JP4473711B2 - 培養装置 - Google Patents

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Description

本発明は、培養装置に関し、特にヒト細胞を培養する培養装置(インキュベータ)に関する。
従来から、各種の微生物や細胞などの被培養物を培養するために、被培養物を内部に収容し、培養環境を調整する培養装置(インキュベータ)が用いられている。
特に、最近はこのような培養装置を用いて、ヒト細胞などの哺乳動物細胞等の組織培養が盛んに行われ始めている。たとえば、受精卵や心筋細胞などの培養である。
しかしながら、複数の細胞を一つの培養室で行うと、培養しているヒト細胞を検体する場合などに、作業ミスにより細胞の取り違え等が発生する可能性がある。
そこで、細胞の培養は、一つの細胞につき、一つの培養室内において実施するようにし、複数の培養室を縦横に並べられて設置するようにしていた(たとえば、特許文献1参照。)。
特開2004−016094号公報
しかしながら、従来のように複数の培養室を横に並べる方法では、培養室の設置スペースをとりすぎてしまい、多くの培養室を設置することが難しい。一方、培養室を縦に並べる方法では、培養室の重量に耐えうる専用のラックが必要となってしまい、又積み重ねられた培養室の細胞を取り出すことが難しくなる。
さらに、培養室の扉を開け、培養室の棚から細胞の入った容器(シャーレやフラスコ等)を取り出す必要があるため、クリーンベンチへ持ち運ぶまでの間に、作業ミスで容器の培地などをこぼしてしまうリスクがあった。
そこで、本発明は、複数の培養室を持ちながらも省スペースで複数の細胞の格納が可能であり、また、安全でかつ容易に細胞取り出すことができる培養装置を提供することを目的とする。
請求項1に係る発明では、複数の培養室を筐体内に格納する培養装置であって、少なくとも一部が筐体内から筐体外へ移動可能な引出部を複数備え、複数の培養室を複数の引出部にそれぞれ着脱可能に載置することとした。
また、請求項2に係る発明では、請求項1に係る発明において、引出部の移動を制御する駆動部を複数有することとした。
また、請求項3に係る発明では、請求項1又は請求項2に係る発明において、筐体の培養室引出側に、駆動部を動作させるスイッチを設けたを設けることとした。
また、請求項4に係る発明では、請求項1乃至請求項3のいずれかに係る発明において、コンピュータ装置と通信可能な通信部を有し、通信部を介し、コンピュータ装置から培養室引出要求又は培養室格納要求を受信すると、駆動部を動作させることとした。
また、請求項5に係る発明では、請求項4に係る発明において、通信部を介し、コンピュータ装置から培養室引出禁止命令を受信すると、駆動部をロックすることとした。
そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。
すなわち、請求項1に係る発明では、複数の培養室を筐体内に格納する培養装置であって、少なくとも一部が筐体内から筐体外へ移動可能な引出部を複数備え、複数の培養室を複数の引出部にそれぞれ着脱可能に載置することとしているため、複数の被培養物を培養室毎に培養することができる。
また、請求項2に係る発明では、引出部の移動を制御する駆動部を複数有することとしているため、培養室への被培養物の格納及び取り出しを容易にすることができる。
また、請求項3に係る発明では筐体の培養室引出側に、駆動部を動作させるスイッチを設けたこととしているため、ワンタッチで培養室の引出及び格納を行うことができ、きわめて利便性に優れている。
また、請求項4に係る発明では、コンピュータ装置と通信可能な通信部を有し、通信部を介し、コンピュータ装置から培養室引出要求又は培養室格納要求を受信すると、駆動部を動作させることとしているため、遠隔操作により培養室の引出及び格納を行うことができ、きわめて利便性に優れている。
また、請求項5に係る発明では、通信部を介し、コンピュータ装置から培養室引出禁止命令を受信すると、駆動部をロックすることとしているため、遠隔操作によって培養室の引出及び格納のロックすることができから、管理性が優れている。
本発明の実施形態の培養装置は、複数の培養室を筐体内に格納し、これらの培養室を引出部に着脱可能に載置すると共に、この引出部を筐体外へ移動することによって、培養室を培養装置から取り出すことができるようにしたものである。
このようにしたので、複数の被培養物を培養室毎に培養することができ、従って、交差汚染(クロスコンタミ)等のリスクを最小限に抑えることができる。
しかも、培養室が持ち運び可能であるから、培養室から被培養物の入ったシャーレ等を取り出す場合に比べ、クリーンベンチの検体設備まで安全に持ち運ぶことができる。
さらに、培養室を、被培養物を収容する容器部と容器内部を密封する蓋とから構成しているので、いきなり被培養物を培養室から取り出して、持ち運ぶのに比べて、被培養物の温度変化を低減することが可能となる。
また、培養室にガス接続口とヒータを加熱するための電力線とを接続するためのコネクタを有している。
よって、クリーンベンチ側にこのコネクタを接続することができる装置を準備すれば、培養装置本体から培養室を取り外しても、培養室の温度などを保ちながら検体をすることも可能となる。
そして、引出部の移動を制御する駆動部を有しているから、培養室への被培養物の格納及び取り出しを容易にすることができる。すなわち、培養室を自動で取り出すことができるため、作業性に優れている。
しかも、引出部の移動をゆっくりと行うように制御すれば、手動で培養室を取り出すのに比べ、被培養物の培地をシャーレ等からこぼしてしまうといったリスクを回避することが可能となる。なお、引出部の収容の際も同様にゆっくりと制御することが必要である。
さらに、筐体の培養室引出側に、駆動部を動作させるスイッチを設けることとしているため、ワンタッチで培養室の引出及び格納を行うことができ、きわめて利便性に優れている。
さらに、各培養室は、収容状態において、培養装置本体の前面開口部から露出するように収容しているため、培養室が培養装置本体に収容されているかを一見して判断することができる。
よって、培養室を収容する際に、わざわざ引出部を引き出してみるという操作を回避することができると共に、誤って培養室の入った引出部を引き出すことによるその培養室へのガス供給停止やヒータ加熱の停止といった自体を極めて容易に回避することが可能である。
さらに、コンピュータ装置と通信可能な通信部を介し、コンピュータ装置から培養室引出要求又は培養室格納要求を受信すると、駆動部を動作させることとしているため、遠隔操作により培養室の引出及び格納を行うことができ、きわめて利便性に優れている。
特に、培養装置本体に駆動部を動作させるスイッチを設けず、遠隔操作のみで動作させるようにすれば、安全性を高めることが可能となる。
また、パスワードやIDの入力後にこれらの要求を受信できるようにすれば、第三者が勝手にコンピュータ装置を使用して、培養装置を制御する危険性を回避することができる。
さらに、通信部を介し、コンピュータ装置から培養室引出禁止命令を受信すると、駆動部をロックすることとしているため、遠隔操作によって培養室の引出及び格納のロックをすることができるから、誤って培養室を取り出してしまうといった事態などを回避することができる。
以下、本実施形態の培養装置について、図面を参照して具体的に参照する。
図1は本実施形態における培養装置の培養室収容時の外観図、図2は本実施形態における培養装置の培養室引出時の外観図である。
図1において、1は培養装置本体、2a〜dは培養室である。
培養装置本体1は、培養室2a〜dをそれぞれ収容するための開口部3a〜d、培養装置本体1及び培養室2a〜dの制御の設定等するための制御パネル4、開口部3a〜dを通じて、培養室2a〜dをそれぞれ収容及び引き出すための引出部5a〜dを有している。
ここで、制御パネル4には、各培養室2a〜d内の温度をそれぞれ表示する温度表示部6a〜dと、各培養室へのガスの供給や供給停止を制御する操作のために用いられるガス供給スイッチ7a〜d、引出部5a〜dをそれぞれ収容及び引き出すための引出スイッチ8a〜d、温度設定等を行うための設定スイッチ9、培養室へのガス流量を調整するためのガス流量コントロールつまみ10などが設けられている。
なお、図1においては、各培養室2a〜dは、培養装置本体1の開口部3a〜dへ収容されている状態(以下、「収容状態」とする。)にあり、培養装置本体1の開口部3a〜dから引き出された状態(以下、「引出状態」とする。)は、図2に示すような状態となる。
以下、培養装置本体1の構成、引出部の構成、培養室の構成について順次説明する。
まず、培養装置本体1の構成について、図3を参照して説明する。
図3において、11は培養室2a〜dへガスを供給するガス供給部、12a〜dはそれぞれ各培養室2a〜dへのガスの供給や供給停止を制御するガス供給制御部、13a〜dはそれぞれ培養室2a〜dの蓋から加熱する本体ヒータ、14a〜dはそれぞれ本体ヒータ13a〜dの温度を検出する温度センサー、15a〜dはそれぞれ引出部5a〜dの収容及び引出をするためのモータ、16は外部コンピュータと通信するための通信インターフェイス、17はプログラムや各種設定情報を格納する記憶部、18は培養装置全体を制御する制御部である。なお、図中において、B〜DブロックはAブロックと同等のため省略している。
ここで、ガス供給部11は、CO2の濃度約5%のガスを培養室2a〜dへ供給する機能を有し、ガス流量コントロールつまみ10の操作に応じて、培養室2a〜dへのガス流量の調整が行われる。
さらに、ガス供給スイッチ7a〜dの操作によって、制御部18は、ガス供給制御部12a〜dを制御し、各培養室2a〜dそれぞれへのガス供給の開始及び停止を行う。
このように、ガス供給を培養室2a〜dごとに行うことにより、例えば使用しない培養室へはガス供給を停止することができ、ガス消費の低減を図ることが可能となる。
しかも、その制御に、つまみやスイッチを使用しているため、簡単な操作でガスの流量の調整やガス供給停止等が可能となる。
また、本体ヒータ13a〜dは、図2に示すように、培養室収容ブロック19a〜d内にそれぞれ配置されると共に、それぞれ培養室2a〜dの蓋前面全体を加熱できるように蓋前面上方部に配置される。なお、培養室収容ブロック19b〜dは、培養室収容ブロック19aと同等のため、図示を省略している。
そして、温度センサー14a〜dを介して制御部18で検出された本体ヒータ13a〜dの加熱温度は、培養室2a〜dの温度が設定された温度になるように制御部18によって調整される。すなわち、温度センサー14a〜dからの信号に基づいて、制御部18が本体ヒータ13a〜dへ供給する電力を調整する。
なお、培養室収容ブロック19a〜dは、各々その外周に断熱材を使用し、隣接する培養室のヒータなどの影響を受けないようにしているが、培養室収容ブロック19a〜d間に断熱材を使用するようにしてもよい。
また、モータ15a〜dは、それぞれ引出スイッチ8a〜dの操作に応じて制御部18から出力される駆動信号により、引出部を収容状態若しくは引出状態になるように駆動する。
なお、制御部18の制御により、このモータ15a〜dの駆動を、培養室に収容されたシャーレの培地などがこぼれないように、培養室をゆっくり培養装置本体1から引出すように行う。
また、通信インターフェイス16は、RS-485を用いており、カスケード接続による通信が可能としているが、LANインターフェイスなどを用いることも可能である。
ここで、培養室2a〜dと制御部18との間の制御信号等について説明する。
図4に示すように、培養室2a〜dと制御部18との間には、後述の容器内ヒータを加熱するための電力を供給するヒータ電力供給線20a〜d、培養室の温度を検出する培養室温度センサー信号線21a〜d、培養室の湿度を検出する培養室湿度センサー信号線22a〜d、培養室の収容を検出する培養室収容検出線23a〜d、培養室に電力を供給する電力供給線24a〜dが設けられている。
制御部18は、培養室温度センサー信号線21a〜dから培養室2a〜dの温度を検出し、培養室内の温度が設定された温度になるように、容器内ヒータへの電力を供給するヒータ電力供給線20a〜dへ供給する電力を制御する。
このように、容器内ヒータによって培養室底部から、そして本体ヒータによって培養室上部から培養室を加熱するため、容器内部全体を均等に加熱することができるから、容器内部に凝結等が発生するのを容易に防止することができる。
また、制御部18は、引出部5a〜dを同時に一つしか引き出せないように制御するようにもできる。たとえば、引出部5aが引出された状態のときは、残りの引出部5b〜dは、格納状態に固定されたままにし、引出部5aが格納状態になったときにのみ、残りの引出部5b〜dのうち一つを引出し可能とする。
このようにすることで、培養室2を誤って別の引出部5に格納し、培養室2の培養環境を変えられてしまうような状況を回避することが可能である。
さらに、制御部18は、引出部5a〜dが収容状態や引出状態になった時間及び回数をそれぞれ培養室2a〜d毎に、記憶部17へ記憶する。
これにより、培養室2a〜dの収容や引出の管理や試験条件の把握が容易になる。
さらに、制御部18は、制御パネル4からID、パスワード及び培養室番号等が入力されたときにのみ、引出部5a〜dの引出し制御を行うことができる。
これにより、培養室を勝手に取り出したりされる危険性を回避することができる。
次に、引出部5の構成について、図5、6を参照して具体的に説明する。
引出部5a〜dは、図5に示すように、載置板29と、スライドレール30,31、L字部材32,33、駆動部とをそれぞれ有する。
載置板29は、図5に示すように培養室2を載置できるように、培養室2底面と同等若しくはそれより大きい載置面37を有すると共に、この載置面37の一端から垂直でかつ培養室2から遠ざかる方向に延びる保護面36が形成されている。この保護面36は、培養室2が引出部5に載置されて格納状態にあるときに、培養装置本体1の開口部3を覆って内部を保護する機能を有する。さらに、載置面37には、左右端に凸状突起部38,39が設けられており、培養室2に設けられた後述の凹状の陥没部44,45と係合する。
スライドレール30,31は、培養室2の格納状態においては、培養装置本体1筐体内部に格納され、培養室2を引き出す際には、培養装置本体1筐体前面から突出するように、培養装置本体1に固定された第1のレールに、載置板29側に固定された第2のレールが摺動することにより、伸長可能に構成されている。
L字部材32,33は、一面でそれぞれスライドレール30,31にねじ等で連結されるとともに、他面で載置板にもねじ等で連結される。
また、L字部材32の載置板29との連結面の裏面には、ラックギア35がスライドレール31の伸長方向に形成されており、このラックギア35はモータ15の歯車34と噛合するように、歯形状の凹凸がスライドレール31の伸長方向に連続して設けられている。なお、ここでは、モータ15、歯車34及びラックギア35を駆動部としている。
そして、モータ15の歯車34の回転により歯車34とラックギア35との噛合位置とが移動することに伴い、L字部材32に連結された載置板29を移動する。
上記構成により、モータ15を駆動させることによって、引出部5の少なくとも載置板29を移動させることができ、培養室2を収容状態に置いたり、引出状態に置いたりすることが可能となる。
次に、図4及び図7〜10を参照して培養室の構成につき、詳細に説明する。
図7、8に示すように、培養室2は、略立方体の箱形の外形を有しており、被培養物が収容された容器を取出すために上面を開口形成している容器部40と、この容器部40開口部を封止する蓋60とから構成される。
ここで、容器部40開口部の後端部分(培養室の後面付近)には、枢軸41設けられており、この枢軸41に蓋60の後端部が回動自在に取り付けられる。すなわち、容器部40開口部に蓋60が回動自在に支持される。
また、蓋60はその前端部に貫通孔61が形成されると共に、容器部40前端部には係止爪42が形成されており、容器部40開口部を封止する位置に蓋60が到達すると、前記貫通孔61に係止爪42が係合して、容器部40を密封状態に保つ。
そして、容器部40前面に形成された蓋解除操作部43を押下することにより、係止爪42が移動し、貫通孔61と係止爪42との係合状態が解除される。
また、蓋60には、容器部40開口部より少し大きい四角枠形状のパッキン62が設けられており、このパッキン62によって、容器部40の密封度を高めることができる。
また、容器部40の底面の左右端には、引出部5の後述する凸状突起部38,39と係合可能なように、凹状の陥没部44,45が形成されている。
したがって、培養室2を引出部5に載置したときに、凹状の陥没部44,45と凸状突起部38,39とがそれぞれ係合する。
これにより、培養室2は容易に引出部5の所定位置に固定されることになり、誤った位置に置かれて、培養室2が格納位置に格納できないという問題は発生しない。
しかも、引出方向、すなわち載置面37と水平方向ではなく、載置面37に垂直な方向で係合やその解除をするようにしているため、引出部5a〜dを引き出すときに飛び出してしまうというような危険性がない。
また、容器部40内には、培養物を格納したシャーレ等を収納するための収納部46と、容器部内の湿度を保つための水を貯めるU字状の溝47とが設けられている。
次に、容器部40の構成につき、図8、9を用いて説明する。
図9に示すように、容器部40は、伝導率の高いアルミ等からなる内容器48と伝導率の高いアステンレス等からなる外容器49とから構成される。
内容器48には、収納部46と溝47が形成されると共に、湿度センサー50及びガス流入口51とが設けられている。
また、図4及び図8〜10に示すように、外容器49には、容器内ヒータ52、温度センサー53、接続コネクタ54、ガス接続口55が設けられている。
培養室2内の温度は、温度センサー53によって電気信号へ変換され、接続コネクタ54及び培養室温度センサー信号線21を介して、制御部18へ入力される。そして、制御部18は、設定された温度に培養室2が保たれるように、ヒータ電力供給線20及び接続コネクタ54を介して、電力を供給することによって容器内ヒータの加熱温度を制御する。
なお、温度センサー14a〜dに基づいて検出された温度は、制御部18によって、それぞれ温度表示部6a〜dに表示されるので、培養装置それぞれがどのような温度か一見してすぐに識別することができる。
しかも、後述するように培養室2を引き出した場合には、後述のように培養装置本体1と培養室2との接続が切り離されるので、制御部18は、引き出された培養室2の温度を検出することができず、温度表示部6への温度表示は行わない。
したがって、培養室2が培養装置本体1から引き出されているときのみならず、培養室2が培養装置本体1へきちんと収容されていない状態、すなわち培養室2と培養装置本体1との接続ができていない状態であることを一見して把握することが可能となる。
なお、容器内ヒータ52は、外容器49の内側表面に配置され、この容器内ヒータ52により熱伝導率の高いアルミ等で形成された内容器48を均一に加熱する。
培養室2内の湿度は、湿度センサー50によって電気信号へ変換され、接続コネクタ54及び培養室湿度センサー信号線22を介して、制御部18へ入力される。そして、制御部18は、湿度が90%未満になったときに、スピーカー(図示せず)から警告音を出力したり、通信インターフェイス16を介して外部へその旨の情報を所定の端末へ通知する等の制御を行う。
培養室2内のガス濃度は、ガス供給部11からのガスは、培養装置本体1に設けられた培養室2毎のガス供給口(図示せず)からガス流入口51から流入することによってCO2の濃度が約5%に保たれる。
ここで、図10に示すように、容器部40の後面には、上述したガス接続口55と接続コネクタ(オス)54が設けられる一方、培養装置本体1のガス供給口25(図示せず)と接続コネクタ部(メス)26(図示せず)に接続可能な形状を有している。
培養装置本体1のガス供給口25と接続コネクタ部(メス)26は、培養室2が格納位置にあるときに、各々培養室2のガス接続口55と接続コネクタ(オス)54にそれぞれ嵌合する位置に形成されており、この嵌合位置にあるときのみ、培養室2にガス、電力及び信号などを供給することができる構成としている。
なお、接続コネクタ部(メス)26のあるピンをグランドに接続しておき、接続コネクタ(オス)54を嵌合させたときに、そのピンがグランドに接続されていることを制御部18が検出することによって、嵌合位置にあることを制御部18が検出するようにしてもよい。
この場合、制御部18は、嵌合位置にあるときに、培養室2にガス、電力及び信号などを供給し、嵌合位置にないときには、ガス、電力及び信号などの供給を停止するように制御する。
このように、培養室2が格納位置にあるときだけガス及び電気を供給するので、ガス漏れや漏電等を防止することができる。
なお、電気的な制御を採用せずに、単に機構的のみでガス等の供給開始及び停止を行う構成とすることも可能である。たとえば、ガス供給口25と接続コネクタ部(メス)26とが完全に嵌合したときに、ガス接続口55の突起部(図示せず)がガス供給口25から押圧され、ガス接続口55のガス供給弁(図示せず)が開放されるような構成にする等である。
次に、外部コンピュータ装置70との通信について、図3及び図11を用いて説明する。
培養装置本体1には、上述したように外部コンピュータ装置70や他の培養装置と通信するためのRS-485やLANインターフェイス等の通信インターフェイス16を有しており、外部コンピュータ装置70と制御部18との間で情報や命令のやり取りを行うことができる。
たとえば、外部コンピュータ装置70から、所定IDやパスワードの送信に続く、モータ15制御の要求(例えば、培養室引出要求や培養室集の要求)やロックの要求(培養室引出禁止要求)を送信することにより、制御部18が通信インターフェイス16を介して、これらの情報を受信し、これらの情報に従って引出部5の引出しや格納及びロックの制御を行うことができる。
なお、ロックの制御はロック時間を指定することができる。すなわち、外部コンピュータ装置70からロック要求と共にロック時間を含めた情報を制御部18が受信することにより、制御部18がモータ15のロックを開始し、ロック時間が経過するまでロックを継続し、その後ロックを終了することによって行うことができる。
また、外部コンピュータ装置70からは、各培養室2の培養環境を設定することが可能である。
すなわち、外部コンピュータ装置70から送信される培養環境設定情報(温度や湿度などの培養条件を規定する情報)を培養装置本体1の制御部18が通信インターフェイス16を介して受信し、記憶部17に記憶すると共に、培養環境設定情報に応じた培養環境を培養環境発生部により発生させることができる。
したがって、制御パネル4を使用しなくても、培養室2の培養環境の設定が可能となるため、利便性が増す。
以上のように、本発明の培養装置によれば、極めて利便性の高い試験環境を整えることができ、作業性向上を図ることができる。
なお、本実施形態では、容器部40には、培養環境を発生するものとして、容器内ヒータ52のみとしたが、電波、磁力、音、放射線、振動等の発生若しくは調整するようにしてもよい。
このように培養室2に各々培養環境発生・調整部分を有することにより、培養室2毎の培養環境で多様な被培養物の培養が可能となる。
本実施形態における培養装置の培養室収容時の外観図 本実施形態における培養装置の培養室引出時の外観図 本実施形態における培養装置本体の構成図 本実施形態における引出部の構成図 本実施形態における培養室の外観図 本実施形態における培養室の構成図 本実施形態における培養室の構成図 本実施形態における培養室の構成図 本実施形態における培養室の構成図 本実施形態における培養室の構成図 本実施形態におけるコンピュータ装置との接続図
符号の説明
1 培養装置本体
2a〜d 培養室
5a〜d 引出部
8a〜d 引出スイッチ
15a〜d モータ
16 通信インターフェイス
18 制御部
70 外部コンピュータ装置

Claims (6)

  1. 複数の培養室を筐体内に格納する培養装置であって、
    少なくとも一部が筐体内から筐体外へ移動可能な引出部を複数備え、
    前記複数の培養室を前記複数の引出部にそれぞれ着脱可能に載置し、
    前記培養室が、密封可能な金属製の外容器と、前記外容器内に収容され上面が開口した金属製の内容器を備え、
    前記内容器が、培養物を格納した培養シャーレを収納する収納部と、水を溜める溝を備える、
    培養装置。
  2. 前記外容器は、ヒータ、温度センサー、接続コネクタ、及び、ガス接続口を備え、前記内容器は、湿度センサー、及び、ガス流入口を備える請求項1に記載の培養装置。
  3. 前記引出部の移動を制御する駆動部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の培養装置。
  4. コンピュータ装置と通信可能な通信部を有し、
    前記通信部を介し、前記コンピュータ装置から培養室引出要求又は培養室格納要求を受信すると、前記駆動部を動作させることを特徴とする請求項3に記載の培養装置。
  5. 前記通信部を介し、前記コンピュータ装置から培養室引出禁止命令を受信すると、前記駆動部をロックすることを特徴とする請求項に記載の培養装置。
  6. 前記コンピュータ装置は、前記培養室が前記引き出し部上の嵌合位置にあるときに、前記培養室にガス、電力及び信号を供給し、前記嵌合位置にないときには、ガス、電力及び信号の供給を停止するように制御する、請求項に記載の培養装置。
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