JP2017113836A - 細胞培養容器用ハンドおよび細胞培養システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で、クリーンベンチ内の省スペース化、細胞組織や培養液の汚染リスクの低減、および、作業時間の短縮を実現する細胞培養容器用ハンドおよび細胞培養システムを提供すること。【解決手段】多関節型ロボット８０の先端に装着可能に構成され、カバーＣ付きの細胞培養容器Ｗをハンドリングする細胞培養容器用ハンド２０であって、ハンド基部３０と、細胞培養容器Ｗを着脱可能に保持する下方側の容器保持部４０と、カバーＣを着脱可能に保持する上方側のカバー保持部６０とを備え、容器保持部４０およびカバー保持部６０は、互いに上下に接近および離間可能に、ハンド基部３０に取り付けられている細胞培養容器用ハンド２０。【選択図】図３

Description

本発明は、多関節型ロボットの先端に装着可能に構成され、カバー付きの細胞培養容器をハンドリングする細胞培養容器用ハンド、および、細胞培養容器用ハンドを備えた細胞培養システムに関する。

従来、組織の培養手法として、ウェルプレートやシャーレ等の細胞培養容器上に複数の細胞組織を間隔を空けて配置し、細胞培養容器内に入れた培養液内で培養を行うという手法が一般に用いられている（例えば特許文献１を参照）。このような細胞培養容器は、その内部に入れた細胞組織や培養液の汚染を防ぐために、カバーが取り付けられて使用される。

ここで、細胞培養容器内に入れた培養液は、定期的に交換（吸引・注入）する必要があるが、このような培養液の交換等を人手で行おうとした場合、細胞培養容器からカバーを取り外し、培養液の交換等を行った後に、細胞培養容器にカバーを再び装着するという作業を必要とするため、作業負担が大きいばかりでなく、細胞培養容器に他のカバーを誤って装着し、細胞培養容器内の細胞組織や培養液が汚染されるという事態が発生する恐れがある。

そこで、上述した問題を解決するために、細胞培養容器に対するカバーの着脱を、多関節型ロボット等の機械を用いて行うことが考えられ、具体的には、カバー付きの細胞培養容器からカバーを取り外し、当該カバーを一時保管場所に載置した後に、分注器等によって培養液の交換等を行い、その後、一時保管場所からカバーをピックアップして細胞培養容器に装着するように、多関節型ロボット等を構成することが考えられる。

特開平１１−５６３５３号公報

ところが、上述したように多関節型ロボット等を構成した場合、クリーンベンチ内に細胞培養容器から取り外したカバーを載置する一時保管場所を確保する必要があるばかりでなく、当該一時保管場所にカバーを載置した際にカバーに汚れ等が付着する恐れがある。

また、通常、このようなクリーンベンチは、上方からエアーを導入して下方から当該エアーを排出するように構成されているため、クリーンベンチ内には、上方から下方に向けたエアーの流れが発生している。そのため、容器から取り外されたカバーを、カバーの内面（下面）を上方に向けた状態にすると、カバーの内面に汚れ等が付着する恐れがある。

また、培養液の交換等を行った後に細胞培養容器にカバーを再び装着する際に、多関節型ロボット等によって、一時保管場所からカバーをピックアップした後に、当該カバーを細胞培養容器に装着するというステップを必要とするため、カバーが外され細胞培養容器が開放された時間が長く、細胞培養容器内の細胞組織や培養液の汚染リスクが高いという問題もある。

そこで、本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡素な構成で、クリーンベンチ内の省スペース化、細胞組織や培養液の汚染リスクの低減、および、作業時間の短縮を実現する細胞培養容器用ハンドおよび細胞培養システムを提供することを目的とするものである。

本発明は、多関節型ロボットの先端に装着可能に構成され、カバー付きの細胞培養容器をハンドリングする細胞培養容器用ハンドであって、ハンド基部と、前記細胞培養容器を着脱可能に保持する下方側の容器保持部と、前記カバーを着脱可能に保持する上方側のカバー保持部とを備え、前記容器保持部および前記カバー保持部は、互いに上下に接近および離間可能に、前記ハンド基部に取り付けられていることにより、前記課題を解決するものである。

本請求項１に係る発明によれば、下方側の容器保持部と上方側のカバー保持部とが、互いに上下に接近および離間可能に、ハンド基部に取り付けられていることにより、細胞培養容器を保持した状態の容器保持部と、カバーを保持した状態のカバー保持部とを接近・離間させることで、簡素な構成で、細胞培養容器に対するカバーの着脱を簡便かつ短時間で行うことができるばかりでなく、以下の効果を奏する。
すなわち、本請求項１に係る発明によれば、細胞培養容器から取り外したカバーをカバー保持部によって保持した状態で、培養液の交換等を行うことが可能であるため、細胞培養容器から取り外したカバーを載置する一時保管場所をクリーンベンチ内に確保する必要がなく、また、一時保管場所にカバーを載置した際にカバーに汚れ等が付着することを回避できる。
また、細胞培養容器から取り外したカバーを、一時保管場所に載置することなく、カバー保持部によって保持しておくことにより、細胞培養容器にカバーを装着する際に、細胞培養容器を保持した容器保持部とカバーを保持したカバー保持部とを接近させるだけで済むため、細胞培養容器に対するカバーの着脱を迅速に達成して、カバーが外され細胞培養容器が開放された時間を短縮し、細胞培養容器内の細胞組織や培養液の汚染リスクを低減することができ、また、他のカバーを誤って細胞培養容器に装着してしまうことを回避できるため、細胞組織や培養液の汚染を防ぐことができる。

本請求項２に係る発明によれば、容器保持部が、ハンド基部および容器保持部に回動可能に連結された複数の下側リンクによって、ハンド基部に接続され、ハンド基部と容器保持部と複数の下側リンクとが、平行リンク機構を構成していることにより、容器保持部による細胞培養容器のハンドリング時に、細胞培養容器が傾くことを抑制できるため、細胞培養容器内の培養液が漏れ出ることや細胞組織の位置が乱れることを防止できる。
本請求項３に係る発明によれば、容器保持部が、ハンド基部の左右両側に配置された２つの容器保持部材から構成され、２つの容器保持部材が、左右の各一対の下側リンクによってハンド基部に接続されていることにより、左右の容器保持部材によって細胞培養容器を左右両側から把持することが可能であるため、平面状のステージ上に載置された細胞培養容器を上方からピックアップできるとともに、平面状のステージに対して上方から細胞培養容器を載置できる等、平面状のステージに対して上方からアプローチすることができる。
本請求項４に係る発明によれば、カバー保持部が、ハンド基部およびカバー保持部に回動可能に連結された複数の上側リンクによって、ハンド基部に接続され、ハンド基部とカバー保持部と複数の上側リンクとが、平行リンク機構を構成していることにより、カバーを反転させることなく、すなわち、カバーの内面（下面）を下方に向けた状態を維持しつつ、カバーをハンドリングすることが可能であるため、カバーの内面に汚れ等が付着する危険性を低減することができる。また、容器保持部およびカバー保持部を接近させた状態では、上側リンクおよび下側リンクが折り畳まれ、細胞培養容器用ハンド全体の厚みを薄くすることが可能であるため、上下に複数段の棚を有した多段棚に対してカバー付きの細胞培養容器を側方から挿入することができ、その結果、カバー付きの細胞培養容器の収納効率を向上させることができる。
本請求項５に係る発明によれば、カバー保持部が、ハンド基部の左右両側に配置された２つのカバー保持部材から構成され、２つのカバー保持部材が、左右の各一対の上側リンクによってハンド基部に接続されていることにより、左右のカバー保持部材によってカバーを左右両側から把持することが可能であるため、細胞培養容器上に装着されたカバーに対して上方からアプローチしてカバーを保持することができる。
本請求項６に係る発明によれば、細胞培養容器用ハンドと、細胞培養容器用ハンドを装着した多関節型ロボットと、多関節型ロボットがその内部に設置されたクリーンベンチと、クリーンベンチ内に配置された分注器とを備えることにより、多関節型ロボットに装着された細胞培養容器用ハンドによって、細胞培養容器に対するカバーの着脱を迅速に行い、細胞培養容器内の培養液の交換等を迅速かつ円滑に達成することができる。

本発明の一実施形態に係る細胞培養システムを概略的に示す全体図。 容器保持部およびカバー保持部を接近させた状態の細胞培養容器用ハンドを示す説明図。 容器保持部およびカバー保持部を離間させた状態の細胞培養容器用ハンドを示す説明図。 多段棚に対してカバー付き細胞培養容器を収容する様子を示す説明図。 分注器に細胞培養容器を載置する様子を示す説明図。

以下に、本発明の一実施形態である細胞培養システム１０について、図面に基づいて説明する。

細胞培養システム１０は、図１に示すように、カバーＣ付きの細胞培養容器Ｗをハンドリングする多関節型ロボット８０と、その内部が無菌状態に維持されたクリーンベンチ８１と、その内部に収容したカバーＣ付きの細胞培養容器Ｗ内の細胞組織の培養を促進するインキュベータ８２と、細胞培養容器Ｗ内への培養液の分注を行う分注器８３とを備えている。インキュベータ８２は、クリーンベンチ８１内からインキュベータ８２の入出庫扉にアクセスできるように、クリーンベンチ８１に隣接して配置されている。

細胞培養容器用ハンド２０は、多関節型ロボット８０に装着されるものであり、図２や図３に示すように、多関節型ロボット８０の先端に着脱可能に装着されるハンド基部３０と、細胞培養容器Ｗを着脱可能に保持する下方側の容器保持部４０と、カバーＣを着脱可能に保持する上方側のカバー保持部６０とを有している。容器保持部４０とカバー保持部６０とは、互いに上下に接近および離間可能にハンド基部３０に取り付けられ、それぞれ独立して駆動（揺動および把持）することができる。

容器保持部４０は、図２や図３に示すように、ハンド基部３０の左右両側に配置される２つの容器保持部材４１から構成され、これら２つの容器保持部材４１によって細胞培養容器Ｗを把持して保持するように構成されている。

左右の各容器保持部材４１は、一端がハンド基部３０に水平軸を中心として回動可能に連結されるとともに他端が容器保持部材４１に水平軸を中心として回動可能に連結される一対の下側リンク５０によって、ハンド基部３０にそれぞれ接続されている。

具体的には、左側の容器保持部材４１は、ハンド基部３０の左側面および容器保持部材４１の左側面に連結された一対の下側リンク５０によってハンド基部３０に接続され、また、右側の容器保持部材４１は、ハンド基部３０の右側面および容器保持部材４１の右側面に連結された一対の下側リンク５０によってハンド基部３０に接続されている。

カバー保持部６０は、図２や図３に示すように、ハンド基部３０の左右両側に配置される２つのカバー保持部材６１から構成され、これら２つのカバー保持部材６１によってカバーＣを把持して保持するように構成されている。

左右の各カバー保持部材６１は、一端がハンド基部３０に水平軸を中心として回動可能に連結されるとともに他端がカバー保持部材６１に水平軸を中心として回動可能に連結される一対の上側リンク７０によって、ハンド基部３０にそれぞれ接続されている。

具体的には、左側のカバー保持部材６１は、ハンド基部３０の左側面およびカバー保持部材６１の左側面に連結された一対の上側リンク７０によってハンド基部３０に接続され、また、右側のカバー保持部材６１は、ハンド基部３０の右側面およびカバー保持部材６１の右側面に連結された一対の上側リンク７０によってハンド基部３０に接続されている。

ハンド基部３０と、各容器保持部材４１と、各一対の下側リンク５０とは、平行リンク機構を構成している。
また、ハンド基部３０と、各カバー保持部材６１と、各一対の上側リンク７０とは、平行リンク機構を構成している。

このように細胞培養容器用ハンド２０を構成することにより、容器保持部４０およびカバー保持部６０を上下に接近させた状態では、上側リンク７０および下側リンク５０が折り畳まれ、細胞培養容器用ハンド２０全体の厚みを薄くすることが可能であるため、図４に示すように、上下に複数段の棚を有した多段棚８４に対してカバーＣ付きの細胞培養容器Ｗを側方から挿入することができる。

つぎに、細胞培養システム１０における培養液の交換方法を以下に説明する。

まず、細胞培養容器用ハンド２０を先端に装着した多関節型ロボット８０によって、インキュベータ８２からカバーＣ付きの細胞培養容器Ｗを取り出した後、図３に示すように、容器保持部４０およびカバー保持部６０を上下に離し、細胞培養容器ＷからカバーＣを外した状態で、細胞培養容器Ｗを分注器８３に配置する。
この際、各下側リンク５０を下方に向けた姿勢にすることで、図５に示すように、分注器８３の狭い場所に細胞培養容器Ｗを上方から載置することができる。

次に、分注器８３によって、細胞培養容器Ｗ内の培養液の交換を行う。この培養液の交換時には、カバー保持部６０によってカバーＣが上面を上方に向けた状態で保持されている。

次に、培養液の交換が完了した後、図２に示すように、容器保持部４０およびカバー保持部６０を上下に接近させて、細胞培養容器Ｗに対してカバーＣを装着し、カバーＣ付きの細胞培養容器Ｗをインキュベータ８２内に再び収容する。

以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。

例えば、上述した実施形態では、カバー付き細胞培養容器がウェルプレートであるものとして説明したが、カバー付き細胞培養容器の具体的態様はこれに限定されず、例えば、シャーレであってもよい。この場合、カバー付き細胞培養容器の形状に応じて、容器保持部やカバー保持部の態様を決定すればよい。
また、上述した実施形態では、カバー保持部が２つのカバー保持部材から構成され、２つのカバー保持部材によってカバーを把持するものとして説明したが、カバー保持部の具体的態様については上記に限定されず、例えば、カバーを吸引して保持する単一のカバー保持部材からカバー保持部を構成してもよい。
また、同様に、容器保持部についても、容器保持部が２つの容器保持部材から構成され、２つの容器保持部材によって細胞培養容器を把持するものとして説明したが、容器保持部の具体的態様については上記に限定されず、例えば、細胞培養容器を掬い上げて保持する単一の容器保持部材から構成してもよい。
また、上述した実施形態では、ハンド基部と容器保持部材とを接続する下側リンクが、左右に一対ずつ合計４つ設けられているが、下側リンクの数量は、２つ以上であればよく、容器保持部を構成する容器保持部材の数量や形態等に応じて決定すればよい。また、ハンド基部とカバー保持部材とを接続する上側リンクについても同様である。

１０ ・・・ 細胞培養システム
２０ ・・・ 細胞培養容器用ハンド
３０ ・・・ ハンド基部
４０ ・・・ 容器保持部
４１ ・・・ 容器保持部材
５０ ・・・ 下側リンク
６０ ・・・ カバー保持部
６１ ・・・ カバー保持部材
７０ ・・・ 上側リンク
８０ ・・・ 多関節型ロボット
８１ ・・・ クリーンベンチ
８２ ・・・ インキュベータ
８３ ・・・ 分注器
８４ ・・・ 多段棚
Ｗ ・・・ 細胞培養容器
Ｃ ・・・ カバー

Claims (6)

1. 多関節型ロボットの先端に装着可能に構成され、カバー付きの細胞培養容器をハンドリングする細胞培養容器用ハンドであって、
   ハンド基部と、前記細胞培養容器を着脱可能に保持する下方側の容器保持部と、前記カバーを着脱可能に保持する上方側のカバー保持部とを備え、
   前記容器保持部および前記カバー保持部は、互いに上下に接近および離間可能に、前記ハンド基部に取り付けられていることを特徴とする細胞培養容器用ハンド。
2. 前記容器保持部は、前記容器保持部および前記ハンド基部に回動可能に連結された複数の下側リンクによって、前記ハンド基部に接続され、
   前記容器保持部と前記ハンド基部と前記複数の下側リンクとは、平行リンク機構を構成していることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養容器用ハンド。
3. 前記容器保持部は、前記ハンド基部の左右両側に配置された２つの容器保持部材から構成され、
   左側の前記容器保持部材は、前記ハンド基部の左側に配置された一対の前記下側リンクによって、前記ハンド基部に接続され、
   右側の前記容器保持部材は、前記ハンド基部の右側に配置された一対の前記下側リンクによって、前記ハンド基部に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の細胞培養容器用ハンド。
4. 前記カバー保持部は、前記カバー保持部および前記ハンド基部に回動可能に連結された複数の上側リンクによって、前記ハンド基部に接続され、
   前記カバー保持部と前記ハンド基部と前記複数の上側リンクとは、平行リンク機構を構成していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の細胞培養容器用ハンド。
5. 前記カバー保持部は、前記ハンド基部の左右両側に配置された２つのカバー保持部材から構成され、
   左側の前記カバー保持部材は、前記ハンド基部の左側に配置された一対の前記上側リンクによって、前記ハンド基部に接続され、
   右側の前記カバー保持部材は、前記ハンド基部の右側に配置された一対の前記上側リンクによって、前記ハンド基部に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の細胞培養容器用ハンド。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の細胞培養容器用ハンドと、前記細胞培養容器用ハンドを装着した前記多関節型ロボットと、前記多関節型ロボットをその内部に設置したクリーンベンチと、前記クリーンベンチ内に配置された分注器とを備えることを特徴とする細胞培養システム。

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