JP2017051169A - 検体処理システムおよび検体処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】細胞の収集率を向上させること。
【解決手段】実施形態に係る検体処理システムは、培養容器と、ヘラと、ロボットと、ロボットコントローラとを備える。培養容器は、細胞が培養される円形の培養面を有し、上面が開放されている。ヘラは、培養面に付着した細胞を掻き取るブレードを有する。ロボットは、培養容器またはヘラを保持可能なロボットハンドを有する。ロボットコントローラは、ロボットの動作を制御する。また、ロボットコントローラは、動作制御部を備える。動作制御部は、ブレードの一端を培養面の外周に沿わせながらヘラを培養容器に対して相対的に移動させることで培養面における外周側の細胞を掻き取る第１動作をロボットに行わせた後に、ヘラを培養容器に対して相対的に移動させることで培養面における内側の細胞を掻き取る第２動作をロボットに行わせる。
【選択図】図３

Description

開示の実施形態は、検体処理システムおよび検体処理方法に関する。

従来、バイオメディカル分野において、ロボットを用いて試薬の注入や撹拌、分離といった検体処理を行う技術が知られている。

また、細胞を培養するシャーレなどの培養容器の培養面から、セルスクレーパーなどのヘラを用いて細胞を掻き取る動作をロボットに行わせる技術も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１３−００９６１８号公報

しかしながら、上述の従来技術には、細胞の収集率の点で改善の余地がある。これは、細胞の種類によって、培養面に対する付着力や、壊れやすさなどが異なり、培養面に対してどのような順序で掻き取りをするかによって、細胞の収集率が変化するためである。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、細胞の収集率を向上させることができる検体処理システムおよび検体処理方法を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る検体処理システムは、培養容器と、ヘラと、ロボットと、ロボットコントローラとを備える。培養容器は、細胞が培養される円形の培養面を有し、上面が開放されている。ヘラは、培養面に付着した細胞を掻き取るブレードを有する。ロボットは、培養容器またはヘラを保持可能なロボットハンドを有する。ロボットコントローラは、ロボットの動作を制御する。また、ロボットコントローラは、動作制御部を備える。動作制御部は、ブレードの一端を培養面の外周に沿わせながらヘラを培養容器に対して相対的に移動させることで培養面における外周側の細胞を掻き取る第１動作をロボットに行わせた後に、ヘラを培養容器に対して相対的に移動させることで培養面における内側の細胞を掻き取る第２動作をロボットに行わせる。

実施形態の一態様によれば、細胞の収集率を向上させることが可能な検体処理システムおよび検体処理方法を提供することができる。

図１は、検体処理方法の概要を示す模式図である。 図２は、検体処理システムの構成を示すブロック図である。 図３は、双腕ロボットの構成および配置を示す上面模式図である。 図４Ａは、外側先行姿勢による外周側の掻き取り動作を示す上面模式図である。 図４Ｂは、外側先行姿勢による内側の掻き取り動作を示す上面模式図である。 図５は、検体処理システムが実行する処理手順を示すフローチャートである。 図６は、細胞掻き取り処理の処理手順を示すフローチャートである。 図７は、双腕ロボットの協調動作を説明する説明図である。 図８Ａは、内側先行姿勢による内側の掻き取り動作を示す上面模式図である。 図８Ｂは、内側先行姿勢による外周側の掻き取り動作を示す上面模式図である。 図９は、内側先行姿勢による細胞掻き取り処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する検体処理システムおよび検体処理方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下では、いわゆる双腕ロボットが各腕を協調動作させながら検体処理を行う場合について説明するが、ロボットは双腕ロボットに限らず、単腕ロボットであってもよい。また、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

また、以下に示す実施形態では、「平行」や、「垂直」といった表現を用いる場合があるが、厳密にこれらの状態を満たすことを要しない。すなわち、上記した各表現は、製造精度、設置精度、処理精度、検出精度などのずれを許容するものとする。

まず、実施形態に係る検体処理方法について図１を用いて説明する。図１は、検体処理方法の概要を示す模式図である。なお、図１には、説明をわかりやすくするために、培養容器２００における培養面２０１の中心Ｃから開放上面へ向かう法線向きを正方向とするＺ軸、培養面２０１と平行なＸ軸およびＹ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。

図１に示すように、ヘラ１００は、たとえば、セルスクレーパーであり、柄１０１と、柄１０１の一端に設けられるブレード１０２とを備える。柄１０１は、後述するロボットハンド３０（図３参照）によって保持される部位である。また、ブレード１０２は、弾性を有する素材で形成されており、ブレード１０２を培養面２０１に沿わせるように押し付けて進行方向５０１へ移動させると、進行方向５０１の後側へたわみつつ培養面２０１に密着する。なお、ブレード１０２は、培養面２０１に沿うことが可能であればその形状は問わない。また、柄１０１とブレード１０２とを別部品としてもよく、柄１０１とブレード１０２とを一つの部品として形成することとしてもよい。

培養容器２００は、たとえば、シャーレであり、円形の培養面２０１と、周壁２０２とを備える。かかる培養面２０１で細胞が培養される。また、周壁２０２は、培養面２０１の外周から立ち上がる円筒状の形状を有する。なお、培養容器２００の上面（Ｚ軸正方向の端面）は開放されている。

また、図１には、培養面２０１の外周側における掻き取りの開始位置Ｓ、ブレード１０２の延伸向きに沿う線Ｂ、中心Ｃ、開始位置Ｓにおける径方向の線Ｒ、線Ｂと線Ｒとのなす角である角度αをあわせて示している。なお、開始位置Ｓは、培養面２０１の外周（周壁２０２の内側）にブレード１０２の一端が沿う位置である。

ヘラ１００および培養容器２００は、それぞれ後述するロボットハンド３０に保持され、相対的に移動することで、上記した細胞の掻き取りが実行される。以下、実施形態に係る検体処理方法を具体的に説明する。

図１に示すように、実施形態に係る検体処理方法では、ヘラ１００の進行方向５０１に対し、ヘラ１００におけるブレード１０２の延伸向きを斜めにした状態で、培養容器２００における培養面２０１の外周側から細胞を掻き取る。

図１には、開始位置Ｓにおける径方向に沿う線Ｒに対し、ブレード１０２の延伸向き（線Ｂ参照）を培養容器２００の上面視で時計回りに角度αだけずらした場合を示している。つまり、図１には、進行方向５０１に対してブレード１０２の中心Ｃ寄りの端を遅らせた場合を示している。ヘラ１００は、かかる角度αを保ったまま、培養面２０１の外周に沿って一周する。ここで、角度αは０度よりも大きい任意の角度である。

すなわち、ヘラ１００は、図１に示す培養容器２００の中心線Ａ１００まわりに公転しつつ（同図の回転向きＡ１ａ参照）、回転軸Ａ２００回りに自転する（同図の回転向きＡ２ａ参照）。この際、１公転につき１自転することで、上記したように角度αを維持しつつ、掻き取りを行うことができる。

従来、培養面２０１の外周側の細胞を掻き取る場合、上記した角度αを０度にした状態で掻き取り動作が行われていた。しかし、このように、外周と垂直な状態で掻き取りを行うと、ブレード１０２の周壁２０２に接する部分が摩擦力によって変形して隙間が生じ、かかる隙間から掻きとった細胞が進行方向５０１の後側に漏れることがあった。

そこで、本実施形態に係る検体処理方法では、図１に示したように、ヘラ１００の進行方向５０１に対し、ヘラ１００におけるブレード１０２の延伸向きを斜めにして培養面２０１における外周側の細胞を掻き取ることとした。このようにすることで、ブレード１０２と周壁２０２との間に隙間が生じにくいので細胞の収集率を向上させることができる。

図１では、ブレード１０２の他端（中心Ｃに近いほうの端）を、一端（周壁２０２に沿う端）における径方向よりも進行方向５０１の後側に傾けた場合を示した。以下では、かかる姿勢を「外側先行姿勢」、かかる姿勢による掻き取り動作を「外側先行姿勢での掻き取り動作」と記載する。なお、外側先行姿勢での掻き取り動作の詳細については、図４Ａ等を用いて後述する。

なお、本実施形態に係る検体処理方法では、ブレード１０２の他端（中心Ｃに近いほうの端）を、一端（周壁２０２に沿う端）における径方向よりも進行方向５０１の前側に傾けた姿勢で掻き取り動作を行うこともできる。

以下では、かかる姿勢を「内側先行姿勢」、かかる姿勢による掻き取り動作を「内側先行姿勢での掻き取り動作」と記載する。なお、内側先行姿勢での掻き取り動作の詳細については、図８Ａ等を用いて後述する。

次に、本実施形態に係る検体処理システム１の構成について図２を用いて説明する。図２は、検体処理システム１の構成を示すブロック図である。図２に示すように、検体処理システム１は、双腕ロボット１０と、ロボットコントローラ５０と、入力装置６０とを備える。また、双腕ロボット１０および入力装置６０は、ロボットコントローラ５０に接続されている。なお、後述するように、入力装置６０を省略することとしてもよい。

双腕ロボット１０は、右腕および左腕に相当する２つの独立したロボットアームを備えるロボットである。双腕ロボット１０は、ロボットコントローラ５０からの指示に従って所定の作業を行う。なお、双腕ロボット１０は、外部とは隔離された作業部屋に設置され、上記した検体処理を実行する。

ここで、双腕ロボット１０の構成および配置の一例について図３を用いて説明しておく。図３は、双腕ロボット１０の構成および配置を示す上面模式図である。同図に示すように、双腕ロボット１０は、安全キャビネット５内に配置される。また、安全キャビネット５の内部には作業台５ａが配置され、安全キャビネット５の外部にはロボットコントローラ５０が配置される。

安全キャビネット５は、たとえば、内部空間が負圧に調整された作業部屋である。このように、内部空間を負圧にすることで、バイオメディカル分野において用いられる試薬が気化しても安全キャビネット５の外部に漏れ出すことがない。また、安全キャビネット５内には、過酸化水素水などの洗浄液を噴霧するミスト機構を配置することができ、双腕ロボット１０に付着した試薬などを洗浄することが可能である。

作業台５ａは、双腕ロボット１０が試薬の注入や撹拌、細胞掻き取りといった検体処理を行う際に使用する器具等を載置する台である。なお、かかる器具としては、上記したヘラ１００や培養容器２００の他、試験管、ピペット、スポイト、スプーン、撹拌機などがある。なお、これらの器具は、作業台５ａに直接載置されてもよく、作業台５ａに配置された治具（たとえば、ヘラ立て）などに載置されてもよい。

双腕ロボット１０は、基部１１と、胴体部１２と、右腕部２０Ｒと、左腕部２０Ｌとを備える。基部１０は、安全キャビネット５の床面などに固定される。胴体部１２は、基端側が基部１１に固定されるとともに、先端側に右腕部２０Ｒと、左腕部２０Ｌとを備える。なお、胴体部１２は、いわゆる腰回りに先端側を旋回させるスイング軸Ａ０を備える。

図３に示すように、右腕部２０Ｒおよび左腕部２０Ｌは、たとえば、それぞれが冗長軸を有する７軸の多関節ロボットである。このように冗長軸を有する多関節ロボットを用いることで、作業者の作業内容を忠実に再現することができる。また、右腕部２０Ｒおよび左腕部２０Ｌの先端には、可動式の把持爪を用いた保持機構を有するロボットハンド３０がそれぞれ取り付けられる。なお、保持機構としては、把持に限らず、吸着などの機構を用いることとしてもよい。

また、図３に示すように、右腕部２０Ｒは、基端側から先端側へ向けて、第１アーム２１、第２アーム２２、第３アーム２３、第４アーム２４、第５アーム２５、第６アーム２６および第７アーム２７を備える。なお、左腕部２０Ｌも右腕部２０Ｒと同様の構成であるので、ここでの説明を省略する。

第１アーム２１は、第１軸Ａ１まわりに回転可能に基端側が胴体部１２に支持される。第２アーム２２は、第２軸Ａ２まわりに旋回可能に、基端側が第１アーム２１の先端側に支持される。第３アーム２３は、第３軸Ａ３まわりに回転可能に基端側が第２アーム２２の先端側に支持される。第４アーム２４は、第４軸Ａ４まわりに旋回可能に基端側が第３アーム２３の先端側に支持される。

第５アーム２５は、第５軸Ａ５まわりに回転可能に基端側が第４アーム２４の先端側に支持される。第６アーム２６は、第６軸Ａ６まわりに旋回可能に基端側が第５アーム２５の先端側に支持される。第７アーム２７は、第７軸Ａ７まわりに回転可能に基端側が第６アーム２６の先端側に支持される。そして、ロボットハンド３０は、第７アーム２７の先端側に支持される。

なお、上記した説明では、「旋回可能」および「回転可能」という表現を用いたが、旋回とは、隣り合うアームのなす角度を変化させる動作を指す。また、回転とは、隣り合うアームのなす角度を変化させずに相対的に回転させる動作を指す。

双腕ロボット１０は、たとえば、右腕部２０Ｒのロボットハンド３０でヘラ１００を、左腕部２０Ｌのロボットハンド３０で培養容器２００をそれぞれ保持し、右腕部２０Ｒおよび左腕部２０Ｌを協調動作させる。これにより、双腕ロボット１０は、図１で説明した掻き取り動作を実行する。したがって、外周側２０１ａの掻き取りを確実かつ正確に行うことができる。なお、双腕ロボット１０が、ヘラ１００および培養容器２００のいずれか一方のみを保持し、他方は作業台５ａなどに固定して掻き取り動作を行うこととしてもよい。

図２の説明に戻り、ロボットコントローラ５０について説明する。ロボットコントローラ５０は、制御部５１と、記憶部５２とを備える。制御部５１は、判定部５１ａと、切替部５１ｂと、動作制御部５１ｃとを備える。また、記憶部５２は、種別情報５２ａと、教示情報５２ｂとを記憶する。

ここで、ロボットコントローラ５０は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部５１の判定部５１ａ、切替部５１ｂおよび動作制御部５１ｃとして機能する。

また、判定部５１ａ、切替部５１ｂおよび動作制御部５１ｃの少なくともいずれか一つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、記憶部５２は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、種別情報５２ａおよび教示情報５２ｂを記憶することができる。なお、ロボットコントローラ５０は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。

制御部５１は、双腕ロボット１０の動作制御を行う。判定部５１ａは、掻き取り動作の対象となる培養容器２００の細胞の種別に応じて上記した「外側先行姿勢」および「内側先行姿勢」のいずれの掻き取り動作を行うかを判定する。

具体的には、判定部５１ａは、入力装置６０から細胞の種別を示す識別子などを受け取ると、受け取った識別子を記憶部５２の種別情報５２ａと対比する。ここで、種別情報５２ａは、識別子と姿勢（外側先行姿勢または内側先行姿勢）とを対応付けた情報である。

判定部５１ａは、受け取った識別子で種別情報５２ａを検索し、かかる識別子が外側先行姿勢および内側先行姿勢のいずれに対応するかを取得する。そして、取得した姿勢を判定結果として切替部５１ｂへ通知する。

入力装置６０としては、ロボットコントローラ５０のペンダントなどの端末、キーボードやタッチパネルディスプレイなどの入力デバイス、あるいは、有線または無線接続されたコンピュータなどを用いることができる。なお、入力装置６０としてバーコードスキャナを用い、培養容器２００に付された細胞種別を示すバーコードを読み込むこととしてもよい。

また、入力装置６０自体を省略することとしてもよい。入力装置６０自体を省略する場合、判定部５１ａは、たとえば、複数の培養容器２００に対して外側先行姿勢および内側先行姿勢のいずれをとるかをあらかじめ定められた順序で決定することとすればよい。なお、当然ながら、復数の培養容器２００に対して外側先行姿勢のみ、または内側先行姿勢のみをとることとしてもよい。

切替部５１ｂは、判定部５１ａの判定結果に基づいて教示情報５２ｂの「ジョブ」の順序を切り替える。ここで、教示情報５２ｂは、双腕ロボット１０へ動作を教示するティーチング段階で作成され、双腕ロボット１０の動作経路を規定するプログラムである「ジョブ」を含んだ情報である。

切替部５１ｂは、外側先行姿勢で培養面２０１の外周側を掻き取る場合には、外周側の掻き取り動作の後に、内側の掻き取り動作を行うようにジョブの順序を切り替える。また、内側先行姿勢で培養面２０１の外周側を掻き取る場合には、内側の掻き取り動作の後に、外周側の掻き取り動作を行うようにジョブの順序を切り替える。このようにすることで、「ジョブ」の生成時間の短縮化や、生成に要する作業の簡略化を図ることができる。

動作制御部５１ｃは、切替部５１ｂによって順序が切り替えられた教示情報５２ｂに基づいて双腕ロボット１０の各関節部におけるアクチュエータ（図示せず）に指示することで、双腕ロボット１０に所望の姿勢をとらせる。また、動作制御部５１ｃは、アクチュエータにおけるエンコーダ値を用いてフィードバック制御を行うなどして双腕ロボット１０の動作精度を向上させる。

次に、検体処理システム１が実行する外側先行姿勢による掻き取り動作について図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。図４Ａは、外側先行姿勢による外周側２０１ａの掻き取り動作を示す上面模式図であり、図４Ｂは、外側先行姿勢による内側２０１ｂの掻き取り動作を示す上面模式図である。なお、図４Ａおよび図４Ｂは、培養容器２００を開放側、すなわち、Ｚ軸正方向からみた図である。

また、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、外側先行姿勢で培養面２０１における外周側２０１ａの掻き取りを行う場合には、図４Ａに示すように培養面２０１の外周側２０１ａの掻き取りを行った後に図４Ｂに示すように培養面２０１の内側２０１ｂの掻き取りを行う。

図４Ａに示すように、進行方向５０１に沿って外側先行姿勢で培養面２０１における外周側２０１ａの掻き取りを行う場合、ブレード１０２の他端（中心Ｃに近いほうの端）を、一端（周壁２０２に沿う端）における径方向よりも時計回りに角度αだけ傾ける。

そして、角度αを保ったまま、開始位置Ｓから開始位置Ｓまで一周させる。なお、図４Ａには、参考のため、開始位置Ｓから時計回りに９０度回転させたブレード１０２の姿勢を、姿勢１０２ａとして破線で示している。

ここで、ブレード１０２に外側先行姿勢をとらせて掻き取りを行った場合、ブレード１０２によって掻き取られた細胞は、培養面２０１の内側２０１ｂへ向く移動向き５０２に沿って移動する。

つまり、掻き取られた細胞は、ブレード１０２の前側に滞留するのではなく、ブレード１０２に沿って移動向き５０２へ移動するので、培養面２０１の内側２０１ｂへ集められる。したがって、細胞が壊れやすい場合や剥がれにくい場合であっても、細胞を壊すことなく内側２０１ｂへ集めることができる。

ここで、培養面２０１の外周側２０１ａの掻き取りは、図４Ａに示す開始位置Ｓから開始され、時計回りに一周して開始位置Ｓまで行われる。すなわち、開始位置Ｓは、掻き取りの終了位置でもある。このように、掻き取りを一周にわたって行うことで、外周側２０１ａの掻き取りを確実に行うことができる。

なお、本実施形態では、培養面２０１における外周側２０１ａの掻き取りを培養面２０１の外周に沿って一周（３６０度）行うこととしたが、一周よりも多く掻き取りを行うこととしてもよい。このようにすることで、培養面２０１における外周側２０１ａの細胞の掻き取りをさらに確実に行うことができる。

このように、外側先行姿勢での培養面２０１における外周側２０１ａの掻き取りが完了すると、つづいて、図４Ｂに示すように、培養面２０１における内側２０１ｂの掻き取りが行われる。

内側２０１ｂの掻き取りは、まず、進行方向５１１に対してブレード１０２を垂直にした状態で進行方向５１１に沿ってまっすぐに行われ、開始位置をＸ軸の負方向にずらしながら、複数回行われる。なお、図４Ｂには、内側２０１ｂの掻き取りを３回行う場合を例示しているが、かかる回数は、培養容器２００における培養面２０１の大きさや、ヘラ１００におけるブレード１０２の刃渡りの長さに応じて適宜調整することができる。

ここで、図４Ｂに示すように、進行方向５１１，５１２，５１３は、外周側２０１ａの掻き取りにおける終了点、すなわち、図４Ｂに示す開始点Ｓ側に向いている。このような向きで内側２０１ｂの掻き取りを行うことで効率的に細胞を集めることができる。なお、本実施形態では、内側２０１ｂの掻き取りを進行方向５１１，５１２，５１３に沿ってまっすぐに行う場合を示したが、掻き取りの軌道は直線に限らず、曲線であってもよく、直線と曲線との組合せであってもよい。

また、ブレード１０２の掻き取り範囲は、外周側２０１ａの掻き取りを行った領域と重なりをもつように設定される。これにより、外周側２０１ａの掻き取り後に移動してしまった細胞をも確実に集めることができる。なお、図４Ｂには、参考のため、進行方向５１１に沿った掻き取りの完了位置１０２ｂを示している。このように、完了位置１０２ｂは、培養面２０１における外周側２０１ａの領域内に設けられる。

つづいて、内側２０１ｂの掻き取りでは、進行方向５１２に沿って進行方向５１１と同様にブレード１０２を移動させる。ここで、ブレード１０２の掻き取り範囲は、進行方向５１１に沿ったブレード１０２の掻き取り範囲と重なりをもつように設定される。これにより、内側２０１ｂの細胞を確実に掻き取ることができる。

つづいて、同様の要領で、進行方向５１３に沿った掻き取りが行われる。なお、図４Ｂには、参考のため、進行方向５１３に沿った掻き取りの完了位置１０２ｃを示している。このように、図４Ａに示した外側先行姿勢での外周側２０１ａの掻き取りの後に、図４Ｂに示した内側２０１ｂの掻き取りを行うことで、壊れやすい細胞や、剥がれにくい細胞を壊すことなく一箇所に集めることができる。

次に、検体処理システム１が実行する処理手順について図５を用いて説明する。図５は、検体処理システム１が実行する処理手順を示すフローチャートである。まず、双腕ロボット１０は、ロボットコントローラ５０の指示に従い、細胞回収液を培養容器２００へ注入する処理を行う（ステップＳ１０１）。

たとえば、双腕ロボット１０は、一方の腕のロボットハンド３０でスポイトを保持するとともに、他方の腕のロボットハンド３０で培養容器２００を保持する。そして、スポイト内に細胞回収液を吸い込む動作を行った後に、吸い込んだ細胞回収液を培養容器２００へ注入する。

つづいて、双腕ロボット１０は、上記した細胞の掻き取り処理を行う（ステップＳ１０２）。たとえば、双腕ロボット１０は、他方の腕で保持したスポイトをヘラ１００に持ち替え、両腕を協調動作させながら細胞掻き取り処理を行う。なお、ステップＳ１０２の詳細な内容については、図６を用いて後述する。

つづいて、双腕ロボット１０は、ステップＳ１０２で掻き取られた細胞の吸引処理を行い（ステップＳ１０３）、処理を終了する。たとえば、双腕ロボット１０は、ヘラ１００をスポイトに持ち替え、培養容器２００の一箇所に集められた細胞を吸引する。そして、吸引した細胞を試験管へ放出する。

次に、図５のステップＳ１０２に示した細胞掻き取り処理の詳細な処理手順について図６を用いて説明する。図６は、細胞掻き取り処理の処理手順を示すフローチャートである。双腕ロボット１０は、培養容器２００およびヘラ１００を各腕でそれぞれ保持する（ステップＳ２０１）。

つづいて、双腕ロボット１０は、図４Ａに示した培養面２０１における外周側２０１ａの掻き取り処理を開始する（ステップＳ２０２）。まず、双腕ロボット１０は、ヘラ１００のブレード１０２の延伸向きを径方向からずらして待機する（ステップＳ２０３）。ここで、ヘラ１００は、上記した外側先行姿勢をとる。

そして、培養容器２００における外周の開始位置Ｓ（図４Ａ参照）でヘラ１００を底面（培養面２０１）へ押し付ける（ステップＳ２０４）。つづいて外周に対するヘラ１００の角度を維持しつつヘラ１００を外周に沿って移動させる（ステップＳ２０５）。

つづいて、外周を一周したか否かを判定し（ステップＳ２０６）、一周していないと判定した場合には（ステップＳ２０６，Ｎｏ）、ステップＳ２０６の判定を繰り返す。一方、一周したと判定した場合には（ステップＳ２０６，Ｙｅｓ）、外周掻き取り処理を完了する（ステップＳ２０７）。

そして、図４Ｂに示した培養面２０１における内側２０１ｂの掻き取り処理を開始位置Ｓ（図４Ｂ参照）へ向けて行い（ステップＳ２０８）、処理を終了する。

次に、双腕ロボット１０の両腕を用いた協調動作の一例について図７を用いて説明する。図７は、双腕ロボット１０の協調動作を説明する図である。なお、双腕ロボット１０は一方の腕のロボットハンド３０でヘラ１００を保持するとともに、他方の腕のロボットハンド３０で培養容器２００を保持するものとする。

また、図７では、図４Ａで説明した外周側の掻き取り動作を、培養容器２００を傾ける向きを変更しながら行う場合について示している。同図に示すように、双腕ロボット１０の培養容器２００を保持する腕は、培養容器２００の最下点Ｌが、ヘラ１００の進行方向５０１の前側になるように培養容器２００を傾ける向きを変化させる。

具体的には、へラ１００を回転軸Ａ２００まわりに自転させながら、培養容器２００の中心線Ａ１００まわりに公転させる図１に示した動作を、ヘラ１００を保持した一方の腕が行う。そして、かかる動作と連動しつつ、他方の腕が培養容器２００を傾ける向きを変化させる動作を行う。

なお、図７では、Ｚ軸と平行な線Ｚ１と、培養容器２００の中心線Ａ１００を角度θだけ傾けた状態で、方向Ｚ１ａに沿って首振り運動させる例を示している。このようにすることで、培養面２０１から剥がされた細胞や、培養面２０１から浮き上がった細胞が、常にヘラ１００の前方にある状態を維持することができるので、細胞の収集率を高めることができる。なお、角度θは０度よりも大きい任意の角度である。

次に、検体処理システム１が実行する内側先行姿勢による掻き取り動作について図８Ａおよび図８Ｂを用いて説明する。図８Ａは、内側先行姿勢による内側の掻き取り動作を示す上面模式図であり、図８Ｂは、内側先行姿勢による外周側の掻き取り動作を示す上面模式図である。なお、図８Ａおよび図８Ｂは、培養容器２００を開放側、すなわち、Ｚ軸正方向からみた図である。

また、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、内側先行姿勢で培養面２０１における外周側２０１ａの掻き取りを行う場合には、図８Ａに示すように培養面２０１における内側２０１ｂの掻き取りを行った後に、図８Ｂに示すように培養面２０１における外周側２０１ａの掻き取りを行う。

図８Ａに示すように、培養面２０１における内側２０１ｂの掻き取りを行う場合、図４Ｂと同様の手順で掻き取りが行われる。図８Ａには、内側の掻き取りによって掻き取られる領域に対応する矩形の形状の内側２０１ｂの外形を示している。なお、掻き取りの手順は、図４Ｂと同様であるので、ここでの説明を省略する。

このように、培養面２０１における内側２０１ｂの掻き取りが完了すると、つづいて、図８Ｂに示すように、培養面２０１における外周側２０１ａの掻き取りが行われる。

図８Ｂに示すように、進行方向５０１に沿って内側先行姿勢で培養面２０１における外周側２０１ａの掻き取りを行う場合、ブレード１０２の他端（中心Ｃに近いほうの端）を、一端（周壁２０２に沿う端）における径方向よりも反時計回りに角度βだけ傾ける。

そして、角度βを保ったまま、開始位置Ｓから開始位置Ｓまで一周させる。なお、図８Ｂには、参考のため、開始位置Ｓから時計回りに９０度回転させたブレード１０２の姿勢を、姿勢１０２ａとして破線で示している。

ここで、ブレード１０２に内側先行姿勢をとらせて掻き取りを行った場合、ブレード１０２によって掻き取られた細胞は、培養面２０１の外周側２０１ａへ向く移動向き５０２に沿って移動する。つまり、掻き取られた細胞は、ブレード１０２に沿って移動向き５０２へ移動するので、ブレード１０２の前面における周壁２０２側に集められる。したがって、細胞を効率よく一箇所に集めることができる。

ここで、培養面２０１の外周側２０１ａの掻き取りは、図８Ｂに示す開始位置Ｓから開始され、時計回りに一周して開始位置Ｓまで行われる。すなわち、開始位置Ｓは、掻き取りの終了位置でもある。

なお、本実施形態では、培養面２０１における外周側２０１ａの掻き取りを培養面２０１の外周に沿って一周（３６０度）行うこととしたが、一周よりも多く掻き取りを行うこととしてもよい。このようにすることで、培養面２０１における外周側２０１ａの細胞の掻き取りを確実に行うことができる。

次に、図５のステップＳ１０２に示した細胞掻き取り処理を内側先行姿勢で行った場合の詳細な処理手順について図９を用いて説明する。図９は、内側先行姿勢による細胞掻き取り処理の処理手順を示すフローチャートである。双腕ロボット１０は、培養容器２００およびヘラ１００を各腕でそれぞれ保持する（ステップＳ３０１）。

そして、双腕ロボット１０は、外周側掻き取り処理の開始位置Ｓ（図８Ｂ参照）へ向けた内側掻き取り処理を行う（ステップＳ３０２）。つづいて、双腕ロボット１０は、ヘラ１００に内側先行姿勢をとらせたうえで、開始位置Ｓから一周にわたり外周側掻き取り処理を行い（ステップＳ３０３）、処理を終了する。なお、ステップＳ３０３の詳細な手順は、図６に示したステップＳ２０２〜ステップＳ２０７と同様であるので、ここでの説明を省略する。

上述してきたように、本実施形態に係る検体処理システム１は、培養容器２００と、ヘラ１００と、ロボット１０と、ロボットコントローラ５０とを備える。培養容器２００は、細胞が培養される円形の培養面２０１を有し、上面が開放されている。ヘラ１００は、培養面２０１に付着した細胞を掻き取るブレード１０２を有する。ロボット１０は、培養容器２００またはヘラ１００を保持可能なロボットハンド３０を有する。ロボットコントローラ５０は、ロボット１０の動作を制御する。

また、ロボットコントローラ５０は、動作制御部５１ｃを備える。動作制御部５１ｃは、ブレード１０２の一端を培養面２０１の外周に沿わせながらヘラ１００を培養容器２００に対して相対的に移動させることで培養面２０１における外周側２０１ａの細胞を掻き取る第１動作をロボット１０に行わせる。その後、ヘラ１００を培養容器２００に対して相対的に移動させることで培養面２０１における内側２０１ｂの細胞を掻き取る第２動作をロボット１０に行わせる。

したがって、本実施形態に係る検体処理システム１によれば、ヘラ１００のブレード１０２と培養容器２００との間に隙間が生じにくいので、細胞の収集率を向上させることができる。また、培養面２０１の外周側２０１ａを外側先行姿勢のヘラ１００で掻き取ることで、壊れやすい細胞を壊すことなく効率よく回収することができる。

なお、上記した実施形態では、培養容器２００の上面視において、ヘラ１００を培養容器２００に対して相対的に時計回りに移動させる場合を示したが、反時計回りに移動させることとしてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 検体処理システム
５ 安全キャビネット
５ａ 作業台
１０ 双腕ロボット（ロボット）
１１ 基部
１２ 胴体部
２０Ｒ 右腕部
２０Ｌ 左腕部
２１ 第１アーム
２２ 第２アーム
２３ 第３アーム
２４ 第４アーム
２５ 第５アーム
２６ 第６アーム
２７ 第７アーム
３０ ロボットハンド
５０ ロボットコントローラ
５１ 制御部
５１ａ 判定部
５１ｂ 切替部
５１ｃ 動作制御部
５２ 記憶部
５２ａ 種別情報
５２ｂ 教示情報
６０ 入力装置
１００ ヘラ
１０１ 柄
１０２ ブレード
２００ 培養容器
２０１ 培養面
２０２ 周壁
Ａ０ スイング軸
Ａ１ 第１軸
Ａ２ 第２軸
Ａ３ 第３軸
Ａ４ 第４軸
Ａ５ 第５軸
Ａ６ 第６軸
Ａ７ 第７軸

Claims (9)

1. 細胞が培養される円形の培養面を有し、上面が開放された培養容器と、
   前記培養面に付着した前記細胞を掻き取るブレードを有するヘラと、
   前記培養容器または前記ヘラを保持可能なロボットハンドを有するロボットと、
   前記ロボットの動作を制御するロボットコントローラと
   を備え、
   前記ロボットコントローラは、
   前記ブレードの一端を前記培養面の外周に沿わせながら前記ヘラを前記培養容器に対して相対的に移動させることで前記培養面における外周側の前記細胞を掻き取る第１動作を前記ロボットに行わせた後に、前記ヘラを前記培養容器に対して相対的に移動させることで前記培養面における内側の前記細胞を掻き取る第２動作を前記ロボットに行わせる動作制御部
   を備えることを特徴とする検体処理システム。
2. 前記動作制御部は、
   前記第１動作において、前記ブレードの他端を前記一端における径方向よりも進行方向の後側に傾けた状態を前記ロボットに維持させること
   を特徴とする請求項１に記載の検体処理システム。
3. 前記動作制御部は、
   前記第１動作において、前記ブレードを前記培養面の外周に沿って一周以上移動させること
   を特徴とする請求項１または２に記載の検体処理システム。
4. 前記動作制御部は、
   前記第２動作の掻き取り向きが、前記第１動作の掻き取り終了位置側へ向かうように前記第２動作を行わせること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載の検体処理システム。
5. 前記ロボットは、
   各腕の先端にそれぞれ前記ロボットハンドを有する双腕ロボットであり、
   前記動作制御部は、
   一方の腕の前記ロボットハンドに前記ヘラを、他方の腕の前記ロボットハンドに前記培養容器をそれぞれ保持させ、前記第１動作を両腕の協調動作で行わせること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の検体処理システム。
6. 細胞が培養される円形の培養面を有し、上面が開放された培養容器と、
   前記培養面に付着した前記細胞を掻き取るブレードを有するヘラと、
   前記培養容器または前記ヘラを保持可能なロボットハンドを有するロボットと、
   前記ロボットの動作を制御するロボットコントローラと
   を備え、
   前記ロボットコントローラは、
   前記ブレードの一端を前記培養面の外周に沿わせて他端を前記一端における径方向から傾けた状態で前記ヘラを前記培養容器に対して相対的に移動させることで前記培養面における外周側の前記細胞を掻き取る動作を前記ロボットに行わせる動作制御部
   を備えることを特徴とする検体処理システム。
7. 前記ロボットコントローラは、
   前記ブレードの他端を前記一端における径方向よりも進行方向の後側に傾けた状態で前記外周側の前記細胞を掻き取る動作を前記ロボットに行わせた後に、前記ヘラを前記培養容器に対して相対的に移動させることで前記培養面における内側の前記細胞を掻き取る動作を前記ロボットに行わせること
   を特徴とする請求項６に記載の検体処理システム。
8. 前記ロボットコントローラは、
   前記ヘラを前記培養容器に対して相対的に移動させることで前記培養面における内側の前記細胞を掻き取る動作を前記ロボットに行わせた後に、前記ブレードの他端を前記一端における径方向よりも進行方向の前側に傾けた状態で前記外周側の前記細胞を掻き取る動作を前記ロボットに行わせること
   を特徴とする請求項６に記載の検体処理システム。
9. 細胞が培養される円形の培養面を有し、上面が開放された培養容器と、
   前記培養面に付着した前記細胞を掻き取るブレードを有するヘラと、
   前記培養容器または前記ヘラを保持可能なロボットハンドを有するロボットと、
   前記ロボットの動作を制御するロボットコントローラと
   を用い、
   前記ロボットコントローラが、前記ブレードの一端を前記培養面の外周に沿わせながら前記ヘラを前記培養容器に対して相対的に移動させることで前記培養面における外周側の前記細胞を掻き取る第１動作を前記ロボットに行わせる第１工程と、
   前記ロボットコントローラが、前記第１工程の後に、前記ヘラを前記培養容器に対して相対的に移動させることで前記培養面における内側の前記細胞を掻き取る第２動作を前記ロボットに行わせる第２工程と
   を含むことを特徴とする検体処理方法。

Images