JP2011254744A

JP2011254744A - 培養装置

Info

Publication number: JP2011254744A
Application number: JP2010131024A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Koshima; 隆治越馬
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2011-12-22

Abstract

【課題】培養容器を培養室に簡便に搬入する。
【解決手段】培養装置１０は、試料を培養する培養室１１と、培養室１１の外に隣接して設けた作業室１２とを備える。培養室１１には、開口３０を開閉する扉３２を通して培養容器１６を搬入する搬送ユニットが配されている。作業室１２には、ストック台３７及び移動手段３８が設けられている。ストック台３７には、培養容器１６をストックするストック部３９が並設されている。ストック部３９には、容器検出センサ５１〜５４が設けられている。移動手段３８は、容器検出センサ５１〜５４から得られる検出信号に基づいて培養容器１６をセットしたストック部３９が搬入位置２５にセットされるようにストック台３７を移動する。
【選択図】図３

Description

本発明は、細胞等の試料を培養する培養室で培養容器を搬送する搬送手段を備えた培養装置に関する。

従来、温度、湿度、及び二酸化炭素濃度を適切に保つインキュベータ（培養室）に隣接してキャビネット（作業室）を設けた試料保存システムが知られている（特許文献１）。キャビネットは、雰囲気の調整、又は滅菌性の付与等、内部を目的に応じて設定雰囲気にすることができる室であり、自動扉付きの開口を介してインキュベータに接続されている。インキュベータには、キャビネットとの間で培養容器を搬送する搬送装置を備えている。培養容器は、キャビネットで作業が完了した後に、キャビネットに予め設定した搬入位置に１個ずつ手作業でセットされ、搬入位置からインキュベータに搬送装置によって１個ずつ搬入される。

特開２００５−２２９９３９号公報

しかしながら、前述した公報記載のシステムでは、複数の培養容器を搬入したい場合でも培養容器を搬入位置に一つずつしかセットすることができないため、手間がかかっていた。

本発明は、上記課題を解決するために、培養容器を培養室に簡便に搬入することができる培養装置を提供することを目的とする。

本発明では、試料を培養する培養室と、前記培養室の開口を開閉する扉と、前記扉を通して前記培養容器を前記培養室に搬入する搬送手段と、前記培養室の外に設けられており前記搬送手段で搬送される培養容器をストックするストック部が並設されているストック台と、を備えたものである。

培養容器をストックするストック部が並設されているストック台を培養室の外に設けた作業室に設けたので、培養容器を培養室に簡便に搬入することができる。

本発明の培養装置を平面から見た説明図である。培養室を示す説明図である。作業室の要部を示す斜視図である。培養容器及びストック部の要部を示す斜視図である。培養装置の電気的概略を示すブロック図である。作業室から培養容器を搬入する作業手順を示すフローチャートである。ストック部を横に並べたストック台の他の実施形態を示す斜視図である。ストック部を縦に並べたストック台の別の実施形態を示す斜視図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態の培養装置１０は、図１及び図２に示す通り、培養室１１と作業室１２とを備えている。培養室１１は、所定の温度及び湿度の雰囲気に保たれている。この培養室１１には、ストッカー部１３、観察部１４、及び搬送ユニット１５が設けられている。

ストッカー部１３は、培養容器１６を収納する複数の収納部１７を有している。観察部１４は、観察位置１８にセットされた培養容器１６の試料を顕微鏡１９で観察する。なお、観察部１４としては、蛍光顕微鏡を用いて蛍光観察を行うものでもよい。

搬送ユニット１５は、保持部２０、ステージ２１、回転機構２２、及び移動機構２３を備え、観察位置１８、収納部１７、及び作業室１２に設定された搬入位置２５との間で培養容器１６を搬送する。

移動機構２３は、ステージ２１をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向にそれぞれ直進移動させる。保持部２０は、培養容器１６の下方に入り込む保持位置とこれから退避する退避位置との間で出入り自在にステージ２１に設けられている。また、ステージ２１には、回転機構２２が組み込まれている。回転機構２２は、Ｚ軸を中心としてステージ２１を回転させる。

作業室１２は、作業台１２ａ、及び作業台１２ａの作業エリアを覆う外カバー１２ｂを有し、培養室１１の外に隣接して設けられている。外カバー１２ｂには、作業台１２ａを観察することができるように一部に透明な観察窓２８が設けられている。この作業室１２は、開口３０、パスボックス３１、扉３２、待機手段３３、操作用グローブ３４、カバー３５、及び操作部３６等を備え、不図示のＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）によりホコリや微生物の進入を防ぎ、クリーンな雰囲気に維持されている。

開口３０は、培養室１１との間の仕切壁２９に設けられており、通常は扉３２により遮蔽されている。扉３２は、不図示の扉開閉機構により開口３０を閉じる閉じ位置と開く開き位置との間で移動される。

パスボックス３１は、外部と作業室１２との間で塵埃や外気の流入を防止しながら培養容器１６を受け渡しするものである。操作用グローブ３４は、開口３０に対向する観察窓２８に設けられている。搬入位置２５は、保持部２０が作業室１２で培養容器１６を保持する位置であり、開口３０の近傍に予め設定されている。

待機手段３３は、図３に示すように、ストック台３７、及び移動手段３８等で構成されている。ストック台３７には、培養容器１６をセットするための４個のストック部３９が設けられている。移動手段３８は、各ストック部３９を搬入位置２５に順にセットすることができるように回転軸４０を中心にストック台３７を回転させる。

カバー３５は、透明な材料で形成されており、扉３２に手を挟まないように開口３０の周囲に設けられている。このカバー３５には、ストック台３７、及び扉３２の移動軌跡上に切り欠き４１，４２が形成されている。

培養容器１６としては、図４に示すように、透明な材料で形成されたウェルプレートを用いている。ウェルプレートは、細胞等の試料を収納する窪み（ウェル）が形成された平板状の底部４５と蓋部４６とからなる。

各ストック部３９には、培養容器１６を複数の位置決めピン４７に向けて押圧する押圧レバー４９が設けられている。なお、複数の円錐ピンのみで培養容器１６の外周を位置決めするように構成してもよい。

ストック部３９には、図５に示すように、容器検出センサ５１〜５４が各々設けられている。容器検出センサ５１〜５４は、培養容器１６を検出することで検出信号を制御部５８に送出する。制御部５８は、検出信号に基づいて移動手段３８を制御する。移動手段３８は、モータ５６、ドライバ５５及びエンコーダ５７で構成されている。

エンコーダ５７は、アブソリュート型のものであり、モータ５６の回転角及び回転数を検出し、パルス信号及び絶対位置信号を制御部５８に送る。制御部５８は、パルス信号及び絶対位置信号に基づいて、培養容器１６がセットされたストック部３９を搬入位置２５に移動するように、ドライバ５５を介してモータ５６の駆動を制御する。

制御部５８は、操作部３６から入力される操作信号に応答して移動手段３８、搬送ユニット１５、扉開閉機構６０、及び観察部１４等を統括的に制御する。具体的には、保持部２０が開口３０を通過する間は扉開閉機構６０を駆動して扉３２を開いておく等の制御を行う。なお、図５に示す符号６１〜６３はドライバである。

制御部５８は、判断手段を備え、扉３２を開く条件を満足するか否かを判断する。扉３２を開く条件としては、観察部１４が観察中でないこと、培養室１１で搬送ユニット１５が稼働中又は稼働前でないこと等の条件になっている。制御部５８は、前記条件を満たす場合に、搬送ユニット１５に対して、搬入位置２５にある培養容器１６を培養室１１に搬入する搬入処理を実行させる。

また、制御部５８は、監視手段６４、報知手段６５、及び割り込み手段６６を備えている。監視手段６４は、タイマ回路を有しており、各容器検出センサ５１〜５４から得られる検出信号の出力時間をタイマ回路で個別に計時し、いずれかのタイマ回路の計時が予め決められた時間を経過した場合に、報知信号を送る。報知手段６５は、スピーカ６２、及びドライバ６７で構成されており、報知信号を受け取ることで外部に異常を報知する。なお、報知手段６５としては、モニタに異常を表示する構成であってもよい。

割り込み手段６６は、監視手段６４の監視が所定の条件を満たす場合、例えばタイマ回路での計時が予め決められた時間を超えた場合には、搬送ユニット１５の稼働ジョブを保留して、前記搬入処理の実行を割り込ませる。

上記構成の作用を説明する。培養室１１には、試料を収納した培養容器１６が収納部１７に収納されている。操作部３６から入力される観察スケジュールの情報に従って搬送ユニット１５が収納部１７から観察位置１８に培養容器１６を搬送する。観察部１４は、培養容器１６を通して試料を定時観察する。顕微鏡１９は、カメラを備えており、カメラで撮影した観察像のデータは、不図示のメモリに記憶される。

パスボックス３１を利用して新たな培養容器１６を作業室１２に搬入する。作業室１２では、操作用グローブ３４を使用して、新たな培養容器１６に試料を収納し、その後、培養容器１６をストック台３７にセットする。

ストック台３７は、４個のストック部３９が周方向の等分割位置に設けられており、そのうちの１個のストック部３９が搬入位置２５に位置している。搬入位置２５に位置するストック部３９には、一部が切り欠き４２を通してカバー３５の内部に入り込んでいるため、培養容器１６をセットすることができない。このようにカバー３５によって搬入位置２５にあるストック部３９の一部を覆うようにしたから、培養容器１６をセットしようとして誤って扉３２に手を挟み込むような不都合を未然に防止することができる。

また、残り３個のストック部３９は、搬入位置２５に対して扉３２から離れ、操作用グローブ３４に近い位置に配されている。このため、培養容器１６のセット作業が簡便に行える。さらに、カバー３５を透明な材料で作っているから、搬入位置２５や扉３２の状態を目視することができるため、セット作業を安全に行うことができる。

ストック台３７は、一方向、例えば時計方向に回転する。このため、培養容器１６を複数セットする場合には、搬入位置２５に対して反時計方向に位置するストック部３９から順にセットするのが、短時間で搬入位置２５に移動させることができるため好適である。このとき、培養容器１６がセットされているストック部３９の位置がストック台３７の回転方向に対して一番遠い場合には、ストック台３７を逆回転するように制御してもよい。

制御部５８は、図６に示すように、容器検出センサ５１〜５４を監視しており（Ｓ−１）、容器検出センサ５１〜５４から検出信号を得ているか否かを判断する（Ｓ−２）。検出信号を得ている場合には、制御部５８は、操作部３６から搬入指示が入力されたか否かを確認する（Ｓ−３）。入力されると、制御部５８は、ストック台３７を回転して、培養容器１６がセットされたストック部３９を搬入位置２５にセットする（Ｓ−４）。

培養容器１６を搬入位置２５にセットした後には、制御部５８は、扉を開く条件、すなわち観察部１４が観察中でないこと、搬送ユニット１５が稼働中でないこと、及び観察スケジュールの開始前のタイミングでないこと等の条件を満足するか否かを判断する（Ｓ−５）。

満足する場合には、制御部５８は、搬送ユニット１５に搬入処理を実行させる。満足しない場合には、制御部５８は、満足するまで搬入処理の実行を保留する。搬送ユニット１５が搬入処理を実行すると、制御部５８は扉３２を開く。そして、制御部５８は、搬送ユニット１５が搬入位置２５にある培養容器１６を保持して培養室１１に搬送し（Ｓ−６）、その後、扉３２を閉める。

ところで、搬入処理の実行が長期間に渡って保留されていると、作業室１２にある培養容器１６の試料に悪影響を与えるおそれがある。そこで、容器検出センサ５１〜５４から得られる検出信号の出力時間が所定時間を超えて継続する場合には（Ｓ−７）、制御部５８は外部に異常を表示する（Ｓ−８）。

また、制御部５８は、搬入位置にある培養容器１６が所定時間を超えて待機している場合には（Ｓ−９）、観察部１４の観察ジョブ、又は予定されている搬送ユニット１５の稼働ジョブを一時停止して、搬入処理の実行を割り込ませる（Ｓ−１０）。

培養容器１６がストック部３９に複数セットされている場合には、容器検出センサ５１〜５４が残りの培養容器１６を引き続き検出している（Ｓ−２）。この場合、制御部５８は、搬入処理が完了した後、又は扉３２を閉めた後に、ストック台３７を回転して、次の培養容器１６を搬入位置２５にセットする。その後、制御部５８は、前述したと同じに搬送ユニット１５を制御して培養容器１６を培養室１１に搬入する。

なお、上記実施形態では、培養容器１６として、ウェルプレートを使用しているが、本発明ではこれに限らず、例えばディッシュ、及びフラスコ等の蓋付き容器を使用してもよい。このような容器を使用する場合には、容器の搬送及び位置決めを簡便に行うために、容器を位置決め保持するホルダやパレットを用いてストック部３９にセットするのが望ましい。この場合には、ホルダやパレットに容器を位置決めする位置決め手段を設ければよい。

また、上記各実施形態では、ストック部３９の数を４個として説明しているが、本発明ではこれに限らず、複数あればよい。

さらに、上記各実施形態では、ストック台３７を回転式として説明しているが、本発明ではこれに限らず、図７に示すように、複数のストック部３９を横に並べたストック台７０を並設方向（横方向）に移動していずれか一つのストック部を搬入位置２５に移動する構成を採用してもよい。また、図８に示すように、複数のストック部３９を縦に並べたストック台７１を並設方向（縦方向）に移動する構成を採用してもよい。図８に示す例では、ストック部３９が棚状になっているので、保持部２０が入り込むための開放部７２と、作業者が培養容器１６をセットするための開放部７３とをストック部３９の前後に設ければよい。

さらにまた、上記各実施形態では、いずれか一つのストック部が搬入位置２５に移動するように、ストック台を移動させるように構成しているが、本発明ではこれに限らず、ストック台を固定し、搬送ユニット１５が各ストック部に取りに行く構成にしてもよい。

また、上記各実施形態では、作業室１２を一般環境と仕切った部屋として説明しているが、本発明ではこれに限らず、外カバー１２ｂを省略し、作業台１２ａのみを配した構成にしてもよい。

１０インキュベータ
１１培養室
１２作業室
１５搬送ユニット
３０開口
３２扉
３７ストック台
３９ストック部

Claims

試料を培養する培養室と、前記培養室の開口を開閉する扉と、前記扉を通して前記培養容器を前記培養室に搬入する搬送手段と、前記培養室の外に設けられており前記搬送手段で搬送される培養容器をストックするストック部が並設されているストック台と、を備えたことを特徴とする培養装置。
請求項１記載の培養装置において、
前記ストック台は、いずれか一つの前記ストック部が前記培養室の外に予め設定されている前記搬送手段の搬入位置にセットされるように、前記並設方向に移動自在に設けられていること特徴とする培養装置。
請求項１又は２記載の培養装置において、
前記ストック部には、前記培養容器を検出して検出信号を出力する容器検出センサが設けられていることを特徴とする培養装置。
請求項３記載の培養装置において、
前記検出信号に基づいて、前記ストック台の移動を制御する移動手段を備えていること特徴とする培養装置。
請求項３又は４記載の培養装置において、
前記検出信号を監視する監視手段と、前記監視手段の監視が所定の条件を満たす場合に、外部に報知する報知手段と、を備えていることを特徴とする培養装置。
請求項３又は４記載の培養装置において、
前記検出信号を監視する監視手段と、前記監視手段の監視が所定の条件を満たす場合に、前記搬送手段の稼働ジョブを保留して、前記培養容器を前記培養室に搬入する処理の実行を割り込ませる割り込み手段と、を備えていることを特徴とする培養装置。
請求項１ないし６いずれか１項記載の培養装置において、
前記扉を開く条件を満足するか否かを判断し、前記条件を満たすときに、前記搬送手段に対して前記培養容器を前記培養室に搬入する処理を実行させる制御手段を備えていることを特徴とする培養装置。
請求項１ないし７いずれか１項記載の培養装置において、
前記扉を覆うカバーを備えていることを特徴とする培養装置。