WO2005061693A1 - 細胞培養装置 - Google Patents
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- WO2005061693A1 WO2005061693A1 PCT/JP2003/016375 JP0316375W WO2005061693A1 WO 2005061693 A1 WO2005061693 A1 WO 2005061693A1 JP 0316375 W JP0316375 W JP 0316375W WO 2005061693 A1 WO2005061693 A1 WO 2005061693A1
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/46—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of cellular or enzymatic activity or functionality, e.g. cell viability
Definitions
- the present invention relates to a cell culture device, and more particularly, to a cell culture device for performing dairy culture.
- Complicated work such as re-seeding of cells into a medium is performed manually.
- the work associated with these subcultures must be performed by a skilled worker in order to suppress the occurrence of contamination and the like.
- Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-275659 discloses an apparatus for automatically culturing cells in a closed environment by judging the timing of medium exchange and subculture by a camera in a culture tube to prevent contamination of cell culture. Is disclosed. Although this device employs a closed system that can reduce the risk of contamination by foreign substances such as microorganisms from the outside, the cultured cells are moved by a pump, which may cause damage to the cells. ⁇ ⁇ The risk of cross-contamination due to handling the cell suspension in the same closed system remained.
- Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-262856 also discloses that the work load and contamination are reduced by removing the square culture tray from the incubator, replacing the culture medium, and returning the work to the incubator again, instead of manually.
- National and human error are reduced To disclose. However, when it was taken out of the incubator, it was opened to the open air, so that complete contamination was not achieved.
- An object of the present invention is to provide a culture apparatus capable of almost completely removing damage to cells, contamination and cross-contamination while maintaining the workability associated with the subculture. Disclosure of the invention
- the cell culture device of the present invention is a culture device that adjusts the internal environment and accommodates at least one incubator containing the medium in which the cells are seeded, and cultures the cells, and exchanges the culture medium in the incubator.
- Medium-exchange means for performing cell culture
- cell state measuring means for measuring the state of cells in the incubator, and seeding the cells in the incubator cultured by the culture means into another incubator in which the cells have not been inoculated.
- the object is attained by providing the casing having at least one opening / closing section, and the transport means configured to transport the incubator at least between the opening / closing section and the cell seeding means.
- the culturing means has a configuration in which incubators are accommodated one by one and has a plurality of slots separated by partition walls. Contamination and cross-contamination due to the infection of the virus can be prevented.
- the housing has an inner partition that separates a space that houses the incubator that constitutes the culture means in the housing 1 ”and a space other than the space that houses the incubator.
- the space for accommodating the plurality of incubators constituting the culture means in the housing is provided as another space in the housing. In other words, it is preferable because the space for accommodating the incubator can be easily adjusted since the space for accommodating the incubator can be easily separated from the space where the medium is exchanged or seeded.
- the cell seeding means is configured to seed the cells in the incubator, which has measured the state of the cells, in another incubator if the cells have not been seeded, according to the result of the fh measurement by the cell state measuring means. Then, since the device automatically performs the subculture operation according to the measurement result of the cell state measuring means, the workability of the operation associated with the subculture can be further improved.
- the cell state measuring means has a camera for photographing the incubator and is configured to measure the state of the cells by analyzing an image photographed by the camera, the operator can observe the image with a microscope or the like. It is preferable because the necessity of measuring the state of the cells can be eliminated, and the workability of the work associated with the subculture can be further improved.
- 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.
- an identification information reading means for reading identification information attached to the incubator either before or after being carried into the housing.
- the relevant identification information attached to the identification information attached to the incubator from which the cells were collected, and the created identification information is added.
- Such a configuration is preferable because it is possible to manage reports on an incubator in which cells have been replated for subculture.
- the system includes an ih command switch to command the suspension of culture in a specific incubator, and transports the incubator whose culture is suspended in response to the suspension instruction to the open / close section of the housing by transport means and discharges it from this open / close section.
- the identification information of the incubator that stops the culture in response to the stop command or related information The system has a culture suspending means for extracting identification information related to the identification information or an incubator to which the related identification information is attached, transporting the culture vessel to the opening / closing section of the housing by the transporting means, and discharging the culture vessel from the opening / closing section.
- 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 incubators other than the determined incubator, the incubator with the identification information related to the incubator in which the abnormality was determined or the related identification information or with the related identification information is extracted, and the housing is mounted on the housing by the transportation means. It is configured to have a culture stopping means for transporting to and opening from the opening / closing section.
- the incubator in which the abnormality is detected and the incubator related to the incubator can be automatically removed from the apparatus, and the work involved in subculturing can be performed. This is preferable because the workability of the method can be further improved.
- the incubator has a means for preventing carry-in.
- the cells in the incubator with this identification information can be used in the incubator inside the housing.
- the alarm and / or the opening / closing part of the housing is kept closed to prevent the incubator containing cells of different origins from being brought into the housing.
- the incubator is provided with an incubator blocking means.
- the opening / closing portion of the housing can be, for example, an air-lock type, so that an atmosphere outside the housing can be used. It is not necessary to make the structure hard to flow into the body, and the structure of the opening / closing part of the housing can be simplified, which is preferable. Furthermore, if the pressure in a space other than the space accommodating the incubator is lower than the space accommodating the incubator constituting the culture means in the housing, contamination to the incubator can be easily prevented.
- the apparatus has an ultraviolet irradiation means for irradiating at least a space in the housing where cells are seeded by the cell seeding means and a space where the medium is exchanged by the medium exchange means.
- an ultraviolet irradiation means for irradiating at least a space in the housing where cells are seeded by the cell seeding means and a space where the medium is exchanged by the medium exchange means.
- 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 one embodiment of the Itoda spore culturing apparatus 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 one embodiment of the cell culture device to which the present invention is applied.
- FIGS. 4A and 4B are perspective views showing the appearance of an embodiment 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. It is a figure showing the state where several cell culture devices were connected and installed.
- FIG. 4A shows a state in which the cell culture device is installed alone
- FIG. It is a figure showing the state where several cell culture devices were connected and installed.
- FIG. 5 is a flowchart showing a schematic operation of an embodiment of the 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 modified example of the cell culture device to which the present invention is applied.
- 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 a controller of the cell culture device of the present embodiment and each operating portion.
- FIG. 4 is a perspective view showing ⁇ m of the cell culture device to which the present invention is applied,
- FIG. 5 is a flowchart showing a schematic operation of a cell culture apparatus to which the present invention is applied.
- the cell culture device includes an ID reader 3 for reading identification information, ie, ID, attached to the incubator 1 attached to the incubator 1, and measures the state of the cells.
- Dividing means that forms part of the cell measuring means 5 and the transporting means 6 and selects the transport destination of the incubator 1 by branching the transporting path of the incubator 1, a medium for exchanging the culture medium in the incubator 1 Exchange means 9, Cell seeding means for disseminating and distributing cells in incubator 1 into medium in another incubator 1,
- the cell culture device of the present embodiment includes the ID reading means 3, the cell measurement 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 culture.
- the means 15 and the like are housed in an airtight housing 17.
- a controller 21 for controlling the operation of the cell culture device is provided outside the housing 17.
- the housing 17 has a cell carry-in port 19a and a cell carry-out port 19b serving as an opening / closing unit.
- the transport means 6 transports the incubator from the cell entrance 19a of the housing 17 to the flow dividing means 7 through the ID reading means 3 and the cell measuring means 5 in order. Further, in the transport means 6, the transport path of the incubator is branched by the splitting means 7, and in one route, the splitting means 7 passes through the medium exchange means 9 or the cell seeding means 11 and the related ID assigning means 13 in order. Then, the incubator 1 is transferred to the culture means 15. In another route, the culture that has been The incubator 1 is transported to the cell outlet 19b, and the incubator 1 to be discarded when an abnormality or the like has occurred is transported to the cell outlet 19b. On the other hand, the transfer means 6 transfers the incubator 1 from the culture means 15 to the cell measurement means 5.
- the culture means 15 is separated from other spaces in the housing 17 by an 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 transport 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 also transfers the incubator 1 from the inner loading port 25b to the cell measuring means 5.
- the culturing means 15 includes a carbon dioxide sensor 27 for detecting the concentration of carbon dioxide inside the culturing means 15, and a carbon dioxide cylinder 29 connected at one end, and a culturing means for the culturing means 15 at the other end.
- the culturing means 15 is provided in a space constituting the culturing means 15 detected by the controller 21 with the carbon dioxide concentration sensor 27, that is, a carbon dioxide supply pipe according to the carbon dioxide concentration in the culturing space accommodating the incubator 1 of the culturing means 15.
- the culturing means 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 accommodating the incubator 1 of the culturing means 15 within a certain range. it can.
- the culturing unit 15 is a carbon dioxide gas incubator, and can adjust the carbon dioxide concentration and temperature in the culturing space accommodating the incubator 1 of the culturing unit 15, that is, the internal environment.
- 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 25. It has a transportation means in the culture means for transporting 1 and the like.
- a carbon dioxide supply pipe 31 provided with an electromagnetic valve 33 is connected similarly to the culture means 15.
- a carbon dioxide concentration sensor 27 for detecting the carbon dioxide concentration in the space other than the culture space of the culture means 15 in ⁇ 7 ⁇ is provided.
- the culture The concentration of carbon dioxide in a space other than the culture space of the step 15 can be adjusted to the same state as in the culture space of the culture means 15, and when the incubator 1 is loaded or unloaded into the culture space of the culture means 15.
- the inner carry-in port 25a and the inner carry-out port 25b provided in the inner partition 23 that defines the culture means 15 are opened, the internal environment of the culture space of the culture means 15, that is, the culture environment can be hardly changed.
- the controller 21 includes an ID reading unit 3, a cell measuring unit 5, a transporting unit 6, a flow dividing unit 7, a medium exchange unit 9, a cell seeding unit 11, and a related ID providing unit 13, which are surrounded by a broken line in FIG. It is electrically connected to the transport means 6 and the like via the wiring 35, and 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 IDs
- the control unit that controls the operation of the application unit 13 and the culture unit 15 is a part of each unit.
- the controller 21 is a monitor for displaying various information such as input devices such as a keyboard and a mouse, information about control and information about a culture state such as a result of measurement by the cell state measuring means 5, and a process of culture.
- storage means for storing various parameters, identification information, related identification information, and the like in each step of the culture.
- one opening / closing section 19 serving as the cell entrance 19 a and the cell exit 19 b shown in FIG. 1 is provided on one surface of the side wall of the housing 17.
- the space on the side wall provided with the opening / closing section 19 in the housing 17 is a medium exchange and cell seeding section 37, and an ID reader 3, cell measurement means 5, and transport means are provided in the space for the medium exchange and cell seeding section 37.
- the space on the side wall opposite to the side provided with the opening / closing portion 19 in the housing 7 is referred to as a culture portion 39, and the space serving as the culture portion 39 accommodates the incubator 1 and accommodates the incubator 1.
- This is a culture space for culturing cells seeded in the medium.
- the internal partition 23 separates the medium exchange and cell seeding section 37 from the culture section 39.
- the inner partition wall 23 is provided with one inner opening / closing section 25 which also serves as the inner carrying-in port 25a and the inner carrying-out port 25b shown in FIG.
- the opening / closing portion 19 provided in the housing 17 closes the inside of the housing 17 when closed, and a shutter 43 covering the opening 41 of the opening / closing portion 19 of the housing 17, and an upper edge portion of the shutter 43. It is composed of a fixed wire 45, a shirt motor 47 fixed above the opening 41 on the wall of the housing 17, and a pulley 49 fixed to the rotating shaft of the shutter motor 47 and winding the wire 45. I have.
- 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.
- the inner opening / closing portion 25 provided in the inner partition wall 23 includes a shirt 53 covering an opening 51 formed in the internal partition 23, a wire 55 fixed to an upper edge portion of the shirt 53,
- the shutter 23 includes a shutter motor 57 fixed to the upper part of the opening 51 of the partition wall 23, a pulley 59 fixed to the rotation shaft of the shutter motor 57 and winding the roller 55.
- 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.
- a first belt conveyor 61 serving as a conveying means 6 for conveying the incubator 1 from the opening / closing section 19 to the inside opening / closing section 25 is provided.
- the first belt conveyor 61 is hung between rollers 61a installed on the opening / closing section 19 side, rollers 61b installed on the inner opening / closing section 25 side, and rollers 61a and rollers 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 shown by the arrow C in FIG.
- the roller motor 61d of the first belt conveyor 61 is connected to the 1/0 port 21a of the controller 21 via the wiring 35.
- an incubator 1 serving 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.
- a par code reader 63 is provided for reading a bar code corresponding to the identification information pasted on the bar code. That is, the identification information is obtained by attaching a label printed with a barcode corresponding to the identification information to the incubator 1. It is attached to.
- 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 FIG.
- a turntable 65 is provided above the end of the opening / closing section 19 side of the first belt conveyor 61, on the inside opening / closing section 25 side of the barcode reader 63, the cell state measuring means 5, the medium exchange means 9, and the cytotoxic seed means 11 are configured.
- a turntable 65 is 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 65aO.
- a not-shown depression 1S large enough to receive the main part la after removing the lid part lb of the culture vessel 1S is formed at predetermined intervals in the circumferential direction.
- Such a turntable 65 is rotated by the drive of the turntable motor 65b as indicated by the arrow K in FIG. Then, 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.
- a piveting mechanism and an imaging unit 67 that constitute the cell state measuring means 5, the medium exchange means 9, and the cell seeding means 11 together with the turntable 65. Is provided.
- the piving 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 by the support member 67a that is suspended toward the turntable 65. It is fixed to the inner surface.
- the support member 67a is provided with a plurality of pinions 67b arranged in the vertical direction.
- a rack 67c extending upward is connected to the pinion 67b by engaging with the pinion 67b.
- a pipette base rotation motor 67d is fixed to the lower end of the rack 67c.
- the rotation axis of the pipe base rotation motor 67d is fixed to the center of a disk-shaped pipette base 67e located at the bottom IJ of the pipe base rotation motor 67d.
- One of the pinion pins 67b is connected to the rotating shaft of a pipette base elevating motor 67f.
- the pipe base rotary motor 67d and the pipe base elevating motor 67f are arranged as shown in FIG.
- the controller 21 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35, and is connected.
- the microscope CCD camera unit 67g that constitutes 5 is attached.
- a medium exchange pipe nozzle 67h constituting the medium exchange means 9 and a cell seeding pipe 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.
- Such a pivet mechanism and the photographing section 67 are driven by a pit base rotation motor 67d to rotate a pit base 67e as indicated by an arrow L in FIG. 2, and driven by a pit base lifting motor 67f.
- the pivot 67e moves up and down as indicated by the arrow M in FIG.
- the turntable 65, the pitting mechanism, and the imaging unit 67 are composed of a microscope CCD camera unit 67g, a medium replacement pit nozzle 67h, and a cell seeding pit nozzle.
- One of the nozzles 67i and one of the nozzles is installed in a positional relationship so as to come on the incubator 1 mounted on the table 65a of the turntable 65.
- the pipe nozzle 67h for medium exchange and the pipe nozzle 67i for cell seeding were arranged such that the required pipe nozzle was placed on the table 65a of the turntable 65 by rotating the pipe base 67e. Come on incubator 1.
- the pipe 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 pipe nozzle 67h and the cell seeding pipe nozzle 67i. it can.
- a liquid sending tube 69 is connected to the medium replacement pipe nozzle 67h.
- the other end of the liquid sending tube 69 is connected from the inside of the housing 7 to an aspirator unit 71 provided on the side wall portion above the opening / closing unit 19 outside the housing 17.
- the aspirator section 71 has a downwardly directed discharge nozzle 71a, and a tray 73 for receiving the discharged medium is provided below the discharge nozzle 71a outside the housing 17.
- a pump 77 connected to an aspirator section 71 via a tube 75 is provided on the outer ceiling surface of the housing 17. The pump 77 is capable of switching between suction and delivery.
- the aspirator 71 is set to a negative pressure, and the medium in the incubator 1 is suctioned by the medium replacement pipette nozzle 67h and discharged to the tray 73. Further, the aspirator section 71 internally has a flow passage (not shown) for switching a flow path electrically connected to the controller 21. The pulp is used to switch the flow path, and this time, a new sterilized medium is sucked from a medium tank (not shown) installed outside the housing 17. And inject it into the incubator 1 from the medium exchange pipe nozzle 67h.
- One end of a liquid sending tube 79 is connected to the cell seeding pipe 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. During the suction, the fine JI packet in the incubator 1 is sucked into the cell seeding pipe nozzle 67i. Remove the aspirated cells. In this way, the cells in the incubator 1 that have reached confluence can be seeded in a new culture medium in the incubator 1 and the cells can be passaged.
- the pumps 77 and 81 are connected to the IZO port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
- a housing is provided.
- An ultraviolet lamp 82 is provided on the ceiling surface in the vicinity of the pivetting mechanism 17 and the photographing section 67 in 17.
- the ultraviolet lamp 82 is connected to the IZO port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
- the controller 21 turns off the ultraviolet lamp 82, and the cells are seeded in the medium exchange and cell seeding section 37. If there is no incubator 1, the ultraviolet lamp 82 is turned on.
- the second conveyor / reto conveyor 83 includes 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 83 arranged horizontally apart. It is formed by a belt 83c that is hung, a roller motor 83d that is connected to the roller 83a, and drives 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 veneto conveyor 83 connects the wiring 35 to the IZO port 21a of the controller 21. Connected through.
- An incubator gripping arm 85 is provided as a part of the transport means 6 for transporting the main body la of the incubator 1 with the lid lb coming to the end portion on the turntable 65 side removed to the turntable 65.
- the incubator gripping arm 85 is located 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 direction in which the conveyor 83 extends, a horizontal rack 85b extending in the horizontal direction along the direction in which the second belt conveyor 83 extends along the plurality of pinions 85a, and It is fixed to the inner surface of the ceiling of the housing 17 by a hanging support member 85c fixed to the horizontal rack 85b.
- the support member 85c is provided with a plurality of pinions 85d arranged in the vertical direction.
- the vertical racks 85e extending in the vertical direction are connected to each other.
- 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 a 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.
- the gripping portion 85i is opened and closed as shown by the arrow G in FIG. 2 by driving the gripping motor 85h, and the arrow H in FIG. 2 is driven by the arm lifting motor 85g.
- the grip portion 85i moves up and down, and the grip portion 85i moves in the horizontal direction by the drive of the arm slide motor 85f as shown by the arrow J in FIG.
- the arm slide motor 85f, the arm lifting / lowering 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.
- a lid placement shelf 87 for placing the lid portion lb removed by 85 is provided above the inner opening / closing section 25 side end of the second belt conveyor 83. Furthermore, above the inner opening / closing section 25 side end of the second belt conveyor 83 Constitutes related ID assigning means 13 for assigning related identification information to the incubator 1 at the end of the inner opening / closing section 25 side of the second belt conveyor 83, and a bar code corresponding to the related identification information is labeled. A bar code printing and sticking device 89 is provided for printing and sticking the bar code printed label to the target incubator 1. Then, the barcode printing / pasting device 89 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
- the inside of the culturing section 39 constituting the culturing means 15 has a side wall facing the side where the opening / closing section 19 is provided in the housing 17, that is, a side wall side facing the inside opening / closing section 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.
- the plurality of slots arranged in the vertical and horizontal directions are separated by a partition 93 between adjacent slots 91. This prevents the incubator 1 housed in the combined slot 91 from contacting.
- FIG. 1 since FIG.
- FIG. 2 is a cross-sectional view, a plurality of slots 91 arranged in the vertical direction are not shown, and the partition wall 93 is also provided with the bottom of the slots 91 for partitioning the plurality of slots 91 arranged in the vertical direction.
- the septum is not 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. .
- the plurality of slots 91 have an in-slot belt conveyor 95 for moving the incubator 1 between the inner side opening / closing portion 25 side end of the slot 91 and the side wall side end facing the inner side opening / closing portion 25.
- the belt conveyor 95 in the slot is provided with rollers 95a installed on the inner opening / closing section 25 side, rollers 95b installed on the side wall side of the housing 17 facing the inner opening / closing section 25, and is horizontally spaced. It is formed by a belt 95c hung between the rollers 95a and 95b, and a roller motor 95d connected to the roller 95a to rotate the roller 95a.
- Such a slot belt conveyor 95 conveys the incubator 1 in the horizontal direction as indicated by the arrow D in FIG. 2 by driving the roller motor 95d. Then, the roller motor 95d of the slot belt conveyor 95 is connected to the IZO port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
- the gap between the opening at the inside opening / closing section 25 side end of the slot 91 and the inside opening / closing section 25 is as shown in FIG.
- one third belt conveyor 97 is provided.
- the third belt conveyor 97 was hung between the rollers 97a installed on the inner opening / closing section 25 side, the rollers 97b installed on the slot 91 side, and the rollers 97a and 97b arranged at a horizontal interval.
- the belt 97c is formed by a roller motor 97d connected to the roller 97a and driving the roller 97a to rotate.
- the third belt conveyor 97 has a roller 97a, a roller 97b, a belt 97c, and a base 97e that supports a roller motor 97d and the like.
- Such a third belt conveyor 97 conveys the incubator 1 in the horizontal direction as indicated by the 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.
- an elevating unit is provided in the culturing unit 39 constituting the culturing unit 15 so as to extend in the up and down direction near the internal partition wall 23 and move the third belt conveyor up and down in the vertical direction.
- a mechanism section 99 is provided.
- the elevating mechanism 99 is provided between the roller 99a provided on the lower side in the culture unit 39, the roller 99b provided on the upper side in the culture unit 39, and the rollers 99a and the rollers 99b arranged at intervals in the vertical direction.
- a roller motor 99d that is connected to the roller 99a and drives 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. Then, the roller motor 99d of the lifting mechanism 99 is connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG. Note that the third belt conveyor 97 and the elevating mechanism 99 constitute the flow dividing means 7 in FIG.
- diacid carbon nozzles 101 for supplying carbon dioxide into the respective spaces are provided inside the medium exchange and cell seeding section 37 and the culture section 39 of the housing 17.
- One end of a carbon dioxide supply pipe 31 is connected to the carbon dioxide nozzle 101.
- the electromagnetic pulp 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.
- air nozzles 103 are provided in the medium exchange and cell seeding section 37 and the culture section 39 of the housing 17, respectively.
- the air nozzle 103 has an air supply line 105 One end is connected.
- 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.
- 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 supplied to the culture medium. It is supplied into the exchange and cell seeding unit 37 and the culture unit 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 a flow rate of supplied air.
- the electromagnetic valve 107 provided in the air supply conduit 105 and a pressure sensor are connected to the I / O port 21a of the controller 21 via the wiring 35 as shown in FIG.
- the controller 21 adjusts the opening of the electromagnetic valve 107 according to the pressure detected by the pressure sensor, and supplies clean air into 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 unit 37 and the culture unit 39 is at a more positive pressure than the outside of the housing 17.
- the controller 21 is formed of a computer including a CPU 107 and a memory 109 serving as a storage unit, and includes an input device and a monitor as described above.
- the IZO port 21a of the controller 21 has a variable resistor 111 for setting the culturing time in addition to the above-mentioned devices, a case where an abnormality occurs in the cultured cells, and a housing for cells of different origins and types. ⁇
- the alarm lamp 113 and the alarm speaker 115 are used to alert the operator when trying to bring cells of different origins or types into the housing 17.
- a culture stop command switch 1-7 for giving a command to stop the culture when an abnormality occurs in the cultured cells 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.
- the controller 21 has a function of retrieving a culture protocol such as a culture process and conditions set and stored in advance based on the identification information corresponding to the barcode read by the percode reader 63. Have. Also, slot identification information such as a unique number is assigned to each slot 91, and the controller 21 controls the bar code dolly. Identifier corresponding to the barcode read by the reader 63 or the related identification information corresponding to the barcode affixed by the barcode printing and pasting device 89, and the incubator 1 provided with the identification information or the related identification information. Is stored in association with the slot identification information attached to the slot 91 accommodating the. 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 bar code reader 63 each time identification information is required.
- a culture protocol such as a culture process and conditions set and stored in advance based on the identification information corresponding to the barcode read by the per
- the controller 21 has a function of praying an image captured by the microscope CCD camera unit 67g, judging a confluent state from a cell area or the like, and calculating a cell number. Further, 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 using the stop command switch 117, the controller 21 starts the culture performed at that time. Conveyor 1 is transported to the opening / closing section 19 of the housing # 7, discharged from the opening / closing section 19 to the outside of the housing 17, and the related identification information related to the identification information of the incubator 1 or the related identification information taken at that time.
- the incubator 1 marked with is extracted from the slot 91 of the culturing section 39, and is transported to the opening / closing section 19 of the housing 17 and discharged from the opening / closing section 19, thereby serving as a culture stopping means.
- the culture suspension means consisting of 21 controllers determines the suspension of culture when abnormalities are detected from the results of analyzing images taken with a microscope microscope 67g CCD camera cutout.
- the incubator 1 in which the abnormality was detected the incubator 1 of the original cell in which the cells were subcultured in the incubator 1 in which the abnormality was detected, and the incubator 1 which was subcultured from the incubator 1 in which the abnormality was detected It can also be set to discharge the incubator 1 for the cells that have been removed.
- the controller 21 can be set, if the incubator 1 containing the medium in which the cells are seeded in the housing 17 is set, for example.
- the shutter motor 47 By locking the shutter motor 47 so that it cannot be driven, or by inserting a pin into the hole formed in the shutter motor 47, the shutter 43 of the opening / closing section 19 of the housing # 7 is kept closed.
- it functions as an incubator carrying-in prevention means for preventing carrying-in of another incubator 1. If the operator operates a switch or the like that opens the shutter 43 to load the incubator 1, the controller 21 turns on the alarm lamp 113 and sounds an alarm sound from the alarm speaker 115. It also has the function of notifying that the culture is being performed.
- 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, If the incubator 1 containing the medium in which the cells are seeded is present in the housing 17 depending on the setting, if the incubator 1 can be carried into the housing # 7, the identification information read or input and the housing ⁇ Compare the identification information of the incubator 1 that has already been loaded into the ⁇ 7, and if the result of the comparison indicates that no cells of the same origin appear, hold the shutter 43 of the opening / closing section 19 of the housing 17 closed. It also functions as an incubator loading prevention means for preventing the loading of another incubator 1.
- the incubator 1 containing a medium not seeded with the cells to be used for subculture is configured to be housed in the slot 91 in the culture unit 39, but is transferred in the housing 17 It is also possible to adopt a configuration in which a portion for accommodating an incubator 1 containing a medium not seeded with cells to be used in the alternative is provided.
- the housing # 7 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. .
- one opening / closing section 19 serving as a cell carrying-in port 19a and a cell carrying-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.
- the cell culture device of the present embodiment can be set up by arranging a plurality of cell culture devices by bringing the outer surfaces of the side walls 125 into contact with each other. Therefore, since one cell culture device is used for subculture of one cell, the installation space of the cell culture device can be reduced even when it is necessary to install a plurality of cell culture devices.
- the operation of the cell culture device having such a configuration and the features of the present invention will be described.
- a single cell culture device is used to passage cells from one incubator to increase the number of cells in order to prevent cross contamination.
- the operator turns on a switch or the like for instructing the shutter 43 of the opening / closing section 19 to be opened with input devices or the like of the controller 21, as shown in FIG.
- the controller 21 To determine whether the cells have already been loaded into the cell, that is, whether the cells have already been cultured. SI). If it is determined in step SI 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 speed 115, and the opening / closing section 19 is opened.
- step S3 if it is determined in step S1 that no cells have been introduced 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).
- 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.
- a label printed with a barcode corresponding to the identification information is attached to the incubator 1 to be carried in.
- a switch or the like for instructing the start of the culture is turned on by the input devices of the controller 21 or the like.
- the controller 21 closes the shutter 43 of the opening / closing section 19 (Step S9).
- the par code printed on the label attached to the incubator 1 placed on the 61 is read by the par code reader 63 to obtain the identification information of the incubator 1 (step Sll).
- the controller 21 searches and obtains information about the cells to be cultured, which is set and stored in advance, based on the identification information of the incubator 1 obtained here, and a culture protocol such as culture procedures and conditions. Culture is performed according to the culture protocol obtained here.
- 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, and the incubator gripping arm 85, which are the transfer means 6. It is transported, and the incubator 1 is placed on the turntable 65. Then, the cell state is measured from the image of the incubator 1 photographed by the pipetting mechanism and the microscope CCD camera unit 67g of 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 in step S15 whether the cell has reached the confluent state by measuring the cell density and the like.
- step S15 the controller 21 proceeds to step S15. It is judged from the state of the cells that the confluent has not been reached. Further, the incubator 1 is conveyed and accommodated in the slot 91 of the culture section 39 by the third belt conveyor 97, and primary culture is performed under preset conditions (step S17). At this time, the controller 21 stores the identification information of the incubator 1 housed 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 for a preset time, and the pipetting mechanism constituting the medium exchange means and the medium exchange pipe nozzle 67h of the imaging unit 67 are used. Remove the old medium and replace with new medium.
- 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 to steps S13 and S15.
- the cell state is measured.
- step S15 the controller 21 determines the force of the cells reaching the required amount based on the number of cells or the number of incubators obtained by measuring the cell state. It is determined whether or not it is (step S21). If it is determined in step S21 that the cells are not necessary, 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, subculture is performed from the primary culture incubator 1 using the pipetting mechanism that constitutes the cell seeding means and the cell seeding pipenose 67i of the imaging unit 67. And passage (step S23).
- 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 uses the barcode printing / pasting device 89
- the label on which the barcode corresponding to the created discrimination information is printed is attached to the subculture incubator 1 (step S25).
- step S25 the incubator 1 for primary culture and the incubator 1 for subculture are transported to and accommodated in the slot 91 of the culture unit 39, and the culture in step S17 is performed.
- the controller 21 stores the related identification information of the subculture incubator 1 stored in the slot 91 in association with the slot identification information of the slot 91. If no abnormality is detected in step S13, step S17, The subculture cycle of step S13, step S15, step S21 to step S25, and step 17 is repeated to increase the number of cells while subculturing.
- 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 sequentially transports the incubator 1 in the cell culture device to the shutter 43 of the opening / closing unit 19. 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).
- the controller 21 repeats the subculture cycle, and if it is determined in step S13 that an abnormality such as cell death or concomitant generation has occurred, the controller 21 turns on the alarm function, turns on the alarm lamp 113, and turns on the alarm lamp 113. An alarm sound is emitted from the alarm speaker 115 (step S31).
- the operator who receives the alarm checks the state of the abnormality that has occurred on the monitor of the controller 21 and the like.
- the original incubator in which cells were subcultured to the incubator 1 in which the abnormality occurred and the incubator 1 in which the abnormality occurred If it is determined that the cultivation of the incubator 1 in which the cells have been subcultured from the incubator 1, i.e., the incubator 1 related to the incubator 1 in which the abnormality has occurred, should be stopped, the Turn off the stop command switch 1 ⁇ 7.
- the controller 21 detects the state of the culture stop command switch 1 ⁇ 7 (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 associated with the incubator 1 in which the abnormality has occurred is extracted based on the (Step S35), and the incubator 1 in which the abnormality has occurred in Step S27 is taken out of the apparatus and Then, the corresponding other incubator 1 extracted in step S35 is also carried out of the apparatus.
- the controller 21 associates the identification information given to the incubator 1 or related identification information with the slot identification information of the slot 91 in which the incubator 1 is accommodated, as described above, and Manages incubator 1 in body 17. Therefore, the extraction of the incubator 1 in step S35 is also performed based on the slot identification information.
- the culture means 15, the medium exchange means 9, the cell state measuring means 5, the cell seeding means 11, and the transport means 6 are housed in a hermetically formed casing. .
- the cell seeding means uses the cell state measuring means to predict the cells in the incubator.
- the cells in the incubator that measured the state of the cells are seeded in another incubator in which no cells have been seeded. Therefore, culturing cells, changing the culture medium in the incubator, measuring the state of the cells in the incubator, re-inoculating the cells in the incubator with the confluent cell state in the incubator into new medium, The work involved in the subculture can be performed in one device without manual intervention.
- subculture since the workability of subculture can be improved, subculture can be easily performed. In addition, it will be possible to mass-produce useful components produced from cells cultured by subculture or tissues for regenerative medicine.
- the cell state measuring means 5, the medium exchange means 9, and the cell seeding means 11 are integrally formed by a pitting mechanism, an imaging unit 67, a turntable 65, and the like.
- the device can be miniaturized.
- the culturing unit 39 constituting the culturing means 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 unit accommodated in the adjacent slots 91 is provided. This prevents contact between the incubator 1 and contamination and cross-contamination due to microbial infection between the incubators.
- the housing 17 is separated from the medium exchange and cell seeding unit 37 and the culture unit 39 by the internal partition wall 23, so that the internal environment of the culture unit is reduced. Adjustment can be made easily.
- the inside of the casing 17 is separated by the internal partition 23 into a medium exchange and cell seeding section 37 and a culture section 39, that is, a configuration in which the culture space of the culture means 15 is not separated from the other space. You can also.
- 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 the state of the cells. This eliminates the need for the operator to measure the state of the cells by observation with a microscope or the like, thereby improving workability of subculture. I can do it.
- the ID reading means including the barcode reader 63 for reading the barcode printed on the label attached to the culture vessel 1 carried in from the opening / closing section 19 of the housing 17.
- the ID reading means including the barcode reader 63 for reading the barcode printed on the label attached to the culture vessel 1 carried in from the opening / closing section 19 of the housing 17.
- searching and calling a preset culture protocol based on the identification information the workability of subculture can be further improved.
- the incubator 1 containing the medium in which the cells are inoculated by the cell inoculating means 11 is placed in the incubator 1 in which the cells to be inoculated in the incubator 1 are collected.
- a related identification information assigning means 13 is provided for creating and attaching related identification information that is related to the attached identification information.
- the related identification information providing means 13 affixes a label printed with a barcode corresponding to the related identification information created by the percode printing / pasting device 89 to the incubator 1 for subculture.
- the controller 21 controls the incubator 1 for stopping the culturing in response to the stop command by the stop command switch 117 for commanding the stop of the culture of the specific incubator 1 to the transporting means 6.
- the incubator 1 is transported to the opening / closing section 19 of the casing 17 and discharged from the opening / closing section 19, and the culture is stopped from the incubator 1 other than the incubator 1 in which the culture is stopped according to the stop command in the casing 17.
- the incubator 1 to which the identification information or related identification information related to the identification information 1 or the related identification information 1 is attached is extracted and transported to the opening / closing section 19 of the housing 17 by the transporting means 6 and from the opening / closing section 19. Discharge.
- the controller 21 has a function of automatically performing the same operation as described above 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 inoculated in the incubator in which the abnormality was found are cultured The incubator, in which cells are replated and passaged from the incubator in which an abnormality is found, can be carried out of the apparatus. Furthermore, in the cell culture device of the present embodiment, the controller 21 closes the opening / closing portion 19 of the housing 17 when the incubator 1 containing the medium in which the cells are seeded is present in the housing 17. Hold to prevent another incubator 1 from being carried in. Therefore, if one cell culture device is used for culturing one cell to prevent cross-contamination, it is necessary to prevent an incubator containing another cell from being accidentally brought into the device. Can be.
- 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.
- the identification information input or read and the identification information attached to the incubator 1 in the housing 17 are used, the identification information to be carried in and used in the incubator 1 is read.
- the carrying-in of the incubator 1 is prevented by keeping the opening / closing portion 19 of the housing 7 closed. Therefore, if one cell culture device is used for culturing one cell to prevent cross-contamination, it is necessary to prevent incubators containing cells of different origins from being accidentally loaded into the device. Can be.
- the cell culture apparatus of the present embodiment has an air nozzle 103 and an air supply line 105 which constitute air pressure adjusting means for adjusting the air pressure in the housing 7 to a more positive pressure than the air pressure around the housing 17. ing.
- the opening / closing section 19 of the housing 17 does not need to have a structure such as an air-lock type that makes it difficult for the atmosphere outside the housing 17 to flow into the housing 17.
- the air pressure adjusting means may not be provided, and the opening / closing portion 19 of the housing 17 may be configured such that the atmosphere outside the housing 17 does not easily flow into the housing # 7, for example, an air lock type.
- the casing 7 is separated from the medium exchange and cell seeding section 37 and the culture section 39 by the internal partition 23, but the medium exchange and cell seeding section 37 is a pipe for the incubator.
- the risk of causing contamination is higher than that of the culture unit 39 due to access from the site. Therefore, if the pressure of the culture unit 39 is higher than that of the medium exchange and cell seeding unit 37, even if the culture unit 39 becomes contaminated, the inflow of contaminated air into the culture unit 39 can be prevented, which is preferable. .
- This can be easily realized by controlling the opening and closing of an electromagnetic valve for adjusting the amount of air flow from the air nozzle 103.
- a force indicating a petri dish-shaped incubator is shown. Incubators having various shapes and structures can be used. Further, in the cell culture apparatus 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, etc., and the imaging unit 67 and the turntable 65 are installed are provided. It has an ultraviolet lamp 82 for irradiating rays and a controller 21 for controlling lighting of ultraviolet rays. 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.
- the ID reading means 3 is provided inside the housing 17, but as shown in FIGS. 7 and 8, the ID reading means 127 is provided outside the housing 17. You can also In this case, when culturing, after reading a bar code or the like printed on the label of the incubator 1 by the ID reading means 127, the incubator 1 is put into the housing 17 through the cell entrance 19a. Further, when 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 inhibiting means, the ID reading means is provided outside the housing 17. With the configuration provided with 127, it is not necessary to input the identification information with the input devices of the controller 21.
- the cell culture device of the present invention is not limited to the configuration of the present embodiment, and accommodates a culture unit, a medium exchange unit, a cell state measurement unit, a cell seeding unit, a transportation unit, and the like in an airtightly formed housing.
- each means can be configured with various mechanisms and structures.
- the workability of subculture can be further improved while preventing contamination / cross contamination.
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Abstract
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1を収容して細胞の培養を行う培養手段15と、上記培養器内の培地の交換を行う培地交換手段9と、上記培養器内の細胞の状態を計測する細胞状態計測手段5と上記培養手段で培養された上記培養器内の細胞を細胞が播種されていない別の培養器に播種する細胞播種手段11と、上記培養手段、上記培地交換手段、上記細胞状態計測手段、上記細胞播種手段を収容する気密化可能な筐体17で少なくとも1つの開閉部19a,19bを有したもの、及び上記筐体の上記開閉部と少なくとも上記培養手段と上記培地交換手段と上記細胞状態計測手段と上記細胞播種手段のうちひとつとの間に上記培養器を搬送する培養器搬送手段6からなる細胞培養装置を提供することで、継代培養の作業性をより向上し、コンタミネーションやクロスコンタミネーションをなくす。
Description
細胞培養装置 技術分野
本発明は、細胞培養装置に係り、特に、維代培養を行う細胞培養装置に関する。 背景技術 明
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 糸 1
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。
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。
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、 量産ィ匕が難しく、 継代培養の作業性の向 上が課題となっている。
特開 2001-275659号公報には細胞培養のコンタミネーシヨンを防ぐため培地 交換と継代のタイミングを培養ュ-ット内のカメラによって判定して閉鎖系の環 境で自動的に培養する装置を開示する。 この装置では外部からの微生物など異物 が混入する危険性を減少可能な閉鎖系を採用したものの、 培養細胞をポンプにて 移動させているため細胞へのダメージが懸念され、 ポンプ部からのコンタミネー ションゃ、 細胞懸濁液を同じ閉鎖系内で扱うことによるクロスコンタミネーショ ンのリスクを残していた。
また、特開 2002-262856号公報には、角型の培養トレイをィンキュベータから 取り出して培地を交換して再度ィンキュベータ内に戻す作業を人手ではなくロボ ットに行わせることで、作業負担、コンタミネーション、及ぴ人為的ミスを減少さ
せることを開示している。 し力 し、 インキュベータから取り出した時点で外気に 開放されるので完全なコンタミネーシヨンの実現には至らなかった。
本発明の課題は、 継代培養に伴う作業性を維持しつつ、 細胞へのダメージとコ ンタミネーシヨンとクロスコンタミネーションをほぼ完全に除去可能な培養装置 を提供することにある。 発明の開示
本楽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つ 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レヽ別の 培養器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、 細包播種手段、 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。
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ェントになった培養 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 シヨ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 シヨ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。 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 ットを有する構成のため、 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ヨンやクロスコンタミネーシヨン などを防ぐことができる。
また、 培養細胞に給送用の外力を加えることがないので、 細胞にダメ一ジを与
えない。
さらに、 筐体は、 この筐体内の培養手段を構成 1 "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棒成とする。 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。
また、 細胞播種手段は、 細胞状態計測手段での fh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レ、別の培養器に播種する 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。
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 による観察によつ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。
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こ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つた培 養器に関する情報の管理が容易になるので好まし V、。
また、 細胞播種手段によって細胞が播種された塔養器に対して、 該細胞を採取 してきた培養器に付されていた識別情報に関連付 作成された関連識別情報を付 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再播種された培養器に関する懞報の管理ができるので好まし い。
さらに、 特定の培養器の培養中止を指令する中 ih指令スィッチを含み、 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^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 指令スィツ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。
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ので好ましい。 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、 警報及ぴ 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ヨンを阻止するため、 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。
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、 警報及ぴ筐体の開閉部 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ヨンを阻止するため、 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。
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つた筐体外部の雰 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。 さらに、 筐体内の前記培養手段を構成する培養器を収容 する空間よりも培養器を収容する空間以外の空間の気圧を低くすれば培養器への コンタミネーションを防ぎやすい。
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ぴ 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。 図面の簡単な説明
図 1は、本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施幵態の概略構成と動作を 示すプロック図である。 図 2は、 本発明を適用してなる糸田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は、 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プロック 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は、 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は、 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は、 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は、 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プロック図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の実施形態を説明する。 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^ m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、 本猪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。
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で読取つ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、 そしてィンキュベータである培養手段 15などを備えて いる。
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力 筐体 17の外部に設けられている。
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。
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ィ匕炭素濃度センサ 27、 そ して、一端に二酸化炭素ボンべ 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ィヒ炭素供給管路 31などを有している。 二酸ィ匕 炭素供給管路 31には電磁バルブ 33が設けられており、 電磁パルプ 33と二酸ィ匕 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。 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ィヒ炭素濃度や温度、 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 25 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。
—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 Γ7内の培養手段 15の培養空間以外の空間內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ィ匕炭素濃度を、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。
制御器 21は、 図 1において破線で囲つた中にある 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。
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 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 Γ7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。
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ツ 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 を卷き取るプーリー 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を覆うシャツタ一 53、 シャツタ一 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ヮ ィャ 55を卷き取るプーリー 59などで構成されている。
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及ぴシ 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及ぴシャッター 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。
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ベルトコンペ ァ 61のローラモータ 61dは、 図 3に示すように、 制御器 21の 1ノ0ポート 21a に配線 35を介して接続されている。
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一ドを 読取るパーコードリーダー 63が設けられている。 つまり、識別情報は、識別情報 に対応するバーコ一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、 バーコ一ドリーダー 63の LED63a及ぴデコーダ 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。
第 1ベルトコンベア 61の開閉部 19側端部上方で、 バーコ一ドリーダー 63 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、 そして細胞癬 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 O 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 la、 つまり;!:咅 養器 1の蓋部分 lbを外した後の本体部分 laが入る大きさの図示していない窪み 1S 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。 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を構成するピベッティング機構及ぴ撮影部 67が設けられている。 ピベッティ 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-オン 67bが設けられており、 ピニオン 67bと嚙み合うことで、上 方向に延在するラック 67cが連結されている。
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 ぺットベース回転モータ 67dの回転軸は、ピぺットベース回転モータ 67dの下慨 IJ 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^" 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、 ピぺットベース回転モータ 67d及びピぺ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レヽ る。
ピぺットベース 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カメラュニット 67gが取り付けられている。 ピぺット 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 用ピぺットノズル 67hと細胞播種手段 11を構成する細胞播種用ピぺットノズル 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〖こ、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。 このようなピベッティング機構及ぴ撮影部 67は、ピぺ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ぺットベース 67eが回転し、 ピぺ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 にピぺットベース 67eが昇降する。 ' なお、 タ一ンテーブル 65とピぺ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、 培地交換用ピぺットノズル 67h 及ぴ細胞播種用ピぺットノズル 67iのレ、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、培地交換用ピぺットノズル 67hと細胞播種用ピぺットノズル 67iとは、 ピ ぺットベース 67eが回転することで、必要な方のピぺットノズルがターンテープ 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、 ピぺットベース 67eには、 培地交換用ピぺットノズル 67h及び細胞播種用ピぺットノズル 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。
培地交換用ピぺットノズル 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 設けられたァスピレータ部 71に筐体 Γ7の内側から連結されている。 ァスピレー 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、 ァスピレータ部 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、 吸引時にァスピレータ部 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、 ァスピレータ部 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パルプ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ぺットノズル 67hから培養器 1 内に注入させる。
細胞播種用ピぺットノズル 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、 細胞播種用ピぺットノズル 67i内に培養器 1内の細 JI包を 吸引させ、 送出時には、 細胞播種用ピぺットノズル 67i内から吸引した細胞を排 出させる。 これにより、 コンフルェ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 IZOポート 21aに配線 35を介して接続されている。 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を構成するピぺ ッティング機構及び撮影部 67及ぴタ一ンテーブル 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内のピベ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 IZOポート 21aに配線 35を介して接続されて いる。 制御器 21は、 培地交換及ぴ細胞播種部 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。
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/レト 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 83 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ベノレトコンベア 83のロー ラモータ 83dは、図 3に示すように、制御器 21の IZOポート 21aに配線 35を
介して接続されている。
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 lb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 lbを外した培養 器 1の本体部分 la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 に嚙み合う第 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。
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 二オン 85dと噴み合うことで、上下方向に延在する垂直ラック 85eが連結されて レ、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及ぴアーム昇降モータ 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。
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 lb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一ド をラベルに印刷し、 このバーコ一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。
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 し力示されておらず、 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 し力示されていない。 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。 .
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 IZOポート 21aに配線 35を介して接続さ れている。
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。
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。
筐体 17の培地交換及ぴ細胞播種部 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ィ匕炭素ノズル 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に設けられた電磁パルプ 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。
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フィルタ一や ULPAフィルタ一などの空 気を清浄化する手段が設けらており、 清浄ィ匕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。
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內及ぴ培養部 39内を筐体 17の外部よりも陽圧にしている。
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 IZO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 Γ7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内へ搬入しょ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ィッチ 1Γ7 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及ぴァンプ 121を介して制御器 21の I/Oポート 21aに 接続されている。
ここで、 制御器 21は、 パーコードリーダー 63で読取つたバーコ一ドに対応す 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 口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 いったス口ット識別情報が割り当てられており、 制御器 21は、 バーコ一ドリー
ダー 63 で読取ったバーコ一ドに対応する識別情報またはバーコ一ド印刷貼付器 89により貼付されたバーコ一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一ドリ ーダー 63の位置まで搬送する必要がない。
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 祈し、 例えば細胞面積などからコンフルェ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 によつて操作者が異常を判断して中止指令スイッチ 117によつて培養の中止を指 令すると、そのとき撮影していた培養器 1を筐体 Γ7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カゝらなる培養中止手段は、 顕微 鏡 CCDカメラュ-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。
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に形成された穴に口ックピンが挿入された状態にすることで、 筐体 Γ7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。 力 Dえて、 培養器 1を搬入する ためにシャッター 43を開けるスィ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。
また、筐体 17の外部にバーコ一ドリーダー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 Γ7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、 読取つたまたは入力された識別 情報と、 筐体 Γ7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。
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 Γ7をオートクレープなど と連結して、 オートクレープ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。
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。
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ヨンを防ぐため、 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ィ ツ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 に搬入されている力、 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 SI) 。 ステップ SI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 力 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) 。
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ィ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パーコードをパ 一コードリーダー 63で読取ることで、培養器 1の識別情報を得る(ステップ Sll)。 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。
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 ーシヨ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ェントに達しているかを判断す る。
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ェ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 (ステツプ 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の培地交換用ピぺットノズル 67hを用いて、 古い培地を除去し新しい 培地に交換する。
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によりターンテープ 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ェ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 に達している力否かを判断する (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 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 胞播種用ピぺットノズノレ 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) 。
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、 バーコ一ド印刷 貼付器 89 によって作成した関違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。
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 (ステツ プ S29) 。
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 細胞の死滅やコンク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ィツチ 1Γ7をオンする。 ステップ S31の後、 制御器 21は、 培養の中止指令スィッチ 1Γ7の状態を検出 し (ステップ S33) 、 中止指令スィッチ 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(ステツプ 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。
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養器に播種する。 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 コフルェ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つた継代培養 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 の糸 ϋ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 力 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 つて、 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。
さらに、 継代培養の作業性を向上できることにより、 継 ί弋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。
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をピぺ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 シヨ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。
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 つて培地交換及ぴ細胞播種部 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。
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カメラュニ 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。
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一ドを読取るバーコ一ドリー ダー 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。
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違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、 パ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再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。
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ィッチ 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違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ィ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、 異常が見つかつ 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。
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ヨン 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つて装置内に搬入されるのを防ぐことができる。
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つた識別情報と筐体 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つ 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 Γ7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ヨンを阻止するため、 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。
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、 筐体 Γ7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つ 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 Γ7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。
なお、 前記したように筐体 Γ7は、 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とに隔てているが、 培地交換及び細胞播種部 37は、 培養器に対 するピぺットなどのアクセスにより培養部 39 よりもコンタミネーションを引き 起こすリスクが高い。 このため、 培養部 39の気圧を培地交換及び細胞播種部 37 より高くすると、万一培養部 39が汚染状態になっても培養部 39に対し、汚染空 気の流入を防ぐことができ、好ましい。 これは前記空気ノズル 103からの空気流 量を調整する電磁バルブの開閉制御で容易に実現できる。
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力
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 ベッティング機構及び撮影部 67及ぴタ一ンテーブル 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及ぴ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 さる。
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一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。
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。
以上のように、 本発明によればコンタミネーションゃクロスコンタミネーショ ンを防止したまま継代培養の作業性をより向上できる。
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、
上記培養器内の培地の交換を行う培地交換手段と、
上記培養器内の細胞の状態を計測する細胞状態計測手段と、
請
上記培養手段で培養された上記培養器内の細胞を細胞が播種されてい ない別の培養器に播種する求細胞播種手段と、
上記培養手段、 上記培地交換手段、 上記細胞状態計測手段、 及ぴ上記細 胞播種手段を収容する気密化可能 oな 6筐体で少なくとも 1つの開閉部を有し たものと、
上記筐体の上記開閉部と少なくとも上記培養手段と上記培地交換手段 囲
と上記細胞状態計測手段と上記細胞播種手段のうちひとつとの間に上記 培養器を搬送する培養器搬送手段と、 を備えた細胞培養装置。
上記培養手段は、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。 前記筐体は、 上記筐体内の上記培養手段を構成する上記培養器を収容す る空間と、 上記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に記載の細胞培養装置。
前記筐体は、 上記筐体内の上記培養手段を構成する上記培養器を収容す る空間と、 上記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 2に記載の細胞培養装置。
上記細胞播種手段は、 上記細胞状態計測手段での計測結果に応じて、 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養 器に播種してなることを特徴とする請求項 1に記載の細胞培養装置。 上記細胞播種手段は、 上記細胞状態計測手段での計測結果に応じて、 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養
器に播種してなることを特徴とする請求項 2に記載の細胞培養装置。 7. 上記細胞状態計測手段は、 上記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に記載の細胞培養装置。
8. 上記細胞状態計測手段は、 上記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 2に記載の細胞培養装置。
9. 上記筐体に搬入する前または後のレ、ずれかで上記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に 記載の細胞培養装置。
10. 上記筐体に搬入する前または後のいずれかで上記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 2に 記載の細胞培養装置。
11. 上記細胞播種手段によって上記筐体に搬入する前または後のいずれか で上記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さらに 備えたことを特徴とする請求項 1に記載の細胞培養装置。
12. 上記細胞播種手段によって上記筐体に搬入する前または後のいずれか で上記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さらに 備えたことを特徴とする請求項 2に記載の細胞培養装置。
13. 上記細胞播種手段によって細胞が播種された培養器に対して、 該細胞を 採取してきた培養器に付されていた識別情報に関連付け作成された関連 識別情報を付与する関連識別情報付与手段をさらに備えたことを特徴と する請求項 1に記載の細胞培養装置。
14. 上記細胞播種手段によって細胞が播種された培養器に対して、 該細胞を 採取してきた培養器に付されていた識別情報に関連付け作成された関連 識別情報を付与する関連識別情報付与手段をさらに備えたことを特徴と する請求項 2に記載の細胞培養装置。
15. 特定の培養器の培養中止を指令する中止指令スィッチを含み、 該中止指 令に応じて培養を中止する培養器を上記搬送手段により上記筐体の上記
開閉部へ搬送して該開閉部から排出すると共に、 上記筐体内の前記中止指 令に応じて培養を中止する該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違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、 上記搬送手段に より上記筐体の上記開閉部へ搬送してそこ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 13に記載の細胞培養装置。
16. 上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 養器を上記搬送手段により上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、 上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 段により上記筐体の上記開閉部へ搬送してそこ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 13に記載の細月 培養装置。
17. 上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 び上記筐体の上記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、 別の培養器の上記筐体内への搬入を阻止する培養器搬入阻止手段 をさらに有することを特徴とする請求項 1に記載の糸田胞培養装置。
18. 上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 胞が上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、 警報及び上記筐体の上記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に 記載の細胞培養装置。
19. 上記筐体内の気圧を、 上記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に記載の糸田胞培養装置。
20. 上記筐体内の少なくとも上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、 上記細胞播種手
段により細胞の播種が行われる空間及ぴ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 をやめることを特徴とする請求項 1に記載の細胞培養装置。
21. 上記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よりも培 養器を収容する空間以外の空間の気圧を低くしてなることを特徴とする 特許請求項第 3項記載の細胞培養装置。 .
22. 上記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よりも培 養器を収容する空間以外の空間の気圧を低くしてなることを特徴とする 特許請求項第 4項記載の細胞培養装置
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
PCT/JP2003/016375 WO2005061693A1 (ja) | 2003-12-19 | 2003-12-19 | 細胞培養装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2003-12-19 WO PCT/JP2003/016375 patent/WO2005061693A1/ja active Application Filing
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