JP4245984B2 - 培養処理装置および自動培養装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、培養処理装置および自動培養装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動培養装置としては、複数の培養容器を収納可能な固定式の収納棚と、水平・昇降・回転移動可能な搬送手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この自動培養装置は、培養室内に配置された収納棚に、鉛直方向に並ぶ複数の小部屋を備え、各小部屋の中に培養容器を１つずつ収容して培養を行い、培養途中あるいは培養終了時に搬送手段を作動させて、小部屋から１つずつ培養容器を取り出し、あるいは、小部屋へ培養容器を収容するよう構成されている。
【０００３】
また、この自動培養装置においては、培養容器に培地を注入・排出した使用済みの注入チップや排出チップを培地注入ニードルまたは培地排出ニードルから自動的に取り外すチップ除去部が備えられている。このようにすることで、培地注入ニードルおよび培地排出ニードルには、培地の付着していない新たな滅菌チップを自動的に装着でき、培養容器内の細胞等には常に新たな滅菌チップを接触させることができるので、細胞が塵埃等により汚染されないようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２６２８５６号公報（図１等）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この場合において、一旦使用された使用済みのチップは、チップ除去部においてニードルから取り外された後には、所定の廃棄容器に回収されて保管される。しかしながら、保管期間が長くなると、チップに付着した培地等の液体が乾燥して塵埃となって浮遊することが考えられる。この場合には、浮遊した塵埃が培養容器内に付着したり、自動培養装置内の各部に付着したり、内部を浮遊し続けたりする不都合がある。
【０００６】
また、回収された廃棄容器内の使用済みチップは、定期的にまたは必要に応じて自動培養装置内から搬出される必要がある。この場合には、作業者が、自動培養装置に設けられた扉を開けて廃棄容器を取り扱うが、扉を開けると同時に浮遊する塵埃に晒されることになるため好ましくない。
【０００７】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、回収された使用済みのチップから発生する塵埃が内部に浮遊したり、チップを回収しようとする作業者に降りかかるのを防止することができる培養処理装置および自動培養装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、培養容器内に収容された細胞に対して所定の処理を施す処理部を備え、該処理部に前記所定の処理を加えるための着脱可能な先端部を備える処理装置と、該処理装置から取り外された使用済みの先端部を収容する廃棄容器と、該廃棄容器内の空気を吸引する吸引装置とが設けられている培養処理装置を提供する。
【０００９】
この発明によれば、培養容器内の細胞には、処理部において所定の処理、例えば、培地交換や成長因子の添加等の処理が施される。この場合において、処理を加えるための先端部には処理の際に培地等の付着物が付着するので、１回の使用ごとに使用済みの先端部が廃棄容器内に収容される。そして、吸引装置が作動させられることにより、廃棄容器内の空気が吸引される。これにより、先端部における付着物が、廃棄容器内から処理部内に浮遊して出ることが防止され、培養容器内に飛来する等の不都合の発生が防止されることになる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の培養処理装置において、前記所定の処理が、液体を吸引して培養容器内に注入する処理である培養処理装置を提供する。
この発明によれば、培地交換や成長因子の添加等の液体を注入する所定の処理が施されると、液体が吸引されることによって先端部に付着し、使用済みの先端部は、培地等の液体を付着させたまま廃棄容器内に収容される。その結果、付着物は乾くことにより塵埃となって浮遊することになるが、処理部内に浮遊して出ることが防止されることになる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の培養処理装置において、前記先端部が、液体を吸引して培養容器内に注入するためのチップである培養処理装置を提供する。
この発明によれば、チップの付着物を処理部内へ浮遊させることなくチップを回収することが可能となる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の培養処理装置において、前記吸引装置が、吸引した空気をフィルタを介して処理部外に廃棄するファンである培養処理装置を提供する。
この発明によれば、ファンを作動させることにより、廃棄容器内から吸引された空気がフィルタを介して処理部該に廃棄されるので、廃棄容器近辺の雰囲気を浄化し、かつ、塵埃等をフィルタによって捕獲することが可能となる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の培養処理装置において、前記吸引装置が、吸引した空気をフィルタを介して処理部内に供給する空気清浄機により構成されている培養処理装置を提供する。
この発明によれば、処理部に設けられる空気清浄機により、チップ廃棄容器内の空気を吸引することによって、チップ廃棄容器内に浮遊している塵埃を清浄な空気に変えて処理部内に供給することが可能となる。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項４または請求項５に記載の培養処理装置において、前記フィルタがＨＥＰＡフィルタである培養処理装置を提供する。
この発明によれば、ＨＥＰＡフィルタにより、極めて微小な塵埃をも捕獲することが可能となる。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の培養処理装置において、前記処理部が筐体内に配置され、該筐体に、前記廃棄容器にアクセスするためのアクセス扉が設けられ、該アクセス扉の開閉状態を検出する扉開閉検出装置と、該扉開閉検出装置によりアクセス扉が開かれたことが検出された場合に、前記吸引装置を作動させる吸引制御装置とを備える培養処理装置を提供する。
【００１６】
この発明によれば、筐体に設けられたアクセス扉を開くことにより、筐体の外部から、内部に配置されている廃棄容器にアクセスすることが可能となる。この場合において、扉開閉検出装置によりアクセス扉が開かれたことが検出されると、吸引制御装置により吸引装置が作動させられる。その結果、廃棄容器内の空気が吸引装置により吸引され、アクセス扉から放出されることが防止される。
【００１７】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の培養処理装置において、前記扉開閉検出装置によりアクセス扉が開かれたことが検出された場合に、前記吸引制御装置が吸引量を増大させるように前記吸引装置を作動させる培養処理装置を提供する。
この発明によれば、吸引制御装置が、アクセス扉の開状態の検出により吸引装置による空気の吸引量を増大させるので、アクセス扉の開放による開口部からの塵埃の放出がさらに抑制されることになる。
【００１８】
請求項９に係る発明は、請求項７または請求項８に記載の培養処理装置において、前記アクセス扉が所定以上開かないようにロックするロック機構を備え、前記扉開閉検出装置によりアクセス扉が閉状態から開状態に切り替わったことが検出された場合に、前記吸引制御装置が前記吸引装置を作動させた後に前記ロック機構によるロックを解除する培養処理装置を提供する。
【００１９】
この発明によれば、筐体に設けられたアクセス扉を開くと、扉開閉検出装置によりアクセス扉が開かれたことが検出されるが、ロック機構の作動により所定以上に開かないようにロックされる。これにより、廃棄容器内に浮遊する塵埃が急激にアクセス扉の開口部から外部に放出されることが防止される。吸引制御装置は、吸引装置が作動させられた後にロックを解除するので、アクセス扉が大きく開かれるときには、廃棄容器内に浮遊していた塵埃は吸引装置によって既に吸引された後であり、アクセス扉の開口部から外部に放出されることが防止される。
【００２０】
請求項１０に係る発明は、請求項７に記載の培養処理装置において、前記吸引制御装置が、前記扉開閉検出装置により前記アクセス扉が開状態から閉状態に切り替わったことが検出された場合に、前記吸引装置の作動を停止する培養処理装置を提供する。
この発明によれば、扉開閉検出装置によりアクセス扉が閉じられたことが確認された後に吸引装置の作動が停止されるので、アクセス扉の開放による開口部からの塵埃の放出がより確実に抑制されることになる。
【００２１】
請求項１１に係る発明は、請求項８に記載の培養処理装置において、前記吸引制御装置が、前記扉開閉検出装置により前記アクセス扉が開状態から閉状態に切り替わったことが検出された場合に、前記吸引装置による吸引量を減少させるよう制御するので、アクセス扉の開放による開口部からの塵埃の放出がより確実に抑制されることになる。
【００２２】
請求項１２に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の培養処理装置において、前記処理部が筐体内に配置され、該筐体に、前記廃棄容器にアクセスするためのアクセス扉が設けられ、該アクセス扉を開放するアクセス扉開放スイッチを備え、該アクセス扉開放スイッチが押された場合に、前記吸引装置を作動させた後にアクセス扉を開放する吸引制御装置を備える培養処理装置を提供する。
【００２３】
この発明によれば、アクセス扉開放スイッチが押されるとアクセス扉が開放される。この場合に、吸引制御装置の作動により、アクセス扉の開放前に吸引装置が作動させられるので、開放されたアクセス扉の開口部から廃棄容器内の塵埃が外部に放出されることが防止されることになる。
【００２４】
請求項１３に係る発明は、請求項１２に記載の培養処理装置において、前記アクセス扉を閉鎖するアクセス扉閉鎖スイッチを備え、該アクセス扉閉鎖スイッチが押された場合に、前記吸引制御装置が、前記アクセス扉を閉鎖した後に前記吸引装置の作動を停止する培養処理装置を提供する。
この発明によれば、アクセス扉閉鎖スイッチが押されると、アクセス扉が閉鎖される。この場合に、吸引制御装置の作動により、アクセス扉が閉鎖されるまでは吸引装置の作動が停止されないので、アクセス扉の開放による開口部からの塵埃の放出がより確実に抑制されることになる。
【００２５】
請求項１４に係る発明は、請求項１２に記載の培養処理装置において、前記吸引制御装置が、前記アクセス扉開放スイッチが押された場合に、吸引量を増大させるように前記吸引装置を作動させる培養処理装置を提供する。
この発明によれば、吸引量が増大された後にアクセス扉が開かれるので、廃棄容器内に浮遊する塵埃が外部に放出されることが防止される。
【００２６】
請求項１５に係る発明は、請求項１４に記載の培養処理装置において、前記アクセス扉を閉鎖するアクセス扉閉鎖スイッチを備え、該アクセス扉閉鎖スイッチが押された場合に、前記吸引制御装置が、前記アクセス扉を閉鎖した後に前記吸引装置による吸引量を減少させるよう前記吸引装置を作動させる培養処理装置を提供する。
この発明によれば吸引制御装置の作動により、アクセス扉が閉鎖されるまでは吸引装置による吸引量が増大された状態に持続されるので、アクセス扉の開放による開口部からの塵埃の放出がより確実に抑制されることになる。
【００２７】
請求項１６に係る発明は、細胞を収容した培養容器を出し入れ可能に収容し、所定の培養条件を維持しつつ細胞を培養する培養室と、該培養室外に配置された請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の培養処理装置と、これら培養室と培養処理装置との間において培養容器を搬送する搬送機構とを備える自動培養装置を提供する。
【００２８】
この発明によれば、細胞を入れた培養容器を培養室内に収容し、培養室内を所定の培養条件に維持して、効率的な培養を行うことが可能となる。そして、培養容器内の細胞は、定期的にまたは必要により培養室から取り出されて搬送機構により培養処理装置へ搬送され、該培養処理装置において所定の処理、例えば、培地交換や成長因子の添加等の処理が施される。この場合に、所定の処理を加えるための先端部における付着物が廃棄容器内から処理部内に浮遊して出ることが防止されることになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態に係る培養処理装置および自動培養装置について、図１〜図６を参照して説明する。
本実施形態に係る自動培養装置１は、図１に示されるように、外部から観察可能な透明な壁材により密閉され、シャッタ２を介して相互に連絡する第１空間Ｓ１と第２空間（培養処理装置）Ｓ２とを備えている。
【００３０】
第１空間Ｓ１の両側空間Ｓ１１，Ｓ１３には、培養容器３を収容する培養室４が２個ずつ計４個配置され、中央空間Ｓ１２には、培養容器３を移動するための搬送ロボット（搬送機構）５が備えられている。中央空間Ｓ１２の上部には、中央空間Ｓ１２内の空気を浄化するために清浄な下降空気流を送る空気清浄機６が設けられている。
４個の培養室４は、それぞれ中央空間Ｓ１２に向けて扉４ａを配置することにより、横に並んだ２個ずつが相互に扉４ａを対向させて、間隔をあけて配置されている。
【００３１】
前記各培養室４は、図２および図３に示されるように、一側面に開口部４ｂを有し、該開口部４ｂを開閉可能な扉４ａを備えている。開口部４ｂに向かって左右の側壁には、対応する高さ位置に複数のレール状のトレイ保持部材４ｃが設けられており、左右対となる各トレイ保持部材４ｃに掛け渡すようにして、トレイ７を上下方向に複数段収容できるようになっている。各培養室４内は、所定の培養条件、例えば、温度３７±０．５℃、湿度１００％およびＣＯ_２濃度５％等に維持されている。なお、トレイ保持部材はレール状に限定されず、トレイを出し入れ可能に支持することができれば任意の形態でよい。
【００３２】
各トレイ７には、複数個、例えば、１０個の培養容器３を並べて載置できるようになっている。各培養容器３は、図４に示されるように、容器本体３ａと、該容器本体３ａの上面に設けられた蓋体３ｂとからなり、容器本体３ａの左右の側面には、後述する第２空間内のハンドにより引っかけられる突起３ｃが設けられている。
【００３３】
各培養室４の下方には、未使用の培養容器３をトレイ７に搭載した状態で複数収容するストッカ８が配置されている。ストッカ８は、前記培養室４の扉とは反対側の第１空間Ｓ１の外部に向かう側面に開閉可能なドア８ａを有している。該ドア８ａは、ストッカ８の一側面全体を開放する大きさに形成されている。
【００３４】
前記搬送ロボット５は、４個の培養室４の間隔位置のほぼ中央に配置されている。該搬送ロボット５は、水平回転可能な第１アーム５ａと、該第１アーム５ａの先端に鉛直軸回りに回転可能に連結された第２アーム５ｂと、該第２アーム５ｂの先端に鉛直軸回りに回転可能に取り付けられ、それ自身は駆動部、伝導機構などの培養室内の環境を劣化させる機構を持たないハンド５ｃと、これら第１アーム５ａ、第２アーム５ｂおよびハンド５ｃを昇降可能な昇降機構５ｄとを備えている。これにより、搬送ロボット５は、４個の培養室４内の全てのトレイ７にアクセスするとともに、前記シャッタ２を跨いで第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間に配置されたコンベア９上にトレイ７を引き渡すことができる水平方向の動作範囲を有している。
【００３５】
前記コンベア９は、搬送ロボット５のハンド５ｃの幅寸法より大きな間隔をあけて左右に配置された２本の無端ベルト９ａを備え、これら無端ベルト９ａに掛け渡してトレイ７を載置できるようになっている。また、搬送ロボット５は、培養室４内の全てのトレイ７にアクセスするとともに、前記ストッカ８内の少なくとも最上段のトレイ７にアクセスできる垂直方向の動作範囲を有している。
なお、ベルト９ａは無端ベルトに限られない。
【００３６】
前記ハンド５ｃは、トレイを載置可能に水平方向に伸びる平坦な形状に形成されており、培養室４に収容されているトレイ７間の隙間に挿入可能な厚さ寸法に形成されている。そして、ハンド５ｃは、トレイ７間の隙間に挿入された状態から上昇させられることにより、２本の腕によってトレイ７を下方から押し上げてトレイ保持部材４ｃから取り上げるとともに、トレイ７を安定して保持できるようになっている。
【００３７】
前記第２空間Ｓ２は、外部から視認可能な透明な筐体３０内に形成されている。この第２空間Ｓ２内には、処理部３２が設けられており、図５に示されるように、水平な区画壁３１によって、上部空間Ｓ２１と下部空間Ｓ２２とに上下に区画されている。第２空間Ｓ２の上部には、ＨＥＰＡフィルタ等のフィルタ３４からなる空気清浄機３５が設けられている。
【００３８】
前記フィルタ３４は、後述する吸引ファン３９により形成された下降空気流を通過させる際に、該空気流内に含まれている微細な塵埃を吸着して除去するようになっている。フィルタ３４を通過して清浄化された下降空気流は、第２空間Ｓ２内の上部空間Ｓ２１を下降させられる間に、該上部空間Ｓ２１内に浮遊している塵埃等を下降させ、区画壁３１の下方に送り込むようになっている。
【００３９】
第２空間内の区画壁３１上方には、図１に示されるように、シャッタ２が開かれた状態で第１空間Ｓ１からコンベア９によって搬送されてきたトレイ７上の培養容器３を取り扱うハンドリングロボット１０と、培養容器３内の培地から細胞を分離する遠心分離機１１と、血清や試薬等の種々の液体を分注するための電動ピペット１２を備えた水平回転および昇降移動可能な２台の分注ロボット１３（処理装置）と、これら分注ロボット１３の電動ピペット１２先端に取り付ける使い捨て可能なチップ１４を複数収容していて分注ロボット１３の動作範囲内に提供可能な３台のチップ供給装置１５と、血清や試薬等の種々の液体を複数の容器に貯留する試薬等供給装置１６と、培養容器３内における細胞の様子を観察可能な顕微鏡１７と、後述する水平移動機構１９のスライダ２０に取り付けられ、受け取った培養容器３を載置して振動を加えるシェーカ２１とが備えられている。
【００４０】
また、前記第２空間Ｓ２の区画壁３１下方の下部空間Ｓ２２には、使用済みのチップ１４を廃棄回収するチップ回収部３８（図５参照）と、該チップ回収部３８の側方に設けられた吸引ファン３９と、該吸引ファン３９により形成された空気流を通過させることにより塵埃等を捕集する、例えば、ＨＥＰＡフィルタのようなフィルタ４７と、各試薬および培地交換等により廃棄される廃液をそれぞれ貯留する複数の貯留タンク１８と、前記コンベア９と各ロボット１０，１３との間で培養容器３を受け渡し可能とするように培養容器３を移動させる水平移動機構１９とが備えられている。この区画壁３１下方の下部空間Ｓ２２には、図２に示されるように、アクセス扉４０が設けられており、作業者は、該アクセス扉４０を開けることにより、筐体３０の外部から区画壁３１下方の下部空間Ｓ２２内にアクセスすることができるようになっている。
【００４１】
前記アクセス扉４０には、該アクセス扉４０の開閉を検出する扉開閉センサ４１（扉開閉検出装置）が設けられている。また、筐体３０側には扉開閉センサ４２（扉開閉検出装置）が固定されている。扉開閉センサ４２は、図示しない制御装置（吸引制御装置）を介して吸引ファン３９のモータ４３に接続されている。該制御装置は、扉開閉センサ４２から受信した信号に基づいて、前記吸引ファン３９を作動させるようになっている。
【００４２】
前記ハンドリングロボット１０は、培養容器３を取り扱う把持ハンド１０ａを水平移動および昇降移動させる水平多関節型ロボットである。例えば、図１に示す例では、相互に連結された３つの水平アーム１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、これら水平アーム１０ｂ〜１０ｄを昇降させる昇降機構１０ｅとを備えている。また、水平アーム１０ｂ〜１０ｄの先端には、培養容器３を把持する把持ハンド１０ａの他に、培養容器３内から細胞や培地を出し入れするチップ１４を着脱可能な電動ピペット（図示略）と、培養容器３の蓋体３ｂを引っかけて開閉する蓋体開閉ハンド（図示略）とが備えられている。
【００４３】
ハンドリングロボット１０は、コンベア９で搬送されてきたトレイ７上の培養容器３の蓋体３ｂを開閉し、培養容器３を把持して搬送することによりシェーカ２１および顕微鏡１７に供給し、電動ピペット先端のチップ１４を交換し、培養容器３内から取り出した細胞入り培地を遠心分離機１１に投入するようになっている。したがって、ハンドリングロボット１０は、コンベア９、シェーカ２１、顕微鏡１７、チップ供給装置１５、チップ回収部３８および遠心分離機１１等の種々の装置をその動作範囲内に配置している。
【００４４】
前記遠心分離機１１は、ハンドリングロボット１０から供給された細胞入り培地を高速回転させることにより培地内に浮遊していた比重の重い細胞を培地から分離して沈下させるようになっている。
【００４５】
前記分注ロボット１３は、先端にチップ（先端部）１４を着脱可能に取り付ける電動ピペット１２を備えた水平回転可能なアーム１３ａと、該アーム１３ａを昇降させる昇降機構１３ｂとを備えている。分注ロボット１３は、水平移動機構１９によって搬送されて来た培養容器３内へ、培地や種々の試薬を供給するようになっている。したがって、分注ロボット１３は、水平移動機構１９上のシェーカ２１、チップ供給装置１５、チップ回収部３８および試薬等供給装置１６等の種々の装置をその動作範囲内に配置している。
【００４６】
前記チップ供給装置１５は、上方に開口した容器１５ａ内に、電動ピペット１２への取付口を上向きにして複数のチップ１４を配列状態に収容しており、ハンドリングロボット１０や分注ロボット１３が、新たなチップ１４を必要とするときに、電動ピペット１２を上方から挿入するだけで、電動ピペット１２の先端にチップ１４を取り付けるように構成されている。容器１５ａは、ハンドリングロボット１０や分注ロボット１３の動作範囲と、蓋体１５ｂとの間で往復移動させられるように移動機構１５ｃに取り付けられており、チップ１４の交換が不要なときには、チップ１４への塵埃等の付着を防止するために、移動機構１５ｃを作動させて蓋体１５ｂの下方に配置されるようになっている。
【００４７】
前記チップ回収部３８は、図５および図６に示すように、区画壁３１に形成された貫通孔４４の下方に配置された回収容器（廃棄容器）４５と、その入口に配置され、チップ１４の上端を引っかけるチップ係合部材４６とを備えている。これにより、ハンドリングロボット１０や分注ロボット１３を作動させて、チップ１４の上端をチップ係合部材４６に引っかけた状態で、電動ピペット１２を上昇させることにより、これらの電動ピペット１２において使用されたチップ１４を電動ピペット１２先端から取り外し、回収容器４５内に回収するようになっている。
【００４８】
前記試薬等供給装置１６は、例えば、図１に示されるように、円筒状のケーシング内部に、水平回転可能なテーブル１６ａを収容し、該テーブル１６ａ上に、扇型の底面形状を有する筒状の試薬等容器１６ｂを周方向に複数配列して搭載している。各試薬等容器１６ｂには、種々の試薬等が貯留されている。例えば、細胞を培養するために必要な培地を構成するＭＥＭ(Minimal Essential Medium：最小必須培地)、ＦＢＳ（Fetal Bovine Serum：ウシ胎児血清）やヒト血清のような血清、培養容器３内の細胞を剥離させるトリプシンのような蛋白質分解酵素や、培養に際して細胞を成長させるサイトカインのような成長因子、細胞を分化させるデキサメタゾンのような分化誘導因子、ペニシリン系抗生物質のような抗生剤、エストロゲン等のホルモン剤や、ビタミン等の栄養剤が貯留されている。
【００４９】
試薬等供給装置１６のケーシングの上面には、分注ロボット１３が電動ピペット１２先端のチップ１４を挿入する挿入口１６ｃが設けられている。この挿入口１６ｃは、前記分注ロボット１３の動作範囲内に配置されている。また、各試薬等容器１６ｂは、その上面に、前記挿入口１６ｃに一致する位置に配置される開口部（図示略）を備えている。これにより、テーブル１６ａを回転させて試薬等容器１６ｂの開口部をケーシングの挿入口１６ｃの鉛直下方に配置することで、分注ロボット１３が、電動ピペット１２先端のチップ１４を上方から試薬等容器１６ｂ内へ挿入して、内部に貯留されている試薬等を吸引することができるようになっている。試薬等供給装置１６と、分注ロボット１３とを２台ずつ設けているのは、検体に共通のトリプシンのような薬液と、検体に固有の血清のような液体とを分離して取り扱うようにしているためである。
【００５０】
前記顕微鏡１７は、培養工程の途中、あるいは、培地交換の際に、培養容器３内の細胞数を計数する場合などに使用されるようになっている。顕微鏡１７のＸＹステージや作動距離調整、倍率の変更等は全て遠隔操作により行うことができるように構成されている。第２空間Ｓ２の外方に向けて接眼レンズを配置しておくことにより、自動培養装置１の外部から培養容器３内の細胞の状態を目視できるようにしてもよい。
【００５１】
前記貯留タンク１８は、例えば、全ての検体に共通して使用できるＭＥＭやＰＢＳ（リン酸緩衝液）等を貯留しておき、必要に応じて試薬等供給装置１６内の試薬等容器１６ａ内に供給するようになっている。また、貯留タンク１８には、廃液タンクとして、培地交換の際に排出される廃培地等を貯留するものもある。
【００５２】
前記水平移動機構１９は、直線移動機構により水平方向に移動可能なスライダ２０を備えている。スライダ２０上には前記シェーカ２１が搭載されており、シェーカ２１に搭載された培養容器３を、コンベア９から分注ロボット１３の動作範囲まで移動させることができるようになっている。
【００５３】
前記シェーカ２１は、コンベア９上のトレイ７内から移載された培養容器３を搭載して保持する保持機構（図示略）を備えるとともに、該培養容器３に振動を付与する加振装置（図示略）を備えている。加振装置は、例えば、培養容器３を所定の角度範囲で往復揺動させる装置である。なお、加振装置として、超音波振動を加える装置や、水平方向の振動を加える装置を採用してもよい。
本実施形態に係る自動培養装置１の各種装置には、図示しない制御装置が接続されている。制御装置は、各工程の順序や動作タイミング等を制御するとともに、動作履歴等を記録保存するようになっている。
【００５４】
このように構成された本実施形態に係る自動培養装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る自動培養装置１を用いて、細胞を培養するには、まず、患者から採取された骨髄液を遠心分離容器（図示略）に入れた状態で遠心分離機１１に投入する。この工程は、作業者が行ってもよく、また、ハンドリングロボット１０に行わせてもよい。これにより、遠心分離機１１の作動により、骨髄液中から比重の重い骨髄細胞が抽出される。
【００５５】
抽出された骨髄細胞は、ハンドリングロボット１０により、培養容器３に投入される。このとき、コンベア９の作動により、トレイ７に載せた１０個の空の培養容器３が、第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２に差し出されている。ハンドリングロボット１０は、差し出された培養容器３の内の２個の蓋体３ｂを開けた後に、把持ハンド１０ａを作動させてこれを把持することにより、シェーカ２１上に移載する。なお、蓋体３ｂを開けるロボットを別途設けてもよい。これにより処理直前に蓋体３ｂを開けることができ、容器本体３ａ内に異物が入る確率を低減することができる。
【００５６】
チップ供給装置１５が移動機構１５ｃを作動させることにより、未使用のチップ１４をハンドリングロボット１０の動作範囲内に配すると、ハンドリングロボット１０は、チップ供給装置１５から未使用のチップ１４を受け取って電動ピペット１２の先端に取り付ける。
この状態で、ハンドリングロボット１０を作動させて、電動ピペット１２先端のチップ１４を遠心分離機１１内に抽出された骨髄細胞に接触させる。そして、電動ピペットを作動させることにより、チップ１４内に骨髄細胞を吸引する。吸引された骨髄細胞はハンドリングロボット１０を作動させることにより、シェーカ２１上に蓋体３ｂを開けて移載されている培養容器３内に投入される。
【００５７】
骨髄細胞を培養容器３内に投入し終わると、ハンドリングロボット１０は、チップ回収部までチップ１４を搬送して使用済みのチップ１４を取り外す。電動ピペット１２先端のチップ１４が、区画壁３１に設けられた貫通孔４４に挿入された後、水平方向に移動させられることにより、チップ１４の上端が貫通孔４４の下方に配置されているチップ係合部材４６に引っかけられる。この状態で、ハンドリングロボット１０の作動により電動ピペット１２を引き上げることによって、電動ピペット１２の先端から使用済みのチップ１４が取り外されて、その下方に配置されている回収容器４５内に落下する。
また、チップ供給装置１５は、移動機構１５ｃの作動により容器１５ａを蓋体１５ｂの下方に配置する。
なお、チップの取り外しは、上述した方法に限定されるものではなく、例えば、ハンドリングロボット側に設けたチップ取り外し機構によって取り外してもよいことは言うまでもない。
【００５８】
次に、骨髄細胞が投入された培養容器３は、水平移動機構１９を作動させることにより、シェーカ２１ごと水平移動させられ、各分注ロボット１３の動作範囲内に配置される。分注ロボット１３は、チップ供給装置１５から受け取った未使用のチップ１４を先端に取り付けた電動ピペット１２を作動させることにより、試薬等供給装置１６の試薬等容器１６ｂ内からＭＥＭや血清、あるいは各種試薬を適量吸引した後に、培養容器３の上方まで搬送して培養容器３内に注入する。血清や各試薬の吸引は、各試薬等の吸引毎にチップ供給装置１５から未使用のチップ１４に交換して行われる。これにより、培養容器３内においては、適正な培地内に骨髄細胞が混合された状態で存在することになる。なお、培地内において骨髄細胞を均一に分布させるために、シェーカ２１を作動させて、培養容器３ごと加振することにしてもよい。そして、全ての処理を終えた培養容器３は水平移動機構１９の作動により、ハンドリングロボット１０の動作範囲に戻される。ハンドリングロボット１０は、培養容器本体３ａに蓋体３ｂを被せた上で、培養容器３をトレイ７上に戻す。
【００５９】
トレイ７上の全ての培養容器３に対して所定の処理が行われた後に、コンベア９を作動させることにより、トレイ７に載せられた培養容器３が第２空間Ｓ２から第１空間Ｓ１の中央空間Ｓ１２内に挿入される。この状態で、搬送ロボット５を作動させることにより、ハンド５ｃによってトレイ７を持ち上げる。そして、トレイ７を収容する培養室４の前まで搬送したところで、当該培養室４の扉４ａを開き、搬送ロボット５によって、空いているトレイ保持部材４ｃ上にトレイ７を挿入する。そして、再度、扉４ａを閉じることにより、培養室４内の培養条件を一定に保持して細胞の培養が行われることになる。なお、骨髄細胞投入や、ＭＥＭ、血清、各種試薬の投入や吸引の順序は適宜変更してもよいのは言うまでもない。
【００６０】
また、培地交換や容器交換の際にも、上記と同様にして、培養室４外に配置されている搬送ロボット５の作動により、培養室４内の培養容器３がトレイ７ごと取り出され、第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２へ受け渡される。第２空間Ｓ２では、培養容器３内にトリプシンが注入されて、培養容器３内の細胞が剥離させられた状態で、ハンドリングロボット１０の作動によって遠心分離機１１内に投入され、間葉系幹細胞等の必要なもののみが抽出される。その他の処理工程は上記と同様である。
【００６１】
そして、複数回の培地交換や容器交換を介した所定期間に渡る培養工程を行うことにより、間葉系幹細胞が十分な細胞数まで増殖させられることになる。十分な細胞数に達したか否かは、ハンドリングロボット１０の作動により、間葉系幹細胞が底面に付着した培養容器３を顕微鏡１７まで搬送することにより、測定され、判断される。なお、トレイ７上には、同一検体の培養容器３が載置されていてもよいし、異なる検体の培養容器３が混在していてもよい。また、シェーカ２１上には同一検体の培養容器３が載置されてもよいし、異なる検体の培養容器３が混在していてもよい。
【００６２】
このようにして、本実施形態に係る自動培養装置１により、患者から採取した骨髄液から十分な細胞数の間葉系幹細胞を自動的に培養することが可能となる。なお、十分な間葉系幹細胞が得られた後には、培養容器３内にリン酸カルシウムのような生体組織補填材およびデキサメタゾンのような分化誘導因子を投入して、再度培養工程を継続することにより、生体の欠損部に補填可能な、生体組織補填体を製造することにしてもよい。
【００６３】
この場合において、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、培養室４内に、培養容器３を取り出すための機構部が存在しない。すなわち、培養室４内には、トレイ７を載置した状態に支持するトレイ支持部材４ｃが設けられているのみであり、培養容器３を取り出すための機構部は全て培養室４外に配置された搬送ロボット５に集約されている。そして、搬送ロボット５は、トレイ７の出し入れ作業が行われた後には、培養室４の扉４ａの外側に完全に退避することができるようになっている。
【００６４】
したがって、扉４ａが閉じられた状態では、培養室４内に機構部が存在せず、機構部の作動によって発生するような塵埃の発生は全く存在しない。また、培養室４内は、温度３７±０．５℃、湿度１００％およびＣＯ_２濃度５％等に維持されるが、機構部が存在しないために、このような環境下においても、腐食等の問題が生ずることがない。また、扉４ａが開かれた状態においても、培養室４内に挿入されるのは搬送ロボット５のハンド５ｃ先端のみであり、実質的に回転機構や摺動機構が培養室４内に入ることはない。したがって、培養室４内への塵埃の侵入が抑制され、培養室４内部の清浄度を高めることができる。
なお、培養室４はＣＯ_２インキュベータ、マルチガスインキュベータ、インキュベータ、保冷庫等のように、培養に利用されるものあるいはその組合せで構成されていてもよい。
【００６５】
さらに、本実施形態に係る自動培養装置１は、搬送ロボット５の設置されている中央空間Ｓ１２の上部に、空気清浄部６を備えているので、搬送ロボット５の存在する中央空間Ｓ１２内も常に清浄度が維持されている。したがって、培養室４の扉４ａが開かれときにも、培養室４内に塵埃が流入することを最小限に抑えることが可能となる。
したがって、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、培養中の細胞が塵埃等によって汚染される可能性を低減し、健全な細胞を培養することができるという効果がある。
【００６６】
また、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、複数の培養容器３に対して処理を施すことにより、使用済みのチップ１４がチップ回収部３８において回収容器４５内に多数回収されていくことになる。この場合において、回収容器４５内に回収された使用済みのチップ１４に付着している培地、試薬、細胞等は、時間の経過とともに乾燥し、微細な塵埃となって空気中に浮遊することとなる。しかしながら、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、第２空間Ｓ２を上下方向に区画する区画壁３１によって、培養容器３内部に対して処理が施される処理部３２の上部空間Ｓ２１から区画された下部空間Ｓ２２に回収容器４５が配置されているので、発生した塵埃が上部空間Ｓ２１に浮遊することが防止されている。
【００６７】
さらに、吸引ファン３９の作動により、空気清浄機３５のフィルタ３４を介して外気を吸引することによって発生する下降空気流により、下部空間Ｓ２２内に浮遊する塵埃が上部空間Ｓ２１に立ち上ってくることはない。さらに、下降空気流により上部空間Ｓ２１から下部空間Ｓ２２へ押し流された空気は、吸引ファン３９によって吸引されることによりフィルタ４７を介して塵埃を吸着除去された清浄な空気として筐体３０の外部に排出される。この場合に、吸引ファン３９により筐体３０内に取り入れられる空気量Ａと排出される空気量Ｂとはバランスしている。
【００６８】
また、回収容器４５内に使用済みのチップ１４が溜まってきた場合には、作業者がアクセス扉４０を開けて下部空間Ｓ２２内部の回収容器４５を回収することになる。この場合に、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、アクセス扉４０を開くことにより、扉開閉センサ４１，４２がアクセス扉４０の開状態を検出すると、制御装置が、モータ４３の回転数を上げるなど、吸引量を増加させるように吸引ファン３９を作動させるので、下部空間Ｓ２２内の回収容器４５の周囲に浮遊していた塵埃が吸引ファン３９によって吸引され、フィルタ４７に捕集されることになる。したがって、使用済みチップ１４から発生した塵埃が、アクセス扉４０を開けて回収容器４５を回収しようとする作業者に降りかかることが防止される。また、この場合に、吸引ファン３９により筐体３０内に取り入れられる空気量Ａ＋Ｃと排出される空気量Ｂ’とがバランスしている。したがって、上部空間Ｓ２１内に下降空気流が形成され続けることになる。
【００６９】
なお、この発明は、上記実施形態に示した構成に限定されるものではない。すなわち、培養室４の形状や数、搬送ロボット５、ハンドリングロボット１０および分注ロボット１３の形態や数、各種装置の形態や数等は、何ら限定されることなく、適用条件に合わせて任意に設定することができる。
【００７０】
また、アクセス扉４０の開閉を扉開閉センサ４１，４２により検出して吸引ファン３９の回転数を変化させることとしたが、これに代えて、図７に示されるように、フィルタ３４の上方にファン３３および、外部に排出される空気を浄化するＨＥＰＡフィルタのようなフィルタ４８を設け、扉開閉センサ４１，４２がアクセス扉４０の開状態を検出したときに、吸引ファン３９の作動状態を維持したままで、ファン３３を起動することにしてもよい。
【００７１】
この場合、アクセス扉４０が開かれていないときには、吸引ファン３９によりダクト３７を介して上部空間Ｓ２１の上方に送られ、再度フィルタ３４を介して下降空気流を形成することにより筐体３０内を循環させられる。そして、アクセス扉４０が開かれたことが検出された場合には、吸引ファン３９を作動させたままでファン３３を起動して吸引量を増加させることにより、アクセス扉の開口から吸引された分の空気量Ｃを筐体３０上部のフィルタ４８を介して外部に排出させることにしてもよい。
【００７２】
また、図８に示されるように、筐体３０の上部を天井３６により閉鎖しておき、アクセス扉４０が開かれていないときには、吸引ファン３９を停止させてファン３３により下降空気流を形成しながら筐体３０内の空気を循環させ、アクセス扉４０が開かれた時には、吸引ファン３９を起動して、アクセス扉４０から流入する分の空気流Ｃをフィルタ４７を介して外部に放出させることにしてもよい。
【００７３】
また、上記実施形態においては、アクセス扉４０が、作業者により手動で開かれることとしたが、これに代えて、図示しないアクセス扉開閉スイッチにより自動的に開閉させることにしてもよい。この場合には、扉開閉センサ４１，４２に代えて、アクセス扉開閉スイッチのオンオフ状態によりアクセス扉４０の開閉状態を検出することにすればよい。
【００７４】
また、この場合には、アクセス扉開閉スイッチがアクセス扉４０を開放するために押されたときに、まず、制御装置によりファン３３または吸引ファン３９による吸引量を増加させた後にアクセス扉４０を開放することが好ましい。これにより、アクセス扉４０が開かれるときには、下部空間Ｓ２２内に浮遊している塵埃が除去されているので、アクセス扉４０の開口から外部に放出されることが防止される。
【００７５】
さらに、この場合には、アクセス扉開閉スイッチがアクセス扉４０を閉鎖するために押されたときに、アクセス扉４０の閉鎖を確認してから吸引の停止または吸引量の低減を行うことが好ましい。これにより、アクセス扉４０が開いている間は、下部空間Ｓ２２内の塵埃が除去され続けていることになり、アクセス扉４０の開口からの塵埃の放出がより確実に防止される。
【００７６】
また、アクセス扉４０を手動で開閉する場合に、扉開閉センサ４１，４２が作動する程度の開度で一旦アクセス扉４０をロックするロック機構（図示略）を設けておき、扉開閉センサ４１，４２によりアクセス扉４０の開閉状態が、閉状態から開状態に切り替わったことが検出された場合には、ファン３３または吸引ファン３９により吸引量を増大させた後に、ロック機構を解除することにしてもよい。このようにすることで、下部空間Ｓ２２内に浮遊する塵埃が十分に除去されていない状態でアクセス扉４０が大きく開放されることが防止され、塵埃の外部への放出が防止されることになる。
【００７７】
また、チップ供給装置およびチップ回収部として、図９〜図１１に示される構造のものを採用してもよい。
図９のチップ供給装置５０は、シャッタ５１により上部開口部５２を開閉可能な密閉構造のケース５３の内部に、上下方向に積み重ねた複数のチップ１４を昇降させる昇降機構５４を備えている。図中符号５５は、消毒用の紫外線照射ランプ、符号５６は、チップ１４を取り外すときに作動させられる押圧部材を示している。チップ１４を供給する際には、電動ピペット１２を下降させる一方、ケース内でチップ１４を上昇させ、シャッタ５１を開放した上部開口部５２を介して電動ピペット１２にチップ１４を供給することにすればよい。
【００７８】
また、チップ回収部５７も、図１０に示されるように、シャッタ５８により上部開口５９を開閉可能なケース６０内に紫外線照射ランプ６１を備えている。チップ１４を廃棄するときには、電動ピペット１２に設けられた押圧部材５６によってチップ１４の上端部を押し下げることにより、電動ピペット１２からチップ１４を取り外し、ケース６０内に落下させることで回収されるようにしてもよい。シャッタ５１，５８は、例えば、図１１（ａ）に閉状態、（ｂ）に開状態をそれぞれ示すアイリスシャッタ等任意の構造のものでよい。
【００７９】
また、成長因子としては、サイトカインの他に、例えば、濃縮血小板、ＢＭＰ、ＦＧＦ、ＴＧＦ−β、ＩＧＦ、ＰＤＧＦ、ＶＥＧＦ、ＨＧＦやこれらを複合させたもの等の成長に寄与する物質を採用することにしてもよい。また、抗生剤としては、ペニシリン系抗生物質の他、セフェム系、マクロライド系、テトラサイクリン系、ホスホマイシン系、アミノグリコシド系、ニューキノロン系等任意の抗生物質を採用することができる。
【００８０】
また、細胞を生体組織補填材に付着させて培養してもよい。生体組織補填材としては、リン酸カルシウムに代えて、生体組織に親和性のある材料であれば任意のものでよく、生体吸収性の材料であればさらに好ましい。特に、生体適合性を有する多孔性のセラミックスや、コラーゲン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ヒアルロン酸、またはこれらの組合せを用いてもよい。また、チタンの様な金属であってもよい。また、生体組織補填材は、顆粒状でもブロック状でもよい。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る培養処理装置および自動培養装置によれば、使用済みのチップに付着していた塵埃が、乾燥することにより空気中に浮遊した場合においても、使用済みのチップを回収しようとする作業者に、塵埃が降りかかることや、培養容器に塵埃が飛来することを防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係る自動培養装置を示す斜視図である。
【図２】 図１の自動培養装置の第１空間を概略的に示す縦断面図である。
【図３】 図１の自動培養装置の第１空間を概略的に示す平面図である。
【図４】 図１の自動培養装置において用いられる培養容器の一例を示す斜視図である。
【図５】 図１の自動培養装置の培養処理装置を概略的に示す縦断面図である。
【図６】 図１の自動培養装置のチップ回収部を示す斜視図である。
【図７】 この発明に係る自動培養装置の変形例を示す図５と同様の縦断面図である。
【図８】 この発明に係る自動培養装置の他の変形例を示す図５と同様の縦断面図である。
【図９】 チップ供給装置の変形例を示す縦断面図である。
【図１０】 チップ回収部の変形例を示す縦断面図である。
【図１１】 シャッタの一例を説明する平面図である。
【符号の説明】
１ 自動培養装置
３ 培養容器
４ 培養室
１３ 分注ロボット（処理装置）
１４ チップ（先端部）
３２ 処理部
３３ ファン（吸引装置）
３４ フィルタ
３５ 空気清浄機
３９ 吸引ファン（吸引装置）
４０ アクセス扉
４１，４２ 扉開閉センサ（扉開閉検出装置）
４５ 回収容器（廃棄容器）
Ｓ２ 第２空間（培養処理装置）

Claims (16)

1. 培養容器内に収容された細胞に対して所定の処理を施す処理部を備え、
   該処理部に前記所定の処理を加えるための着脱可能な先端部を備える処理装置と、該処理装置から取り外された使用済みの先端部を収容する廃棄容器と、該廃棄容器内の空気を吸引する吸引装置とが設けられている培養処理装置。
2. 前記所定の処理が、液体を吸引して培養容器内に注入する処理である請求項１に記載の培養処理装置。
3. 前記先端部が、液体を吸引して培養容器内に注入するためのチップである請求項２に記載の培養処理装置。
4. 前記吸引装置が、吸引した空気をフィルタを介して処理部外に廃棄するファンである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の培養処理装置。
5. 前記吸引装置が、吸引した空気をフィルタを介して処理部内に供給する空気清浄機により構成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の培養処理装置。
6. 前記フィルタがＨＥＰＡフィルタである請求項４または請求項５に記載の培養処理装置。
7. 前記処理部が筐体内に配置され、
   該筐体に、前記廃棄容器にアクセスするためのアクセス扉が設けられ、
   該アクセス扉の開閉状態を検出する扉開閉検出装置と、該扉開閉検出装置によりアクセス扉が開かれたことが検出された場合に、前記吸引装置を作動させる吸引制御装置とを備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の培養処理装置。
8. 前記吸引制御装置は、前記扉開閉検出装置によりアクセス扉が開かれたことが検出された場合に、吸引量を増大させるように前記吸引装置を作動させる請求項７に記載の培養処理装置。
9. 前記アクセス扉が所定以上開かないようにロックするロック機構を備え、
   前記吸引制御装置は、前記扉開閉検出装置によりアクセス扉が閉状態から開状態に切り替わったことが検出された場合に、前記吸引装置を作動させた後に前記ロック機構によるロックを解除する請求項７または請求項８に記載の培養処理装置。
10. 前記吸引制御装置は、前記扉開閉検出装置により前記アクセス扉が開状態から閉状態に切り替わったことが検出された場合に、前記吸引装置の作動を停止する請求項７に記載の自動培養装置。
11. 前記吸引制御装置は、前記扉開閉検出装置により前記アクセス扉が開状態から閉状態に切り替わったことが検出された場合に、前記吸引装置による吸引量を減少させるよう制御する請求項８に記載の培養処理装置。
12. 前記処理部が筐体内に配置され、
    該筐体に、前記廃棄容器にアクセスするためのアクセス扉が設けられ、
    該アクセス扉を開放するアクセス扉開放スイッチを備え、
    該アクセス扉開放スイッチが押された場合に、前記吸引装置を作動させた後にアクセス扉を開放する吸引制御装置を備える請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の培養処理装置。
13. 前記アクセス扉を閉鎖するアクセス扉閉鎖スイッチを備え、該アクセス扉閉鎖スイッチが押された場合に、前記吸引制御装置が、前記アクセス扉を閉鎖した後に前記吸引装置の作動を停止する請求項１２に記載の培養処理装置。
14. 前記吸引制御装置は、前記アクセス扉開放スイッチが押された場合に、吸引量を増大させるように前記吸引装置を作動させる請求項１２に記載の培養処理装置。
15. 前記アクセス扉を閉鎖するアクセス扉閉鎖スイッチを備え、該アクセス扉閉鎖スイッチが押された場合に、前記吸引制御装置が、前記アクセス扉を閉鎖した後に前記吸引装置による吸引量を減少させるよう前記吸引装置を作動させる請求項１４に記載の培養処理装置。
16. 細胞を収容した培養容器を出し入れ可能に収容し、所定の培養条件を維持しつつ細胞を培養する培養室と、
    該培養室外に配置された請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の培養処理装置と、
    これら培養室と培養処理装置との間において培養容器を搬送する搬送機構とを備える自動培養装置。

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