JP2009005647A

JP2009005647A - 培養装置及びこれを備えた観察装置

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Publication number: JP2009005647A
Application number: JP2007171596A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Nakamura; 協司中村
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2009-01-15

Abstract

【課題】本発明は、試料の培養を行う培養装置に関し、培養室内への培養容器の搬入搬出を試料に悪影響を与えることなく行うことを目的とする。
【解決手段】第１の雰囲気に維持され試料の培養容器が収容される培養室と、前記培養室に隣接して配置され第１の雰囲気を維持した状態で前記培養容器の受け渡しを行う密閉状態を形成可能な待避室と、前記待避室を前記第１の雰囲気と同一の雰囲気に設定するための雰囲気設定手段と、前記待避室又は培養室に配置され前記待避室と前記培養室との連通と遮断を行う第１の扉と、前記待避室に配置され前記第１の雰囲気と異なる第２の雰囲気の空間との連通と遮断を行う第２の扉とを有していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、試料の培養を行う培養装置とこれを備えた観察装置に関する。

従来、細胞等の試料を培養する培養装置(インキュベータ)が知られている。このような培養装置では、所定の温度および湿度に保たれた培養室内に、細胞等の試料が収容される培養容器を複数収納して試料の培養が行われる。
特開２００４−３４４１２８号公報

しかしながら、従来の培養装置では、培養室の扉を開いた状態で、培養室内に培養容器を搬入搬出しているため、扉の開時に外部の悪環境が取り込まれ培養室内の試料に悪影響を与えるおそれがあるという問題があった。

本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、培養室内への培養容器の搬入搬出を試料に悪影響を与えることなく行うことができる培養装置とこれを備えた観察装置を提供することを目的とする。

本発明の培養装置は、第１の雰囲気に維持され試料の培養容器が収容される培養室と、前記培養室に隣接して配置され第１の雰囲気を維持した状態で前記培養容器の受け渡しを行う密閉状態を形成可能な待避室と、前記待避室を前記第１の雰囲気と同一の雰囲気に設定するための雰囲気設定手段と、前記待避室又は培養室に配置され前記待避室と前記培養室との連通と遮断を行う第１の扉と、前記待避室に配置され前記第１の雰囲気と異なる第２の雰囲気の空間との連通と遮断を行う第２の扉とを有していることを特徴とする。

本発明では、培養室内への培養容器の搬入搬出を試料に悪影響を与えることなく行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の培養装置を備えた観察装置の一実施形態を示している。

この実施形態の培養装置は、上部ケーシング１１、下部ケーシング１３を有している。上部ケーシング１１は、下部ケーシング１３上に載置されている。上部ケーシング１１と下部ケーシング１３とは、ベースプレート１５により上下に仕切られ、上部ケーシング１１内に培養室１７が形成されている。また、下部ケーシング１３内に作業室１８が形成されている。培養室１７内は、例えば、温度３７℃、湿度９０％の雰囲気に維持されている。また、作業室１８内は、滅菌を考慮した常温の雰囲気に維持されている。

培養室１７内には、ストッカー１９、照明部２１、ステージ部２３、第１の搬送ロボット２５が配置されている。また、図２に示すように、ポンプ２６、タンク２７、ノズル部２８、洗浄ボトル２９が配置されている。

ストッカー１９は、上下および左右方向に複数の収容部１９ａを有している。各収容部１９ａには、細胞が収容されるディッシュ，ウェルプレート，フラスコ等の培養容器３１が、ホルダー３３とともに収容可能とされている。ホルダー３３は、培養容器３１の搬送および位置決めを容易にするもので、ホルダー３３上に培養容器３１が載置される。

照明部２１は、ＬＥＤ光源２１ａを有しており、光源２１ａ及び光学系(不図示)は、筐体内に収められておりステージ部２３上に突出した状態となっており、ステージ部２３の観察ステージ２３ａを照明する。ステージ部２３の観察ステージ２３ａには、培養容器３１がホルダー３３とともに載置可能とされている。顕微鏡５８が配置されている観察ステージ２３ａの下部内側は、培養室１７内の雰囲気と隔離されている。

第１の搬送ロボット２５は、ストッカー１９に収容されるホルダー３３を、培養容器３１とともに観察ステージ２３ａおよび待避室３５(後述する)に搬送する。第１の搬送ロボット２５は、図２に示すように、回転軸２５ａを中心に回転する回転ステージ２５ｂを有している。回転ステージ２５ｂには、ミニステージ２５ｃが移動可能に配置されている。ミニステージ２５ｃには、アーム部２５ｄが固定されている。アーム部２５ｄは、左右一対のアームで構成され、アームにホルダー３３の鍔部を載置して搬送を行う。

培養室１７の前面には、図２に示すように、大扉３７、中扉３８、小扉３９が配置されている。大扉３７は、上部ケーシング１１および下部ケーシング１３の前面を覆って配置されている。中扉３８は、上部ケーシング１１の前面を覆って配置されている。小扉３９は、中扉３８に配置されている。大扉３７、中扉３８、小扉３９は、パッキンＰ１，Ｐ２，Ｐ３により気密性を維持されている。

作業室１８内には、図１に示すように、待避室３５、観察部４１、第２の搬送ロボット４３が配置されている。また、図３に示すように、冷凍庫４４、解凍器４５、遠心分離器４６、ポンプ２６Ａ、タンク２７Ａ、ノズル部２８Ａ、洗浄ボトル２９Ａが配置されている。

待避室３５は、図１に示すように、培養室１７の下側に隣接して配置されている。すなわち、ベースプレート１５の下側には、ケーシング４７が固定されており、このケーシング４７により待避室３５が形成されている。待避室３５は、培養室１７と作業室１８との間において培養容器３１の受け渡しを行う。待避室３５の容積は、培養室１７の容積より充分に小さくされている。従って、待避室３５内の雰囲気を培養室１７内の雰囲気と同一の雰囲気にすることが容易に可能になる。

待避室３５の上部には、培養室１７内に開口可能な第１の扉４９が設けられている。また、待避室３５の下部には、作業室１８内に開口可能な第２の扉５１が設けられている。第１の扉４９および第２の扉５１は、例えばゲートバルブからなる。

待避室３５には、キャリアケース５３が収容可能とされている。キャリアケース５３は、後述する小扉６１を介して外部から待避室３５内に出し入れ可能とされている。キャリアケース５３には、培養容器３１が載置されるホルダー３３およびピペット５５を収容する収容部５３ａが形成されている。また、待避室３５には過酸化水素等による滅菌装置(不図示)からの排出入用ダクトが配置されている。

観察部４１は、ステージ部２３の下方に配置されるケーシング５７を有している。ケーシング５７は、ステージ部２３の下方に開口されている。ステージ部２３の下方には、顕微鏡５８、ＣＣＤカメラ５９が配置されている。

第２の搬送ロボット４３は、作業室１８内で行われる各種作業に伴って、所定の作業場所に移動し、予め定められた作業を行う。第２の搬送ロボット４３は、図３に示すように、回転軸４３ａを中心に回転する回転ステージ４３ｂを有している。回転ステージ４３ｂには、ミニステージ４３ｃが移動可能に配置されている。ミニステージ４３ｃには、アーム部４３ｄが固定されている。アーム部４３ｄは、左右一対のアームで構成され、アームにホルダー３３の鍔部を載置して搬送を行う。アーム部４３ｄの先端には、ピペット５５を保持し易いように曲面をした一対の先端アーム４３ｅ(図１に示す)が取り付けられている。そして、先端アーム４３ｅの間隔をピペット５５の径に合わせて駆動制御してピペット５５を保持し、ピペット５５の搬送を行う。

作業室１８の前面には、図３に示すように、上述した大扉３７が配置されている。大扉３７の内側には、待避室３５のケーシング４７の開口部４７ａが位置している。そして、大扉３７には、ケーシング４７の開口部４７ａとなる位置に小扉６１が配置されている。小扉６１は、外部からのアクセスを容易にするため設けられている。大扉３７、小扉６１は、パッキンＰ１，Ｐ４により気密性を維持されている。また、ケーシング４７の開口部４７ａと大扉３７もパッキンＰ５により気密性を維持されている。

この実施形態では、待避室３５の第１の扉４９が開いている時に、小扉６１および大扉３７を開くことを阻止するインターロック装置が設けられている。すなわち、小扉６１および大扉３７には、小扉６１および大扉３７が開くことを阻止するロック機構Ｒ１，Ｒ２が設けられており、第１の扉４９が開いている時には、小扉６１および大扉３７が開くことが阻止される。従って、第１の扉４９から外部の雰囲気が培養室１７内に侵入することを防止することができる。

図１において、符号６３は、空調装置を示している。空調装置６３は、培養室１７に、例えば、温度３７℃、湿度９０％の空調空気を供給する供給管路６３ａを有している。また、培養室１７からの空調空気を循環するための戻り管路６３ｂを有している。供給管路６３ａおよび戻り管路６３ｂから分岐して待避室３５に開口する分岐管路６３ｃ，６３ｄが接続されている。分岐管路６３ｃ，６３ｄには、分岐管路６３ｃ，６３ｄの開閉を行う電磁開閉弁６３ｅ，６３ｆが設けられている。電磁開閉弁６３ｅ，６３ｆは、第２の扉５１が開いている時には、閉じられている。そして、待避室３５の第１の扉４９および第２の扉５１を閉じた状態で、電磁開閉弁６３ｅ，６３ｆを開とすることにより、待避室３５内に、例えば、温度３７℃、湿度９０％の空調空気が供給され、待避室３５の雰囲気が培養室１７内の雰囲気と同一の雰囲気にされる。

上述した培養装置では、培養室１７内において培地交換作業が行われる。培地交換作業は、ストッカー１９内の培養容器３１内で培養されている細胞の古くなった培地を交換する作業である。

培地交換作業では、先ず、古くなった培地を有する培養容器３１を、第１の搬送ロボット２５によりホルダー３３とともにストッカー１９から取り出し、観察ステージ２３ａ上に搬送する。この時には、待避室３５の第１の扉４９は閉じられている。第２の扉５１は、閉じているのが望ましいが、開いていても良い。次に、照明部２１の側面に配置されるノズル部２８の培地廃棄ノズル(不図示)を挿入し、培養容器３１内の古くなつた培地をポンプ２６で吸い上げタンク２７に廃棄する。

次に、ノズル部２８の洗浄専用ノズル(不図示)により洗浄ボトル２９に洗浄液を注入して一定量満たす。そして、洗浄ボトル２９に培地廃棄ノズルを差し込み、ポンプ２６を使い洗浄液を出し入れして培地廃棄ノズルの洗浄を行う。

次に、ノズル部２８の培地注入ノズル(不図示)により、細胞が沈殿している培養容器３１の底部に新しい培地を注入する。

次に、第１の搬送ロボット２５が、新しい培地が入った培養容器３１が載置されるホルダー３３を保持してストッカー１９へ搬送する。そして、ストッカー１９で一定期間の培養と、その間に顕微鏡５８で細胞の育成状態の観察が行われる。

細胞の成長が達すると、第１の搬送ロボット２５は、培養容器３１が載置されるホルダー３３を待避室３５に搬送する作業を行う。この作業の前には、待避室３５の第２の扉５１を閉じて待避室３５を密封状態にする。そして、空調装置６３の電磁開閉弁６３ｅ，６３ｆを開いて、待避室３５内を培養室１７と同じ雰囲気の温度３７℃、湿度９０％の状態にする。

次に、第２の扉５１を閉じた状態で第１の扉４９を開け、培養容器３１が載置されるホルダー３３をキャリアケース５３に挿入して挿入が完了したら第１の扉４９を閉じる。次に、待避室３５の小扉６１を開け、待避室３５からキャリアケース５３を取り出す。キャリアケース５３の取り出しは作業者により行われる。

上述した培養装置では、作業室１８内において継代作業が行われる。継代作業は、培養容器３１の培地に細胞を継代する作業である。

継代作業では、先ず、第２の搬送ロボット４３により冷凍庫４４内に収納されたピペット５５が、第２の搬送ロボット４３の先端アーム４３ｅにより取り出される。この時には、待避室３５の第１の扉４９は閉じられている。また、第２の扉５１は、開いている。冷凍庫４４内には、凍結された細胞が収納される多数のピペット５５が収容されている。冷凍庫４４の扉は、第２の搬送ロボット４３の先端アーム４３ｅの接近により自動開口される。

次に、第２の搬送ロボット４３の先端アーム４３ｅを解凍器４５に移動すると解凍器４５の扉が白動開口する。第２の搬送ロボット４３は、解凍器４５内の３７℃の温水にピペット５５の細胞凍結部を浸し解凍を行う。予め解凍時間をデータに取り、解凍に最適な時に解凍器４５からピペット５５を引き上げる。

次に、ピペット５５をノズル部２８Ａに搬送し、ピペット５５に培地注入ノズル(不図示)を挿入し培地を少量注入する。次に、ピペット５５にノズル部２８Ａの撹拌専用ノズル(不図示)を挿入して、ポンプ２６Ａを使い細胞と培地を出し入れして撹拌を行う。

次に、ノズル部２８Ａの洗浄専用ノズル(不図示)から洗浄ボトル２９Ａに洗浄液を注入して一定量満たす。洗浄ボトル２９Ａに撹拌専用ノズルを差し込み、ポンプ２６Ａを使い洗浄液を出し入れして撹拌専用ノズルの洗浄を行う。

次に、遠心分離器４６にピペット５５をセットし、遠心分離器４６の回転により細胞と培地を分離する。次に、第２の搬送ロボット４３は、遠心分離器４６からピペット５５を取り出し、ノズル部２８Ａの廃棄用ノズル(不図示)をピペット５５に挿入して分離した培養液を、ポンプ２６Ａを使いタンク２７Ａに廃棄備蓄する。

次に、ノズル部２８Ａの洗浄専用ノズルから洗浄ボトル２９Ａに洗浄液を注入して一定量満たす。洗浄ボトル２９Ａに廃棄用ノズルを差し込み、ポンプ２６Ａを使い洗浄液を出し入れして廃棄用ノズルの洗浄を行う。

次に、細胞だけになったピペット５５にノズル部２８Ａの培地注入ノズルを挿入し培地を少量注入する。次に、ノズル部２８Ａの撹拌専用ノズルを挿入して、ポンプ２６Ａを使い細胞と培地を出し入れして撹拌を行い、ピペット５５に入った細胞と培地を撹拌専用ノズルで途中まで吸い上げ維持する。そして、第２の搬送ロボット４３は、ピペット５５をダクト(不図示)から廃棄する。

次に、第２の搬送ロボット４３は、待避室３５に収納されている空の培養容器３１をホルダー３３とともに取り出し、培養容器３１をノズル部２８Ａの撹拌専用ノズルの下に搬送する。そして、撹拌専用ノズルに入った細胞と培地を培養容器３１に注入する。

次に、ノズル部２８Ａの洗浄専用ノズルから洗浄ボトル２９Ａに洗浄液を注入して一定量満たす。洗浄ボトル２９Ａに撹拌専用ノズルを差し込み、ポンプ２６Ａを使い洗浄液を出し入れして撹拌専用ノズルの洗浄を行う。

次に、第２の搬送ロボット４３は、待避室３５の第２の扉５１から待避室３５内のキャリアケース５３に培養容器３１が載ったホルダー３３を収容する。そして、第２の搬送ロボット４３は、第２の扉５１から作業室１８内に戻る。

次に、第２の扉５１を閉じて待避室３５を密封状態にする。そして、空調装置６３の電磁開閉弁６３ｅ，６３ｆを開いて、待避室３５内を培養室１７と同じ雰囲気の温度３７℃、湿度９０％の状態にする。

次に、第２の扉５１を閉じた状態で第１の扉４９を開けると、第１の搬送ロボット２５が待避室３５内の培養容器３１が載置されるホルダー３３を取りに来て、観察ステージ２３ａ上またはストッカー１９に搬送する。観察ステージ２３ａ上に搬送された培養容器３１内の細胞の像は、顕微鏡５８を介してＣＣＤカメラ５９に撮像されモニターに映し出される。顕微鏡５８で観察してみて死細胞の割合、細胞量、形態を把握し、培地交換を行う。継代は、培地を廃棄ノズルで吸い取り、リン酸バッファー液を加える。そして、トリプシン液を加え、細胞を剥がして球状に浮遊の形態の状態にさせる。セルソーター(不図示)で細胞数を数え、培地を適量加える。継代専用ノズルに培養液を取り込み、第１の搬送ロボット２５は新しい培養容器３１を搬送し、培養液を分割して注入を行う。そして、ストッカー１９に搬送される。ストッカー１９に搬送された培養容器３１内の細胞は、ストッカー１９において培養される。

上述した培養装置では、培養室１７内の培養容器３１を培養室１７の外部に搬出する時には、第１の扉４９を閉じた状態で第２の扉５１を閉じ、待避室３５内の雰囲気が培養室１７内の雰囲気と同じ雰囲気にされる。そして、第１の扉４９を開いて培養容器３１を待避室３５内に搬送した後に第１の扉４９が閉じられ、待避室３５から培養容器３１が外部に取り出される。従って、培養室１７内に培養室１７の雰囲気と異なる雰囲気が侵入することがなくなり、培養室１７内の培養容器３１の搬出を細胞に悪影響を与えることなく行うことができる。

また、培養室１７内に培養容器３１を外部から搬入する時には、第１の扉４９を閉じた状態で第２の扉５１を開いて培養容器３１を待避室３５内に搬送した後、第２の扉５１を閉じ、待避室３５内の雰囲気が培養室１７内の雰囲気と同じ雰囲気にされる。そして、第１の扉４９を開き、待避室３５から培養容器３１を培養室１７内に取り出した後、第１の扉４９が閉じられる。従って、培養室１７内に培養室１７の雰囲気と異なる雰囲気が侵入することがなくなり、培養室１７内の培養容器３１の搬入を細胞に悪影響を与えることなく行うことができる。

(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下のような形態でも良い。

(１)上述した実施形態では、培養室１７の下側に作業室１８を配置し、作業室１８内に待避室３５を配置した例について説明したが、例えば、図４に示すように、待避室３５Ａの一側に第１の扉４９Ａを介して培養室１７Ａを配置し、他側に第２の扉５１Ａを介して作業室１８Ａを配置しても良い。また、作業室１８Ａを配置することなく待避室３５Ａの第２の扉５１Ａ側を外部の雰囲気に直接開口するようにしても良い。

(２)上述した実施形態では、第１の搬送ロボット２５および第２の搬送ロボット４３を多関節接ロボットからなる垂直ロボットにした例について説明したが、例えば、水平ロボットと組み合わせても良い。また、多関節ロボットではなく直動ステージを使用しても良い。

本発明の培養装置の一実施形態を示す説明図である。図１の培養装置の培養室を示す上面図である。図１の培養装置の作業室を示す上面図である。本発明の培養装置の変形例を示す説明図である。

符号の説明

１７，１７Ａ…培養室、１８，１８Ａ…作業室、３１…培養容器、３５，３５Ａ…待避室、４９，４９Ａ…第１の扉、５１，５１Ａ…第２の扉、５３…キャリアケース(収納部材)、６１…小扉(第３の扉)、６３…空調装置、Ｒ１，Ｒ２…ロック機構。

Claims

第１の雰囲気に維持され試料の培養容器が収容される培養室と、
前記培養室に隣接して配置され第１の雰囲気を維持した状態で前記培養容器の受け渡しを行う密閉状態を形成可能な待避室と、
前記待避室を前記第１の雰囲気と同一の雰囲気に設定するための雰囲気設定手段と、
前記待避室又は培養室に配置され前記待避室と前記培養室との連通と遮断を行う第１の扉と、
前記待避室に配置され前記第１の雰囲気と異なる第２の雰囲気の空間との連通と遮断を行う第２の扉と、
を有していることを特徴とする培養装置。
請求項１記載の培養装置において、
前記第２の雰囲気の空間は、前記試料に関する作業を行う作業室であることを特徴とする培養装置。
請求項１または請求項２記載の培養装置において、
前記待避室は、前記培養容器を搬入搬出するための第３の扉を有していることを特徴とする培養装置。
請求項３記載の培養装置において、
前記第１の扉が開いている時に、前記第３の扉を閉じた状態に維持するロック手段を有していることを特徴とする培養装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の培養装置において、
前記待避室は、複数の前記培養容器を収納可能な収納部材を有していることを特徴とする培養装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の培養装置において、
前記待避室の容積は、前記培養室の容積より小さいことを特徴とする培養装置。
請求項２ないし請求項６のいずれか１項記載の培養装置において、
前記培養室、前記待避室、前記作業室は、同一のチャンバ内に隔壁を介して形成されていることを特徴とする培養装置。
請求項７記載の培養装置において、
前記培養室の下側に前記作業室が形成され、前記作業室内に前記待避室が形成されていることを特徴とする培養装置。
請求項１ないし請求項７記載の培養装置を有し、
前記培養室内には、試料を載置するステージを有し、
前記ステージ下部には、前記培養室と隔離された顕微鏡装置を有していることを特徴とする観察装置。
請求項９の観察装置において、
前記待避室は前記培養室の下部に設けられ、前記作業室は前記待避室の下部に設けられ、前記培養室には、前記培養室内での試料の搬送及び前記培養室と前記待避室との試料の搬送を行う第１の搬送装置を有し、前記作業室には、前記待避室と前記作業室との試料の搬送を行う第２の搬送装置を有することを特徴とする観察装置。