JP2011050344A - Apparatus for culturing cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for culturing cells which is capable of improving the proliferation efficiency of cells cultured in a liquid in a culturing container. <P>SOLUTION: The apparatus for culturing cells includes detecting means 30 for detecting the density distribution of a cell group cultured in the liquid in the culturing container, agitating means 28 for agitating the cells in the culturing container by oscillating the culturing container, environment-regulating means 12 for regulating the environment of the culturing container during a detecting time and an agitating time to a previously set environment, and action-regulating means 81 for setting the patterns of the oscillation by the agitating means based on the density distribution detected by the detecting means. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、培養容器内の液体中で培養される細胞を観察することが可能な細胞培養装置に関する。   The present invention relates to a cell culture apparatus capable of observing cells cultured in a liquid in a culture container.

細胞の継代培養を行う場合には、培養容器内の培養液を交換する作業や、細胞を新しい培養液へ播種する作業が必要となる。最近では、再生医療用の幹細胞に関する継代培養も行われており、継代培養の作業性の向上を図った細胞培養装置も提案されている(特許文献1参照)。   When performing subculture of cells, it is necessary to replace the culture solution in the culture vessel or to inoculate the cells into a new culture solution. Recently, subculture for stem cells for regenerative medicine has also been performed, and a cell culture apparatus that improves workability of subculture has also been proposed (see Patent Document 1).

特開2004−016194号公報JP 2004-016194 A

このような継代培養では、培養容器の底面(以下、「接着面」と称する。)に対する細胞の接着強度と、細胞同士の接着強度との関係によっては、細胞が増殖する過程で一部の細胞群が凝集し、培養容器内で密度の不均一性(以下、「凝集ムラ」と称する。)が発生することがある。この状態で培養を続行すると、高密度で凝集した細胞群の中で十分な栄養を吸収できずに死滅する細胞が多くなるため、培養容器内における細胞の増殖効率は、著しく低下する虞がある。   In such subculture, depending on the relationship between the adhesion strength of the cells to the bottom surface of the culture vessel (hereinafter referred to as “adhesion surface”) and the adhesion strength between the cells, some of the cells grow in the process of proliferation. A group of cells may aggregate and non-uniform density (hereinafter referred to as “aggregation unevenness”) may occur in the culture vessel. If culturing is continued in this state, the cell growth efficiency in the culture vessel may be significantly reduced because more cells in the densely aggregated cells cannot absorb sufficient nutrients and die. .

本発明は、培養容器内の液体中で培養される細胞の増殖効率を向上させることのできる細胞培養装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the cell culture apparatus which can improve the proliferation efficiency of the cell cultured in the liquid in a culture container.

本発明の細胞培養装置は、培養容器内の液体中で培養される細胞群の密度分布を検出する検出手段と、前記培養容器を揺動させることにより前記培養容器内の前記細胞を攪拌する攪拌手段と、前記検出時及び前記攪拌時における前記培養容器の環境を、予め設定された環境に制御する環境制御手段と、前記検出手段が検出した密度分布に基づき、前記攪拌手段による前記揺動のパターンを設定する動作制御手段とを備えたことを特徴とする。   The cell culture device of the present invention includes a detection means for detecting a density distribution of a group of cells cultured in a liquid in a culture container, and agitation for stirring the cells in the culture container by swinging the culture container. Means for controlling the environment of the culture vessel at the time of detection and at the time of stirring to a preset environment, and based on the density distribution detected by the detection means, And an operation control means for setting a pattern.

本発明によれば、培養容器内の液体中で培養される細胞の増殖効率を向上させることのできる細胞培養装置を提供することを目的にする。   An object of the present invention is to provide a cell culture device capable of improving the proliferation efficiency of cells cultured in a liquid in a culture vessel.

細胞培養装置の概略を示す図。The figure which shows the outline of a cell culture apparatus. 外扉を開放した細胞培養装置の概略を示す図。The figure which shows the outline of the cell culture apparatus which opened the outer door. 恒温室内部の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure inside a temperature-controlled room. 撹拌装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of a stirring apparatus. 細胞培養装置の電気的構成を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the electric constitution of a cell culture apparatus. 観察ユニットの構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of an observation unit. 培養容器の例。An example of a culture vessel. 登録時におけるCPUの動作フローチャート。The operation | movement flowchart of CPU at the time of registration. 登録時に取得された全体画像の例。Example of whole image acquired at the time of registration. 播種ムラ解消用の撹拌パターンの概要。Outline of agitation pattern for eliminating sowing unevenness. 播種ムラ解消用の撹拌パターンの例。An example of a stirring pattern for eliminating sowing unevenness. 観察時におけるCPUの動作フローチャート。The operation | movement flowchart of CPU at the time of observation. 観察時に取得された全体画像の例。The example of the whole image acquired at the time of observation. ステップS25で抽出された領域の例。The example of the area | region extracted by step S25. 凝集領域の例。An example of an agglomerated region. ステップS25を説明する図。The figure explaining step S25. ステップS28における領域分割を説明する図。The figure explaining area division in Step S28. ステップS28において算出される情報を説明する図。The figure explaining the information calculated in step S28. 凝集ムラ解消用の撹拌パターンの概要。Outline of agitation pattern for eliminating aggregation unevenness. 凝集ムラ解消用の撹拌パターンの例。An example of a stirring pattern for eliminating aggregation unevenness. 撹拌処理時におけるCPUの動作フローチャート。The operation | movement flowchart of CPU at the time of stirring processing. チルトステージを説明する図。The figure explaining a tilt stage.

以下、本実施形態の細胞培養装置の構成を詳細に示す。図1から図3に示すように、細胞培養装置10は、微生物や細胞などの試料を培養する第1筐体11と、制御ユニット13を収納する第2筐体12とを備えている。細胞培養装置10の組立状態において、第1筐体11は第2筐体12の上部に配置される。   Hereinafter, the structure of the cell culture apparatus of this embodiment is shown in detail. As shown in FIGS. 1 to 3, the cell culture device 10 includes a first housing 11 that cultures a sample such as a microorganism or a cell, and a second housing 12 that houses a control unit 13. In the assembled state of the cell culture device 10, the first housing 11 is disposed on the upper portion of the second housing 12.

第1筐体11は、内部が断熱材で覆われた恒温室15を備えている。この恒温室15は、第1筐体11の正面に形成された正面開口16によって外部と連絡している。第1筐体11の正面開口16は、内扉17と2枚の外扉18a,18bによって閉塞される。この内扉17及び外扉18a,18bの背面側の周縁部にはパッキン等が設けられ、それぞれの扉を閉じたときに恒温室15の内部が気密に保持される。つまり、内扉17のみが閉じられた場合や、内扉17だけでなく2枚の外扉18a,18bがそれぞれ閉じられた場合には、細胞培養装置10の外部から恒温室15の内部への熱の流入や、恒温室15の内部から細胞培養装置10の外部への熱の流出が防止される。なお、恒温室15の内部は、図示を省略した温度調整装置、噴霧装置などにより予め定めた環境条件(温度、湿度、二酸化炭素濃度等)となるように管理される。   The first housing 11 includes a temperature-controlled room 15 whose interior is covered with a heat insulating material. The temperature-controlled room 15 communicates with the outside through a front opening 16 formed on the front surface of the first housing 11. The front opening 16 of the first housing 11 is closed by an inner door 17 and two outer doors 18a and 18b. Packing etc. are provided in the peripheral part of the back side of this inner door 17 and outer doors 18a and 18b, and the inside of temperature-controlled room 15 is kept airtight when each door is closed. That is, when only the inner door 17 is closed, or when not only the inner door 17 but also the two outer doors 18a and 18b are closed, the cell culture device 10 can be moved from the outside to the inside of the temperature-controlled room 15. Inflow of heat and outflow of heat from the inside of the temperature-controlled room 15 to the outside of the cell culture device 10 are prevented. Note that the inside of the temperature-controlled room 15 is managed so as to have predetermined environmental conditions (temperature, humidity, carbon dioxide concentration, etc.) by a temperature adjustment device, a spray device, etc. (not shown).

上述した外扉18a,18bのうち、外扉18bには搬入用扉22が設けられる。この搬入用扉22は、培養容器31を収納したキャリー25をキャリー設置台26に搬入する、又はキャリー設置台26に設置されたキャリー25を搬出する際に開放される。この搬入用扉22を開放すると、開口23を介して内扉17に設けられた小扉24が露呈される。内扉17及び小扉24は、ガラスや透明な合成樹脂から形成されており、外扉18a,18bを開放した場合であっても、その内部の環境条件が急激に変化しないようになっている。この内扉17に設けられる小扉24を開放することで、培養容器31が収納されたキャリー25をキャリー設置台26に搬入する、又はキャリー設置台26に設置されたキャリー25を搬出することが可能となる。なお、キャリー25は、例えば培養容器31を所定の間隔を空けて3個上下に収納することができる。   Of the outer doors 18a and 18b described above, the outer door 18b is provided with a loading door 22. The carry-in door 22 is opened when the carry 25 containing the culture vessel 31 is carried into the carry installation table 26 or when the carry 25 installed on the carry installation table 26 is carried out. When the loading door 22 is opened, the small door 24 provided on the inner door 17 is exposed through the opening 23. The inner door 17 and the small door 24 are made of glass or transparent synthetic resin, and even when the outer doors 18a and 18b are opened, the internal environmental conditions do not change abruptly. . By opening the small door 24 provided on the inner door 17, the carry 25 in which the culture vessel 31 is stored can be carried into the carry installation base 26, or the carry 25 installed on the carry installation base 26 can be carried out. It becomes possible. In addition, the carry 25 can store three culture containers 31 up and down at a predetermined interval, for example.

恒温室15の内部には、キャリー設置台26、ストッカー27、容器搬送機構28、攪拌装置29、観察ユニット30等が配置される。なお、図示は省略するが、この恒温室15の内部には、培地交換を行う培地交換機構や、細胞の播種を行う播種機構などが設けられている。   Inside the temperature-controlled room 15, a carry installation table 26, a stocker 27, a container transport mechanism 28, a stirring device 29, an observation unit 30 and the like are arranged. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the inside of this temperature-controlled room 15 is provided with the culture medium exchange mechanism which performs culture medium exchange, the seeding mechanism which seeds | inoculates a cell, etc.

上述したように、キャリー設置台26は、その上部にキャリー25が載置される。図示は省略するが、キャリー設置台26には、側面にガイドレールが設けられている。このガイドレールは、キャリー25の下面にガイドレールが入り込む間隔を空けて設けられた案内溝に入り込むことで、搬入又は搬出されるキャリー25の移動方向を規制する。なお、この案内溝の延出方向は、培養容器31をキャリー25に搬入する方向、又は培養容器31をキャリーから搬出する方向と直交している。   As described above, the carry 25 is placed on the carry installation base 26. Although not shown, the carry installation base 26 is provided with a guide rail on the side surface. This guide rail regulates the moving direction of the carry 25 carried in or out by entering a guide groove provided at an interval in which the guide rail enters the lower surface of the carry 25. The extending direction of the guide groove is orthogonal to the direction in which the culture vessel 31 is carried into the carry 25 or the direction in which the culture vessel 31 is carried out from the carry.

ストッカー27は、第1筐体11の正面からみて恒温室15の左側に配置される。ストッカー27は複数の棚を有しており、各々の棚には培養容器31が収納される。なお、このストッカー27においては、培養容器31を収納する位置(以下、収納位置)が予め設定されている。各収納位置には、他の収納位置と識別するための識別番号が対応付けられており、この識別番号により、培養容器31の観察スケジュールや画像データなどが、培養容器31毎に管理される。   The stocker 27 is disposed on the left side of the temperature-controlled room 15 when viewed from the front of the first housing 11. The stocker 27 has a plurality of shelves, and a culture vessel 31 is stored in each shelf. In the stocker 27, a position for storing the culture vessel 31 (hereinafter referred to as storage position) is set in advance. Each storage position is associated with an identification number for identifying it from other storage positions, and the observation schedule, image data, and the like of the culture container 31 are managed for each culture container 31 by this identification number.

このストッカー27に載置される培養容器31としては、ディッシュ、ウェルプレート、フラスコなどが挙げられる。各々の培養容器31には、細胞など培養対象となる試料が培養液とともに保持される。これら培養容器31は、この細胞培養装置による細胞培養及び細胞観察を行う際には、透明なトレー状のホルダー32に位置決め固定された状態で取り扱われる。   Examples of the culture container 31 placed on the stocker 27 include a dish, a well plate, and a flask. Each culture vessel 31 holds a sample to be cultured such as a cell together with a culture solution. These culture vessels 31 are handled in a state where they are positioned and fixed on a transparent tray-like holder 32 when performing cell culture and cell observation using this cell culture apparatus.

容器搬送機構28は、第1筐体11の正面からみて恒温室15の略中央に配置される。この容器搬送機構28は、キャリー25に収納された培養容器31をストッカー27へ搬送したり、ストッカー27に収納された培養容器31を、キャリー25、観察ユニット、攪拌装置29などへ搬送したりする。この容器搬送機構28の各部の位置はエンコーダ等を介して、制御ユニット13にモニタされる。   The container transport mechanism 28 is disposed substantially at the center of the temperature-controlled room 15 when viewed from the front of the first housing 11. The container transport mechanism 28 transports the culture container 31 stored in the carry 25 to the stocker 27, or transports the culture container 31 stored in the stocker 27 to the carry 25, the observation unit, the stirring device 29, or the like. . The position of each part of the container transport mechanism 28 is monitored by the control unit 13 via an encoder or the like.

攪拌装置29は、培養容器31の培養液へ細胞を播種した直後に生じる播種ムラや、培養の過程で生じる細胞の凝集ムラを解消するために設けられる。   The stirrer 29 is provided to eliminate seeding unevenness that occurs immediately after seeding cells in the culture solution of the culture vessel 31 and cell aggregation unevenness that occurs during the culture process.

次に、攪拌装置29の詳細な構成を図4に基づき説明する。図4に示すとおり、攪拌装置29は、Xステージ35、Yステージ36、回転ステージ37、基台38を備えている。Xステージ35は、攪拌装置の最上部に配置され、その上面に培養容器31を位置決めするプレート39が取り付けられる。培養容器31を固定したホルダー32は、プレート39の上面に位置決め固定される。このXステージ35は、X軸駆動部40によってX軸方向に駆動され、X軸方向へ移動する。   Next, a detailed configuration of the stirring device 29 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the stirring device 29 includes an X stage 35, a Y stage 36, a rotary stage 37, and a base 38. The X stage 35 is disposed at the uppermost part of the stirring device, and a plate 39 for positioning the culture vessel 31 is attached to the upper surface of the X stage 35. The holder 32 to which the culture vessel 31 is fixed is positioned and fixed on the upper surface of the plate 39. The X stage 35 is driven in the X-axis direction by the X-axis drive unit 40 and moves in the X-axis direction.

Yステージ36は、Xステージ35と回転ステージ37との間に配置される。このYステージ36は、Y軸駆動部41により駆動され、Y軸方向へ移動する。このYステージ36がY軸方向に移動する際に、Xステージ35もYステージ36とともにY軸方向に移動する。   The Y stage 36 is disposed between the X stage 35 and the rotary stage 37. The Y stage 36 is driven by the Y-axis drive unit 41 and moves in the Y-axis direction. When the Y stage 36 moves in the Y axis direction, the X stage 35 also moves in the Y axis direction together with the Y stage 36.

回転ステージ37は、Yステージ36と基台38との間に配置される。この回転ステージ37は、回転駆動部42によって駆動され、回転軸Lの周り(θ方向)に回転する。この回転ステージ37の回転に併せて、Xステージ35及びYステージ36も回転する。   The rotary stage 37 is disposed between the Y stage 36 and the base 38. The rotation stage 37 is driven by the rotation drive unit 42 and rotates around the rotation axis L (θ direction). Along with the rotation of the rotary stage 37, the X stage 35 and the Y stage 36 also rotate.

なお、図4においては、図の煩雑さを解消するために、X軸駆動部40、Y軸駆動部41、回転駆動部42を、Xステージ35、Yステージ36、回転ステージ37、基台38の外部に配置している形態としているが、実際には、攪拌装置29の内部に配置されているものとする。   In FIG. 4, in order to eliminate the complexity of the drawing, the X-axis drive unit 40, the Y-axis drive unit 41, and the rotation drive unit 42 are replaced with an X stage 35, a Y stage 36, a rotation stage 37, and a base 38. However, in reality, it is assumed that it is arranged inside the stirring device 29.

このような構成の攪拌装置29においては、Xステージ35の移動、Yステージ36の移動、回転ステージ37における回転の少なくともいずれか1つ、或いはこれらの組み合わせにより培養容器31を揺動し、培養容器31内の培養液中の細胞を攪拌する。なお、攪拌装置29のX軸駆動部40、Y軸駆動部41、回転駆動部42は、後述する制御ユニット13からの指示に従ってXステージ35、Yステージ36、回転ステージ37をそれぞれ駆動制御する。   In the stirring device 29 having such a configuration, the culture vessel 31 is swung by at least one of the movement of the X stage 35, the movement of the Y stage 36, the rotation of the rotation stage 37, or a combination thereof, and the culture vessel The cells in the culture medium in 31 are agitated. Note that the X-axis drive unit 40, the Y-axis drive unit 41, and the rotation drive unit 42 of the stirrer 29 drive and control the X stage 35, the Y stage 36, and the rotation stage 37, respectively, according to instructions from the control unit 13 described later.

この攪拌装置29の全体は、飛散防止ケース45の内部に収納されており、飛散防止ケース45ごと取り外し、恒温室15の外部へ取り出すことが可能である。この飛散防止ケース45は、攪拌処理中に培養容器31の隙間(例えば、容器と蓋との間に生じる隙間)から培養液(培養液中の細胞も含む)が飛散した場合に、その培養液が恒温室15の他の機構に飛散するという不具合を防止する働きがある。   The entire stirring device 29 is housed inside the scattering prevention case 45, and can be removed together with the scattering prevention case 45 and taken out of the temperature-controlled room 15. This scattering prevention case 45 is used when a culture solution (including cells in the culture solution) is scattered from a gap (for example, a gap formed between the vessel and the lid) of the culture vessel 31 during the stirring process. Has the function of preventing the problem of scattering to other mechanisms of the temperature-controlled room 15.

また、飛散防止ケース45の側面のうち、容器搬送機構28に対面する側面上部には、開口46が設けられている。この開口46を設けることで、容器搬送機構28によって搬送される培養容器31を飛散防止ケース45の内部に配置された攪拌装置29へと搬入すること、及び、攪拌装置29に位置決めされた培養容器31を飛散防止ケース45の外部へと搬出することがそれぞれ可能となる。この開口46には導入扉47が取り付けられている。   In addition, an opening 46 is provided in the upper part of the side surface of the scattering prevention case 45 that faces the container transport mechanism 28. By providing this opening 46, the culture container 31 transported by the container transport mechanism 28 is carried into the stirring device 29 disposed inside the scattering prevention case 45, and the culture container positioned at the stirring device 29 is provided. 31 can be carried out of the scattering prevention case 45. An introduction door 47 is attached to the opening 46.

導入扉47は、開口46を遮蔽する位置(遮蔽位置)と、開口46を露呈する位置(露呈位置)との間で回動自在である。この導入扉47は、通常遮蔽位置に保持される。この導入扉47は、攪拌装置29により攪拌処理された培養容器31を飛散防止ケース45の外部に搬出する場合や、攪拌処理を施す培養容器31を攪拌装置29に載置するために飛散防止ケース45の内部に搬入する場合に、開閉機構48によって、遮断位置から露呈位置へと回動される。なお、導入扉47が遮蔽位置にあるときには、拡散防止ケース45の気密性は保たれる。   The introduction door 47 is rotatable between a position where the opening 46 is shielded (shielding position) and a position where the opening 46 is exposed (exposing position). The introduction door 47 is normally held at the shielding position. The introduction door 47 is used for carrying out the culture vessel 31 stirred by the stirring device 29 to the outside of the scattering prevention case 45, or for placing the culture vessel 31 subjected to the stirring treatment on the stirring device 29. When it is carried into the inside of 45, the opening / closing mechanism 48 is rotated from the blocking position to the exposing position. Note that when the introduction door 47 is in the shielding position, the airtightness of the diffusion preventing case 45 is maintained.

また、攪拌装置29のプレート39とXステージ35との間には、重量センサ(図示省略)が設けられている。この重量センサにより、攪拌処理の前後における培養容器31の重量変化を検出すれば、攪拌処理時における培養液の飛散の有無を検知することが可能である(詳細は後述する。)。   A weight sensor (not shown) is provided between the plate 39 of the stirring device 29 and the X stage 35. If this weight sensor detects a change in the weight of the culture vessel 31 before and after the stirring process, it is possible to detect the presence or absence of scattering of the culture solution during the stirring process (details will be described later).

また、撹拌装置29において、基台28の載置面側には、電気配線用のコネクタ(図示省略)が突設されており、飛散防止ケース45の底面部には、そのコネクタを挿通するための開口(図示省略)が形成されている。撹拌装置29及び飛散防止ケース45が恒温室15に取り付けられた状態にあるとき、撹拌装置29のコネクタは、飛散防止ケース45の開口を介して恒温室15の側に設けられた電気配線用のコネクタ(図示省略)へ嵌め込まれる。これによって、X軸駆動部40、Y軸駆動部41、回転駆動部42、開閉機構48、重量センサ(図示省略)の各々は、制御ユニット13に対して電気的に接続される。   Further, in the stirring device 29, a connector for electrical wiring (not shown) protrudes from the mounting surface side of the base 28, and the connector is inserted into the bottom surface portion of the scattering prevention case 45. The opening (not shown) is formed. When the stirring device 29 and the scattering prevention case 45 are attached to the temperature-controlled room 15, the connector of the stirring device 29 is for electric wiring provided on the side of the temperature-controlled room 15 through the opening of the scattering prevention case 45. It is inserted into a connector (not shown). Accordingly, each of the X-axis drive unit 40, the Y-axis drive unit 41, the rotation drive unit 42, the opening / closing mechanism 48, and the weight sensor (not shown) is electrically connected to the control unit 13.

また、この飛散防止ケース45の開口46が設けられる側面とは反対側の側面には、ガス交換用のコネクタ49が設けられる。このコネクタ49には、コンプレッサ50(図2参照)のチューブ51の一端に設けられたコネクタ52が嵌め込まれる。コンプレッサ50が作動すると、飛散防止ケース45の内部の気圧が恒温室15の内部の気圧よりも低圧になる。なお、コンプレッサ50は、制御ユニット13からの指示に応じて駆動される。   Further, a gas exchange connector 49 is provided on the side surface opposite to the side surface on which the opening 46 of the scattering prevention case 45 is provided. A connector 52 provided at one end of the tube 51 of the compressor 50 (see FIG. 2) is fitted into the connector 49. When the compressor 50 is operated, the air pressure inside the scattering prevention case 45 becomes lower than the air pressure inside the temperature-controlled room 15. The compressor 50 is driven in response to an instruction from the control unit 13.

観察ユニット30は、その本体が第2筐体12の内部に設置され、観察ユニット30の上部が、第1筐体11の下方から内部に入り込むように配置される。観察ユニット30は、第1筐体11の正面からみて恒温室15の右側に配置される。この観察ユニット30は第1筐体11の底面の開口に嵌め込まれて配置される。この観察ユニット30は、培養容器31の一部の画像や、全体の画像などを取得する(観察ユニット30の詳細は後述する。)。   The main body of the observation unit 30 is installed inside the second housing 12, and the upper part of the observation unit 30 is arranged so as to enter the inside from the lower side of the first housing 11. The observation unit 30 is arranged on the right side of the temperature-controlled room 15 when viewed from the front of the first housing 11. The observation unit 30 is disposed by being fitted into the opening on the bottom surface of the first housing 11. The observation unit 30 acquires a partial image of the culture vessel 31, an entire image, or the like (details of the observation unit 30 will be described later).

次に、細胞培養装置10の電気的構成を図5に基づき説明する。図5に示すとおり、第2筐体12には、上記の観察ユニット30の本体部分58と、制御ユニット13とが格納される。また、第2筐体12の前面には、モニタ65aおよび入力部65bを備えた操作パネル65が配置されている。なお、入力部65bとしては、キーボードやマウスなどが挙げられる。制御ユニット13には、通信回線66を介してコンピュータ67を接続することも可能である。   Next, the electrical configuration of the cell culture device 10 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the main body portion 58 of the observation unit 30 and the control unit 13 are stored in the second housing 12. An operation panel 65 including a monitor 65a and an input unit 65b is disposed on the front surface of the second housing 12. The input unit 65b includes a keyboard and a mouse. A computer 67 can also be connected to the control unit 13 via a communication line 66.

制御ユニット13は、容器搬送機構28、攪拌装置29、開閉機構48,観察ユニット30、操作パネル65のモニタ65aおよび入力部65bとそれぞれ接続されている。そして、制御ユニット13は、所定のプログラムに従って細胞培養装置10の各部を統括的に制御する。一例として、制御ユニット13は、操作パネル65の入力部65bの操作やコンピュータ67の操作によって入力される培養容器31の種類や細胞の種類などに応じて培養容器31の観察スケジュールを自動的に決定する。そして、制御ユニット13は決定された観察スケジュールに基づいて培養容器31の観察シーケンスを自動的に実行する。   The control unit 13 is connected to the container transport mechanism 28, the stirring device 29, the opening / closing mechanism 48, the observation unit 30, the monitor 65a of the operation panel 65, and the input unit 65b. Then, the control unit 13 comprehensively controls each part of the cell culture device 10 according to a predetermined program. As an example, the control unit 13 automatically determines the observation schedule of the culture vessel 31 according to the type of the culture vessel 31 or the type of cells input by the operation of the input unit 65b of the operation panel 65 or the operation of the computer 67. To do. Then, the control unit 13 automatically executes the observation sequence of the culture vessel 31 based on the determined observation schedule.

ここで、制御ユニット13は、通信部71、データベース部72、メモリ73、CPU74を有している。なお、通信部71、データベース部72、メモリ73は、それぞれCPU74と接続されている。通信部71は、無線または有線の通信回線を介して、細胞培養装置10の外部にあるコンピュータ67とのデータ送受信を実行する。   Here, the control unit 13 includes a communication unit 71, a database unit 72, a memory 73, and a CPU 74. The communication unit 71, the database unit 72, and the memory 73 are each connected to the CPU 74. The communication unit 71 performs data transmission / reception with the computer 67 outside the cell culture device 10 via a wireless or wired communication line.

メモリ73には、上記の観察シーケンスに関わるプログラムや演算用データが記録されている。演算用データには、後述する攪拌パターン(播種ムラ解消用の攪拌パターン、凝集ムラ解消用の攪拌パターン)をCPU74が決定するのに必要な情報(後述するルックアップテーブルなど)が含まれる。   The memory 73 stores a program and calculation data related to the above observation sequence. The calculation data includes information (such as a look-up table described later) necessary for the CPU 74 to determine a stirring pattern described later (stirring pattern for eliminating seeding unevenness, stirring pattern for eliminating aggregation unevenness).

データベース部72には、管理ファイル75が培養容器31毎に用意されており、個々の培養容器31の管理ファイル75には、培養容器31の観察スケジュール、培養容器31の環境条件(温度、湿度、二酸化炭素濃度、撹拌パターン等)の履歴情報、培養容器31の画像データなどが適宜に書き込まれる。なお、個々の培養容器31と、それに対応する管理ファイル75とには、共通の識別番号が割り振られる。   In the database unit 72, a management file 75 is prepared for each culture vessel 31, and the management file 75 of each culture vessel 31 includes an observation schedule of the culture vessel 31 and environmental conditions (temperature, humidity, History information of carbon dioxide concentration, stirring pattern, etc.), image data of the culture vessel 31 and the like are appropriately written. A common identification number is assigned to each culture vessel 31 and the management file 75 corresponding thereto.

CPU74は、制御ユニット13の各種の演算処理を実行するプロセッサである。このCPU74は、画像解析部81、撹拌パターン設定部82の機能を有している。画像解析部81には、観察ユニット30が取得した画像に対して画像解析処理を施す機能があり、撹拌パターン設定部82には、攪拌装置29の攪拌パターンを設定・調整する機能がある(これらの機能の詳細は、後述する。)。   The CPU 74 is a processor that executes various arithmetic processes of the control unit 13. The CPU 74 has functions of an image analysis unit 81 and a stirring pattern setting unit 82. The image analysis unit 81 has a function of performing image analysis processing on the image acquired by the observation unit 30, and the stirring pattern setting unit 82 has a function of setting and adjusting the stirring pattern of the stirring device 29 (theses Details of the function will be described later.)

次に、観察ユニット30の構成を図6に基づき説明する。図6に示すとおり観察ユニット30は、試料台347と、第1照明部351と、第2照明部352と、顕微観察部353と、容器観察部354とを有している。   Next, the configuration of the observation unit 30 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, the observation unit 30 includes a sample stage 347, a first illumination unit 351, a second illumination unit 352, a microscopic observation unit 353, and a container observation unit 354.

このうち、顕微観察部353は本体部分349に内蔵されており、照明部351は、アーム348のうち、顕微観察部353と対向する位置に配置される。これらの顕微観察部353と第1照明部351とが位相差観察用の観察系を構成する。   Among these, the microscopic observation unit 353 is built in the main body portion 349, and the illumination unit 351 is disposed at a position of the arm 348 facing the microscopic observation unit 353. The microscopic observation unit 353 and the first illumination unit 351 constitute an observation system for phase difference observation.

また、容器観察部354はアーム348に収納されており、第2照明部352は、本体部分349のうち、容器観察部354と対向する位置に配置される。これらの容器観察部354と第2照明部352とが全体観察用の観察系を構成する。   The container observation unit 354 is housed in the arm 348, and the second illumination unit 352 is disposed at a position facing the container observation unit 354 in the main body portion 349. These container observation part 354 and the 2nd illumination part 352 comprise the observation system for whole observation.

試料台347は、透明な部材で構成されており、その上に培養容器31が載置される。この試料台347は、高精度なステージからなり、培養容器31を水平方向(XY方向)に移動させることにより、培養容器31を位相差観察用の顕微鏡(顕微観察部353及び第1照明部351)の光路へ挿入したり、全体観察用の観察系(容器観察部354及び第2照明部352)の光路へ挿入したりすることができる。   The sample stage 347 is made of a transparent member, and the culture vessel 31 is placed thereon. The sample stage 347 is composed of a high-precision stage, and moves the culture vessel 31 in the horizontal direction (XY direction), thereby observing the culture vessel 31 with a phase difference observation microscope (microscopic observation unit 353 and first illumination unit 351). ) Or the optical path of the observation system for overall observation (the container observation unit 354 and the second illumination unit 352).

また、試料台347は、培養容器31と位相差観察用の顕微鏡との間のZ方向の位置関係を変化させることにより、位相差観察用の顕微鏡の焦点調節を行うことができる。また、試料台347は、培養容器31と位相差観察用の顕微鏡とのXY方向の位置関係を変化させることにより、位相差観察用の顕微鏡の観察ポイントを変更することができる。   The sample stage 347 can adjust the focus of the microscope for phase difference observation by changing the positional relationship in the Z direction between the culture vessel 31 and the microscope for phase difference observation. Moreover, the sample stage 347 can change the observation point of the microscope for phase difference observation by changing the positional relationship in the XY direction between the culture vessel 31 and the microscope for phase difference observation.

観察ユニット30は、培養容器31を全体観察用の観察系(容器観察部354及び第2照明部352)の光路へ挿入した状態で、培養容器31の全体像を撮像することができる。   The observation unit 30 can capture the entire image of the culture vessel 31 in a state where the culture vessel 31 is inserted into the optical path of the observation system for overall observation (the container observation unit 354 and the second illumination unit 352).

また、観察ユニット30は、培養容器31を位相差観察用の顕微鏡(顕微観察部353及び第1照明部351)の光路へ挿入した状態で、培養容器31の一部の拡大位相差像を撮像することができる。   In addition, the observation unit 30 captures a partial enlarged phase difference image of the culture vessel 31 in a state in which the culture vessel 31 is inserted into the optical path of a phase difference observation microscope (microscopic observation unit 353 and first illumination unit 351). can do.

なお、顕微観察部353の対物レンズ361及び位相フィルタ362の組み合わせは、観察倍率の異なる複数種類の組み合わせの間で切り替えることが可能である。例えば、対物レンズ361及び位相フィルタ362の組み合わせは、2倍観察用の組み合わせ(対物レンズ361low及び位相フィルタ362low)と、4倍観察用の組み合わせ(対物レンズ361high及び位相フィルタ362high)との間で切り替わる。 Note that the combination of the objective lens 361 and the phase filter 362 of the microscopic observation unit 353 can be switched between a plurality of combinations having different observation magnifications. For example, the combination of the objective lens 361 and the phase filter 362 includes a combination for double observation (objective lens 361 low and phase filter 362 low ) and a combination for quadruple observation (objective lens 361 high and phase filter 362 high ). Switch between.

観察ユニット30は、対物レンズ361low及び位相フィルタ362lowを光路に設定した状態で倍率2倍の位相差画像(低倍位相差画像)を取得することができ、対物レンズ361high及び位相フィルタ362highを光路に設定した状態で倍率4倍の位相差画像(高倍位相差画像)を取得することができる。 The observation unit 30 can acquire a phase difference image (low-magnification phase difference image) with a magnification of 2 in a state where the objective lens 361 low and the phase filter 362 low are set in the optical path, and the objective lens 361 high and the phase filter 362. A phase difference image (high magnification phase difference image) with a magnification of 4 can be acquired in a state where high is set in the optical path.

次に、本実施形態の培養容器31を図7に基づき説明する。本実施形態では、培養容器31を、図7(A)、(B)に示すとおり蓋付きの透明なディッシュと仮定する。培養容器31は、培養液31bで満たされており、継代培養に当たっては、培養液31bのほぼ全域に対して細胞が播種される。播種した直後の細胞は、図7(A)に示すとおり培養容器31の底面(接着面)や他の細胞に接着せずに浮遊しており、前述した播種ムラは、この状態における細胞の密度ムラのことである。   Next, the culture container 31 of this embodiment is demonstrated based on FIG. In the present embodiment, the culture vessel 31 is assumed to be a transparent dish with a lid as shown in FIGS. The culture vessel 31 is filled with the culture solution 31b, and cells are seeded over almost the entire area of the culture solution 31b during subculture. The cells immediately after seeding are floating without adhering to the bottom surface (adhesion surface) of the culture vessel 31 and other cells as shown in FIG. 7A, and the aforementioned seeding unevenness is the density of cells in this state. It is unevenness.

その後、培養が進むと、細胞は、図7(B)に示すとおり培養容器31の底面(接着面)に接着し、増殖する。この増殖が進んだ状態では、多くの細胞は培養容器31の底面(接着面)又は他の細胞に対して接着している。前述した凝集ムラは、この状態における細胞の密度ムラのことである。   Thereafter, as the culture proceeds, the cells adhere to the bottom surface (adhesion surface) of the culture vessel 31 and proliferate as shown in FIG. In the state where the proliferation has progressed, many cells adhere to the bottom surface (adhesion surface) of the culture vessel 31 or other cells. The above-mentioned aggregation unevenness is the density unevenness of cells in this state.

次に、培養容器31の登録時における制御ユニット13の動作(CPU74の動作)を図8に基づき説明する。以下、図8の各ステップを順に説明する。なお、本フローの開示時点では、継代直後の培養容器31がキャリー25に収められ、キャリー設置台26にセットされているものとする。この培養容器31は、上述した培地交換機構及び播種機構によって継代の処理が施された直後の培養容器、或いは、ユーザの手によって継代の処理が施された直後の培養容器である。   Next, the operation of the control unit 13 (the operation of the CPU 74) when registering the culture vessel 31 will be described with reference to FIG. Hereafter, each step of FIG. 8 is demonstrated in order. At the time of disclosure of this flow, it is assumed that the culture vessel 31 immediately after the passage is stored in the carry 25 and set on the carry installation base 26. This culture vessel 31 is a culture vessel immediately after being subjected to passage processing by the above-described medium exchange mechanism and seeding mechanism, or a culture vessel immediately after being subjected to passage processing by the user's hand.

ステップS11:CPU74は、キャリー設置台26にセットされた培養容器31を観察ユニット30へ移動するよう容器搬送機構28へ指示を与える。容器搬送機構28は、その培養容器31を観察ユニット30の試料台347上の所定位置へ搬送する。なお、試料台347における培養容器31の載置位置は、位置決め用のピンなどにより、予め決められたとおりに位置決めされる。   Step S11: The CPU 74 gives an instruction to the container transport mechanism 28 to move the culture container 31 set on the carry installation base 26 to the observation unit 30. The container transport mechanism 28 transports the culture container 31 to a predetermined position on the sample stage 347 of the observation unit 30. In addition, the mounting position of the culture vessel 31 on the sample stage 347 is positioned as determined in advance by a positioning pin or the like.

また、ユーザが、培養容器31の種類(容器種)と培養容器31に播種された細胞の種類(細胞種)とを入力部65などを介して入力すると、CPU74は、入力された容器種と細胞種との組み合わせに応じて培養容器31の観察スケジュールを決定する。観察スケジュールは、培養容器31の観察期間と、その観察期間内における観察タイミング(観察頻度)などである。   When the user inputs the type (container type) of the culture container 31 and the type (cell type) of the cells seeded in the culture container 31 via the input unit 65 or the like, the CPU 74 determines the input container type and The observation schedule of the culture vessel 31 is determined according to the combination with the cell type. The observation schedule includes an observation period of the culture vessel 31 and observation timing (observation frequency) within the observation period.

そして、CPU74は、培養容器31に専用の管理ファイル75をデータベース部72に作成すると、入力された容器種及び細胞種と、決定した観察スケジュールとを、その管理ファイル75へ書き込む。   Then, when the management file 75 dedicated to the culture vessel 31 is created in the database unit 72, the CPU 74 writes the inputted vessel type and cell type and the determined observation schedule into the management file 75.

ステップS12:CPU74は、培養容器31の全体画像を取得するよう観察ユニット30へ指示する。但し、ここでいう全体画像は、培養容器31における細胞の密度分布を可視化することのできる全体画像である。よって、ここでは全体画像を、位相差観察による全体画像と仮定する。観察ユニット30は、試料台347をXY方向へ移動させることにより、培養容器31を顕微観察部353の光路へ挿入すると共に、対物レンズ361及び位相フィルタ362の組み合わせを例えば4倍観察用の組み合わせに設定する。但し、この状態で位相差観察できるのは、培養容器31の全体ではなく一部のみである。よって、観察ユニット30は、試料台347をステップ状に移動させながら位相差画像を繰り返し取得することにより、培養容器31の互いに異なる領域を写した複数枚の部分画像を取得し、それらの部分画像をCPU74へ送出する。CPU74の画像解析部81は、それら複数枚の部分画像を適切に繋ぎ合わせることにより、培養容器31の全体を示す全体画像を作成し、その全体画像をモニタ65aへ表示する(図9参照)。   Step S12: The CPU 74 instructs the observation unit 30 to acquire the entire image of the culture vessel 31. However, the whole image here is an entire image that can visualize the density distribution of cells in the culture vessel 31. Therefore, it is assumed here that the entire image is an entire image obtained by phase difference observation. The observation unit 30 moves the sample stage 347 in the X and Y directions, thereby inserting the culture vessel 31 into the optical path of the microscopic observation unit 353 and changing the combination of the objective lens 361 and the phase filter 362 to a combination for quadruple observation, for example. Set. However, in this state, the phase difference can be observed not only in the whole culture vessel 31 but only in a part. Therefore, the observation unit 30 repeatedly acquires phase difference images while moving the sample stage 347 stepwise, thereby acquiring a plurality of partial images in which different regions of the culture vessel 31 are copied, and these partial images. Is sent to the CPU 74. The image analysis unit 81 of the CPU 74 creates a whole image showing the whole culture vessel 31 by appropriately joining the plurality of partial images, and displays the whole image on the monitor 65a (see FIG. 9).

この全体画像には、培養容器31のほぼ全体の像が収まっており、全体画像の中心に培養容器31の中心が一致している。全体画像は位相差観察画像なので、培養容器31の輪郭だけでなく、播種された細胞も写っている。全体画像上で細胞が高密度で存在している領域の輝度は相対的に高くなり、細胞が低密度で存在している領域の輝度は相対的に低くなる。なお、ここでは、培養容器31の輪郭の輝度は、細胞が最も高密度で浮遊している領域の輝度よりも高いと仮定する。また、図9では、輝度の高い領域を高い濃度で表し、輝度の低い領域を低い濃度で表した。以下の各図でも輝度と濃度との関係は同様とする。   In this whole image, an almost whole image of the culture vessel 31 is accommodated, and the center of the culture vessel 31 coincides with the center of the whole image. Since the whole image is a phase difference observation image, not only the outline of the culture vessel 31 but also the seeded cells are shown. The brightness of the area where the cells are present at a high density on the whole image is relatively high, and the brightness of the area where the cells are present at a low density is relatively low. Here, it is assumed that the brightness of the outline of the culture vessel 31 is higher than the brightness of the region where the cells are floating at the highest density. In FIG. 9, a region with high luminance is represented with a high density, and a region with low luminance is represented with a low concentration. The relationship between brightness and density is the same in the following figures.

ステップS13:CPU74の画像解析部81は、ステップS12で取得した全体画像に対して二値化処理を施し、全体画像のうち輝度が閾値範囲に収まっている領域を抽出する。但し、その閾値範囲の下端値は、想定しうる播種ムラの中で高密度に細胞が存在している領域の輝度と、低密度で細胞が存在している領域の輝度との間の値に設定され、閾値範囲の上端値は、培養容器31の輪郭の輝度と下端値との間の値に設定される。よって、画像解析部81は、抽出した領域の中でサイズが最大の領域を見出し、その領域のサイズを、播種ムラの程度の指標として算出する。   Step S13: The image analysis unit 81 of the CPU 74 performs binarization processing on the entire image acquired in step S12, and extracts an area where the luminance is within the threshold range from the entire image. However, the lower limit of the threshold range is a value between the brightness of the area where cells are present at high density and the brightness of the area where cells are present at low density in the expected seeding unevenness. The upper end value of the threshold range is set to a value between the brightness of the contour of the culture vessel 31 and the lower end value. Therefore, the image analysis unit 81 finds a region having the largest size among the extracted regions, and calculates the size of the region as an index of the degree of sowing unevenness.

ステップS14:CPU74は、ステップS13で算出したサイズが閾値を超過したか否かを判別し、超過していた場合には解消すべき播種ムラが発生しているとみなしてステップS15へ移行し、超過していなかった場合には解消すべき播種ムラが発生していないとみなしてステップS19へ移行する。   Step S14: The CPU 74 determines whether or not the size calculated in step S13 exceeds a threshold value. If it exceeds, the CPU 74 regards that sowing unevenness to be eliminated has occurred, and proceeds to step S15. If not exceeded, it is considered that there is no seeding unevenness to be eliminated, and the process proceeds to step S19.

ステップS15:CPU74の撹拌パターン設定部82は、管理ファイル75に格納された容器種の情報を参照し、攪拌装置29の攪拌パターンを、その容器種に適した攪拌パターンに設定する。但し、ここで設定される攪拌パターンは、播種ムラ解消用の撹拌パターンであり、例えば図10に示すとおり、X軸方向Dの直線揺動と、Y軸方向Dの直線揺動とを組み合わせたものである。 Step S15: The stirring pattern setting unit 82 of the CPU 74 refers to the container type information stored in the management file 75, and sets the stirring pattern of the stirring device 29 to a stirring pattern suitable for the container type. However, where agitation pattern set is stirred pattern for sowing unevenness eliminated, for example, as shown in FIG. 10, the linear oscillating in the X-axis direction D X, and a linear oscillating in the Y-axis direction D X It is a combination.

具体的に、本ステップにおける攪拌パターン設定部82は、攪拌装置29のX軸駆動部40のメモリに対して例えば図11の上段に示すような駆動波形を書き込み、Y軸駆動部41のメモリに対して例えば図11の中段に示すような駆動波形を書き込み、回転駆動部42のメモリに対して例えば図11の下段に示すような駆動波形(フラットな駆動波形)を書き込む。なお、図11の横軸tは時間であり、縦軸VはXステージ35の速度であり、縦軸VはYステージ36の速度であり、縦軸Vθは回転ステージ37の角速度である(後述する図20も同様。)。 Specifically, the stirring pattern setting unit 82 in this step writes, for example, a driving waveform as shown in the upper part of FIG. 11 to the memory of the X-axis driving unit 40 of the stirring device 29 and writes it to the memory of the Y-axis driving unit 41. For example, a drive waveform as shown in the middle part of FIG. 11 is written, and a drive waveform (flat drive waveform) as shown in the lower part of FIG. In FIG. 11, the horizontal axis t is time, the vertical axis V X is the speed of the X stage 35, the vertical axis V Y is the speed of the Y stage 36, and the vertical axis Vθ is the angular speed of the rotary stage 37. (The same applies to FIG. 20 described later.)

これらの駆動波形は、培養容器31に対して+X軸方向の撹拌用の外力を加える直線揺動waと、培養容器31に対して−X軸方向の撹拌力を加える直線揺動wbと、培養容器31に対して+Y軸方向の撹拌力を加える直線揺動wcと、培養容器31に対して−Y軸方向の撹拌力を加える直線揺動wdとを順に行うための波形である。   These driving waveforms include a linear oscillation wa that applies an external force for agitation in the + X axis direction to the culture vessel 31, a linear oscillation wb that applies an agitation force in the −X axis direction to the culture vessel 31, and the culture. It is a waveform for performing in order a linear rocking wc that applies a stirring force in the + Y-axis direction to the vessel 31 and a linear rocking wd that applies a stirring force in the -Y-axis direction to the culture vessel 31.

これらの直線揺動wa〜wdの間で駆動波形の形状は共通であり、個々の駆動波形は、揺動開始直後にステージの速度を急激に上昇させてからゆっくりと低下させ、ステージが停止した時点でステージの移動方向を反転させ、揺動開始時点の状態へとステージをゆっくりと戻すものであり、揺動初期の急速な加速期間中に培養容器31内にある細胞へ撹拌力を加えることができる。   The shape of the drive waveform is common between these linear swings wa to wd, and the individual drive waveforms suddenly increase the speed of the stage immediately after the start of the swing, and then slowly decrease, and the stage stops. It reverses the moving direction of the stage at the time and slowly returns the stage to the state of the start of rocking, and applies stirring force to the cells in the culture vessel 31 during the rapid acceleration period at the beginning of rocking Can do.

なお、直線揺動wa〜wdの各々の揺動強度(ここでは揺動開始直後の加速度の大きさ)は、予め決められた値(播種ムラ解消用の値)に設定される。また、直線揺動wa〜wdの各々の揺動回数も、予め決められた値(播種ムラ解消用の値)に設定される。また、直線揺動wa〜wdの各々の揺動振幅(ここでは揺動開始直後の加速期間の長さ)も、予め決められた値(播種ムラ解消用の値)に設定される。   It should be noted that the rocking strength of each of the linear rocking wa to wd (here, the magnitude of acceleration immediately after the rocking starts) is set to a predetermined value (a value for eliminating seeding unevenness). Further, the number of swings of each of the linear swings wa to wd is also set to a predetermined value (a value for eliminating seeding unevenness). In addition, the swing amplitude of each of the linear swings wa to wd (here, the length of the acceleration period immediately after the start of swing) is also set to a predetermined value (a value for eliminating seeding unevenness).

ステップS16:CPU74は、撹拌装置29の導入扉47を開くよう開閉機構48へ指示を出すと共に、培養容器31を撹拌装置29へ移動するよう容器搬送機構28へ指示を与える。開閉機構48は、導入扉47の回動位置を前述した露呈位置に設定し、容器搬送機構28は、その状態で開放された開口46から撹拌装置29の内部へと培養容器31を搬送し、ホルダー32に装着する。なお、プレート39に対する培養容器31の載置位置は、ホルダー32により、予め決められたとおりに位置決めされる。以下、培養容器31がプレート39に対して位置決めされ、Xステージ35、Yステージ36、回転ステージ37の各々が基準状態(非駆動状態)にあるときには、培養容器31の中心に回転軸Lが位置するものと仮定する。   Step S16: The CPU 74 gives an instruction to the opening / closing mechanism 48 to open the introduction door 47 of the stirring device 29, and gives an instruction to the container transport mechanism 28 to move the culture vessel 31 to the stirring device 29. The opening / closing mechanism 48 sets the rotation position of the introduction door 47 to the aforementioned exposure position, and the container transport mechanism 28 transports the culture container 31 from the opening 46 opened in that state to the inside of the stirring device 29, Mount on the holder 32. In addition, the mounting position of the culture vessel 31 with respect to the plate 39 is positioned as determined in advance by the holder 32. Hereinafter, when the culture vessel 31 is positioned with respect to the plate 39 and each of the X stage 35, the Y stage 36, and the rotation stage 37 is in the reference state (non-driven state), the rotation axis L is positioned at the center of the culture vessel 31. Assume that

その後、CPU74が導入扉47を閉じるよう開閉機構48へ指示を出すと、開閉機構48は、導入扉47を遮蔽位置に戻し、撹拌処理が開始可能な状態とする。   Thereafter, when the CPU 74 issues an instruction to the opening / closing mechanism 48 to close the introduction door 47, the opening / closing mechanism 48 returns the introduction door 47 to the shielding position so that the stirring process can be started.

ステップS17:CPU74は、設定中の攪拌パターン(図11)による攪拌処理を実行する。なお、攪拌処理の詳細は、後述する。設定中の撹拌パターン(図11)によると、培養容器31内の培養液がX軸方向及びY軸方向にかけて均等に撹拌されるので、播種ムラの解消が期待できる。   Step S17: The CPU 74 executes a stirring process according to the stirring pattern being set (FIG. 11). Details of the stirring process will be described later. According to the stirring pattern during setting (FIG. 11), the culture solution in the culture vessel 31 is stirred uniformly over the X-axis direction and the Y-axis direction.

ステップS18:CPU74は、撹拌装置29の導入扉47を開くよう開閉機構48へ指示を出すと共に、培養容器31を観察ユニット30の試料台347へ移動させるよう容器搬送機構28へ指示を与える。開閉機構48は、導入扉47の回動位置を前述した露呈位置に設定し、容器搬送機構28は、開口46から培養容器31を取り出し、試料台347上の所定位置へ搬送する。なお、試料台347における培養容器31の載置位置は、位置決め用のピンなどにより、予め決められたとおりに位置決めされる。その後、CPU74は、搬送機構29の導入扉47を閉じるよう開閉機構48へ指示を出す。開閉機構48は、導入扉47を再び遮蔽位置に戻し、ステップS12に戻る。   Step S18: The CPU 74 gives an instruction to the opening / closing mechanism 48 to open the introduction door 47 of the stirring device 29, and gives an instruction to the container transport mechanism 28 to move the culture vessel 31 to the sample stage 347 of the observation unit 30. The opening / closing mechanism 48 sets the rotation position of the introduction door 47 to the aforementioned exposure position, and the container transport mechanism 28 takes out the culture container 31 from the opening 46 and transports it to a predetermined position on the sample stage 347. In addition, the mounting position of the culture vessel 31 on the sample stage 347 is positioned as determined in advance by a positioning pin or the like. Thereafter, the CPU 74 instructs the opening / closing mechanism 48 to close the introduction door 47 of the transport mechanism 29. The opening / closing mechanism 48 returns the introduction door 47 to the shielding position again, and returns to step S12.

ステップS19:CPU74は、直前のステップS12で取得した全体画像のデータを、現在の日時に対応付けた上で、培養容器31の管理ファイル75へ書き込む。   Step S19: The CPU 74 writes the entire image data acquired in the immediately preceding step S12 into the management file 75 of the culture vessel 31 after associating it with the current date and time.

ステップS20:CPU74は、培養容器31をストッカー27へ収納するよう容器搬送機構28へ指示を与える。容器搬送機構28は、試料台347に載置されている培養容器31をストッカー27へ収納する。これによって、登録のフローが終了する。   Step S20: The CPU 74 gives an instruction to the container transport mechanism 28 to store the culture container 31 in the stocker 27. The container transport mechanism 28 stores the culture container 31 placed on the sample table 347 in the stocker 27. This completes the registration flow.

次に、培養容器31の観察時における制御ユニット13の動作(CPU74の動作)を図12に基づき説明する。以下、図12の各ステップを順に説明する。なお、ここでは、最初の観察は、図8のフローの終了後に細胞が接着面へ接着するのに必要な定着時間(2時間程度)の経過後に行われるものとし、2回目以降の観察は、その定着時間より十分に長い所定時間毎(例えば24時間毎)に行われるものとする。   Next, the operation of the control unit 13 during the observation of the culture vessel 31 (the operation of the CPU 74) will be described with reference to FIG. Hereafter, each step of FIG. 12 is demonstrated in order. Here, the first observation is performed after the elapse of the fixing time (about 2 hours) necessary for the cells to adhere to the adhesive surface after the end of the flow in FIG. It is assumed that it is performed every predetermined time (for example, every 24 hours) sufficiently longer than the fixing time.

ステップS21:CPU74は、管理ファイル75に書き込まれた観察スケジュールと現在の日時とを比較し、観察時期が到来したか否かを判別する。観察時期が到来した場合にはステップS22へ進み、観察時期が到来していない場合には待機する。   Step S21: The CPU 74 compares the observation schedule written in the management file 75 with the current date and time to determine whether or not the observation time has come. When the observation time has come, the process proceeds to step S22, and when the observation time has not come, the process waits.

ステップS22:CPU74は、初回フラグをオンする。この初回フラグは、これから行われる攪拌が再攪拌であるか否かを示すためのフラグである。   Step S22: The CPU 74 turns on the initial flag. This initial flag is a flag for indicating whether or not the stirring to be performed is re-stirring.

ステップS23:CPU74は、培養容器31を観察ユニット30へ搬送するよう容器搬送機構28へ指示を与える。容器搬送機構28は、ストッカー27に収納されている培養容器31を観察ユニット30の試料台347上の所定位置へ搬送する。なお、試料台347における培養容器31の載置位置は、位置決め用のピンなどにより、予め決められたとおりに位置決めされる。   Step S23: The CPU 74 gives an instruction to the container transport mechanism 28 to transport the culture container 31 to the observation unit 30. The container transport mechanism 28 transports the culture container 31 stored in the stocker 27 to a predetermined position on the sample stage 347 of the observation unit 30. In addition, the mounting position of the culture vessel 31 on the sample stage 347 is positioned as determined in advance by a positioning pin or the like.

ステップS24:CPU74は、前述したステップS12と同様の手順で培養容器31の全体画像を取得し、その全体画像をモニタ65aへ表示する(図13)。この全体画像には、培養容器31の内部で凝集している細胞や、培養容器31の内部で浮遊している細胞が写っている。全体画像上で細胞が高密度で存在している領域の輝度は相対的に高くなり、細胞が低密度で存在している領域の輝度は相対的に低くなる。なお、ここでは、培養容器31の輪郭の輝度は、細胞が最も高密度で凝集している領域の輝度よりも低いと仮定する。   Step S24: The CPU 74 acquires the entire image of the culture vessel 31 in the same procedure as in Step S12 described above, and displays the entire image on the monitor 65a (FIG. 13). In this whole image, cells aggregated inside the culture vessel 31 and cells floating inside the culture vessel 31 are shown. The brightness of the area where the cells are present at a high density on the whole image is relatively high, and the brightness of the area where the cells are present at a low density is relatively low. Here, it is assumed that the brightness of the outline of the culture vessel 31 is lower than the brightness of the region where the cells are aggregated at the highest density.

ステップS25:CPU74の画像解析部81は、ステップS24で取得した全体画像に対して二値化処理を施し、全体画像のうち輝度が閾値を超過しているような領域を抽出する(図14)。但し、その閾値は、培養容器31の輪郭の輝度と、細胞が最も高密度で凝集している領域の輝度との間の値に設定される。よって、画像解析部81は、抽出した領域の中でサイズが最大の領域を、細胞が高密度かつ広範囲に凝集している領域(凝集領域)Aaとみなし(図15)、その凝集領域Aaのサイズを、凝集ムラの程度の指標として計算する。   Step S25: The image analysis unit 81 of the CPU 74 performs a binarization process on the entire image acquired in Step S24, and extracts an area where the luminance exceeds the threshold value from the entire image (FIG. 14). . However, the threshold value is set to a value between the brightness of the outline of the culture vessel 31 and the brightness of the region where the cells are aggregated at the highest density. Therefore, the image analysis unit 81 regards the area having the largest size among the extracted areas as an area (aggregation area) Aa in which cells are aggregated at a high density and in a wide range (FIG. 15). The size is calculated as an indicator of the degree of aggregation unevenness.

ステップS26:CPU74は、ステップS25で算出したサイズが閾値を超過したか否かを判別し、超過していた場合には、解消すべき凝集ムラが発生しているとみなしてステップS27へ移行し、超過していなかった場合には、解消すべき凝集ムラが発生していないとみなしてステップS36へ移行する。   Step S26: The CPU 74 determines whether or not the size calculated in step S25 exceeds a threshold value. If the size is exceeded, the CPU 74 regards that aggregation unevenness to be eliminated has occurred, and proceeds to step S27. If not, it is considered that there is no aggregation unevenness to be eliminated, and the process proceeds to step S36.

ステップS28:CPU74の攪拌パターン設定部82は、攪拌装置29の攪拌パターンを、次の手順(a)〜(e)により設定する。   Step S28: The stirring pattern setting unit 82 of the CPU 74 sets the stirring pattern of the stirring device 29 by the following procedures (a) to (e).

(a)攪拌パターン設定部82は、図16に示すとおり、全体画像における凝集領域Aaの中心座標(X,Y)を算出すると共に、図17に示すとおり、中心座標(X,Y)から等角度ずつ異なる方向へ放射状に延びる複数の線分(ここでは、90°ずつずれた4本の線分とする。)を想定し、それらの線分により全体画像を複数の部分領域(ここでは、4つの部分領域A、A、A、A)に分割する。 (A) stirring pattern setting unit 82, as shown in FIG. 16, and calculates the center coordinates of aggregation region Aa in the entire image (X 1, Y 1), as shown in FIG. 17, the center coordinates (X 1, Y 1 ) Assuming a plurality of line segments (here, four line segments shifted by 90 °) radially extending in different directions at equal angles from 1 ), the entire image is divided into a plurality of partial regions by these line segments. (Here, it is divided into four partial areas A 1 , A 2 , A 3 , A 4 ).

(b)攪拌パターン設定部82は、全体画像における部分領域Aの輝度平均値と、部分領域Aの輝度平均値と、部分領域Aの輝度平均値と、部分領域Aの輝度平均値とをそれぞれ算出し、それら部分領域A、A、A、Aのうち、輝度平均値が最も小さいような部分領域を、非凝集領域Anとみなす。なお、本手順(b)における輝度平均値の算出では、凝集領域Aaの画素は平均化対象から外されることが望ましい。 (B) agitating the pattern setting unit 82, a luminance average value of the partial area A 1 in the entire image, the average luminance value of the partial area A 2, the brightness average value of the partial area A 3, the average brightness of the partial region A 4 Each of the partial areas A 1 , A 2 , A 3 , and A 4 is regarded as a non-aggregated area An. In the calculation of the average brightness value in this procedure (b), it is desirable that the pixels in the aggregated area Aa are excluded from the averaging target.

(c)攪拌パターン設定部82は、非凝集領域Anの中心座標(X’,Y’)を算出し、凝集領域Aaの中心座標(X,Y)から非凝集領域Anの中心座標(X’,Y’)へ向かう単位ベクトルDを求め、その単位ベクトルDのX成分であるベクトルD1Xと、単位ベクトルDのY成分であるベクトルD1Yとを求める(図18)。 (C) The stirring pattern setting unit 82 calculates the center coordinates (X 1 ′, Y 1 ′) of the non-aggregation area An, and the center of the non-aggregation area An from the center coordinates (X 1 , Y 1 ) of the aggregation area Aa. coordinates (X 1 ', Y 1' ) obtains a unit vector D 1 toward obtains a vector D 1X an X component of the unit vector D 1, and a vector D 1Y is Y-component of the unit vector D 1 ( FIG. 18).

(d)攪拌パターン設定部82は、凝集領域Aaの中心座標(X,Y)を所定の変換式へ当てはめることにより、凝集領域Aaの中心に撹拌装置29の回転軸Lを配するために必要なXステージ35の移動量LとYステージ36の移動量Lとを算出する。これによって、解消すべき凝集ムラの情報が全て収集されたことになる。 (D) The stirring pattern setting unit 82 places the rotation axis L of the stirring device 29 at the center of the aggregation region Aa by applying the center coordinates (X 1 , Y 1 ) of the aggregation region Aa to a predetermined conversion formula. It calculates the amount of movement L Y moving amount L X and Y stage 36 of the X stage 35 necessary. As a result, all the information on the aggregation unevenness to be eliminated is collected.

(e)攪拌パターン設定部82は、管理ファイル75に格納された容器種及び細胞種の情報を参照し、攪拌装置29の攪拌パターンを、その容器種及び細胞種の組み合わせと、上述した凝集ムラとに適した攪拌パターンに設定する。但し、ここで設定される撹拌パターンは、凝集ムラ解消用の撹拌パターンであり、例えば図19に示すとおり、凝集領域Aaの中心周りの回転揺動と、D方向の直線揺動とを組み合わせたものである。 (E) The stirring pattern setting unit 82 refers to the container type and cell type information stored in the management file 75, determines the stirring pattern of the stirring device 29, the combination of the container type and the cell type, and the aggregation unevenness described above. Set a stirring pattern suitable for However, agitation pattern set here is stirred pattern for eliminating agglomeration unevenness, for example, as shown in FIG. 19, combined with rotation swinging around the center of the aggregate area Aa, and a linear oscillating the D 1 direction It is a thing.

具体的に、手順(e)における攪拌パターン設定部82は、X軸駆動部40のメモリに対して例えば図20の上段に示すような駆動波形を書き込み、Y軸駆動部41のメモリに対して例えば図20の中段に示すような駆動波形を書き込み、回転駆動部42のメモリに対して例えば図20の下段に示すような駆動波形を書き込む。   Specifically, the stirring pattern setting unit 82 in the procedure (e) writes a drive waveform as shown in the upper part of FIG. For example, a drive waveform as shown in the middle part of FIG. 20 is written, and a drive waveform as shown in the lower part of FIG.

これらの駆動波形は、培養容器31に対して加わる外力を最小限に抑えたまま、凝集領域Aaの中心に回転軸Lが一致するよう培養容器31をシフトさせる直線移動waと、培養容器31に対して+θ方向の外力を加えることで、+θ方向の攪拌力を細胞に与える回転揺動wbと、培養容器31に対して−θ方向の外力を加えることで、−θ方向の攪拌力を細胞に与える回転揺動wcと、培養容器31に対して−D方向の外力を加えることで、−D方向の攪拌力を細胞に与える直線揺動wdとを順に行うためのものである。 These drive waveforms are applied to the culture vessel 31 and the linear movement wa for shifting the culture vessel 31 so that the rotation axis L coincides with the center of the aggregation region Aa while keeping the external force applied to the culture vessel 31 to a minimum. On the other hand, by applying an external force in the + θ direction, a rotational swing wb that imparts a stirring force in the + θ direction to the cells, and by applying an external force in the -θ direction to the culture vessel 31, the stirring force in the -θ direction is applied to the cells. The rotation swing wc applied to the cell and the linear swing wd that applies the stirring force in the −D 1 direction to the cell by applying an external force in the −D 1 direction to the culture vessel 31 are sequentially performed.

なお、直線移動waに関する駆動波形(X軸方向及びY軸方向の駆動波形)は、手順(d)で算出した移動量L、Lから算出され、直線揺動wdに関する駆動波形(Y軸方向及びY軸方向の駆動波形)は、手順(c)で算出したベクトルD1X、D1Yから算出される。 The drive waveform (the drive waveform in the X-axis direction and the Y-axis direction) relating to the linear movement wa is calculated from the movement amounts L X and L Y calculated in the procedure (d), and the drive waveform (Y-axis relating to the linear movement wd). Drive waveform in the direction and the Y-axis direction) is calculated from the vectors D 1X and D 1Y calculated in step (c).

また、回転揺動wb、回転揺動wcの各々の駆動波形は、揺動開始直後にステージの角速度を急激に上昇させてからゆっくりと低下させ、ステージが停止した時点でステージの回動方向を反転させ、揺動開始時点の姿勢にゆっくりとステージを戻すものであり、揺動初期の急速な加速期間中に培養容器31内の細胞へ撹拌力を加えることができる。   In addition, the drive waveforms of the rotation swing wb and the rotation swing wc increase the angular velocity of the stage abruptly immediately after the start of the swing, and then slowly decrease it. When the stage stops, the rotation direction of the stage is changed. The stage is slowly reversed and returned to the posture at the time of starting rocking, and stirring force can be applied to the cells in the culture vessel 31 during the rapid acceleration period at the beginning of rocking.

また、直線揺動wdの駆動波形は、揺動開始直後にステージの速度を急激に上昇させてからゆっくりと低下させ、ステージが停止した時点でステージの移動方向を反転させ、揺動開始時点の位置にゆっくりとステージを戻すものである。   Further, the drive waveform of the linear swing wd is rapidly increased immediately after the swing is started and then slowly decreased. When the stage is stopped, the moving direction of the stage is reversed, and the drive waveform at the start of the swing is reversed. The stage is slowly returned to the position.

また、回転揺動wb、回転揺動wc、直線揺動wdの各々の揺動強度(ここでは揺動開始直後の加速度の大きさ)は、容器種及び細胞種の組み合わせに適した値に設定される。なお、どのような組み合わせにどのような値が適しているかについての情報は、例えばルックアップテーブルなどの形式でメモリ73に予め格納されており、本ステップの攪拌パターン設定部82は、そのルックアップテーブルを参照することにより揺動強度を即座に設定することができるものとする。   In addition, each of the rotational swing wb, the rotational swing wc, and the linear swing wd (here, the magnitude of acceleration immediately after the start of the swing) is set to a value suitable for the combination of the container type and the cell type. Is done. Information about what value is suitable for which combination is stored in advance in the memory 73 in the form of, for example, a lookup table, and the stirring pattern setting unit 82 in this step performs the lookup. It is assumed that the swing strength can be set immediately by referring to the table.

また、回転揺動wb、回転揺動wc、直線揺動wdの各々の回数は、容器種及び細胞種の組み合わせに適した値に設定される。但し、図20では、これらの各揺動の回数が1であった場合の例を示している。なお、どのような組み合わせにどのような値が適しているかについての情報は、例えばルックアップテーブルなどの形式でメモリ73に予め格納されており、本ステップの攪拌パターン設定部82は、そのルックアップテーブルを参照することにより揺動回数を即座に設定できるものとする。   In addition, the number of rotations wb, rotation wc, and linear swing wd is set to a value suitable for the combination of container type and cell type. However, FIG. 20 shows an example in which the number of times of each swing is 1. Information about what value is suitable for which combination is stored in advance in the memory 73 in the form of, for example, a lookup table, and the stirring pattern setting unit 82 in this step performs the lookup. It is assumed that the number of swings can be set immediately by referring to the table.

また、回転揺動wb、回転揺動wc、直線揺動wdの各々の揺動振幅の大きさ(すなわち初期加速期間の長さ)は、容器種及び細胞種の組み合わせに適した値に設定される。なお、どのような組み合わせにどのような値が適しているかについての情報は、例えばルックアップテーブルなどの形式でメモリ73に予め格納されており、本ステップの攪拌パターン設定部82は、そのルックアップテーブルを参照することにより揺動振幅を即座に設定できるものとする。   In addition, the magnitude of the oscillation amplitude (ie, the length of the initial acceleration period) of each of the rotation oscillation wb, the rotation oscillation wc, and the linear oscillation wd is set to a value suitable for the combination of the container type and the cell type. The Information about what value is suitable for which combination is stored in advance in the memory 73 in the form of, for example, a lookup table, and the stirring pattern setting unit 82 in this step performs the lookup. It is assumed that the swing amplitude can be set immediately by referring to the table.

ステップS28:CPU74は、初回フラグがオンされているか否かを判別し、オンされていれば即座に攪拌処理を開始するべくステップS29へ移行し、オフされていれば設定中の攪拌パターンを調整するべくステップS34へ移行する。   Step S28: The CPU 74 determines whether or not the initial flag is turned on. If it is turned on, the CPU 74 proceeds to step S29 to immediately start the stirring process, and if it is turned off, adjusts the stirring pattern being set. Therefore, the process proceeds to step S34.

ステップS29:CPU74は、前述したステップS16と同様の手順で培養容器31を撹拌装置29へ収容する。   Step S29: The CPU 74 stores the culture vessel 31 in the stirring device 29 in the same procedure as in Step S16 described above.

ステップS30:CPU74は、設定中の攪拌パターン(図20)による攪拌処理を実行する(攪拌処理の詳細は、後述する。)。設定中の攪拌パターン(図20)によると、回転揺動の中心が凝集領域Aaの中心に設定されるので、凝集領域Aaの中で接着面に接着せずに他の細胞に接着している細胞を分離し、凝集領域Aaの外側に向けて浮遊させることができる。また、この撹拌パターン(図20)によると、直線揺動による撹拌力の方向が−D方向に設定されるので、凝集領域Aaの中で接着面に接着せずに他の細胞に接着している細胞を分離し、非凝集領域Anに向けて浮遊させることができる。 Step S30: The CPU 74 executes a stirring process with the stirring pattern being set (FIG. 20) (details of the stirring process will be described later). According to the stirring pattern being set (FIG. 20), the center of the rotation and swing is set to the center of the aggregation region Aa, and therefore, it adheres to other cells without adhering to the adhesion surface in the aggregation region Aa. The cells can be separated and suspended toward the outside of the aggregation region Aa. Further, according to this stirred pattern (FIG. 20), since the direction of the stirring force with a linear oscillating is set to -D 1 direction, adhere to other cells not adhere to the adhesive surface in the aggregation region Aa Cells can be separated and suspended towards the non-aggregated region An.

ステップS31:CPU74は、初回フラグをオフする。   Step S31: The CPU 74 turns off the initial flag.

ステップS32:CPU74は、撹拌装置29の導入扉47を開くよう開閉機構48へ指示を出すと共に、培養容器31をストッカー27へ移動するよう容器搬送機構28へ指示を与える。開閉機構48は、導入扉47の回動位置を前述した露呈位置に設定し、容器搬送機構28は、その状態で開放された開口46から撹拌装置29の外部へと培養容器31を搬送し、ストッカー27へ収納する。その後、CPU74が導入扉47を閉じるよう開閉機構48へ指示を出すと、開閉機構48は、導入扉47を遮蔽位置に戻す。   Step S32: The CPU 74 gives an instruction to the opening / closing mechanism 48 to open the introduction door 47 of the stirring device 29, and gives an instruction to the container transport mechanism 28 to move the culture vessel 31 to the stocker 27. The opening / closing mechanism 48 sets the rotation position of the introduction door 47 to the aforementioned exposure position, and the container transport mechanism 28 transports the culture container 31 from the opening 46 opened in that state to the outside of the stirring device 29, Store in the stocker 27. Thereafter, when the CPU 74 instructs the opening / closing mechanism 48 to close the introduction door 47, the opening / closing mechanism 48 returns the introduction door 47 to the shielding position.

ステップS33:CPU74は、前述した定着時間(2時間程度)だけ待機した後、ステップS23へ戻り、ステップS23〜S26を再実行する。ステップS26において、依然として解消すべき凝集ムラが存在していた場合(ステップS26にてYES)には、CPU74は、ステップS27以降の処理を改めて行うことになる。なお、ステップS23〜S26が再実行されるときには、初回フラグはオフされているため、その後のステップS28における判別の結果はNOとなり、ステップS34が実行されることになる。   Step S33: The CPU 74 waits for the above-described fixing time (about 2 hours), returns to step S23, and re-executes steps S23 to S26. In step S26, if there is still an aggregation non-uniformity that should be eliminated (YES in step S26), the CPU 74 performs the processing subsequent to step S27 again. When steps S23 to S26 are re-executed, the initial flag is turned off, so that the result of determination in subsequent step S28 is NO, and step S34 is executed.

ステップS34:CPU74は、凝集領域Aaのサイズを前回値と比較し、十分なサイズ縮小がみられなかった場合には、設定中の撹拌パターンに撹拌効果が無いと判断してステップS35へ移行し、十分なサイズ縮小がみられた場合には、設定中の撹拌パターンに撹拌効果があると判断してステップS29へ移行する。   Step S34: The CPU 74 compares the size of the aggregation region Aa with the previous value, and when the size reduction is not sufficient, the CPU 74 determines that the stirring pattern being set has no stirring effect and proceeds to step S35. If sufficient size reduction is observed, it is determined that the stirring pattern being set has a stirring effect, and the process proceeds to step S29.

ステップS35:CPU74の攪拌パターン設定部82は、回転駆動部42のメモリ、X軸駆動部40のメモリ、Y軸駆動部41のメモリの内容を書き換えることにより、設定中の撹拌パターン(図20参照)を調整してからステップS29へ移行する。   Step S35: The stirring pattern setting unit 82 of the CPU 74 rewrites the contents of the memory of the rotation driving unit 42, the memory of the X-axis driving unit 40, and the memory of the Y-axis driving unit 41, thereby setting the stirring pattern being set (see FIG. 20). ) And then the process proceeds to step S29.

具体的に、本ステップにおける撹拌パターン設定部82は、設定中の撹拌パターン(図20参照)のうち、回転揺動wbの回数と、回転揺動wcの回数とを、所定回数ずつ(例えば1回ずつ)増加させることにより撹拌効果の向上を図る。   Specifically, the agitation pattern setting unit 82 in this step sets the number of rotations / oscillations wb and the number of rotations / oscillations wc in a predetermined number of times (for example, 1) among the agitation patterns being set (see FIG. 20). Increase the stirring effect by increasing the number of times).

なお、ここでは増加対象を、回転揺動wb、wcの各々の回数のみとしたが、回転揺動wb、wcの各々の振幅のみ、或いは、回数及び振幅の双方としてもよい。また、ここでは調整対象を、回転揺動wb、wcのみとしたが、直線揺動wdのみ、或いは、回転揺動wb、wc及び直線揺動wdの双方としてもよい。   Here, the increase target is only the number of rotations wb and wc, but only the amplitude of rotations wb and wc, or both the number and amplitude. Further, here, the object to be adjusted is only the rotational swing wb, wc, but only the linear swing wd, or both the rotational swing wb, wc and the linear swing wd may be used.

ステップS36:CPU74は、直前のステップS24で取得した全体画像を現在の日時に対応付けて管理ファイル75に書き込む。   Step S36: The CPU 74 writes the entire image acquired in the immediately preceding step S24 in the management file 75 in association with the current date and time.

ステップS37:CPU74は、培養容器31をストッカー27へ収納するよう容器搬送機構28へ指示を与える。容器搬送機構28は、試料台347に載置されている培養容器31をストッカー27へ収納する。   Step S37: The CPU 74 gives an instruction to the container transport mechanism 28 to store the culture container 31 in the stocker 27. The container transport mechanism 28 stores the culture container 31 placed on the sample table 347 in the stocker 27.

ステップS38:CPU74は、管理ファイル75に書き込まれた観察スケジュールと現在の日時とを比較し、観察期間が終了したか否かを判別する。観察期間が終了していなければステップS21へ戻り、観察期間が終了していれば観察のフローを終了する。   Step S38: The CPU 74 compares the observation schedule written in the management file 75 with the current date and time to determine whether or not the observation period has ended. If the observation period has not ended, the process returns to step S21. If the observation period has ended, the observation flow ends.

次に、攪拌処理時における制御ユニット13の動作(CPU74の動作)を図21に基づき説明する。以下、図21の各ステップを順に説明する。   Next, the operation of the control unit 13 during the stirring process (the operation of the CPU 74) will be described with reference to FIG. Hereafter, each step of FIG. 21 is demonstrated in order.

ステップS42:CPU74は、攪拌装置29に設けられた重量センサの出力信号を参照し、培養容器31の重量を検知する。なお、ここで検知される重量は、ホルダー32やプレート39の重量を含んでいても構わない。   Step S42: The CPU 74 refers to the output signal of the weight sensor provided in the stirring device 29 and detects the weight of the culture vessel 31. Note that the weight detected here may include the weight of the holder 32 or the plate 39.

ステップS43:CPU74は、攪拌装置29に対して攪拌を開始するよう指示する。攪拌装置29のX軸駆動部40は、X軸駆動部40内のメモリに書き込まれた駆動波形に応じた駆動信号をXステージ35へ送出し、Y軸駆動部41は、Y軸駆動部41内のメモリに書き込まれた駆動波形に応じた駆動信号をYステージ37へ送出し、回転駆動部42は、回転駆動部42内のメモリに書き込まれた駆動波形に応じた駆動信号を回転ステージ37へ送出する。これによって、回転ステージ37、Xステージ35、Yステージ36は、設定中の攪拌パターンで駆動されることになる。   Step S43: The CPU 74 instructs the stirring device 29 to start stirring. The X-axis drive unit 40 of the stirring device 29 sends a drive signal corresponding to the drive waveform written in the memory in the X-axis drive unit 40 to the X stage 35, and the Y-axis drive unit 41 is the Y-axis drive unit 41. The drive signal corresponding to the drive waveform written in the internal memory is sent to the Y stage 37, and the rotation drive unit 42 outputs the drive signal corresponding to the drive waveform written in the memory in the rotation drive unit 42 to the rotation stage 37. To send. As a result, the rotary stage 37, the X stage 35, and the Y stage 36 are driven with the stirring pattern being set.

ステップS44:CPU74は、攪拌装置29に設けられた重量センサの出力信号を再び参照し、現時点における培養容器31の重量をステップS42と同様に検知する。   Step S44: The CPU 74 refers again to the output signal of the weight sensor provided in the stirring device 29, and detects the current weight of the culture vessel 31 in the same manner as in step S42.

ステップS45:CPU74は、ステップS42で検知した重量から、ステップS44で検知した重量を差し引くことで差分を算出し、その差分がゼロ(又は閾値)より大きかった場合には、ステップS43における攪拌時に培養容器31から培養液が飛散したとみなしてステップS46へ移行し、その差分がゼロ(又は閾値)より小さかった場合には、ステップS43における攪拌時に培養容器31から培養液が飛散しなかったとみなしてフローを終了する。   Step S45: The CPU 74 calculates a difference by subtracting the weight detected in Step S44 from the weight detected in Step S42. If the difference is larger than zero (or a threshold value), the culture is performed at the time of stirring in Step S43. It is considered that the culture solution has scattered from the container 31, and the process proceeds to step S46. If the difference is smaller than zero (or a threshold value), it is considered that the culture solution has not been scattered from the culture vessel 31 during the stirring in step S43. End the flow.

ステップS46:CPU74は、飛散防止ケース45に接続されたコンプレッサ50を駆動し、飛散防止ケース45の内部の気圧を外部の気圧(恒温室15の内部の気圧)よりも低圧にする。この状態では、飛散防止ケース45の内部に飛散した培養液が飛散防止ケース45の外部へ出る可能性は極めて低い。   Step S46: The CPU 74 drives the compressor 50 connected to the scattering prevention case 45 so that the atmospheric pressure inside the scattering prevention case 45 is lower than the external atmospheric pressure (atmospheric pressure inside the temperature-controlled room 15). In this state, the possibility that the culture solution scattered inside the scattering prevention case 45 goes out of the scattering prevention case 45 is extremely low.

ステップS47:CPU74は、モニタ65aへ警告表示を行うことにより、飛散防止ケース45を細胞培養装置10から取り出すようユーザに促す。なお、CPU74は、警告表示は、例えば「攪拌に失敗しました」、「培養液が飛散した虞があります」、「培養装置を交換してください」、などの文字情報をモニタ65aへ表示することによって警告を行う。また、それと同時に、CPU74は、通信回線66を介して遠隔地のコンピュータ67からユーザへ警告を行ってもよい。このように遠隔地のコンピュータ67を使用すれば、遠隔地にいるユーザに対して早急に警告することができる。   Step S47: The CPU 74 prompts the user to take out the scattering prevention case 45 from the cell culture device 10 by displaying a warning on the monitor 65a. Note that the CPU 74 displays, on the monitor 65a, character information such as “Mixing failed”, “There is a possibility that the culture broth has scattered”, “Replace the culture device”, and the like. Warning by. At the same time, the CPU 74 may warn the user from the remote computer 67 via the communication line 66. If the remote computer 67 is used in this way, it is possible to promptly warn a user at a remote location.

警告を受けたユーザは、飛散防止ケース45を新しいもの(又は洗浄済みのもの)に交換してから、細胞培養装置10を復帰させる。この交換の際、飛散防止ケース45の内部は低圧に保たれているので、ユーザが特に注意を払わなかったとしても、恒温室15の各位置に培養液が拡散する可能性は極めて低く抑えられる(以上、図21の説明。)。   The user who has received the warning replaces the scattering prevention case 45 with a new one (or a washed one) and then returns the cell culture device 10. At the time of this exchange, since the inside of the scattering prevention case 45 is kept at a low pressure, even if the user does not pay particular attention, the possibility that the culture solution diffuses to each position of the temperature-controlled room 15 is extremely low. (The description of FIG. 21 above.)

以上、本実施形態のCPU74は、培養容器31の全体画像に基づき攪拌装置29の攪拌パターンを設定するので、細胞の凝集ムラを効率的に解消し、細胞の増殖効率を向上させることができる。   As described above, since the CPU 74 of this embodiment sets the stirring pattern of the stirring device 29 based on the entire image of the culture vessel 31, it is possible to efficiently eliminate cell aggregation unevenness and improve cell proliferation efficiency.

また、本実施形態のCPU74は、凝集領域Aaの中心に揺動の中心を設定するので、凝集領域Aaの中で接着面に接着せず他の細胞に接着している細胞を分離し、凝集領域Aaの外側へ向けて浮遊させることができる。このようにして浮遊した細胞の多くは、定着時間(2時間程度)の経過後に接着面へ接着できる可能性がある。したがって、このような揺動を伴う攪拌によれば、凝集ムラが効果的に解消される。   In addition, since the CPU 74 of this embodiment sets the center of oscillation at the center of the aggregation region Aa, the cells that do not adhere to the adhesive surface but adhere to other cells in the aggregation region Aa are separated and aggregated. It can be floated toward the outside of the region Aa. Many of the cells floating in this manner may adhere to the adhesion surface after the fixing time (about 2 hours) has elapsed. Therefore, according to such agitation accompanied by rocking, aggregation unevenness is effectively eliminated.

また、本実施形態のCPU74は、凝集領域Aaから非凝集領域Anに向かう方向の逆方向に揺動の加速方向を設定するので、凝集領域Aaの中で接着面に接着せず他の細胞に接着している細胞を分離し、非凝集領域Anの側に向けて浮遊させることができる。このようにして浮遊した細胞の多くは、定着時間(2時間程度)の経過後に接着面へ接着できる可能性がある。したがって、このような揺動を伴う攪拌によれば、凝集ムラが効果的に解消される。   In addition, since the CPU 74 of this embodiment sets the acceleration direction of oscillation in the direction opposite to the direction from the aggregation region Aa to the non-aggregation region An, it does not adhere to the adhesion surface in the aggregation region Aa and adheres to other cells. Adherent cells can be separated and suspended toward the non-aggregated region An. Many of the cells floating in this manner may adhere to the adhesion surface after the fixing time (about 2 hours) has elapsed. Therefore, according to such agitation accompanied by rocking, aggregation unevenness is effectively eliminated.

また、本実施形態のCPU74は、画像の取得(ステップS24)、撹拌パターンの設定(ステップS27)、撹拌(ステップS30)を、凝集領域Aaのサイズが閾値未満となるまで繰り返すので、凝集ムラの残存を防ぐことができる。   Further, the CPU 74 of this embodiment repeats the acquisition of the image (step S24), the setting of the stirring pattern (step S27), and the stirring (step S30) until the size of the aggregation region Aa becomes less than the threshold value. Residual can be prevented.

また、本実施形態のCPU74は、凝集ムラ解消用の攪拌を行う度に適切な待機時間を設けるので(ステップS33)、攪拌後における凝集ムラの残存の有無を正確に判別することができる。   Further, the CPU 74 of the present embodiment provides an appropriate standby time each time stirring for eliminating the aggregation unevenness is performed (step S33), so that it is possible to accurately determine whether the aggregation unevenness remains after the stirring.

また、本実施形態のCPU74は、繰り返しの過程で凝集領域Aaのサイズが前回値未満とならなかった場合には(ステップS34NO)、攪拌のための揺動回数と揺動振幅との少なくとも一方を向上させて攪拌効果を高めるので(ステップS35)、その繰り返しの回数が膨大化する(又はエンドレスになる)ことを防止できる。   In addition, when the size of the aggregation region Aa does not become less than the previous value in the repetition process (NO in step S34), the CPU 74 of the present embodiment calculates at least one of the number of oscillations and the oscillation amplitude for stirring. Since the stirring effect is enhanced to improve (step S35), it is possible to prevent the number of repetitions from increasing (or becoming endless).

また、本実施形態の細胞培養装置10は、攪拌装置29の全体をカバーする飛散防止ケース45を備えるので、恒温室15内の攪拌装置29以外の部分が培養液に汚染される虞は無い。   Moreover, since the cell culture apparatus 10 of this embodiment is provided with the scattering prevention case 45 which covers the whole stirring apparatus 29, there is no possibility that parts other than the stirring apparatus 29 in the temperature-controlled room 15 may be contaminated with a culture solution.

また、本実施形態の飛散防止ケース45は、細胞培養装置10に対して取り外し可能に構成されるので、必要に応じてユーザが飛散防止ケース45ごと攪拌装置29を交換することができる。   Moreover, since the scattering prevention case 45 of this embodiment is comprised so that removal with respect to the cell culture apparatus 10 is possible, the user can replace | exchange the stirring apparatus 29 with the scattering prevention case 45 as needed.

また、本実施形態の撹拌装置29は重量センサを備えているので、CPU74は、攪拌前後における培養容器31の重量変化の有無により、撹拌時における液体の飛散の有無を確実に検知できる。   In addition, since the stirring device 29 of the present embodiment includes the weight sensor, the CPU 74 can reliably detect the presence or absence of liquid scattering during stirring based on the presence or absence of a change in the weight of the culture vessel 31 before and after stirring.

また、本実施形態のCPU74は、培養容器31の重量の変化が検出された場合には、培養容器31から液体が飛散した旨の警告をユーザに対して行うので、不適切な状態のまま培養が続行されるという問題を回避できる。   Further, when a change in the weight of the culture vessel 31 is detected, the CPU 74 of this embodiment issues a warning to the user that the liquid has scattered from the culture vessel 31, so that the culture is performed in an inappropriate state. Can be avoided.

なお、本実施形態のCPU74は、凝集ムラ解消用の撹拌パターンの揺動強度、揺動回数、揺動振幅の各々の値の決定を、撹拌パターンの設定時(ステップS28)に行ったが、これらの値は容器種及び細胞種の組み合わせが変化しない限り変更する不要が無いので、それらの値の決定は、撹拌パターンの設定の度に行うのではなく、培養容器31の登録時(例えばステップS11)に行っておいてもよい。その場合、CPU74は、決定した値を培養容器31の管理ファイル75へ書き込んでおき、撹拌パターンの設定時(ステップS28)に読み出して設定すればよい。   Note that the CPU 74 of the present embodiment determines the values of the rocking intensity, the number of rocking, and the rocking amplitude of the stirring pattern for eliminating the aggregation unevenness at the time of setting the stirring pattern (step S28). Since these values do not need to be changed unless the combination of the vessel type and the cell type is changed, these values are not determined every time the stirring pattern is set, but at the time of registration of the culture vessel 31 (for example, step You may go to S11). In that case, the CPU 74 may write the determined value in the management file 75 of the culture vessel 31 and read and set it when setting the stirring pattern (step S28).

また、本実施形態のCPU74は、播種ムラ又は凝集ムラの検出(ステップS13、S25)に当たり全体画像へ二値化処理を施したが、その二値化処理の前に低解像度変換処理などの前処理を施してもよい。   Further, the CPU 74 of the present embodiment performs binarization processing on the entire image in the detection of the seeding unevenness or the aggregation unevenness (steps S13 and S25), but before the binarization processing, before the low resolution conversion processing or the like. Processing may be performed.

また、本実施形態のCPU74は、播種ムラ又は凝集ムラを検出するための画像として保存用の画像と同じもの(ここでは全体画像)を使用したが、播種ムラ又は凝集ムラを検出するための画像は、保存用の画像とは異なるものであってもよい。例えば、CPU74は、保存用の画像を観察倍率が4倍の全体画像とし、ムラ検出用の画像を観察倍率が2倍の全体画像としてもよい。   The CPU 74 of the present embodiment uses the same image as the image for storage (here, the entire image) as an image for detecting sowing unevenness or agglomeration unevenness, but an image for detecting sowing unevenness or agglomeration unevenness. May be different from the image for storage. For example, the CPU 74 may set the storage image as an entire image with an observation magnification of 4 and the unevenness detection image as an entire image with an observation magnification of 2 times.

また、本実施形態の細胞培養装置10は、播種ムラ又は凝集ムラを検出するための画像の取得方法(観察方法)として位相差観察を適用したが、培養容器31における細胞密度の分布を可視化できる他の観察方法を使用してもよい。   Moreover, although the cell culture apparatus 10 of this embodiment applied phase difference observation as an image acquisition method (observation method) for detecting seeding unevenness or aggregation unevenness, the cell density distribution in the culture vessel 31 can be visualized. Other observation methods may be used.

また、本実施形態の細胞培養装置10は、播種ムラ解消用の攪拌時(ステップS15、S17)にX軸方向の揺動(wa、wb)とY軸方向の揺動(wc、wd)とを順に行ったが、同時に行ってもよい。   In addition, the cell culture device 10 of the present embodiment, when stirring for eliminating seeding unevenness (steps S15 and S17), swings in the X-axis direction (wa, wb) and swings in the Y-axis direction (wc, wd) Are performed in order, but may be performed simultaneously.

また、本実施形態の細胞培養装置10は、凝集ムラ解消用の攪拌時(ステップS27、S30)にθ方向の揺動とXY方向の揺動とを順に行ったが、同時に行ってもよい。   Further, in the cell culture device 10 of the present embodiment, the rocking in the θ direction and the rocking in the XY direction are sequentially performed during the stirring for eliminating the uneven aggregation (steps S27 and S30).

また、本実施形態のCPU74は、凝集ムラの検出(ステップS25)に当たり凝集領域Aaの中心座標を算出したが、中心座標の代わりに重心座標を算出してもよい。その場合には、揺動中心の決定に、凝集領域Aaの輪郭形状だけでなく輝度分布までもが反映されることになる。   Further, the CPU 74 of the present embodiment calculates the center coordinates of the aggregation region Aa in the detection of aggregation unevenness (step S25), but may calculate the center-of-gravity coordinates instead of the center coordinates. In that case, not only the contour shape of the aggregated area Aa but also the luminance distribution is reflected in the determination of the oscillation center.

また、本実施形態のCPU74は、観察の頻度(24時間毎)を固定としたが、可変としてもよい。その場合、例えば、CPU74は、1回の観察時におけるループ(ステップS27〜S33〜S23〜S26)の繰り返し回数をカウントし、そのカウント数が閾値以上となった場合には頻繁な攪拌が必要と判断し、その時点で観察の頻度を高い値に変更してもよい。   Further, although the CPU 74 of the present embodiment fixes the observation frequency (every 24 hours), it may be variable. In that case, for example, the CPU 74 counts the number of repetitions of the loop (steps S27 to S33 to S23 to S26) at the time of one observation, and frequent stirring is required when the counted number is equal to or greater than a threshold value. The frequency of observation may be changed to a higher value at that time.

また、本実施形態のCPU74は、凝集ムラが無くなるまでループ(ステップS27〜S33〜S23〜S26)を繰り返したが、その繰り返し回数をカウントし、そのカウント数が閾値以上となった場合には攪拌の効果が無いとみなし、その時点でユーザに対して警告を行ってもよい。   Further, the CPU 74 of the present embodiment repeats the loop (steps S27 to S33 to S23 to S26) until there is no aggregation unevenness, but counts the number of repetitions, and if the count number exceeds a threshold value, stirring is performed. The user may be regarded as having no effect, and a warning may be given to the user at that time.

また、上述した撹拌装置29は、培養容器31を揺動するためにXステージ35、Yステージ36、回転ステージ37を使用したが、それらのステージに加えて、図22に示すようなチルトステージ300を使用してもよい。チルトステージ300は、Xステージ35とプレート39との間に設けられ、プレート39の各位置を個別に上下動させる少なくとも3つのピン300aを備えており、それらのピン300aの突出量のバランスを変更することにより、プレート39のチルト方向及びチルト量を変化させることができる。   In addition, the agitation device 29 described above uses the X stage 35, the Y stage 36, and the rotation stage 37 to swing the culture vessel 31, but in addition to these stages, a tilt stage 300 as shown in FIG. May be used. The tilt stage 300 is provided between the X stage 35 and the plate 39 and includes at least three pins 300a that individually move the positions of the plate 39 up and down, and changes the balance of the protruding amount of the pins 300a. By doing so, the tilt direction and tilt amount of the plate 39 can be changed.

このようなチルトステージ300を使用した場合には、上述した回転揺動と直線揺動とに傾斜揺動(又は鉛直方向の直線揺動)を組み合わせることができるので、撹拌パターンの自由度が高まる。例えば、培養容器31の形状が複雑な場合などには、この傾斜揺動を組み合わせることにより攪拌効果の向上を図ってもよい。   When such a tilt stage 300 is used, since the tilt swing (or the linear swing in the vertical direction) can be combined with the above-described rotation swing and linear swing, the degree of freedom of the stirring pattern is increased. . For example, when the shape of the culture vessel 31 is complicated, the stirring effect may be improved by combining this tilting and swinging.

また、本実施形態の細胞培養装置は、攪拌専用の装置(攪拌装置29)で攪拌を行ったが、観察ユニット30の試料台347へ培養容器31を載置し、観察ユニット30の試料台347を攪拌装置29のステージと同様に駆動することにより攪拌を行ってもよい。但し、攪拌時には、試料台347と培養容器31とはホルダーなどを介して互いに固定されることが望ましい。   Further, in the cell culture device of this embodiment, stirring was performed using a dedicated stirring device (stirring device 29). However, the culture vessel 31 was placed on the sample table 347 of the observation unit 30, and the sample table 347 of the observation unit 30 was placed. The agitation may be performed by driving in the same manner as the stage of the agitator 29. However, at the time of stirring, it is desirable that the sample stage 347 and the culture vessel 31 are fixed to each other via a holder or the like.

また、本実施形態のCPU74は、凝集ムラ解消用の攪拌パターンのうち揺動強度と揺動回数と揺動振幅との少なくとも一つを、細胞種と容器種との組み合わせに応じて決定しているが、培養容器31の中には接着面に特殊な表面加工を施したものもあるので、揺動強度と揺動回数と揺動振幅との少なくとも一つを、細胞種と容器種と表面加工の種類との組み合わせに応じて決定してもよい。その場合は、細胞腫及び容器種と共に、表面加工の種類をユーザに入力させることになる。   Further, the CPU 74 of the present embodiment determines at least one of the rocking intensity, the number of rocking times, and the rocking amplitude in the stirring pattern for eliminating the uneven aggregation according to the combination of the cell type and the container type. However, some of the culture vessels 31 have a special surface treatment applied to the bonding surface, so that at least one of the rocking strength, the number of rocking times, and the rocking amplitude is determined based on the cell type, the container type, and the surface. You may determine according to the combination with the kind of process. In this case, the user is required to input the type of surface processing along with the cell tumor and the container type.

また、本実施形態の細胞培養装置10では、制御ユニット13の機能の一部(例えば攪拌パターン設定部82の機能)を攪拌装置29の側へ搭載してもよい。また、X軸駆動部40、Y軸駆動部41、回転駆動部42の機能の一部又は全部を制御ユニット13の側へ搭載してもよい。   In the cell culture device 10 of the present embodiment, a part of the function of the control unit 13 (for example, the function of the stirring pattern setting unit 82) may be mounted on the stirring device 29 side. Further, some or all of the functions of the X-axis drive unit 40, the Y-axis drive unit 41, and the rotation drive unit 42 may be mounted on the control unit 13 side.

また、本実施形態の細胞培養装置10の動作の一部は、コンピュータ67に実行させることも可能である。その場合、コンピュータ67の動作プログラムは、メモリカード、光ディスク、磁気ディスクなどの記憶媒体を介してコンピュータ67にインストールされたものとしてもよい。   In addition, a part of the operation of the cell culture device 10 of the present embodiment can be executed by the computer 67. In that case, the operation program of the computer 67 may be installed in the computer 67 via a storage medium such as a memory card, an optical disk, or a magnetic disk.

10…細胞培養装置、30…観察ユニット、13…制御ユニット、74…CPU、31…培養容器、39…プレート、35…Xステージ、36…Yステージ、37…回転ステージ、32…ホルダー、40…X軸駆動部、41…Y軸駆動部、42…回転駆動部、45…飛散防止ケース、47…導入扉、49…コネクタ、52…コネクタ、51…チューブ、50…コンプレッサ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cell culture apparatus, 30 ... Observation unit, 13 ... Control unit, 74 ... CPU, 31 ... Culture container, 39 ... Plate, 35 ... X stage, 36 ... Y stage, 37 ... Rotary stage, 32 ... Holder, 40 ... X axis drive unit, 41 ... Y axis drive unit, 42 ... rotation drive unit, 45 ... scattering prevention case, 47 ... introduction door, 49 ... connector, 52 ... connector, 51 ... tube, 50 ... compressor

Claims (12)

培養容器内の液体中で培養される細胞群の密度分布を検出する検出手段と、
前記培養容器を揺動させることにより前記培養容器内の前記細胞を攪拌する攪拌手段と、
前記検出時及び前記攪拌時における前記培養容器の環境を、予め設定された環境に制御する環境制御手段と、
前記検出手段が検出した密度分布に基づき、前記攪拌手段による前記揺動のパターンを設定する動作制御手段と、
を備えたことを特徴とする細胞培養装置。
A detection means for detecting a density distribution of a cell group cultured in a liquid in a culture vessel;
Stirring means for stirring the cells in the culture container by swinging the culture container;
Environment control means for controlling the environment of the culture vessel at the time of detection and stirring to a preset environment;
Based on the density distribution detected by the detection means, an operation control means for setting the oscillation pattern by the stirring means;
A cell culture apparatus comprising:
請求項1に記載の細胞培養装置において、
前記攪拌のための揺動には、
回転運動による回転揺動が含まれており、
前記動作制御手段は、
前記細胞群が高密度で存在している領域の中心に、前記回転揺動の中心を設定する
ことを特徴とする細胞培養装置。
The cell culture device according to claim 1,
For shaking for the stirring,
Rotation swing by rotational movement is included,
The operation control means includes
The cell culturing apparatus, wherein the center of the rotational oscillation is set at the center of an area where the cell group exists at high density.
請求項1に記載の細胞培養装置において、
前記攪拌のための揺動には、
直線運動による直線揺動が含まれており、
前記動作制御手段は、
前記細胞群が高密度で存在している領域から前記細胞群が低密度で存在している領域へ向かう方向の逆方向に、前記直線揺動の加速方向を設定する
ことを特徴とする細胞培養装置。
The cell culture device according to claim 1,
For shaking for the stirring,
Includes linear swinging by linear motion,
The operation control means includes
The cell culture is characterized in that the acceleration direction of the linear oscillation is set in a direction opposite to a direction from a region where the cell group exists at a high density to a region where the cell group exists at a low density. apparatus.
請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の細胞培養装置において、
前記動作制御手段は、
前記細胞群が高密度で存在している領域のサイズが閾値未満となるまで、前記検出、前記設定、前記撹拌からなる一連の処理を繰り返す
ことを特徴とする細胞培養装置。
In the cell culture device according to any one of claims 1 to 3,
The operation control means includes
A series of processing consisting of the detection, the setting, and the agitation is repeated until the size of an area where the cell group exists at a high density is less than a threshold value.
請求項4に記載の細胞培養装置において、
前記動作制御手段は、
先の攪拌から次の検出までの間に待機時間を設ける
ことを特徴とする細胞培養装置。
The cell culture device according to claim 4,
The operation control means includes
A cell culture device characterized in that a waiting time is provided between the previous stirring and the next detection.
請求項4又は請求項5に記載の細胞培養装置において、
前記動作制御手段は、
前記繰り返しの過程で前記領域のサイズが前回値未満とならなかった場合には、前記攪拌のための前記揺動の回数と前記揺動の振幅との少なくとも一方を向上させる
ことを特徴とする細胞培養装置。
In the cell culture device according to claim 4 or 5,
The operation control means includes
In the case where the size of the region does not become less than the previous value in the repetition process, at least one of the number of oscillations for the stirring and the amplitude of the oscillations is improved. Culture device.
請求項4又は請求項5に記載の細胞培養装置において、
前記動作制御手段は、
前記繰り返しの回数が閾値以上となった場合には、前記一連の処理の実行頻度を高める
ことを特徴とする細胞培養装置。
In the cell culture device according to claim 4 or 5,
The operation control means includes
When the number of repetitions exceeds a threshold value, the frequency of execution of the series of processes is increased.
請求項4又は請求項5に記載の培養細胞装置において、
前記動作制御手段は、
前記繰り返しの回数が閾値以上となった場合には、ユーザへ警告を行う
ことを特徴とする細胞培養装置。
In the cultured cell apparatus according to claim 4 or 5,
The operation control means includes
A cell culture device that warns a user when the number of repetitions exceeds a threshold value.
請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の細胞培養装置において、
前記攪拌中における前記攪拌手段及び前記培養容器の全体を覆うことにより、前記培養容器内の液体が前記細胞培養装置内に飛散するのを防止する飛散防止ケースを更に備えた
ことを特徴とする細胞培養装置。
In the cell culture device according to any one of claims 1 to 8,
A cell further comprising a scattering prevention case for preventing the liquid in the culture container from splashing into the cell culture device by covering the stirring means and the entire culture container during the stirring. Culture device.
請求項9に記載の細胞培養装置において、
前記飛散防止ケースは、
前記細胞培養装置に対して取り外し可能に構成される
ことを特徴とする細胞培養装置。
The cell culture device according to claim 9,
The scattering prevention case is
A cell culture device configured to be detachable from the cell culture device.
請求項9又は請求項10に記載の細胞培養装置において、
前記攪拌の前後における前記培養容器の重量の変化の有無を検出する測定手段を更に備えた
ことを特徴とする細胞培養装置。
In the cell culture device according to claim 9 or 10,
A cell culture apparatus, further comprising a measuring means for detecting the presence or absence of a change in the weight of the culture vessel before and after the stirring.
請求項11に記載の細胞培養装置において、
前記動作制御手段は、
前記攪拌の前後において重量の変化が検出された場合には、ユーザに対して警告を行う
ことを特徴とする細胞培養装置。
The cell culture device according to claim 11,
The operation control means includes
A warning is given to a user when a change in weight is detected before and after the agitation.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015043751A (en) * 2013-08-29 2015-03-12 大日本印刷株式会社 Vibration device
WO2015133116A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-11 東洋製罐グループホールディングス株式会社 Cell culture method and cell culture device
WO2019131626A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 オリンパス株式会社 Cell culture control method, cell culture control device, cell culturing device and cell culturing system
JP2021007350A (en) * 2019-07-02 2021-01-28 株式会社日立製作所 Cell culture apparatus and culture medium exchange method
WO2021240675A1 (en) * 2020-05-27 2021-12-02 株式会社日立ハイテク Nucleic acid analysis device
WO2022065401A1 (en) * 2020-09-25 2022-03-31 昭和電工マテリアルズ株式会社 Cell culture apparatus and method for producing cell groups
CN116407562A (en) * 2023-04-13 2023-07-11 安徽科门生物科技有限公司 Application of umbilical cord or placenta or umbilical blood mesenchymal stem cells in treating chronic obstructive pulmonary disease

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015043751A (en) * 2013-08-29 2015-03-12 大日本印刷株式会社 Vibration device
WO2015133116A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-11 東洋製罐グループホールディングス株式会社 Cell culture method and cell culture device
JPWO2015133116A1 (en) * 2014-03-07 2017-04-06 東洋製罐グループホールディングス株式会社 Cell culture method and cell culture apparatus
WO2019131626A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 オリンパス株式会社 Cell culture control method, cell culture control device, cell culturing device and cell culturing system
JP2021007350A (en) * 2019-07-02 2021-01-28 株式会社日立製作所 Cell culture apparatus and culture medium exchange method
JP7356271B2 (en) 2019-07-02 2023-10-04 株式会社日立製作所 Cell culture device and medium exchange method
WO2021240675A1 (en) * 2020-05-27 2021-12-02 株式会社日立ハイテク Nucleic acid analysis device
WO2022065401A1 (en) * 2020-09-25 2022-03-31 昭和電工マテリアルズ株式会社 Cell culture apparatus and method for producing cell groups
CN116407562A (en) * 2023-04-13 2023-07-11 安徽科门生物科技有限公司 Application of umbilical cord or placenta or umbilical blood mesenchymal stem cells in treating chronic obstructive pulmonary disease

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