JP2005091105A - 分注ロボットおよび自動培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 試薬などを培養トレイに供給したり、培養トレイ内の培地の排出を行ったり、あるいは培養トレイ内に新たな培地の注入を行う際に、チップ先端からの液だれを防止して、装置内の汚染を防止することのできる分注ロボットおよびこれを備えた自動培養装置を提供すること。
【解決手段】 液体を吸引するチップを先端に備え、チップ内に吸引された液体を搬送して分注する分注ロボット１１３であって、前記チップの外側にアウターチップ１１２ｂが設けられ、液体の吸引時および分注時には前記チップの先端が前記アウターチップ１１２ｂの先端から下方に突出するとともに、液体の搬送時には前記チップの先端が前記アウターチップ１１２ｂの中に収容されるように構成されており、かつ、前記アウターチップ１１２ｂの内壁面に、前記チップの先端から垂れた液体を捕捉する受け部を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、分注ロボットおよびこれを備えた自動培養装置に関するものである。

従来、分注ロボットを備える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。）。
特開２００２−２６２８５６号公報（図１、図３等）

しかしながら、上記特許文献１に示された自動培養装置では、分注ロボットが培養トレイ内の培地の排出を行ったり培養トレイ内に新たな培地の注入を行う際に、チップの先端から培地の液だれが生じ、装置内を汚染してしまうおそれがある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、試薬などを培養トレイに供給したり、培養トレイ内の培地の排出を行ったり、あるいは培養トレイ内に新たな培地の注入を行う際に、チップ先端からの液だれを防止して、装置内の汚染を防止することのできる分注ロボットおよびこれを備えた自動培養装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の分注ロボットにおいて、液体を吸引するチップを先端に備え、チップ内に吸引された液体を搬送して分注する分注ロボットであって、前記チップの外側にアウターチップが設けられ、液体の吸引時および分注時には前記チップの先端が前記アウターチップの先端から下方に突出するとともに、液体の搬送時には前記チップの先端が前記アウターチップの中に収容されるように構成されており、かつ、前記アウターチップの内壁面に、前記チップの先端から垂れた液体を捕捉する受け部を備えることを特徴とする。
このような分注ロボットによれば、液体搬送時にチップ先端から下方に落ちた液体が、アウターチップの内壁面に飛散し、この内壁面に沿ってさらに下方に移動した後、アウターチップの内壁面に形成された受け部によりこの液体が捕捉されることとなる。

請求項２に記載の分注ロボットにおいて、液体の搬送時に前記チップおよび前記アウターチップの下方に配置される受け部材を備えることを特徴とする。
このような分注ロボットによれば、液体搬送時にチップ先端から下方に液体が落ちたとしても、チップ下方に配置された受け部材によりこの液体が捕捉されることとなる。

請求項３に記載の分注ロボットにおいて、液体を吸引するチップを先端に備え、チップ内に吸引された液体を搬送して分注する分注ロボットであって、液体の搬送時にチップの下方に配置される受け部材を備えることを特徴とする。
このような分注ロボットによれば、液体搬送時にチップ先端から下方に液体が落ちたとしても、チップ下方に配置された受け部材によりこの液体が捕捉されることとなる。

請求項４に記載の分注ロボットにおいて、液体の吸引時および分注時に、前記受け部材をチップの下方から待避させる待避装置を備えることを特徴とする。
このような分注ロボットによれば、液体の吸引時および分注時には、吸引および分注作業の邪魔にならない位置に受け部材が待避させられ、吸引および分注作業がすみやかに行われることとなる。

請求項５に記載の分注ロボットにおいて、前記受け部材が、側壁を有するカップ状に形成され、前記液体の搬送時に前記チップ先端の周囲に前記側壁を配置するように前記チップに対して前記受け部材を移動させる移動装置を備えることを特徴とする。
このような分注ロボットによれば、チップ先端に溜まった液が、例えば、搬送開始時や搬送終了時に鉛直下方以外の方向（例えば、斜め下方向や略水平方向など）に飛散したとしても、側壁面の内周側壁面によって捕捉されるとともに、側壁面の内周側壁面に沿って下方に移動してカップ状に形成された受け部材の底部に溜まるようになっている。

請求項６に記載の分注ロボットにおいて、前記受け部材が、前記チップ先端の周囲に配置される筒状の側壁部と、該側壁部の下部開口を開閉する底面部とを備え、前記液体の吸引時および分注時に、前記底面部を前記チップの下方から待避させる待避装置と、前記底面部が待避させられることで開かれた前記側壁部の下部開口から前記チップ先端を突出させるよう側壁部を移動させる側壁部移動装置とを備えることを特徴とする。
このような分注ロボットによれば、チップ先端に溜まった液が、例えば、搬送開始時や搬送終了時に鉛直下方以外の方向（例えば、斜め下方向や略水平方向など）に飛散したとしても、側壁面の内周側壁面によって捕捉されるとともに、側壁面の内周側壁面に沿って下方に移動し、最終的に側壁部の下部開口を開閉する底面部上に溜まるようになっている。
また、吸引および分注作業は、底面部をチップの下方から待避させるとともに、チップ先端を側壁部の下部開口から突出させて行われることとなる。

請求項７に記載の自動培養装置において、請求項１から６のいずれか一項に記載の分注ロボットを具備してなることを特徴とする。
このような自動培養装置によれば、チップ先端から垂れた液が受け部材により捕捉され、装置内の汚染が防止されることとなる。

本発明の分注ロボットによれば、液体搬送時にチップ先端から下方に液体が落ちたとしても、アウターチップの内壁面に形成された受け部あるいはチップ下方に配置された受け部材によりこの液体が捕捉されることとなるので、搬送中の液だれを防止することができて、装置内の例えば培地や種々の試薬による汚染を防止することができる。

本発明の実施形態に係る分注ロボットおよび自動培養装置について、図１〜図８を参照して説明する。
図８に示すように、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。

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。

前記各培養室４は、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（培養装置用トレイ）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ＣＯ２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。

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。

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。

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。

前記ハンド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。

前記第２空間Ｓ２には、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（図示略）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１１３と、これら分注ロボット１１３の先端に取り付ける使い捨て可能なチップ１１４ａ，１１４ｂを複数収容していて分注ロボット１１３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１１４ａ，１１４ｂ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１０，１１３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。

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８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（図示略）を着脱可能な電動ピペット（図示略）と、培養容器３の蓋体を引っかけて開閉する蓋体開閉ハンド（図示略）とが備えられている。

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の蓋体を開閉し、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。

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。

前記分注ロボット１１３は、先端にチップ１１４ａが着脱可能に取り付けられるとともに電動ピペット（図示略）を備えるチップ保持パイプ１１２ａ（図２参照）、および先端にアウターチップ１１４ｂが着脱可能に取り付けられるアウターチップ保持パイプ１１２ｂ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、チップ１１４ａの先端から下方に垂れた液体を捕捉する液だれ防止手段１１３ｃとを備えている。分注ロボット１１３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１１３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。

図１および図２に示すように、本実施形態による液だれ防止手段１１３ｃは、アウターチップ保持パイプ１１２ｂと、アウターチップ１１４ｂとを主たる要素として構成されたものである。アウターチップ保持パイプ１１２ｂは電動ピペットを備えたチップ保持パイプ１１２ａの外周面外側に配置されたものであり、図２（ａ）に示すように、チップ挿着時にはチップ供給装置１５内のチップラック１１５に準備されたチップ１１４ａおよびアウターチップ１１４ｂに向かって、チップ保持パイプ１１２ａとともに下降するように構成されたものである。なお、チップ保持パイプ１１２ａおよびアウターチップ保持パイプ１１２ｂからチップ１１４ａおよびアウターチップ１１４ｂが取り外される際には、チップ保持パイプ１１２ａおよびアウターチップ保持パイプ１１２ｂはともに上昇するように構成されている。

アウターチップ１１４ｂはアウターチップ保持パイプ１１２ｂの先端に着脱自在に取り付けられるものであり、アウターチップ１１４ｂの長手方向（図２（ａ）において上下方向）略中央部には縮径部１１６が設けられており、この縮径部１１６の内壁面１１７には、上方に向かって環状に延びる環状突出部（受け部）１１８が設けられている。この環状突出部１１８の内径は、チップ１１４ａの外径と同じかそれよりも大きくなるように形成されているので、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、チップ１１４ａとアウターチップ１１４ｂとが接触した状態でも互いに干渉しないようになっている。
また、図２（ｂ）に示すように、培地や種々の試薬を吸引あるいは分注するときには、チップ１１４ａの先端がアウターチップ１１４ｂの先端から突出するとともに、図２（ｃ）に示すように、培地や種々の試薬を搬送するときには、チップ１１４ａの先端がアウターチップ１１４ｂの内部に完全に収容されるようになっている。

前記チップ供給装置１５は、上方に開口した容器１５ａ内に、チップ保持パイプ１１２ａおよびアウターチップ保持パイプ１１２ｂへの取付口を上向きにして複数のチップ１１４ａ，１１４ｂ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１１３が、新たなチップ１１４ａ，１１４ｂを必要とするときに、チップ保持パイプ１１２ａおよびアウターチップ保持パイプ１１２ｂを上方から挿入するだけで、チップ保持パイプ１１２ａおよびアウターチップ保持パイプ１１２ｂの先端にチップ１１４ａおよびアウターチップ１１４ｂ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１１３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１１４ａ，１１４ｂの交換が不要なときには、チップ１１４ａ，１１４ｂ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。

前記チップ回収装置は、回収容器の入口に、チップ１１４ａ，１１４ｂ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１１３において使用されたチップ１１４ａ，１１４ｂ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１１３がチップ保持パイプ１１２ａおよびアウターチップ保持パイプ１１２ｂを移動させることにより、チップ保持パイプ１１２ａおよびアウターチップ保持パイプ１１２ｂ先端から使用済みチップ１１４ａ，１１４ｂ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。

前記試薬等供給装置１６は、例えば、図８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(Minimal Essential Medium：最小必須培地)、ＤＭＥＭ（Dulbecco's Modified Eagle Medium）、ＦＢＳ（Fetal Bovine Serum：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。

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１１３がチップ１１４ａの先端を挿入する挿入口１６ｃが設けられている。この挿入口１６ｃは、前記分注ロボット１１３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１１３が、チップ１１４ａの先端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１１３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。

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。

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。

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３から分注ロボット１１３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。

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、図示しない制御装置が接続されている。制御装置は、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。

このように構成された本実施形態に係る分注ロボット１１３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、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分類される。

分類された骨髄細胞は、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個の蓋体を開けた後に、把持ハンド１０ａを作動させてこれを把持してすることにより、シェーカ２１上に移載する。なお、蓋体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を開けることができ、容器本体内に異物が入る確率を低減することができる。

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１１４ａ，１１４ｂ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１１４ａ，１１４ｂを受け取ってチップ保持パイプ１１２ａおよびアウターチップ保持パイプ１１２ｂ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１１４ａの先端を遠心分離機１１内に抽出された骨髄細胞の層中に入れる。そして、電動ピペットを作動させることにより、チップ１１４ａ内に骨髄細胞を吸引する。骨髄細胞吸引後、チップ１１４ａをアウターチップ１１４ｂ内に収納し、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上に搭載され蓋体を開いている培養容器３上に移動し、チップ１１４ａをアウターチップ１１４ｂより突出させ、吸引した骨髄細胞を前記培養容器内に投入する。

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１１４ａをアウターチップ１１４ｂ内に収納した状態でチップ回収部までチップ１１４ａ，１１４ｂを搬送してチップ１１４ａ，１１４ｂ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。

次に、骨髄細胞が投入された培養容器３は、水平移動機構１７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１１３の動作範囲内に配置される。分注ロボット１１３は、チップ供給装置１５から受け取った未使用のチップ１１４ａを先端に取り付けた電動ピペット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、各試薬等の吸引毎にチップ供給装置１５から未使用のチップ１１４ａ，１１４ｂ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１７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、培養容器本体に蓋体を被せた上で、培養容器３をトレイ７上に戻す。

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。

また、培地交換や継代・拡大時の容器交換の際にも、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。容器交換の際には第２空間Ｓ２では、培地除去、ＰＢＳによる洗浄後、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分離される。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。

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。

この場合において、本実施形態に係る分注ロボット１１３によれば、培地や種々の試薬を搬送するときに、チップ１１４ａの先端からアウターチップ１１４ｂの縮径部１１６内壁面１１７に飛散した培地や種々の試薬が、この内壁面１１７に沿って下方に移動するとともに、環状突出部１１８によってその垂れた培地や種々の試薬が捕捉されることとなる（すなわち、環状突出部１１８の外表面と内壁面１１７とで囲まれた空間内に培地や種々の試薬が溜められることとなる）ので、搬送中の液だれを防止することができて、装置内の培地や種々の試薬による汚染を防止することができる。

図３を用いて本発明による分注ロボットの他の実施形態を説明する。
本実施形態による分注ロボット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、チップ１４の先端から下方に垂れた液体を捕捉する液だれ防止手段１３ｃ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。

図３に示すように、本実施形態による液だれ防止手段１３ｃは、回動機構（待避装置）１３ｄと受け部材１３ｅとを主たる要素として構成されたものである。回動機構１３ｄはアーム１３ａの回動および昇降機構１３ｂの昇降とは関係なく別個に回動するよう構成されており、この回動機構１３ｄの先端には受け部材１３ｅが設けられている。受け部材１３ｅは、例えば平面視円形の板状部材、あるいは中央部が下方に突出した皿状部材であり、回動機構１３ｄと一緒に回動するようになっている。回動機構１３ｄは、培地や種々の試薬を吸引あるいは分注するとき、受け部材１３ｅがチップ１４の鉛直下方から離間した場所に位置するとともに、培地や種々の試薬を搬送するときに受け部材１３ｅがチップ１４の鉛直下方に位置するように構成されている。すなわち、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、分注ロボット１３が培地や種々の試薬を搬送するとき、チップ１４の下方近傍に受け部材１３ｅが配置されることとなる。

図４を用いて本発明による分注ロボットの他の実施形態を説明する。なお、前述した実施形態と本実施形態とは、液だれ防止手段のみが異なるので、以下この液だれ防止手段についてのみ説明する。
図４に示すように、本実施形態による分注ロボット２３の液だれ防止手段２３ｃは、回動機構（待避装置）２３ｄ、昇降機構２３ｆ、および受け部材１３ｅを主たる要素として構成されたものである。回動機構２３ｄの先端には図１を用いて説明した実施形態と同様の受け部材１３ｅが設けられており、この回動機構２３ｄは、培地や種々の試薬を吸引あるいは分注するときに、受け部材１３ｅをチップ１４の鉛直下方から離間した場所に位置させるとともに、培地や種々の試薬を搬送するときに、受け部材１３ｅをチップ１４の鉛直下方に位置させるように構成されたものである。昇降機構２３ｆは、回動機構２３ｄおよび受け部材１３ｅを鉛直上方あるいは鉛直下方に移動せしめるように構成されたものである。すなわち、電動ピペット１２およびチップ１４により培地や種々の試薬が吸引あるいは分注されるとき、回動機構２３ｄおよび受け部材１３ｅが、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等の種々の装置と接触しないようにこれら回動機構２３ｄおよび受け部材１３ｅを上方に移動させたり、あるいは培地や種々の試薬を搬送するときに、受け部材１３ｅをチップ１４の鉛直下方近傍に移動させるためのものである。言い換えれば、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、分注ロボット２３が培地や種々の試薬を搬送するとき、チップ１４の下方に受け部材１３ｅが配置されることとなる。

図５および図６を用いて本発明による分注ロボットの別の実施形態を説明する。なお、前述した実施形態と本実施形態とは、液だれ防止手段のみが異なるので、以下この液だれ防止手段についてのみ説明する。
図５および図６に示すように、本実施形態による分注ロボット３３の液だれ防止手段３３ｃは、回動機構２３ｄ、昇降機構（移動装置；側壁部移動装置）２３ｆ、および受け部材３３ｅとを主たる要素として構成されたものである。回動機構２３ｄの先端には受け部材３３ｅが設けられている。受け部材３３ｅは、側壁面３３ｆおよび底面３３ｇを有する、例えば中空円筒状（あるいはカップ状）に形成された部材であり、回動機構２３ｄと一緒に回動するようになっている。この回動機構２３ｄは、培地や種々の試薬を吸引あるいは分注するときに、回動機構２３ｄおよび受け部材３３ｅを図３中の実線矢印の方向に水平移動させ、受け部材３３ｅをチップ１４の鉛直下方から離間した場所に位置させるとともに、培地や種々の試薬を搬送するときには、受け部材３３ｅをチップ１４の鉛直下方に位置させるように構成されたものである。昇降機構２３ｆは、図４に実線矢印で示すように、回動機構２３ｄおよび受け部材３３ｅを鉛直上方あるいは鉛直下方に移動せしめるように構成されたものである。すなわち、電動ピペット１２およびチップ１４により培地や種々の試薬が吸引あるいは分注されるとき、回動機構２３ｄおよび受け部材３３ｅが、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等の種々の装置と接触しないようにこれら回動機構２３ｄおよび受け部材３３ｅを上方に移動させたり、あるいは培地や種々の試薬を搬送するときに、受け部材１３ｅの側壁面３３ｆ内部にチップ１４先端が納められるよう、回動機構２３ｄおよび受け部材３３ｅを上方に移動させるためのものである。図６に示すように、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、分注ロボット２３が培地や種々の試薬を搬送するときに、チップ１４先端の周囲に受け部材３３ｅの側壁面３３ｆが位置するよう、昇降機構２３ｆにより受け部材３３ｅの高さが調節されるようになっている。

本実施形態では、搬送時、チップ１４先端の周囲に受け部材３３ｅの側壁面３３ｆが位置するようになっており、例えば、搬送開始時や搬送終了時にチップ１４先端に溜まった液が鉛直下方以外の方向（例えば、斜め下方向や略水平方向など）に飛散したとしても、側壁面３３ｆの内周側壁面によって液を捕捉することができるとともに、搬送速度を上げることができて、作業時間を短縮することができる。

図７を用いて本発明による分注ロボットのさらに別の実施形態を説明する。なお、本実施形態は、基本的に図３に示す実施形態と図５および図６に示す実施形態とを組み合わせたものである。したがって、前述した実施形態と同様の部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
図７からわかるように、本実施形態では、側壁面３３ｆと、図３に示す実施形態で受け部材とされていた部材１３ｅとで受け部材４３ｅが構成されているという点で今まで述べてきた実施形態と異なる。図３に示す実施形態で受け部材とされていた部材１３ｅは、図５および図６に示す実施形態における底面３３ｇに相当するものである。すなわち、本実施形態は、図５および図６に示す実施形態の側壁面３３ｆと底面３３ｇとを別々に操作できるように構成したものである。
また、本実施形態では、チップ１４を交換する際、図７に示すように回動機構２３ｄおよび受け部材３３ｅを水平方向に回動させる必要があるが、吸引および分注作業時、側壁面３３ｆの下部開口からチップ１４の突出させるように昇降機構２３ｆで側壁面３３ｆを移動させるようにしている。
本実施形態における作用および効果は、上述した実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、受け部材１３ｅの上面に、チップ１４先端から垂れてきた液を吸収することのできる部材、例えば消毒用アルコール含浸させた布、スポンジなどが設けられていると好適である。これにより、液だれした液をより多く受け取ることができるようになる。
また、図８に示す自動培養装置１では、ハンドリングロボット１０と分注ロボット１３とが独立して動作するようになっているが、本発明はこのような形態のものに限定されるものではなく、ハンドリングロボットと分注ロボットとが一体となったようなもの、すなわち、分注機構がハンドリングロボットに設けられたようなものにも適用することができる。
さらに、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、例えば図１に示した液だれ防止手段１１３ｃと図３に示した液だれ防止手段１３ｃ、図１に示した液だれ防止手段１１３ｃと図４に示した液だれ防止手段２３ｃ、図１に示した液だれ防止手段１１３ｃと図５および図６に示した液だれ防止手段３３ｃ、あるいは図１に示した液だれ防止手段１１３ｃと図７に示した液だれ防止手段４３ｃを組み合わせて用いることもできる。

さらにまた、培養室４はＣＯ２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。
さらにまた、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。

なお、本発明は、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。

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。

本発明による分注ロボットの一実施形態を示す概略斜視図である。 図１に示す分注ロボットの要部拡大断面図であって、（ａ）はチップ挿着時の状態を示す図、（ｂ）は吸引時および分注時の状態を示す図、（ｃ）は搬送時の状態を示す図である。 本発明による分注ロボットの他の実施形態を示す概略斜視図である。 本発明による分注ロボットの別の実施形態を示す概略斜視図である。 本発明による分注ロボットのさらに別の実施形態を示す概略斜視図であって、回動機構および受け部材の水平移動を説明するための図である。 本発明による分注ロボットのさらに別の実施形態を示す概略斜視図であって、回動機構および受け部材の上下移動を説明するための図である。 本発明による分注ロボットのさらに別の実施形態を示す概略斜視図である。 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。

符号の説明

１ 自動培養装置
１３ 分注ロボット
１３ｄ 回動機構（待避装置）
１３ｅ 受け部材（底面部）
１４ チップ
２３ 分注ロボット
２３ｄ 回動機構（待避装置）
２３ｆ 昇降機構（移動装置；側壁部移動装置）
３３ 分注ロボット
３３ｆ 側壁面
３３ｅ 受け部材
４３ 分注ロボット
４３ｅ 受け部材
１１２ａ チップ
１１２ｂ アウターチップ
１１３ 分注ロボット
１１７ 内壁面
１１８ 環状突出部（受け部）

Claims (7)

1. 液体を吸引するチップを先端に備え、チップ内に吸引された液体を搬送して分注する分注ロボットであって、
   前記チップの外側にアウターチップが設けられ、液体の吸引時および分注時には前記チップの先端が前記アウターチップの先端から下方に突出するとともに、液体の搬送時には前記チップの先端が前記アウターチップの中に収容されるように構成されており、
   かつ、前記アウターチップの内壁面に、前記チップの先端から垂れた液体を捕捉する受け部を備えることを特徴とする分注ロボット。
2. 液体の搬送時に前記チップおよび前記アウターチップの下方に配置される受け部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の分注ロボット。
3. 液体を吸引するチップを先端に備え、チップ内に吸引された液体を搬送して分注する分注ロボットであって、
   液体の搬送時にチップの下方に配置される受け部材を備えることを特徴とする分注ロボット。
4. 液体の吸引時および分注時に、前記受け部材をチップの下方から待避させる待避装置を備えることを特徴とする請求項２または３に記載の分注ロボット。
5. 前記受け部材が、側壁を有するカップ状に形成され、
   前記液体の搬送時に前記チップ先端の周囲に前記側壁を配置するように前記チップに対して前記受け部材を移動させる移動装置を備えることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の分注ロボット。
6. 前記受け部材が、前記チップ先端の周囲に配置される筒状の側壁部と、該側壁部の下部開口を開閉する底面部とを備え、
   前記液体の吸引時および分注時に、前記底面部を前記チップの下方から待避させる待避装置と、前記底面部が待避させられることで開かれた前記側壁部の下部開口から前記チップ先端を突出させるよう側壁部を移動させる側壁部移動装置とを備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の分注ロボット。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の分注ロボットを具備してなることを特徴とする自動培養装置。

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