JP2010075200A - Cell culture apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、培養容器を用いて細胞を培養する細胞培養装置に関する。 The present invention relates to a cell culture apparatus for culturing cells using a culture container.
従来、細胞培養の作業は、限りなく除菌されたクリーンルームの中で熟練された作業者の手により行われていた。そのため産業化に向けて細胞を大量に培養する場合、作業者の負担の増加と作業者への教育・育成に必要な時間とコスト、人為的なミスや検体の取り違え、さらに菌などを保有している人によるコンタミネーション等が生じてしまう可能性があり、それらの対策に多くのコストを要する。そのことが産業化において大きな壁となってしまう。そこで、一連の培養作業を自動化することにより、それら問題点を解決させることができる。 Conventionally, cell culture work has been performed by skilled workers in a clean room that is sterilized without limit. Therefore, when cultivating a large amount of cells for industrialization, the burden on the worker is increased and the time and cost required for education and training of the worker, human error and sample misconception, and further possessing bacteria etc. There is a possibility that contamination will occur by the person who is, and a lot of cost is required for these measures. That becomes a big wall in industrialization. Therefore, these problems can be solved by automating a series of culture operations.
細胞培養における工程の自動化に関しては、細胞播種や培地交換といった培養容器内に培養液を投入する工程を自動化する例が特許文献1に記載されている。特許文献1においては、ロボットマニピュレータで培養容器とマニピュレータ側の継ぎ手を着脱することによって、継ぎ手と培養容器の接続法を実現している。その際に樹脂膜による弁を介して継ぎ手のチューブと培養容器内部を培養液の液漏れを防止し、クリーンな状態を保持したまま接続できる構成になっている。また、マニピュレータで接続した培養容器を垂直方向に立てた状態で培養液を下から供給、上から排出して液交換をしている。 Regarding the automation of the process in cell culture, Patent Document 1 describes an example of automating the process of introducing a culture solution into a culture vessel such as cell seeding and medium exchange. In patent document 1, the connection method of a joint and a culture container is implement | achieved by attaching / detaching the culture container and the joint by the side of a manipulator with a robot manipulator. At this time, the coupling tube and the inside of the culture vessel are prevented from leaking through the resin membrane valve and can be connected while maintaining a clean state. In addition, the culture medium is supplied from the bottom and the liquid is exchanged by discharging from the top with the culture vessel connected by the manipulator standing in the vertical direction.
また、複数個の培養容器へ定量の培養液を分滴することを効率化的に方法が考えられており、その一例が特許文献2に記載されている。これは無菌コネクタにより培養容器と流路を接続し、三方向弁により液の導通を制御して、流路で枝分かれした複数の培養容器へ液を送る手段を備えている。 In addition, a method for efficiently dispensing a fixed amount of culture solution into a plurality of culture vessels is considered, and an example thereof is described in Patent Document 2. This includes means for connecting a culture vessel and a flow path by an aseptic connector, controlling the conduction of the liquid by a three-way valve, and sending the liquid to a plurality of culture containers branched by the flow path.
ところで、移植の方法としては、自分から採取した細胞を生体外で処理して自分に戻す自家移植と、献体など他人から採取した細胞を生体外で処理し、同種に移植する他家移植がある。自家移植においては自らの患部を治療するための必要十分量の組織を作ればよく、また採取することのできる細胞も少量であることから、一つもしくは複数個の培養容器を使用して培養が行われる。それに対して、他家移植においては献体などにより提供された多くの細胞を使用し、その細胞数を大量に増やして組織を数多く生産するため、多くの培養容器を使用して培養が行われている。 By the way, as transplantation methods, there are autotransplantation in which cells collected from oneself are treated in vitro and returned to oneself, and autologous transplantation in which cells collected from another person such as a donation are treated in vitro and transplanted to the same species. . In autologous transplantation, it is only necessary to make a necessary and sufficient amount of tissue to treat the affected area, and since the amount of cells that can be collected is small, culture can be performed using one or more culture vessels. Done. On the other hand, in other transplantation, many cells provided by a contributor or the like are used, and the number of cells is increased to produce a large number of tissues, so that culture is performed using many culture vessels. Yes.
このため、他家移植などのための自動培養の細胞播種や培地交換の工程において培養容器を一つずつ処理すると多くの時間が必要となり、これはコスト面だけでなく、細胞や培地の活性が不均一になり、その他の環境ストレスが細胞に作用するため品質管理の面で問題となってしまう。よって、細胞播種や培地交換のための処理時間を減らすために、複数個の培養容器へ同時に、かつ等量の培養液を送液する方法が必要となる。 For this reason, it takes a lot of time to process each culture container one by one in the cell seeding and medium exchange process of automatic culture for transplantation of other family members. This is not only costly, but also the activity of cells and medium. It becomes non-uniform and other environmental stresses act on the cells, which causes problems in quality control. Therefore, in order to reduce the processing time for cell seeding and medium exchange, a method for feeding an equal amount of culture solution simultaneously to a plurality of culture vessels is required.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、複数個の培養容器を一度に流路と着脱することができ、その流路において適切に液を分流させて、複数の培養容器に等量の培養液を送る流体機構を提供するものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and a plurality of culture containers can be attached to and detached from the flow path at a time, and the liquid is appropriately diverted in the flow path to form a plurality of culture containers. A fluid mechanism for delivering an equal volume of culture is provided.
前記課題を解決するために、本発明では以下の手段を提供する。
1個または複数個の凹部を有して、そこへ1個または複数個の培養容器を並べて収納することのできる培養容器セットを提供する。培養容器セットにはスペースの効率から、マトリックス型にm×n(行×列)個の培養容器をセットできるようになっている。培養容器セットには奥行き方向、幅方向それぞれにバネ型固定具が設置されており、この2つのバネ型固定具で培養容器側面を押し付けて培養容器セットに固定させ、また着脱可能にする。培養容器においてはその上面から培養液を内部へ供給・排出することができる孔を有する構成になっており、流路とその培養容器の孔を接続するための継ぎ手を有するマニピュレータを提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
There is provided a culture vessel set having one or a plurality of recesses, in which one or a plurality of culture vessels can be stored side by side. From the space efficiency, it is possible to set m × n (row × column) culture vessels in a matrix type. The culture vessel set is provided with a spring-type fixture in each of the depth direction and the width direction. The two spring-type fixtures are pressed against the side of the culture vessel to be fixed to the culture vessel set, and are removable. A culture vessel is configured to have a hole through which a culture solution can be supplied and discharged from the upper surface thereof, and a manipulator having a joint for connecting the flow path and the hole of the culture vessel is provided.
液を送液する流路において、まずエアロック構造になっている細胞投入機構から細胞を投入し、タンクにて細胞濃度を調整する。その際、培地交換では細胞投入の工程を外す。ポンプを用いて、そのタンクから多方弁により細胞懸濁液を分液して、培養容器セットの培養容器へ送液する。その際、他方弁の出口において電磁弁一つ当たり水平方向に対して等しい高さのm個の出口を持ったブロックをn個用意して、電磁弁のON、OFFでそのブロック単位で、水平方向に対して等しい高さにある培養容器へ液を同時に入れる。その際、出口側のセンサにより、出口方向の電磁弁を制御し、等量の培地送液ができるようにして、課題を実現することができる。 In the flow path for feeding the liquid, first, cells are introduced from a cell introduction mechanism having an air lock structure, and the cell concentration is adjusted in a tank. At that time, the cell input step is removed in the medium exchange. Using a pump, the cell suspension is separated from the tank by a multi-way valve and fed to the culture vessel of the culture vessel set. At that time, prepare n blocks with m outlets of the same height in the horizontal direction at the outlet of the other valve, and turn the solenoid valve on and off horizontally for each block. Simultaneously pour the solution into the culture vessel at the same height relative to the direction. At that time, the solenoid valve in the outlet direction is controlled by the sensor on the outlet side so that an equal amount of medium can be fed, thereby realizing the problem.
即ち、本発明による細胞培養装置は、液体を収める液体容器と、液体導入口及び液体取出口を各々備えた複数の培養容器を保持する培養容器セットと、培養容器セットに保持された複数の培養容器の液体導入口に液体容器に収められた液体を導入し、複数の培養容器の液体取出口から液体を排出する、液体導入排出手段と、複数の液体導入口及び複数の液体取出口と、液体導入排出手段とを接続する接続部材と、培養容器セットを保持する培養セット保持部と、培養容器セット保持部に接続され、第一の回転軸を有する姿勢変更手段と、を備えている。 That is, the cell culture apparatus according to the present invention includes a liquid container for storing a liquid, a culture container set for holding a plurality of culture containers each having a liquid inlet and a liquid outlet, and a plurality of cultures held in the culture container set. Introducing a liquid contained in a liquid container into a liquid inlet of the container and discharging the liquid from the liquid outlets of the plurality of culture containers; a plurality of liquid inlets and a plurality of liquid outlets; A connection member for connecting the liquid introduction / discharge means, a culture set holding part for holding the culture container set, and a posture changing means connected to the culture container set holding part and having a first rotation axis.
また、上記接続部材は第二の回転軸を有している。姿勢変更手段は、第一の回転軸と、第二の回転軸が同一軸上に重なるように接続させる接続部材を有する。上記接続部材は、姿勢変更手段に設けられた接続溝であり、接続部材内に第二の回転軸が存在することを検知するための検知手段を有している。 The connecting member has a second rotating shaft. The posture changing means includes a connecting member that connects the first rotating shaft and the second rotating shaft so as to overlap each other. The connecting member is a connecting groove provided in the posture changing means, and has detecting means for detecting the presence of the second rotating shaft in the connecting member.
状態変更手段は、液体導入排出手段の動作時に、培養容器セットをその中心線を回転軸として水平状態から垂直状態に姿勢変更させる。そして、培養容器セットが垂直状態にあるとき、複数の液体取出口と複数の液体導入口とは鉛直方向に間隔を隔てて配置されるようになっている。 The state changing means changes the posture of the culture vessel set from the horizontal state to the vertical state with the center line as the rotation axis during the operation of the liquid introduction / discharge means. When the culture container set is in a vertical state, the plurality of liquid outlets and the plurality of liquid inlets are arranged at intervals in the vertical direction.
なお、培養容器セットは、m×n個(mは2以上の整数、nは1以上の整数)の培養容器を保持することができる。培養容器セットが垂直状態にあるとき、k段目(kは1≦k≦nの整数)にあるm個の培養容器において、液体導入排出手段による送液の圧力が複数の液体導入口においてそれぞれ同一となっている。また、培養容器セットが垂直状態にあるとき、k段目にあるm個の培養容器において、液体導入排出手段による排液の圧力が複数の取出口においてそれぞれ同一となっている。さらに、培養容器セットが垂直状態にあるとき、k段目にあるm個の培養容器の複数の液体導入口、及び複数の取出口は、それぞれ同一の高さにある。 The culture container set can hold m × n culture containers (m is an integer of 2 or more and n is an integer of 1 or more). When the culture container set is in a vertical state, in the m culture containers in the k-th stage (k is an integer of 1 ≦ k ≦ n), the pressure of the liquid feeding by the liquid introduction / discharge means is at each of the liquid introduction ports It is the same. Further, when the culture container set is in a vertical state, in the m culture containers at the k-th stage, the pressure of the drainage liquid by the liquid introduction / discharge means is the same at each of the plurality of outlets. Furthermore, when the culture container set is in a vertical state, the plurality of liquid inlets and the plurality of outlets of the m culture containers at the k-th stage are at the same height.
液体導入排出手段は、複数の送液及び排液用の流路を有し、複数の送液及び排液用の流路の断面積はそれぞれ等しく、k段目の流路の長さは互いに等しくなっている。そして、接続部材を構成する複数の流路の断面積はそれぞれ等しい。 The liquid introduction / discharge means has a plurality of liquid feeding and draining flow paths, the cross-sectional areas of the plurality of liquid feeding and draining flow paths are equal, and the lengths of the kth flow paths are mutually equal. Are equal. And the cross-sectional area of the some flow path which comprises a connection member is respectively equal.
細胞培養装置は、さらに、液体導入排出手段による複数の培養容器への送液動作を、k段目のm個の培養容器毎に切り換えるスイッチ手段を備えている。またさらに、細胞培養装置は、液体導入排出手段によって液体が導入されたm個の培養容器の取出口からの液体の排出を検知するセンサを備えており、センサが前記液体の排出を検知した場合に、スイッチ手段は、次の段のm個の培養容器へ送液するように液体導入排出手段の動作を切り換える。 The cell culture apparatus further includes switch means for switching the liquid feeding operation to the plurality of culture containers by the liquid introduction / discharge means for each of the m number of culture containers at the k-th stage. Furthermore, the cell culture device includes a sensor that detects the discharge of the liquid from the outlets of the m culture containers into which the liquid has been introduced by the liquid introduction / discharge means, and the sensor detects the discharge of the liquid. In addition, the switch means switches the operation of the liquid introduction / discharge means so that the liquid is fed to the m number of culture vessels in the next stage.
さらに、細胞培養装置は、液体導入排出手段が予定量の液体を複数の培養容器に送液した場合、センサが全ての培養容器の取出口からの液体の排出を検知したか否かを判断し、全ての取出口からの液体の排出を検知していないときに、警告を発生する制御手段を備えるようにしても良い。 Further, the cell culture device determines whether or not the sensor has detected the discharge of the liquid from the outlets of all the culture containers when the liquid introduction / discharge means sends a predetermined amount of liquid to the plurality of culture containers. A control means for generating a warning when the discharge of liquid from all the outlets is not detected may be provided.
さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。 Further features of the present invention will become apparent from the best mode for carrying out the present invention and the accompanying drawings.
本発明によれば、複数個の培養容器を一度に流路と着脱することができ、その流路において適切に液を分流させて、複数の培養容器に等量の培養液を送ることができる。よって、効率よく細胞を培養することが出来る。 According to the present invention, a plurality of culture containers can be attached to and detached from the flow path at a time, and an equal amount of culture liquid can be sent to the plurality of culture containers by appropriately diverting the liquid in the flow path. . Therefore, cells can be cultured efficiently.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, it should be noted that this embodiment is merely an example for realizing the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. In each drawing, the same reference numerals are assigned to common components.
<細胞培養装置の構成>
図1は、本発明の実施形態による細胞培養装置1の概略構成を示す図であり、特に複数枚の培養容器10へ注液する培養室14内部の送液システム全体を表している。
細胞培養装置1は、培養室14と、培養室14内に細胞入り培養液15を投入するためのエアロック室16と、廃液25を回収するための廃液容器24と、を備えている。エアロック室16は、外部扉161及び内部扉162を備え、細胞入り培養液15を投入する際に培養室14内が汚染されないようになっている。また、細胞培養装置1は、培養室14内に、複数の培養容器10を収容する培養容器セット20と、各培養容器10について培養液15や洗浄液等を注液及び廃液するための継ぎ手30と、培養液15の流れを切り替えるための多方弁40と、継ぎ手30と多方弁40との間に設けられた流路31(複数のチューブ42で構成されている)と、希釈用培養液181を収容する培養液容器18と、エアロック室16と培養液容器18とに接続され、細胞入り培養液15を希釈するためのタンク19と、細胞入り培養液15をタンク19に移動するためのポンプ17と、培養容器10の廃液口から出てくる液を感知する液面センサ104と、チューブ42を閉じるための電磁弁105と、液面センサ104の感知結果によって電磁弁105を制御するための制御装置106と、を備えている。
<Configuration of cell culture device>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cell culture device 1 according to an embodiment of the present invention, and particularly shows the entire liquid feeding system inside a culture chamber 14 for injecting liquid into a plurality of culture vessels 10.
The cell culture device 1 includes a culture chamber 14, an air lock chamber 16 for introducing the cell culture fluid 15 into the culture chamber 14, and a waste liquid container 24 for recovering the waste liquid 25. The air lock chamber 16 includes an outer door 161 and an inner door 162 so that the inside of the culture chamber 14 is not contaminated when the cell-containing culture solution 15 is introduced. In addition, the cell culture apparatus 1 includes a culture container set 20 that accommodates a plurality of culture containers 10 in a culture chamber 14, and a joint 30 for injecting and draining a culture solution 15, a washing solution, and the like for each culture vessel 10. A multi-way valve 40 for switching the flow of the culture solution 15, a flow path 31 (configured by a plurality of tubes 42) provided between the joint 30 and the multi-way valve 40, and a dilution culture solution 181. A culture medium container 18 to be accommodated, an airlock chamber 16 and a culture medium container 18, a tank 19 for diluting the cell culture medium 15, and a pump for moving the cell culture medium 15 to the tank 19. 17, a liquid level sensor 104 for detecting the liquid coming out from the waste liquid port of the culture vessel 10, an electromagnetic valve 105 for closing the tube 42, and the electromagnetic valve 105 is controlled based on the detection result of the liquid level sensor 104. It includes a because of the control unit 106, a.
<培養容器と培養容器セットの構成>
図2は、本実施形態による培養容器10と培養容器セット20との接続を表した概略図である。
図2に示されるように、培養容器セット20は1つもしくは複数の凹部21を有しており、そこに培養容器10がセットされる。その際、各培養容器10は、凹部21内にある2個のバネ型固定具22を使用して培養容器側面13をP方向(図2参照)に押し付けて、凹部21に固定される。バネ型固定具22は培養容器セット20の凹部21の底面、もしくは側面に固定されている。また、バネ型固定具22はお互い垂直方向に設置されており、培養時に高湿度環境内でさびないようにステンレスのような強度を有する素材を使用する。凹部21に培養容器10をセットすると、培養容器側面13をバネ型固定具22が2方向の力で押す(合成されてP方向の力となる)ことにより、培養容器10をセットした際の培養容器10の水平方向の位置精度を高めることができる。さらに、それにより培養容器側面13全てに力がかかり、外力などが加わった際に垂直方向への移動や、培養容器10が培養容器セット20から外れることを防止できる。培養容器10の取り外しのために培養容器セット20にある取り外し穴23を使用する。
<Composition of culture container and culture container set>
FIG. 2 is a schematic view showing the connection between the culture vessel 10 and the culture vessel set 20 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the culture vessel set 20 has one or a plurality of recesses 21, and the culture vessel 10 is set therein. At this time, each culture vessel 10 is fixed to the recess 21 by pressing the culture vessel side surface 13 in the P direction (see FIG. 2) using the two spring-type fixtures 22 in the recess 21. The spring-type fixture 22 is fixed to the bottom surface or side surface of the recess 21 of the culture vessel set 20. Further, the spring-type fixtures 22 are installed in a vertical direction, and a material having a strength such as stainless steel is used so as not to rust in a high humidity environment during culture. When the culture vessel 10 is set in the recess 21, the culture vessel 10 is set when the culture vessel side surface 13 is pressed by the spring-type fixture 22 in two directions (combined to become a force in the P direction). The horizontal position accuracy of the container 10 can be increased. Furthermore, force is applied to all of the culture vessel side surface 13 thereby, and when an external force or the like is applied, it is possible to prevent movement in the vertical direction and removal of the culture vessel 10 from the culture vessel set 20. For removing the culture vessel 10, the removal hole 23 in the culture vessel set 20 is used.
培養容器10は、内部に閉鎖系で細胞を培養するための培養空間11を持ち、ここに培養液を入れて細胞が培養される。また、培養容器10は、外部から培養液を内部に注液や廃液を行うための1対の接続穴12を培養容器10の上面部に有する。培養液を注液する際、一方の接続穴12(注液口)から培養液を注入し、他方の接続穴12(廃液口)から廃液乃至排気をする。培養容器10は上面部に接続穴12があるため、培養容器セット20に設置した培養容器10は全て培養容器セット20の上面部に接続穴12が配置されることとなる。そのために、流路31に接続している継ぎ手30と、培養容器セット20上面部とを接続することで、流路31と培養容器10とを接続することができる。 The culture vessel 10 has a culture space 11 for culturing cells in a closed system inside, and the culture solution is put therein to culture the cells. Further, the culture vessel 10 has a pair of connection holes 12 in the upper surface portion of the culture vessel 10 for injecting a culture solution from the outside into the inside or performing a waste solution. When injecting the culture solution, the culture solution is injected from one connection hole 12 (injection port), and the waste solution or exhaust is discharged from the other connection hole 12 (waste solution port). Since the culture container 10 has the connection hole 12 on the upper surface part, the culture container 10 installed in the culture container set 20 has all the connection holes 12 arranged on the upper surface part of the culture container set 20. Therefore, the flow path 31 and the culture container 10 can be connected by connecting the joint 30 connected to the flow path 31 and the upper surface portion of the culture container set 20.
継ぎ手30と接続した培養容器セット20はマニピュレータ32により水平方向から垂直方向に立てられ、2つの接続穴12のうち下となった接続穴(注液口)から培養液等が導入され、注液が行われる。そのために、培養容器セット20に設置する全ての培養容器10は立てたときに、培養容器10の下側の接続穴12である注液口121に希釈された培養液192の注入、培養容器10の上側の接続穴12である廃液口122で使用済培養液25の廃液、或いは排気ができるように、各培養容器10は培養容器セット20に設置される。このように、下(注液口)から希釈された培養液192を注入して、上側(廃液口)から使用済培養液25を廃液し、或いは排気することで、培養空間11の内部に入った気泡を排除し、また使用済培養液25を効率的に上側(廃液口)から出して、培養空間11内に均一に希釈された培養液192を注入できるようになるのである。 The culture vessel set 20 connected to the joint 30 is erected from a horizontal direction to a vertical direction by a manipulator 32, and a culture solution or the like is introduced from a connection hole (injection port) below the two connection holes 12 to inject the solution. Is done. For this purpose, when all the culture containers 10 installed in the culture container set 20 are erected, the culture solution 192 is injected into the injection port 121 that is the connection hole 12 on the lower side of the culture container 10, and the culture container 10. Each culture vessel 10 is installed in the culture vessel set 20 so that the spent culture solution 25 can be drained or exhausted at the waste fluid port 122 which is the upper connection hole 12 of the first and second holes. In this way, the diluted culture solution 192 is injected from the lower side (injection port), and the spent culture solution 25 is discharged from the upper side (waste solution port) or exhausted to enter the culture space 11. In addition, the used culture solution 25 can be efficiently taken out from the upper side (waste solution port), and the culture solution 192 diluted uniformly can be injected into the culture space 11.
<継ぎ手と培養容器セットの接続>
図3A乃至Dは、継ぎ手30と培養容器セット20の接続に関する動作を示す概略図であり、それらを用いて、培養容器セット20の培養容器10へ注液するための継ぎ手30を有するマニピュレータ32の構成と、それによる培養容器セット20と継ぎ手30の接続の一連の動作について説明する。
<Connection between joint and culture vessel set>
FIGS. 3A to 3D are schematic views showing operations related to the connection between the joint 30 and the culture container set 20, and the manipulator 32 having the joint 30 for injecting the liquid into the culture container 10 of the culture container set 20 using them. A configuration and a series of operations for connecting the culture vessel set 20 and the joint 30 will be described.
図3Aは接続前の状態を示している。まず、各要素の構成について説明する。継ぎ手30はマニピュレータ32へ回転軸33と継ぎ手アーム34によって接続されている。マニピュレータ32のモータ35によって、この継ぎ手アーム34が上下(矢印36方向)し、それに伴って継ぎ手30が上下(矢印36方向)することができるようになっている。また、継ぎ手30は、回転軸33を軸として水平方向から垂直方向へ回転(矢印37方向)することができる。この際、継ぎ手30がフリーに回転しないようにストッパ38が設けられ、回転軸33を係止して所望の位置において固定することができるようになっている。また、培養容器セット20の台39はアーム301と接続されている。アーム301はモータ302と接続する回転軸303を有する。さらに、アーム301には、回転軸303と継ぎ手30の回転軸33が同一線上に重なるように接続溝304が設けられている。 FIG. 3A shows a state before connection. First, the configuration of each element will be described. The joint 30 is connected to a manipulator 32 by a rotary shaft 33 and a joint arm 34. The joint arm 34 is moved up and down (in the direction of arrow 36) by the motor 35 of the manipulator 32, and the joint 30 can be moved up and down (in the direction of arrow 36) accordingly. Further, the joint 30 can rotate from the horizontal direction to the vertical direction (in the direction of the arrow 37) about the rotation shaft 33. At this time, a stopper 38 is provided so that the joint 30 does not rotate freely, and the rotary shaft 33 can be locked and fixed at a desired position. Further, the base 39 of the culture vessel set 20 is connected to the arm 301. The arm 301 has a rotating shaft 303 connected to the motor 302. Further, the arm 301 is provided with a connection groove 304 so that the rotation shaft 303 and the rotation shaft 33 of the joint 30 overlap on the same line.
そして、図3Bのように、台39に培養容器セット20が挿入されるとセンサ305が培養容器セット20の存在を感知する。次に、モータ35が継ぎ手30を下降させて、継ぎ手30の回転軸33を接続溝304へ移動させる。接続溝304内にあるセンサ306が、回転軸33が接続溝304の内部にあることを検知すると、モータ35の動作が止まるように(図示しないモータ制御部によって)制御される。 As shown in FIG. 3B, when the culture vessel set 20 is inserted into the table 39, the sensor 305 detects the presence of the culture vessel set 20. Next, the motor 35 lowers the joint 30 and moves the rotary shaft 33 of the joint 30 to the connection groove 304. When the sensor 306 in the connection groove 304 detects that the rotary shaft 33 is in the connection groove 304, the operation of the motor 35 is controlled (by a motor control unit (not shown)).
接続溝304の内部のセンサ306が継ぎ手30の回転軸33の存在を検知した場合には、図3Cに示されるように、継ぎ手30と培養容器10が接続されており、各回転軸(回転軸33及び回転軸303)が同一線上に存在する状態となる。これによりアーム301に接続しているモータ302の回転軸303を回転(矢印37の方向)させると、継ぎ手30の回転軸33も同様に回転(矢印37の方向)することになり、台39の上の培養容器セット20と継ぎ手30が接続した状態を保ったままで回転(矢印37の方向)をさせることができる。 When the sensor 306 inside the connection groove 304 detects the presence of the rotary shaft 33 of the joint 30, as shown in FIG. 3C, the joint 30 and the culture vessel 10 are connected, and each rotary shaft (rotary shaft) is connected. 33 and the rotating shaft 303) exist on the same line. Accordingly, when the rotating shaft 303 of the motor 302 connected to the arm 301 is rotated (in the direction of the arrow 37), the rotating shaft 33 of the joint 30 is similarly rotated (in the direction of the arrow 37). The upper culture container set 20 and the joint 30 can be rotated (in the direction of the arrow 37) while maintaining the connected state.
図3Dは、継ぎ手30と培養容器10を水平方向から垂直方向へ回転(矢印37の方向)させ、継ぎ手30と培養容器セット20を鉛直方向に立てた状態を示している。この状態で、流路31内に(希釈された)培養液を流して培養容器10の内部へ注液する。その際、培養容器10の下部の接続穴12である注液口121から培養液を注入し、それに一対となる培養容器10の上部の接続穴12である廃液口122から廃液もしくは排気が流れ出るように構成している。 FIG. 3D shows a state in which the joint 30 and the culture vessel 10 are rotated from the horizontal direction to the vertical direction (the direction of the arrow 37), and the joint 30 and the culture vessel set 20 are set up in the vertical direction. In this state, the (diluted) culture solution is poured into the flow channel 31 and injected into the culture vessel 10. At that time, the culture solution is injected from the injection port 121 which is the connection hole 12 at the lower part of the culture vessel 10, and the waste solution or the exhaust gas flows out from the waste solution port 122 which is the connection hole 12 at the upper part of the culture vessel 10. It is configured.
培養液を注入し終えたら、水平に戻して図3Bの状態として、継ぎ手30を培養容器10から外し、図3Aのように完全に分離した状態として、培養液の交換や培養液内細胞の注入を終了する。 After injecting the culture solution, it is returned to the horizontal state as shown in FIG. 3B, and the joint 30 is removed from the culture vessel 10 and is completely separated as shown in FIG. 3A. Exit.
<注液及び廃液するための流路構成>
次に、培養容器セット20に設置した複数枚の培養容器10へ培養液の注入するための流路構成について説明する。最初に最も基本的な直列型、並列型についてそれぞれの長所と短所について検討する。
<Flow path configuration for injection and waste liquid>
Next, the flow path configuration for injecting the culture solution into the plurality of culture containers 10 installed in the culture container set 20 will be described. First, we will consider the advantages and disadvantages of the most basic series and parallel types.
(1)直列型の流路構成は、1つの培養容器10に液を入れて、その廃液口122を次の培養容器10の注液口121につなげて、全ての培養容器10を接続するものである。この直列型の構成には、流路や送液系が単純な構成になる長所があるが、培地交換の際に最後の培養容器10が新鮮な培養液にならない不均一性、立てた際に高さによる圧力差ができて制御しにくく、1つの培養容器10がカビや菌などに汚染すると全てが汚染するという短所がある。 (1) The serial flow path configuration is such that a liquid is put into one culture vessel 10 and the waste liquid port 122 is connected to the liquid injection port 121 of the next culture vessel 10 to connect all the culture vessels 10. It is. This series configuration has the advantage that the flow path and the liquid feeding system are simple, but the non-uniformity that the last culture vessel 10 does not become a fresh culture solution when the medium is replaced, It is difficult to control because of the pressure difference due to the height, and there is a disadvantage that if one culture vessel 10 is contaminated with mold, fungus or the like, everything is contaminated.
一方、並列型の流路構成は、全ての培養容器10を独立して並列に液を注入するものである。この並列型の構成には、1つの培養容器10でカビや菌などの汚染が発生しても、他の培養容器10は汚染されにくく、独立して培養液を注入するので培養液を均一に注入することができ、培養容器10の高さによる培養容器10ごとの注入時の圧力差が生じないという長所があるが、流路や送液系が極めて複雑になってしまうという短所がある。 On the other hand, the parallel type flow path configuration is to inject the liquid in parallel in all the culture vessels 10. In this parallel type configuration, even if contamination of molds or fungi occurs in one culture vessel 10, the other culture vessel 10 is hardly contaminated and the culture solution is injected independently, so that the culture solution is made uniform. Although there is an advantage that the pressure difference during the injection can not be generated for each culture vessel 10 due to the height of the culture vessel 10, there is a disadvantage that the flow path and the liquid feeding system become extremely complicated.
本発明者らは、これらの検討結果を踏まえて、それぞれの長所を生かす方式(本実施形態)を考案するに至った。つまり、継ぎ手30と接続された培養容器セット20を鉛直方向に立てたときに水平方向で並ぶ培養容器10を並列につなぎ、その単位ごとに送液する部分並列型の流路構成である。 Based on these examination results, the present inventors have devised a method (this embodiment) that takes advantage of each advantage. In other words, when the culture vessel set 20 connected to the joint 30 is set up in the vertical direction, the culture vessels 10 arranged in the horizontal direction are connected in parallel, and the liquid is sent in units.
(2)図4を参照して、部分並列型の流路31の構成と培養容器セット20と接続する継ぎ手30の構成について説明する。
図4Aに示されるように、継ぎ手30に接続した培養容器セット20を矢印37の方向に回転して鉛直方向に立てたときに、水平に並ぶ培養容器10の下側の接続穴12を注液口121、上側の接続穴12を廃液口122として、並列に処理できる構成にしている。つまり、図4Bに示されるように、10−1、10−2、10−3のそれぞれのグループ単位で、並列処理されるようになっている。
(2) With reference to FIG. 4, the structure of the partial parallel flow path 31 and the structure of the joint 30 connected to the culture vessel set 20 will be described.
As shown in FIG. 4A, when the culture vessel set 20 connected to the joint 30 is rotated in the direction of the arrow 37 to stand in the vertical direction, the lower connection hole 12 in the horizontally arranged culture vessel 10 is injected. The port 121 and the upper connection hole 12 are used as a waste liquid port 122 so that they can be processed in parallel. That is, as shown in FIG. 4B, parallel processing is performed in units of groups 10-1, 10-2, and 10-3.
培養容器セット20を立てた状態でそれら水平に並ぶ複数の培養容器10を垂直方向に追加して並べることで、流路や送液系が単純な構成になるという直列型の長所が得られ、また全体の汚染のされにくさや培養液の均一注入、培養容器10の高さによる圧力差がないという並列型の長所を有した構成となる。 In a state where the culture container set 20 is erected, the plurality of culture containers 10 arranged horizontally are arranged in the vertical direction to obtain a series type advantage that the flow path and the liquid feeding system have a simple configuration, Moreover, it becomes the structure which had the advantage of the parallel type that there is no pressure difference by the difficulty of whole contamination, uniform injection | pouring of a culture solution, and the height of the culture container 10. FIG.
<並列型送液・廃液システムの動作>
続いて、図1に戻り、その部分並列型の流路31を実現する全体の流路を有する注液・廃液システムにおける培養液の流について説明する。
<Operation of parallel liquid feed / waste liquid system>
Next, returning to FIG. 1, the flow of the culture solution in the injection / waste solution system having the entire flow path that realizes the partially parallel flow path 31 will be described.
細胞入り培養液15は、細胞培養装置1に設置しているエアロック室16の外部扉161から投入されて、エアロック室16に入る。そして、エアロック室16の内部扉162が開いて、そこからモータ駆動で流路マニピュレータ163が下がり、ポンプ17により細胞入り培養液15を吸ってタンク19へ移動させる。また、ポンプ17により希釈用培養液181をタンク19に移動して、細胞の密度を調整する。その際にタンク液面センサ191でタンク19内培養液192の量をモニタする。ここで、培地交換の際には、細胞入り培養液15の送液工程は必要なく、希釈用培養液181のみをタンク19へ移動させる。 The cell-containing culture solution 15 is introduced from the external door 161 of the air lock chamber 16 installed in the cell culture apparatus 1 and enters the air lock chamber 16. Then, the internal door 162 of the air lock chamber 16 is opened, and from there, the flow path manipulator 163 is lowered by motor driving, and the pump 17 sucks the cell culture medium 15 and moves it to the tank 19. In addition, the culture medium 181 for dilution is moved to the tank 19 by the pump 17 to adjust the cell density. At that time, the tank liquid level sensor 191 monitors the amount of the culture solution 192 in the tank 19. Here, when the medium is exchanged, there is no need to send the cell-containing culture solution 15, and only the dilution culture solution 181 is moved to the tank 19.
そして、ポンプ17によりタンク19から希釈された培養液192を多方弁40に送液する。その後、電磁弁41からなる多方弁40により希釈された培養液192を分液して、培養容器10内へ希釈された培養液192を送液する。ここで、多方弁40から培養容器10の注液口121までの垂直方向の高さy1を有す培養容器10(培養容器グループ10−1)のみへ同時に送液する。図1のy1+y2(培養容器グループ10−2)、y1+y2+y3(培養容器グループ10−3)についても同様に送液する。ここで、各グループで使用するチューブ42やコネクタ43の径など、高さ以外で圧力による差が出ないように全て同じとする。また、同一グループ内では、注液位置及び廃液位置(高さ)が同一に設定されているので、注液時及び廃液時の圧力差が生じないような構成となっている。 Then, the culture solution 192 diluted from the tank 19 by the pump 17 is sent to the multi-way valve 40. Thereafter, the diluted culture solution 192 is separated by the multi-way valve 40 including the electromagnetic valve 41, and the diluted culture solution 192 is fed into the culture vessel 10. Here, the liquid is fed simultaneously only to the culture container 10 (culture container group 10-1) having a vertical height y1 from the multi-way valve 40 to the liquid injection port 121 of the culture container 10. In the same manner, y1 + y2 (culture container group 10-2) and y1 + y2 + y3 (culture container group 10-3) in FIG. Here, the diameters of the tubes 42 and connectors 43 used in each group are all the same so that there is no difference due to pressure other than the height. Further, since the injection position and the waste liquid position (height) are set to be the same within the same group, the pressure difference between the injection and the waste liquid does not occur.
培養容器10の廃液口122から出てきた余分の培養液は、使用済培養液25として液面センサ104により感知される。そして、その感知した結果に基づいて、制御装置106がチューブ42をピンチバルブ型のような電磁弁105で閉じる。これにより、同時送液している他の培養容器10へ希釈された培養液192を入れやすくする。ここで、同じ送液系の電磁弁105が閉じたら(同一グループの全ての培養容器の廃液口から余分の培養液が出てきて電磁弁105が閉じた場合)、多方弁40の電磁弁41を別の弁に切り換えて、別の高さの培養容器10(他の培養容器グループ)へ送液する。その際、同じ送液系の全ての電磁弁105が閉じずに、当該培養容器グループにおける全ての培養容器10を満たすことのできる量の培養液192を送液していたら、液漏れとしてエラーを表示することとする。全ての培養容器グループの電磁弁105が閉じたら作業終了として、継ぎ手30と培養容器セット20を外して、培養を続ける。流路31内に残った廃液は全て、廃液容器24へ移動する。 The excess culture solution coming out from the waste solution port 122 of the culture vessel 10 is detected by the liquid level sensor 104 as the used culture solution 25. Based on the sensed result, the control device 106 closes the tube 42 with an electromagnetic valve 105 such as a pinch valve type. This makes it easier to put the diluted culture solution 192 into the other culture vessel 10 that is simultaneously fed. Here, when the electromagnetic valve 105 of the same liquid feeding system is closed (when the extra culture liquid comes out from the waste liquid ports of all the culture vessels in the same group and the electromagnetic valve 105 is closed), the electromagnetic valve 41 of the multi-way valve 40 is used. Is switched to another valve and fed to a culture vessel 10 (another culture vessel group) of a different height. At that time, if all the solenoid valves 105 of the same liquid feeding system are not closed and an amount of the culture liquid 192 that can fill all the culture containers 10 in the culture container group is fed, an error will be caused as a liquid leak. It will be displayed. When the solenoid valves 105 of all the culture vessel groups are closed, the operation is finished and the joint 30 and the culture vessel set 20 are removed and the culture is continued. All of the waste liquid remaining in the flow path 31 moves to the waste liquid container 24.
<多方弁の構成>
図5乃至7を用いて、多方弁40の構成について説明する。本実施形態における多方弁40は、1ポートの入口及び9ポートの出口を有している。また、培養容器セット20は、縦3枚及び横3枚で計9枚の培養容器10をセットできる構成とする。なお、多方弁40においては、同じ方式で最大20ポートまで増やすことができる。
<Configuration of multi-way valve>
The configuration of the multi-way valve 40 will be described with reference to FIGS. The multi-way valve 40 in this embodiment has a 1-port inlet and a 9-port outlet. In addition, the culture container set 20 is configured to be able to set a total of nine culture containers 10 in three vertical and three horizontal. Note that the multi-way valve 40 can be increased up to a maximum of 20 ports in the same manner.
図5は流体回路を示している。培養容器セット20を鉛直方向に立てた際(図3D参照)、水平方向の同一培養溶液グループに含まれる培養容器は3枚であることから、多方弁40では、1つの電磁弁41が並列3ポートを有し、垂直方向が3列であるから並列3ポートを有する電磁弁41を3セット設けられ、計9ポートとなっている。ポート番号Aで培養液192を多方弁40に入れ、ポート番号B、C、Dが電磁弁SV1(401)で並列、ポート番号E、F、Gが電磁弁SV2(402)で並列、ポート番号H、I、Jが電磁弁SV3(403)で並列に培養液192を排出できるようになっている。 FIG. 5 shows a fluid circuit. When the culture container set 20 is erected in the vertical direction (see FIG. 3D), since there are three culture containers included in the same culture solution group in the horizontal direction, in the multi-way valve 40, one electromagnetic valve 41 is arranged in parallel. Since there are three ports in the vertical direction, three sets of solenoid valves 41 having three parallel ports are provided, for a total of nine ports. The culture solution 192 is put into the multi-way valve 40 with the port number A, the port numbers B, C, D are parallel with the solenoid valve SV1 (401), the port numbers E, F, G are parallel with the solenoid valve SV2 (402), the port number H, I, and J can discharge the culture solution 192 in parallel by the solenoid valve SV3 (403).
図6は、各ポートと各電磁弁41の配置及び構成を三次元的に示した図である。図7Aは多方弁40の上面図であり、図7Bは各電磁弁41の内部構成を示す図である。 FIG. 6 is a diagram three-dimensionally showing the arrangement and configuration of each port and each solenoid valve 41. FIG. 7A is a top view of the multi-way valve 40, and FIG. 7B is a diagram showing the internal configuration of each electromagnetic valve 41.
多方弁40は、流路413のあるマニホールド44とダイアフラム型417の電磁弁41により構成されている。この電磁弁41はバネ411で栓412を流路413に押し付けて通常クローズ(NC)の状態となっているが、ソレノイド414に電線415からの電気を通して磁界を形成すると、永久磁石416が上がって栓412が外れることにより、流路413がオープンになる。電気を止めるとバネ411により永久磁石416が下がって栓412がされる。そして、外部からのチューブ42とマニホールド44とはコネクタ43によって接続されている。まずタンク19からの培養液192は、Aにてマニホールド44内部に入るが全ての電磁弁41はクローズしているため液は流れない。制御装置から電気が流れて、例えば電磁弁SV1(401)がオープンになるとコネクタB、C、Dから培養液192が等量流れる。ここで、高さの違いから生じる圧力差をなくすために、マニホールド44底面からコネクタ43までの高さは全て等しい。 The multi-way valve 40 includes a manifold 44 having a flow path 413 and a diaphragm valve 417 electromagnetic valve 41. The electromagnetic valve 41 is normally closed (NC) by pressing the plug 412 against the flow path 413 with a spring 411. However, when a magnetic field is formed in the solenoid 414 through electricity from the electric wire 415, the permanent magnet 416 is raised. When the stopper 412 is removed, the flow path 413 is opened. When electricity is stopped, the permanent magnet 416 is lowered by the spring 411 and the stopper 412 is closed. The tube 42 from the outside and the manifold 44 are connected by a connector 43. First, the culture solution 192 from the tank 19 enters the inside of the manifold 44 at A, but the solution does not flow because all the solenoid valves 41 are closed. When electricity flows from the control device and, for example, the electromagnetic valve SV1 (401) is opened, an equal amount of the culture solution 192 flows from the connectors B, C, and D. Here, in order to eliminate the pressure difference resulting from the difference in height, the height from the bottom surface of the manifold 44 to the connector 43 is all equal.
<送液動作のソフトウェア的実現>
本発明では、以上説明した送液動作を、コンピュータプログラムを用いて実現することができる。図8は、本発明の実施形態による送液システム全体においてコンピュータ制御に関連する部分の構成を示すブロック図である。図8における各ブロックはバス100によって接続されている。図9は、送液システムの動作を説明するためのフローチャートである。
<Software implementation of liquid feeding operation>
In the present invention, the liquid feeding operation described above can be realized using a computer program. FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a part related to computer control in the entire liquid delivery system according to the embodiment of the present invention. Each block in FIG. 8 is connected by a bus 100. FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the liquid delivery system.
(1)図8において、CPU101は送液システムの動作全体を制御し、少なくとも図9
に示すフローチャートによる動作の制御主体となるものである。つまり、CPU101は、システムの動作開始によりROM102に格納されている図9のフローチャートに基づく制御プログラムを読み出し、RAM103上に展開し、システム全体を制御する。なお、制御装置106の動作をCPU101に実行させることも可能である。
(1) In FIG. 8, the CPU 101 controls the entire operation of the liquid feeding system, and at least FIG.
It becomes a control subject of the operation according to the flowchart shown in FIG. That is, the CPU 101 reads out a control program based on the flowchart of FIG. 9 stored in the ROM 102 when the operation of the system is started, develops it on the RAM 103, and controls the entire system. It is possible to cause the CPU 101 to execute the operation of the control device 106.
ポンプ17は、流路内で培養液を移動させるのに用いられる。CPU101によりポンプ17を正転、逆転させたり、速度を変化させたりすることができる。タンク液面センサ191は細胞にダメージを与えないような帯域の光などで、タンク19内に液体が入っているとそれを感知して、制御部に信号を送る。廃液液面センサ104はチューブ42に接続して、チューブ42内に液体が満たされているかを感知して、制御装置106に信号を送る。初期に培養容器10に培養液の入っていない細胞播種用、初期に培養液が入っている培地交換用でそれぞれ異なる。多方弁電磁弁41と電磁弁105において、それぞれセンサからの信号により、ソレノイドへ電気を流して弁の開閉をおこなうものである。 The pump 17 is used to move the culture solution in the flow path. The CPU 101 can rotate the pump 17 forward and backward, and change the speed. The tank liquid level sensor 191 detects a liquid in the tank 19 with light in a band that does not damage cells, and sends a signal to the control unit. The waste liquid level sensor 104 is connected to the tube 42, senses whether the liquid is filled in the tube 42, and sends a signal to the control device 106. It is different for cell seeding in which no culture solution is contained in the culture vessel 10 in the initial stage and for medium exchange in which the culture solution is initially contained. In the multi-way valve solenoid valve 41 and the solenoid valve 105, the valve is opened and closed by supplying electricity to the solenoid in accordance with signals from the sensors.
入力部107は、例えば利用者が培養容器の搬出入を指示するためのものであり、キーボードやマウス等が該当する。表示部108は、例えば培養システムが動作中であることや利用者からの指示内容等を表示するためのものであり、CRTや液晶ディスプレイ等が該当する。 The input unit 107 is, for example, for a user to instruct to carry in / out the culture vessel, and corresponds to a keyboard, a mouse, or the like. The display unit 108 is, for example, for displaying that the culture system is in operation or the instruction content from the user, and corresponds to a CRT, a liquid crystal display, or the like.
(2)続いて、図9を用いて図8のような構成を備える送液システムの動作につて説明する。ここでは送液システムで主要な動作をする培地交換について説明する。細胞の入った培養液15は本工程の前にポンプ17でタンク19に送液する。なお、特に断らない限り、動作主体はCPU101である。 (2) Next, the operation of the liquid delivery system having the configuration as shown in FIG. 8 will be described with reference to FIG. Here, medium exchange which performs main operations in the liquid feeding system will be described. The culture solution 15 containing cells is sent to a tank 19 by a pump 17 before this step. Note that the operating subject is the CPU 101 unless otherwise specified.
培地交換が必要な時間になる(ステップS901)と、ポンプ17を動作させて培養液181をタンク19へ送液する(ステップS902)。そして、タンク19内に培養液181が入ったことをセンサ191で感知し(ステップS903)、培養液192の量を判断する(ステップS904)。所定量の培養液192が入ったなら処理はステップS905に移行し、まだ完全に培養液192が入っていない場合にはステップS903に戻りポンプ17を作動し続ける。ここで、培養液192の液面は液面センサ191によって検出され、その検出結果がCPU101に伝えられる。 When it is time to change the medium (step S901), the pump 17 is operated to send the culture solution 181 to the tank 19 (step S902). Then, the sensor 191 detects that the culture solution 181 has entered the tank 19 (step S903), and determines the amount of the culture solution 192 (step S904). If the predetermined amount of the culture solution 192 has entered, the process proceeds to step S905. If the culture solution 192 has not been completely contained, the process returns to step S903 and the pump 17 is continuously operated. Here, the liquid level of the culture solution 192 is detected by the liquid level sensor 191, and the detection result is transmitted to the CPU 101.
ステップS904で培養液192が全て入った判断された場合には、ポンプ17の動作が停止される(ステップS905)。送液に必要な多方弁40の電磁弁41に電流を流して流路413を開けて(ステップS906)ポンプ17を動作させ、タンク19内の培養液192を培養容器10の内部へ送る(ステップS907)。ここまでに、培養容器セット20と継ぎ手30の接続は終えており、培養容器セット20は図3Dのように立った状態にある。 If it is determined in step S904 that all of the culture solution 192 has entered, the operation of the pump 17 is stopped (step S905). A current is passed through the electromagnetic valve 41 of the multi-way valve 40 necessary for liquid supply to open the flow path 413 (step S906), the pump 17 is operated, and the culture solution 192 in the tank 19 is sent to the inside of the culture vessel 10 (step) S907). Up to this point, the connection between the culture vessel set 20 and the joint 30 has been completed, and the culture vessel set 20 is standing as shown in FIG. 3D.
培養容器10内部の培養空間11に培養液192が満たされて、廃液口122からチューブ42を通って余分な培養液或いは使用済培養液25が出てきて、廃液センサ104がそれを感知したら(ステップS908)、そのチューブ42にある電磁弁105に電流を通して(ステップS909)、その流路413を閉じて、余分な培養液の排出を止める。並列で入れている培養容器10(同一の培養容器グループ)において、廃液口122から出たチューブ42の廃液センサ104が感知して、電磁弁105に電流が流れていなければステップS908へ戻り、ポンプ17動作し続けて希釈された培養液192を流し続ける。ただし、全ての希釈された培養液192が交換できる量を流しても、全ての電磁弁105が動作していなければ、液漏れか装置の故障であると考えられるので、表示部にエラーコードを出す。ステップS910で全ての電磁弁105が動作したと判断したらステップS911に進み、ポンプ17を停止させ、多方弁40の電磁弁41を閉じる(ステップS911)。多方弁40の全ての電磁弁41が動作していなければ、動作していない電磁弁41をあけて(ステップS914)、ステップS907へ移動する。ステップS912で全ての電磁弁41が作動したと判断したら、ステップS913に進み、送液作業を終了する。 When the culture solution 192 is filled in the culture space 11 inside the culture vessel 10 and the excess culture solution or the used culture solution 25 comes out from the waste solution port 122 through the tube 42 and the waste solution sensor 104 detects it ( In step S908), an electric current is passed through the solenoid valve 105 in the tube 42 (step S909), the flow path 413 is closed, and the discharge of excess culture medium is stopped. In the culture vessel 10 (the same culture vessel group) put in parallel, if the waste liquid sensor 104 of the tube 42 coming out from the waste liquid port 122 senses and no current flows through the electromagnetic valve 105, the process returns to step S908, and the pump Continue to run 17 and continue to flow diluted culture 192. However, if all diluted culture fluids 192 flow through an exchangeable amount and all solenoid valves 105 are not operating, it is considered that the fluid leaks or the device is malfunctioning. put out. If it is determined in step S910 that all the solenoid valves 105 have been operated, the process proceeds to step S911, where the pump 17 is stopped and the solenoid valve 41 of the multi-way valve 40 is closed (step S911). If all the solenoid valves 41 of the multi-way valve 40 are not operating, the solenoid valves 41 that are not operating are opened (step S914), and the process proceeds to step S907. If it is determined in step S912 that all the solenoid valves 41 have been operated, the process proceeds to step S913, and the liquid feeding operation is terminated.
なお、実施形態の機能は実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピィ(登録商標)ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどが用いられる。 Note that the functions of the embodiment can also be realized by a program code of software to be realized. In this case, a storage medium in which the program code is recorded is provided to the system or apparatus, and the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus reads the program code stored in the storage medium. In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and the storage medium storing the program code constitute the present invention. As a storage medium for supplying such program code, for example, floppy (registered trademark) disk, CD-ROM, DVD-ROM, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, CD-R, magnetic tape, non-volatile A memory card, ROM, or the like is used.
また、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ上のメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータのCPUなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現されるようにしてもよい。 Also, based on the instruction of the program code, an OS (operating system) running on the computer performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing. May be. Further, after the program code read from the storage medium is written in the memory on the computer, the computer CPU or the like performs part or all of the actual processing based on the instruction of the program code. Thus, the functions of the above-described embodiments may be realized.
また、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをネットワークを介して配信し、そのコードをシステム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はCD-RW、CD-R等の記憶媒体に格納し、そのシステム又は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行するようにしてもよい。 Also, the program code of software that realizes the functions of the embodiment is distributed via a network, and the code is stored in a storage means such as a hard disk or memory of a system or apparatus or a storage medium such as a CD-RW or CD-R. The computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus may read and execute the program code stored in the storage unit or the storage medium.
<まとめ>
本発明の実施形態による流路構造においては、水平方向で等しい高さにある培養容器全てに一つの電磁弁を割り当て、ブロック単位で、その電磁弁のON、OFF制御をすることで等量の液を同時に送液する。これにより、複数個のカートリッジへ同時に送液することができる。よって、流路システム全体の効率化と送液時間の短縮を図ることができ、それにより温度や水圧による外力など細胞に与えるダメージを最小限に抑えることができる。
<Summary>
In the flow path structure according to the embodiment of the present invention, one electromagnetic valve is assigned to all the culture vessels at the same height in the horizontal direction, and an equal amount is obtained by ON / OFF control of the electromagnetic valve in block units. The liquid is sent simultaneously. Thereby, it is possible to simultaneously feed liquids to a plurality of cartridges. Therefore, the efficiency of the entire flow path system can be improved and the liquid feeding time can be shortened, whereby damage to cells such as external force due to temperature and water pressure can be minimized.
ここで、同時送液をする培養容器と電磁弁からの出口がそれぞれ水平方向に対して等しい高さにするのは、パスカルの原理により培養容器の高さでその高さ分の水筒差からくる培地注入量の差を排除するためである。このとき、電磁弁から培養容器までの流路の径と長さは全て等しいものとする。このようにすることにより、各培養容器への送液時の圧力を等しくすることができる。 Here, the culture vessel that feeds the liquid simultaneously and the outlet from the solenoid valve are set to the same height in the horizontal direction because of the height of the culture vessel according to the Pascal principle. This is to eliminate the difference in the amount of medium injected. At this time, the diameter and length of the flow path from the electromagnetic valve to the culture vessel are all equal. By doing in this way, the pressure at the time of liquid feeding to each culture vessel can be made equal.
また、培養容器と継ぎ手が着脱できるようになっている。よって、流路内の洗浄を可能にして、たんぱく質などの固化による流路内のつまりを排除することができる。 In addition, the culture container and the joint can be attached and detached. Therefore, it is possible to clean the inside of the flow path and eliminate clogging in the flow path due to solidification of proteins and the like.
さらに、培養容器と継ぎ手が接続しなければ閉鎖系の培養容器で、培養容器と継ぎ手を接続すれば流路を通すことができる。そのため、菌やカビなどが入らずにクリーンな状態で送液できる。 Furthermore, if the culture vessel and the joint are not connected, it is a closed culture vessel, and if the culture vessel and the joint are connected, the flow path can be passed. Therefore, liquid can be sent in a clean state without entering bacteria or mold.
また、送液後の流路にセンサを設け、出口側の電磁弁でセンサの検知結果に基づいて、流路の閉鎖をするようにしてもよい。これにより、必要な培地量を減らすることができ、効率性を上げることを可能にする。 Further, a sensor may be provided in the flow path after liquid feeding, and the flow path may be closed based on the detection result of the sensor by an electromagnetic valve on the outlet side. Thereby, the required amount of medium can be reduced and efficiency can be increased.
なお、実施形態では述べていないが、本発明では、培養容器セットと継ぎ手の形状を変えることができるようになっている。これによって、様々な形状の培養容器や一個または複数の培養容器に対応することを可能となる。従って、培養の対象となる組織ごとに培養容器が異なる場合においても、本システムを利用することができ、非常に柔軟な細胞培養システムを構築することができる。 Although not described in the embodiment, in the present invention, the shape of the culture vessel set and the joint can be changed. Accordingly, it is possible to cope with various shapes of culture containers and one or a plurality of culture containers. Therefore, even when the culture container is different for each tissue to be cultured, this system can be used, and a very flexible cell culture system can be constructed.
本発明は、培養容器セットや多方型電磁弁により、上記のように一個もしくは複数個の培養容器へ、さらに継ぎ手と培養容器セットの形状を変えるだけで、様々な培養条件に対応することができる。これにより、無人化による高いクリーン度が要求されている細胞培養作業の自動化において、汎用性をもち、また大量の培養容器に対応でき、高効率で均一に培地を注液することができるため、細胞移植や再生医療などの産業において需要が高く、利用可能性は高いことが予想される。 The present invention can cope with various culture conditions only by changing the shape of the joint and the culture container set to one or a plurality of culture containers as described above by using the culture container set or the multi-directional solenoid valve. . As a result, in automating cell culture work that requires a high degree of cleanliness due to unmanned operation, it has versatility and can be used for a large number of culture vessels, so that the medium can be injected uniformly with high efficiency. The demand is high in industries such as cell transplantation and regenerative medicine, and the availability is expected to be high.
1・・・細胞培養装置、10・・・培養容器、11・・・培養空間、12・・・接続穴、121・・・注液口、122・・・廃液口、13・・・培養容器側面、14・・・培養室、15・・・細胞入り培養液、16・・・エアロック室、161・・・外部扉、162・・・内部扉、163・・・流路マニピュレータ、17・・・ポンプ、18・・・培養液容器、181・・・培養液(希釈用)、19・・・タンク、191・・・液面センサ、192・・・希釈された細胞入り培養液、20・・・培養容器セット、21・・・凹部、22・・・バネ型固定具、23・・・取り外し穴、24・・・廃液容器、25・・・使用済培養液(廃液)、30・・・継ぎ手、31・・・流路、32・・・マニピュレータ、33・・・回転軸、34・・・継ぎ手アーム、35・・・モータ、36・・・上下方向、37・・・回転方向、38・・・ストッパ、39・・・台、301・・・アーム、302・・・モータ、303・・・回転軸、304・・・接続溝、305・・・センサ、306・・・センサ、40・・・多方弁、41・・・電磁弁、42・・・チューブ、43・・・コネクタ、44・・・マニホールド、401・・・電磁弁、402・・・電磁弁、403・・・電磁弁、411・・・バネ、412・・・栓、413・・・流路、414・・・ソレノイド、415・・・電線、416・・・永久磁石、417・・・ダイアフラム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cell culture apparatus, 10 ... Culture container, 11 ... Culture space, 12 ... Connection hole, 121 ... Injection hole, 122 ... Waste liquid port, 13 ... Culture container Side surface, 14 ... culture chamber, 15 ... cell culture medium, 16 ... airlock chamber, 161 ... outer door, 162 ... inner door, 163 ... flow path manipulator, 17. ..Pump, 18 ... culture solution container, 181 ... culture solution (for dilution), 19 ... tank, 191 ... liquid level sensor, 192 ... diluted cell culture solution, 20・ ・ ・ Culture container set, 21 ・ ・ ・ Recess, 22 ・ ・ ・ Spring-type fixture, 23 ・ ・ ・ Removal hole, 24 ・ ・ ・ Waste liquid container, 25 ・ ・ ・ Used culture liquid (waste liquid), 30 ..Joints, 31 ... flow paths, 32 ... manipulators, 33 ... rotating shafts, 34 ... joints Arm, 35 ... motor, 36 ... vertical direction, 37 ... rotational direction, 38 ... stopper, 39 ... stand, 301 ... arm, 302 ... motor, 303 ... Rotating shaft 304 ... Connection groove 305 ... Sensor 306 ... Sensor 40 ... Multi-way valve 41 ... Solenoid valve 42 ... Tube 43 ... Connector 44 .. Manifold, 401 ... Solenoid valve, 402 ... Solenoid valve, 403 ... Solenoid valve, 411 ... Spring, 412 ... Plug, 413 ... Flow path, 414 ... Solenoid, 415 ... Electric wire, 416 ... Permanent magnet, 417 ... Diaphragm
Claims (13)
液体を収める液体容器と、
液体導入口及び液体取出口を各々備えた複数の培養容器を保持する培養容器セットと、
前記培養容器セットに保持された前記複数の培養容器の前記液体導入口に前記液体容器に収められた前記液体を導入し、前記複数の培養容器の前記液体取出口から前記液体を排出する、液体導入排出手段と、
前記複数の液体導入口及び前記複数の液体取出口と、前記液体導入排出手段とを接続する接続部材と、
前記培養容器セットを保持する培養セット保持部と、
前記培養容器セット保持部に接続され、第一の回転軸を有する姿勢変更手段と、
を備えることを特徴とする細胞培養装置。 A cell culture apparatus for culturing cells using a culture vessel,
A liquid container for containing the liquid;
A culture container set for holding a plurality of culture containers each having a liquid inlet and a liquid outlet;
A liquid that introduces the liquid contained in the liquid container into the liquid inlets of the plurality of culture containers held in the culture container set, and discharges the liquid from the liquid outlets of the plurality of culture containers. Introducing and discharging means;
A connecting member that connects the plurality of liquid inlets and the plurality of liquid outlets, and the liquid inlet / outlet means;
A culture set holding unit for holding the culture container set;
A posture changing means connected to the culture vessel set holding unit and having a first rotation axis;
A cell culture device comprising:
前記姿勢変更手段は、前記第一の回転軸と、前記第二の回転軸が同一軸上に重なるように接続させる接続部材を有することを特徴とする請求項1に記載の細胞培養装置。 The connecting member has a second rotation axis;
The cell culture device according to claim 1, wherein the posture changing means includes a connecting member that connects the first rotating shaft and the second rotating shaft so as to overlap each other.
前記培養容器セットが垂直状態にあるとき、前記複数の液体取出口と前記複数の液体導入口とは鉛直方向に間隔を隔てて配置されることを特徴とする請求項1に記載の細胞培養装置。 The state change means, during the operation of the liquid introduction and discharge means, the posture of the culture vessel set is changed from a horizontal state to a vertical state with its center line as a rotation axis,
2. The cell culture device according to claim 1, wherein when the culture container set is in a vertical state, the plurality of liquid outlets and the plurality of liquid inlets are spaced apart in the vertical direction. .
前記培養容器セットが垂直状態にあるとき、k段目(kは1≦k≦nの整数)にあるm個の培養容器において、前記液体導入排出手段による送液の圧力が前記複数の液体導入口においてそれぞれ同一であることを特徴とする請求項5に記載の細胞培養装置。 The culture vessel set can hold m × n (m is an integer of 2 or more, n is an integer of 1 or more) culture vessels,
When the culture vessel set is in a vertical state, in the m number of culture vessels at the k-th stage (k is an integer of 1 ≦ k ≦ n), the liquid feeding pressure by the liquid introduction / discharge means is the plurality of liquid introductions The cell culture device according to claim 5, wherein each of the mouths is the same.
前記複数の送液及び排液用の流路の断面積はそれぞれ等しく、
前記k段目の前記流路の長さは互いに等しいことを特徴とする請求項8に記載の細胞培養装置。 The liquid introduction / discharge means has a plurality of liquid feeding and draining channels,
The cross-sectional areas of the plurality of liquid feeding and draining flow paths are equal,
The cell culture device according to claim 8, wherein the lengths of the flow paths in the k-th stage are equal to each other.
前記センサが前記液体の排出を検知した場合に、前記スイッチ手段は、次の段のm個の培養容器へ送液するように前記液体導入排出手段の動作を切り換えることを特徴とする請求項11に記載の細胞培養装置。 And a sensor for detecting the discharge of the liquid from the outlets of the m culture vessels into which the liquid has been introduced by the liquid introduction / discharge means,
12. When the sensor detects the discharge of the liquid, the switch means switches the operation of the liquid introduction / discharge means so that the liquid is fed to m culture vessels in the next stage. The cell culture device described in 1.
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