JP2007330145A - 細胞培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】恒温槽からの搬出された細胞の情報及び観察情報を、再搬入後も搬出前の情報とともに継続的に記録することができる細胞培養装置を提供する。
【解決手段】恒温槽１１に、細胞を培養する細胞培養容器１５を収納する収納部６０と、細胞を観察する観察部７０と、細胞培養容器１５を搬出入する搬出入部１３とを有した細胞培養装置１０において、収納部６０に収納される細胞の情報を入力する入力部４０と、入力部４０から入力された情報及び観察部７０で観察した観察情報を記憶する情報記憶部２０と、細胞培養容器１５を搬出入部１３から搬出して再搬入するときに、再搬入する細胞を、搬出前に記憶した情報記憶部２０の情報に関連付けをして、再搬入後の細胞の情報及び観察情報を、搬出前の情報記憶部２０の情報に継続的に記憶させる情報継続部５２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、細胞を培養し、観察することができる細胞培養装置に関するものである。

従来、所定の雰囲気に維持される恒温槽内に、複数の収納区画を備えた収納部を配置し、各収納区画に細胞培養容器を収納して細胞を培養させる細胞培養装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
このような装置では、細胞培養容器の培養過程における、継代や培地交換などの細胞の操作を行なうには、細胞を細胞培養装置から搬出して、細胞の操作後に再搬入している。このときに、搬出前及び再搬入後の細胞は、同じものであるにもかかわらず、それぞれの細胞の観察情報は、細胞の情報の継続的な管理の困難さや、同一の観察点における測定の困難さなどの理由により、異なるデータとして取り扱われている問題がある。
特開２００４−１８０６７５号公報

本発明の課題は、恒温槽からの搬出された細胞の情報及び観察情報を、再搬入後も搬出前の情報とともに継続的に記録することができる細胞培養装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を括弧内に付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、恒温槽（１１）に、細胞を培養する細胞培養容器（１５）を収納する収納部（６０）と、前記細胞を観察する観察部（７０）と、前記細胞培養容器（１５）を搬出入する搬出入部（１３）とを有した細胞培養装置（１０）において、前記収納部（６０）に収納される前記細胞の情報を入力する入力部（４０）と、前記入力部（４０）から入力された情報及び前記観察部（７０）で観察した観察情報を記憶する情報記憶部（２０）と、前記細胞培養容器（１５）を前記搬出入部（１３）から搬出して再搬入するときに、再搬入する前記細胞を、搬出前に記憶した前記情報記憶部（２０）の情報に関連付けをして、再搬入後の前記細胞の情報及び前記観察情報を、搬出前の前記情報記憶部（２０）の情報に継続的に記憶させる情報継続部（５２）とを備える細胞培養装置（１０）である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の細胞培養装置において、
前記収納部（６０）に、複数の前記細胞培養容器（１５）を個々に収納する収納区画（６１）を備え、前記入力部（４０）は、前記細胞培養容器（１５）を搬入するときに、前記細胞培養容器（１５）を収納する前記収納区画（６１）の位置情報を入力し、前記情報記憶部（２０）は、前記入力部（４０）の入力内容に応じて収納された前記細胞培養容器（１５）の前記収納区画（６１）の位置情報を記憶し、前記情報継続部（５２）は、搬出前に記憶した前記情報記憶部（２０）の前記収納区画（６１）の位置情報、及び、再搬入時に前記入力部（４０）により入力された前記収納区画（６１）の位置情報に基づいて、前記細胞培養容器（１５）の搬出前及び再搬入後の関連付けをすることを特徴とする細胞培養装置（１０）である。

請求項３の発明は、請求項１に記載の細胞培養装置（１０）において、前記細胞培養容器（１５）に、前記細胞培養容器（１５）を個別に認識する容器個別情報を有した個別情報部（１５−２）と、前記搬出入部（１３）に、前記個別情報部（１５−２）の容器個別情報を読み取る読み取り部（１７）とを備え、前記情報記憶部（２０）は、前記読み取り部（１７）により読み取られた容器個別情報を記憶し、前記情報継続部（５２）は、前記細胞培養容器（１５）の再搬入時に前記読み取り部（１７）により読み取られる容器個別情報、及び、搬出前に記憶した前記情報記憶部（２０）の容器個別情報に基づいて、前記細胞培養容器（１５）の搬出前及び再搬入後の関連付けをすることを特徴とする細胞培養装置（１０）である。

請求項４の発明は、請求項１に記載の細胞培養装置（１０）において、前記細胞培養容器（１５）に、前記細胞の情報を記憶する容器記憶部と、前記搬出入部（１３）に、前記容器記憶部から前記細胞の情報を読み取る読み取り部（１７）とを備え、前記情報継続部（５２）は、前記細胞培養容器（１５）の再搬入時に前記読み取り部（１７）により読み取られる前記細胞の情報、及び、搬出前に記憶した前記情報記憶部（２０）の前記細胞の情報に基づいて、前記細胞培養容器（１５）の搬出前及び再搬入後の関連付けをすることを特徴とする細胞培養装置（１０）である。

請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の細胞培養装置（１０）において、前記観察部（７０）により、搬出前に実施した前記細胞の観察情報を得た観察点と、再搬入後に実施する前記細胞の観察点とを一致させる観察点認識部を備えることを特徴とする細胞培養装置（１０）である。

請求項６の発明は、請求項５に記載の細胞培養装置（１０）において、前記細胞培養容器（１５）に、観察点の位置を認識させるアライメントマーク（１５−１）を形成し、前記観察点認識部は、前記アライメントマーク（１５−１）により、搬出前及び再搬入後の前記細胞の前記観察点を一致させることを特徴とする細胞培養装置（１０）である。

請求項７の発明は、請求項５に記載の細胞培養装置（１０）において、前記細胞培養容器（１５）に、前記細胞培養容器（１５）の配置姿勢を特定する配置姿勢特定部（１５−３）を備え、前記観察点認識部は、前記配置姿勢特定部（１５−３）に基づいて、前記細胞培養容器（１５）を特定の姿勢で前記観察部（７０）に配置し、搬出前及び再搬入後の前記細胞の前記観察点を一致させることを特徴とする細胞培養装置（１０）である。

請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の細胞培養装置（１０）において、前記情報記憶部（２０）の情報は、時系列の情報であることを特徴とする細胞培養装置（１０）である。

以上説明したように、本発明によれば、以下のような効果がある。
細胞培養装置は、細胞の情報及び観察部により観察した観察情報を記憶する情報記憶部と、搬出前及び再搬入後の細胞の情報及び観察情報を関連付けする情報継続部とを備えているので、搬出前の細胞の情報及び観察情報に、再搬入後の細胞の情報及び観察情報を継続的に記録することができ、細胞の培養経過の観察情報の有効性を向上させることができる。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態をあげて、さらに詳しく説明する。
図１は、本発明による実施形態の細胞培養装置を示す図である。なお、図１（Ａ）は、細胞培養装置の外観図であり、図１（Ｂ）は、恒温槽内の詳細及び制御部の接続を示す図である。図２は、細胞培養装置に収納される細胞培養容器を示す図であり、図２（Ａ）に、外観図を示し、図２（Ｂ）に、平面図を示す。

細胞培養装置１０は、図１に示すように、恒温槽１１、開閉扉１２、搬出入部１３、情報記憶部２０、情報表示部３０、操作入力部４０、制御部５０を備え、恒温槽１１の内部に収納部６０、観察部７０及び搬送部８０を備えた、複数の細胞を培養させて、その経過を自動的に観察することができる装置である。
恒温槽１１は、温度３７℃、湿度９７％、ＣＯ₂濃度５％の雰囲気に一定に保たれたチャンバーである。
開閉扉１２は、恒温槽１１の正面の全面に設けられた扉であり、恒温槽１１内に配置される収納部６０、観察部７０及び搬送部８０のメンテナンスを実施するときなどに開閉される。また、開閉扉１２上には、搬出入部１３、情報表示部３０及び操作入力部４０が配置されており、使用者の操作性を向上させている。

搬出入部１３は、細胞を恒温槽１１に搬出及び搬入させるための搬出入口である。細胞の搬出入がないときは、恒温槽１１内の雰囲気を維持するために搬出入扉１４により閉じられている。
搬出入扉１４は、恒温槽１１の内側の開閉を制限するロック機構を有した扉でもよい。
細胞培養容器１５は、細胞を培養させる容器であり、図２に示すように、容器の底面に複数のアライメントマーク１５−１と、側面に個別情報部１５−２とを有している。
アライメントマーク１５−１は、観察部７０により観察される観察点などの細胞の特定の部位の座標を認識するために設けられた目印である。
個別情報部１５−２は、他の細胞培養容器１５と区別するための容器個別情報（ＩＤ）を記録したバーコードである。
ホルダ１６は、細胞培養装置１０内の収納部６０、観察部７０及び搬送部８０の各部に、細胞培養容器１５を適正に配置させるための保持部材である。
読み取り部１７は、搬出入部１３に配置された細胞培養容器１５の個別情報部１５−２を読み取るバーコードリーダである。読み取った容器個別情報は制御部５０を介して情報記憶部２０に入力される。

情報記憶部２０は、図１（Ｂ）に示すように、細胞の情報や、観察部７０で観察した細胞の観察結果などの情報を保存するメモリである。なお、細胞の情報は、主に、細胞の細胞種、培地組成情報、初期細胞数、培地交換頻度及び継代期間などの細胞固有情報であり、また、それと関連した細胞培養容器１５の種類、個別情報部１５−２の容器個別情報、細胞を管理する細胞管理者情報、細胞培養の実験情報（実験名）、細胞の培養履歴の情報及び観察情報なども含んでいる。また、細胞の情報は、記憶時の日時の情報とともに記憶され、観察情報は、観察時の日時の情報とともに記憶される。
情報表示部３０は、情報記憶部２０に記憶された情報や、細胞培養装置１０の操作関連の情報などを表示するディスプレイであり、使用者の視認性をよくするために、図１（Ａ）に示すように、傾斜機構３２により情報表示部３０を傾斜させることができる（矢印Ａ）。

表示形態変化部３１は、細胞個々の情報の時間経過を、色の変化で簡易的に表現する表示制御部である。
操作入力部４０は、細胞の情報を入力したり、情報表示部３０に表示された内容に応じて、細胞培養装置１０の操作内容を決定し、制御部５０に操作指示を入力したりする入力装置であり、複数のボタンから構成される。
制御部５０は、恒温槽１１内の雰囲気を一定環境に制御し、操作入力部４０の操作内容に応じて、恒温槽１１内の観察部７０及び搬送部８０を統合して制御する制御回路である。

使用者特定部５１は、制御部５０に設けられ、使用者にユーザＩＤを入力させることにより、細胞培養装置１０のログインの可否を判断する確認回路である。使用者が予め設定したパスワードを適正に入力しない限り、細胞培養装置１０は操作できないように管理されており、第三者による勝手な操作を防止している。また、ユーザＩＤは、収納された細胞の細胞管理者情報との関連付けがされており、複数人の使用者が登録されている場合に、登録された他人の細胞を誤って操作しないように、情報記憶部２０の細胞を管理している細胞管理者情報とユーザＩＤとが一致した細胞に対してのみ、操作が行なえるように制限している。
情報継続部５２は、制御部５０に設けられ、収納されていた細胞培養容器１５を細胞操作などのために一時的に搬出した場合に、搬出前の情報記憶部２０の情報に、再搬入後の細胞の情報及び細胞の観察情報を、継続的に記憶させる回路である。

収納部６０は、その内部が複数の収納区画６１に分割され、個々の収納区画６１に、細胞の入った細胞培養容器１５を、ホルダ１６を介して収納し、培養させる領域である。本実施形態では、鉛直方向に９段、水平方向に３列、合計２７の収納区画６１が設けられている。
観察部７０は、ＬＥＤ光源、レンズ及びカメラを有した顕微鏡７１、及び、水平面内を自在に移動するＸＹステージ７２を備え、ＸＹステージ７２上に細胞培養容器１５をホルダ１６とともに配置し、ＸＹステージ７２を所定の位置に移動させて細胞培養容器１５の細胞を顕微鏡７１により観察（撮影）する観察機構である。なお、細胞を観察するときは、図２に示すように、細胞培養容器１５のアライメントマーク１５−１を目印として、ＸＹステージ７２を移動させて顕微鏡７１の観察領域に細胞培養容器１５を移動させ、特定の細胞の部位（観察点）を観察することができる。

搬送部８０は、搬送アーム８１、移動部材８２、スクリューシャフト８３、アームモータ８４及び移動モータ８５を備え、恒温槽１１内の搬出入部１３、収納部６０又は観察部７０に細胞培養容器１５をホルダ１６とともに搬送する搬送機構である。搬送部８０は、表面に螺旋状の溝を設けたスクリューシャフト８３に螺合された移動部材８２が、移動モータ８５により駆動され、鉛直方向に移動し（矢印Ｂ）、移動部材８２に支持される搬送アーム８１が、アームモータ８４により水平方向に移動して（矢印Ｃ）、搬出入部１３、収納部６０又は観察部７０に対して細胞培養容器１５の受け渡しをする。また、スクリューシャフト８３は、図１の紙面と垂直方向（水平方向）にも移動する機構（不図示）を備えている。

次に、細胞培養装置１０の使用方法について説明する。
図３（図３−１及び図３−２）は、細胞培養装置の使用方法を示すフローチャートである。
細胞培養装置１０は、作業開始時に（Ｓ２００）、搬出入部１３に細胞の入った細胞培養容器１５が新規に搬入されたら、細胞培養容器１５の個別情報部１５−２の容器個別情報を読み取り部１７により読み取る（Ｓ２０１）。また、使用者により、細胞の情報と、細胞培養容器１５を収納する収納区画６１の位置情報とが操作入力部４０により入力されたら、入力された情報及び読み取り部１７により読み取った容器個別情報を、情報記憶部２０に記憶する（Ｓ２０２）。続いて、搬送部８０により細胞培養容器１５を、選択した収納区画６１へ搬送して（Ｓ２０３）、細胞を培養させる（Ｓ２０４）。

次に、細胞培養装置１０は、細胞の培養経過に伴い、細胞の観察の必要性を確認する（Ｓ２０５）。観察が必要でないときは（Ｓ２０５、Ｎｏ）、引き続き、細胞の培養を行い（Ｓ２０４）、観察が必要なときは（Ｓ２０５、Ｙｅｓ）、細胞培養容器１５を搬送部８０により観察部７０へ搬送し（Ｓ２０６）、顕微鏡７１により細胞の培養経過を観察（撮影）し、観察情報を観察日時とともに情報記憶部２０に記憶する（Ｓ２０７）。また、細胞培養容器１５の細胞の観察点を、細胞培養容器１５のアライメントマーク１５−１を基準にした座標として、観察情報とともに情報記憶部２０に記憶させる。観察点の座標を情報記憶部２０に記憶させることにより、再度、同じ細胞を観察するときに、細胞の同じ部位を容易に探すことができ、細胞の培養経過の観察情報の有効性を向上させることができる。

続いて、観察情報の結果に応じて細胞培養容器１５の搬出の必要性を確認する（Ｓ２０８）。搬出の必要が無い場合は（Ｓ２０８、Ｎｏ）、細胞培養容器１５を収納部６０の所定の収納区画６１に搬送し（Ｓ２０９）、再び、細胞を培養させる（Ｓ２０４）。
搬出の必要がある場合は（Ｓ２０８、Ｙｅｓ）、更に、細胞培養容器１５の再搬入の有無を確認する（Ｓ２１０）。培地交換や継代などの細胞の操作をするための一時搬出であり、再搬入が必要であるときは（Ｓ２１０、Ｙｅｓ）、細胞培養容器１５を搬出入部１３へ搬送して（Ｓ２１１）、細胞培養容器１５を搬出させる。

細胞の操作が完了し、細胞培養容器１５が搬出入部１３に再搬入されたら（Ｓ２１２）、細胞培養容器１５の個別情報部１５−２の容器個別情報を読み取り部１７により読み取り、情報記憶部２０に記憶した搬出前の細胞培養容器１５の情報との一致を確認し、操作入力部４０から必要に応じて入力された細胞の新しい情報などを情報記憶部２０に保存する（Ｓ２１３）。確認及び保存を終えたら、細胞培養容器１５を容器個別情報に基づいて、所定の収納区画６１へ搬送して（Ｓ２１４）、細胞を再び培養させる（Ｓ２０４）。以後は、搬出前と同様にして、必要に応じて観察及び搬出を繰り返し実施する。
一方、細胞の培養の終了などの理由により、再搬入が必要でないときは（Ｓ２１０、Ｎｏ）、細胞培養容器１５を搬出入部１３へ搬送し（Ｓ２１５）、搬出されたら作業終了となる（Ｓ２１６）。

以上より、実施形態の細胞培養装置１０には以下のような効果がある。
細胞培養装置１０は、細胞の情報及び観察部７０により観察した観察情報を記憶する情報記憶部２０と、搬出前及び再搬入後の細胞の情報及び観察情報を関連付けする情報継続部５２とを備えているので、搬出前の細胞の情報及び観察情報に、再搬入後の細胞の情報及び観察情報を継続的に記録することができ、細胞の培養経過の観察情報の有効性を向上させることができる。

（変形例）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）実施形態では、細胞培養容器１５にアライメントマーク１５−１を設けて、搬出前及び再搬入後の細胞の観察点を一致させたが、それ以外の方法で一致させてもよい。例えば、図４に示すように、細胞培養容器１５に配置姿勢特定部１５−３を設けて、ホルダ１６に対して配置方向を一定に決めておくことにより、搬出前及び再搬入後の細胞の観察点を一致させることも可能である。
（２）実施形態では、細胞培養容器１５は、個別情報部１５−２を設けて、再搬入後の細胞培養容器１５と、搬出前のそれとの関連付けを行なったが、それ以外の方法で関連付けを行なってもよい。例えば、搬出前に収納されていた収納区画６１に、再搬入された細胞培養容器１５が収納されるように収納区画６１の位置情報が入力されたら、自動的に関連付けすることも可能である。また、個別情報部１５−２の代わりに、ＩＣタグのような記憶機能を有した容器記憶部を細胞培養容器１５に設け、容器記憶部に細胞の情報を記憶させ、その情報と情報記憶部２０の情報とを用いて関連付けすることも可能である。

本発明による実施形態の細胞培養装置を示す図である。 本発明による実施形態の細胞培養容器の詳細を示す図である。 本発明による実施形態の細胞培養装置の使用方法を示すフローチャートである。 本発明による実施形態の細胞培養装置の使用方法を示すフローチャートである。 本発明による実施形態の変形例を示す図である。

符号の説明

１０：細胞培養装置、１１：恒温槽、１３：搬出入部、１５：細胞培養容器、２０：情報記憶部、４０：操作入力部、５２：情報継続部、６０：収納部、７０：観察部

Claims (8)

1. 恒温槽に、細胞を培養する細胞培養容器を収納する収納部と、前記細胞を観察する観察部と、前記細胞培養容器を搬出入する搬出入部とを有した細胞培養装置において、
   前記収納部に収納される前記細胞の情報を入力する入力部と、
   前記入力部から入力された情報及び前記観察部で観察した観察情報を記憶する情報記憶部と、
   前記細胞培養容器を前記搬出入部から搬出して再搬入するときに、再搬入する前記細胞を、搬出前に記憶した前記情報記憶部の情報に関連付けをして、再搬入後の前記細胞の情報及び前記観察情報を、搬出前の前記情報記憶部の情報に継続的に記憶させる情報継続部と、
   を備える細胞培養装置。
2. 請求項１に記載の細胞培養装置において、
   前記収納部に、複数の前記細胞培養容器を個々に収納する収納区画を備え、
   前記入力部は、前記細胞培養容器を搬入するときに、前記細胞培養容器を収納する前記収納区画の位置情報を入力し、
   前記情報記憶部は、前記入力部の入力内容に応じて収納された前記細胞培養容器の前記収納区画の位置情報を記憶し、
   前記情報継続部は、搬出前に記憶した前記情報記憶部の前記収納区画の位置情報、及び、再搬入時に前記入力部により入力された前記収納区画の位置情報に基づいて、前記細胞培養容器の搬出前及び再搬入後の関連付けをすること、
   を特徴とする細胞培養装置。
3. 請求項１に記載の細胞培養装置において、
   前記細胞培養容器に、前記細胞培養容器を個別に認識する容器個別情報を有した個別情報部と、
   前記搬出入部に、前記個別情報部の容器個別情報を読み取る読み取り部とを備え、
   前記情報記憶部は、前記読み取り部により読み取られた容器個別情報を記憶し、
   前記情報継続部は、前記細胞培養容器の再搬入時に前記読み取り部により読み取られる容器個別情報、及び、搬出前に記憶した前記情報記憶部の容器個別情報に基づいて、前記細胞培養容器の搬出前及び再搬入後の関連付けをすること、
   を特徴とする細胞培養装置。
4. 請求項１に記載の細胞培養装置において、
   前記細胞培養容器に、前記細胞の情報を記憶する容器記憶部と、
   前記搬出入部に、前記容器記憶部から前記細胞の情報を読み取る読み取り部とを備え、
   前記情報継続部は、前記細胞培養容器の再搬入時に前記読み取り部により読み取られる前記細胞の情報、及び、搬出前に記憶した前記情報記憶部の前記細胞の情報に基づいて、前記細胞培養容器の搬出前及び再搬入後の関連付けをすること、
   を特徴とする細胞培養装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の細胞培養装置において、
   前記観察部により、搬出前に実施した前記細胞の観察情報を得た観察点と、再搬入後に実施する前記細胞の観察点とを一致させる観察点認識部を備えること、
   を特徴とする細胞培養装置。
6. 請求項５に記載の細胞培養装置において、
   前記細胞培養容器に、観察点の位置を認識させるアライメントマークを形成し、
   前記観察点認識部は、前記アライメントマークにより、搬出前及び再搬入後の前記細胞の前記観察点を一致させること、
   を特徴とする細胞培養装置。
7. 請求項５に記載の細胞培養装置において、
   前記細胞培養容器に、前記細胞培養容器の配置姿勢を特定する配置姿勢特定部を備え、
   前記観察点認識部は、前記配置姿勢特定部に基づいて、前記細胞培養容器を特定の姿勢で前記観察部に配置し、搬出前及び再搬入後の前記細胞の前記観察点を一致させること、
   を特徴とする細胞培養装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の細胞培養装置において、
   前記情報記憶部の情報は、時系列の情報であること、
   を特徴とする細胞培養装置。
   
   

Images