JP2006345714A - 培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 検体及び培養液の飛散又はエアロゾル化に伴って、細胞が飛散又は浮遊した場合であっても、クロスコンタミネーションの発生を極力防止すること。
【解決手段】 接着性細胞を収容する複数の培養容器２と、該複数の培養容器２をそれぞれ出し入れ可能に収容する複数の培養室３と、該複数の培養室３の出入口をそれぞれ開閉すると共に閉状態のときに培養室３内を密閉する開閉扉４と、接着性細胞に対して所定の処理を施す処理室５と、培養容器３を出し入れする搬送手段６と、培養液を貯留する貯留容器７、又は、接着性細胞の培養に必要な試薬を貯留する貯留容器８の少なくともいずれか１つの貯留容器と、交換可能なチップ９とをそれぞれ収納する収納室１０と、該収納室１０の出入口を開閉すると共に閉状態のときに収納室１１内を密閉する密閉部材１１とを備え、収納室１０及び密閉部材１１が、培養室３の数に応じて複数設けられている培養装置１を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、細胞や組織の培養を行う培養装置に関するものであって、特に、再生医療に適応するための移植用の組織やその元となる細胞、さらに詳細には接着性の細胞や組織を培養する培養装置に関するものである。

従来、細胞や組織の培養を行う培養装置としては、様々なものが知られており、例えば、培養室内における清浄度の低下を低減しながら培養容器の出し入れを容易に行うことができる自動培養装置（例えば、特許文献１参照）や、コンタミによる培養失敗を防止することができる培養装置（例えば、特許文献２参照）等が知られている。

ここで、上記自動培養装置の操作例を図１３を参照して以下に説明する。
図１３に示す自動培養装置１０１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１１１に投入する。なお、この工程は、作業者が行っても良いし、ハンドリングロボット１１０に行わせても良い。この遠心分離機１１１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。
次いで、抽出された骨髄細胞は、ハンドリングロボット１１０により培養容器１０３に投入される。この際、コンベア１０９の作動により、トレイ１０７に載せた１０個の空の培養容器１０３が、第１空間Ｓ１０１から第２空間Ｓ１０２に差し出されている。

ハンドリングロボット１１０は、差し出された培養容器１０３の内の２個の蓋体を開けた後に、把持ハンド１１０ａを作動させてこれを把持し、シェーカ１２１上に移載する。なお、培養容器１０３の蓋体を開けるロボットを別途設けても良い。これにより処理直前に蓋体を開けることができ、培養容器１０３の容器本体内に異物が入る確率を低減することができる。
次いで、ハンドリングロボット１１０に対応させて配置されたチップ供給装置１１５が移動機構１１５ｃを作動させることにより、容器１１５ａを移動させて未使用のチップ１１４をハンドリングロボット１１０の動作範囲内に配すると、ハンドリングロボット１１０はチップ供給装置１１５から未使用のチップ１１４を受け取って、このハンドリングロボット１１０に備えられた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１１０を作動させて、電動ピペット先端のチップ１１４を遠心分離機１１１内に抽出された骨髄細胞に接触させる。

そして、ハンドリングロボット１１０に備えられた電動ピペットを作動させることにより、チップ１１４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１１０を作動させることにより、シェーカ１２１上に蓋体を開けた状態で移載されている培養容器１０３内に投入される。
骨髄細胞を培養容器１０３内に投入し終わると、ハンドリングロボット１１０はチップ回収部までチップ１１４を搬送して使用済みとなったチップ１１４を取り外す。また、チップ供給装置１１５は、移動機構１１５ｃの作動により容器１１５ａを蓋体１１５ｂの下方に配置する。

次に、骨髄細胞が投入された培養容器１０３は、水平移動機構１１９を作動させることにより、シェーカ１２１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、それぞれに対応させて配置されたそれぞれのチップ供給装置１１５から受け取った未使用のチップ１１４を先端に取り付けた電動ピペット１１２を作動させることにより、試薬等供給装置１１６の試薬等容器１１６ｂ内からＭＥＭや血清、或いは、各種試薬を適量吸引した後に、培養容器１０３の上方まで搬送して培養容器１０３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１１５から未使用のチップ１１４に交換して行われる。これにより、培養容器１０３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１２１を作動させて、培養容器１０３ごと加振することにしても良い。

そして、全ての処理を終えた培養容器１０３は、水平移動機構１１９の作動により、ハンドリングロボット１１０の動作範囲に戻される。ハンドリングロボット１１０は、培養容器本体に蓋体を被せた上で、培養容器１０３をトレイ１０７上に戻す。トレイ１０７上の全ての培養容器１０３に対して所定の処理が行われた後に、コンベア１０９を作動させることにより、トレイ１０７に載せられた培養容器１０３が第２空間Ｓ１０２から第１空間Ｓ１０１の中央空間Ｓ１１２内に挿入される。

この状態で、第１空間Ｓ１０１内の搬送ロボット１０５を作動させることにより、ハンド１０５ｃによってトレイ１０７を持ち上げる。そして、トレイ１０７を収容する培養室１０４の前まで搬送したところで、培養室１０４の扉１０４ａを開き、搬送ロボット１０５によって、空いているトレイ保持部材上にトレイ１０７を挿入する。そして、再度、扉１０４ａを閉じることにより、培養室１０４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。また、他の検体を扱う場合には、異なる遠心分離容器に入れられた骨髄液を、上述した培養容器１０３とは異なる培養容器に前記同様の手段で分注し、最終的に上述した培養室１０４とは異なる培養室内に搬送される。
特開２００４−２６７１１７号公報 特開２００４−２２９６１９号公報

しかしながら、上記特許文献１、２等に記載されている従来の培養装置では、使用する試薬及びチップ等は複数検体において共通とされている。そのため、培養装置の動作等に起因する機械的振動や検体及び培養液の飛沫等により、細胞が飛散してしまった場合や、このような場合も含め検体及び培養液がエアロゾル化して空気中に細胞が浮遊してしまった場合等には、装置内に配されている未使用の試薬及びチップ等に、飛散又は浮遊した細胞が付着してしまい、未使用の試薬やチップ等が汚染される恐れがあった。
また、この汚染された試薬及びチップ等を、先ほどとは異なる他検体に使用した場合には、クロスコンタミネーション（交差汚染）を生じてしまう可能性があった。

この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、検体及び培養液の飛散に伴って細胞が飛散した場合や、検体及び培養液がエアロゾル化することにより細胞が浮遊した場合であっても、クロスコンタミネーションの発生を極力防止することができる培養装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、同一又は異なる接着性細胞と該接着性細胞を培養する培養液とをそれぞれ収容する複数の培養容器と、該複数の培養容器をそれぞれ出し入れ可能に収容し、所定の培養条件を維持しながら前記接着性細胞を培養する複数の培養室と、該複数の培養室の出入口をそれぞれ開閉すると共に、閉状態のときに培養室内を密閉する開閉扉と、前記複数の培養室に出し入れされる前記培養容器のうちで、培養室から出される培養容器内に収容された前記接着性細胞に対して所定の処理を施す処理室と、前記培養容器を、前記培養室と前記処理室との間で出し入れする搬送手段と、前記処理室内に設けられ、前記培養液を貯留する貯留容器、又は、前記接着性細胞の培養に必要な試薬を貯留する貯留容器の少なくともいずれか１つの貯留容器と、交換可能なチップとをそれぞれ収納する収納室と、該収納室の出入口を開閉すると共に、閉状態のときに収納室内を密閉する密閉部材とを備え、前記収納室及び前記密閉部材が、前記培養室の数に応じて複数設けられている培養装置を提供する。

この発明に係る培養装置においては、まず、複数の培養容器のそれぞれに同一又は異なる接着性細胞が培養液と共に収容されている。そして、この培養容器は、各培養室内に所定の培養条件（例えば、温度３７℃、湿度１００％、二酸化炭素濃度５％等）で収容され、培養されている。この際、培養室は、開閉扉によって処理室から隔離されて密閉状態になっている。つまり、各検体（１つの培養容器に収容されている接着性細胞及び培養液）は、各培養室内にそれぞれ別々に収容されている。
また、処理室内には、培養室の数に応じた収納室が設けられており、該収納室内にはそれぞれ培養液が貯留された貯留容器、血清や栄養剤等の各種の試薬が単品又は混合した状態で貯留された貯留容器や、培地交換等の際に使用する交換可能なチップが収納されている。そして、培養室と同様に扉やシャッタ等の密閉部材によって処理室から隔離されて密閉状態になっている。

ここで、一定期間培養室内で培養された１つの検体について、培地交換を行う場合には、該検体が収容されている培養室の開閉扉を開けた後、搬送手段により培養容器を処理室内に搬送する。次いで、いずれかの密閉部材を開けて、貯留容器やチップを処理室内に露出させる。そして、分注ロボット等にチップを装着して、該チップを介して搬送された培養容器から培養液を吸引する。吸引後、新たなチップを分注ロボット等に装着し、貯留容器に貯留されている新たな培養液を培養容器内に分注して培地交換を行う。なお、この際、適時試薬等を供給しても構わない。
その後、培養容器を培養室に戻して開閉扉を閉め、培養室内を密閉すると共に、密閉部材を閉めて収納室内を密閉状態にする。これにより、１つの検体について培地交換が終了する。次いで、所定時間が経過した後、次の検体について上述した動作を繰り返し行って、同様に培地交換を行う。

特に、上述した培地交換等を行っている最中に、仮に検体及び培養液の飛散やエアロゾル化に伴って、細胞が処理室内に飛散又は浮遊したとしても、他の検体及び収納室は、それぞれ開閉扉及び密閉部材によって処理室から隔離されて密閉状態になっているので、飛散又は浮遊した細胞が、他の培養容器や貯留容器やチップに付着する恐れがない。従って、従来とは異なり検体間のクロスコンタミネーションの発生を極力防止することができる。その結果、細胞培養の信頼性を向上することができると共に細胞培養を行い易い。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の培養装置において、前記培養容器が、箱状に形成された容器本体と、該容器本体に対して着脱自在な蓋部材とを備えている培養装置を提供する。

この発明に係る培養装置においては、容器本体内に収容された接着性細胞及び培養液が蓋部材によって外部から密閉された状態になっている。そのため、搬送手段によって処理室内に搬送されたときに、処理室内の空気（雰囲気）と容器本体の内部とが触れる時間を、培地交換を行う必要最小限の時間に収めることができる。その結果、クロスコンタミネーションの発生をより防止することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の培養装置において、前記複数の開閉扉及び前記複数の密閉部材が、共に選択した１箇所のみが開状態となるように作動が規制されている培養装置を提供する。

この発明に係る培養装置においては、処理室内でいずれかの検体について培地交換を行っている最中に、不意に他の開閉扉や密閉部材が開いてしまうことはない。よって、飛散又は浮遊した細胞が他検体に混入したり、他の収納室内に収納されている貯留容器やチップに付着したりすることがなく、クロスコンタミネーションの発生をさらに防止することができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の培養装置において、選択した１箇所の前記開閉扉を開状態にしたときに、該開閉扉に対応付けられた特定の前記密閉部材が１箇所開状態となる培養装置を提供する。

この発明に係る培養装置においては、処理室内でいずれかの検体について培地交換を行う際、該検体に対応していない他検体用の貯留容器やチップが収納されている収納室を開けてしまうことはない。よって、クロスコンタミネーションの発生をより確実に防止することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の培養装置において、前記処理室内に設けられ、前記複数の開閉扉及び前記複数の密閉部材が閉状態のときに、処理室内に所定の波長を有する光を照射する照射手段を備えている培養装置を提供する。

この発明に係る培養装置においては、いずれかの検体の培地交換が終了して、複数の開閉扉及び密閉部材が閉状態になったときに、紫外線滅菌灯等の照射手段が紫外線（所定の波長を有する光）を照射して、処理室内を所定時間の間滅菌する。これにより、培地交換の際に飛散又は浮遊した細胞を滅菌できるので、クロスコンタミネーションの発生をさらに防止することができる。
また、飛散又は浮遊した細胞を積極的に滅菌するので、次の検体を処理室内により早く搬送して培地交換を行わせることができる。よって、培地交換にかける時間を短縮することができる。

請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の培養装置において、前記処理室内に設けられ、所定レベルの洗浄度を有する流体を、決められた一定方向に流す流体供給手段を備えている培養装置を提供する。

この発明に係る培養装置においては、流体供給手段によって所定レベルの洗浄度を有するエアー（流体）を、処理室内の上方から下方に向かう一定方向に流すことができる。これにより、培地交換の際又は培地交換の終了後において、飛散又は浮遊した細胞を周囲に漂わせるのではなく積極的に一定方向に流して、処理室内を浄化できるので、クロスコンタミネーションの発生をさらに防止することができる。

本発明に係る培養装置によれば、培地交換等を行っている最中に、細胞が処理室内に飛散又は浮遊したとしても、他の検体及び収納室はそれぞれ開閉扉及び密閉部材によって処理室から隔離されて密閉状態になっているので、飛散又は浮遊した細胞が、他の培養容器や貯留容器、チップに付着する恐れがない。従って、検体間のクロスコンタミネーションの発生を極力防止することができる。

以下、本発明に係る培養装置の第１実施形態について、図１から１１を参照して説明する。
本実施形態の培養装置１は、図１及び図２に示すように、同一又は異なる接着性細胞Ｘと該接着性細胞Ｘを培養する培養液Ｗとをそれぞれ収容する複数の培養容器２と、該複数の培養容器２をそれぞれ出し入れ可能に収容し、所定の培養条件を維持しながら接着性細胞Ｘを培養するようにそれぞれが互いに仕切られた複数の培養室３と、該複数の培養室３の出入口をそれぞれ開閉すると共に、閉状態のときに培養室３内を密閉する開閉扉４と、複数の培養室３に出し入れされる培養容器２のうちで、培養室３から出される培養容器２内に収容された接着性細胞Ｘに対して所定の処理を施す処理室５と、培養容器２を、培養室３と処理室５との間で出し入れする搬送ロボット（搬送手段）６と、処理室５内に設けられ、培養液Ｗを貯留する試薬ボトル（貯留容器）７、又は、接着性細胞Ｘの培養に必要な試薬Ｓを貯留する試薬ボトル（貯留容器）８の少なくともいずれか１つと、交換可能なチップ９とをそれぞれ収納するように、それぞれが互いに独立して仕切られた収納空間（収納室）１０と、該収納空間１０の出入口を開閉すると共に、閉状態のときに収納空間１０内を密閉するシャッタ（密閉部材）１１とを備えている。また、収納空間１０及びシャッタ１１は、培養室３の数に応じて複数設けられている。
なお、本実施形態においては、培養容器２、培養室３、収納空間１０及びシャッタ１１がそれぞれ４つ毎設けられている場合を例にして説明する。

上記培養容器２は、図２に示すように、底部側が箱状に形成されると共に突出した上部側外周面に結合手段としてのネジ部が形成された容器本体２ａと、該容器本体２ａに対して着脱自在なキャップ（蓋部材）２ｂとを備えている。そして、容器本体２ａの底面に接着性細胞Ｘが接着した状態で保持されており、該接着性細胞Ｘを浸すように所定量の培養液Ｗが収容されている。

この培養容器２は、図３に示すように、トレー１５上に載置された状態で各培養室３内に収容されている。このトレー１５は、培養容器２が載置される平板部１５ａと、該平板部１５ａの外周から垂直方向に向けて直角に折曲された枠部１５ｂと、該枠部１５ｂの両側から水平方向に向けて直角に折曲された突起部１５ｃとで一体的に構成されている。また、凹形状の底部となる平板部１５ａは、培養容器２よりも大きいサイズに形成されており、後述する培地交換の際にキャップ２ｂから培養液Ｗ等が零れたとしても、平板部１５ａと枠部１５ｂとで囲まれた凹部１５ｄ内に貯まるようになっている。また、突起部１５ｃは、後述する搬送ロボット６の第１のハンド２３がひっかかるようになっている。
なお、培養容器２は、外力を受けたとき（例えば、キャップ２ｂを脱着するとき）に、容易にずれないように平板部１５ａ上に確実に載置固定されている。

各培養室３は、内部空間の清浄度が一定レベルに保たれた状態になっていると共に、上述したように、例えば、湿度３７℃、湿度１００％、二酸化炭素濃度５％の所定の培養条件が維持されるようになっている。

上記試薬ボトル７、８は、図４に示すように、培養容器２と同様に、容器本体７ａ、８ａと、該容器本体７ａ、８ａに対して着脱自在なキャップ７ｂ、８ｂとを備えている。そして、容器本体７ａ、８ａ内に培養液Ｗや各種の試薬Ｓが貯留されている。
なお、本実施形態においては、試薬ボトルを４本用意し、１本はＭＥＭ（Minimal Essential Medium：最小必須培地）を含む培養液Ｗが貯留された試薬ボトル７であり、残りの３本は各種の試薬Ｓが単品又は混合した状態で貯留された試薬ボトル８として説明している。
この試薬ボトル７、８は、チップ９と共に後述するラック１６にそれぞれ形成した穴部に配置され、このラック１６によって収納空間（収納室）１０に収納されるものである。

ここで、試薬Ｓとしては、ＦＢＳ（Fetal Bovine Serum：ウシ胎児血清）やヒト血清のような血清、細胞を剥離させるトリプシンのような蛋白質分解酵素、培養に際して細胞を増殖させるサイトカシンのような増殖因子、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、エストロゲンのようなホルモン剤、ビタミン等の栄養剤等である。

上記チップ９は、図５に示すように、断面円形に形成されたフランジ状の装着部９ａと該装着部９ａから一方向に伸びたテーパー部９ｂとで一体的に構成されており、装着部９ａとテーパー部９ｂとの間に段部９ｃが形成されている。また、テーパー部９ｂ内には、先端側から基端側に亘って流路９ｄが形成されており、装着部９ａ内に形成されたテーパー状の凹部９ｅに連通されている。そして、このチップ９は、後述する搬送ロボット６の分注ハンド２２の挿入部２２ａ凹部９ｅが差し込まれることで、摩擦力により分注ハンド２２に装着されるようになっている。

上記収納空間１０は、図１及び図６に示すように、処理室５内の底面にそれぞれ角穴状に凹みを設けた状態にして４つ形成されており、内部にそれぞれラック１６を収納できるようになっている。このラック１６は、図１に示すように、上述した試薬ボトル７、８を合計４つ収納すると共に、チップ９を６０本収納できるようになっている。即ち、ラック１６の上面には、図７に示すように、試薬ボトル７、８を収納できる試薬ボトル用装填穴１６ａと、複数のチップ９を収納できるチップ用装填穴１６ｂとがアレイ状に形成されている。

試薬ボトル用装填穴１６ａは、図４に示すように、試薬ボトル７、８が収納されたときに、キャップ７ｂ、８ｂがラック１６の上面から突出する深さに形成されている。また、チップ９は、図５に示すように、チップ用装填穴１６ｂ内に収納されたときに、段部９ｃがチップ用装填穴１６ｂの開口に接触して懸架されるようになっている。
また、上記シャッタ１１は、図６に示すように、処理室５の底面に形成された収納空間１０の出入口を塞ぐように設けられており、開状態のときに一端側１１ａが収納空間１０の内周面に沿って下降して処理室５内に入り込み、他端側１１ｂが開口位置に位置するようになっている。

上記搬送ロボット６は、図１に示すように、処理室５内に設けられており、Ｘ軸方向にて作動するＸ軸ロボット１７及びＹ軸方向にて作動するＹ軸ロボット１８とで構成されている。
Ｘ軸ロボット１７は、培養容器２が出し入れされる方向（紙面に対して左右方向）に沿って設けられたＸ軸ガイド１７ａと、該Ｘ軸ガイド１７ａに沿って移動するＸ軸可動部１７ｂとを有している。また、Ｙ軸ロボット１８は、Ｘ軸ガイド１７ａに直交する方向（紙面に対して上下方向）に沿って設けられ、Ｘ軸可動部１７ｂに接続されたＹ軸ガイド１８ａと、該Ｙ軸ガイド１８ａに沿って移動するＹ軸可動部１８ｂとを有している。

また、このＹ軸可動部１８ｂは、図８に示すように、該Ｙ軸可動部１８ｂの下方側に、Ｚ軸方向（垂直方向）に伸びたＺ軸ガイド２０を有しており、このＺ軸ガイド２０の培養室３側に容器ハンド２１が設けられ、収納空間１０側に分注ハンド２２がそれぞれ設けられている。容器ハンド２１は、第１のハンド２３及び第２のハンド２４を有しており、両ハンド２３、２４間の距離Ｈを維持したままＺ軸ガイド２０に沿ってＺ軸方向に移動可能とされている。
第１のハンド２３は、図３、図８及び図９に示すように、所定間隔を開けて２つに並んだ爪部２３ａを有していると共に、Ｚ軸ガイド２０内に取り付けられた図示しない駆動手段によってＸ軸方向に移動可能とされており、上述したトレー１５の突起部１５ｃに爪部２３ａを引っ掛けて持ち上げ、トレー１５ごと培養容器２を培養室３内から処理室５内に出し入れできるようになっている。

なお、図１では、培養室３は、処理室５内に配設されるように実施しているが、培養室３と処理室５とを隣接して配設すると共に、培養室３の出入口を開閉する開閉扉４を通じて処理室５と培養室３とを連通するようにしても良い。これらの場合には、複数の培養室３と処理室５とは、開閉扉４を介して隣接することになり、複数の培養室３は各開閉扉４を介して隣接して設けられ、培養室３の１つから出された培養容器２内に収容された接着性細胞Ｘに対して所定の処理を施す処理室５を有しているということになる。

また、処理室５内には、図８及び図１０に示すように、第１のハンド２３によって持ち上げられたトレー１５を載置する載置台２５が設けられている。この載置台２５は、トレー１５の平板部１５ａと同じ大きさに形成されている。これにより、容器ハンド２１をＺ軸方向に下降させたときにトレー１５のみを載置台２５上に載置でき、且つ、爪部２３ａをさらに下降させて退避できるようになっている。

また、第２のハンド２４は、図８、図１０及び図１１に示すように、トレー１５を載置台２５上に載せたときに、キャップ２ｂに位置するように設けられており、キャップ２ｂの径方向に移動して該キャップ２ｂを周囲から把持する４つの爪部２４ａを有している。また、この４つの爪部２４ａは、キャップ２ｂを把持したときに、把持状態を維持したまま、キャップ２ｂの周方向に回転できるように、Ｚ軸ガイド２０内に取り付けた駆動手段によって制御される構成になっている。これにより、キャップ２ｂを容器本体２ａから着脱できるようになっている。

上記分注ハンド２２は、図８に示すように、容器ハンド２１と同様にＺ軸ガイド２０に沿ってＺ軸方向に移動可能とされており、先端に上述したチップ９の装着部９ａに形成された凹部９ｅ内に挿入できる挿入部２２ａを有している。これにより、ラック１６に懸架されているチップ９の凹部９ｅに挿入部２２ａを押し込むことで、チップ９を装着できるようになっている。
また、分注ハンド２２には、挿入部２２ａに装着されたチップ９の流路９ｄ内に培養液Ｗや試薬Ｓを吸引、或いは、流路９ｄから吐出することができるように吸引吐出部２２ｂを有している。これにより、チップ９を介して培養容器２内に培養液Ｗや試薬Ｓ等を分注できるようになっている。この際、チップ９の流路９ｄ以外に培養液Ｗや試薬Ｓが吸引されることがないように設定されている。この分注ハンド２２は、分注ロボットを構成する。

また、処理室５内には、図示しない廃液タンク及び廃液チップタンクが設けられており、これらのタンクに対して、チップ９を介して吸引した不要な培養液Ｗの排出や、使用済みのチップ９の廃棄が可能とされている。
なお、細胞培養には、一般的に培養液Ｗから細胞を分離する遠心分離機や、細胞の状態を観察する顕微鏡や、培養容器２内の培養液Ｗを攪拌する揺動機構等が必要であるが、本実施形態においては、説明及び図示を省略する。

このように構成された培養装置１により、培地交換を行う場合について説明する。なお、細胞培養では、（細胞）投入や継代処理、細胞回収、播種といった様々な操作が行われるが、本実施形態では培地交換を例にして説明する。
なお、培地交換とは、既に培養容器２内に固有の細胞を含む培養液Ｗが投入され、培養室３内で一定の日数（例えば、３日間）培養された後、培養液Ｗを交換する作業である。

初めに、各培養容器２は、各培養室３内に収容されて培養されている。この際、各培養室３の開閉扉４は閉まっており、該培養室３内は処理室５から隔離されて密閉状態になっている。また、各収納空間１０も同様にシャッタ１１が閉まっており、処理室５から隔離されて密閉状態になっている。
ここで、４つの培養室３のうち、いずれか１つの培養室３内で培養されている検体（培養容器２に収容されている接着性細胞Ｘ及び培養液Ｗ）について、培地交換を行う。まず、搬送ロボット６のＸ軸ロボット１７及びＹ軸ロボット１８を適時作動させて、Ｙ軸可動部１８ｂをいずれかの培養室３（図１において、最下段の培養室３）の開閉扉４の前方に位置させる。

次いで、図１に示すように開閉扉４を開け、容器ハンド２１の第１のハンド２３をＸ軸方向及びＺ軸方向に適時動かしながら、図３に示すように、２本の爪部２３ａをトレー１５の突起部１５ｃにひっかかるように差し込む。差し込んだ後、第１のハンド２３を若干垂直方向に上昇させてトレー１５を持ち上げる。持ち上げた後、この状態を維持したまま第１のハンド２３をＸ軸方向に移動させて、トレー１５を培養室３内から処理室５内に搬送し、載置台２５上まで移動させる。

次いで、容器ハンド２１を垂直方向に下降させて、図１０に示すように、トレー１５を載置台２５上に載置する。これにより、容器ハンド２１の第２のハンド２４が培養容器２のキャップ２ｂの周囲に位置する。なお、このとき第１のハンド２３は、２本の爪部２３ａの間に載置台２５を挟むようにして処理室５の底面近傍に位置している。
そして、第２のハンド２４の４つの爪部２４ａをキャップ２ｂの径方向に移動させて、キャップ２ｂを周囲から把持させると共に、該把持状態を維持したままキャップ２ｂの周方向に回転させて該キャップ２ｂを容器本体２ａから取り外す。なお、第２のハンド２４は、取り外したキャップ２ｂを把持したままでも構わないし、図示しないキャップ載置位置に置いても構わない。

次いで、上述した検体に対応するラック１６が収納されている収納空間１０（図１において、左側下段の収納空間１０）のシャッタ１１を図６に示すように開けて、ラック１６、試薬ボトル７、８及びチップ９を、分注ハンド２２でアクセス可能な状態に露出させる。その後、試薬ボトル７、８のキャップ７ｂ、８ｂを図示しない蓋開閉ハンドにより取り外す。この際、蓋開閉ハンドは、取り外したキャップ７ｂ、８ｂを把持したままでも構わないし、図示しないキャップ載置位置においても構わない。

次いで、搬送ロボット６のＸ軸ロボット１７及びＹ軸ロボット１８を適時作動させて、分注ハンド２２をラック１６に懸架されているいずれかのチップ９の真上に位置させる。そして、分注ハンド２２をＺ軸方向に下降させて挿入部２２ａをチップ９の凹部９ｅ内に挿入する。これにより、挿入部２２ａと凹部９ｅとの摩擦力により、分注ハンド２２にチップ９が装着される。チップ９の装着後、分注ハンド２２を培養容器２に移動させて、チップ９を、キャップ２ｂが取り外された状態で容器本体２ａに貯留されている培養液Ｗに浸漬させる。そして、培養液Ｗの上澄み液を吸引すると共に、再度搬送ロボット６によりチップ９を廃液タンクに移動させて吸引した上澄み液を吐出する。この吸引、吐出を繰り返し行って、培養液Ｗの上澄み液を所定量排出する。その後、いま使用したチップ９を廃棄チップタンク上に移動させて、該使用済みのチップ９を分注ハンド２２から取り外して廃棄する。

次いで、上述した同様の動作を行って、分注ハンド２２に新たなチップ９を装着させ、該チップ９を試薬ボトル７上に位置させる。そして、分注ハンド２２を垂直方向に下降させて、チップ９を試薬ボトル７内に差し込み、培養液Ｗを吸引する。次いで、搬送ロボット６を移動させて、チップ９を培養容器２内に差し込み、吸引した培養液Ｗを吐出する。この吸引、吐出を繰り返し行って、培養容器２内に所定量の培養液Ｗを新たに吐出する。また、チップ９の交換後、同様の動作を行って、試薬ボトル８から所望する各種の試薬Ｓを、所定量適時追加しても構わない。これにより、培地交換を行うことができる。

その後、容器ハンド２１の第２のハンド２４により培養容器２のキャップ２ｂを閉め、第１のハンド２３により培養容器２をトレー１５ごと培養室３内に戻した後に開閉扉４を閉める。これにより、培養室３内は、再度処理室５から隔離されて密閉状態となる。また、蓋開閉ハンドにより試薬ボトル７、８のキャップ７ｂ、８ｂを閉めた後、シャッタ１１を閉める。これにより、収納空間１０内は、再度処理室５から隔離された密閉状態となる。これにより、最初の検体の培地交換が終了する。

特に、上述した培地交換を行っている最中に、仮に培養液Ｗの飛散やエアロゾル化に伴って、細胞が処理室５内に飛散又は浮遊したとしても、他の検体を収容した培養室３及び収納空間１０は、それぞれ開閉扉４及びシャッタ１１によって処理室５から隔離されて密閉状態になっているので、飛散又は浮遊した細胞が、他の培養容器２や試薬ボトル７、８、チップ９に付着する恐れがない。
つまり、本実施形態の細胞培養装置１は、検体毎にそれぞれ専用の試薬ボトル７、８やチップ９を使い分けながら培地交換を行うことができる。従って、従来とは異なり検体間のクロスコンタミネーションの発生を極力防止することができる。

また、培養容器２は、キャップ２ｂによって密閉された状態になっているので、搬送ロボット６によって培養室３から処理室５内に搬送されたときに、処理室５内の空気（雰囲気）と容器本体２ａの内部とが触れる時間を、培地交換を行う必要最小限の時間に収めることができる。このことからも、クロスコンタミネーションの発生を低下させることができる。

また、最初の検体について培地交換が終了して所定時間が経過した後、次の検体について、上述した動作を繰り返し行って培地交換を行う。即ち、最初とは異なる開閉扉４を開けて他の培養容器２を取り出すと共に、他のシャッタ１１を開けラック１６を露出させる。そして、該ラック１６に懸架されているチップ９を用いて、培養液Ｗを交換したり、各種の試薬Ｓを培養容器２に吐出したりして培地交換を行う。培地交換後、培養容器２を培養室３内に戻した後、開閉扉４及びシャッタ１１を閉じて、培養室３及び収納空間１０を共に密閉状態にする。その後、残りの検体についても同様に、順番に培地交換を行う。
これにより、全ての検体について、クロスコンタミネーションの発生を極力抑えながら培地交換を確実に行うことができる。

次に、本発明に係る培養装置１の第２実施形態を、図１２を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態の培養装置１は、処理室５内に主に搬送ロボット６のみを設けた構成にしたが、第２実施形態の培養装置３０は、処理室５内に紫外線（所定の波長を有する光）を照射する紫外線滅菌灯（照射手段）３１を備えている点である。

即ち、本実施形態の培養装置３０は、図１２に示すように、処理室５内部を全体的に照射可能な位置、例えば、処理室５内の上面に上記紫外線滅菌灯３１を備えている。また、この紫外線滅菌灯３１は、図示しない制御部によって点灯及び消灯の作動が制御されており、開閉扉４及びシャッタ１１が閉状態のときに、紫外線を所定時間照射するように制御されている。つまり、開閉扉４及びシャッタ１１が開いているときには、紫外線を照射しないように制御されている。

このように構成された培養装置３０においては、いずれかの検体の培地交換が終了して、開閉扉４及びシャッタ１１が共に閉状態になり、次の検体を培地交換する前において、紫外線滅菌灯３１が紫外線を照射して処理室５内を所定時間（例えば、３０分間）滅菌する。これにより、最初の検体の培地交換の最中に飛散又は浮遊した細胞を滅菌できるので、クロスコンタミネーションの発生をさらに防止することができる。また、飛散又は浮遊した細胞を積極的に滅菌するので、次の検体を処理室５内により早く搬送して培地交換を行わせることができる。よって、培地交換にかける時間を短縮することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の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。

例えば、上記各実施形態において、培地交換を行う場合を例にして説明したが、培地交換に関わらず、培養容器内に収容されている接着性細胞について所定の処理を行う場合でも同様の作用効果を奏することができる。
また、培養室及び収納空間をそれぞれ４つ設け、４つの検体について培地交換を行った例を示したが、４つに限られるものではない。また、各ラックには、４つの試薬ボトルを収納できる構成にしたが、試薬ボトルの数は４つに限定されるものではない。
また、各収納空間の出入口をシャッタにより開閉した構成にしたが、シャッタに限られず、培養室と同様に開閉扉等を採用しても構わない。
また、培養容器、試薬ボトルにおける容器本体とキャップとの結合手段は、ネジ部に限られず、嵌合状態の嵌め合いによる係合、球体とバネ部材との組み合わせよりなるクリック部材を用いた係合でも良い。

また、上記各実施形態において、選択したいずれか１箇所の開閉扉及びシャッタのみが開状態となるように作動を制御しても構わない。つまり、開閉扉及びシャッタの１つが開状態となっているときに、同時に他の開閉扉及びシャッタが開状態とならないように制御しても構わない。このようにすることで、いずれかの検体について培地交換を行っている最中に、不意に他の開閉扉やシャッタが開いてしまうことはない。
よって、クロスコンタミネーションの発生をさらに防止することができる。

更に、この場合において、選択した１箇所の開閉扉を開状態にしたときに、該開閉扉に対応付けられた特定のシャッタのみが開状態になるように制御しても構わない。こうすることで、いずれかの検体について培地交換を行う際、該検体に対応していない他検体用の試薬ボトルやチップが収納されている収納空間を開けてしまうことがない。よって、クロスコンタミネーションの発生をより確実に防止することができる。

また、各実施形態において、処理室内に、所定レベルの洗浄度を有するエアー（流体）を、決められた一定方向（例えば、上方から下方に向かう方向）に流す空気清浄部等の流体供給手段を設けても構わない。こうすることで、培地交換の際又は培地交換の終了後において、飛散又は浮遊した細胞を周囲に漂わせるのではなく、積極的に一定方向に流して処理室内を浄化できるので、クロスコンタミネーションの発生をさらに防止することができる。

本発明に係る培養装置の第１実施形態の構成図である。 図１に示す培養装置の培養容器の断面図である。 図２に示す培養容器がトレー上に載置された状態で培養室内に収容されている状態を示す正面図である。 図１に示す培養装置のラックに、試薬ボトルが収納されている状態を示す断面図である。 図１に示す培養装置のラックに、チップが懸架されている状態を示す断面図である。 図１に示す培養装置のシャッタ及び収納空間の断面図であって、シャッタが閉じた状態から開いた状態に移行する状態を示した図である。 図１に示す培養装置のラックの上面図である。 図１に示す培養装置を構成する搬送ロボットのＹ軸可動部周辺を拡大した側面図である。 図１に示す培養装置を構成する搬送ロボットの容器ハンドを構成する第１のハンドの上面図である。 図９に示す第１のハンドにより培養容器を培養室から収納室に搬送し、載置台上に載置した状態を示す正面図である。 図１に示す培養装置を構成する搬送ロボットの容器ハンドを構成する第２のハンドの下面図である。 本発明に係る培養装置の第２実施形態の構成図である。 従来の培養装置の一例を示す斜視図である。

符号の説明

Ｘ 接着性細胞
Ｗ 培養液
１、３０ 培養装置
２ 培養容器
２ａ 容器本体
２ｂ キャップ（蓋部材）
３ 培養室
４ 開閉扉
５ 処理室
６ 搬送ロボット（搬送手段）
７、８ 試薬ボトル（貯留容器）
９ チップ
１０ 収納空間（収納室）
１１ シャッタ（密閉部材）
３１ 紫外線滅菌灯（照射手段）

Claims (6)

1. 同一又は異なる接着性細胞と該接着性細胞を培養する培養液とをそれぞれ収容する複数の培養容器と、
   該複数の培養容器をそれぞれ出し入れ可能に収容し、所定の培養条件を維持しながら前記接着性細胞を培養する複数の培養室と、
   該複数の培養室の出入口をそれぞれ開閉すると共に、閉状態のときに培養室内を密閉する開閉扉と、
   前記複数の培養室に出し入れされる前記培養容器のうちで、培養室から出される培養容器内に収容された前記接着性細胞に対して所定の処理を施す処理室と、
   前記培養容器を、前記培養室と前記処理室との間で出し入れする搬送手段と、
   前記処理室内に設けられ、前記培養液を貯留する貯留容器、又は、前記接着性細胞の培養に必要な試薬を貯留する貯留容器の少なくともいずれか１つの貯留容器と、交換可能なチップとをそれぞれ収納する収納室と、
   該収納室の出入口を開閉すると共に、閉状態のときに収納室内を密閉する密閉部材とを備え、
   前記収納室及び前記密閉部材は、前記培養室の数に応じて複数設けられていることを特徴とする培養装置。
2. 請求項１に記載の培養装置において、
   前記培養容器は、箱状に形成された容器本体と、該容器本体に対して着脱自在な蓋部材とを備えていることを特徴とする培養装置。
3. 請求項１又は２に記載の培養装置において、
   前記複数の開閉扉及び前記複数の密閉部材は、共に選択した１箇所のみが開状態となるように作動が規制されていることを特徴とする培養装置。
4. 請求項３に記載の培養装置において、
   選択した１箇所の前記開閉扉を開状態にしたときに、該開閉扉に対応付けられた特定の前記密閉部材が１箇所開状態となることを特徴とする培養装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の培養装置において、
   前記処理室内に設けられ、前記複数の開閉扉及び前記複数の密閉部材が閉状態のときに、処理室内に所定の波長を有する光を照射する照射手段を備えていることを特徴とする培養装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の培養装置において、
   前記処理室内に設けられ、所定レベルの洗浄度を有する流体を、決められた一定方向に流す流体供給手段を備えていることを特徴とする培養装置。
   
   
   
   

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