culture apparatus, further improving the working property of a subculture. <P>SOLUTION: This cell culture apparatus is equipped with a culturing means 15 housing at least one culturing container 1 of which inner environment can be adjustable, containing a medium inoculated with cells and performing the cell culture, a medium-exchanging means 9 for performing an exchange of the medium in the culturing apparatus 1, a cell state-measuring means 5 for measuring the state of the cells in the culturing apparatus 1, a cell-inoculation means 11 for inoculating the cells cultured by the culturing means 15 in the culturing apparatus 1 to another medium not inoculated with the cells, a conveying means for conveying the culturing apparatus 1 and a box body 17 housing the culturing means 15, medium-exchanging means 9, cell state-measuring means 5, cell-inoculating means 11 and conveying means 6, and formed as air tight. The box body 17 has at least one opening and closing parts 19a, 19b and the conveying means 6 is constituted for conveying the culturing container 1 at least between the opening and closing parts 19a, 19b and the cell-inoculating means 11. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細胞培養装置に係り、特に、継代培養を行う細胞培養装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
細胞の継代培養を行う場合、培養器内の培地の交換や、継代培養のための新しい培地への細胞の再播種などといった煩雑な作業が手作業により行われている。また、これらの継代培養に伴う作業は、コンタミネーションなどの発生を抑制するため、熟練した作業者が行う必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、継代培養に伴う作業は、煩雑であるにもかかわらず手作業で行われているのが現状であり、また、熟練した作業者を必要とするものであるため、継代培養は、作業性が悪く、容易に実施し難いものである。
【０００４】
特に、培養細胞による有用成分の生産や、再生医療用の組織を構築するための幹細胞の培養などといった継代培養を行う必要がある工業的な細胞培養では、継代培養に伴う作業の作業性の悪さから、量産化が難しく、継代培養の作業性の向上が課題となっている。
【０００５】
本発明の課題は、継代培養に伴う作業の作業性を向上することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の細胞培養装置は、内部環境が調整可能で細胞が播種された培地の入った少なくとも１つの培養器を収容して細胞の培養を行う培養手段と、培養器内の培地の交換を行う培地交換手段と、培養器内の細胞の状態を計測する細胞状態計測手段と、培養手段で培養された培養器内の細胞を細胞が播種されていない別の培地に播種する細胞播種手段と、培養器を搬送する搬送手段と、培養手段、培地交換手段、細胞状態計測手段、細胞播種手段、及び搬送手段を収容した気密に形成された筐体とを備え、この筐体は、少なくとも１つの開閉部を有し、搬送手段は、少なくとも開閉部と細胞播種手段との間で培養器を搬送する構成とすることにより上記課題を解決する。
【０００７】
このような構成とすることにより、細胞の培養、培養器内の培地の交換、培養器内の細胞の状態の計測、培養器内の細胞の状態がコンフルエントになった培養器内の細胞の新しい培地への再播種といった継代培養に伴う作業を１つの装置で行うことができる。さらに、これらの継代培養に伴う作業に際してコンタミネーションの発生を抑制する必要があるが、これらの継代培養に伴う作業を全て気密に形成された筐体内で外部環境と隔離した状態で行うことができ、コンタミネーションの発生を抑制できる。したがって、継代培養に伴う煩雑な作業を熟練した作業者による手作業で行う必要がなくなり、継代培養の作業性を向上できる。
【０００８】
また、培養手段は、培養器が１つずつ収容され、隔壁で隔てられた複数のスロットを有する構成とすれば、隣り合うスロットに収容された培養器の接触を防ぎ、培養器間の微生物の感染によるコンタミネーションやクロスコンタミネーションなどを防ぐことができるので好ましい。
【０００９】
さらに、筐体は、この筐体内の培養手段を構成する培養器を収容する空間と、この培養器を収容する空間の以外の空間とを隔てる内部隔壁を有し、この内部隔壁は、少なくとも１つの内側開閉部を有している構成とする。このように構成すれば、この筐体内の培養手段を構成する複数の培養器を収容する空間を、筐体内の他の空間、つまり培地の交換や播種などを行う空間と隔離することができるため、培養器を収容する空間の内部環境の調整が容易になるので好ましい。
【００１０】
また、細胞播種手段は、細胞状態計測手段での計測結果に応じて、この細胞の状態を計測した培養器内の細胞を細胞が播種されていない別の培地に播種する構成とすれば、装置が細胞状態計測手段での計測結果に応じて自動的に継代作業を行うため、継代培養に伴う作業の作業性をより向上できる。
【００１１】
また、細胞状態計測手段は、培養器を撮影するカメラを有し、このカメラで撮影した画像を解析して細胞の状態を計測する構成とすれば、作業者が顕微鏡などによる観察によって細胞の状態を計測する必要を無くすことができるため、継代培養に伴う作業の作業性をさらに向上できるので好ましい。
【００１２】
さらに、筐体に搬入する前または後のいずれかで培養器に付された識別情報を読取る識別情報読取り手段を備えた構成とする。このような構成とすれば、装置内に搬入された初代培養を行う培養器に収容された細胞の種類や由来に関する情報や、装置内での培養器内の培養の状態や培養器の位置に関する情報といった培養器に関する情報の管理が容易になるので好ましい。
【００１３】
また、細胞播種手段によって細胞が播種された培地が収容された培養器に対して、この培養器に播種する細胞を採取した培養器に付された識別情報に関連づけられた関連識別情報を作成して付与する関連識別情報付与手段を備えた構成とする。このような構成とすれば継代培養のために細胞が最播種された培養器に関する情報の管理ができるので好ましい。
【００１４】
さらに、特定の培養器の培養中止を指令する中止指令スイッチを含み、中止指令に応じて培養を中止する培養器を搬送手段により筐体の開閉部へ搬送してこの開閉部から排出すると共に、筐体内の中止指令に応じて培養を中止する培養器以外の培養器から、中止指令に応じて培養を中止する培養器の識別情報または関連識別情報に関連する識別情報または関連識別情報が付された培養器を抽出して搬送手段により筐体の開閉部へ搬送してこの開閉部から排出する培養中止手段を有する構成とする。このような構成とすれば、培養器に異常を発見したとき、中止指令スイッチにより培養中止を指令することにより、培養中止を指令された培養器に播種された細胞の元の細胞が培養されている培養器や、培養中止を指令された培養器から細胞が再播種され継代された培養器などを装置外に排除できるので好ましい。
【００１５】
また、細胞状態計測手段での異常の判断に応じて、この異常が判断された培養器を搬送手段により筐体の開閉部へ搬送して該開閉部から排出すると共に、筐体内の異常が判断された培養器以外の培養器から、異常が判断された培養器の識別情報または関連識別情報に関連する識別情報または関連識別情報が付された培養器を抽出して搬送手段により筐体の開閉部へ搬送してこの開閉部から排出する培養中止手段を有する構成とする。このような構成とすれば、培養器に異常が検出されたとき、自動的に異常が検出された培養器とその培養器に関連する培養器を装置外に排除でき、継代培養に伴う作業の作業性を一層向上できるるので好ましい。
【００１６】
さらに、筐体内に細胞を播種した培地を収容した培養器が在るとき、警報及び筐体の開閉部を閉じた状態に保持することの少なくとも一方により、別の培養器の筐体内への搬入を阻止する培養器搬入阻止手段を有する構成とする。このような構成とすれば、クロスコンタミネーションを阻止するため、１つの細胞培養装置を１つの細胞の培養に用いる場合、別の細胞が収容された培養器が誤って装置内に搬入されるのを防ぐことができるので好ましい。
【００１７】
また、筐体に搬入する前に培養器に付された識別情報を入力または読取ることにより認識した識別情報から、この識別情報を付した培養器内の細胞が筐体内に在る培養器内の細胞と由来が異なることを検出したとき、警報及び筐体の開閉部を閉じた状態に保持することの少なくとも一方により、異なる由来の細胞を収容した培養器の筐体内への搬入を阻止する培養器搬入阻止手段とを有する構成とする。このような構成とすれば、クロスコンタミネーションを阻止するため、１つの細胞培養装置を１つの由来の細胞の培養に用いる場合、異なる由来の細胞が収容された培養器が誤って装置内に搬入されるのを防ぐことができるので好ましい。
【００１８】
さらに、筐体内の気圧を筐体周囲の気圧よりも陽圧に調整する気圧調整手段を有する構成とすれば、筐体の開閉部を例えばエアロック式といった筐体外部の雰囲気が筐体内部に流入し難い構造にする必要がなく、筐体の開閉部の構造を簡素化できるので好ましい。
【００１９】
また、筐体内の少なくとも細胞播種手段により細胞の播種が行われる空間及び培地交換手段により培地の交換が行われる空間に紫外線を照射する紫外線照射手段を有し、この紫外線照射手段は、細胞播種手段により細胞の播種が行われる空間及び培地交換手段により培地の交換が行われる空間の少なくとも一方に培養器が在るとき、紫外線の照射をやめる構成とする。このような構成とすれば、培養器内の培地が筐体内の空気に曝される空間内の微生物を、培養に影響を及ぼすことなく殺滅することができるので好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる細胞培養装置の概略構成と動作を示すブロック図である。図２は、本実施形態の細胞培養装置のより具体的な構成を示す断面図である。図３は、本実施形態の細胞培養装置の制御器と各作動部分との接続状態の概略構成を示すブロック図である。図４は、本発明を適用してなる細胞培養装置の外観を示す斜視図であり、（ａ）は、単体で細胞培養装置を設置した状態を、（ｂ）は、複数台の細胞培養装置を連結して設置した状態を示す図である。図５は、本発明を適用してなる細胞培養装置の概略の動作を示すフロー図である。
【００２１】
本実施形態の細胞培養装置は、図１に示すように、培養器１に付されたこの培養器１に付された識別情報つまりＩＤを読取るＩＤ読取り手段３、細胞の状態を計測する細胞計測手段５、搬送手段６の一部をなし、培養器１の搬送経路を分岐させて培養器１の搬送先を選択する分流手段７、培養器１内の培地の交換を行う培地交換手段９、培養器１内の細胞を別の培養器１内の培地に播種して分配する細胞播種手段１１、ＩＤ読取り手段３で読み取った識別情報に関連させた関連識別情報つまり関連ＩＤを作成して細胞播種手段１１で細胞が播種された培養器１に付与する関連ＩＤ付与手段１３、そしてインキュベータである培養手段１５などを備えている。
【００２２】
さらに、本実施形態の細胞培養装置は、これらのＩＤ読取り手段３、細胞計測手段５、搬送手段６、分流手段７、培地交換手段９、細胞播種手段１１、関連ＩＤ付与手段１３、そして培養手段１５などを気密に形成された筐体１７内に収容したものである。また、本実施形態の細胞培養装置には、細胞培養装置の動作を制御するための制御器２１が、筐体１７の外部に設けられている。
【００２３】
筐体１７は、開閉部となる細胞搬入口１９ａと細胞搬出口１９ｂとを有している。搬送手段６は、筐体１７の細胞搬入口１９ａからＩＤ読取り手段３と細胞計測手段５とを順次経て分流手段７に培養器を搬送する。さらに、搬送手段６は、分流手段７で培養器の搬送の経路が分岐され、１つの経路では、分流手段７から培地交換手段９を経て、または細胞播種手段１１と関連ＩＤ付与手段１３を順次経て培養手段１５に培養器１を搬送する。別の経路では、分流手段７から培養を終了した培養器１を細胞搬出口１９ｂに、また、異常などが生じた廃棄する培養器１を細胞搬出口１９ｂに搬送する。一方、搬送手段６は、培養手段１５から細胞計測手段５へ培養器１を搬送する。
【００２４】
培養手段１５は、筐体１７内の他の空間と内部隔壁２３によって隔てられている。内部隔壁２３には、内側開閉部となる内側搬入口２５ａと内側搬出口２５ｂとが設けられている。したがって、搬送手段６は、培地交換手段９から内側搬入口２５ａへ、または関連ＩＤ付与手段１３から内側搬入口２５ａへ培養器１を搬送し、また、内側搬出口２５ｂから細胞計測手段５へ培養器１を搬送する。さらに、培養手段１５は、培養手段１５内部の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素濃度センサ２７、そして、一端に二酸化炭素ボンベ２９が連結され、他端が培養手段１５の培養器１を収容する培養空間に連通する二酸化炭素供給管路３１などを有している。二酸化炭素供給管路３１には電磁バルブ３３が設けられており、電磁バルブ３３と二酸化炭素濃度センサ２７とは、配線３５を介して制御器２１に電気的に接続されている。
【００２５】
培養手段１５は、制御器２１が二酸化炭素濃度センサ２７で検出した培養手段１５を構成する空間、つまり培養手段１５の培養器１を収容する培養空間内の二酸化炭素濃度に応じて二酸化炭素供給管路３１の電磁バルブ３３により流量を制御することにより、培養手段１５の培養器１を収容する培養空間内の二酸化炭素濃度を一定の範囲に保持することができる。さらに、培養手段１５は、図示していないがヒータなどの加熱器や温度センサなどを備えており、培養手段１５の培養器１を収容する培養空間内の温度を一定の範囲に保持することができる。このように、培養手段１５は、炭酸ガスインキュベータとなっており、培養手段１５の培養器１を収容する培養空間内の二酸化炭素濃度や温度、つまり内部環境を調整可能である。なお、培養手段１５は、図１では示していないが、培養手段１５の培養空間内に培養器１を収容するスロットや、このスロットと内側搬入口２５ａや内側搬出口２５ｂとの間で培養器１を搬送する培養手段内搬送手段などを有している。
【００２６】
一方、筐体１７内の培養手段１５の培養空間以外の空間にも、培養手段１５と同様に電磁バルブ３３が設けられた二酸化炭素供給管路３１が連結されており、また、筐体１７内の培養手段１５の培養空間以外の空間内における二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素濃度センサ２７が設けられている。このため、筐体１７内の培養手段１５の培養空間以外の空間内における二酸化炭素濃度を、培養手段１５の培養空間内と同じ状態に調整でき、培養手段１５の培養空間に培養器１を搬入または搬出する際に、培養手段１５を画成する内部隔壁２３に設けられた内側搬入口２５ａや内側搬出口２５ｂを開けても培養手段１５の培養空間の内部環境つまり培養環境を変化し難くできる。
【００２７】
制御器２１は、図１において破線で囲った中にあるＩＤ読取り手段３、細胞計測手段５、搬送手段６、分流手段７、培地交換手段９、細胞播種手段１１、関連ＩＤ付与手段１３、そして搬送手段６などと配線３５を介して電気的に接続されており、ＩＤ読取り手段３、細胞計測手段５、搬送手段６、分流手段７、培地交換手段９、細胞播種手段１１、関連ＩＤ付与手段１３、そして培養手段１５などの動作を制御する制御部として各手段の一部をなしている。また、制御器２１は、キーボードやマウスなどの入力用の機器類、制御に関する情報や細胞状態計測手段５での計測結果など培養状態に関する情報といった各種情報を表示するモニタ、そして培養の工程、培養の各工程における種々のパラメータ、識別情報、関連識別情報などを記憶する記憶手段などを備えている。
【００２８】
このような本実施形態の細胞培養装置のより具体的な構成について以下に説明する。本実施形態の細胞培養装置では、図２に示すように、筐体１７の側壁の１面に図１で示した細胞搬入口１９ａと細胞搬出口１９ｂとを兼ねる１つの開閉部１９を設け、筐体１７内の開閉部１９を設けた側壁側の空間を培地交換及び細胞播種部３７とし、この培地交換及び細胞播種部３７となる空間にＩＤ読取り手段３、細胞計測手段５、搬送手段６、分流手段７、培地交換手段９、細胞播種手段１１、関連ＩＤ付与手段１３などを構成する各機器類を収容している。一方、筐体１７内の開閉部１９を設けた側と対向する側壁側の空間を培養部３９とし、この培養部３９となる空間が、培養器１を収容して、この培養器１内の培地に播種された細胞の培養を行うための培養空間となる。培地交換及び細胞播種部３７と培養部３９との間は、内部隔壁２３で仕切られている。内部隔壁２３には、図１で示した内側搬入口２５ａと内側搬出口２５ｂとを兼ねる１つの内側開閉部２５が設けられている。
【００２９】
筐体１７に設けられた開閉部１９は、閉じたときに筐体１７内を密閉状態とし、筐体１７の開閉部１９の開口４１を覆うシャッター４３、シャッター４３の上縁部分に固定されたワイヤ４５、筐体１７の壁面の開口４１の上方部分に固定されたシャッターモータ４７、そして、シャッターモータ４７の回転軸に固定されてワイヤ４５を巻き取るプーリー４９などで構成されている。そして、開閉部１９のシャッターモータ４７は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。内部隔壁２３に設けられた内側開閉部２５は、図２に示すように、内部隔壁２３に形成された開口５１を覆うシャッター５３、シャッター５３の上縁部分に固定されたワイヤ５５、内部隔壁２３の開口５１の上方部分に固定されたシャッターモータ５７、そして、シャッターモータ５７の回転軸に固定されてワイヤ５５を巻き取るプーリー５９などで構成されている。
【００３０】
このような開閉部１９及び内側開閉部２５は、各々シャッターモータ４７及びシャッターモータ５７の駆動によって図２におけるＡ及びＣの矢印で示すようにシャッター４３及びシャッター５３が開閉する。そして、開閉部２５のシャッターモータ５７は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００３１】
筐体１７内の開閉部１９と内側開閉部２５との間には、開閉部１９から内側開閉部２５に培養器１を搬送するための搬送手段６となる第１ベルトコンベア６１が設けられている。第１ベルトコンベア６１は、開閉部１９側に設置されたローラ６１ａ、内側開閉部２５側に設置されたローラ６１ｂ、水平に間隔をおいて配置されたローラ６１ａとローラ６１ｂとの間に掛けられたベルト６１ｃ、そしてローラ６１ａに連結されてローラ６１ａを回転駆動するローラモータ６１ｄなどで形成されている。このような第１ベルトコンベア６１は、ローラモータ６１ｄの駆動によって図２におけるＣの矢印で示すように水平方向に培養器１を搬送する。なお、第１ベルトコンベア６１のローラモータ６１ｄは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００３２】
第１ベルトコンベア６１の開閉部１９側端部上方には、第１ベルトコンベア６１に載せられた培養器１に付された識別情報を読取るＩＤ読取り手段３を構成するＩＤ読取り器として培養器１に貼り付けられた識別情報に対応するバーコードを読取るバーコードリーダー６３が設けられている。つまり、識別情報は、識別情報に対応するバーコードを印刷したラベルを培養器１に貼り付けることで培養器１に付されている。そして、バーコードリーダー６３のＬＥＤ６３ａ及びデコーダ６３ｂは、図に示すように、制御器２１に配線３５を介して接続されている。
【００３３】
第１ベルトコンベア６１の開閉部１９側端部上方で、バーコードリーダー６３よりも内側開閉部２５側には、細胞状態計測手段５、培地交換手段９、そして細胞播種手段１１を構成するターンテーブル６５が設けられている。ターンテーブル６５は、円盤状のテーブル６５ａ、テーブル６５ａの下面側に設置されてテーブル６５ａの中心を軸として水平回転させるターンテーブルモータ６５ｂなどで構成されている。テーブル６５ａの上面には、培養器１の培地が入っている本体部分１ａ、つまり培養器１の蓋部分１ｂを外した後の本体部分１ａが入る大きさの図示していない窪みが、円周方向に所定の間隔で形成されている。このようなターンテーブル６５は、ターンテーブルモータ６５ｂの駆動によって図２におけるＫの矢印で示すように回転する。そして、ターンテーブル６５のターンテーブルモータ６５ｂは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００３４】
ターンテーブル６５の上方には、ターンテーブル６５の位置に対応させて、ターンテーブル６５と共に細胞状態計測手段５、培地交換手段９、そして細胞播種手段１１を構成するピペッティング機構及び撮影部６７が設けられている。ピペッティング機構及び撮影部６７は、筐体１７の天井内面のターンテーブル６５の位置に対応する部分に固定されてターンテーブル６５に向けて垂下された支持部材６７ａにより、筐体１７の天井内面に固定されている。支持部材６７ａには、上下方向に並ぶ複数のピニオン６７ｂが設けられており、ピニオン６７ｂと噛み合うことで、上下方向に延在するラック６７ｃが連結されている。
【００３５】
ラック６７ｃの下端部には、ピペットベース回転モータ６７ｄ固定されている。ピペットベース回転モータ６７ｄの回転軸は、ピペットベース回転モータ６７ｄの下側に位置する円盤状のピペットベース６７ｅの中心に固定されている。なお、ピニオン６７ｂの１つは、ピペットベース昇降モータ６７ｆの回転軸に連結されている。そして、ピペットベース回転モータ６７ｄ及びピペットベース昇降モータ６７ｆは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００３６】
ピペットベース６７ｅ下面の中心部には、図２に示すように、細胞状態計測手段５を構成する顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇが取り付けられている。ピペットベース６７ｅの周縁部分の対向する位置には、培地交換手段９を構成する培地交換用ピペットノズル６７ｈと細胞播種手段１１を構成する細胞播種用ピペットノズル６７ｉとが取り付けられている。そして、顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。このようなピペッティング機構及び撮影部６７は、ピペットベース回転モータ６７ｄの駆動によって図２におけるＬの矢印で示すようにピペットベース６７ｅが回転し、ピペットベース昇降モータ６７ｆの駆動によって図２におけるＭの矢印で示すようにピペットベース６７ｅが昇降する。
【００３７】
なお、ターンテーブル６５とピペッティング機構及び撮影部６７とは、図２に示すように、顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇと、培地交換用ピペットノズル６７ｈ及び細胞播種用ピペットノズル６７ｉのいずれか１つノズルとが、ターンテーブル６５のテーブル６５ａに載置された培養器１上に来る位置関係で設置されている。また、培地交換用ピペットノズル６７ｈと細胞播種用ピペットノズル６７ｉとは、ピペットベース６７ｅが回転することで、必要な方のピペットノズルがターンテーブル６５のテーブル６５ａに載置された培養器１上に来る。さらに、ピペットベース６７ｅには、培地交換用ピペットノズル６７ｈ及び細胞播種用ピペットノズル６７ｉの他に、細胞を培養器から剥離するためのトリプシンなどの薬品を添加するノズルなどを設けることもできる。
【００３８】
培地交換用ピペットノズル６７ｈには、送液チューブ６９の一端が連結されている。送液チューブ６９の他端は、筐体１７の外側で開閉部１９の上方の側壁部分に設けられたアスピレータ部７１に筐体１７の内側から連結されている。アスピレータ部７１は、下方に向けた排出ノズル７１ａを有しており、筐体１７の外側の排出ノズル７１ａ下方には、排出されてくる培地を受ける受け皿７３が設けられている。筐体１７の外側天井面には、アスピレータ部７１とチューブ７５を介して連結されたポンプ７７が設置されている。ポンプ７７は、吸引及び送出が切り換え可能であり、吸引時にアスピレータ部７１を負圧にして、培地交換用ピペットノズル６７ｈで培養器１内の培地を吸引して受け皿７３に排出させる。また、アスピレータ部７１は、内部に、図示していないが制御器２１と電気的に接続された流路の切り換えバルブを有しており、この流路の切り換えバルブにより流路が切り換えられることにより、今度は、筐体１７の外部に設置された図示していない培地タンクから滅菌された新しい培地を吸引して培地交換用ピペットノズル６７ｈから培養器１内に注入させる。
【００３９】
細胞播種用ピペットノズル６７ｉには、送液チューブ７９の一端が連結されている。送液チューブ７９の他端は、筐体１７の外側の天井面に設けられたポンプ８１に筐体１７の内側から連結されている。ポンプ８１は、吸引及び送出が切り換え可能であり、吸引時には、細胞播種用ピペットノズル６７ｉ内に培養器１内の細胞を吸引させ、送出時には、細胞播種用ピペットノズル６７ｉ内から吸引にた細胞を排出させる。これにより、コンフルエントに達した培養器１内の細胞を、新しい培養器１内の培地に播種して細胞を継代できる。なお、ポンプ７７、８１は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４０】
細胞状態計測手段５、培地交換手段９、そして細胞播種手段１１を構成するピペッティング機構及び撮影部６７及びターンテーブル６５などが設置された空間に紫外線を照射するため、筐体１７内のピペッティング機構及び撮影部６７近傍の天井面部分には、紫外線ランプ８２が設けられている。そして、紫外線ランプ８２は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。制御器２１は、培地交換及び細胞播種部３７内に細胞が播種された培養器１が在るときには、紫外線ランプ８２を消灯し、培地交換及び細胞播種部３７内に細胞が播種された培養器１がない場合には、紫外線ランプ８２を点灯する。
【００４１】
ターンテーブル６５と内側開閉部２５との間で第１ベルトコンベア６１の上方には、図２に示すように、第２ベルトコンベア８３が設けられている。第２ベルトコンベア８３は、ターンテーブル６５側に設置されたローラ８３ａ、内側開閉部２５側に設置されたローラ８３ｂ、水平に間隔をおいて配置されたローラ８３ａとローラ８３ｂとの間に掛けられたベルト８３ｃ、そしてローラ８３ａに連結されてローラ８３ａを回転駆動するローラモータ８３ｄなどで形成されている。このような第２ベルトコンベア８３は、ローラモータ８３ｄの駆動によって図２におけるＦの矢印で示すように水平方向に培養器１を搬送する。そして、第２ベルトコンベア８３のローラモータ８３ｄは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４２】
第２ベルトコンベア８３のターンテーブル６５側上方には、図２に示すように、第２ベルトコンベア８３上に在る培養器１の蓋部分１ｂを外す手段と、さらに、第２ベルトコンベア８３のターンテーブル６５側端部に来た蓋部分１ｂを外した培養器１の本体部分１ａをターンテーブル６５に搬送する搬送手段６の一部となる培養器把持アーム部８５が設けられている。培養器把持アーム部８５は、筐体１７の天井内面の第２ベルトコンベア８３のターンテーブル６５側とターンテーブル６５の第２ベルトコンベア８３側の部分とに対応する位置部分に、第２ベルトコンベア８３の延在方向に沿う方向に設置された複数のピニオン８５ａ、複数のピニオン８５ａに噛み合う第２ベルトコンベア８３の延在方向に沿う水平方向に延在する水平ラック８５ｂ、そして水平ラック８５ｂに固定されて垂下された支持部材８５ｃにより、筐体１７の天井内面に固定されている。
【００４３】
支持部材８５ｃには、上下方向に並ぶ複数のピニオン８５ｄが設けられており、ピニオン８５ｄと噛み合うことで、上下方向に延在する垂直ラック８５ｅが連結されている。複数のピニオン８５ａ及び複数のピニオン８５ｄの１つは、各々アームスライドモータ８５ｆ及びアーム昇降モータ８５ｇの回転軸に連結されている。垂直ラック８５ｅの下端部には、把持用モータ８５ｈが固定されている。把持用モータ８５ｈには、把持用モータ８５ｈの回転によって図２の実線及び破線で示したように開閉する把持部分８５ｉに固定されている。このような培養器把持アーム部８５は、把持用モータ８５ｈの駆動によって図２におけるＧの矢印で示すように把持部分８５ｉが開閉し、アーム昇降モータ８５ｇの駆動によって図２におけるＨの矢印で示すように把持部分８５ｉが昇降し、アームスライドモータ８５ｆの駆動によって図２におけるＪの矢印で示すように把持部分８５ｉが水平方向に移動する。なお、アームスライドモータ８５ｆ、アーム昇降モータ８５ｇ、そして把持用モータ８５ｈは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４４】
第２ベルトコンベア８３の上方で、培養器把持アーム部８５の水平方向の移動可能範囲内の内側開閉部２５寄りには、図２に示すように、培養器１から培養器把持アーム部８５によって外された蓋部分１ｂを載置するための蓋載置棚部８７が設けられている。さらに、第２ベルトコンベア８３の内側開閉部２５側端部の上方には、第２ベルトコンベア８３の内側開閉部２５側端部に在る培養器１に関連識別情報を付与する関連ＩＤ付与手段１３を構成し、関連識別情報に対応するバーコードをラベルに印刷し、このバーコードを印刷したラベルを対象となる培養器１に貼付するバーコード印刷貼付器８９が設けられている。そして、バーコード印刷貼付器８９は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４５】
培養手段１５を構成する培養部３９内には、図２に示すように、筐体１７内の開閉部１９を設けた側と対向する側壁側、つまり内側開閉部２５に対向する側壁側に、培養器１を収容する複数のスロット９１が設けられている。複数のスロット９１は、縦方向及び横方向に並ぶ複数の棚状に形成されており、縦方向及び横方向に並ぶ複数のスロットは、隣り合うスロット９１間が隔壁９３で仕切られており、隣り合うスロット９１内に収容された培養器１が接触するのを防いでいる。なお、図２は断面図であるため、縦方向に並ぶ複数のスロット９１しか示されておらず、また、隔壁９３も縦方向に並ぶ複数のスロット９１を仕切るためのスロット９１の底となる隔壁９３しか示されていない。しかし、実際には、横方向にも複数のスロット９１が並んでおり、隣り合うスロット９１の間は、スロット９１の側壁となる隔壁９３で仕切られている。
【００４６】
複数のスロット９１は、スロット９１の内側開閉部２５側端部と内側開閉部２５に対向する側壁側端部との間で培養器１を移動させるスロット内ベルトコンベア９５を有している。スロット内ベルトコンベア９５は、内側開閉部２５側に設置されたローラ９５ａ、内側開閉部２５に対向する筐体１７の側壁側に設置されたローラ９５ｂ、水平に間隔をおいて配置されたローラ９５ａとローラ９５ｂとの間に掛けられたベルト９５ｃ、そしてローラ９５ａに連結されてローラ９５ａを回転駆動するローラモータ９５ｄなどで形成されている。このようなスロット用ベルトコンベア９５は、ローラモータ９５ｄの駆動によって図２におけるＤの矢印で示すように水平方向に培養器１を搬送する。そして、スロット用ベルトコンベア９５のローラモータ９５ｄは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４７】
スロット９１の内側開閉部２５側端部の開口と内側開閉部２５との間には、図２に示すように、１つの第３ベルトコンベア９７が設けられている。第３ベルトコンベア９７は、内側開閉部２５側に設置されたローラ９７ａ、スロット９１側に設置されたローラ９７ｂ、水平に間隔をおいて配置されたローラ９７ａとローラ９７ｂとの間に掛けられたベルト９７ｃ、ローラ９７ａに連結されてローラ９７ａを回転駆動するローラモータ９７ｄなどで形成されている。さらに、第３ベルトコンベア９７は、ローラ９７ａ、ローラ９７ｂ、ベルト９７ｃ、そしてローラモータ９７ｄなどを支持するベース９７ｅを有している。このような第３ベルトコンベア９７は、ローラモータ９７ｄの駆動によって図２におけるＤの矢印で示すように水平方向に培養器１を搬送する。そして、第３ベルトコンベア９７のローラモータ９７ｄは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４８】
また、培養手段１５を構成する培養部３９内には、図２に示すように、内部隔壁２３寄りに、上下方向に延在させて設けられて第３ベルトコンベアを垂直方向に昇降させる昇降機構部９９が設けられている。昇降機構部９９は、培養部３９内の下側に設置されたローラ９９ａ、培養部３９内の上側にされたローラ９９ｂ、垂直方向に間隔をおいて配置されたローラ９９ａとローラ９９ｂとの間に掛けられたベルト９９ｃ、そしてローラ９９ａに連結されてローラ９９ａを回転駆動するローラモータ９９ｄなどで形成されている。ベルト９９ｃには第３ベルトコンベア９７のベース９７ｅが固定されている。このような昇降機構部９９は、ローラモータ９９ｄの駆動によって図２におけるＥの矢印で示すように垂直方向に第３ベルトコンベア９７を移動する。そして、昇降機構部９９のローラモータ９９ｄは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。なお、第３ベルトコンベア９７と昇降機構部９９は、図１における分流手段７を構成している。
【００４９】
筐体１７の培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内には、二酸化炭素を各々の空間内に供給する二酸化炭素ノズル１０１が各々設けられている。二酸化炭素ノズル１０１には、二酸化炭素供給管路３１の一端が接続されている。そして、二酸化炭素供給管路３１に設けられた電磁バルブ３３は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００５０】
さらに、筐体１７の培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内には、空気ノズル１０３が各々設けられている。空気ノズル１０３には、空気供給管路１０５の一端が接続されている。空気供給管路１０５の他端は、空気を吸引して送気するポンプなどの空気供給源に接続されている。なお、図示していないが、空気供給管路１０５または空気供給源には、ＨＥＰＡフィルターやＵＬＰＡフィルターなどの空気を清浄化する手段が設けらており、清浄化された空気が培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内に供給される。また、培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内には、各々、図示していない圧力センサが設置されている。空気供給管路１０５には、供給する空気の流量を調整する電磁バルブ１０７が設けられている。
【００５１】
そして、空気供給管路１０５に設けられた電磁バルブ１０７と図示していない圧力センサは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。これにより、制御器２１は、圧力センサで検出した圧力に応じて電磁バルブ１０７の開度を調整して清浄な空気を培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内に供給して各々の空間内の圧力を調整し、培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内を筐体１７の外部よりも陽圧にしている。
【００５２】
制御器２１は、図３に示すように、ＣＰＵ１０７や記憶手段となるメモリ１０９などを備えたコンピュータで形成されており、前述のように入力用の機器やモニタなどを備えている。また、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａには、前述の機器類に加え、培養時間を設定するための可変抵抗１１１、培養細胞に異常が生じた場合や、異なる由来や種類の細胞の筐体１７内への搬入を禁止する設定としたときに、異なる由来や種類の細胞を筐体１７内へ搬入しようとした場合などに操作者に警報を発するための警報ランプ１１３及び警報用スピーカ１１５、培養細胞に異常が生じた場合などに培養の中止を指令するための培養の中止指令スイッチ１１７などが配線３５を介して接続されている。なお、警報ランプ１１３及び警報音用スピーカ１１５は、各々、アンプ１１９及びアンプ１２１を介して制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに接続されている。
【００５３】
ここで、制御器２１は、バーコードリーダ６３で読み取ったバーコードに対応する識別情報に基づいて、予め設定及び記憶された培養の工程や条件などの培養プロトコルを検索する機能を有している。また、各スロット９１にも固有の番号といったスロット識別情報が割り当てられており、制御器２１は、バーコードリーダ６３で読み取ったバーコードに対応する識別情報またはバーコード印刷貼付器８９により貼付されたバーコードに対応する関連識別情報と、その識別情報または関連識別情報を付された培養器１を収容するスロット９１に付したスロット識別情報とを関連づけて記憶する。そして、制御器２１は、筐体１７内での培養器１の培養の工程や状態などの管理は、スロット９１に付したスロット識別情報に基づいて行っている。このため、培養器１を識別情報が必要になる度にバーコードリーダー６３の位置まで搬送する必要がない。
【００５４】
さらに、制御器２１は、顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇで撮影された画像を解析し、例えば細胞面積などからコンフルエントの状態を判断したり、細胞数を算出する機能を果たす。また、制御器２１は、モニタに表示された培養器１の画像によって操作者が異常を判断して中止指令スイッチ１１７によって培養の中止を指令すると、そのとき撮影していた培養器１を筐体１７の開閉部１９へ搬送して開閉部１９から筐体１７外へ排出すると共に、そのとき撮影していた培養器１の識別情報または関連識別情報に関連する関連識別情報が付された培養器１を培養部３９のスロット９１抽出し、筐体１７の開閉部１９へ搬送して開閉部１９から排出する培養中止手段の機能を果たす。加えて、制御器２１からなる培養中止手段は、顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇで撮影された画像を解析した結果から異常を検出した場合に、培養の中止を判断し、前述と同様に、異常が検出された培養器１、異常が検出された培養器１内に細胞が継代された元の細胞の培養器１、そして異常が検出された培養器１から継代された細胞の培養器１を排出する設定にすることもできる。
【００５５】
さらに、制御器２１は、細胞培養装置が１つの細胞の培養のみを行う必要があるときには、設定により、筐体１７内に細胞を播種した培地を収容した培養器１が在れば、例えばシャッターモータ４７を駆動できない状態にロックしたり、シャッターモータ４７に形成された穴にロックピンが挿入された状態にすることで、筐体１７の開閉部１９のシャッター４３を閉じた状態に保持し、別の培養器１の搬入を阻止する培養器搬入阻止手段の機能を果たす。加えて、培養器１を搬入するためにシャッター４３を開けるスイッチなどを操作した場合、制御器２１は、警報ランプ１１３を点灯させると共に警報用スピーカ１１５から警報音を鳴らすことで既に培養中であることを知らせる機能も有している。
【００５６】
また、筐体１７の外部にバーコードリーダが設けられていたり、制御器２１の入力用の機器類から培養器１に付された識別情報を入力できる場合で、同じ由来の細胞であれば筐体１７内に搬入してよい場合には、設定により、筐体１７内に細胞を播種した培地を収容した培養器１が在れば、読取ったまたは入力された識別情報と、筐体１７内に既に搬入されている培養器１の識別情報とを比較し、比較の結果、同じ由来の細胞出なければ、筐体１７の開閉部１９のシャッター４３を閉じた状態に保持し、別の培養器１の搬入を阻止する培養器搬入阻止手段の機能も果たす。
【００５７】
なお、本実施形態では、継代に使用する細胞が播種されていない培地が入った培養器１は、培養部３９内のスロット９１に収容する構成となっているが、筐体１７内に継代に使用する細胞が播種されていない培地が入った培養器１を収容する部分を設けた構成とすることもできる。また、筐体１７をオートクレーブなどと連結して、オートクレーブを介して滅菌済みの細胞が播種されていない培地が入った培養器１を筐体１７内に搬入する構成などにすることもできる。
【００５８】
また、本実施形態の細胞培養装置は、図４（ａ）に示すように、筐体１７の１つの側壁１２３に細胞搬入口１９ａと細胞搬出口１９ｂとを兼ねる１つの開閉部１９を設け、開閉部１９を設けた側壁１２３に９０度の角度で連なる側壁１２５の外面が平坦に形成されている。このため、本実施形態の細胞培養装置は、図４（ｂ）に示すように、複数台の細胞培養装置を互いの側壁１２５の外面を当接させることで並べて設置することができる。したがって、１つの細胞培養装置で１つの細胞の継代培養を行うため、複数台の細胞培養装置を設置する必要がある場合でも、細胞培養装置の設置スペースを低減できる。
【００５９】
このような構成の細胞培養装置の動作と本発明の特徴部について説明する。ここでは、クロスコンタミネーションを防ぐため、１台の細胞培養装置で１つの培養器から細胞を継代して細胞を増やす場合の一例を説明する。操作者が、制御器２１の入力用機器類などで開閉部１９のシャッター４３を開けることを指令するスイッチなどをオンすると、図５に示すように、制御器２１は、細胞が筐体１７内に既に搬入されているか、つまり既に細胞の培養が行われているかを判断する（ステップＳ１）。ステップＳ１において細胞が筐体１７内に既に搬入されていることを判断すると、警報機能をオンし、警報ランプ１１３を点灯すると共に警報用スピーカ１１５から警報音を発し、さらに、開閉部１９のシャッター４３が開かないようにロックする（ステップＳ３）。一方、ステップＳ１において細胞が筐体１７内に搬入されていないことを判断すると、紫外線ランプ８２を消灯し（ステップＳ５）、その後、開閉部１９のシャッター４３が開く（ステップＳ７）。
【００６０】
ここで操作者は、初代培養及び継代培養を行い増殖させる細胞を播種した培養器１を開閉部１９のシャッター４３から搬入して第１ベルトコンベア６１の上に載置する。このとき、搬入される培養器１には、識別情報に対応したバーコードを印刷したラベルが貼付されている。そして、制御器２１の入力用機器類などで培養の開始を指令するスイッチなどをオンする。これにより、制御器２１は、開閉部１９のシャッター４３を閉じる（ステップＳ９）。その後、第１ベルトコンベア６１の上に載置された培養器１に貼付されたラベルに印刷されたバーコードをバーコードリーダー６３で読取ることで、培養器１の識別情報を得る（ステップＳ１１）。制御器２１は、ここで得た培養器１の識別情報に基づいて予め設定され記憶された培養対象となる細胞に関する情報や、培養の手順や条件などといった培養のプロトコルを検索して得る。そして、ここで得た培養のプロトコルにしたがって培養を行う。
【００６１】
ステップＳ１１の後、制御器２１は、搬送手段６となる第１ベルトコンベア６１、第３ベルトコンベア９７、第２ベルトコンベア８３、そして培養器把持アーム部８５などにより培養器１をターンテーブル６５に搬送し、ターンテーブル６５上に培養器１を載置する。そして、ピペッティング機構及び撮影部６７の顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇで撮影した培養器１の画像から細胞状態の計測を行う（ステップＳ１３、ステップＳ１５）。ステップＳ１３では、細胞の色、形、サイズ、コンタミネーションの有無などを計測する。ステップＳ１３において細胞の死滅やコンタミネーションの発生などの異常がないと判断した場合、制御器２１は、ステップＳ１５で細胞の密度などを計測することによりコンフルエントに達しているかを判断する。
【００６２】
ここでは、まだ培養を行っていないので、制御器２１は、ステップＳ１５において細胞の状態からコンフルエントに達していないことを判断し、搬送手段６となる培養器把持アーム部８５、第２ベルトコンベア８３により培養器１をターンテーブル６５から、内側開閉部２５に搬送し、さらに第３ベルトコンベア９７によって培養部３９のスロット９１に培養器１を搬送して収容し、予め設定された条件で初代培養を行う（ステップＳ１７）。このとき、制御器２１は、スロット９１に収容した培養器１の識別情報をスロット９１のスロット識別情報に対応させて記憶する。なお、ステップＳ１７において、予め設定された時間で培養器１をスロット９からターンテーブル６５に搬送し、培地交換手段を構成するピペッティング機構及び撮影部６７の培地交換用ピペットノズル６７ｈを用いて、古い培地を除去し新しい培地に交換する。
【００６３】
制御器２１は、予め設定された培養時間が経過すると（ステップＳ１９）、再び培養器１をスロット識別情報に基づいて抽出し、搬送手段６によりターンテーブル６５に搬送し、ステップＳ１３、Ｓ１５の細胞状態の計測を行う。ステップＳ１５において、細胞の状態からコンフルエントに達していることを判断すると、制御器２１は、細胞状態の計測により得た細胞数または培養器の数により、細胞が必要量に達しているか否かを判断する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１において細胞が必要量ないことを判断すると、培養部３９のスロット９１からスロット識別情報に基づいて細胞が播種されていない培養器１を抽出し、ターンテーブル６５に搬送する。そして、細胞播種手段を構成するピペッティング機構及び撮影部６７の細胞播種用ピペットノズル６７ｉを用いて、初代培養の培養器１から継代培養を行う複数の培養器１に細胞を再播種し継代する（ステップＳ２３）。
【００６４】
ステップＳ２３の後、制御器２１は、初代培養の培養器１の識別情報に基づいて各継代培養の培養器１を識別するための関連識別情報を作成し、バーコード印刷貼付器８９によって作成した関連識別情報に対応するバーコードを印刷したラベルを継代培養の培養器１に貼り付ける（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の後、初代培養の培養器１及び継代培養の培養器１を培養部３９のスロット９１に搬送して収容し、ステップＳ１７の培養を行う。このとき、制御器２１は、スロット９１に収容した継代培養の培養器１の関連識別情報をスロット９１のスロット識別情報に対応させて記憶する。ステップＳ１３で異常が検出されなければ、ステップＳ１７、ステップＳ１３、ステップＳ１５、ステップＳ２１〜ステップＳ２５、そしてステップ１７の継代培養のサイクルを繰り返して細胞を継代しながら増やして行く。
【００６５】
制御部２１は、継代培養のサイクルを繰り返し、ステップＳ２１において細胞が必要量有ることを判断すると、搬送手段６により、細胞培養装置内にある培養器１を順次開閉部１９のシャッター４３に搬送し、シャッター４３を開いて装置外に搬出する（ステップＳ２７）。培養器１の搬出が終了すると、制御部２１は、次開閉部１９のシャッター４３を閉じると共に、紫外線ランプ８２を点灯させる（ステップＳ２９）。
【００６６】
一方、制御器２１は、継代培養のサイクルを繰り返し、ステップＳ１３において細胞の死滅やコンタミネーションの発生などの異常の発生を判断した場合、警報機能をオンし、警報ランプ１１３を点灯すると共に警報用スピーカ１１５から警報音を発する（ステップＳ３１）。警報を受けた操作者は、制御器２１のモニタなどで発生した異常の状態を確認し、異常が発生した培養器１に細胞を継代した元の培養器や異常が発生した培養器１から細胞を継代した培養器１、つまり異常が発生した培養器１に関連する培養器１の培養を中止すべきことを判断した場合には、制御器２１の入力用の機器類などの培養の中止指令スイッチ１１７をオンする。
【００６７】
ステップＳ３１の後、制御器２１は、培養の中止指令スイッチ１１７の状態を検出し（ステップＳ３３）、中止指令スイッチ１１７がオンされた場合、異常が発生した培養器１の識別情報または関連識別情報に基づいて、異常が発生した培養器１に関連する識別情報または関連識別情報を有する培養器１を抽出し（ステップＳ３５）、ステップＳ２７において異常が発生した培養器１を装置外に搬出すると共に、ステップＳ３５において抽出された該当する他の培養器１も装置外に搬出する。このとき、制御器２１は、前述のように、培養器１に付与された識別情報または関連識別情報をその培養器１が収容されたスロット９１のスロット識別情報に関連づけることで、筐体１７内の培養器１を管理している。したがって、ステップＳ３５における培養器１の抽出もスロット識別情報に基づいて行っている。
【００６８】
このように、本実施形態の細胞培養装置では、培養手段１５、培地交換手段９、細胞状態計測手段５、細胞播種手段１１、搬送手段６を気密に形成された筐体に収容している。そして、細胞播種手段は、細胞状態計測手段で培養器内の細胞が予め設定した状態であることを計測したとき、この細胞の状態を計測した培養器内の細胞を、細胞が播種されていない別の培地に播種する。このため、細胞の培養、培養器内の培地の交換、培養器内の細胞状態の計測、培養器内の細胞状態がコフルエントになった培養器内の細胞の新しい培地への再播種といった継代培養に伴う作業を１つの装置内で人手を介さずに行うことができる。さらに、これらの継代培養に伴う作業に際してコンタミネーションの発生を抑制する必要があるが、これらの継代培養に伴う作業を全て気密に形成された筐体内で外部環境と隔離した状態で行うことができ、コンタミネーションの発生を抑制できる。したがって、継代培養に伴う煩雑な作業を熟練した作業者による手作業で行う必要がなくなり、継代培養の作業性を向上できる。
【００６９】
さらに、継代培養の作業性を向上できることにより、継代培養が容易に行えるようになる。加えて、継代培養により培養した細胞により生産する有用成分や再生医療用の組織などの生産において、量産化が可能となる。
【００７０】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、細胞状態計測手段５、培地交換手段９、そして細胞播種手段１１をピペッティング機構及び撮影部６７及びターンテーブル６５などで一体的に構成しているため装置を小型化することができる。加えて、培養手段１５を構成する培養部３９は、培養器１が１つずつ収容され、隔壁９３で隔てられた複数のスロット９１を有しているので、隣り合うスロット９１に収容された培養器１の接触を防ぎ、培養器間の微生物の感染によるコンタミネーションやクロスコンタミネーションなどを防ぐことができる。
【００７１】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、筐体１７は、内部が内部隔壁２３によって培地交換及び細胞播種部３７と培養部３９とに隔てられているため、培養部の内部環境の調整を容易にできる。ただし、図６に示すように、筐体１７内を内部隔壁２３によって培地交換及び細胞播種部３７と培養部３９とに、つまり培養手段１５の培養空間とそれ以外の空間とに隔てない構成にすることもできる。
【００７２】
加えて、細胞状態計測手段５は、培養器１を撮影する顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇを有し、この顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇで撮影した画像を解析して細胞の状態を計測する。このため、作業者が顕微鏡などによる観察によって細胞の状態を計測する必要を無くすことができるため、継代培養の作業性をより向上できる。
【００７３】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、筐体１７の開閉部１９から搬入した培養器１に貼り付けられたラベルに印刷されたバーコードを読取るバーコードリーダ６３を含むＩＤ読取り手段３を備えている。このため、装置内に搬入された初代培養を行う培養器１に収容された細胞の種類や由来に関する情報や、装置内での培養器１内の細胞の状態や培養器１の位置などに関する情報といった培養器１に関する情報の管理を容易にできる。加えて、識別情報に基づいて予め設定された培養のプロトコルを検索して呼び出すことで、継代培養の作業性をさらに向上できる。
【００７４】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、細胞播種手段１１によって細胞が播種された培地が収容された培養器１に対して、この培養器１に播種する細胞を採取した培養器１に付された識別情報に関連づけられた関連識別情報を作成して付す関連識別情報付与手段１３を備えている。そして、関連識別情報付与手段１３は、バーコード印刷貼付器８９によって作成した関連識別情報に対応するバーコードを印刷したラベルを継代培養の培養器１に貼り付ける。このような構成とすればしたがって、継代培養のために細胞が最播種された培養器に関する由来、培養状況、位置などの情報も管理できる。
【００７５】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、制御器２１は、特定の培養器１の培養中止を指令する中止指令スイッチ１１７による中止指令に応じてこの培養を中止する培養器１を搬送手段６により筐体１７の開閉部１９へ搬送してこの開閉部１９から排出すると共に、筐体１７内の中止指令に応じてこの培養を中止する培養器１以外の培養器１から、これらの培養器１の識別情報または関連識別情報に関連する識別情報または関連識別情報が付された培養器１を抽出して搬送手段６により筐体１７の開閉部１９へ搬送してこの開閉部１９から排出する。加えて、制御器２１は、細胞状態計測手段５で培養の異常を検出したときにも上記と同様の動作を自動的に行う機能を備えている。したがって、培養器に異常が見つかったとき、例えば細胞の死滅やウイルスの感染などが見つかったとき、この異常が見つかった培養器に播種された細胞の元の細胞が培養されている培養器や、異常が見つかった培養器から細胞が再播種され継代された培養器などを装置外に搬出できる。
【００７６】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、制御器２１は、筐体１７内に細胞を播種した培地を収容した培養器１が在るとき、筐体１７の開閉部１９を閉じた状態に保持して別の培養器１の搬入を阻止する。このため、クロスコンタミネーションを阻止するため、１つの細胞培養装置を１つの細胞の培養に用いる場合、別の細胞が収容された培養器が誤って装置内に搬入されるのを防ぐことができる。
【００７７】
加えて、制御器２１は、筐体１７に搬入する前に培養器１に付された識別情報を入力または読取った場合、筐体１７内に細胞を播種した培地を収容した培養器１が在るとき、入力するかまたは読取み取った識別情報と筐体１７内に在る培養器１に付された識別情報と基づいて、これから搬入使用としている識別情報を読取った培養器１内の細胞が筐体１７内に在る培養器１内の細胞と由来が異なることを検出したとき、筐体１７の開閉部１９を閉じた状態に保持して培養器１の搬入を阻止する。このため、クロスコンタミネーションを阻止するため、１つの細胞培養装置を１つの細胞の培養に用いる場合、異なる由来の細胞が収容された培養器が誤って装置内に搬入されるのを防ぐことができる。
【００７８】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、筐体１７内の気圧を筐体１７周囲の気圧よりも陽圧に調整する気圧調整手段を構成する空気ノズル１０３や空気供給管路１０５を有している。このため、筐体１７の開閉部１９を例えばエアロック式といった筐体１７の外部の雰囲気が筐体１７の内部に流入し難い構造にする必要がなく、筐体の開閉部の構造を簡素化できる。ただし、気圧調整手段を設けず、筐体１７の開閉部１９を例えばエアロック式といった筐体１７の外部の雰囲気が筐体１７の内部に流入し難い構造にした構成にすることもできる。
【００７９】
また、本実施形態で参照した各図では、シャーレ状の培養器を示しているが、培養器は、様々な形状及び構造の培養器が利用できる。また、本実施形態の細胞培養装置では、筐体１７内の細胞播種手段１１、培地交換手段９などを構成するピペッティング機構及び撮影部６７及びターンテーブル６５が設置された空間に紫外線を照射する紫外線ランプ８２及び紫外線の点灯を制御する制御器２１を有している。そして、制御器２１は、ターンテーブル６５に培養器が在るとき紫外線ランプ８２による紫外線の照射をやめる。このため、培養器１内の培地が筐体１７内の空気に曝される空間内の微生物を、培養に影響を及ぼすことなく殺滅することができる。
【００８０】
また、本実施形態の細胞培養装置では、ＩＤ読取り手段３を筐体１７内に設けているが、図７及び図８に示すように、筐体１７の外側にＩＤ読取り手段１２７を設けた構成にすることもできる。この場合、培養を行う場合、まずＩＤ読取り手段１２７で培養器１のラベルに印刷されたバーコードなどを読取った後、その培養器１を細胞搬入口１９ａから筐体１７内に入れる。さらに、制御器２１が培養器搬入阻止手段として、同じ由来の細胞以外の細胞がは入った培養器の搬入を阻止する機能を有している場合、筐体１７の外側にＩＤ読取り手段１２７を設けた構成であれば、識別情報を制御器２１の入力用の機器類で入力する必要がなくなる。
【００８１】
また、本発明の細胞培養装置は、本実施形態の構成に限らず、培養手段、培地交換手段、細胞状態計測手段、細胞播種手段、及び搬送手段などを気密に形成された筐体に収容した構成とすれば、各手段を様々な機構や構造で形成した構成にできる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、継代培養の作業性をより向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態の概略構成と動作を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態の具体的な構成を示す断面図である。
【図３】本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態の制御器と各作動部分との接続状態の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態の外観を示す斜視図であり、（ａ）は、単体で細胞培養装置を設置した状態を、（ｂ）は、複数台の細胞培養装置を連結して設置した状態を示す図である。
【図５】本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態の概略の動作を示すフロー図である。
【図６】本発明を適用してなる細胞培養装置の変形例の概略構成と動作を示すブロック図である。
【図７】本発明を適用してなる細胞培養装置の別の変形例の概略構成と動作を示すブロック図である。
【図８】本発明を適用してなる細胞培養装置のさらに別の変形例の概略構成と動作を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　培養器
５　細胞状態計測手段
６　搬送手段
９　培地交換手段
１１　細胞播種手段
１５　培養手段
１７　筐体
１９ａ　細胞搬入口
１９ｂ　細胞搬出口[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cell culture device, and more particularly to a cell culture device for performing subculture.
[0002]
[Prior art]
When subculturing cells, complicated operations such as replacing the medium in an incubator and re-seeding cells into a new medium for subculture are performed manually. In addition, the work associated with these subcultures must be performed by a skilled worker in order to suppress the occurrence of contamination and the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the work involved in subculturing is currently performed manually despite the complexity, and also requires skilled workers. Are poor in workability and difficult to implement easily.
[0004]
In particular, in the case of industrial cell culture that requires subculture such as production of useful components using cultured cells and culture of stem cells for constructing tissue for regenerative medicine, the workability associated with subculture is required. Therefore, mass production is difficult due to poor quality, and improvement of the workability of subculture has been an issue.
[0005]
An object of the present invention is to improve the workability of work associated with subculture.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The cell culture device of the present invention exchanges the culture medium in the culture device with a culture means for adjusting the internal environment and accommodating at least one culture device containing the medium in which the cells are seeded and culturing the cells. Medium exchange means, cell state measurement means to measure the state of the cells in the incubator, and cell seeding means to inoculate the cells in the incubator cultured by the culture means in another medium in which the cells are not inoculated, A transport unit for transporting the incubator, a culture unit, a medium exchange unit, a cell state measurement unit, a cell seeding unit, and a hermetically formed housing that contains the transport unit, and the housing has at least one The above object is attained by providing an opening / closing unit and a configuration in which the transporting unit transports the incubator at least between the opening / closing unit and the cell seeding unit.
[0007]
With such a configuration, culturing cells, changing the medium in the incubator, measuring the state of the cells in the incubator, and renewing the cells in the incubator when the state of the cells in the incubator has become confluent. Work associated with subculture, such as re-seeding on a medium, can be performed by one device. In addition, it is necessary to suppress the occurrence of contamination during the work associated with these subcultures, but all the work associated with these subcultures must be performed in a hermetically sealed housing in a state isolated from the external environment. And the occurrence of contamination can be suppressed. Therefore, it is not necessary to perform the complicated work associated with the subculture manually by a skilled worker, and the workability of the subculture can be improved.
[0008]
In addition, the culturing means is configured such that the incubators are accommodated one by one and have a plurality of slots separated by partition walls, so that the incubators accommodated in adjacent slots are prevented from coming into contact with each other, and microorganisms between the incubators can be prevented. It is preferable because contamination and cross contamination due to infection can be prevented.
[0009]
Further, the housing has a space for accommodating the incubator constituting the culturing means in the housing, and an internal partition separating the space other than the space for accommodating the incubator. It has the structure which has two inside opening-and-closing parts. With this configuration, the space for accommodating the plurality of incubators constituting the culture means in the housing can be isolated from the other space in the housing, that is, the space for exchanging the medium or seeding. This is preferable because the internal environment of the space accommodating the incubator can be easily adjusted.
[0010]
Further, if the cell seeding means is configured to seed the cells in the incubator that measured the state of the cells in another medium in which the cells are not seeded, according to the measurement result by the cell state measuring means, the device Automatically performs the subculture operation according to the measurement result by the cell state measuring means, so that the workability of the operation associated with the subculture can be further improved.
[0011]
Also, if the cell state measuring means has a camera for photographing the incubator and analyzes the image photographed by this camera to measure the state of the cell, the operator can observe the state of the cell by observation with a microscope or the like. It is preferable because it is not necessary to measure the number of cells, and the workability of the operation associated with the subculture can be further improved.
[0012]
Further, the apparatus is provided with an identification information reading means for reading identification information attached to the incubator either before or after being carried into the housing. With such a configuration, information on the type and origin of the cells contained in the incubator that performs the primary culture carried into the device, and information on the state of culture in the incubator and the position of the incubator in the device It is preferable because information such as information on the incubator can be easily managed.
[0013]
Further, for the incubator containing the medium in which the cells were inoculated by the cell inoculating means, related identification information associated with the identification information attached to the incubator from which the cells to be inoculated in the incubator were collected was created. And a related identification information assigning means for assigning. Such a configuration is preferable because it is possible to manage information on an incubator in which cells have been reseeded for subculture.
[0014]
Furthermore, including a stop command switch for instructing the suspension of culture of a specific incubator, while transporting the incubator for suspending the culture in response to the stop command to the opening and closing portion of the housing by the transport means and discharging from the opening and closing portion, From the incubator other than the incubator that stops the culture in response to the stop command in the enclosure, identification information or related identification information related to the identification information or the related identification information of the incubator that stops the culture in response to the stop command is added. The culture incubator is extracted, transported to the opening / closing section of the housing by the transporting means, and discharged from the opening / closing section. With such a configuration, when an abnormality is found in the incubator, by instructing the culture to be stopped by the stop command switch, the original cells of the cells seeded in the incubator instructed to stop the culture are cultured. This is preferable because the incubator that has been inoculated or the incubator in which cells have been replated and subcultured from the incubator instructed to stop culturing can be excluded from the apparatus.
[0015]
In addition, according to the determination of the abnormality by the cell state measuring means, the incubator in which the abnormality has been determined is transported to the opening / closing part of the housing by the transporting means and discharged from the opening / closing part, and the abnormality in the housing is determined. From the incubator other than the incubator that was identified, extract the incubator with the identification information associated with the incubator in which the abnormality was determined or the identification information related to the related identification information or the related identification information, and open and close the housing by the transport means. And a culture suspending means for transporting the culture to the opening and discharging from the opening / closing section. With this configuration, when an abnormality is detected in the incubator, the incubator in which the abnormality is automatically detected and the incubator related to the incubator can be excluded from the apparatus, and the work involved in subculture can be performed. This is preferable because the workability of the method can be further improved.
[0016]
Furthermore, when there is an incubator containing a medium in which cells have been seeded in the housing, at least one of an alarm and holding the opening / closing part of the housing in a closed state is carried into the housing of another incubator. And a means for preventing the incubator from being introduced. With this configuration, in order to prevent cross-contamination, when one cell culture device is used for culturing one cell, an incubator containing another cell is erroneously carried into the device. This is preferable because it can prevent
[0017]
Further, from the identification information recognized by inputting or reading the identification information attached to the incubator before being carried into the housing, the cells in the incubator attached with this identification information are located in the incubator in the housing. When detecting that the cell and the cell have different origins, cultivation for preventing the incubator containing cells of different origins from being carried into the housing by at least one of an alarm and keeping the open / close portion of the housing closed. And a device carrying-in prevention means. With such a configuration, in order to prevent cross-contamination, when one cell culture device is used for culturing cells of one origin, an incubator containing cells of different origins is erroneously carried into the device. This is preferable because it is possible to prevent such a situation from occurring.
[0018]
Furthermore, if the air pressure adjusting means for adjusting the air pressure in the housing to a more positive pressure than the air pressure around the housing is provided, the opening / closing portion of the housing is provided with an atmosphere outside the housing such as an air lock type inside the housing. It is not necessary to make the structure hard to flow in, and the structure of the opening / closing part of the housing can be simplified, which is preferable.
[0019]
Also, the housing has at least a space in which cells are seeded by the cell seeding means and a space in which the medium is exchanged by the medium exchange means. When there is an incubator in at least one of the space in which the cells are seeded and the space in which the medium is exchanged by the medium exchange means, irradiation of ultraviolet rays is stopped. Such a configuration is preferable because microorganisms in the space where the culture medium in the incubator is exposed to the air in the housing can be killed without affecting the culture.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a cell culture apparatus to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration and operation of a cell culture device to which the present invention is applied. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a more specific configuration of the cell culture device of the present embodiment. FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a connection state between the controller of the cell culture device of the present embodiment and each operating portion. 4A and 4B are perspective views showing the appearance of a cell culture device to which the present invention is applied, wherein FIG. 4A shows a state in which the cell culture device is installed alone, and FIG. 4B shows a plurality of cell culture devices. It is a figure which shows the state which connected and installed. FIG. 5 is a flowchart showing a schematic operation of the cell culture apparatus to which the present invention is applied.
[0021]
As shown in FIG. 1, the cell culture device of the present embodiment includes an ID reader 3 for reading identification information, ie, ID, attached to the incubator 1 attached to the incubator 1, and a cell measurement for measuring the state of the cell. Means 5, a part of transfer means 6, flow dividing means 7 for branching the transfer path of incubator 1 and selecting a transfer destination of incubator 1, medium exchange means 9 for exchanging medium in incubator 1, A cell seeding means 11 for seeding and distributing cells in the incubator 1 into a medium in another incubator 1, and creating related identification information that is related to the identification information read by the ID reading means 3, that is, a related ID, and creating a cell. There are provided a related ID assigning means 13 for assigning to the incubator 1 in which cells have been seeded by the seeding means 11, and a culturing means 15 which is an incubator.
[0022]
Further, the cell culture device of the present embodiment includes the ID reading means 3, the cell measuring means 5, the transport means 6, the flow dividing means 7, the medium exchange means 9, the cell seeding means 11, the related ID assigning means 13, and the culturing means. 15 and the like are housed in an airtight housing 17. In the cell culture device of the present embodiment, a controller 21 for controlling the operation of the cell culture device is provided outside the housing 17.
[0023]
The housing 17 has a cell carry-in port 19a and a cell carry-out port 19b serving as an opening / closing unit. The transporting unit 6 transports the incubator from the cell loading port 19a of the housing 17 to the flow dividing unit 7 through the ID reading unit 3 and the cell measuring unit 5 sequentially. Further, the conveying means 6 branches the conveying path of the incubator by the dividing means 7, and in one path, the dividing means 7 passes through the medium exchange means 9 or the cell seeding means 11 and the related ID assigning means 13 are sequentially connected. Then, the incubator 1 is transported to the culture means 15. In another route, the incubator 1 whose culture has been completed is transferred from the flow dividing means 7 to the cell outlet 19b, and the incubator 1 to be discarded with an abnormality or the like is transferred to the cell outlet 19b. On the other hand, the transport unit 6 transports the incubator 1 from the culture unit 15 to the cell measurement unit 5.
[0024]
The culture means 15 is separated from the other space in the housing 17 by the internal partition 23. The inner bulkhead 23 is provided with an inner carry-in port 25a and an inner carry-out port 25b serving as inner opening / closing portions. Therefore, the transporting means 6 transports the incubator 1 from the medium exchange means 9 to the inner loading port 25a, or from the related ID assigning means 13 to the inner loading port 25a, and cultures the incubator 1 from the inner loading port 25b to the cell measuring means 5. The container 1 is transported. Further, the culturing means 15 includes a carbon dioxide concentration sensor 27 for detecting the concentration of carbon dioxide inside the culturing means 15, and a cultivation apparatus in which one end is connected to a carbon dioxide cylinder 29 and the other end accommodates the incubator 1 of the culturing means 15. It has a carbon dioxide supply conduit 31 communicating with the space. An electromagnetic valve 33 is provided in the carbon dioxide supply pipe line 31, and the electromagnetic valve 33 and the carbon dioxide concentration sensor 27 are electrically connected to the controller 21 via a wiring 35.
[0025]
The culturing means 15 is provided with a carbon dioxide supply pipe according to the carbon dioxide concentration in the space constituting the culturing means 15 detected by the controller 21 with the carbon dioxide concentration sensor 27, that is, the culturing space accommodating the incubator 1 of the culturing means 15. By controlling the flow rate by the electromagnetic valve 33 of the passage 31, the concentration of carbon dioxide in the culture space accommodating the incubator 1 of the culture means 15 can be maintained within a certain range. Further, the culturing unit 15 includes a heater such as a heater, a temperature sensor, and the like (not shown), and can maintain the temperature in the culturing space that accommodates the incubator 1 of the culturing unit 15 within a certain range. it can. As described above, the culturing unit 15 is a carbon dioxide gas incubator, and is capable of adjusting the concentration and temperature of carbon dioxide in the culturing space accommodating the incubator 1 of the culturing unit 15, that is, the internal environment. Although not shown in FIG. 1, the culturing means 15 is a slot for accommodating the incubator 1 in the culturing space of the culturing means 15, and the culturing means is connected between the slot and the inner carry-in port 25a or the inner carry-out port 25b. 1 and the like.
[0026]
On the other hand, a carbon dioxide supply line 31 provided with an electromagnetic valve 33 is connected to a space other than the culture space of the culture means 15 in the housing 17 similarly to the culture means 15. Is provided with a carbon dioxide concentration sensor 27 for detecting the carbon dioxide concentration in a space other than the culture space of the culturing means 15. Therefore, the concentration of carbon dioxide in a space other than the culture space of the culture means 15 in the housing 17 can be adjusted to the same state as that in the culture space of the culture means 15, and the incubator 1 is carried into the culture space of the culture means 15. Alternatively, at the time of unloading, the internal environment of the culture space of the culture means 15, that is, the culture environment can be hardly changed even if the inner carry-in port 25 a or the inner carry-out port 25 b provided in the internal partition 23 defining the culture means 15 is opened. .
[0027]
The controller 21 includes an ID reading unit 3, a cell measuring unit 5, a conveying unit 6, a flow dividing unit 7, a medium exchange unit 9, a cell seeding unit 11, a related ID assigning unit 13, and an ID reading unit 3 surrounded by a broken line in FIG. It is electrically connected to the transporting means 6 and the like via the wiring 35, and includes an ID reading means 3, a cell measuring means 5, a transporting means 6, a flow dividing means 7, a medium exchange means 9, a cell seeding means 11, and a related ID assigning means. 13 and a part of each unit as a control unit for controlling the operation of the culture unit 15 and the like. The controller 21 includes input devices such as a keyboard and a mouse, a monitor that displays various information such as information on control and information on culture state such as a measurement result by the cell state measurement unit 5, a culturing process, and a culturing process. Storage means for storing various parameters, identification information, related identification information, and the like in each of the steps.
[0028]
A more specific configuration of such a cell culture device of the present embodiment will be described below. In the cell culture device of the present embodiment, as shown in FIG. 2, one opening / closing portion 19 serving as the cell entrance 19 a and the cell exit 19 b shown in FIG. The space on the side wall provided with the opening / closing section 19 in the housing 17 is defined as a medium exchange and cell seeding section 37, and the ID reading means 3, the cell measurement means 5, and the transportation means 6 are provided in the space serving as the medium exchange and cell seeding section 37. , The flow dividing means 7, the medium exchange means 9, the cell seeding means 11, the related ID assigning means 13, and the like. On the other hand, the space on the side wall opposite to the side provided with the opening / closing section 19 in the housing 17 is referred to as a culture section 39, and the space serving as the culture section 39 accommodates the incubator 1. It is a culture space for culturing cells seeded in the medium. The medium partition and the cell seeding section 37 and the culture section 39 are separated by the internal partition 23. The inner partition wall 23 is provided with one inner opening / closing section 25 which also serves as the inner carry-in port 25a and the inner carry-out port 25b shown in FIG.
[0029]
The opening / closing part 19 provided in the housing 17 closes the inside of the housing 17 when closed, and is fixed to a shutter 43 covering the opening 41 of the opening / closing part 19 of the housing 17 and an upper edge portion of the shutter 43. It comprises a wire 45, a shutter motor 47 fixed to a portion above the opening 41 on the wall surface of the housing 17, and a pulley 49 fixed to the rotation shaft of the shutter motor 47 and winding the wire 45. The shutter motor 47 of the opening / closing section 19 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the inner opening / closing section 25 provided on the inner partition 23 includes a shutter 53 covering an opening 51 formed in the inner partition 23, a wire 55 fixed to an upper edge portion of the shutter 53, and an inner partition 23. And a pulley 59 fixed to the rotation shaft of the shutter motor 57 to take up the wire 55.
[0030]
The shutter 43 and the shutter 53 of the opening / closing section 19 and the inside opening / closing section 25 are opened and closed as indicated by arrows A and C in FIG. 2 by driving the shutter motor 47 and the shutter motor 57, respectively. The shutter motor 57 of the opening / closing section 25 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
[0031]
Between the opening / closing section 19 and the inside opening / closing section 25 in the housing 17, there is provided a first belt conveyor 61 serving as a transport unit 6 for transporting the incubator 1 from the opening / closing section 19 to the inside opening / closing section 25. I have. The first belt conveyor 61 is hung between a roller 61a installed on the opening / closing section 19 side, a roller 61b installed on the inner opening / closing section 25 side, and a roller 61a and a roller 61b arranged horizontally apart. Belt 61c, and a roller motor 61d connected to the roller 61a to rotate the roller 61a. The first belt conveyor 61 conveys the incubator 1 in the horizontal direction by driving the roller motor 61d as indicated by the arrow C in FIG. Note that the roller motor 61d of the first belt conveyor 61 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
[0032]
Above the end of the first belt conveyor 61 on the opening / closing section 19 side, the incubator 1 as an ID reader constituting ID reading means 3 for reading identification information attached to the incubator 1 placed on the first belt conveyor 61. Is provided with a barcode reader 63 for reading a barcode corresponding to the identification information attached to the. That is, the identification information is attached to the incubator 1 by attaching a label printed with a barcode corresponding to the identification information to the incubator 1. The LED 63a and the decoder 63b of the barcode reader 63 are connected to the controller 21 via the wiring 35 as shown in the drawing.
[0033]
A turntable constituting the cell state measuring means 5, the medium exchange means 9, and the cell seeding means 11 above the end of the first belt conveyor 61 on the opening / closing section 19 side and on the inner opening / closing section 25 side of the barcode reader 63. 65 are provided. The turntable 65 includes a disk-shaped table 65a, a turntable motor 65b installed on the lower surface side of the table 65a, and horizontally rotating around the center of the table 65a. On the upper surface of the table 65a, a not-shown recess having a size enough to receive the main body portion 1a containing the culture medium of the incubator 1, ie, the main body portion 1a after removing the lid portion 1b of the incubator 1, is provided. They are formed at predetermined intervals in the direction. Such a turntable 65 is rotated by the drive of the turntable motor 65b as shown by an arrow K in FIG. The turntable motor 65b of the turntable 65 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
[0034]
Above the turntable 65, a pipetting mechanism and a photographing unit 67 constituting the cell state measuring means 5, the medium exchange means 9, and the cell seeding means 11 are provided together with the turntable 65 in accordance with the position of the turntable 65. Have been. The pipetting mechanism and the photographing unit 67 are fixed to a portion corresponding to the position of the turntable 65 on the inner surface of the ceiling of the housing 17, and are supported on the inner surface of the ceiling of the housing 17 by a support member 67 a that is suspended toward the turntable 65. Fixed. The support member 67a is provided with a plurality of pinions 67b arranged in the vertical direction. A rack 67c extending in the vertical direction is connected by meshing with the pinions 67b.
[0035]
A pipette base rotation motor 67d is fixed to the lower end of the rack 67c. The rotation axis of the pipette base rotation motor 67d is fixed to the center of a disk-shaped pipette base 67e located below the pipette base rotation motor 67d. One of the pinions 67b is connected to a rotation shaft of a pipette base elevating motor 67f. The pipette base rotating motor 67d and the pipette base elevating motor 67f are connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
[0036]
At the center of the lower surface of the pipette base 67e, a microscope CCD camera unit 67g constituting the cell state measuring means 5 is attached as shown in FIG. At a position facing the peripheral portion of the pipette base 67e, a culture medium exchange pipette nozzle 67h constituting the culture medium exchange means 9 and a cell seeding pipette nozzle 67i constituting the cell seeding means 11 are attached. The microscope CCD camera unit 67g is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG. In such a pipetting mechanism and the photographing unit 67, the pipette base 67e rotates as shown by the arrow L in FIG. 2 by driving the pipette base rotating motor 67d, and the pipetting base M in FIG. The pipette base 67e moves up and down as indicated by the arrow.
[0037]
As shown in FIG. 2, the turntable 65, the pipetting mechanism, and the photographing unit 67 are connected to a microscope CCD camera unit 67g and any one of a medium replacement pipette nozzle 67h and a cell seeding pipette nozzle 67i. Are placed in a positional relationship so as to come on the incubator 1 placed on the table 65a of the turntable 65. Further, the pipette nozzle 67h for medium exchange and the pipette nozzle 67i for cell seeding are arranged such that the required pipette nozzle is placed on the incubator 1 placed on the table 65a of the turntable 65 by rotating the pipette base 67e. come. Further, the pipette base 67e may be provided with a nozzle for adding a chemical such as trypsin for detaching cells from the incubator, in addition to the medium replacement pipette nozzle 67h and the cell seeding pipette nozzle 67i.
[0038]
One end of a liquid sending tube 69 is connected to the medium replacement pipette nozzle 67h. The other end of the liquid feed tube 69 is connected from the inside of the housing 17 to an aspirator section 71 provided on the side wall portion above the opening / closing section 19 outside the housing 17. The aspirator section 71 has a downwardly directed discharge nozzle 71a, and a tray 73 for receiving the discharged culture medium is provided below the discharge nozzle 71a outside the housing 17. A pump 77 connected to an aspirator unit 71 via a tube 75 is provided on an outer ceiling surface of the housing 17. The pump 77 is capable of switching between suction and delivery. At the time of suction, the aspirator 71 is set to a negative pressure, and the medium in the incubator 1 is sucked by the medium replacement pipette nozzle 67h and discharged to the tray 73. The aspirator unit 71 has a switching valve for a flow path which is electrically connected to the controller 21 (not shown), and the flow path is switched by the switching valve for the flow path. This time, a sterilized new medium is sucked from a medium tank (not shown) provided outside the housing 17 and injected into the incubator 1 from the medium replacement pipette nozzle 67h.
[0039]
One end of a liquid feed tube 79 is connected to the cell seeding pipette nozzle 67i. The other end of the liquid feeding tube 79 is connected to the pump 81 provided on the ceiling surface outside the housing 17 from the inside of the housing 17. The pump 81 is capable of switching between suction and delivery. At the time of suction, the pump 81 sucks the cells in the incubator 1 into the cell seeding pipette nozzle 67i, and at the time of delivery, the cells sucked from the cell seeding pipette nozzle 67i. Let it drain. Thus, the cells in the incubator 1 that have reached confluence can be seeded on a new medium in the incubator 1 and the cells can be passaged. The pumps 77 and 81 are connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
[0040]
The pipetting mechanism in the cell state measuring means 5, the medium exchange means 9, and the cell seeding means 11 and the space in which the imaging section 67, the turntable 65 and the like are installed are irradiated with ultraviolet rays. An ultraviolet lamp 82 is provided on the ceiling surface in the vicinity of the mechanism and the imaging unit 67. The ultraviolet lamp 82 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG. The controller 21 turns off the ultraviolet lamp 82 when there is the incubator 1 in which the cells are seeded in the medium exchange and cell seeding unit 37, and turns off the incubator in which the cells are seeded in the medium exchange and cell seeding unit 37. If there is no 1, the ultraviolet lamp 82 is turned on.
[0041]
As shown in FIG. 2, a second belt conveyor 83 is provided between the turntable 65 and the inside opening / closing section 25 and above the first belt conveyor 61. The second belt conveyor 83 is hung between a roller 83a installed on the turntable 65 side, a roller 83b installed on the inner opening / closing section 25 side, and a roller 83a and a roller 83b arranged horizontally apart. Belt 83c, and a roller motor 83d connected to the roller 83a to drive the roller 83a to rotate. The second belt conveyor 83 conveys the incubator 1 in the horizontal direction as indicated by the arrow F in FIG. 2 by driving the roller motor 83d. The roller motor 83d of the second belt conveyor 83 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
[0042]
As shown in FIG. 2, above the second belt conveyor 83 on the side of the turntable 65, means for removing the lid portion 1b of the incubator 1 on the second belt conveyor 83 is provided. An incubator gripping arm 85 is provided as a part of the transporting means 6 for transporting the main body 1a of the incubator 1 with the lid 1b coming to the end on the turntable 65 side removed to the turntable 65. The incubator gripping arm 85 is provided at the position corresponding to the turntable 65 side of the second belt conveyor 83 and the portion of the turntable 65 on the second belt conveyor 83 on the inner surface of the ceiling of the housing 17. A plurality of pinions 85a installed in a direction along the extending direction of the 83, a horizontal rack 85b extending in a horizontal direction along the extending direction of the second belt conveyor 83 meshing with the plurality of the pinions 85a, and fixed to the horizontal rack 85b The support member 85c that has been suspended is fixed to the inner surface of the ceiling of the housing 17.
[0043]
The support member 85c is provided with a plurality of pinions 85d arranged in the vertical direction. A vertical rack 85e extending in the vertical direction is connected by meshing with the pinions 85d. One of the plurality of pinions 85a and one of the plurality of pinions 85d is connected to a rotating shaft of an arm slide motor 85f and an arm elevating motor 85g, respectively. A gripping motor 85h is fixed to the lower end of the vertical rack 85e. The gripping motor 85h is fixed to a gripping portion 85i that opens and closes as indicated by the solid and broken lines in FIG. 2 by the rotation of the gripping motor 85h. In the incubator gripping arm 85, the gripping portion 85i is opened and closed as shown by the arrow G in FIG. 2 by driving the gripping motor 85h, and is shown by the arrow H in FIG. 2 by driving the arm elevating motor 85g. The grip portion 85i moves up and down as described above, and the grip portion 85i moves in the horizontal direction by the driving of the arm slide motor 85f as indicated by the arrow J in FIG. The arm slide motor 85f, the arm elevating motor 85g, and the gripping motor 85h are connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
[0044]
As shown in FIG. 2, above the second belt conveyor 83, near the inner opening / closing portion 25 within the movable range of the incubator gripping arm 85 in the horizontal direction, as shown in FIG. A lid mounting shelf 87 for mounting the removed lid portion 1b is provided. Furthermore, above the end of the second belt conveyor 83 on the inside opening / closing section 25 side, a related ID assigning means for giving related identification information to the incubator 1 at the end of the second belt conveyor 83 on the inside opening / closing section 25 side. 13, a barcode printing and pasting device 89 for printing a barcode corresponding to the related identification information on a label and affixing the label on which the barcode is printed to the target incubator 1 is provided. The bar code printing and pasting device 89 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
[0045]
As shown in FIG. 2, the inside of the culturing unit 39 constituting the culturing unit 15 has a side wall facing the side where the opening / closing unit 19 is provided in the housing 17, that is, a side wall facing the inside opening / closing unit 25. A plurality of slots 91 for accommodating the incubator 1 are provided. The plurality of slots 91 are formed in a plurality of shelves arranged in the vertical and horizontal directions, and the plurality of slots arranged in the vertical and horizontal directions are such that adjacent slots 91 are partitioned by partition walls 93. The incubator 1 accommodated in the matching slot 91 is prevented from contacting. Since FIG. 2 is a cross-sectional view, only a plurality of slots 91 arranged in the vertical direction are shown, and the partition wall 93 is also a partition wall serving as a bottom of the slot 91 for partitioning the plurality of slots 91 arranged in the vertical direction. Only 93 are shown. However, actually, a plurality of slots 91 are arranged in the horizontal direction, and the adjacent slots 91 are separated by a partition wall 93 serving as a side wall of the slot 91.
[0046]
The plurality of slots 91 have an in-slot belt conveyor 95 for moving the incubator 1 between the inner side opening / closing section 25 side end of the slot 91 and the side wall side end facing the inner side opening / closing section 25. The in-slot belt conveyor 95 includes a roller 95a installed on the inside opening / closing section 25 side, a roller 95b installed on the side wall side of the housing 17 facing the inside opening / closing section 25, and rollers 95a arranged horizontally apart. The belt 95c is hung between the roller 95b and the roller 95b, and a roller motor 95d is connected to the roller 95a and drives the roller 95a to rotate. Such a slot belt conveyor 95 conveys the incubator 1 in the horizontal direction as indicated by an arrow D in FIG. 2 by driving a roller motor 95d. The roller motor 95d of the slot belt conveyor 95 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
[0047]
As shown in FIG. 2, one third belt conveyor 97 is provided between the opening on the inner opening / closing section 25 end of the slot 91 and the inner opening / closing section 25. The third belt conveyor 97 is hung between a roller 97a installed on the inner opening / closing section 25 side, a roller 97b installed on the slot 91 side, and a roller 97a and a roller 97b arranged at a horizontal interval. The belt 97c is formed by a roller motor 97d that is connected to the roller 97a and drives the roller 97a to rotate. Further, the third belt conveyor 97 has a base 97e that supports a roller 97a, a roller 97b, a belt 97c, a roller motor 97d, and the like. The third belt conveyor 97 conveys the incubator 1 in the horizontal direction as indicated by an arrow D in FIG. 2 by driving the roller motor 97d. The roller motor 97d of the third belt conveyor 97 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
[0048]
Further, as shown in FIG. 2, an elevating mechanism provided in the incubating section 39 constituting the incubating means 15, which is provided near the inner partition wall 23 and extends vertically to elevate and lower the third belt conveyor in a vertical direction. A part 99 is provided. The elevating mechanism unit 99 includes a roller 99a provided on the lower side in the culture unit 39, a roller 99b provided on the upper side in the culture unit 39, and a roller 99a and a roller 99b arranged at intervals in the vertical direction. And a roller motor 99d connected to the roller 99a and driving the roller 99a to rotate. The base 97e of the third belt conveyor 97 is fixed to the belt 99c. Such a lifting mechanism 99 moves the third belt conveyor 97 in the vertical direction as indicated by an arrow E in FIG. 2 by driving the roller motor 99d. The roller motor 99d of the elevating mechanism 99 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG. In addition, the third belt conveyor 97 and the elevating mechanism 99 constitute the flow dividing means 7 in FIG.
[0049]
Carbon dioxide nozzles 101 for supplying carbon dioxide to the respective spaces are provided in the medium exchange and cell seeding unit 37 and the culture unit 39 of the housing 17. One end of a carbon dioxide supply pipe 31 is connected to the carbon dioxide nozzle 101. The electromagnetic valve 33 provided in the carbon dioxide supply pipe 31 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
[0050]
Further, an air nozzle 103 is provided in each of the medium exchange and cell seeding unit 37 and the culture unit 39 of the housing 17. One end of an air supply pipe 105 is connected to the air nozzle 103. The other end of the air supply pipe 105 is connected to an air supply source such as a pump that sucks air and sends air. Although not shown, the air supply line 105 or the air supply source is provided with a means for purifying air such as a HEPA filter or an ULPA filter, and the purified air is used for medium exchange and cell seeding. It is supplied into the section 37 and the culture section 39. A pressure sensor (not shown) is provided in each of the medium exchange and cell seeding unit 37 and the culture unit 39. The air supply line 105 is provided with an electromagnetic valve 107 for adjusting the flow rate of supplied air.
[0051]
The electromagnetic valve 107 provided in the air supply conduit 105 and a pressure sensor (not shown) are connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG. Thereby, the controller 21 adjusts the opening of the electromagnetic valve 107 according to the pressure detected by the pressure sensor, and supplies clean air to the medium exchange and cell seeding unit 37 and the culture unit 39 to supply each air. The pressure in the space is adjusted so that the inside of the medium exchange and cell seeding section 37 and the inside of the culture section 39 have a more positive pressure than the outside of the housing 17.
[0052]
As shown in FIG. 3, the controller 21 is formed by a computer having a CPU 107, a memory 109 serving as a storage unit, and the like, and includes an input device and a monitor as described above. The I / O port 21a of the controller 21 has a variable resistor 111 for setting a culture time in addition to the above-described devices, a case where an abnormality occurs in a cultured cell, and a case for cells of different origins and types. When the setting to prohibit the introduction into the body 17 is set, an alarm lamp 113 and an alarm speaker 115 for issuing an alarm to the operator when trying to import cells of different origins or types into the housing 17 or the like. A culture stop command switch 117 for giving a command to stop culture when an abnormality occurs in the cultured cells or the like is connected via the wiring 35. The alarm lamp 113 and the alarm sound speaker 115 are connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the amplifier 119 and the amplifier 121, respectively.
[0053]
Here, the controller 21 has a function of searching for a culture protocol such as a previously set and stored culture step or condition based on the identification information corresponding to the barcode read by the barcode reader 63. . In addition, slot identification information such as a unique number is assigned to each slot 91, and the controller 21 is attached with identification information corresponding to the barcode read by the barcode reader 63 or a barcode printing / pasting device 89. The related identification information corresponding to the barcode and the slot identification information attached to the slot 91 accommodating the incubator 1 to which the identification information or the related identification information is attached are stored in association with each other. The controller 21 manages the culturing process and state of the incubator 1 in the housing 17 based on the slot identification information attached to the slot 91. Therefore, it is not necessary to transport the incubator 1 to the position of the barcode reader 63 every time identification information is required.
[0054]
Further, the controller 21 has a function of analyzing an image captured by the microscope CCD camera unit 67g, judging a confluent state from a cell area or the like, and calculating the number of cells. When the operator determines an abnormality based on the image of the incubator 1 displayed on the monitor and instructs the suspension of the culture by the stop command switch 117, the controller 21 moves the incubator 1 photographed at that time to the housing. The incubator 17 is conveyed to the opening / closing section 19 of the incubator 17 and is discharged from the opening / closing section 19 to the outside of the housing 17 and is attached with the identification information of the incubator 1 photographed at that time or the related identification information related to the related identification information. 1 serves as a culture suspending means for extracting the slot 91 of the culture section 39, transporting the extracted 1 to the opening / closing section 19 of the housing 17, and discharging from the opening / closing section 19. In addition, the culture suspension means including the controller 21 determines the suspension of culture when an abnormality is detected from the result of analyzing the image photographed by the microscope CCD camera unit 67g, and the abnormality is detected in the same manner as described above. The incubator 1 of the original cells whose cells were subcultured in the incubator 1 in which the abnormality was detected, and the incubator 1 of the cells subcultured from the incubator 1 in which the abnormality was detected It can be set to discharge.
[0055]
Further, when the cell culture device needs to culture only one cell, the controller 21 may be configured such that, if there is the incubator 1 containing the medium in which the cells are seeded in the housing 17 by setting, for example, the shutter By locking the motor 47 in a state where it cannot be driven or by inserting a lock pin into a hole formed in the shutter motor 47, the shutter 43 of the opening / closing section 19 of the housing 17 is held in a closed state, The function of the incubator carrying-in prevention means for preventing carrying-in of another incubator 1 is performed. In addition, when a switch or the like for opening the shutter 43 is operated to carry the incubator 1, the controller 21 turns on the alarm lamp 113 and emits an alarm sound from the alarm speaker 115, so that the culture is already being performed. It also has a function to notify that.
[0056]
Further, when a barcode reader is provided outside the housing 17 or the identification information attached to the incubator 1 can be input from the input devices of the controller 21, if the cells are of the same origin, the housing 17 may be used. If the incubator 1 accommodates the medium in which the cells are seeded in the housing 17 depending on the setting, if the incubator 1 contains the culture medium in which the cells are seeded, the identification information read or input and the Is compared with the identification information of the incubator 1 which has already been carried in, and if no cell of the same origin comes out as a result of the comparison, the shutter 43 of the opening / closing section 19 of the housing 17 is kept closed, and another culture is performed. It also functions as an incubator loading preventing means for preventing loading of the vessel 1.
[0057]
In the present embodiment, the incubator 1 containing a medium not seeded with cells to be used for subculture is configured to be accommodated in the slot 91 in the culture unit 39, It is also possible to adopt a configuration in which a portion for accommodating the incubator 1 containing a medium not seeded with cells to be used instead is provided. Alternatively, the housing 17 may be connected to an autoclave or the like, and the incubator 1 containing a medium not seeded with sterilized cells may be carried into the housing 17 via the autoclave.
[0058]
Further, in the cell culture device of the present embodiment, as shown in FIG. 4A, one opening / closing portion 19 serving as both a cell carry-in port 19a and a cell carry-out port 19b is provided on one side wall 123 of the housing 17, The outer surface of the side wall 125 connected to the side wall 123 provided with the opening / closing portion 19 at an angle of 90 degrees is formed flat. Therefore, in the cell culture device of the present embodiment, as shown in FIG. 4B, a plurality of cell culture devices can be arranged side by side by bringing the outer surfaces of the side walls 125 into contact with each other. Therefore, since one cell is subcultured by one cell culture device, the installation space of the cell culture device can be reduced even when it is necessary to install a plurality of cell culture devices.
[0059]
The operation of the cell culture device having such a configuration and the features of the present invention will be described. Here, an example of a case where one cell culture device is used to passage cells from one incubator to increase the number of cells in order to prevent cross contamination will be described. When the operator turns on a switch or the like that instructs the user to open the shutter 43 of the opening / closing section 19 with the input devices or the like of the controller 21, as shown in FIG. It is determined whether the cell has already been carried in, that is, whether the cell culture has already been performed (step S1). When it is determined in step S1 that the cells have already been carried into the housing 17, the alarm function is turned on, the alarm lamp 113 is turned on, an alarm sound is emitted from the alarm speaker 115, and the shutter of the opening / closing section 19 is further opened. 43 is locked so as not to open (step S3). On the other hand, if it is determined in step S1 that the cells have not been loaded into the housing 17, the ultraviolet lamp 82 is turned off (step S5), and then the shutter 43 of the opening / closing section 19 is opened (step S7).
[0060]
Here, the operator carries in the incubator 1 seeded with cells to be propagated by performing primary culture and subculture, from the shutter 43 of the opening / closing section 19, and places it on the first belt conveyor 61. At this time, a label printed with a barcode corresponding to the identification information is attached to the incubator 1 carried in. Then, a switch or the like for instructing the start of culture is turned on by input devices of the controller 21 or the like. Thereby, the controller 21 closes the shutter 43 of the opening / closing section 19 (Step S9). After that, the barcode printed on the label attached to the incubator 1 placed on the first belt conveyor 61 is read by the barcode reader 63 to obtain the identification information of the incubator 1 (step S11). . The controller 21 retrieves and obtains information about cells to be cultured, which is preset and stored, and a culture protocol such as culture procedures and conditions based on the identification information of the incubator 1 obtained here. The culture is performed according to the culture protocol obtained here.
[0061]
After step S11, the controller 21 transfers the incubator 1 to the turntable 65 using the first belt conveyor 61, the third belt conveyor 97, the second belt conveyor 83, the incubator gripping arm 85, and the like, which are the transfer means 6. The incubator 1 is conveyed and placed on the turntable 65. Then, the cell state is measured from the image of the incubator 1 taken by the microscope CCD camera unit 67g of the pipetting mechanism and the photographing unit 67 (step S13, step S15). In step S13, the color, shape, size, presence or absence of contamination, and the like of the cell are measured. If it is determined in step S13 that there is no abnormality such as death of the cell or occurrence of contamination, the controller 21 determines whether the cell has reached confluency by measuring the density of the cell in step S15.
[0062]
Here, since the culture has not been performed yet, the controller 21 determines in step S15 that the cells have not reached confluence from the state of the cells, and the incubator gripping arm 85 serving as the transporting means 6 and the second belt conveyor 83 Transports the incubator 1 from the turntable 65 to the inner opening / closing section 25, and further transports and accommodates the incubator 1 in the slot 91 of the incubator 39 by the third belt conveyor 97, and performs primary culture under preset conditions. Is performed (step S17). At this time, the controller 21 stores the identification information of the incubator 1 accommodated in the slot 91 in association with the slot identification information of the slot 91. In step S17, the incubator 1 is transported from the slot 9 to the turntable 65 at a preset time, and the pipetting mechanism constituting the medium exchange means and the medium exchange pipette nozzle 67h of the imaging unit 67 are used. Remove old medium and replace with new medium.
[0063]
When the preset culture time has elapsed (step S19), the controller 21 extracts the incubator 1 again based on the slot identification information, transports the incubator 1 to the turntable 65 by the transport means 6, and returns the cells in steps S13 and S15. Measure the state. In step S15, when determining that the cells have reached confluence from the state of the cells, the controller 21 determines whether the cells have reached the required amount based on the number of cells or the number of incubators obtained by measuring the cell states. A determination is made (step S21). If it is determined in step S21 that there is no necessary amount of cells, the incubator 1 in which no cells have been seeded is extracted from the slot 91 of the culture unit 39 based on the slot identification information, and transported to the turntable 65. Then, using the pipetting mechanism constituting the cell seeding means and the cell seeding pipette nozzle 67i of the photographing section 67, the cells are replated and transferred from the incubator 1 for primary culture to a plurality of incubators 1 for subculture. (Step S23).
[0064]
After step S23, the controller 21 creates related identification information for identifying the incubator 1 of each subculture based on the identification information of the incubator 1 of the primary culture, and creates the barcode printing and pasting device 89. The label on which the barcode corresponding to the related identification information is printed is attached to the subculture incubator 1 (step S25). After step S25, the incubator 1 for primary culture and the incubator 1 for subculture are transported and accommodated in the slot 91 of the culture unit 39, and the culture in step S17 is performed. At this time, the controller 21 stores the related identification information of the subculture incubator 1 accommodated in the slot 91 in association with the slot identification information of the slot 91. If no abnormality is detected in step S13, the subculture cycle of step S17, step S13, step S15, step S21 to step S25, and step 17 is repeated to increase the number of cells while subculturing.
[0065]
The control unit 21 repeats the subculture cycle, and when it is determined in step S21 that the cells have the required amount, the transport unit 6 transports the incubator 1 in the cell culture device to the shutter 43 of the opening / closing unit 19 sequentially. Then, the shutter 43 is opened and carried out of the apparatus (step S27). When the unloading of the incubator 1 is completed, the control section 21 closes the shutter 43 of the next opening / closing section 19 and turns on the ultraviolet lamp 82 (step S29).
[0066]
On the other hand, the controller 21 repeats the subculture cycle, and when it is determined in step S13 that an abnormality such as cell death or contamination has occurred, turns on the alarm function, turns on the alarm lamp 113, and issues an alarm. A warning sound is issued from the speaker 115 for use (step S31). The operator who received the alarm checks the state of the abnormality that has occurred on the monitor of the controller 21 or the like, and checks the state of the incubator 1 from which the cells were subcultured to the incubator 1 in which the abnormality occurred or the incubator 1 in which the abnormality occurred. When it is determined that the culture of the incubator 1 in which the cells have been subcultured, that is, the incubator 1 related to the incubator 1 in which the abnormality has occurred, should be stopped, the culture of the input devices of the controller 21 is stopped. The stop command switch 117 is turned on.
[0067]
After step S31, the controller 21 detects the state of the culture stop command switch 117 (step S33), and when the stop command switch 117 is turned on, the identification information or the related identification information of the incubator 1 in which the abnormality has occurred. The incubator 1 having the identification information or the related identification information related to the incubator 1 in which the abnormality has occurred is extracted (step S35), and the incubator 1 in which the abnormality has occurred in step S27 is carried out of the apparatus. The other corresponding incubator 1 extracted in step S35 is also carried out of the apparatus. At this time, the controller 21 associates the identification information or the related identification information given to the incubator 1 with the slot identification information of the slot 91 in which the incubator 1 is accommodated, as described above, so that the Of the incubator 1 is managed. Therefore, the extraction of the incubator 1 in step S35 is also performed based on the slot identification information.
[0068]
As described above, in the cell culture apparatus of the present embodiment, the culture means 15, the medium exchange means 9, the cell state measurement means 5, the cell seeding means 11, and the transport means 6 are housed in a hermetically formed housing. Then, the cell seeding means, when measuring that the cells in the incubator are in a preset state by the cell state measuring means, the cells in the incubator that measured the state of the cells, the cells are not seeded Seed on another medium. For this reason, passage such as culturing cells, changing the medium in the incubator, measuring the state of the cells in the incubator, and re-seeding the cells in the incubator in which the cell state in the incubator has become confluent on new medium. The operation associated with the culture can be performed in one device without human intervention. In addition, it is necessary to suppress the occurrence of contamination during the work associated with these subcultures, but all the work associated with these subcultures must be performed in a hermetically sealed housing in a state isolated from the external environment. And the occurrence of contamination can be suppressed. Therefore, it is not necessary to perform the complicated work associated with the subculture manually by a skilled worker, and the workability of the subculture can be improved.
[0069]
Furthermore, since the workability of the subculture can be improved, the subculture can be easily performed. In addition, mass production is possible in the production of useful components produced by cells cultured by subculture or tissues for regenerative medicine.
[0070]
Furthermore, in the cell culture device of the present embodiment, the cell state measuring means 5, the medium exchange means 9, and the cell seeding means 11 are integrally formed by a pipetting mechanism, an imaging section 67, a turntable 65, and the like, so that the apparatus is integrated. Can be reduced in size. In addition, the culturing unit 39 constituting the culturing unit 15 accommodates the incubator 1 one by one and has a plurality of slots 91 separated by a partition wall 93, so that the culturing units accommodated in the adjacent slots 91 are provided. It is possible to prevent contact of the vessel 1 and prevent contamination or cross-contamination due to infection of microorganisms between the culture vessels.
[0071]
Furthermore, in the cell culture device of the present embodiment, the housing 17 is separated from the medium exchange and the cell seeding unit 37 and the culture unit 39 by the internal partition 23 so that the internal environment of the culture unit can be easily adjusted. Can be. However, as shown in FIG. 6, the inside of the housing 17 is separated by the internal partition 23 into a medium exchange and cell seeding unit 37 and a culturing unit 39, that is, a structure that is not separated by the culturing space of the culturing unit 15 and other spaces. You can also.
[0072]
In addition, the cell state measuring means 5 has a microscope CCD camera unit 67g for photographing the incubator 1, and analyzes an image photographed by the microscope CCD camera unit 67g to measure a cell state. This eliminates the need for the operator to measure the state of the cells by observation with a microscope or the like, thereby improving the workability of subculture.
[0073]
Further, the cell culture device of the present embodiment includes ID reading means 3 including a barcode reader 63 for reading a barcode printed on a label attached to the incubator 1 carried in from the opening / closing section 19 of the housing 17. ing. For this reason, information on the type and origin of the cells contained in the incubator 1 that carries the primary culture carried into the device, and information on the state of the cells in the incubator 1 and the position of the incubator 1 in the device. , Information on the incubator 1 can be easily managed. In addition, by searching and calling a preset culture protocol based on the identification information, the workability of the subculture can be further improved.
[0074]
Furthermore, in the cell culture device of the present embodiment, the incubator 1 containing the medium in which the cells have been seeded by the cell seeding means 11 is attached to the incubator 1 from which the cells to be seeded are collected. And associated identification information providing means 13 for creating and attaching the associated identification information associated with the identified identification information. Then, the related identification information providing means 13 affixes the label printed with the barcode corresponding to the related identification information created by the barcode printing and pasting device 89 to the incubator 1 for subculture. With this configuration, it is also possible to manage information such as the origin, culture status, and position of the incubator in which the cells have been re-seeded for subculture.
[0075]
Further, in the cell culture apparatus of the present embodiment, the controller 21 controls the incubator 1 to stop the culturing in response to the stop command by the stop command switch 117 for instructing the stop of the culture of the specific incubator 1 by the transport means 6. These incubators 1 are conveyed to the opening / closing section 19 of the housing 17, discharged from the opening / closing section 19, and from the incubators 1 other than the incubator 1 for stopping the culture in response to the stop command in the housing 17. The incubator 1 to which the identification information or the related identification information related to the identification information or the related identification information is added is conveyed to the opening / closing section 19 of the housing 17 by the conveying means 6 and discharged from the opening / closing section 19. In addition, the controller 21 has a function of automatically performing the same operation as described above even when the cell state measuring means 5 detects an abnormality in culture. Therefore, when an abnormality is found in the incubator, for example, when cell death or virus infection is found, the incubator in which the original cells of the cells seeded in the incubator in which this abnormality was found are cultured, Incubators in which cells are replated and passaged from the incubator in which an abnormality is found can be carried out of the apparatus.
[0076]
Furthermore, in the cell culture device of the present embodiment, the controller 21 keeps the opening / closing portion 19 of the housing 17 closed when the incubator 1 containing the medium in which the cells are seeded is present in the housing 17. Then, the loading of another incubator 1 is prevented. For this reason, when one cell culture device is used for culturing one cell in order to prevent cross-contamination, it is possible to prevent an incubator containing another cell from being erroneously carried into the device. .
[0077]
In addition, when the controller 21 inputs or reads the identification information attached to the incubator 1 before carrying it into the housing 17, the incubator 1 containing the medium in which the cells are seeded in the housing 17 is present. At the time of reading, based on the identification information input or read and the identification information attached to the incubator 1 in the housing 17, the cells in the incubator 1 that have read the identification information to be carried in and used from now on. Detects that the origin is different from the cells in the incubator 1 in the housing 17, the opening / closing portion 19 of the housing 17 is kept closed to prevent the incubator 1 from being carried in. For this reason, in order to prevent cross-contamination, when using one cell culture device for culturing one cell, it is possible to prevent an incubator containing cells of different origins from being erroneously carried into the device. it can.
[0078]
Further, the cell culture device of the present embodiment has the air nozzle 103 and the air supply pipe 105 which constitute air pressure adjusting means for adjusting the air pressure inside the housing 17 to a more positive pressure than the air pressure around the housing 17. I have. Therefore, it is not necessary to make the opening / closing portion 19 of the housing 17 a structure such as an air-lock type that makes it difficult for the atmosphere outside the housing 17 to flow into the inside of the housing 17, thereby simplifying the structure of the opening / closing portion of the housing. it can. However, the air pressure adjusting means may not be provided, and the opening / closing portion 19 of the housing 17 may be configured to have a structure such as an air-lock type in which the atmosphere outside the housing 17 hardly flows into the housing 17.
[0079]
In addition, in each of the drawings referred to in the present embodiment, a petri dish-shaped incubator is shown, but incubators having various shapes and structures can be used. Further, in the cell culture device of the present embodiment, the space in which the cell seeding means 11, the medium exchange means 9, and the like constituting the cell seeding means 11, the medium exchange means 9, and the like, and the imaging section 67 and the turntable 65 are installed are irradiated with ultraviolet rays. It has an ultraviolet lamp 82 and a controller 21 for controlling lighting of ultraviolet light. Then, the controller 21 stops the irradiation of the ultraviolet rays by the ultraviolet lamp 82 when the incubator is on the turntable 65. Therefore, microorganisms in the space where the culture medium in the incubator 1 is exposed to the air in the housing 17 can be killed without affecting the culture.
[0080]
Further, in the cell culture device of the present embodiment, the ID reading means 3 is provided in the housing 17, but the ID reading means 127 is provided outside the housing 17 as shown in FIGS. 7 and 8. You can also In this case, when culturing, after reading the barcode or the like printed on the label of the incubator 1 by the ID reader 127, the incubator 1 is put into the housing 17 through the cell entrance 19a. Further, if the controller 21 has a function of preventing the incubator from being loaded with cells other than cells of the same origin as the incubator import inhibiting means, the ID reader 127 is provided outside the housing 17. With the configuration provided, it is not necessary to input the identification information with the input devices of the controller 21.
[0081]
Further, the cell culture apparatus of the present invention is not limited to the configuration of the present embodiment, and accommodates a culturing unit, a medium exchange unit, a cell state measuring unit, a cell seeding unit, a transporting unit, and the like in an airtightly formed housing. With such a configuration, each unit can be formed by various mechanisms and structures.
[0082]
【The invention's effect】
According to the present invention, the workability of subculture can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration and operation of an embodiment of a cell culture device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a specific configuration of an embodiment of a cell culture device to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a connection state between a controller and each operating portion of an embodiment of the cell culture apparatus to which the present invention is applied.
FIGS. 4A and 4B are perspective views showing the appearance of an embodiment of a cell culture apparatus to which the present invention is applied, wherein FIG. 4A shows a state in which the cell culture apparatus is installed alone, and FIG. FIG. 3 is a view showing a state in which the cell culture devices are connected and installed.
FIG. 5 is a flowchart showing a schematic operation of an embodiment of a cell culture device to which the present invention is applied.
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration and operation of a modification of the cell culture device to which the present invention is applied.
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration and operation of another modification of the cell culture device to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration and operation of still another modification of the cell culture device to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 Incubator
5 Cell status measurement means
6 Transport means
9 Medium exchange means
11 Cell seeding means
15 Culture means
17 Housing
19a Cell loading port
19b Cell outlet

Claims

内部環境が調整可能で細胞が播種された培地の入った少なくとも１つの培養器を収容して細胞の培養を行う培養手段と、培養器内の培地の交換を行う培地交換手段と、培養器内の細胞の状態を計測する細胞状態計測手段と、前記培養手段で培養された培養器内の細胞を細胞が播種されていない別の培地に播種する細胞播種手段と、培養器を搬送する搬送手段と、前記培養手段、前記培地交換手段、前記細胞状態計測手段、前記細胞播種手段、及び前記搬送手段を収容した気密に形成された筐体とを備え、該筐体は、少なくとも１つの開閉部を有し、前記搬送手段は、少なくとも前記開閉部と前記細胞播種手段との間で培養器を搬送してなる細胞培養装置。A culturing means for culturing cells by accommodating at least one incubator containing a medium in which an internal environment is adjustable and in which cells are seeded, a medium exchange means for exchanging a medium in the incubator, Cell state measuring means for measuring the state of the cells, cell seeding means for seeding the cells in the incubator cultured by the culture means in another medium in which no cells are seeded, and transport means for transporting the incubator And an airtight housing that houses the culture means, the medium exchange means, the cell state measurement means, the cell seeding means, and the transport means, and the housing has at least one opening / closing unit. A cell culture device comprising: a transporter configured to transport an incubator between at least the opening / closing unit and the cell seeding unit.

前記培養手段は、培養器が１つずつ収容され、隔壁で隔てられた複数のスロットを有することを特徴とする請求項１に記載の細胞培養装置。The cell culture device according to claim 1, wherein the culture means has a plurality of incubators, each of which is accommodated one by one, and is separated by a partition.

前記筐体は、該筐体内の前記培養手段を構成する培養器を収容する空間と、該培養器を収容する空間の以外の空間とを隔てる内部隔壁を有し、該内部隔壁は、少なくとも１つの内側開閉部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の細胞培養装置。The housing has a space for accommodating an incubator constituting the culturing means in the housing, and an internal partition separating a space other than the space for accommodating the incubator, and the internal partition has at least one space. The cell culture device according to claim 1, wherein the cell culture device has two inner opening / closing portions.

前記細胞播種手段は、前記細胞状態計測手段での計測結果に応じて、該細胞の状態を計測した培養器内の細胞を細胞が播種されていない別の培地に播種してなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の細胞培養装置。The cell seeding means, according to the measurement result by the cell state measurement means, characterized in that the cells in the incubator that measured the state of the cells is seeded in another medium in which the cells are not seeded. The cell culture device according to any one of claims 1 to 3.

前記細胞状態計測手段は、培養器を撮影するカメラを有し、該カメラで撮影した画像を解析して細胞の状態を計測してなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の細胞培養装置。The said cell state measuring means has a camera which image | photographs an incubator, and measures the state of a cell by analyzing the image image | photographed with the camera, The cell condition measuring device as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. The cell culture device according to item 1.

前記筐体に搬入する前または後のいずれかで培養器に付された識別情報を読取る識別情報読取り手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の細胞培養装置。The cell culture according to any one of claims 1 to 5, further comprising: identification information reading means for reading identification information attached to the incubator either before or after being carried into the casing. apparatus.

前記細胞播種手段によって細胞が播種された培地が収容された培養器に対して、該培養器に播種する細胞を採取した培養器に付された識別情報に関連づけられた関連識別情報を作成して付与する関連識別情報付与手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の細胞培養装置。For the incubator containing the medium in which the cells were seeded by the cell seeding means, to create related identification information associated with the identification information attached to the incubator that collected the cells to be seeded in the incubator The cell culture device according to any one of claims 1 to 6, further comprising a related identification information assigning means for assigning.

特定の培養器の培養中止を指令する中止指令スイッチを含み、前記中止指令に応じて培養を中止する培養器を前記搬送手段により前記筐体の開閉部へ搬送して該開閉部から排出すると共に、前記筐体内の前記中止指令に応じて培養を中止する培養器以外の培養器から、前記中止指令に応じて培養を中止する培養器の識別情報または関連識別情報に関連する識別情報または関連識別情報が付された培養器を抽出して前記搬送手段により前記筐体の開閉部へ搬送して該開閉部から排出する培養中止手段を有することを特徴とする請求項７に記載の細胞培養装置。Including a stop command switch for instructing stop of culture of a specific incubator, and transporting the incubator for stopping the culture in response to the stop command to the opening and closing section of the housing by the transfer means and discharging from the opening and closing section. From the incubator other than the incubator to stop the culture in response to the stop command in the housing, identification information or related identification related to the identification information or related identification information of the incubator to stop the culture in response to the stop command The cell culture apparatus according to claim 7, further comprising a culture suspending means for extracting the incubator to which the information is attached, transporting the incubator to the opening / closing section of the housing by the transporting means, and discharging the information from the opening / closing section. .

前記細胞状態計測手段での異常の判断に応じて、該異常が判断された培養器を前記搬送手段により前記筐体の開閉部へ搬送して該開閉部から排出すると共に、前記筐体内の前記異常が判断された培養器以外の培養器から、前記異常が判断された培養器の識別情報または関連識別情報に関連する識別情報または関連識別情報が付された培養器を抽出して前記搬送手段により前記筐体の開閉部へ搬送して該開閉部から排出する培養中止手段を有することを特徴とする請求項７に記載の細胞培養装置。In response to the determination of the abnormality in the cell state measuring means, the incubator in which the abnormality has been determined is transported to the opening and closing part of the housing by the transporting means and discharged from the opening and closing part, and the in-housing in the housing is removed. From the incubators other than the incubator in which the abnormality is determined, the incubator to which the identification information or the related identification information related to the identification information or the related identification information of the incubator in which the abnormality is determined is extracted and the transporting means. 8. The cell culture apparatus according to claim 7, further comprising a culture stopping means for transferring the liquid to an opening / closing section of the housing and discharging the same from the opening / closing section.

前記筐体内に細胞を播種した培地を収容した培養器が在るとき、警報及び前記筐体の開閉部を閉じた状態に保持することの少なくとも一方により、別の培養器の前記筐体内への搬入を阻止する培養器搬入阻止手段を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の細胞培養装置。When there is an incubator containing a medium in which cells have been seeded in the housing, at least one of an alarm and holding the open / close portion of the housing in a closed state causes a separate incubator to enter the housing. The cell culture apparatus according to any one of claims 1 to 9, further comprising a culture vessel carry-in preventing means for preventing carry-in.

前記筐体に搬入する前に培養器に付された識別情報を入力または読取ることにより認識した識別情報から、この識別情報を付した培養器内の細胞が前記筐体内に在る培養器内の細胞と由来が異なることを検出したとき、警報及び前記筐体の開閉部を閉じた状態に保持することの少なくとも一方により、異なる由来の細胞を収容した培養器の前記筐体内への搬入を阻止する培養器搬入阻止手段とを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の細胞培養装置。From the identification information recognized by inputting or reading the identification information attached to the incubator before being carried into the casing, the cells in the incubator with this identification information are placed in the incubator in the casing. When it is detected that the cells have different origins, at least one of an alarm and keeping the opening / closing part of the housing closed keeps the incubator containing cells of different origins from being carried into the housing. The cell culture apparatus according to any one of claims 1 to 9, further comprising a culture vessel carrying-in prevention means.

前記筐体内の気圧を、筐体周囲の気圧よりも陽圧に調整する気圧調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の細胞培養装置。The cell culture apparatus according to any one of claims 1 to 11, further comprising an air pressure adjusting unit configured to adjust an air pressure in the housing to a positive pressure than an air pressure around the housing.

前記筐体内の少なくとも前記細胞播種手段により細胞の播種が行われる空間及び前記培地交換手段により培地の交換が行われる空間に紫外線を照射する紫外線照射手段を有し、該紫外線照射手段は、前記細胞播種手段により細胞の播種が行われる空間及び前記培地交換手段により培地の交換が行われる空間の少なくとも一方に培養器が在るとき、紫外線の照射をやめてなることを特徴とする１乃至１２のいずれか１項に記載の細胞培養装置。At least a space in the casing where cells are seeded by the cell seeding means and a space in which medium is exchanged by the medium exchange means are irradiated with ultraviolet light. Any one of 1 to 12, wherein irradiation of ultraviolet rays is stopped when at least one of a space in which the cells are seeded by the seeding means and a space in which the medium is exchanged by the medium exchange means is provided with an incubator. The cell culture device according to claim 1.