JP2004305148A

JP2004305148A - 自動培養装置

Info

Publication number: JP2004305148A
Application number: JP2003105316A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fukuda; 宏福田; Hiroyuki Machida; 博之町田; Koen Numata; 公延沼田; Tomoyuki Kinoshita; 智之木下; Hiroki Hibino; 浩樹日比野
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04
Also published as: CN1768130A; CN1768130B

Abstract

【課題】停電等により電源が遮断した場合においても、培養容器内部に塵埃等が混入することを防止する。
【解決手段】自動培養装置用容器３を出し入れ可能に収容する培養室４と、該培養室４外に配置され自動培養装置用容器３内に収容された被収容物に対して所定の処理を施す処理装置３０と、これら培養室４及び処理装置３０を制御する制御する制御装置４０と、停電を検出する停電検出手段５０と、停電時に電力を供給する補助電源６０とを備え、処理装置３０に、自動培養装置用容器３の蓋を開閉する蓋開閉手段１０が設けられ、制御装置４０に、停電検出手段５０が停電を検出したときに、電源を補助電源６０に切り替えると共に、自動培養装置用容器３の蓋が開状態である場合には、蓋開閉手段１０を作動させて自動培養装置用容器３の蓋を閉状態にする停電制御手段４１が備えられている自動培養装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、生体外での細胞培養を自動的に行う自動培養装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、生体外において細胞を培養し組織を再構築することにより、培養組織等価物を治療に利用する再生医療が注目を集めている。このような細胞を培養する培養装置は、様々なものが提供されているが、その一つとしてコンピュータにより、例えば培地の交換を自動に行う自動培養装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この自動培養装置は、複数の培養容器を収納可能なスタッカ及び該培養容器を搬送する搬送手段を備えたインキュベータと、培地注入ニードル及び培地排出ニードルを備えた培地交換ロボットと、これらを総合的に制御する管理コンピュータとを備えている。
この自動培養装置では、管理コンピュータにより、インキュベータからの培養容器の搬送や、培地注入及び排出等を自動的に行うと共にスケジュール管理がされている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２６２８５６号公報（段落番号００２２−００３６、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１記載の自動培養装置では、停電等により電源が遮断した際に、停電時に電力を供給する補助電源や停電時用回路等を備えていないので管理コンピュータを始めとして各作動が停止してしまう。そのため、例えば、スタッカから培養容器を搬送手段により取り出し、培地交換ロボットにより培地を交換しているときに電源が遮断した場合、電源が復旧するまでの間、培養容器がそのままの状態で放置された状態となってしまう。よって、放置されないように作業者が、逐次監視しなければならなかった。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、停電等により電源が遮断した場合においても、作業者が逐次監視しなくとも良い自動培養装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、自動培養装置用容器を出し入れ可能に収容し所定の培養条件を維持しつつ細胞を培養する培養室と、該培養室外に配置され自動培養装置用容器内に収容された被収容物に対して所定の処理を施す処理装置と、これら培養室及び処理装置を制御する制御装置と、停電を検出する停電検出手段と、停電時に電力を供給する補助電源とを備え、前記処理装置に、前記自動培養装置用容器の蓋を開閉する蓋開閉手段が設けられ、前記制御装置に、前記停電検出手段が停電を検出したときに、電源を補助電源に切り替えると共に、前記自動培養装置用容器の蓋が開状態である場合には、前記蓋開閉手段を作動させて自動培養装置用容器の蓋を閉状態にする停電制御手段が備えられている自動培養装置を提供する。
【０００７】
この発明に係る自動培養装置においては、蓋開閉手段により自動培養装置用容器の蓋を開けて開状態とした後、処理装置により自動培養装置用容器内の被収容物に所定処理、例えば、被収容物が細胞であり、該細胞の培養に必要な試薬を注入している際中に停電が発生した場合、停電制御手段が停電検出手段からの検出情報に基づき電源を補助電源に切り替えるので、停電が発生した場合でも電源が確保される。そして、停電制御手段は、自動培養装置用容器の蓋の開状態である場合には、蓋開閉手段を作動させて自動培養装置用容器の蓋を閉めて閉状態にするので、自動培養装置用容器は蓋が閉まった状態で停止することとなる。即ち、停電が発生した場合、自動培養装置用容器は必ず蓋が閉まった状態で停止する。
これにより、予想し得ない停電が発生し自動培養装置用容器が一定時間放置されたとしても、従来必要であった作業者による自動培養装置用容器の監視をなくすことができる。従って、監視に必要な時間及びコストを低減することができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の自動培養装置において、前記停電制御手段が、前記停電検出手段により停電が検出されたときに、既に前記処理装置による処理が開始されている場合には、次に前記自動培養装置用容器の蓋が閉状態とされるまで処理を進行させて処理装置を停止させる自動培養装置を提供する。
この発明に係る自動培養装置においては、処理装置による所定の処理、例えば、自動培養装置用容器内の被収容物である細胞等への試薬の注入中に停電が発生したとしても、停電制御手段が所定の処理を進行させ、自動培養装置用容器の蓋が閉じられたところで処理装置を停止させるので、処理装置が、処理の途中で放置されることがない。また、通常の処理を進行させるだけで済むので、停電用処理手順を別個に用意しなくて済む。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の自動培養装置において、前記自動培養装置用容器は、細胞を収容した培養容器、若しくは試薬用容器、若しくはディスポチップのうち少なくとも１つである自動培養装置を提供する。
この発明に係る自動培養装置においては、停電が発生した場合、自動培養装置用容器の蓋が閉じるので、自動培養装置用容器が培養容器である場合には、細胞への塵埃等の混入を防止することができ、自動培養装置用容器が試薬用容器である場合には、試薬への塵埃等の混入を防止することができ、自動培養装置用容器がディスポチップである場合には、チップ内への塵埃等の混入を防止することができる。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の自動培養装置において、前記自動培養装置用容器の蓋の開閉を検出する蓋開閉検出手段が設けられている自動培養装置を提供する。
この発明に係る自動培養装置においては、蓋開閉検出手段が自動培養装置用容器の開閉を検出するので、自動培養装置用容器の開閉状態をより正確に検出することができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る自動培養装置１の一実施形態について、図１から図７を参照して説明する。
本実施形態の自動培養装置１は、細胞を収容した培養容器（自動培養装置用容器）３を出し入れ可能に収容し所定の培養条件を維持しつつ細胞を培養する培養室４と、該培養室４外に配置され培養容器３内に収容された細胞に対して所定の処理を施す処理装置３０と、これら培養室４及び処理装置３０を制御する制御装置４０と、停電を検出する停電検出器（停電検出手段）５０と、停電時に電力を供給する補助電源６０とを備えている。
【００１２】
即ち、本実施形態の自動培養装置１は、外部から観察可能な透明な壁材により密閉され、シャッタ２を介して相互に連絡する第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを備えている。
上記第１空間Ｓ１の両側空間Ｓ１１、Ｓ１３には、培養容器３を収容する上記培養室４が２個ずつ計４個配置され、中央空間Ｓ１２には、培養容器３を移動するための搬送ロボット５が備えられている。中央空間Ｓ１２の上部には、中央空間Ｓ１２内の空気を浄化するために清浄な下降空気流を送る空気清浄部６が設けられている。また、４個の培養室４は、それぞれ中央空間Ｓ１２に向けて扉４ａを配置することにより、横に並んだ２個ずつが相互に扉４ａを対向させて、間隔をあけて配置されている。
【００１３】
更に、各培養室４は、図２及び図３に示されるように、一側面に開口部４ｂを有し、該開口部４ｂを開閉可能な扉４ａを備えている。開口部４ｂに向かって左右の側壁には、対応する高さ位置に複数のレール状のトレイ保持部材４ｃが設けられており、左右対となる各トレイ保持部材４ｃに掛け渡すようにして、培養容器３を載置するトレイ７を上下方向に複数段収容できるようになっている。各培養室４内は、上述したように所定の培養条件、例えば、温度３７±０．５℃、湿度１００％及びＣＯ_２濃度５％等に維持されている。なお、トレイ保持部材４ｃは、レール状に限定されず、トレイ７を出し入れ可能に支持することができれば任意の形態でよい。
【００１４】
トレイ７は、培養容器３を載置する図示しない載置部を備えている。また、各トレイ７には、複数個、例えば、１０個の培養容器３を並べて載置できるようになっている。
各培養容器３は、図４に示すように、容器本体３ａと、該容器本体３ａの上面に設けられた蓋３ｂとからなり、容器本体３ａの左右の側面には、後述する第２空間内のハンド５ｃにより引っかけられる突起３ｃが設けられている。
【００１５】
また、図１に示すように、各培養室４の下方には、未使用の培養容器３をトレイ７に搭載した状態で複数収容するストッカ８が配置されている。該ストッカ８は、前記培養室４の扉とは反対側の第１空間Ｓ１の外部に向かう側面に開閉可能なドア８ａを有している。該ドア８ａは、ストッカ８の一側面全体を開放する大きさに形成されている。
【００１６】
上記搬送ロボット５は、４個の培養室４の間隔位置のほぼ中央に配置されている。該搬送ロボット５は、水平回転可能な第１アーム５ａと、該第１アーム５ａの先端に鉛直軸回りに回転可能に連結された第２アーム５ｂと、該第２アーム５ｂの先端に鉛直軸回りに回転可能に取り付けられ、それ自身は駆動部、伝導機構などの培養室内の環境を劣化させる機構を持たないハンド５ｃと、これら第１アーム５ａ、第２アーム５ｂ及びハンド５ｃを昇降可能な昇降機構５ｄとを備えている。これにより、搬送ロボット５は、４個の培養室４内の全てのトレイ７にアクセスするとともに、前記シャッタ２を跨いで第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間に配置されたコンベア９上にトレイ７を引き渡すことができる水平方向の動作範囲を有している。
【００１７】
上記コンベア９は、搬送ロボット５のハンド５ｃの幅寸法より大きな間隔をあけて左右に配置された２本の無端ベルト９ａを備え、これら無端ベルト９ａに掛け渡してトレイ７を載置できるようになっている。また、搬送ロボット５は、培養室４内の全てのトレイ７にアクセスすると共に、前記ストッカ８内の少なくとも最上段のトレイ７にアクセスできる垂直方向の動作範囲を有している。
なお、ベルト９ａは、無端ベルトに限られるものではない。
【００１８】
上記ハンド５ｃは、トレイ７を載置可能に水平方向に伸びる平坦な形状に形成されており、培養室４に収容されているトレイ７間の隙間に挿入可能な厚さ寸法に形成されている。そして、ハンド５ｃは、トレイ７間の隙間に挿入された状態から上昇させられることにより、２本の腕によってトレイ７を下方から押し上げてトレイ保持部材４ｃから取り上げるとともに、トレイ７を安定して保持できるようになっている。
【００１９】
上記第２空間Ｓ２には、上記処理装置３０及び上記停電検出器５０を備えている。即ち、処理装置３０は、シャッタ２が開かれた状態で第１空間Ｓ１からコンベア９によって搬送されてきたトレイ７上の培養容器３を取り扱うと共に該培養容器３の蓋３ｂを開閉するハンドリングロボット（蓋開閉手段）１０と、培養容器３内の培地から細胞を分離する遠心分離機１１と、血清や試薬等の種々の液体を分注するための電動ピペット１２を備えた水平回転及び昇降移動可能な２台の分注ロボット１３と、これら分注ロボット１３の電動ピペット１２先端に取り付ける使い捨て可能なチップ１４を複数収容していて分注ロボット１３の動作範囲内に提供可能な３台のチップ供給装置１５と、使用済みのチップ１４を廃棄回収するチップ回収部（図示略）と、血清や試薬等の種々の液体を複数の容器に貯留する試薬等供給装置１６と、培養容器３内における細胞の様子を観察可能な顕微鏡１７と、各試薬及び培地交換等により廃棄される廃液をそれぞれ貯留する複数の貯留タンク１８と、前記コンベア９と各ロボット１０、１３との間で培養容器３を受け渡し可能とするように培養容器３を移動させる水平移動機構１９と、該水平移動機構１９のスライダ２０に取り付けられ、受け取った培養容器３を載置して振動を加えるシェーカ２１とを備えている。
なお、第２空間Ｓ２にも、該第２空間Ｓ２内の空気を浄化するために清浄な下降気流を送る空気清浄部（図示略）が設けられている。
【００２０】
上記ハンドリングロボット１０は、培養容器３を取り扱うと共に蓋３ｂを開閉する把持ハンド１０ａを水平移動及び昇降移動させる水平多関節型ロボットである。例えば、図１に示す例では、相互に連結された３つの水平アーム１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、これら水平アーム１０ｂ〜１０ｄを昇降させる昇降機構１０ｅとを備えている。また、水平アーム１０ｂ〜１０ｄの先端には、培養容器３を把持する把持ハンド１０ａの他に、培養容器３内から細胞や培地を出し入れするチップ１４を着脱可能な電動ピペット（図示略）が備えられている。更に、水平アーム１０ｂ内には、把持ハンド１０ａをモニタして培養容器３の蓋３ｂの開閉を検出する蓋開閉検出器（蓋開閉検出手段）１０ｆを有している。これにより、培養容器３を蓋３ｂが閉まっている閉状態から、蓋３ｂを開けた開状態にすることが可能となる。
【００２１】
このハンドリングロボット１０は、コンベヤ９で搬送されてきたトレイ７上の培養容器３の蓋３ｂを開閉し、培養容器３を把持して搬送することによりシェーカ２１及び顕微鏡１７に供給し、電動ピペット先端のチップ１４を交換し、培養容器３内から取り出した細胞入り培地を遠心分離機１１に投入するようになっている。従って、ハンドリングロボット１０は、コンベア９、シェーカ２１、顕微鏡１７、チップ供給装置１５、チップ回収部（図示略）及び遠心分離機１１等の種々の装置をその動作範囲内に配置している。
【００２２】
上記遠心分離機１１は、ハンドリングロボット１０から供給された細胞入り培地を高速回転させることにより培地内に浮遊していた比重の重い細胞を培地から分離して沈下させるようになっている。
上記分注ロボット１３は、先端にチップ１４を着脱可能に取り付ける電動ピペット１２を備えた水平回転可能なアーム１３ａと、該アーム１３ａを昇降させる昇降機構１３ｂとを備えている。また、分注ロボット１３は、水平移動機構１９によって搬送されてきた培養容器３内へ培地や種々の試薬を供給するようになっている。従って、分注ロボット１３は、水平移動機構１９上のシェーカ２１、チップ供給装置１５、チップ回収部及び試薬等供給装置１６等の種々の装置をその動作範囲内に配置している。
【００２３】
上記チップ供給装置１５は、図１及び図５に示すように、上方に開口した容器１５ａ内に、電動ピペット１２への取付口を上向きにして複数のチップ１４を配列状態に収容しており、ハンドリングロボット１０や分注ロボット１３が、新たなチップ１４を必要とするときに、電動ピペット１２を上方から挿入するだけで、電動ピペット１２の先端にチップ１４を取り付けるように構成されている。容器１５ａは、ハンドリングロボット１０や分注ロボット１３の動作範囲と、蓋体１５ｂとの間で往復移動させられるように移動機構１５ｃに取り付けられており、チップ１４の交換が不要なときには、チップ１４への塵埃等の付着を防止するために、移動機構１５ｃを作動させて蓋体１５ｂの下方に配置されるようになっている。
【００２４】
上記チップ回収装置は、回収容器の入口に、チップ１４を把持する把持装置を備えており、ハンドリングロボット１０や分注ロボット１３において使用されたチップ１４が把持装置に挿入されると、これを把持するようになっている。そして、この状態でハンドリングロボット１０や分注ロボット１３が電動ピペット１２を移動させることにより、電動ピペット１２先端から使用済みチップ１４が取り外され、回収容器内に回収されるようになっている。
【００２５】
上記試薬等供給装置１６は、図１及び図６に示すように、円筒状のケーシング内部に、鉛直軸回りに水平回転可能なテーブル１６ａを収容し、該テーブル１６ａ上に、扇型の底面形状を有する筒状の試薬等容器１６ｂを周方向に複数配列して搭載している。各試薬等容器１６ｂには、種々の試薬等が貯留されている。例えば、細胞を培養するために必要な培地を構成するＭＥＭ（ＭｉｎｉｍａｌＥｓｓｅｎｔｉａｌＭｅｄｉｕｍ：最小必須培地）、ＦＢＳ（ＦｅｔａｌＢｏｖｉｎｅＳｅｒｕｍ：ウシ胎児血清）やヒト血清のような血清、培養容器３内の細胞を剥離させるトリプシンのような蛋白質分解酵素や、培養に際して細胞を成長させるサイトカインのような成長因子、細胞を分化させるデキサメタゾンのような分化誘導因子、ペニシリン系抗生物質のような抗生剤、エストロゲン等のホルモン剤や、ビタミン等の栄養剤が貯留されている。
【００２６】
試薬等供給装置１６のケーシングの上面には、分注ロボット１３が電動ピペット１２先端のチップ１４を挿入する挿入口１６ｃが設けられている。この挿入口１６ｃは、前記分注ロボット１３の動作範囲内に配置されている。また、各試薬等容器１６ｂは、その上面に、前記挿入口１６ｃに一致する位置に配置される開口部１６ｅを備えている。これにより、テーブル１６ａを回転させて試薬等容器１６ｂの開口部１６ｅをケーシングの挿入口１６ｃの鉛直下方に配置することで、分注ロボット１３が、電動ピペット１２先端のチップ１４を上方から試薬等容器１６ｂ内へ挿入して、内部に貯留されている試薬等を吸引することができるようになっている。
【００２７】
また、複数ある試薬等容器１６ｂの少なくとも一つは、試薬等が貯留されていない空容器１６ｆとなっている。分注ロボット１３による試薬等の吸引が不要なときは、試薬等への塵埃等の混入を防止するためテーブル１６ａが回転してケーシングの開口部１６ｃの鉛直直下に空容器１６ｆを位置するように設定されている。なお、空容器１６ｆは、容器に限られず例えば、ブロックのような開口部１６ｃを塞ぐものでも良い。また、試薬等供給装置１６と、分注ロボット１３とを２台ずつ設けているのは、検体に共通のトリプシンのような薬液と、検体に固有の血清のような液体とを分離して取り扱うようにしているためである。
【００２８】
上記顕微鏡１７は、培養工程の途中、あるいは、培地交換の際に、培養容器３内の細胞数を計数する場合などに使用されるようになっている。顕微鏡１７のＸＹステージや作動距離調整、倍率の変更等は全て遠隔操作により行うことができるように構成されている。第２空間Ｓ２の外方に向けて接眼レンズを配置しておくことにより、自動培養装置１の外部から培養容器３内の細胞の状態を目視できるようにしてもよい。
【００２９】
上記貯留タンク１８は、例えば、全ての検体に共通して使用できるＭＥＭやＰＢＳ（リン酸緩衝液）等を貯留しておき、必要に応じて試薬等供給装置１６内の試薬等容器１６ａ内に供給するようになっている。また、貯留タンク１８には、廃液タンクとして、培地交換の際に排出される廃培地等を貯留するものもある。
上記水平移動機構１９は、直線移動機構により水平方向に移動可能なスライダ２０を備えている。スライダ２０上には前記シェーカ２１が搭載されており、シェーカ２１に搭載された培養容器３を、コンベア３から分注ロボット１３の動作範囲まで移動させることができるようになっている。
上記シェーカ２１は、コンベア９上のトレイ７内から移載された培養容器３を搭載して保持する保持機構（図示略）を備えるとともに、該培養容器３に振動を付与する加振装置（図示略）を備えている。加振装置は、例えば、培養容器３を所定の角度範囲で往復揺動させる装置である。なお、加振装置として、超音波振動を加える装置や、水平方向の振動を加える装置を採用してもよい。
【００３０】
上記停電検出器５０は、例えば、図示しないメイン電源回路に介在したリレーであり、停電等によりメイン電源が遮断した際に作動して後述する停電制御回路（停電制御手段）４１に停電を知らせる機構を有している。
【００３１】
上記制御装置４０は、上述したように培養室４及び処理装置３０に加え、その他構成部の各工程の順序や動作タイミング等を総合的に制御すると共に動作履歴等を記録保存している。また、制御装置４０は、停電検出器５０が停電を検出したときに、電源を補助電源６０に切り替えると共に、蓋開閉検出器１０ｆにより培養容器３の蓋３ｂが開状態であると検出された場合には、ハンドリングロボット１０を作動させて培養容器３の蓋３ｂを閉状態にする停電制御回路４１を有している。
また、この停電制御回路４１は、停電検出器１０ｆにより停電が検出されたときに、既に処理装置３０による処理が開始されている場合には、次に培養容器３の蓋３ｂが閉状態とされるまで処理を進行させて処理装置３０を停止させる機能も有している。即ち、停電制御回路４１は、停電の際、処理装置３０を制御可能な機能を有している。
【００３２】
補助電源６０は、内部にバッテリー等の供給用電力を有しており、停電時から少なくとも処理機構３０が開状態の培養容器３に対して所定の処理が終了するまでの間、電力を供給する機能を有している。
【００３３】
このように構成された自動培養装置１により、細胞を培養する場合について以下に説明する。
まず、患者から採取された骨髄液を遠心分離容器（図示略）に入れた状態で遠心分離機１１に投入する。この工程は、作業者が行ってもよく、また、ハンドリングロボット１０に行わせてもよい。これにより、遠心分離機１１の作動により、骨髄液中から比重の重い骨髄細胞が抽出される。
【００３４】
抽出された骨髄細胞は、ハンドリングロボット１０により、培養容器３に投入される。このとき、コンベア９の作動により、トレイ７に載せた１０個の空の培養容器３が、第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２に蓋３ｂが閉まった閉状態で差し出されている。次いで、ハンドリングロボット１０は、把持ハンド１０ａにより、差し出された培養容器３の内の２個の蓋３ｂを開けて開状態にした後に、開状態となった２個の培養容器３を順に把持してシェーカ２１上に移載する。これにより、処理直前に蓋３ｂを開けることができ、容器本体３ａ内に異物が入る確率を低減することができる。
【００３５】
チップ供給装置１５が移動機構１５ｃを作動させることにより、未使用のチップ１４をハンドリングロボット１０の動作範囲内に配すると、ハンドリングロボット１０は、チップ供給装置１５から未使用のチップ１４を受け取って電動ピペット１２の先端に取り付ける。
この状態で、ハンドリングロボット１０を作動させて、電動ピペット１２先端のチップ１４を遠心分離機１１内に抽出された骨髄細胞に接触させる。そして、電動ピペット１２を作動させることにより、チップ１４内に骨髄細胞を吸引する。吸引された骨髄細胞は、ハンドリングロボット１０を作動させることにより、シェーカ２１上の培養容器３内に投入される。
【００３６】
骨髄細胞を培養容器３内に投入し終わると、ハンドリングロボット１０は、チップ回収部までチップ１４を搬送してチップ１４を取り外す。また、チップ供給装置１５は、移動機構１５ｃの作動により容器１５ａを蓋体１５ｂの下方に配置する。
【００３７】
次に、骨髄細胞が投入された培養容器３は、水平移動機構１９を作動させることにより、シェーカ２１ごと水平移動させられ、各分注ロボット１３の動作範囲内に配置される。分注ロボット１３は、チップ供給装置１５から受け取った未使用のチップ１４を先端に取り付けた電動ピペット１２を作動させることにより、試薬等供給装置１６の試薬等容器１６ｂ内からＭＥＭや血清、あるいは各種試薬を適量吸引した後に、培養容器３の上方まで搬送して培養容器３内に注入する。なお、この際テーブル１６ａが回転することにより、開口部１６ｃの鉛直下方に試薬等容器１６ｂを位置させている。
【００３８】
血清や各試薬の吸引は、各試薬等の吸引毎にチップ供給装置１５から未使用のチップ１４に交換して行われる。これにより、培養容器３内においては、適正な培地内に骨髄細胞が混合された状態で存在することになる。なお、培地内において骨髄細胞を均一に分布させるために、シェーカ２１を作動させて、培養容器３ごと加振することにしてもよい。そして、全ての処理を終えた培養容器３は水平移動機構１９の作動により、ハンドリングロボット１０の動作範囲に戻される。この際、試薬等供給装置１６は、テーブル１６ａを回転させ、開口部１６ｃの鉛直下方に空容器１６ｆを位置させている。
培養容器３が、ハンドリングロボット１０の動作範囲に戻されると、ハンドリングロボット１０は、培養容器本体３ａに蓋３ｂを被せた閉状態とした後に、培養容器３をトレイ７上に戻す。
【００３９】
上述したように、トレイ７上の全ての培養容器３に対して、処理機構３０が所定の処理を行った後に、コンベア９を作動させることにより、トレイ７に載せられた培養容器３が第２空間Ｓ２から第１空間Ｓ１の中央空間Ｓ１２内に挿入される。この状態で、搬送ロボット５を作動させることにより、ハンド５ｃによってトレイ７を持ち上げる。そして、トレイ７を収容する培養室４の前まで搬送したところで、当該培養室４の扉４ａを開き、搬送ロボット５によって、空いているトレイ保持部材４ｃ上にトレイ７を挿入する。そして、再度、扉４ａを閉じることにより、培養室４内の培養条件を一定に保持して細胞の培養が行われることになる。なお、骨髄細胞投入や、ＭＥＭ、血清、各種試薬の投入や吸引の順序は適宜変更してもよいのは言うまでもない。
【００４０】
また、培地交換や容器交換の際にも、上記と同様にして、培養室４外に配置されている搬送ロボット５の作動により、培養室４内の培養容器３がトレイ７ごと取り出され、第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２へ受け渡される。第２空間Ｓ２では、培養容器３内にトリプシンが注入されて、培養容器３内の細胞が剥離させられた状態で、ハンドリングロボット１０の作動によって遠心分離機１１内に投入され、間葉系幹細胞等の必要なもののみが抽出される。その他の処理工程は上記と同様である。
そして、複数回の培地交換や容器交換を介した所定期間に渡る培養工程を行うことにより、間葉系幹細胞が十分な細胞数まで増殖させられることになる。十分な細胞数に達したか否かは、ハンドリングロボット１０の作動により、間葉系幹細胞が底面に付着した培養容器３を顕微鏡１７まで搬送することにより、測定され、判断される。なお、トレイ７上には、同一検体の培養容器３が載置されていてもよいし、異なる検体の培養容器３が混在していてもよい。また、シェーカ２１上には同一検体の培養容器３が載置されてもよいし、異なる検体の培養容器３が混在していてもよい。
【００４１】
このようにして、患者から採取した骨髄液から十分な細胞数の間葉系幹細胞を自動的に培養することが可能となる。なお、十分な間葉系幹細胞が得られた後には、培養容器３内にリン酸カルシウムのような生体組織補填材及びデキサメタゾンのような分化誘導因子を投入して、再度培養工程を継続することにより、生体の欠損部に補填可能な、生体組織補填体を製造することにしてもよい。
【００４２】
ここで、上述した培養容器３内の細胞培養中であって、例えば、分注ロボット１３が試薬等供給装置１６に試薬等を吸引しに行く最中に停電が発生した場合について図１及び図５から図７を参照して説明する。
まず、停電検出器５０が、メイン電源が遮断されたことにより停電発生を検出して、制御装置４０の停電制御回路４１に検出結果を出力する（Ｓ１）。停電制御回路４１は、停電検出器５０から検出結果が入力されると、補助電源６０から電力を供給するように電源を切り替える（Ｓ２）。また、ハンドリングロボット１０の蓋開閉検出器１０ｆが、培養容器３の蓋３ｂが開いて開状態となっていることを検出して停電制御回路４１に検出結果を入力する（Ｓ３）。停電制御回路４１は、蓋開閉検出器１０ｆから検出結果が入力されると同時に、分注ロボット１３及び試薬等供給装置１６が作動していることを認識する。即ち、停電制御回路４１は、処理装置３０が、所定の処理に開始していることを判断する（Ｓ４）。
【００４３】
すると停電制御回路４１は、分注ロボット１３をそのまま作動させて、試薬等供給装置１６から試薬等を吸引させ、培養容器３内に試薬等を注入させる。そして、試薬等の供給が終了した試薬等供給装置１６のテーブル１６ａを回転させて、ケーシングの開口部１６ｃの鉛直直下に空容器１６ｆを位置させ、試薬等供給装置１６を停止させる（Ｓ５）。これにより、停電時において、ケーシング内部の試薬等に塵埃等が混入することが防止される。
【００４４】
また、停電制御回路４１は、チップ供給装置１５を所定の処理が終了するまで作動させる。即ち、チップ供給装置１５が、分注ロボット１３の電動ピペット１２にチップ１４を供給した後に、移動機構１５ｃを制御して容器１５ａを蓋体１５ｂの下方に位置させて、チップ供給装置１５を停止させる（Ｓ６）。これにより、停電時において、容器１５ａ内に収容されている未使用チップ１４に塵埃等が付着することが防止される。
【００４５】
また、培養容器３内の細胞に所定の処理が終了すると、停電制御回路４１は、水平移動機構１９のスライダ２０を移動させて、ハンドリングロボット１０の動作範囲に培養容器３を位置させる。次いで、ハンドリングロボット１０の把持アーム１０ａを作動させ培養容器３に蓋３ｂを被せる（Ｓ７）。そして、停電制御回路４１は、蓋開閉検出器１０ｆにより培養容器３に蓋３ｂが被さっている状態、即ち閉状態を確認した後に水平移動機構１９及びハンドリングロボット１０を停止させる（Ｓ８）。つまり、停電制御回路４１は、制御装置３０による所定の処理を終了させた後、処理装置３０を停止させる。これにより、停電時において、培養容器３内の細胞に塵埃等が混入することが防止される。
【００４６】
上述したように、この自動培養装置１においては、細胞の培養に必要な試薬等を注入している際中に停電が発生した場合においても、停電制御回路４１が、停電検出器５０からの検出情報に基づき電源を補助電源６０に切り替えるので、電源が確保されて各作動が停止することはない。また、停電制御回路４１は、蓋開閉検出器１０ｆより培養容器３の蓋３ｂの開状態が検出されたことを受けて、ハンドリングロボット１０を作動させて培養容器３の蓋３ｂを閉めて閉状態にするので、培養容器３内の細胞に塵埃等のゴミが混入することがない。
また、従来必要であった、作業者による培養容器３の監視をなくすことができるので、監視に必要な時間及びコストを低減させることができる。
更に、停電の復旧のために各部の点検が必要だとしても、培養容器３は閉状態となっているので、安心して復旧作業を行うことができる。
【００４７】
また、停電制御回路４１は、停電発生時に既に処理装置３０が所定処理を進行させている場合、処理装置３０が所定の処理を進行させた後に処理装置３０を停止させる。従って、処理装置３０は、処理の途中で放置されることはない。即ち、試薬等供給装置１６の試薬等への塵埃等の混入防止、チップ供給装置１５の未使用チップ１４への塵埃等の付着防止を図ることができる。従って、汚染による廃棄を無くすことができ、無駄な廃棄品を無くすことができできる。更に、処理装置３０は、通常の処理を進行させるだけで済むので、停電用処理手順等を別個の用意しなくて済む。
【００４８】
なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
上記実施形態では、蓋開閉手段としてハンドリングロボット１０を採用したが、これに限られずハンドリングロボット１０とは別に、蓋の開閉のみを行うロボット等を設けても構わない。
例えば、図８に示すような蓋開閉ロボット１００でも良い。この蓋開閉ロボット１００は、培養容器３の蓋３ｂを吸着可能な吸着板１０１、該吸着板１０１を垂直方向に移動可能な垂直アーム１０２、該垂直アーム１０２を水平方向に移動可能な水平アーム１０３及び該水平アーム１０３を支持する支持アーム１０４を備えている。この蓋開閉ロボット１００では、水平アーム１０３及び垂直アーム１０２を作動させて吸着板１０１を蓋３ｂの上面に位置させる。次いで、吸着板１０１により、蓋３ｂを吸着した状態で、水平アーム１０３及び垂直アーム１０２を作動させることで、培養容器３の蓋３ｂを開けて開状態とすることが可能である。また、上述した逆の作動により培養容器３を閉状態にすることはもちろんである。更に、該蓋開閉ロボット１００に蓋開閉検出手段を設けることも可能である。
【００４９】
更に、上記実施形態では、培養容器３内の細胞に試薬等を注入する際に停電が発生した場合を説明したが、例えば、コンベア９によって培養容器３が運ばれ、ハンドリングロボット１０によって蓋が開けられる前に停電が発生した場合は、処理装置３０は作動せずそのまま停止することはもちろんである。
更には、上記実施形態において、ハンドリングロボット１０により培養容器３に蓋３ｂを被せた後に処理装置３０を停止させたが、例えば、培養容器３をトレイ７上に戻し、培養室４内に収容した時点で停止させても構わない。
【００５０】
更に、自動培養装置用容器として、培養容器を適用した構成を採用したが、試薬用容器又はディスポチップを適用しても構わない。自動培養装置用容器に
試薬用容器を適用した場合は試薬への塵埃等の混入が防止でき、ディスポチップを適用した場合は、チップ内への塵埃等の混入を防止することができる。
また、蓋開閉検出手段を設けた構成を採用したが、該蓋開閉検出手段を設けず、ＣＰＵ等のプログラミングにより蓋の開閉状態を判断して処理しても構わない。この場合、停電した際ＣＰＵは、バックアップされているのは言うまでもない。
【００５１】
また、培養室４はＣＯ_２インキュベータ、マルチガスインキュベータ、インキュベータ、保冷庫等のように、培養に利用されるものあるいはその組合せで構成されていてもよい。
更に、本実施形態に係る自動培養装置１は、搬送ロボット５の設置されている中央空間Ｓ１２の上部に、空気清浄部６を備えているので、搬送ロボット５の存在する中央空間Ｓ１２内も常に清浄度が維持されている。従って、培養室４の扉４ａが開かれときにも、培養室４内に塵埃が流入することを最小限に抑えることが可能となる。
従って、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、培養中の細胞が塵埃等によって汚染される可能性を低減し、健全な細胞を培養することができるという効果がある。
【００５２】
加えて、培養室４の形状や数、搬送ロボット５、ハンドリングロボット１０及び分注ロボット１３の形態や数、各種装置の形態や数等は、何ら限定されることなく、適用条件に合わせて任意に設定することができる。
また、成長因子としては、サイトカインの他に、例えば、濃縮血小板、ＢＭＰ、ＦＧＦ、ＴＧＦ−β、ＩＧＦ、ＰＤＧＦ、ＶＥＧＦ、ＨＧＦやこれらを複合させたもの等の成長に寄与する物質を採用することにしてもよい。また、抗生剤としては、ペニシリン系抗生物質の他、セフェム系、マクロライド系、テトラサイクリン系、ホスホマイシン系、アミノグリコシド系、ニューキノロン系等任意の抗生物質を採用することができる。
【００５３】
また、細胞を生体組織補填材に付着させて培養しても良い。生体組織補填材としては、リン酸カルシウムに代えて、生体組織に親和性のある材料であれば任意のものでよく、生体吸収性の材料であればさらに好ましい。特に、生体適合性を有する多孔性のセラミックスや、コラーゲン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ヒアルロン酸、またはこれらの組合せを用いてもよい。また、チタンの様な金属であってもよい。また、生体組織補填材は、顆粒状でもブロック状でもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る自動培養装置１よれば、停電が発生した場合、停電制御手段が停電検出手段からの検出情報に基づき電源を補助電源に切り替え、停電制御手段で培養容器の蓋を閉状態として停止させるので、停電時に放置されることによる培養容器内の細胞への塵埃等の混入を防止することができる。また、従来必要であった停電時の監視をなくすことができるので、監視による時間及びコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動培養装置を示す斜視図である。
【図２】図１の自動培養装置の第１空間を概略的に示す縦断面図である。
【図３】図１の自動培養装置の第１空間を概略的に示す平面図である。
【図４】図１の自動培養装置において用いられる培養容器の一例を示す斜視図である。
【図５】図１の自動培養装置において用いられるチップ供給装置の一例を示す側面である。
【図６】図１の自動培養装置において用いられる試薬等供給装置の一例を示す斜視面である。
【図７】図１の自動培養装置を用いて培養容器内の細胞を培養している際に、停電が発生した場合の処理を示す処理フローである。
【図８】図１の自動培養装置において用いられる蓋開閉手段の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
１自動培養装置
３培養容器（自動培養装置用容器）
４培養室
１０ハンドリングロボット（蓋開閉手段）
１０ｆ蓋開閉検出器（蓋開閉検出手段）
３０処理装置
４０制御装置
４１停電制御回路（停電制御手段）
５０停電検出器（停電検出手段）
６０補助電源
１００蓋開閉ロボット（蓋開閉手段）

Claims

自動培養装置用容器を出し入れ可能に収容し所定の培養条件を維持しつつ細胞を培養する培養室と、該培養室外に配置され自動培養装置用容器内に収容された被収容物に対して所定の処理を施す処理装置と、これら培養室及び処理装置を制御する制御装置と、停電を検出する停電検出手段と、停電時に電力を供給する補助電源とを備え、
前記処理装置に、前記自動培養装置用容器の蓋を開閉する蓋開閉手段が設けられ、
前記制御装置に、前記停電検出手段が停電を検出したときに、電源を補助電源に切り替えると共に、前記自動培養装置用容器の蓋が開状態である場合には、前記蓋開閉手段を作動させて自動培養装置用容器の蓋を閉状態にする停電制御手段が備えられていることを特徴とする自動培養装置。
請求項１に記載の自動培養装置において、
前記停電制御手段が、前記停電検出手段により停電が検出されたときに、既に前記処理装置による処理が開始されている場合には、次に前記自動培養装置用容器の蓋が閉状態とされるまで処理を進行させて処理装置を停止させることを特徴とする自動培養装置。
請求項１又は２に記載の自動培養装置において、
前記自動培養装置用容器は、細胞を収容した培養容器、若しくは試薬用容器、若しくはディスポチップのうち少なくとも１つであることを特徴とする自動培養装置。
請求項１から３のいずれかに記載の自動培養装置において、
前記自動培養装置用容器の蓋の開閉を検出する蓋開閉検出手段が設けられていることを特徴とする自動培養装置。