JP2004350640A

JP2004350640A - 培養処理装置および自動培養装置

Info

Publication number: JP2004350640A
Application number: JP2003154735A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Kinoshita; 智之木下; Hiroshi Fukuda; 宏福田; Masashi Nakamura; 賢史中村; Hiroki Hibino; 浩樹日比野
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】培養容器内への塵埃等の混入を効果的に低減する。
【解決手段】外部から区画された空間Ｓ２内において、開閉可能な培養容器３内に収容された細胞に対し所定の処理を施す処理部１０を備え、前記空間Ｓ２に、該空間Ｓ２内の清浄度を測定する清浄度センサ３２が配置され、該清浄度センサ３２により測定された清浄度が所定の清浄度を満たしていない場合に、空間Ｓ２内における培養容器３の開放を禁止するよう処理部１０を制御する制御手段３１を備える培養処理装置３０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、培養処理装置および自動培養装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動培養装置としては、複数の培養容器を収納可能な固定式の収納棚と、水平・昇降・回転移動可能な搬送手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この自動培養装置においては、搬送ロボットにより培養容器をインキュベータから外部に取り出した後に、リッドオープンロボットにより培養容器の蓋を外し、培地交換ロボットにより培養容器内の培地の排出および注入を行うようになっている。そして、培地交換終了後には、再度リッドオープンロボットにより培養容器の蓋が被せられ、培養容器が搬送ロボットによりインキュベータ内のスタッカに収容されるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２６２８５６号公報（図１等）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に記載された自動培養装置においては、培養容器を収納しているスタッカ内は、温度、湿度および二酸化炭素濃度等の培養条件が一定に保たれるように管理されている。しかし、培養容器の蓋を外したり、開放された状態の培養容器に対して培地交換等の種々の処理を行ったりする空間は、スタッカ外部に配されている。培養容器内の細胞に対して処理が行われる空間には、ロボットや搬送コンベア等の種々の機械装置が配置されている。
【０００５】
したがって、この空間内は、塵埃が浮遊し易い環境となっており、何らかの手段によって、浮遊する塵埃を低減することが必要であり、対処しない場合には、培養容器の蓋を外した際に培養容器内に塵埃等が混入する不都合が考えられる。
通常、このように清浄度が必要とされる空間は、フィルタ等の空気清浄装置を設置したクリーンルーム内に形成される。
【０００６】
しかしながら、このようなクリーンルーム内において培養容器に対する種々の処理を行う場合においても、クリーンルームの扉が開放されるなどの何らかの原因によって、空気清浄装置の浄化能力を超えて、クリーンルーム内に浮遊する塵埃が増大する場合には、培養容器内への塵埃の混入を回避できないという問題がある。
【０００７】
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、培養容器内への塵埃等の混入を十分に低減可能な培養処理装置および自動培養装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【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、外部から区画された空間内において、開閉可能な培養容器内に収容された細胞に対し所定の処理を施す処理部を備え、前記空間に、該空間内の清浄度を測定する清浄度センサが配置され、該清浄度センサにより測定された清浄度が所定の清浄度を満たしていない場合に、前記空間内における前記培養容器の開放を禁止するよう前記処理部を制御する制御手段を備える培養処理装置を提供する。
【０００９】
この発明によれば、処理部の作動により培養容器内の細胞に対して所定の処理が行われる間に、清浄度センサによって測定された清浄度が所定の清浄度を満たしていない場合には、制御手段の作動により、空間内における培養容器の開放が禁止される。その結果、塵埃等が多く浮遊する環境下において培養容器が開放されることが防止され、細胞への塵埃等の混入が低減されることになる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、外部から区画された空間内において、開閉可能な培養容器内に収容された細胞に対し所定の処理を施す処理部を備え、前記空間に、該空間内の清浄度を測定する清浄度センサが配置され、前記培養容器が開放されている状態で、前記清浄度センサにより測定された清浄度が所定の清浄度を満たしていない場合に、前記培養容器を閉鎖するよう前記処理部を制御する制御手段を備える培養処理装置を提供する。
【００１１】
この発明によれば、清浄度センサにより測定された清浄度が所定の清浄度を満たしていない場合に、制御手段の作動により、培養容器を閉鎖するよう処理部が制御されるので、塵埃等が多く浮遊する環境下において培養容器が長期間にわたり開放状態に配されることが防止され、細胞への塵埃等の混入が低減されることになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の培養処理装置において、前記清浄度センサにより測定された清浄度が所定の清浄度を満たしていない場合に、これを報知する報知手段を備える培養処理装置を提供する。
この発明によれば、報知手段の作動により、培養容器が配されている空間内の清浄度が低下したことが報知されるので、外部のオペレータがその事実を認識し、適切な措置を早期に執ることが可能となる。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の培養処理装置において、前記清浄度センサが、前記空間内に間隔をあけて複数配置されている培養処理装置を提供する。
この発明によれば、複数箇所の配置されている清浄度センサの作動により、浮遊する塵埃が局所的に増加した場合においても、迅速に対応することが可能となる。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の培養処理装置において、前記清浄度センサが、前記培養容器の通過する位置近傍に配置されている培養処理装置を提供する。
この発明によれば、培養容器の通過位置近傍に配置された清浄度センサの作動により、その清浄度センサにより清浄度が所定の清浄度を満たす空間に培養容器を通過させることが可能となる。
【００１５】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の培養処理装置において、前記清浄度センサが、前記培養容器を搭載する載置台に配置されている培養処理装置を提供する。
この発明によれば、培養容器を搭載する載置台に設けた清浄度センサの作動により、培養容器近傍の空間の清浄度が常時監視される。その結果、培養容器が清浄度の低い雰囲気に晒されることが防止される。
【００１６】
請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の培養処理装置において、前記清浄度センサにより測定された清浄度を表示する表示手段を備える培養処理装置を提供する。
この発明によれば、表示手段の作動により、培養容器が配されている空間内の清浄度が表示されるので、空間内の空気が清浄か否かを容易に確認することが可能となる。
【００１７】
請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の培養処理装置と、細胞を収容した培養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、これらの間で培養容器を搬送する搬送機構とを備える自動培養装置を提供する。
この発明によれば、培養容器内に収容されている細胞に対して、高い清浄度を維持した空間内において所定の処理を施すことができるとともに、たとえその空間内の清浄度が所定の清浄度を満たさない程度にまで低減した場合においても、培養容器内の細胞が塵埃等に晒される可能性を低減して、健全な状態の細胞を自動的に培養することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態に係る自動培養装置について、図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態に係る自動培養装置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。
【００１９】
第１空間Ｓ１の両側空間Ｓ１１，Ｓ１３には、培養容器３を収容する培養室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（搬送機構）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。
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。
【００２０】
前記各培養室４は、図２および図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、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、所定の培養条件、例えば、温度３７±０．５℃、湿度１００％およびＣＯ_２濃度５％等に維持されている。なお、トレイ保持部材はレール状に限定されず、トレイ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。
【００２１】
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に示されるように、容器本体３ａと、該容器本体３ａの上面に設けられた蓋体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空間内のハンドにより引っかけられる突起３ｃが設けられている。
【００２２】
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。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。
【００２３】
前記搬送ロボット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およびハンド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。
【００２４】
前記コンベア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にアクセスするとともに、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ない。
【００２５】
前記ハンド５ｃは、トレイ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。
【００２６】
前記第２空間Ｓ２には、培養処理装置３０が構成されている。この培養処理装置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を取り扱うハンドリングロボット（処理部）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を備えた水平回転および昇降移動可能な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、各試薬およ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。
【００２７】
前記ハンドリングロボット１０は、培養容器３を取り扱う把持ハンド１０ａを水平移動およ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）と、培養容器３の蓋体３ｂを引っかけて開閉する蓋体３ｂ開閉ハンド（図示略）とが備えられている。
【００２８】
ハンドリングロボット１０は、コンベア９で搬送されてきたトレイ７上の培養容器３の蓋体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および顕微鏡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。したがって、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）および遠心分離機１１等の種々の装置をその動作範囲内に配置している。
【００２９】
前記遠心分離機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低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。
【００３０】
前記分注ロボット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。分注ロボット１３は、水平移動機構１９によって搬送されて来た培養容器３内へ、培地や種々の試薬を供給するようになっている。したがって、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、チップ回収部および試薬等供給装置１６等の種々の装置をその動作範囲内に配置している。
【００３１】
前記チップ供給装置１５は、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。
【００３２】
前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いて、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。
【００３３】
前記試薬等供給装置１６は、例えば、図１に示されるように、円筒状のケーシング内部に、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）、ＤＭＥＭ（Ｄｕｌｂｅｃｃｏ’ｓＭｏｄｉｆｉｅｄＥａｇｌｅＭｅｄｉｕｍ）、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。
【００３４】
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（図示略）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。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。
【００３５】
前記顕微鏡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内の細胞の様子や増殖の程度を観察したり、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。
【００３６】
前記貯留タンク１８は、例えば、全ての検体に共通して使用できるＤＭＥＭやＰＢＳ（リン酸緩衝化食塩水）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。
【００３７】
前記水平移動機構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９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。
【００３８】
前記シェーカ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。
本実施形態に係る自動培養装置１の各種装置には、制御装置３１が接続されている。制御装置３１は、各工程の順序や動作タイミング等を制御するとともに、動作履歴等を記録保存するようになっている。
【００３９】
また、培養処理装置３０は、第２空間Ｓ２の内部に、複数のパーティクルカウンタ３２を備えている。パーティクルカウンタ３２が第２空間Ｓ２内の要所に複数配置されていることにより、第２空間Ｓ２内の特定の位置における局所的な清浄度の低下をも検出することができるようになっている。
【００４０】
パーティクルカウンタ３２は、前記制御装置３１に接続されている。制御装置３１には、清浄度のしきい値が記憶されていて、各パーティクルカウンタ３２によって検出された清浄度と記憶しているしきい値とを比較し、検出された清浄度がしきい値より低い場合には、以下の処理を行うようになっている。例えば、制御装置３１には、清浄度のしきい値としてクラス１００が記憶されており、パーティクルカウンタ３２により検出された清浄度がクラス１００より低い、例えば、クラス１５０である場合には、以下の処理が行われるようになっている。
【００４１】
すなわち、制御装置３１は、培養処理装置３０の各種装置の動作を監視しており、例えば、ハンドリングロボット１０の蓋体３ｂ開閉ハンドが、培養容器３の蓋体３ｂを開いたか否かを監視している。そして、制御装置３１が培養容器３の蓋体３ｂが開放されていることを検出しているときに、いずれかのパーティクルカウンタ３２からの検出信号により、第２空間Ｓ２内のいずれかの位置における清浄度が低下していることを検出した場合には、制御装置３１は培養容器３の蓋体３ｂを閉じるプログラムを作動させるようになっている。具体的には、通常のプログラム動作の途中において割り込み動作を作動させ、培養容器３の蓋体３ｂが閉じられた状態まで動作させて停止するようになっている。
【００４２】
なお、制御装置３１には、各パーティクルカウンタ３２により検出された第２空間Ｓ２内の清浄度を表示するモニタ３３が設けられていてもよい。このようなモニタ３３を設けることにより、第２空間Ｓ２内が清浄な状態か否かを第２空間Ｓ２の外部において容易に確認することが可能となる。
【００４３】
このように構成された本実施形態に係る培養処理装置３０および自動培養装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る自動培養装置１を用いて、細胞を培養するには、まず、培養処理装置３０において、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集められる。
【００４４】
集められた骨髄細胞は、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に差し出されている。ハンドリングロボット１０は、差し出された培養容器３の内の２個の蓋体３ｂを開けた後に、把持ハンド１０ａを作動させてこれを把持することにより、シェーカ２１上に移載する。なお、蓋体３ｂを開けるロボットを別途設けてもよい。これにより処理直前に蓋体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。
【００４５】
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、電動ピペット先端のチップ１４を遠心分離機１１内に集められた骨髄細胞に接触させる。そして、電動ピペット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上に蓋体３ｂを開けて移載されている培養容器３内に投入される。
【００４６】
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。
【００４７】
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ＤＭＥＭ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。血清や各試薬の吸引は、各試薬等の吸引ごとにチップ供給装置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。ハンドリングロボット１０は、培養容器本体３ａに蓋体３ｂを被せた上で、培養容器３をトレイ７上に戻す。
【００４８】
この場合において、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、図５に示されるように、第２空間Ｓ２内に複数配置されたパーティクルカウンタ３２により、第２空間Ｓ２内の清浄度が常時計数されている（ステップ１）。そして、いずれかのパーティクルカウンタ３２により検出された清浄度がクラス１００より低い場合（ステップ２）には、制御装置３１の作動により、培養容器３の蓋体３ｂが開かれているか否かが判断される（ステップ３）。制御装置３１は、ハンドリングロボット１０を始めとする各種装置の動作を管理しているので、その動作プログラムの進行状況によって培養容器３の蓋体３ｂが開かれているか否かが判断されることになる。
【００４９】
そして、制御装置３１において培養容器３の蓋体３ｂが開かれていると判断されたときには、動作プログラムを中断し、あるいは、動作プログラムの進行状況によりその終了を待って、培養容器３の蓋体３ｂを閉じるサブルーチンプログラムに移行する（ステップ４）。サブルーチンプログラムにおいては、ハンドリングロボット１０等の作動により培養容器３の蓋体３ｂを閉じる動作プログラムが実行され、培養容器３の蓋体３ｂが閉じられる。これにより、第２空間Ｓ２内の清浄度がクラス１００より低いときには培養容器３の蓋体３ｂが閉じられるので、培養容器内に塵埃が混入する可能性を低減することが可能となる。
【００５０】
一方、ステップ２において清浄度がクラス１００より高いと判断された場合、および、ステップ３において、培養容器３の蓋体３ｂが閉じていると判断された場合には、ステップ５において一連の動作プログラムが終了したか否かが判断され、動作プログラムが続行されている間上記処理が繰り返される。
【００５１】
トレイ７上の全ての培養容器３に対して所定の処理が行われた後に、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、ＤＭＥＭ、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。
【００５２】
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集められる。その他の処理工程は上記と同様である。
【００５３】
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わた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、観察あるいは測定され、細胞の増殖の程度が判断される。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。
【００５４】
このようにして、本実施形態に係る自動培養装置１により、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およ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。
【００５５】
この場合において、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、培養室４内に、培養容器３を取り出すための機構部が存在しない。すなわち、培養室４内には、トレイ７を載置した状態に支持するトレイ支持部材４ｃが設けられているのみであり、培養容器３を取り出すための機構部は全て培養室４外に配置された搬送ロボット５に集約されている。そして、搬送ロボット５は、トレイ７の出し入れ作業が行われた後には、培養室４の扉４ａの外側に完全に退避することができるようになっている。
【００５６】
したがって、扉４ａが閉じられた状態では、培養室４内に機構部が存在せず、機構部の作動によって発生するような塵埃の発生は全く存在しない。また、培養室４内は、温度３７±０．５℃、湿度１００％およびＣＯ_２濃度５％等に維持されるが、機構部が存在しないために、このような環境下においても、腐食等の問題が生ずることがない。また、扉４ａが開かれた状態においても、培養室４内に挿入されるのは搬送ロボット５のハンド５ｃ先端のみであり、実質的に回転機構や摺動機構が培養室４内に入ることはない。したがって、培養室４内への塵埃の侵入が抑制され、培養室４内部の清浄度を高めることができる。
なお、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。
【００５７】
さらに、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。したがって、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。
したがって、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。
【００５８】
なお、この発明は、上記実施形態に示した構成に限定されるものではない。すなわち、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および分注ロボット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、ＥＧＦ、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。
【００５９】
なお、本実施形態に係る自動培養装置１は、骨髄の間葉系幹細胞の培養に限定されるものではない。生体の種々の組織から採取された細胞や、樹立された細胞ラインを培養してもよい。
また、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。
【００６０】
また、上記実施形態においては、パーティクルカウンタ３２により第２空間Ｓ２内の清浄度がしきい値より低いことが判断されたときに、培養容器３の蓋体３ｂの開閉状態を確認し、蓋体３ｂを閉じるよう制御装置３１が作動することとしたが、これに代えて、培養容器３の蓋体３ｂが開かれているときのみにパーティクルカウンタ３２による清浄度の確認を行うことにしてもよい。また、パーティクルカウンタ３２により検出された清浄度がしきい値より低いことが判断されたときに、培養容器３の蓋体３ｂが閉じられていた場合には、次に蓋体３ｂが開かれる手前において動作プログラムを停止させることにしてもよい。また、培養容器３の蓋体３ｂに限られず、第２空間Ｓ２内の清浄度が低いときに、チップ供給装置１５の容器１５ａを蓋体１５ｂの下方に移動させ、あるいは、試薬等供給装置１６の試薬等容器１６ｂを挿入口１６ｃの下方から退避させることにしてもよい。
【００６１】
また、パーティクルカウンタ３２は、第２空間Ｓ２内の清浄度を検出できる位置であれば任意の位置に配置してよいが、特に、培養容器３の付近の清浄度を検出するためには、培養容器３の通過する経路近傍に配置されていることが好ましい。また、培養容器３を載置するシェーカ２１上に配置されていれば、さらに好ましい。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る培養処理装置および自動培養装置によれば、培養容器内への塵埃等の混入を効果的に低減し、細胞の汚染を防止して、健全な細胞を自動的に培養することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る培養処理装置および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の培養処理装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１自動培養装置
３培養容器
４培養室
５搬送ロボット（搬送機構）
９コンベア（搬送機構）
１０ハンドリングロボット（処理部）
３０培養処理装置
３１制御装置
３２パーティクルカウンタ（清浄度センサ）
３３モニタ（表示手段）
Ｓ２第２空間（空間）

Claims

外部から区画された空間内において、開閉可能な培養容器内に収容された細胞に対し所定の処理を施す処理部を備え、
前記空間に、該空間内の清浄度を測定する清浄度センサが配置され、
該清浄度センサにより測定された清浄度が所定の清浄度を満たしていない場合に、前記空間内における前記培養容器の開放を禁止するよう前記処理部を制御する制御手段を備える培養処理装置。
外部から区画された空間内において、開閉可能な培養容器内に収容された細胞に対し所定の処理を施す処理部を備え、
前記空間に、該空間内の清浄度を測定する清浄度センサが配置され、
前記培養容器が開放されている状態で、前記清浄度センサにより測定された清浄度が所定の清浄度を満たしていない場合に、前記培養容器を閉鎖するよう前記処理部を制御する制御手段を備える培養処理装置。
前記清浄度センサにより測定された清浄度が所定の清浄度を満たしていない場合に、これを報知する報知手段を備える請求項１または請求項２に記載の培養処理装置。
前記清浄度センサが、前記空間内に間隔をあけて複数配置されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の培養処理装置。
前記清浄度センサが、前記培養容器の通過する位置近傍に配置されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の培養処理装置。
前記清浄度センサが、前記培養容器を搭載する載置台に配置されている請求項５に記載の培養処理装置。
前記清浄度センサにより測定された清浄度を表示する表示手段を備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の培養処理装置。
請求項１から請求項７のいずれかに記載の培養処理装置と、細胞を収容した培養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、これらの間で培養容器を搬送する搬送機構とを備える自動培養装置。