CN107636142A - 自动细胞培养器及其培养器的操作方法 - Google Patents

自动细胞培养器及其培养器的操作方法 Download PDF

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Abstract

作为本发明的一实施例可以提供一种自动细胞培养器，其包括：培养箱(incubator)，收容用于培养细胞的至少一个容器；显微镜，用于观察容器内的细胞状态；机械手(Robot Arm)，用于移动容器的位置；液体处理器(liquid handler)，用于使液体流入容器或使液体从容器流出；以及控制装置(Control Device)，用于控制培养箱、显微镜、机械手和液体处理器中至少一个的操作。

Description

自动细胞培养器及其培养器的操作方法
技术领域
本发明涉及一种自动细胞培养器及其培养器的操作方法，更加具体地涉及一种包括培养箱、显微镜、机械手、储藏室、液体处理器、离心分离器和控制装置中的至少一种的自动细胞培养器及其培养器的操作方法。
背景技术
所谓细胞培养(cell culture)通常指分离并培养从生物体(organism)分离出的细胞的过程。无菌选择生物组织并用胰蛋白酶(Trypsin)或链霉蛋白酶(pronase)等消化酶进行处理后分离为单细胞并进行原代培养(primary culture)，并且，将通过相同的酶处理来分散继代中的细胞系(cell line)或细胞株(cell strain)而获得的单细胞移植、接种到生长培养基(Growth Medium)而进行接下来的继代培养(subculture)。将如此通过蛋白质分解酶等的处理分散单细胞进行培养的方法称为细胞培养。
1950年代以后，研发出基于胰蛋白酶处理的细胞分散法，开始了所谓的细胞培养。通过细胞培养法的研发，可以将构成生物的细胞如同单细胞生物那样进行处理。利用通过这种方法获得的研究结果，可以在细胞层面上定量处理细胞的基本代谢、增殖、分化、老化、致癌病毒感染等。细胞培养有细胞附着在培养基上增殖的单层培养和细胞不附着/扩展(extension)而以悬浮状态增殖的悬浮培养(suspension culture)等。另外，还有通过培养单一的细胞而形成菌落(colony)的单细胞培养或者逆向培养大量细胞的大量培养(massculture)。
为了高度而稳定地实施这种细胞培养，近来更加加快各种研究与开发。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供一种包括培养箱、显微镜、机械手、储藏室、液体处理器、离心分离器和控制装置中至少一种的自动细胞培养器及其培养器的操作方法。
技术方案
作为本发明的一实施例，可以提供一种自动细胞培养器。另外，作为本发明的一实施例，可以提供一种自动细胞培养器的操作方法。
根据本发明的一实施例的自动细胞培养器，可以包括：培养箱，收容用于培养细胞的至少一个容器；显微镜，用于观察容器内的细胞状态；机械手，用于移动容器的位置；液体处理器，用于使液体流入容器或使液体从容器流出；以及控制装置，用于控制培养箱、显微镜、机械手和液体处理器中至少一个的操作。
另外，根据本发明的一实施例的自动细胞培养器还可以包括：储藏室，用于保管其位置将被机械手移动的容器；以及离心分离器，用于利用离心力分离容器内包含的物质的颗粒。
根据本发明的一实施例的自动细胞培养器的操作方法可以包括：使用机械手将收容有在培养箱内培养预定时间的细胞的至少一个容器从培养箱中提取的步骤；使用显微镜观察被提取的容器内的细胞状态的步骤；基于观察的结果选择对容器的操作协议的步骤；以及按照所选择的操作协议驱动机械手的步骤。
另外，对容器的操作协议可以是对用于将容器重新投入培养箱内的操作的协议、对用于将培养基(media)注入容器内的操作的协议以及对使用容器的传代培养(subculturing)操作的协议中的至少一种。
在根据本发明的一实施例选择对用于将培养基注入容器内的操作的协议的情况下，驱动机械手的步骤包括使机械手将从培养箱或储藏室提取的容器移动至装载器(loader)的步骤，自动细胞培养器的操作方法还可以包括：使用液体处理器所包含的抓持部将移动至装载器的容器移动至第一作业部的步骤；使用液体处理器吸入配置于培养基保管室的培养基并将所吸入的培养基分注(dividing)至位于第一作业部的容器的步骤；使用抓持部将分注有培养基的容器移动至装载器的步骤；以及将移动至装载器的容器重新投入至培养箱内的步骤。
另外，在根据本发明的一实施例选择对使用容器的传代培养操作的协议的情况下，驱动机械手的步骤包括使机械手将从培养箱或储藏室提取的容器移动至装载器的步骤，自动细胞培养器的操作方法还可以包括：使用液体处理器所包含的抓持部将移动至装载器的容器移动至第一作业部的步骤；将移动至第一作业部的容器内所包含的物质转移至位于第二作业部的预定形状的容器的步骤；将预定形状的容器移动至离心分离器而进行离心分离的步骤；加工通过离心分离而分离的颗粒的步骤；使用显微镜观察所加工的颗粒的步骤；将所加工的颗粒转移至新的容器的步骤；以及将新的容器重新投入至培养箱内的步骤。
根据本发明的一实施例的预定形状的容器是具有塞子的管形状的容器，例如，可以是埃彭道夫管(E-tube：Eppendorf-Tube)或者离心管(C-tube：Centrifuge-Tube)。另外，将移动至第一作业部的容器内所包含的物质转移至位于第二作业部的预定形状的容器的步骤还可以包括将向移动至第一作业部的容器分注预定的溶液而摇匀(shaking)后获得的混合液转移至预定形状的容器的步骤。
根据本发明的一实施例的加工通过离心分离而分离的颗粒的步骤还可以包括：通过离心分离去除在容器内生成的上清液的步骤；向预定形状的容器注入预定的物质而混合(mixing)并进行悬浮(suspension)分离的步骤；对收容有经悬浮分离的物质的容器进行离心分离的步骤；通过离心分离去除在容器内生成的上清液的步骤；向容器注入培养基而混合(mixing)的步骤；以及使用具有预定形状的其它容器混合(mixing)预定的物质与细胞液的步骤。
另外，预定的物质可以是酶或者磷酸盐缓冲生理盐水(phosphate bufferedsaline：PBS)。
根据本发明的一实施例的使用显微镜观察所加工的颗粒的步骤还包括在使用显微镜观察之前将预定形状的容器内所包含的物质转移至观察辅助机构的步骤，观察辅助机构可以包括用于测定细胞数的显微镜用计数板(例如，一次性血球计数板(C-chip)等)。
根据本发明的一实施例的将所加工的颗粒转移至新的容器的步骤还包括在转移颗粒之前向新的容器分注培养基的步骤，包含有所加工的颗粒的物质可以转移至分注有培养基的新的容器。
另一方面，作为本发明的一实施例，可以提供一种计算机可读记录介质，其中记录有用于在计算机实施前述方法的程序。
技术效果
使用根据本发明的一实施例的自动细胞培养器并应用预定的培养协议使实验人员之间的偏差最小化，从而可以系统地培养细胞。
通过使癌细胞培养时可能会发生的实验人员感染或者癌细胞接触等最小化，从而可以安全地进行培养。
另外，如果使用根据本发明的一实施例的自动细胞培养器，则能够稳定而精密地培养细胞或者分离(例如，离心分离等)、加工(例如，添加酶、移液、添加培养基等)细胞。
另外，使用根据本发明的一实施例的自动细胞培养器，可以快速而有效地进行能够确认死细胞比率的台盼蓝(trypan blue)的分注、细胞确认(例如，计数(counting)等)。
附图说明
图1a是根据本发明的一实施例的自动细胞培养器的框图。
图1b是根据本发明的另一实施例的自动细胞培养器的框图。
图1c是根据本发明的一实施例的离心分离器的剖视图。
图2是根据本发明的一实施例的自动细胞培养器的实现例。
图3是对根据本发明的一实施例的自动细胞培养器的作业空间的平面图。
图4是显示根据本发明的一实施例的自动细胞培养器的操作方法的流程图。
图5是显示基于根据本发明的一实施例选择的协议的自动细胞培养器的操作方法的流程图。
图6a至图6c是显示根据所选择的协议的自动细胞培养器的操作方法的流程图。
图7是根据本发明的另一实施例的机械手被省略的自动细胞培养器的平面图。
图8是根据本发明的一实施例的冷却部的实现例。
图9是根据本发明的一实施例的加热部的实现例。
图10是根据本发明的一实施例的作业部的实现例。
图11是根据本发明的一实施例的抓持部的实现例。
图12是根据本发明的一实施例的封盖/启盖器(Decapper)的实现例。
图13是根据本发明的一实施例的显微镜的实现例。
图14是根据本发明的一实施例的培养箱以及培养箱装载器的实现例。
图15是根据本发明的一实施例的(a)影像获取部的实现例以及(b)所获取影像画面的一例。
最优实施方式
作为本发明的一实施例，可以提供一种自动细胞培养器。另外，作为本发明的一实施例，可以提供一种自动细胞培养器的操作方法。
根据本发明的一实施例的自动细胞培养器，可以包括：培养箱，收容用于培养细胞的至少一个容器；显微镜，用于观察容器内的细胞状态；机械手，用于移动容器的位置；液体处理器，用于使液体流入容器或使液体从容器流出；以及控制装置，用于控制培养箱、显微镜、机械手和液体处理器中至少一个的操作。
另外，根据本发明的一实施例的自动细胞培养器还可以包括：储藏室，用于保管其位置将被机械手移动的容器；以及离心分离器，用于利用离心力分离容器内包含的物质的颗粒。
根据本发明的一实施例的自动细胞培养器的操作方法可以包括：使用机械手将收容有在培养箱内培养预定时间的细胞的至少一个容器从培养箱中提取的步骤；使用显微镜观察被提取的容器内的细胞状态的步骤；基于观察的结果选择对容器的操作协议的步骤；以及按照所选择的操作协议驱动机械手的步骤。
另外，对容器的操作协议可以是对用于将容器重新投入培养箱内的操作的协议、对用于将培养基(media)注入容器内的操作的协议以及对使用容器的传代培养操作的协议中的至少一种。
在根据本发明的一实施例选择对用于将培养基注入容器内的操作的协议的情况下，驱动机械手的步骤包括使机械手将从培养箱或储藏室提取的容器移动至装载器的步骤，自动细胞培养器的操作方法还可以包括：使用液体处理器所包含的抓持部将移动至装载器的容器移动至第一作业部的步骤；使用液体处理器吸入配置于培养基保管室的培养基并将所吸入的培养基分注(dividing)至位于第一作业部的容器的步骤；使用抓持部将分注有培养基的容器移动至装载器的步骤；以及将移动至装载器的容器重新投入至培养箱内的步骤。
另外，在根据本发明的一实施例选择对使用容器的传代培养操作的协议的情况下，驱动机械手的步骤包括使机械手将从培养箱或储藏室提取的容器移动至装载器的步骤，自动细胞培养器的操作方法还可以包括：使用液体处理器所包含的抓持部将移动至装载器的容器移动至第一作业部的步骤；将移动至第一作业部的容器内所包含的物质转移至位于第二作业部的预定形状的容器的步骤；将预定形状的容器移动至离心分离器而进行离心分离的步骤；加工通过离心分离而分离的颗粒的步骤；使用显微镜观察所加工的颗粒的步骤；将所加工的颗粒转移至新的容器的步骤；以及将新的容器重新投入至培养箱内的步骤。
根据本发明的一实施例的预定形状的容器是具有塞子的管形状的容器，例如，可以是埃彭道夫管(E-tube：Eppendorf-Tube)或者离心管(C-tube：Centrifuge-Tube)。另外，将移动至第一作业部的容器内所包含的物质转移至位于第二作业部的预定形状的容器的步骤还可以包括将向移动至第一作业部的容器分注预定的溶液而搅拌(shaking)后获得的混合液转移至预定形状的容器的步骤。
根据本发明的一实施例的加工通过离心分离而分离的颗粒的步骤还可以包括：通过离心分离去除在容器内生成的上清液的步骤；向预定形状的容器注入预定的物质而混合(mixing)并进行悬浮(suspension)分离的步骤；对收容有经悬浮分离的物质的容器进行离心分离的步骤；通过离心分离去除在容器内生成的上清液的步骤；向容器注入培养基而混合(mixing)的步骤；以及使用具有预定形状的其它容器混合(mixing)预定的物质与细胞液的步骤。
另外，预定的物质可以是酶或者磷酸盐缓冲生理盐水(phosphate bufferedsaline：PBS)。
根据本发明的一实施例的使用显微镜观察所加工的颗粒的步骤还包括在使用显微镜观察之前将预定形状的容器内所包含的物质转移至观察辅助机构的步骤，观察辅助机构可以包括用于测定细胞数的显微镜用计数板(例如，C-chip等)。
根据本发明的一实施例的将所加工的颗粒转移至新的容器的步骤还包括在转移颗粒之前向新的容器分注培养基的步骤，包含有所加工的颗粒的物质可以转移至分注有培养基的新的容器。
另一方面，作为本发明的一实施例，可以提供一种计算机可读记录介质，其中记录有用于在计算机实施前述方法的程序。
具体实施方式
为使本发明所属技术领域的一般技术人员能够较容易地实施本发明，以下参照附图对本发明的实施例进行详细说明。但是，本发明可以实现为各种不同的形式，并不限定于在这里所说明的实施例。并且，为了清楚地说明本发明，在附图中省略了与说明无关的部分，在整个说明书中，对于类似的部分标注了类似的附图符号。
以下，对在本说明书中使用的术语进行简单说明，并对本发明进行详细说明。
本发明所使用的术语在考虑本发明中的功能的基础上尽可能选择了目前使用较为广泛的一般术语，但这可能会根据本领域技术人员的意图或者实例、新技术的出现等而有所不同。另外，在特定的情况下也有申请人任意选择的术语，在这种情况下，将其意义详细记载于相关的发明的说明部分。因此，本发明所使用的术语应该以不是单纯的术语的名称的其术语所具有的意义与本发明的全部内容为基础进行限定。
在整个说明书中，当记载为某一部分“包括”某一构成要素时，只要没有特别相反的记载，则意味着并不排除另一构成要素而是还可以包括另一构成要素。另外，说明书所述的“···部”、“模块”等术语表示处理至少一个功能或者操作的单位，这可以由软件或者硬件实现，或者可由软件与硬件的结合来实现。另外，在整个本说明书中记载为某一部分“连接”于另一部分时，不仅包括“直接连接”的情况，也包括“在其中间夹设另一元件”而连接的情况。
以下，参照附图详细地说明本发明。
图1a是根据本发明的一实施例的自动细胞培养器的框图。
根据本发明的一实施例的自动细胞培养器1000，可以包括：培养箱100，收容用于培养细胞的至少一个容器；显微镜200，用于观察容器内的细胞状态；机械手300，用于移动容器的位置；液体处理器400，用于使液体流入容器或使液体从容器流出；以及控制装置500，用于控制培养箱100、显微镜200、机械手300和液体处理器400中至少一个的操作。
例如，在根据本发明的一实施例的自动细胞培养器1000的培养箱100中可以存在至少一个收容有细胞的容器。换言之，细胞可以在培养箱100内培养预定的时间。例如，预定的时间可以是一天至一周，根据细胞的培养条件，细胞应该存在于培养箱内的时间可以按照2天或3天等时间延长或者缩短。这种收容有细胞的容器可以是例如6孔板，但并不限定于此。只要是可以收容细胞及细胞液中至少一种的容器，则可以称为在本说明书中提及的“容器”。
另外，根据本发明的一实施例的显微镜200是倒置显微镜，可以自动更换镜头。例如，根据来自控制装置500的镜头更换信号，可以被更换为具有x1.25、x4、x10或x20等倍率的镜头。使用显微镜200可以精密而准确地观察培养基的颜色、面积或者大小等。另外，还可以观察细胞的培养状态。
另外，根据本发明的一实施例的机械手300在一末端包括用于抓持(grip)各种容器的装载部，且可以实现为通过至少一个电机操作的多关节形态。因此，机械手300可以一边维持装载部的水平或者垂直状态一边向上、下、左、右或者旋转移动。机械手300的前述操作可以通过控制装置500控制。另外，机械手300可以配置于自动细胞培养器1000的正中央而使用于各种容器的移动或者也可以追加配置于一侧面而应用于细胞的加工过程等。
根据本发明的一实施例的液体处理器400可以搬运容器或者溶液等。使用可包含于液体处理器400的移液器(Pipette)可以使液体流入容器或者使液体从容器流出。另外，也可以使用液体处理器400所包含的抓持部等抓持容器而移动位置。
根据本发明的一实施例的控制装置500可以是个人计算机、膝上型电脑、平板电脑、智能手机、个人数字助理(PDA)或者智能手表之类的可穿戴设备等。换言之，控制装置500可以是通过有线或无线能够与其他装置收发数据的装置。另外，控制装置500具有显示功能，因此可以实时地向用户提供自动细胞培养器1000的操作状态信息、细胞信息等。
图1b是根据本发明的一实施例的自动细胞培养器的框图。
另外，根据本发明的一实施例的自动细胞培养器1000还可以包括：储藏室600，用于保管其位置将被机械手300移动的容器；以及离心分离器700，用于利用离心力分离容器内所包含的物质的颗粒。
根据本发明的一实施例的储藏室600可以包括能够暂时或者短期保管各种容器的至少一个托架(stand bracket)。另外，储藏室600可以基于来自控制装置500的信号而旋转移动。如前所述，机械手300不仅可以将各种容器搬运至储藏室600，还可以自由变更各种容器的位置，例如，从储藏室600提取各种容器而重新投入至培养室100等。
根据本发明的一实施例的离心分离器700用于分离收容于容器(例如，C-tube等)的细胞，可以利用离心力分离细胞层。
图1c是根据本发明的一实施例的离心分离器的剖视图。
根据本发明的一实施例的离心分离器700可以包括：桶(bucket)710，用于收容容器；高速旋转电机720，用于使桶710高速旋转；高速旋转部730，其为包括用于从高速旋转电机720接受旋转力而使容器旋转的至少一个负载(loads)的高速旋转空间；电磁离合器(electromagnetic clutch)740，在检测高速旋转电机720的旋转速度而速度充分被降低时(例如，1r/min等)，使用电磁铁使桶710的旋转停止；位置控制电机750，使高速旋转电机720与电磁离合器740低速向目前的旋转方向或者相反方向旋转，从而使桶710的位置旋转移动至用户的目标位置。用户的目标位置可以是在进行离心分离前向桶710插入容器时的位置(例如，开始时的位置等)。根据本发明的一实施例的离心分离器700可以应用如下原理，即，在使用摄像头部等测定盛有将要离心分离的溶液的容器的溶液量之后，向收容有盛有将要离心分离的溶液的容器的桶的相对侧的桶中收容的容器自动填充相同量的水等，从而使在进行离心分离时可能会要求的重量重心稳定地维持。
图2是根据本发明的一实施例的自动细胞培养器的实现例。
图2所示的例是用于说明的原理图，根据本发明的一实施例的自动细胞培养器1000可以由各种结构和形状实现。如前所述，根据本发明的一实施例的自动细胞培养器1000可以包括培养箱100、显微镜200、机械手300、液体处理器400和控制装置500。培养箱、显微镜、机械手和液体处理器中的至少一个可以连接于控制装置500，且可以通过控制装置500操作。另外，自动细胞培养器1000还可以包括储藏室600与离心分离器700。另外，在自动细胞培养器1000中配置有第一作业部、第二作业部等用于对细胞进行观察、测定、加工等的作业空间(例如，图2的圆形虚线区域)。关于此，将在以下参照图3进行说明。
图3是对根据本发明的一实施例的自动细胞培养器的作业空间的平面图。
根据本发明的一实施例的自动细胞培养器1000可以在作业空间进行细胞的观察、测定或者加工等过程。如图3所示，作业空间可以包括至少一个移液器保管部(例如，1、2)、C-tube保管部(例如，3)、等待部(buffer zone)(例如，4、14)、装载器5。装载器5可以向预定的方向以及以预定的角度移动。另外，自动细胞培养器1000还可以包括废料保管室6、第一作业部7、第二作业部8、影像获取部9、培养基容器10等。例如，影像获取部9可以包括至少一个摄像头部和照明部。摄像头部获取对包含有细胞的容器的图像，并且可以根据所获取的图像的亮度值(brightness level)、饱和度值(saturation level)、像素值(pixel value)等辨别细胞层等。换言之，应用对所获取的图像的一般影像处理方法辨别图像的边界，并可根据所辨别的边界比较准确地推测出细胞层等。
另外，自动细胞培养器1000还可以包括第一培养基(物质)保管室11、第二培养基(物质)保管室12、细胞培养瓶(T-flask)作业部13、封盖/启盖器(Decapper)(例如16、17)、液体处理器400、离心分离器700。T-flask作业部13基于来自控制装置500的信号可以向上下方向单次或多次移动T-flask。另外，封盖/启盖器可以是T-flask封盖/启盖器16与C-tube封盖/启盖器17等。液体处理器400可以沿着纵轴负载向前后方向移动。另外，液体处理器400可以沿着横轴负载向左右方向移动。关于根据本发明的一实施例的自动细胞培养器1000的操作，以下参照图4至图6c进行说明。
图4是显示根据本发明的一实施例的自动细胞培养器的操作方法的流程图。
根据本发明的一实施例的自动细胞培养器1000的操作方法可以包括：使用机械手30从培养箱100提取收容有在培养箱100内培养预定时间的细胞的至少一个容器的步骤S100；使用显微镜200观察被提取的容器内的细胞状态的步骤S200；基于观察的结果选择对容器的操作协议的步骤S300；以及按照所选择的操作协议驱动机械手300的步骤S400。
在根据本发明的一实施例的自动细胞培养器1000的培养箱100中，例如可以培养细胞3天至4天。为了对所培养的细胞进行观察、测定或者加工，应该将收容有细胞的容器从培养箱100移动至作业空间。通过机械手300可以从培养箱100提取收容有在培养箱100内培养预定时间(例如，3天至4天)的细胞的至少一个容器(S100)。可以使用显微镜200观察被提取的容器内的细胞状态(S200)。换言之，可以通过显微镜200拍摄细胞状态。通过拍摄而获取的细胞的显微镜图像可以传输至控制装置500而显示。用户通过对细胞的显微镜图像进行观察或者分析可以选择对收容有细胞的容器的操作协议(S300)。换言之，可以通过控制装置500并按照由用户选择的操作协议控制自动细胞培养器1000的操作(S400)。根据所选择的操作协议驱动机械手，从而可以变更容器的位置，容器的位置变更之后可以对容器进行各种作业(例如，对所培养的细胞进行观察、测定或加工等)。
对根据本发明的一实施例的容器的操作协议可以是对用于将容器重新投入培养箱100内的操作的协议、对用于将培养基(media)注入容器内的操作的协议以及对使用容器的传代培养操作的协议中的至少一种。
图5是显示基于根据本发明的一实施例选择的协议的自动细胞培养器的操作方法的流程图。
如在以上参照图4所述，根据本发明的一实施例的自动细胞培养器1000的操作方法可以包括：使用机械手300从培养箱100提取收容有在培养箱100内培养预定时间的细胞的至少一个容器的步骤S100；使用显微镜200观察被提取的容器内的细胞状态的步骤S200；根据观察的结果选择对容器的操作协议的步骤S300，并且，可以按照所选择的操作协议驱动机械手300。换言之，如图5所示，在选择了第一协议的情况下，关于机械手300的驱动，可以向A步骤进行。另外，在选择了第二协议的情况下，关于机械手300的驱动，可以向B步骤进行；在选择了第三协议的情况下，关于机械手300的驱动，可以向C步骤进行。例如，第一协议可以是对用于将容器重新投入培养箱100内的操作的协议。另外，第二协议可以是对用于向容器内注入培养基的操作的协议；第三协议可以是对使用容器的传代培养操作的协议。关于向前述的A、B或者C各个步骤的进行，将在以下参照图6a至图6c进行说明。
图6a至图6c是显示根据所选择的协议的自动细胞培养器的操作方法的流程图。
如图6a所示，在选择了可能会是对用于将容器重新投入培养箱100内的操作的协议的第一协议的情况下，容器可以被机械手300重新投入到培养箱100内(S410)。换言之，根据所选择的操作协议(例如，第一协议)，驱动机械手300的步骤S400可以包括使用机械手300将容器重新投入培养箱100内的步骤S410。
如图6b所示，根据本发明的一实施例在选择了可能会是对用于将培养基注入容器内的操作的协议的第二协议的情况下，驱动机械手300的步骤S400可以包括使机械手300将从培养箱100或者储藏室600提取的容器移动至装载器5的步骤S420。另外，自动细胞培养器1000的操作方法还可以包括：使用液体处理器400所包含的抓持部将移动至装载器5的容器移动至第一作业部7的步骤S510；使用液体处理器400吸入配置于培养基保管室的培养基，并将所吸入的培养基分注至位于第一作业部7的容器的步骤S520；使用抓持部将分注有培养基的容器移动至装载器5的步骤S530；以及将移动至装载器5的容器重新投入至培养箱100内的步骤S540。
根据来自控制装置500的信号，机械手300可以将从培养箱100或储藏室600提取的容器移动至装载器5。如前所述，容器可以是6孔板等细胞容器。移动至装载器5的容器可以通过液体处理器400所包含的抓持部被移动至第一作业部7。另外，在6孔板中存在盖时，可以开放移动至第一作业部7的6孔板的盖。可以使用液体处理器400吸入配置于第二培养基(物质)保管室12的培养基，并将所吸入的培养基分注到位于第一作业部7的容器(S520)。分注培养基后，可以封闭6孔板的盖。分注有培养基的容器可以通过抓持部被移动至装载器5。移动至装载器5的容器可以被重新投入到培养箱100内。
另外，如图6c所示，根据本发明的一实施例在选择了可能会是对使用容器的传代培养操作的协议的第三协议的情况下，驱动机械手300的步骤S400可以包括使机械手300将从培养箱100或者储藏室600提取的容器移动至装载器5的步骤S430。另外，自动细胞培养器1000的操作方法还可以包括：使用液体处理器400所包含的抓持部将移动至装载器5的容器移动至第一作业部7的步骤S610；将移动至第一作业部7的容器内所包含的物质转移至位于第二作业部8的预定形状的容器的步骤S620；将预定形状的容器移动至离心分离器700而进行离心分离的步骤S630；加工通过离心分离而分离的颗粒的步骤S640；使用显微镜200观察所加工的颗粒的步骤S650；将所加工的颗粒转移至新的容器的步骤S660；以及将新的容器重新投入至培养箱100内的步骤S670。
根据本发明的一实施例的预定形状的容器是具有塞子的管形状的容器，例如，可以是埃彭道夫管(E-tube：Eppendorf-Tube)或者离心管(C-tube：Centrifuge-Tube)等。在步骤S620中，6孔板细胞容器内所包含的物质(例如，细胞、细胞液等)可以转移至位于第二作业部8的预定形状的容器(例如，C-tube)。
如果机械手300将6孔板细胞容器移动至装载器5，则液体处理器400可以将装载器5的细胞容器移动至第一作业部7。另外，液体处理器400使C-tube保管部(例如，3)的C-tube移动至封盖/启盖器(decapper)17，并且可以使封盖/启盖器17开启C-tube的盖。盖被开启的C-tube可以通过液体处理器400被移动至第二作业部8。移动至第一作业部7的6孔板细胞容器的盖可以通过液体处理器400开启。第一作业部7可以倾斜(tilting)，倾斜的6孔板细胞容器内的细胞液可以通过液体处理器400被转移至第二作业部8的C-tube。在转移细胞液后，6孔板细胞容器的盖可以通过液体处理器400封闭。
另外，将移动至第一作业部7的容器内所包含的物质转移至位于第二作业部8的预定形状的容器的步骤S620还可以包括将向移动至第一作业部7的容器分注预定的溶液而摇匀(shaking)后获得的混合液转移至预定形状的容器(例如，C-tube)的步骤。然后，可以通过离心分离去除在容器内生成的上清液。向C-tube注入预定的物质并混合(mixing)，然后可以等待预定时间。预定的物质可以是酶等，预定的时间可以是3分钟，但并不一定限定于此。
另外，液体处理器400可以吸入第二培养基(物质)保管室12的PBS溶液等而分注到第一作业部7的6孔板细胞容器。如前所述，第一作业部7可以倾斜(tilting)，因此第一作业部7可以反复倾斜移动而完成摇匀(shaking)过程。液体处理器400可以从第一作业部7的6孔板细胞容器吸入PBS溶液而分注到配置于第二作业部8的C-tube。
根据本发明的一实施例的加工通过离心分离而分离的颗粒的步骤S640可以包括：通过离心分离去除在容器内生成的上清液的步骤；向预定形状的容器注入预定的物质而混合(mixing)并悬浮(suspension)分离的步骤；对收容有悬浮分离的物质的容器进行离心分离的步骤；通过离心分离去除在容器内生成的上清液的步骤；向容器注入培养基而混合(mixing)的步骤；以及使用具有预定形状的其它容器混合(mixing)预定的物质与细胞液的步骤。
另外，预定的物质可以是酶或者磷酸盐缓冲生理盐水(phosphate bufferedsaline:PBS)。
根据本发明的一实施例，在向C-tube添加预定的物质(例如，PBS等)之后可以进行悬浮(suspension)分离。另外，可以通过将收容有经悬浮分离的物质的C-tube移动至离心分离器700而进行离心分离。可以通过离心分离去除在容器(C-tube)内生成的上清液并向容器注入培养基而进行混合(mixing)。
如前所述，液体处理器400可以将去除上清液的C-tube移动至第二作业部8。另外，液体处理器400可以吸入第二培养基(物质)保管室12的酶而分注到第二作业部8的C-tube并在C-tube反复吸入、排放而进行混合(mixing)。混合(mixing)后可以等待预定时间。
另外，液体处理器400可以吸入第二培养基(物质)保管室12的PBS溶液而排放至配置于第二作业部8的C-tube。液体处理器400可以在配置于第二作业部8的C-tube反复吸入及排放而进行悬浮分离。收容有被悬浮分离的物质的C-tube可以通过液体处理器400从第二作业部8移动至封盖/启盖器17，并且C-tube的盖可以通过封盖/启盖器17封闭。
盖被封闭的C-tube移动至离心分离器700而可以被离心分离。通过离心分离而在容器(C-tube)内生成的上清液可以通过液体处理器400去除。
被离心分离并去除上清液的容器(C-tube)可以通过液体处理器400移动至第二作业部8。液体处理器400可以吸入第二培养基(物质)保管室12的培养基而分注到移动至第二作业部8的C-tube。另外，液体处理器400可以在C-tube反复吸入和排放而进行混合(mixing)。
液体处理器400可以向配置于第二作业部8的E-tube分注PBS。另外，液体处理器400可以从配置于第二作业部8的C-tube吸入细胞液而分注到E-tube。可以在E-tube反复吸入及排放而进行混合(mixing)。
根据本发明的一实施例的使用显微镜200观察所加工的颗粒的步骤还包括在使用显微镜200观察之前将预定形状的容器内所包含的物质转移至观察辅助机构的步骤，观察辅助机构可以包括显微镜用计数板(例如，C-chip等)。
例如，液体处理器400可以吸入台盼蓝(trypan blue)而分注到位于第一作业部7的观察辅助机构(例如，C-chip)。另外，可以从第二作业部8的C-tube吸入细胞液而分注到C-chip，并且可以在C-chip反复吸入与排放而进行混合(mixing)。另外，可以将混合液转移至其他C-chip。然后，液体处理器400可以将C-chip移动至装载器5。移动至装载器5的C-chip可以通过机械手300移动至显微镜200，并且通过显微镜可以观察细胞状态。换言之，在控制装置500，可以通过分析通过显微镜获取的细胞的显微镜图像来进行细胞计数(cellcounting)。
根据本发明的一实施例的将所加工的颗粒转移至新的容器的步骤S660还包括在转移颗粒之前向新的容器分注培养基的步骤，包含有所加工的颗粒的物质可以转移至分注有培养基的新的容器。
机械手300可以将在储藏室600等中保管的新的容器(例如，6孔板)移动至装载器5。移动至装载器5的新的容器可以通过液体处理器400移动至第一作业部7。另外，新的容器的盖可以是开放的。液体处理器400可以将第二培养基(物质)保管室12的培养基分注到位于第一作业部7的新的容器。
另外，液体处理器400可以从第二作业部8的C-tube吸入细胞液而分注到第一作业部7的新的容器。然后，新的容器的盖可以被封闭。
液体处理器400可以将第一作业部7的新的容器移动至装载器5。机械手300可以将装载器5的新的容器重新投入至培养箱100内。
图7是省略了根据本发明的另一实施例的机械手的自动细胞培养器的平面图，图8是根据本发明的一实施例的冷却部的实现例，图9是根据本发明的一实施例的加热部的实现例。另外，图10是根据本发明的一实施例的作业部的实现例，图11是根据本发明的一实施例的抓持部的实现例，图12是根据本发明的一实施例的封盖/启盖器的实现例，图13是根据本发明的一实施例的显微镜的实现例，图14是根据本发明的一实施例的培养箱以及培养箱装载器的实现例。作为参考，图8至图10的(a)以及(b)是改变观察点(view point)而分别显示的图。
参照图7，在根据本发明的另一实施例的自动细胞培养器2000中可以省略机械手300。随着机械手300的省略，自动细胞培养器2000的大小可以比前述的自动细胞培养器1000更加缩小。只不过，可省略的机械手300的作用可以由抓持部410替代。因此，即使省略了机械手300，也可以通过抓持部410等而稳定地执行与自动细胞培养器1000类似的功能。
如图7所示，自动细胞培养器2000可以包括废料保管室6、影像获取部9、封盖/启盖器16、6孔容器盖板(6-well container cover deck)32、作业部30、酶管板(enzyme tubedeck)40、加热部50、显微镜60、冷却部70、培养箱100、培养箱装载器110、抓持部410、储藏室600、离心分离器700等，这种自动细胞培养器2000可以通过有线或无线连接于控制装置500。
参照图8，根据本发明的一实施例的冷却部70包括制冷元件(Peltier device)、散热片、冷却用风扇，通过滑动门可以将冷却部70内部的温度维持为恒定。换言之，冷却部70可以提供用于将容器10内的培养基或者PBS溶液维持为4℃的冷藏功能。通过对制冷元件的电流供应等可以调节温度。另外，参照图9，通过冷却部70冷却的培养基或者PBS溶液也可以通过具备电加热器和温度传感器的加热部50加热。例如，培养基或者PBS溶液等可以通过加热部50加热至37℃。
参照图10，在作业部30可以对被运送的容器10进行旋转、摇匀(shaking)以及倾斜(tilting)中的至少一种。换言之，可以使6孔容器、75T-flask等进行各种运动。为了稳定地固定容器10，在作业部30与容器10接触的部位可以安装有至少一个真空吸盘(vacuumpad)。如图10所示，在作业部30的上端部可以存在用于旋转容器10的旋转轴，而在中端部可以存在用于使容器10倾斜的斜轴。
参照图11，抓持部410可以是抓持(grip)6孔板、T-Flask、C-tube等容器10而可以将其运送的电机抓持部。另外，如图11所示，抓持部410可以是在一端部安装有真空吸盘的真空抓持部。真空抓持部可以使用真空吸盘等运送6孔板的盖等。
参照图12，封盖/启盖器16可以发挥开启和/或封闭C-tube以及T-Flask的盖的功能。例如，在用容器固定部固定容器10之后，封盖/启盖器16向开启盖的位置移动而盖固定部下降，然后向开启盖的方向旋转而可以开启容器10的盖。另外，与此类似地，在用容器固定部固定容器10之后，封盖/启盖器16向封闭盖的位置移动而盖固定部下降，然后向封闭盖的方向旋转而可以封闭盖。使用封盖/启盖器16所包含的盖检测传感器可以实时确认盖的开启/封闭的状态。
如图13所示，自动细胞培养器2000可以包括用于观察细胞培养状态的显微镜60。显微镜60可以使用配置于显微镜60内部的容器装载器部来一边使容器沿上下左右移动一边获取影像。另外，显微镜60可以使用电动旋转台(turret)变更显微镜60的镜头倍率。
参照图14，自动细胞培养器2000可以包括培养箱100以及用于向培养箱100的内部/外部搬运容器10的培养箱装载器(incubator loader)110。培养箱装载器110可以为了搬运能够通过培养箱100的出入门流入或者流出的容器10而使用。换言之，在培养箱100的出入门打开，培养箱装载器110上的容器进入培养箱100内部时，容器装载部可以接受容器10而使容器10位于板仓(plate hotel)。可以通过利用安装于下端中心的电机等使板仓(plate hotel)旋转。
图15是根据本发明的一实施例的(a)影像获取部的实现例以及(b)所获取影像画面的一例。
根据本发明的一实施例，可以使用包括夜视摄像头(vision camera)的影像获取部9执行液面检测(Liquid Level Detection)功能(vLLD)。根据本发明的一实施例，在进行离心分离后，可以根据所获取的影像检测细胞团块(cell pellet)的位置，并抽吸(suction)除外细胞团块的剩余溶液而丢弃。换言之，使用影像获取部9拍摄经离心分离的溶液等并从所拍摄的影像辨别出细胞团块等的位置，从而用户可以精确地提取出提取对象。
关于根据本发明的一实施例的方法，可以应用对前述的装置(例如，自动细胞培养器)的内容。因此，关于方法，省略与对前述的装置的内容相同的内容的说明。
本发明的一实施例也可以实现为记录介质，所述记录介质包括可通过由计算机执行的程序模块之类的计算机执行的指令。计算机可读介质可以是可以通过计算机访问的任意的可用介质，并且包括挥发性以及非挥发性介质、分离型以及非分离型介质(integratedmedia)。另外，计算机可读介质可以包括计算机存储介质以及通信介质。计算机存储介质包括通过用于存储计算机可读指令、数据结构、程序模块或者其他数据等信息的任意的方法或技术实现的挥发性以及非挥发性、分离型以及非分离型介质。通信介质包括传统的计算机可读指令、数据结构、程序模块或者载波等被调制的数据信号的其他数据或者其他传输机制，包括任意的信息传输介质。
前述对本发明的说明是示意性的，本发明所属技术领域的一般技术人员应该可以理解，只要不变更本发明的技术思想或必要特征，可以较容易地变形为其他具体形式。因此，应该理解，以上描述的实施例在所有方面均为示意性的，并不是限定性的。例如，按照单一型说明的各构成要素也可以被分散实施，同样，被说明为分散的构成要素也可以以结合的形态实施。
本发明的范围根据以下说明的权利要求书示出而非以上所述的详细说明，从权利要求书的意义、范围以及其等同概念导出的所有变更或变形的形态应该被解释为包含在本发明的范围。

Claims (13)

1.一种自动细胞培养器，其特征在于，包括：
培养箱，收容用于培养细胞的至少一个容器；
显微镜，用于观察所述容器内的细胞状态；
机械手，用于移动所述容器的位置；
液体处理器，用于使液体流入所述容器或者使液体从所述容器流出；以及
控制装置，用于控制培养箱、显微镜、机械手和液体处理器中至少一个的操作。
2.根据权利要求1所述的自动细胞培养器，其特征在于，还包括：
储藏室，用于保管其位置将被所述机械手移动的容器；以及
离心分离器，用于利用离心力分离所述容器内包含的物质的颗粒。
3.一种自动细胞培养器的操作方法，其特征在于，包括：
使用机械手从所述培养箱提取收容有在培养箱内培养预定时间的细胞的至少一个容器的步骤；
使用显微镜观察被提取的所述容器内的细胞状态的步骤；
基于所述观察的结果选择对所述容器的操作协议的步骤；以及
按照所选择的所述操作协议驱动所述机械手的步骤。
4.根据权利要求3所述的自动细胞培养器的操作方法，其特征在于，
对所述容器的操作协议是，
对用于将所述容器重新投入所述培养箱内的操作的协议、对用于将培养基注入所述容器内的操作的协议以及对使用所述容器的传代培养操作的协议中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的自动细胞培养器的操作方法，其特征在于，
在选择对用于将培养基注入所述容器内的操作的协议的情况下，驱动所述机械手的步骤包括使所述机械手将从所述培养箱或储藏室提取的所述容器移动至装载器的步骤，
所述自动细胞培养器的操作方法，还包括：
使用液体处理器所包含的抓持部将移动至所述装载器的所述容器移动至第一作业部的步骤；
使用所述液体处理器吸入配置于培养基保管室的所述培养基并将吸入的所述培养基分注至位于所述第一作业部的所述容器的步骤；
使用所述抓持部将分注有所述培养基的容器移动至所述装载器的步骤；以及
将移动至所述装载器的容器重新投入至所述培养箱内的步骤。
6.根据权利要求4所述的自动细胞培养器的操作方法，其特征在于，
在选择对使用所述容器的传代培养操作的协议的情况下，驱动所述机械手的步骤包括使所述机械手将从所述培养箱或储藏室提取的所述容器移动至装载器的步骤，
所述自动细胞培养器的操作方法，还包括：
使用液体处理器所包含的抓持部将移动至所述装载器的所述容器移动至第一作业部的步骤；
将移动至所述第一作业部的所述容器内所包含的物质转移至位于第二作业部的预定形状的容器的步骤；
将所述预定形状的容器移动至离心分离器而进行离心分离的步骤；
加工通过所述离心分离而分离的颗粒的步骤；
使用所述显微镜观察被加工的所述颗粒的步骤；
将被加工的所述颗粒转移至新的容器的步骤；以及
将所述新的容器重新投入至所述培养箱内的步骤。
7.根据权利要求6所述的自动细胞培养器的操作方法，其特征在于，
所述预定形状的容器是具有塞子的管形状的容器，
将移动至所述第一作业部的所述容器内所包含的物质转移至位于第二作业部的预定形状的容器的步骤，还包括将向移动至所述第一作业部的所述容器分注预定的溶液而摇匀后获得的混合液转移至所述预定形状的容器的步骤。
8.根据权利要求6所述的自动细胞培养器的操作方法，其特征在于，
加工通过所述离心分离而分离的颗粒的步骤，包括：
通过所述离心分离去除在所述容器内生成的上清液的步骤；
向所述预定形状的容器注入预定物质而混合并进行悬浮分离的步骤；
对收容有经所述悬浮分离的物质的所述容器进行离心分离的步骤；
通过所述离心分离去除在所述容器内生成的上清液的步骤；
向所述容器注入培养基而混合的步骤；以及
使用具有预定形状的其它容器混合所述预定的物质与细胞液的步骤。
9.根据权利要求8所述的自动细胞培养器的操作方法，其特征在于，
所述预定的物质是酶或者磷酸盐缓冲生理盐水。
10.根据权利要求6所述的自动细胞培养器的操作方法，其特征在于，
使用所述显微镜观察被加工的所述颗粒的步骤，还包括：
在使用所述显微镜观察之前将所述预定形状的容器内所包含的物质转移至观察辅助机构的步骤，
所述观察辅助机构包括显微镜用计数板。
11.根据权利要求6所述的自动细胞培养器的操作方法，其特征在于，
将被加工的所述颗粒转移至新的容器的步骤，还包括：
在转移所述颗粒之前向所述新的容器分注培养基的步骤，
包含有被加工的所述颗粒的物质转移至分注有所述培养基的新的容器。
12.一种计算机可读记录介质，其特征在于，
其中记录有用于实现权利要求3至权利要求11中任意一项所述的方法的程序。
13.一种自动细胞培养器，其特征在于，包括：
培养箱，收容用于培养细胞的至少一个容器；
抓持部，用于运送所述容器；
作业部，用于执行对被运送的所述容器的旋转、摇匀和倾斜中的至少一种；以及
控制装置，用于控制所述培养箱、抓持部和作业部中至少一个的操作。
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