JP2009136233A - Culture apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、培養装置に関し、特に、インキュベータの容量を抑えることができるようにした培養装置に関する。 The present invention relates to a culture apparatus, and more particularly, to a culture apparatus capable of suppressing the volume of an incubator.
近年、インキュベータ内で細胞を培養して顕微鏡で観察する装置が普及しつつある。 In recent years, apparatuses for culturing cells in an incubator and observing them with a microscope are becoming widespread.
かかる装置では、まとめて培地交換や継代等を行おうとすると、装置自体が大きくなってしまう点と、1つにまとめるには個々の技術がそれぞれに渡り専門的になってしまう点において問題がある。そこで工程別に開発された各装置に搬送ロボットがアクセスを行い、試料が入れられた培養容器を搬送する方法が一般的に採用されている。 In such an apparatus, there is a problem in that the apparatus itself becomes large when performing medium exchange or passage, etc., and that each technique becomes specialized over each to be combined into one. is there. Therefore, a method is generally adopted in which a transport robot accesses each device developed for each process and transports a culture vessel containing a sample.
このような培養装置としては、例えば特許文献1が知られている。この培養装置においては、内部に設けられた搬送ロボットは、培養室内の全てのトレイに対してアクセス可能であり、それらのトレイにアクセスして搬送を行う。
しかしながら、上記の特許文献1を含む従来技術のように、インキュベータ内に搬送ロボットごと収納する方法を採用した場合、搬送ロボットの駆動源(モータ等)による発熱の問題やインキュベータの容量が大きくなってしまうという問題があった。
However, when the method of storing the entire transport robot in the incubator as in the prior art including
搬送ロボットの駆動源の発熱やインキュベータの容量が大きくなると、内部空間の熱効率が低下するとともに、高温多湿となる内部空間での搬送ロボットの環境性能の維持が困難になるという問題が出てくる。 When the heat generated by the drive source of the transfer robot and the capacity of the incubator increase, the thermal efficiency of the internal space decreases, and it becomes difficult to maintain the environmental performance of the transfer robot in the high-temperature and high-humidity internal space.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、インキュベータの容量を抑えることができるようにするものである。 This invention is made | formed in view of such a condition, and enables it to suppress the capacity | capacitance of an incubator.
本発明の培養装置は、試料を入れた培養容器を内部に格納して、所定の環境条件で前記試料を培養する培養手段と、前記培養容器の搬送を行う搬送部および前記搬送部を駆動する駆動部から構成され、前記培養容器を搬送する搬送手段とを備え、前記駆動部は、前記培養手段の外部に設置され、前記搬送部は、前記培養手段の側壁の開口部から前記培養手段の内部に通され、前記駆動部とは前記側壁により分離されて配置される。 The culture apparatus of the present invention stores therein a culture container in which a sample is placed, and drives a culture means for culturing the sample under a predetermined environmental condition, a transport unit that transports the culture container, and the transport unit A drive unit, and a transfer unit configured to transfer the culture vessel, wherein the drive unit is installed outside the culture unit, and the transfer unit is connected to the culture unit through an opening on a side wall of the culture unit. It is passed through the interior and is separated from the driving unit by the side wall.
本発明によれば、インキュベータの容量を抑えることができる。 According to the present invention, the capacity of the incubator can be suppressed.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明を適用した培養観察装置の全体構成を示す正面図である。 FIG. 1 is a front view showing an overall configuration of a culture observation apparatus to which the present invention is applied.
図1の例では、溶液ハンドリングを有する培養観察装置1は、インキュベータ部11と、その下側に配置される架台部12から構成される。図1において、インキュベータ部11は、説明の都合上、多関節ロボット21の全体を確認できるように表現しているが、後述する他の図を参照することで明らかなように、実際には正面は扉で密閉され、その内部空間では細胞を培養するのに適した環境(以下、細胞培養環境と称する)が維持されるように制御される。
In the example of FIG. 1, the
例えば、インキュベータ部11の内部には、ペルチェ素子が用いられる温度調節装置等からなる温度制御機構、霧を噴出する噴霧装置等からなる湿度制御機構、外部の二酸化炭素ボンベに接続されるガス導入部等からなるガス制御機構、内部空間の細胞培養環境を検出する環境センサ等(いずれも図示せず)が設けられている。また、インキュベータ部11の内側は断熱材で覆われている。これにより、インキュベータ部11の内部空間11aは、細胞の培養環境を維持するために密封され、例えば空気を循環させることにより一定の温度に保たれることで、例えば温度37℃、湿度90%、二酸化炭素濃度5%等に維持される。
For example, in the
インキュベータ部11が載せられた架台部12の内部には、図1に示すように、培養観察装置1の各部を制御するコントロールボックス13やパーソナルコンピュータ14等が収納される。
As shown in FIG. 1, a
インキュベータ部11の側壁11bから延びる支持台11cには、多関節ロボット21の駆動部が内蔵されたロボット本体部21aが固定される。ロボット本体部21aは、ロボットアーム部21bを駆動する。多関節ロボット21は、例えばユーザによる入力部(図示せず)への操作に応じたコントロールボックス13の制御に基づいて各種の動作を行う。
A robot
ここで、図2を参照して、多関節ロボット21の詳細な構成について説明する。
Here, a detailed configuration of the articulated
図2に示すように、多関節ロボット21において、ロボット本体部21aは、モータM1乃至M4を有しており、それらのモータのそれぞれが駆動することで、タイミングベルトB1乃至B4を介してロボットアーム部21bの各関節が曲げられる。すなわち、ロボットアーム部21bにおいて、関節部J1は、モータM1を駆動源とするタイミングベルトB1の駆動により、垂直方向に回動される。同様に、関節部J2乃至J4のそれぞれは、モータM2乃至M4を駆動源とするタイミングベルトB2乃至B4のそれぞれの駆動により、それぞれ個別に垂直または水平方向に回動される。これにより、ロボット本体部21aは、ロボットアーム部21bを駆動し、インキュベータ部11の内部空間11aに格納されている細胞等を入れた培養容器を搬送させる。
As shown in FIG. 2, in the articulated
かかる培養容器は、例えば、図3に示すような状態でインキュベータ部11の内部に載置される。図3は、インキュベータ部11の扉を開放した状態での内部空間11aの状態を示している。なお、図3において、多関節ロボット21のロボットアーム部21bは、後述する図4乃至図6からも明らかなように、ストッカ41aおよび41b、並びにキャリー42の後方に配置される。
Such a culture container is placed inside the
図3に示すように、ストッカ41aおよび41bには、1つ以上の培養容器51がホルダ52ごと収容されている(図3の例では共に6つのホルダ52を収容している)。また、ストッカ41aとストッカ41bとの間に配置される、ホルダ52を複数収納して持ち運ぶケースとしての役割を果たすキャリー42には、複数の培養容器51がホルダ52ごと収容されている(図3の例では3つのホルダ52を収容している)。
As shown in FIG. 3, the
このように、本実施の形態においては、インキュベータ部11の内部空間11aに設けられたホルダ受台43aおよび43bに載ったストッカ41aおよび41bのように、個々のホルダ52に対応させてストッカの各段を構成してもよいし、ホルダ受台43cに載ったキャリー42のように、複数のホルダ52を一括収納する構成としてもよい。
Thus, in the present embodiment, each stocker corresponding to each
すなわち、インキュベータ部11の内部空間11aにおいて、多関節ロボット21は、ストッカ41a等に収納されたホルダ52を支持して搬送するとともに、ストッカ41a等に対してホルダ52を出し入れする。なお、多関節ロボット21は、ホルダ52を支持する際には、ホルダ52のツバ部をロボットアーム部21bに載置して搬送する。その際、ロボットアーム部21bと、ホルダ52との接触面には、摩擦抵抗の大きい部材(例えばゴム等)を貼り付けておくことが好ましい。
That is, in the
図1に戻り、インキュベータ部11には、所定の大きさとなる開口部11dが設けられており、ロボットアーム部21bは、その開口部11dを通じて、インキュベータ部11の内部空間11aに配置される。また開口部11dでは、弾性パッキン11eにより、多関節ロボット21およびインキュベータ部11の製作誤差や取付誤差を吸収するようになされている。なお、弾性パッキン11eは、側壁11bに対して縦横に伸縮できるものが望ましく、インキュベータ部11の内部空間11aの湿度が流出しないようにしている。言い換えれば、内部空間11aの細胞培養環境を維持するために、開口部11dでは、ロボットアーム部21bを弾性パッキン11e等の弾性体で覆い被せている。
Returning to FIG. 1, the
かかる構成を有することで、多関節ロボット21は、インキュベータ部11の側壁11bに対し、弾性パッキン11eを境界にして、ロボット本体部21aと、ロボットアーム部21bとに分けられている。これにより、インキュベータ部11の内部空間11aの細胞培養環境下で動作するのは、多関節ロボット21を構成する機構のうちのロボットアーム部21bのみとなり、ロボット本体部21aは、インキュベータ部11の外部に設置されることになる。
With this configuration, the articulated
なお、ロボットアーム部21bは、例えばOリングを使用する等して、その関節部の密封度を向上させることで環境性能の向上を図ることが可能となる。また、多関節ロボット21において、電気系はインキュベータ部11の外部に設置されたロボット本体部21aに集約されているので、湿度等の細胞培養環境の影響を受けることはない。
Note that the
ところで、インキュベータ部11の内部空間11aと空間的に繋がっている観察窓31cは、顕微鏡ユニット31による試料の観察時に、多関節ロボット21がホルダ52を搬送するスペースになっている。すなわち、顕微鏡ユニット31は、多関節ロボット21のロボットアーム部21bにホルダ52を支持させた状態で、培養容器51内の試料の観察を行う。なお、このスペースも試料の培養環境に応じた一定の温度に保たれているため、培養中の試料にダメージを与えることなく、その観察を行うことができる。また観察窓31cはインキュベータ部11の側壁の開口部に取り付けられ、パッキンにて密封されている。
By the way, the
顕微鏡ユニット31は、大別すると、照明系31aと、観察系31bから構成される。照明系31aにおいては、LED(Light Emitting Diode)等の光源からの光が、矩形絞り、位相リング、およびコンデンサレンズ等を介した後、観察窓31cの窓部32に入射する。そして、窓部32を通過した光は、観察窓31cの中のスペースに搬送されてきたホルダ52の培養容器51内の試料に照明光として入射する。そして、照明系31aからの光によって照明された試料は、その培養状態に応じて光を発生する。試料から透過方向に発生した光は、観察窓31cの窓部33を通過した後、観察系31bに導かれる。
The
観察系31bでは、試料から透過方向に発生した光が、対物レンズ、中間変倍レンズ、蛍光照明ユニット、およびCCD(Charge Coupled Device)カメラの内蔵レンズ等を介した後、CCDカメラに入射する。このとき、CCDカメラの撮像面には、結像光学系による試料の像が形成される。そして、このCCDカメラにより撮像された画像は、例えばモニタ装置(図示せず)等に表示される。 In the observation system 31b, the light generated in the transmission direction from the sample enters the CCD camera after passing through the objective lens, the intermediate zoom lens, the fluorescent illumination unit, the built-in lens of the CCD (Charge Coupled Device) camera, and the like. At this time, an image of the sample by the imaging optical system is formed on the imaging surface of the CCD camera. And the image imaged with this CCD camera is displayed on a monitor apparatus (not shown) etc., for example.
以上のようにして、培養観察装置1は構成される。
The
次に、図4乃至図6を参照して、インキュベータ部11の内部空間11aにおける、多関節ロボット21のロボットアーム部21bの動作について説明する。
Next, with reference to FIG. 4 thru | or FIG. 6, operation | movement of the
なお、図4乃至図6は、ロボットアーム部21bの動作状況を分かり易くするために、培養観察装置1を上から見た場合の模式図(上面図)となっている。なお、ロボットアーム部21bの先端には、必要に応じてホルダ52を保持するためのアームが装着される。
4 to 6 are schematic diagrams (top views) when the
まず、図4および図5を参照して、ストッカ41a等に収納されたホルダ52を、顕微鏡ユニット31で観察できるように搬送するときの、ロボットアーム部21bの動作について説明する。
First, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, the operation of the
顕微鏡ユニット31を用いて培養中の試料を観察する場合、ロボットアーム部21bは、図4に示すように、キャリー42内のホルダ52を取り出す。その後、図5に示すように、ロボットアーム部21bは、取り出したキャリー42のホルダ52を支持した状態で、観察窓31cの中のスペースに搬送する。
When the sample in culture is observed using the
このように、ロボットアーム部21bによって、観察窓31cの中にホルダ52が搬送され、ホルダ52上の培養容器51内の試料の各部が、顕微鏡ユニット31の光軸上に順次位置決めされる。したがって、安定した培養環境を保ちながら、CCDカメラから例えばモニタ装置等に出力された画像に基づいて、試料の各部を観察し、試料の培養状態を確認することができる。
Thus, the
以上のように、顕微鏡ユニット31を用いて培養中の試料を観察する場合において、多関節ロボット21を構成する機構のうち、ロボットアーム部21bによって、ホルダ52を搬送する動作が行われ、ロボット本体部21aはインキュベータ部11の外部に設置されているので、インキュベータ部11内の多関節ロボット21の占める割合を減らして、インキュベータ部11の容量を抑えることが可能となる。また、電気系を内部に収納しているロボット本体部21aがインキュベータ部11の外部にあるので、多関節ロボット21の電気系が内部空間11aの細胞培養環境化から遮断されており、例えば多関節ロボット21の湿気によるダメージ(例えば短寿命化)を回避できるため、その環境化の影響を受けて故障するのを未然に防ぐことができる。また、インキュベータ部11の内部は、ロボット本体部21aのモータの発熱の影響を受けることなく、環境制御が容易となる。加えて、ロボット本体部21aの保守点検等のメンテナンスも容易になる。
As described above, in the case of observing a sample in culture using the
次に、図4および図6を参照して、ストッカ41a等に収納されたホルダ52を、培地交換や継代行う装置、または培養容器51を蓄えるストッカ等の他の装置(図示せず)にアクセスして搬送するときの、ロボットアーム部21bの動作について説明する。
Next, referring to FIG. 4 and FIG. 6, the
かかる他の装置にアクセスする場合には、図4に示すように、例えば、ラボオートメーション用開口部11f(以下、単に、開口部11fという)を利用する。開口部11fとしては、例えば自動扉を用いることが可能であるが、インキュベータ部11の内部空間11aの湿度が漏れないように(細胞培養環境が維持されるように)ゴムパッキン等に圧力がかかる機能を有していることが望ましく、その一例として、図4乃至図6の例では、ゲートバルブ17を用いている。つまり、開口部11fは、例えば培地交換や継代のような別の装置とのアクセスを行う際に使用するものである。
When accessing such other devices, for example, a
ロボットアーム部21bは、図4に示すように、キャリー42を取り出し、図6に示すように、開口部11fを通じて、その奥に設置されている、例えば培地交換や継代等を行う他の装置に搬送する。
As shown in FIG. 4, the
このように、本実施の形態において、インキュベータ部11は、正面の外扉15以外の3つの側壁に同じ大きさの開口部が複数設けられている。これにより、例えば、ラボオートメーション化を考慮した培地交換や継代機能、培養容器を大量に保管したい場合等、それらの他の装置と、培養観察装置1とのアクセスを行う際の方向性に自由度を持たせ、インライン変更を容易にしている。
As described above, in the present embodiment, the
また、開口部11fを介して他の装置にアクセスするため、培養容器51がインキュベータ部11の外部に運び出され、細胞が、温度37℃等の細胞培養環境外にさららせることがないため、細胞への影響(環境変化による刺激)を抑制することが可能となる。
In addition, since the
なお、図4乃至図6に示したように、インキュベータ部11の正面の外扉15には、ホルダ52やキャリー42等の搬入用の外小扉15aが付いている。外扉15自体は、例えば装置内の清掃、容器交換、メンテナンス等の目的で開放される。
As shown in FIGS. 4 to 6, the
また、インキュベータ部11と外扉15、および、外扉15と外小扉15aとの間には、防熱用のパッキン15b、15cがそれぞれ取り付けてある。外扉15を開けると、その内側にはガラス扉16が設けられるとともに、その扉の外周には密封のためのゴムパッキン16bが取り付けてある。また、ガラス扉16には、ガラス小扉16aが開閉可能に取り付けられ、パッキン16cにより密封され、装置内の温度を極力変化させないようにしている。これにより、培養液が入った培養容器51は、ホルダ52に載せられ、外扉15および外小扉15aを介して、ホルダ受台43a乃至43cのいずれかに置かれる。
Moreover, between the
以上のように、本実施の形態においては、培養容器51を各工程間で細胞培養環境外に出すことなく、各工程間における培養容器51の受け渡しをインキュベータ部11の内部空間11aで行ない、かつ、インキュベータ部11のスペースを小さくするために、多関節ロボット21を構成する機構のうち、ロボット本体部21aをインキュベータ部11の外部に取り出している。
As described above, in the present embodiment, the
これにより、インキュベータ部11の容量を抑えることが可能となる。また、インキュベータ部11の容量が小さくなるので、内部空間11aの熱効率が向上するとともに、CO2の消費を削減することが可能となる。また、ロボット本体部21aをインキュベータ部11の外部に取り出したことにより、メンテナンス効率の向上が図れる。
Thereby, the capacity of the
なお、本実施の形態においては、顕微鏡ユニット31を、インキュベータ部11の外に設置したが、それに限らず、例えば、顕微鏡ユニット31をインキュベータ部11の内部に設置してもよい。但し、その場合、顕微鏡ユニット31を密封構造の筐体内に収納した状態でインキュベータ部11の中に設置して、周囲の環境(細胞培養環境)による各光学部品への悪影響を遮断することが好ましい。この場合、観察窓31cは不要となる。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態においては、ロボットアーム部21bにホルダ52を支持する際に、ホルダ52のツバ部をロボットアーム部21bに載置する例により説明したが、それに限らず、その他、例えば、ホルダ52を側方から挟み込む方式で支持してもよいし、マグネットやエアチャック等を用いてホルダ52を完全に固定保持する方式等であってもよい。
Moreover, in this Embodiment, when supporting the
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 培養観察装置, 11 インキュベータ部, 11a 内部空間, 11b 側壁, 11c 支持台, 11d 開口部, 11e 弾性パッキン, 11f 開口部, 12 架台部, 13 コントロールボックス, 14 パーソナルコンピュータ, 15 外扉, 15a 外小扉, 15bおよび15c パッキン, 16 ガラス扉, 16a ガラス小扉, 16bおよび16c パッキン, 17 ゲートバルブ, 21 多関節ロボット, 21a ロボット本体部, 21b ロボットアーム部, 31 顕微鏡ユニット, 31a 照明系, 31b 観察系, 31c 観察窓, 41aおよび41b ストッカ, 42 キャリー, 43a乃至43c ホルダ受台, 51 培養容器, 52 ホルダ, M1乃至M4 モータ, B1乃至B4 タイミングベルト, J1乃至J4 関節部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記培養容器の搬送を行う搬送部および前記搬送部を駆動する駆動部から構成され、前記培養容器を搬送する搬送手段と
を備え、
前記駆動部は、前記培養手段の外部に設置され、
前記搬送部は、前記培養手段の側壁の開口部から前記培養手段の内部に通され、前記駆動部とは前記側壁により分離されて配置される
ことを特徴とする培養装置。 A culture means for storing the culture container containing the sample therein and culturing the sample under a predetermined environmental condition;
A transport unit that transports the culture vessel and a drive unit that drives the transport unit, and includes a transport unit that transports the culture vessel,
The drive unit is installed outside the culture means,
The culture device is characterized in that the transport section is passed through the inside of the culture means from the opening on the side wall of the culture means, and is separated from the drive section by the side wall.
前記搬送手段は、前記培養容器を収納している収納部から前記培養容器を搬送し、搬送している前記培養容器を支持した状態で前記試料を前記観察手段に観察させる
ことを特徴とする請求項1に記載の培養装置。 Further comprising observation means for observing the sample placed in the culture vessel via an observation optical system;
The transport means transports the culture container from a storage section that stores the culture container, and causes the observation means to observe the sample while supporting the transported culture container. Item 4. The culture apparatus according to Item 1.
ことを特徴とする請求項1に記載の培養装置。 The culture apparatus according to claim 1, wherein the opening is provided on each of the back wall and the left and right walls with respect to the door of the culture means.
ことを特徴とする請求項3に記載の培養装置。 The culture apparatus according to claim 3, wherein the openings provided in each wall are all uniform in size.
ことを特徴とする請求項4に記載の培養装置。 The culture apparatus according to claim 4, wherein the transport unit is passed through the culture means from any one of the openings provided on each wall.
ことを特徴とする請求項1に記載の培養装置。 The culture apparatus according to claim 1, wherein the opening covers the transport unit with an elastic body.
ことを特徴とする請求項1に記載の培養装置。 The culture apparatus according to claim 1, wherein the drive unit stores therein all electrical systems necessary for driving the transfer unit in the transfer unit.
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2007
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110301 |