JP2013128462A

JP2013128462A - 分注システム、アイソレータ

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Publication number: JP2013128462A
Application number: JP2011281558A
Authority: JP
Inventors: Seiji Murakami; 誠治村上; Tomoyoshi Tokumaru; 智祥徳丸
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-07-04
Anticipated expiration: 2031-12-22
Also published as: JP5903265B2

Abstract

【課題】小型で汚染の発生を抑制することが可能な分注システムを提供する。
【解決手段】分注システムは、作業用のグローブが前面に取り付けられ、培養室を備える培養装置が一方の側面に装着されて前記培養室と連通可能になる作業室に設置される分注システムであって、液体を吸入または吐出するノズルを備えるシリンジと、シリンジを移動させる駆動装置と、を備える分注装置と、作業室に装着された培養装置の培養室と作業室との間に設けられた扉が開放された後に培養室から取り出される培養物を収納する容器が載置され、分注装置の前面側に設けられた載置台と、載置台よりも他方の側面側に設けられ、培養物を培養する際に使用する培養液を貯留する第１貯留容器と、載置台よりも他方の側面側かつ、第１貯留容器の前面側に設けられ、培養物を培養する際に使用された培養液を貯留する第２貯留容器と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、分注システムおよびアイソレータに関する。

アイソレータ等の作業室では、培養されている細胞の一部または全てを新しい容器に植え継ぐ作業（継代）や培地交換作業等が行われる。特許文献１には、このような作業を自動で行うことが可能な自動培養装置が開示されている。

特開２００５−２１８４１３号公報

ところで、前述のような自動培養装置のサイズは一般的に大きい。自動培養装置のサイズを小さくするためには、例えば自動培養装置の一部のシステムを手動化することが考えられる。ただし、手動の作業内容によっては、人の手や作業用グローブからのパーティクル（塵埃）により試料が汚染されてしまう恐れがある。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、小型で汚染の発生を抑制することが可能な分注システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る、作業用のグローブが前面に取り付けられ、培養室を備える培養装置が一方の側面に装着されて前記培養室と連通可能になる作業室に設置される分注システムは、液体を吸入または吐出するノズルを備えるシリンジと、前記シリンジを移動させる駆動装置と、を備える分注装置と、前記作業室に装着された前記培養装置の前記培養室と前記作業室との間に設けられた扉が開放された後に前記培養室から取り出される培養物を収納する容器が載置され、前記分注装置の前記前面側に設けられた載置台と、前記載置台よりも他方の側面側に設けられ、前記培養物を培養する際に使用する培養液を貯留する第１貯留容器と、前記載置台よりも前記他方の側面側かつ、前記第１貯留容器の前記前面側に設けられ、前記培養物を培養する際に使用された培養液を貯留する第２貯留容器と、を備える。

小型で汚染の発生を抑制することが可能な分注システムを提供することができる。

本発明の一実施形態であるアイソレータ１０の概要を示す図である。分注システム３７の−Ｙ方向から見た斜視図である。分注システム３７の＋Ｙ方向から見た斜視図である。分注装置５０の側面図である。分注装置５０の正面図である。載置台５１、リザーバ５２、及び薬液回収容器５３の配置を説明するための図である。分注装置５０に内蔵されている構成の一例を示す図である。制御装置５７の構成の一例を示す図である。制御装置５７に実現される機能ブロックの一例を示す図である。培地交換の際に実行される処理の一例を示すフローチャートである。培地交換作業の際のノズル６０の軌跡を示す図である。培地交換作業を説明するための図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

図１は、本発明の一実施形態であるアイソレータ１０の概要を示す図である。アイソレータ１０は、その作業室内を除染する機能を備え、作業者が滅菌された環境で細胞等を扱う作業を行うための装置である。また、アイソレータ１０には、細胞等の培養物を培養するための培養装置１５が取り付け取り外し可能に装着され、装着時には培養装置１５の培養室とアイソレータ１０の作業室とが連通可能とされている。培養装置１５は、培養物が収納された容器Ａ１，Ａ２を収納する培養室２０と、培養室２０を密閉する扉２１とを備える。なお、ここでは、Ｘ軸方向をアイソレータ１０に対する前後の方向とし、Ｙ軸方向をアイソレータ１０に対する左右の方向とし、Ｚ軸方向をアイソレータ１０に対する上下の方向とする。また、アイソレータ１０の前面を＋Ｘ方向とし、培養装置１５は、アイソレータ１０の−Ｙ方向側に装着されることとする。

アイソレータ１０には、培養装置１５が装着される作業室２５、パスボックス２６が設けられている。

作業室２５は、細胞等の生体由来材料を対象とする作業を行う空間であり、パスボックス２６は、作業室２５内に搬入する培養器具や培地等の物品を滅菌するための空間である。なお、パスボックス２６には、培養器具を搬入、搬出するための扉２７が設けられている。

作業室２５には、扉３０，３１、前面扉３２、作業用グローブ３４、連結部材３６、及び分注システム３７が設けられている。また、作業室２５の培養装置１５が取り付けられる−Ｙ側の壁面には開口部４０が設けられ、作業室２５のパスボックス２６が設置された＋Ｙ側の壁面には開口部４１が設けられている。

扉３０は、開口部４０を開放または閉塞可能に設けられており、扉３１は、開口部４１を開放または閉塞可能に設けられている。また、作業室２５の前面には前面扉３２が開閉可能に設けられている。

作業用グローブ３４は、前面扉３２が閉じられた状態で作業者が作業室２５内の細胞等を扱う作業ができるよう、前面扉３２に設けられた開口部（不図示）に取り付けられている。また、扉３０，３１、前面扉３２が閉じられている状態では、作業室２５は密閉される。

連結部材３６は、アイソレータ１０と培養装置１５とを連結させるための部材であり、開口部４０を囲むように作業室２５の外側の壁面に設けられている。また、培養装置１５が連結部材３６に取り付けられた際に扉３０及び扉２１が開放されると、作業室２５と培養室２０との間は開口部４０を介して連通する。さらに、作業室２５とパスボックス２６との間は、扉３１が開放された際に、開口部４１を介して連通する。

分注システム３７は、継代や培地交換作業等を行うためのシステムであり、分注装置５０、載置台５１、リザーバ５２、薬液回収容器５３、タンク５４、ポンプ５５、操作パネル５６、及び制御装置５７を含んで構成される。図２及び図３は、分注システム３７の主要な構成を示す斜視図である。なお、図２，図３においては、操作パネル５６は便宜上省略されている。また、制御装置５７は、分注装置５０やポンプ５５が取り付けられている筐体の内部に設けられており、図２、図３においては図示されていない。

分注装置５０は、液体（薬液、培養液等）を吸入または吐出するためのノズル６０を備えるシリンジ６１を含んで構成される。なお、分注装置５０の詳細については後述する。

載置台５１は、培養装置１５から取り出され、培養物を収納する容器（例えば、容器Ａ１）が載置される台である。また、載置台５１は、分注装置５０の前面側（＋Ｘ側）に設けられている。なお、図２及び図３では、載置台５１に実際に容器Ａ１が載置された状態が図示されている。

リザーバ５２（第１貯留容器）は、例えば培地交換用の新たな培養液等の薬液が収納される容器であり、載置台５１よりも＋Ｙ側に設置されている。

薬液回収容器５３（第２貯留容器）は、例えば、使用された培養液等の薬液が収納（回収）される容器であり、リザーバ５２の前面側、かつ載置台５１よりも＋Ｙ側に設置されている。

タンク５４は、例えば新たな培養液等の薬液を貯蔵する。ポンプ５５は、制御装置５７の制御に基づいて、タンク５４の培養液をチューブ（不図示）で汲み上げ、リザーバ５２にチューブ（不図示）を介して供給する。

操作パネル５６（設定部）は、作業者が分注システム３７の動作の開始や終了、作業の内容等を設定するための装置であり、載置台５１よりも−Ｙ側の作業室２５の床に移動可能に置かれている。また、操作パネル５６での操作結果（シリンジ６１の位置情報や作業内容）は、ケーブル（不図示）を介して制御装置５７へと送信される。なお、操作パネル５６は、作業室２５の床に移動可能に置かれているが、固定されていても良い。

制御装置５７は、操作部５６の操作結果に基づいて、分注システム３７を統括制御する。なお、制御装置５７の詳細は後述する。

＜＜分注装置５０の詳細について＞＞
図４は、分注装置５０の−Ｙ側から見た側面図であり、図５は、分注装置５０の正面図である。

図４、５に示すように、分注装置５０はシリンジ６１以外に、レール部材６２、スライダー６３、スライド装置６４、及び回転装置６５を含んで構成される。

垂直方向に沿って延びるレール部材６２には、スライダー６３がＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。そして、スライド装置６４（第２移動装置）は、スライダー６３をＺ軸方向に移動させる。スライダー６３には、回転装置６５と、回転装置６５によって回転されるシリンジ６１とが取り付けられている。このため、スライダー６３が上下に移動するのに伴い、シリンジ６１も上下に移動することになる。

また、回転装置６５（第１移動装置）は、回転装置６５に取り付けられたシリンジ６１のノズル６０が前後に移動するよう、シリンジ６１をＸ軸方向に回転させ、ノズル６０が左右に移動するよう、シリンジ６１をＹ軸方向に回転させる。このため、ノズル６０は、シリンジ６１がＹ軸方向に回転する際の回転支点を中心に、水平面における異なる半径の円周上を移動することができる。

図６は、本実施形態における載置台５１、リザーバ５２、及び薬液回収容器５３の配置を説明するための図である。図６の一点鎖線は、水平面における半径ｒ１の円周上をノズル６０が移動した際のノズル６０の軌跡であり、点線は、水平面における半径ｒ２（＞ｒ１）の円周上をノズル６０が移動した際のノズル６０の軌跡である。リザーバ５２は、半径ｒ１の円周上における、載置台５１よりも＋Ｙ側の所定の位置（第１の位置）に設置されている。また、薬液回収容器５３は、半径ｒ２の円周上における、載置台５１よりも＋Ｙ側かつリザーバ５２よりも前面の所定の位置（第２の位置）に設置されている。また本実施形態では、リザーバ５２の外周は、半径ｒ２の円周の内側にあり、薬液回収容器５３の外周は、半径ｒ１の円周の外側にある。さらに、リザーバ５２及び薬液回収容器５３の外周同士が接しないような位置にリザーバ５２、薬液回収容器５３は設置されている。

図７は、分注装置５０に内蔵されている構成の一例を示す図である。分注装置５０は、モータ７０〜７２、ポンプ７３，７４、フィルタ７５、及びバルブＶ１〜Ｖ３を含んで構成される。

モータ７０は、シリンジ６１をＸ軸方向に移動させるためのモータであり、モータ７１は、シリンジ６１をＹ軸方向に移動させるためのモータである。回転装置６５は、モータ７０が回転するとシリンジ６１をＸ軸方向に回転させ、モータ７１が回転するとシリンジ６１をＹ軸方向に回転させる。

また、モータ７２は、スライダー６３をＺ軸方向に移動させるためのモータである。スライド装置６４は、モータ７２が回転するとスライダー６３を上下させる。

ポンプ７３は、外気をシリンジ６１内に導入して、ノズル６０を介してシリンジ６１内の液体を吐出する圧力を発生させる吐出用ポンプである。

ポンプ７４は、シリンジ６１内の気体（空気）を排出して、ノズル６０を介してシリンジ６１内に液体を吸入する圧力（負圧）を発生させる吸入用ポンプである。

フィルタ７５は、例えば、雑菌などの混入によってシリンジ６１内の液体が汚染されるのを防止するためメンブレンフィルタである。

バルブＶ１は、シリンジ６１とポンプ７３との間の流路を開閉するように接続されている。また、バルブＶ２は、シリンジ６１と外気との間の流路を開閉するように接続されている。さらに、バルブＶ３は、シリンジ６１とポンプ７４との間の流路を開閉するように接続されている。なお、各バルブとして、例えば、ソレノイドバルブ（電磁弁）や電動ピンチバルブなどを用いることができる。

＜＜制御装置５７の詳細について＞＞
制御装置５７は、操作パネル５６の操作結果に基づいて、分注装置５０の各ブロック（例えば、モータ７０やバルブＶ１等）やポンプ５５を制御する。制御装置５７は、図８に示すようにメモリ８０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８１、及びＩＦ（Inter Face）回路８２を含んで構成される。

メモリ８０は、ＣＰＵ８１が実行するプログラムや各種データを記憶する。ＣＰＵ８１は、メモリ８０に記憶されるプログラムを実行することにより、各種機能を実現する。

ＩＦ回路８２は、分注装置５０の各ブロックやポンプ５５等と、ＣＰＵ８１との間で各種データのやりとりを行う。

図９は、ＣＰＵ８１がプログラムデータを実行することにより、制御装置５７に実現される機能ブロックの一例を示す図である。制御装置５７には、モータ制御部９０、バルブ制御部９１、及びポンプ制御部９２が実現される。

モータ制御部９０は、操作結果に基づいてモータ７０〜７２を制御し、バルブ制御部９１は、操作結果に基づいてバルブＶ１〜Ｖ３を制御する。さらに、ポンプ制御部９２は、操作結果に基づいてポンプ５５，７３，７４を制御する。

＝＝培地交換処理の一例＝＝
図１０は、培地交換の作業をする際に実行される処理の一例を示すフローチャートである。図１１は、培地交換作業の際のノズル６０の軌跡を示す図であり、図１２は、培地交換作業を説明するための図であり適宜参照する。なお、リザーバ５２に新たな培養液が収納されていることとする。また、作業者は、図１に示す培養室２０及び作業室２５の間の扉２１，３０を開放し、培養物が収納された容器Ａ１を取り出して、載置台５１に設置していることとする。なお、作業者は、例えば作業グローブ３４を用いて容器Ａ１を移動させるが、培養室２０から載置台５１までの間には、リザーバ５２及び薬液回収容器５３は配置されていない。このため、例えばリザーバ５２の培養液は作業用グローブ３４からのパーティクルにより汚染されることはない。

まず、作業者が操作パネル５６を操作して培地交換作業の開始を指示すると、モータ制御部９０はモータ７０〜７２を制御し、ノズル６０（シリンジ６１）を容器Ａ１（載置台５１）における位置Ｐ１（充填位置）に移動させる（Ｓ１００）。そして、バルブ制御部９１及びポンプ制御部９２は、充填動作を実行する（Ｓ１０１）。充填動作では、バルブ制御部９１は、図７に示すバルブＶ１，Ｖ２を閉じた状態としつつバルブＶ３を開く。さらに、ポンプ制御部９２は、ポンプ７３を停止させつつ、ポンプ７４を動作させる。このため、ポンプ７４が発生させる圧力（負圧）によってシリンジ６１内に培養液が吸入される。

また、モータ制御部９０は、ノズル６０を半径ｒ２の円周に沿って、位置Ｐ１から薬液回収容器５３における位置Ｐ２（吐出位置）に移動させる（Ｓ１０２）。そして、バルブ制御部９１及びポンプ制御部９２は、吐出動作を実行する（Ｓ１０３）。吐出動作では、バルブ制御部９１は、図７に示すバルブＶ２，Ｖ３を閉じた状態としつつバルブＶ１を開く。そして、ポンプ制御部９２は、ポンプ７４を停止させつつ、ポンプ７３を動作させる。この結果、ポンプ７３が発生させる圧力によってシリンジ６１内の培養液が吐出されることになる。なお、処理Ｓ１０３では、ポンプ７３により培養液を吐出させることとしたが、これに限られない。例えば、バルブＶ１，Ｖ３を閉じた状態としつつバルブＶ２を開き、ポンプ７３，７４を停止させても良い。これにより、シリンジ６１内の培養液を自重によって流出、すなわち、自然落下（フリーフォール）させることができる。この場合、培養液の飛散が抑制されるため、汚染の可能性が低下する。

また、処理Ｓ１０３の吐出動作が実行されると、モータ制御部９０は、ノズル６０をリザーバ５２の位置Ｐ３（充填位置）に移動させる（Ｓ１０４）。そして、バルブ制御部９１及びポンプ制御部９２は、充填動作を実行する（Ｓ１０５）。このため、シリンジ６１内には、新しい培養液が充填されることになる。さらに、モータ制御部９０は、ノズル６０を半径ｒ１の円周に沿って、位置Ｐ３から容器Ａ１（載置台５１）の位置Ｐ４（吐出位置）に移動させる（Ｓ１０６）。そして、バルブ制御部９１及びポンプ制御部９２は、吐出動作を実行する（Ｓ１０７）。この結果、容器Ａ１の培地交換が行われる。また、培地交換が完了すると、作業者は、例えば作業用グローブ３４を用いて容器Ａ１を培養室２０内に収容する。

以上、本実施形態の分注システム３７及びアイソレータ１０について説明した。分注システム３７におけるリザーバ５２、薬液回収容器５３は、載置台５１の＋Ｙ側（他方の側面側）に設けられている。さらに、薬液回収容器５３は、リザーバ５２の前面に配置されている。このため、作業者が作業用グローブ３４を用いて容器Ａ１等を移動させる際や、薬液回収容器５３を交換する際に、リザーバ５２の培養液が汚染されることを防ぐことができる。また、本実施形態では、手動で容器Ａ１等を移動させているため、容器Ａ１等を搬送する一般的な際に搬送装置を設ける必要はない。したがって、分注システム３７を小型化することができる。

また、ノズル６０が例えば位置Ｐ１（Ｐ３）から位置Ｐ２（Ｐ４）に移動する際には、複雑な経路をたどることなく、例えば図１１に示す半径ｒ２（ｒ１）の円周上を移動する。このため、ノズル６０は、短時間で位置Ｐ２（Ｐ４）に移動することになる。

また、ノズル６０を位置Ｐ１から位置Ｐ２に移動させた際のノズル６０の軌跡には、リザーバ５２は存在しない。したがって、仮にシリンジ６１に充填された古い培養液がノズル６０から垂れてしまった場合であっても、リザーバ５２に古い培養液が混入することは無い。

一般に、スライダー６３を上下に移動させるスライド装置６４が動作する際には、塵（パーティクル）等が多く発生する傾向がある。ただし、スライド装置６４は、分注装置５０における−Ｙ側（一方の側面側）、つまり、載置台５１やリザーバ５２から離れた位置に設けられている。したがって、スライド装置６４が動作することにより発生する塵によって、培養物、培養液が汚染されることを抑制できる。

また、シリンジ６１の位置情報や作業内容等が設定される操作パネル５６は、載置台５１の−Ｙ側に設けられている。つまり、操作パネル５６は、リザーバ５２や薬液回収容器５３から離れた位置に設けられている。このため、作業者が操作パネル５６を操作する際に、誤って薬液回収容器５３等を倒してしまう危険性を軽減できる。

なお、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

本実施形態では、リザーバ５２を一つとして説明したが、例えば複数あっても良い。

１０アイソレータ
１５培養装置
２０培養室
２１，２７，３０，３１扉
２５作業室
２６パスボックス
３２前面扉
３４作業用グローブ
３６連結部材
３７分注システム
５０分注装置
５１載置台
５２リザーバ
５３薬液回収容器
５４タンク
５５，７３，７４ポンプ
５６操作パネル
５７制御装置
６０ノズル
６１シリンジ
６２レール部材
６３スライダー
６４スライド装置
６５回転装置
７０〜７２モータ
７５フィルタ
８０メモリ
８１ＣＰＵ
８２ＩＦ回路
９０モータ制御部
９１バルブ制御部
９２ポンプ制御部
Ｖ１〜Ｖ３バルブ

Claims

作業用のグローブが前面に取り付けられ、培養室を備える培養装置が一方の側面に装着されて前記培養室と連通可能になる作業室に設置される分注システムであって、
液体を吸入または吐出するノズルを備えるシリンジと、前記シリンジを移動させる駆動装置と、を備える分注装置と、
前記作業室に装着された前記培養装置の前記培養室と前記作業室との間に設けられた扉が開放された後に前記培養室から取り出される培養物を収納する容器が載置され、前記分注装置の前記前面側に設けられた載置台と、
前記載置台よりも他方の側面側に設けられ、前記培養物を培養する際に使用する培養液を貯留する第１貯留容器と、
前記載置台よりも前記他方の側面側かつ、前記第１貯留容器の前記前面側に設けられ、前記培養物を培養する際に使用された培養液を貯留する第２貯留容器と、
を備えることを特徴とする分注システム。
請求項１の分注システムであって、
前記駆動装置は、
前記シリンジの前記ノズルが水平面における複数の異なる半径の円周上を移動するよう、前記シリンジを移動させ、
前記第１貯留容器は、
前記水平面における前記複数の異なる半径の円周上のうち第１の半径の円周上における、前記載置台よりも前記他方の側面側の第１の位置に設けられ、
前記第２貯留容器は、
前記水平面における前記複数の異なる半径の円周上のうち前記第１の半径より長い第２の半径の円周上における、前記載置台よりも前記他方の側面側かつ、前記第１貯留容器の前記前面側の第２の位置に設けられてなること、
を特徴とする分注システム。
請求項２の分注システムであって、
前記第１貯留容器の外周は、前記第２の半径の円周の内側にあり、前記第２貯留容器の外周は、前記第１の半径の円周の外側にあり、前記第１及び第２貯留容器の外周同士が接することのないよう、第１及び第２貯留容器は設置されてなること、
を特徴とする分注システム。
請求項３に記載の分注システムであって、
前記駆動装置は、
前記ノズルを前記水平面における前記複数の異なる半径の円周上を移動させる第１移動装置と、
前記シリンジの垂直方向の位置を変化させる第２移動装置と、
を含み、
前記第２移動装置は、
前記分注装置における前記一方の側面側に設けられてなること、
を特徴とする分注システム。
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の分注システムであって、
前記載置台を挟んで前記第１貯留容器とは反対側の前記分注システムの側面側に設けられ、前記分注装置の動作開始や終了を指示する設定部を更に備え、
前記駆動装置は、前記設定部による指示に応じて前記シリンジを駆動すること、
を特徴とする分注システム。
作業室内に請求項１乃至請求項５の何れかに記載の分注システムを備え、前記作業室の前面に作業用のグローブが取り付けられ、培養室を備える培養装置が一方の側面に装着されて前記培養室と前記作業室とが連通可能になるとともに、前記培養室から取り出した培養物を収納した容器に前記分注システムを使って分注作業を行い得ること、
を特徴とするアイソレータ。