CN103703119B - 细胞的立体构造体制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明为细胞的立体构造体制造装置（2），具备收容板（3）、支承体（4）、吸引管嘴（19）和移动单元（20）。收容板（3）形成对细胞块（1）进行收容的收容凹部（3a）。支承体（4）具备多个贯通上述细胞块的针状体（6）。吸引管嘴（19）对上述细胞块进行吸附保持。移动单元（20）使该吸引管嘴移动。上述吸引管嘴具备对1个细胞块进行吸附保持的管状的吸附部（19a），该吸附部的直径比上述细胞块的外径小而且比上述支承体（4）的针状体（6a）的外周直径大。如上述细胞块被吸附保持在上述吸引管嘴的吸附部，则上述移动单元使该吸引管嘴向针状体的上方移动，再使吸引管嘴向针状体的轴向移动，使针状体穿刺上述细胞块，贯通了上述细胞块的针状体被插入上述吸附部的内部。能够自动地制造细胞的立体构造体。

Description

细胞的立体构造体制造装置

技术领域

本发明涉及一种细胞的立体构造体制造装置，详细地说，涉及一种将细胞块穿刺在被设于支承体上的针状体上制造由多个细胞形成的立体构造体的、细胞的立体构造体制造装置。

背景技术

在现有技术中，为了用于以器官、脏器的再生为目的的医疗用细胞移植或其它的试验等，立体地组合多个细胞块（球状体），制造细胞的立体构造体。

为了制造这样的细胞的立体构造体，已知使用具备多个针状体的支承体的方法，在上述针状体上分别穿刺多个细胞块，使细胞块彼此靠紧，由此获得细胞的立体构造体。

而且，在现有技术中，为了在上述支承体的针状体上穿刺细胞块，使用吸入细胞块的吸液管、机械手、镊子，实施由人手进行的作业（专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利第4517125号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，细胞块的的直径是数百μm左右，存在将其穿刺在直径数十μm的针状体上的作业难以进行的问题。

鉴于这样的问题，本发明提供一种细胞的立体构造体制造装置，该细胞的立体构造体制造装置能自动地将细胞块穿刺在支承体的针状体上，获得细胞的立体构造体。

用于解决课题的技术手段

即，技术方案1的发明的细胞的立体构造体制造装置的特征在于：具备收容板、支承体、吸引管嘴、移动单元，和控制单元；该收容板，形成许多收容1个细胞块的收容凹部；该支承体，具备多根穿刺和贯通上述细胞块的针状体；该吸引管嘴，与负压发生单元连接，对上述细胞块进行吸附保持；该移动单元，使该吸引管嘴在上述收容板与支承体之间移动而且升降；该控制单元，对上述吸引管嘴的吸引动作及上述移动单元的动作进行控制；

上述吸引管嘴，在前端具备对1个细胞块进行吸附的管状的吸附部，并且，使该吸附部的内径比上述细胞块的外径小而且比上述支承体的针状体的外周直径大；

上述控制单元，如在上述收容板的收容凹部使上述细胞块吸附保持在上述吸引管嘴的吸附部上，则由上述移动单元使该吸引管嘴向上述支承体上的所需的针状体的上方移动；

再使该吸引管嘴向针状体的轴向移动，使针状体穿刺上述细胞块，使贯通了上述细胞块的针状体插入上述吸附部的内部。

发明的效果

根据上述发明，因为由上述移动单元使吸引管嘴移动，对收容板的细胞块进行吸附保持，将其穿刺在支承体的针状体上，所以，能自动地由细胞块制造立体构造体。

那时，因为将上述吸附管嘴的吸附部的内径做得比细胞块的外径小而且比针状体的外周直径大，上述移动单元使吸附保持了细胞块的吸引管嘴向针状体的轴向移动，所以，能将细胞块确实地穿刺在针状体上。

附图说明

图1是本实施例的细胞的立体构造体制造装置的构成图。

图2是表示收容板的图，（a）表示立体图，（b）表示收容凹部的放大剖视图，（c）表示收容凹部的俯视图。

图3是表示支承体的图，（a）表示侧视图，（b）表示在针状体上穿刺了细胞块的状态的侧视图，（c）表示支承体的俯视图。

图4表示吸引管嘴的构成图。

图5是说明由吸引管嘴在针状体上穿刺细胞块的工序的图。

图6是由下方照相机对吸引管嘴进行了拍摄的图。

图7是表示被收容在了收容凹部中的细胞块的图。

具体实施方式

以下对图示实施例进行说明。图1是立体地组合多个细胞块1（球状体）制造细胞的立体构造体的立体构造体制造装置2。

在此立体构造体制造装置2中，通过使用在后面详细地说明的吸引管嘴19，从图2所示收容板3一个一个地取出细胞块1，在图3（a）所示支承体4的针状体6上一个一个地穿刺细胞块1，制造图3（b）所示那样的细胞的立体构造体1A。

上述收容板3，由透明的构件制造，纵横地形成多个收容凹部3a。如图2（b）所示，各收容凹部3a由底面是球面状的凹部构成，大致球状的细胞块1一个一个地与培养液一起被收容在各收容凹部3a的内部。

另外，在本实施例中，能使部分地不同的种类的异种细胞块1b混合在一起制造立体构造体1A，因此，能够准备收容上述细胞块1的收容板3和收容上述异种细胞块1b的异种收容板3b。

上述支承体4，由大致正方形的板状构件5和立设在该板状构件5的表面上的多个上述针状体6构成，在本实施例中，上述针状体6在上述板状构件5的表面上在纵向设有5根，在横向设有5根，共设有25根。另外，针状体6的根数不限于此。

此支承体4，在用于上述立体构造体制造装置2中时被收容在图1所示收容容器7中，此收容容器7成为有底的、上部开口的容器，当收容上述支承体4时，上述板状构件5嵌合而进行定位。

上述针状体6是金属制成，具有在各个上能穿刺多个（在本实施例中是4个）的细胞块1的长度，另外，邻接的针状体6与针状体6的间隔被设定成穿刺了的细胞块1彼此相互靠紧的程度的间隔，即，间隔被设定成1个细胞块1的量的程度。

于是，通过在各针状体6上分别穿刺多个细胞块1，将细胞块1从针状体6的根部侧向前端侧堆叠，获得图3（b）所示那样的细胞的立体构造体1A。此时通过适当组合上述异种细胞块1b，能获得异种细胞块1b混合在一起的细胞的立体构造体1A。

另外，上述针状体6虽然相对于板状构件5大体垂直地立设，但根据情况，在由图3（a）中的A所示针状体6那样大幅度地倾斜了的针状体也包含在内。

立体构造体制造装置2，具备内部被维持成了无菌状态的洁净台11，对收容了上述细胞块1的收容板3进行收纳的供给仓12，对细胞块1被取出了的收容板3进行回收的回收仓13，对配置在该回收仓13的下方的收容板3进行支承的第1支承单元14，对收容了上述异种细胞块1b的异种收容板3b进行支承的第2支承单元15，与支承体4邻接地配置、对上述收容板3及异种收容板3b进行支承的第3支承单元16，移送上述收容板3及异种收容板3b的移送单元17，对收容了上述支承体4的收容容器7进行载置的载置台18，对上述细胞块1进行吸附保持的吸引管嘴19，和使该吸引管嘴19移动而且升降的移动单元20。

具有这样的构成的立体构造体制造装置2，由与洁净台11邻接地设置的控制单元21进行控制，此控制单元21由个人计算机21a等终端进行各种的设定等。

上述洁净台11能由未图示的开闭门进行开闭，能搬入搬出上述供给仓12、回收仓13、收容了上述支承体4的上述收容容器7。

另外，在洁净台11的上部设置供给无菌空气的未图示的无菌空气供给单元，在上述开闭门被关闭了的状态下，在洁净台11的内部形成由从上方向下方去的无菌空气产生的单向流。

上述供给仓12及回收仓13分别能以层叠了多个收容板3的状态保持，上述第2支承单元15设在与上述回收仓13的侧方邻接的位置。

上述第1、第3支承单元14、16被配置在相同高度，并且由从下方对上述收容板3的四个角落进行支承的4个支承构件构成，上述移送单元17相对于此第1、第3支承单元14、16从上方载置收容板3。

另一方面，上述第2支承单元15与第1、第3支承单元14、16相比被设在上方一些，具备从下方对异种收容板3b的四个角落进行支承的能出没的卡合爪15a。

上述第2支承单元15，通过上述卡合爪15a突出，从下方对异种收容板3b进行支承，在从上述第2支承单元15向上述移送单元17交接异种收容板3b时，或从移送单元17向第2支承单元15移载异种收容板3b时，上述卡合爪15a退没，容许异种收容板3b的向上下方向的移动。

上述移送单元17，由直线地设在上述供给仓12、回收仓13、第1～第3支承单元14～16的下方的滑动机构22和设在该滑动机构22的可动部23上的升降台24构成。

上述升降台24，在使收容板3、异种收容板3b支承在了上述第1～第3支承单元14～16上时下降，在移送上述收容板3、异种收容板3b时，与第1、第3支承单元14、16相比位于上方，与第2支承单元15相比位于下方，在该状态下通过上述滑动机构22的工作，使收容板3、异种收容板3b移动。

在上述载置台18上，定位和载置对上述支承体4进行收容的收容容器7，对上述收容容器7进行照明的环形照明25经使该环形照明25回旋移动的回旋单元26设置，使上述环形照明25在上述收容容器7的上方和从这里退避了的位置之间回旋移动。

如图4所示，上述吸引管嘴19经配管连接使负压发生的负压发生单元31、用于对负压发生单元31发生的负压进行调整的调节器32，和对伴随着细胞块1的吸附由上述吸引管嘴19吸引了的培养液进行储存的缓冲容器33。

上述吸引管嘴19，具备在前端吸附1个细胞块的管状的吸附部19a和被保持在上述移动单元20上的主体部19b，由固定单元20a以能更换的方式安装在上述移动单元20上。

上述吸附部19a，其内径做成比上述细胞块1的外径小的直径，而且做成比上述支承体4的针状体6的外周直径大的直径。通过做成这样的尺寸，能够如图5（a）所示那样在前端吸附1个细胞块1，并且，能够如图5（b）所示那样把贯通了细胞块1的针状体6插入吸附部19a的内部，塞入细胞块1。

上述移动单元20，如图1所示，由设在与上述移送单元17邻接的位置的作为水平移动机构的X-Y设备34，由该X-Y设备34向水平方向移动的可动支承部35，和设在该可动支承部35的上部、使上述吸引管嘴19升降的升降单元36构成。

上述X-Y设备34，由在与上述移送单元17的移送方向正交的方向使可动支承部35移动的Y方向机构34a和使该Y方向机构34a向与其移动方向正交的方向移动的X方向机构34b构成。

在上述升降单元36的可动部分经上述固定单元20a固定吸引管嘴19，通过由X-Y设备34使上述可动支承部35在水平方向移动，使上述吸引管嘴19在被支承在了第3支承单元16上的收容板3或异种收容板3a与载置在了载置台18上的收容容器7之间移动，而且，通过由升降单元36使上述吸引管嘴19向上下升降，能够对上述收容板3、异种收容板3b的收容凹部3a内的细胞块1、异种细胞块1b进行吸附保持，将保持了的细胞块1、异种细胞块1b穿刺在上述支承体4的针状体6上。

在上述第3支承单元16的上方设有面板照明37，以与被支承在了上述第3支承单元16上的收容板3、异种收容板3b大致相同面积的幅度进行面发光，向上述收容板3、异种收容板3b整体照射光。

另外，面板照明37，能由滑动机构37a从第3支承单元16的上方向移送单元17的移送方向侧方复动，以不妨碍上述吸引管嘴19向被支承在了第3支承单元16上的收容板3、异种收容板3b的下降的方式退避。

在上述可动支承部35的上部，与升降单元36并排地设置向下方伸长的安装构件35a，在该安装构件35a的下部安装着下方照相机38，在上部安装着上方照相机39。

上述下方照相机38，以位于上述吸引管嘴19的正下方的方式配置，支承在了上述第3支承单元16上的收容板3、异种收容板3b及面板照明37位于该下方照相机38与吸引管嘴19之间。

上述下方照相机38，从下方对透明的收容板3、异种收容板3b进行拍摄。其拍摄范围如图2（c）所示那样被设定在能对1个收容凹部3a进行拍摄的范围，视场的中心成为图2（c）所示2根的中心线的交点。

而且，下方照相机38进行了拍摄的图像被向上述控制单元21发送，在控制单元21中对被收容在了此收容凹部3a中的细胞块1的在收容凹部3a内的位置进行识别，并且，对该细胞块1的外径及其形状进行识别。

另外，在收容板3、面板照明37没有位于其间的状态下，能如图6所示那样从下方拍摄被安装在了吸引管嘴19上的吸附部19a的前端。

上述上方照相机39由上述移动单元20的X-Y设备34的工作，处于在被定位在了载置台18上的收容容器7中收容的支承体4的上方，如图3（c）所示那样对全部的针状体6进行拍摄。

而且，上方照相机39进行了拍摄的图像被向上述控制单元21发送，在控制单元21中，对设在此支承体4上的针状体6的前端位置进行识别。

下面，对具有上述构成的立体构造体制造装置2的动作进行说明。

首先，作业者安置对收容了细胞块1的收容板3进行了收纳的供给仓12和空的回收仓13，并且，在上述第2支承单元15上载置收容了异种细胞块1b的异种收容板3b。另外，作业者将收容了支承体4的收容容器7定位在载置台18上，在上述吸引管嘴19上安装新的吸附部19a。

另外，使用事先与上述控制单元21连接了的个人计算机21a，对制造的细胞的立体构造体1A的构造进行设定，对图3（b）所示那样的细胞块1和异种细胞块1b的配置进行设定。

首先，控制单元21对安装了的吸引管嘴19的吸附部19a的前端的位置进行测定。具体地说，在使上述面板照明37退避了的状态下，由上述下方照相机38对上述吸引管嘴19的吸附部19a进行拍摄，获得图6所示图像。

控制单元21，通过图像处理对上述吸附部19a的中心相对于下方照相机38的视场中心偏移了多少进行测定，记忆其偏移量。此偏移量，通过移动单元20的X-Y设备34的工作，在将吸引管嘴19定位于细胞块1、异种细胞块1b及针状体6的位置时考虑进去。

然后，上述移送单元17的升降台24升降，从上述供给仓12取出1片的收容板3，将该收容板3就这样向第3支承单元16移送。

如这样将收容板3支承在第3支承单元16上，则上述面板照明37向该收容板3的上部移动，上述吸引管嘴19和下方照相机38通过上述移动单元20的X-Y设备34的工作，向水平方向移动，位于收容了应取出的细胞块1的收容凹部3a的上方和下方。

此时，X-Y设备34相应于预先记忆了的收容板3的各收容凹部3a的位置使下方照相机38移动，使上述收容凹部3a整体位于下方照相机38的视场内。

当下方照相机38对收容凹部3a进行拍摄时，上述面板照明37从收容板3的上方照射光，能从透明的收容板3的下方明确地对收容了的上述细胞块1进行识别，控制单元21对被进行了拍摄的细胞块1在收容凹部3a内的位置进行识别，并且，对被进行了拍摄的细胞块1的大小（外径尺寸）和形状进行测量。

图7的各图是表示下方照相机38进行了拍摄的细胞块1的拍摄结果的图，其中（a）所示细胞块1的形状不适当，（b）所示细胞块1的外径尺寸没有达到指定的大小。

控制单元21，将这样的细胞块1判定为不用于细胞的立体构造体1A的细胞块，不实施由吸引管嘴19进行的吸附保持动作。

另一方面，图7（c）（d）是形状和外径尺寸适当的细胞块1，（c）表示细胞块1位于收容凹部3a的中央的情况，（d）表示细胞块1从收容凹部3a的中央偏移了的情况。

上述收容板3的收容凹部3a因为底面是半球状，所以，在如（c）那样位于中央的情况下，该细胞块1位于收容凹部3a中的最深的位置，另外，在如（d）那样从中央偏移了的情况下，该细胞块1位于比收容凹部3a中的最深的位置浅的位置。

在控制单元21，与收容凹部3a的底面上的位置对应的深度被把握。另外，因为细胞块1是大致球状，所以，从外径尺寸（直径）能够推算其高度。控制单元21通过对这样的收容凹部3a内的位置进行识别，并且，对细胞块1的外径尺寸进行测量，设定对细胞块1进行吸附保持时的吸引管嘴19的下降量。

一旦这样由下方照相机38对收容部3a内的细胞块1进行了拍摄，控制单元21使上述面板照明37从收容板3的上方退避，通过上述移动单元20的X-Y设备34工作，使吸引管嘴19向水平的XY方向移动，与进行了识别的细胞块1的位置对位，并且，按照设定了的下降量由升降单元36使吸引管嘴19下降，使上述吸附部19a接近细胞块1进行吸附。

而且，因为细胞块1的外径成为比上述吸附部19a的内径更大的直径，所以，细胞块1不会被吸引到吸附部19a的内部地被吸附保持在前端。

这样在吸引管嘴19上吸附保持了细胞块1后，上述吸引管嘴19由升降单元36上升，上述面板照明37再次位于上述收容板3的上方。

上述下方照相机38对本次的收容凹部3a再次进行拍摄，确认细胞块1已被取走。在假如细胞块1残留的情况下，再度实施由上述吸引管嘴19对细胞块1进行吸附保持的工序。

如这样在吸引管嘴19上吸附保持细胞块1，则控制单元21使上述移动单元20的X-Y设备34工作，使上述上方照相机39向上述支承体4的上方移动，对本次穿刺细胞块1的针状体6的前端位置进行识别。

此时上述环形照明25位于收容容器7的上方，对支承体4进行照明，如由上方照相机39对针状体6的前端位置进行识别，则由回旋单元26使上述环形照明25退避。

如针状体6的前端位置被识别，则控制单元21使X-Y设备34工作，如图5（a）所示那样，使吸附保持了细胞块1的上述吸引管嘴19的吸附部19a移动至支承体4上的上述识别了的针状体6的前端位置的上方，再使吸引管嘴19下降，将细胞块1穿刺在针状体6的前端。

从此状态，如图5（b）所示那样升降单元36使吸引管嘴19向下方移动，则被吸附部19a从上方推压了的细胞块1由针状体6贯通，针状体6被插入上述吸附部19a的内部去。

另外，上述吸引管嘴19的下降量虽然事先进行了设定，但根据此前由下方照相机38进行了识别的细胞块1的外径尺寸进行修正。

在这里，通过使本实施例中的上述吸附管嘴19的吸附部19a的内径比细胞块1的直径小而且比针状体6的外周直径（粗度）大，上述移动单元20使吸附保持了细胞块1的吸引管嘴19向针状体6的轴向移动，能将细胞块1确实地穿刺在针状体6上。

另一方面，对针状体6的前端位置进行了识别的结果，在应穿刺细胞块1的针状体6的前端位置脱离了规定范围的情况下，控制单元21如图5（c）所示那样将细胞块1穿刺在该脱离了规定范围的针状体6的前端位置，其后，使吸引管嘴19在水平方向移动，使前端位置向上述规定范围内移动，由此对针状体6的姿势进行矫正后，使吸引管嘴19下降。

下面，对将异种细胞块1b向支承体4移载的情况下的动作进行说明。

在此情况下，控制单元21对上述移送单元17进行控制，将被支承在了上述第3支承单元16上的收容板3向上述第1支承单元14移送，移送单元17再将支承在了上述第2支承单元15上的异种收容板3b载置在升降台24上。

在该状态下，使第2支承单元15的卡合爪15a退没，使升降台24下降，将收容板3b向上述第3支承单元16移送。在此状态下，与被收容在了收容板3上的细胞块1的情况同样地对被收容在了异种收容板3b的收容凹部3a中的异种细胞块1b进行处理。

另外，在从收容板3上的全部的收容凹部3a取出了细胞块1的情况下，上述移送单元17把被支承在了上述第3支承单元16上的空的收容板3向回收仓13的下方移送，收纳到回收仓13中。

附图标记说明：

1 细胞块 1A 细胞的立体构造体

1b 异种细胞块 2 立体构造体制造装置

3 收容板 3a 收容凹部

4 支承体 6 针状体

19 吸引管嘴 19a 吸附部

20 移动单元 21 控制单元

38 下方照相机（细胞块拍摄单元）

39 上方照相机（针状体拍摄单元）

Claims (2)

1.一种细胞的立体构造体制造装置，其特征在于：具备收容板、支承体、吸引管嘴、移动单元、细胞块拍摄单元，和控制单元；该收容板，形成有许多收容1个细胞块的收容凹部，而且，所述收容凹部的底面形成为中央最深的球面状；该支承体，具备多根穿刺和贯通上述细胞块的针状体；该吸引管嘴，与负压发生单元连接，对上述细胞块进行吸附保持；该移动单元，使该吸引管嘴在上述收容板与支承体之间移动而且升降；该细胞块拍摄单元，对收容在上述收容板的收容凹部的细胞块进行拍摄；该控制单元，对上述吸引管嘴的吸引动作及上述移动单元的动作进行控制；

上述吸引管嘴经由调节器与上述负压发生单元连接，并在前端具备对1个细胞块进行吸附的管状的吸附部，并且，使该吸附部的内径比上述细胞块的外径小而且比上述支承体的针状体的外周直径大；

进而，上述细胞的立体构造体制造装置具备从下方对上述吸引管嘴进行拍摄的下方照相机和从上方对上述针状体进行拍摄的上方照相机，在上述控制单元中对上述吸引管嘴的吸附部的前端位置和上述针状体的前端位置进行识别；

上述控制单元，根据上述细胞块拍摄单元的拍摄结果对上述细胞块在上述收容凹部内的位置、外径尺寸和形状进行识别，判定该细胞块是否被吸引管嘴吸附保持，对于形状和外径尺寸适当的细胞块，根据收容凹部内的位置及外径尺寸来设定吸引管嘴的下降量；

进而，当通过上述移动单元使上述吸引管嘴移动到细胞块的上方时，上述控制单元按上述设定的下降量使吸引管嘴下降，使上述吸附部的前端朝细胞块接近；如在上述收容板的收容凹部通过被上述调节器调整了的负压使上述细胞块吸附保持在上述吸引管嘴的吸附部的前端而不被吸引到该吸附部的内部，则根据上述上方照相机和上述下方照相机的拍摄结果，由上述移动单元使该吸引管嘴上升而向上述支承体上的所需的针状体的上方移动；

再使该吸引管嘴向针状体的轴向移动，使针状体穿刺上述细胞块，使贯通了上述细胞块的针状体插入上述吸附部的内部。

2.根据权利要求1所述的细胞的立体构造体制造装置，其特征在于：在由上述上方照相机进行了拍摄的针状体的前端位置没有位于指定的规定范围内的情况下，

上述控制单元，在将吸附保持在了上述吸引管嘴上的细胞块穿刺在了针状体的前端的状态下，使上述吸引管嘴移动，由此使针状体的前端位置位于上述规定范围内。