JP2017086012A - 細胞培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非接触的に扉を開閉し、サンプルの出し入れができるインキュベータを提供する。【解決手段】内部に培養容器を収容する空間を有し、培養容器を出し入れする開口を備えている本体と、前記開口を開閉する扉と、ユーザによる前記開口の開閉の指示を光学的に検知する光学センサを有し、該光学センサによる検知を信号に変換し発信する光学検知手段と、該光学検知手段から発信された信号を受信し、前記扉による前記開口の開閉を制御する扉開閉手段とを備えたインキュベータを提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、細胞培養容器内の細胞を培養する細胞培養装置に関するものである。

近年、再生医療やバイオ医薬等の研究の進展に伴い、細胞を大量に調製することが要求されるようになってきた。細胞は通常、生育に適した環境を維持できるインキュベータ（保温槽）内で培養するが、定期的に細胞の状態を観察したり、培地を交換したりするために、細胞および培地が入った培養容器をインキュベータ外に取り出して作業をする必要がある（特許文献１）。

特開２０１０−２７３６０３号公報

作業者は、細胞培養容器をインキュベータに対して出し入れする際にインキュベータの扉を開閉する必要があるが、培養容器内が汚染（コンタミネーション）されるリスクを避けるためにはできるだけ不必要な接触をなくすことが重要となる。
また、大量のサンプルを扱う作業は、細胞培養容器をインキュベータに対して出し入れする際に両手がふさがっており、インキュベータの扉を開閉することが困難な場合がある。
さらに、例えば、臨床用途の細胞の調製にはアイソレータなどを使った閉鎖系での作業が必要となるため、作業者の可動空間が限られており、作業者にかかる負担がさらに増大することになる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、作業者が非接触的に扉を開閉することが可能なインキュベータを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、内部に培養容器を収容する空間を有し、培養容器を出し入れする開口を有している本体と、前記開口を開閉する扉と、作業者による前記開口の開閉の指示を光学的に検知する光学センサを有し、該光学センサによる検知を信号に変換して発信する光学検知手段と、該光学検知手段から発信された信号を受信し、前記扉による前記開口の開閉を制御する扉開閉手段とを備えたインキュベータを提供する。

本態様によって、作業者が非接触的にインキュベータの扉を開閉することが可能となり、不要な接触による汚染（コンタミネーション）のリスクを下げることができる。また、両手がふさがった状態でもサンプルの出し入れが可能となり、作業者の操作性が向上する。さらに、サンプルを出し入れする際に、作業者はサンプルに意識を集中することができるので、サンプルに伝わる衝撃を軽減することができ、サンプル内の培地および細胞に及ぼす影響を軽減することが可能となる。

また、上記態様においては、前記光学検知手段は、前記開口を開く指示を光学的に検知する第１光学センサと、前記開口を閉じる指示を光学的に検知する第２光学センサをそれぞれ備え、前記光学検知手段は、前記第１光学センサによる検知に応じて前記開口を開く第１信号を発信し、前記第２光学センサによる検知に応じて前記開口を閉じる第２信号を発信し、前記扉開閉手段は、前記第１信号を受信したときに前記扉により前記開口を開き、前記第２信号を受信した時に前記扉により前記開口を閉じても良い。
このことにより、作業者は２つのセンサを選択することで迅速に開閉の選択を行うことができる。

また、上記態様においては、前記光学検知手段は、１の光学センサを備え、前記光学検知手段は、前記光学センサによる検知の度に、前記開口を開く第１信号と前記開口を閉じる第２信号を交互に発信し、前記扉開閉手段は、前記第１信号を受信したときに前記扉により前記開口を開き、前記第２信号を受信した時に前記扉により前記開口を閉じても良い。
このことにより、作業者は１つのセンサのみを操作すれば良く、操作性が向上する。

また、上記態様においては、前記光学センサが赤外線センサであっても良い。

本発明のほかの一態様は、内部に培養容器を収容する空間を有し、培養容器を出し入れする開口を有している本体と、前記開口を開閉する扉と、作業者による前記開口の開閉の指示を検知するペダルを有し、該ペダルによる検知を信号に変換して発信する検知手段と、該検知手段から発信された信号を受信し、前記扉による前記開口の開閉を制御する扉開閉手段とを備えたインキュベータを提供する。

本態様によって、作業者は手を使わずに扉を開閉することが可能であり、汚染（コンタミネーション）をおこすリスクを下げることができる。また、両手がふさがった状態でもサンプルの出し入れが可能となり、作業者の操作性が向上ずる。さらに、作業者がサンプルを出し入れする際に、サンプルに意識を集中することができるので、サンプルに伝わる衝撃を軽減することができ、サンプル内の培地および細胞に及ぼす影響を軽減することが可能となる。

また、上記態様においては、前記検知手段は、前記開口を開く指示を検知する第１ペダルと、前記開口を閉じる指示を検知する第２ペダルをそれぞれ備え、前記検知手段は、前記第１ペダルによる検知に応じて前記開口を開く第１信号を発信し、前記第２ペダルによる検知に応じて前記開口を閉じる第２信号を発信し、前記扉開閉手段は、前記第１信号を受信したときに前記扉により前記開口を開き、前記第２信号を受信した時に前記扉により前記開口を閉じても良い。
このことにより、作業者は２つのペダルを選択することで迅速に開閉の選択を行うことができる。

また、上記態様においては、前記検知手段は、１のペダルを備え、前記検知手段は、前記光学センサによる検知の度に、前記開口を開く第１信号と前記開口を閉じる第２信号を交互に発信し、前記扉開閉手段は、前記第１信号を受信したときに前記扉により前記開口を開き、前記第２信号を受信した時に前記扉により前記開口を閉じても良い。
このことにより、作業者は１つのセンサのみを操作すれば良く、操作性が向上する。

本発明によれば、作業者が非接触的にインキュベータの扉を開閉することができるので、不要な接触を避けることで汚染（コンタミネーション）のリスクを下げることができる。また、作業者の両手がふさがっている状態でも容易にインキュベータの扉を開閉することができるので、作業者の操作性を向上させることができる。さらに、作業者が培養容器をインキュベータに対して出し入れする際に、培養容器に意識を集中することができるので、培養容器に伝わる衝撃を軽減することができ、培養容器内に培地および細胞に及ぼす影響を軽減することが可能となる。

本発明の第１実施形態にかかるインキュベータの概略構成を示す説明図である。 本発明の第２実施形態にかかるインキュベータの概略構成を示す説明図である。 本発明の第１実施形態および第２実施形態の変形例にかかるインキュベータの概略構成を示す説明図である。

本発明の実施形態に係る細胞培養装置について、図面を参照して以下に説明する。
（第１実施形態）
本実施形態に係るインキュベータ１００は、図１に示される構成の装置であり、内部を細胞培養に適した環境（温度、湿度、CO₂濃度、等）に維持することができ、細胞が入った培養容器（細胞培養容器）を内部に収容することで細胞を培養することができる。

内部に培養容器を収容する空間を有する本体１は、培養容器を出し入れする開口１ａを有している。開口１ａには開閉可能な扉２が設置されており、扉２を開くと本体１の内部空間が開口１ａを介して開放され、培養容器を出し入れすることができる状態となり、扉２を閉じると本体１の内部空間が閉鎖空間となり、内部を細胞培養に適した環境（温度、湿度、CO₂濃度、等）に維持することができる。
本体１は、例えば、一面が開口している箱型の構造をしていても良い。

インキュベータ１００は、光学センサを有した光学検知手段３を備えており、作業者が手などを光学センサに非接触的に接近させると、光学検知手段３はそれを検知して信号（例えば電気信号）に変換し、その信号を扉開閉手段４に発信する。光学検知手段３は、扉を開くための指示を検知する光学センサ３ａ（第１光学センサ）と、扉を閉じるための指示を検知する光学センサ３ｂ（第２光学センサ）とを備えている。作業者が扉を開きたいときに光学センサ３ａに手を非接触的に接近させると、光学センサ３ａはそれを検知して開口１ａを開くための信号（第１信号）を発信する。作業者が扉を閉じたいときに光学センサ３ｂに手を非接触的に接近させると、光学センサ３ｂはそれを検知して開口１ａを閉じるための信号（第２信号）を発信する。

光学検知手段３からの信号を受信した扉開閉手段４は、駆動手段（図示せず）により扉２を移動させて開口１ａの開閉を制御する。つまり、光学センサ３ａによる検知に対応した信号（第１信号）を受信したときは、駆動手段により扉２を移動させて開口１ａを開いた状態にし、光学センサ３ｂによる検知に対応した信号（第２信号）を受信したときは、駆動手段により扉２を移動させて開口１ａを閉じた状態にする。

光学センサの例として赤外線センサ（特に、近赤外線センサ）を挙げることができる。
赤外線を照射する赤外線照射部と、その反射光を受光する赤外線受光部とを備え、作業者が手などを接近させることで生じる反射光の変化を検知する検知部を備えた態様でも良い（反射式センサ）。
また、赤外線を照射する赤外線照射部と、その光路上に配置され赤外線照射部により照射された赤外線を受光する赤外線受光部とを備えており、作業者が手などを光路上に接近させることで赤外線受光部に達する赤外線が遮断されたことを検知する検知部を備えた態様でも良い（透過式センサ）。

本実施形態においては、光学検知手段３が、扉を開くための指示を検知する光学センサ３ａと、扉を閉じるための指示を検知する光学センサ３ｂとを備えている態様を示したが、光学センサを１つだけ備え、その光学センサに作業者が手などを接近させる度に扉開閉手段４に送信する信号を切り替えることで扉２の開閉を制御する態様でも良い。
例えば、最初に作業者が手を接近させたときに、開口１ａを開く信号（第１信号）を光学検知手段３が発信し、その次に作業者が手を接近させたときに、開口１ａを閉じる信号（第２信号）を光学検知手段３が発信しても良い。以降、作業者が手などを接近させる度に、第１信号と第２信号を交互に切り替えて発信する。

図１においては、光センサを扉２に設置する例を示したが、光学センサの設置場所は作業者の操作性を考慮して決定すれば良い。誤作動のリスクが低い場所が好ましい。

扉２の例としては、図１に示すように、複数の板状ユニットが開口に沿って配置され、各板状ユニットが開口に沿って相対移動することにより開口が開閉される態様を挙げることができる。

本実施形態において、光学センサとして、遠赤外線センサを採用しても良い。電磁波を検知する電磁波センサ（マイクロウェーブセンサ、電波センサなど）を採用しても良い。

（第２実施形態）
本実施形態に係るインキュベータ２００は、図２に示される構成の装置であり、内部を細胞培養に適した環境（温度、湿度、CO₂濃度、等）に維持することができ、細胞が入った培養容器（細胞培養容器）を内部に収容することで細胞を培養することができる。

インキュベータ２００には光学検出手段３にかえて、ペダルを有した検出手段５を備えている点で第１実施形態と異なっている。その他は第１実施形態と同様である。
作業者が足などでペダルを踏む（圧力をかける）と、検出手段５はそれを検知して信号に変換し、その信号を扉開閉手段４に発信する。検出手段５は、扉を開くための指示を検知するペダル５ａ（第１ペダル）と、扉を閉じるための指示を検知するペダル５ｂ（第２ペダル）とを備えている。作業者は扉２を開きたいときはペダル５ａを足で踏み、扉２を閉じたいときはペダル５ｂを足で踏む。作業者が扉２を開きたいときにペダル５ａを足で踏むと、ペダル５ａはそれを検知して開口１ａを開くための信号（第１信号）を発信する。作業者が扉を閉じたいときにペダル５ｂを足で踏むと、ペダル５ｂはそれを検知して開口１ａを閉じるための信号（第２信号）を発信する。

検出手段５からの信号を受信した扉開閉手段４は、駆動手段により扉２を移動させて開口１ａの開閉を制御する。つまり、ペダル５ａによる検知に対応した信号（第１信号）を受信したときは、駆動手段により扉２を移動させて開口１ａを開いた状態にし、ペダル５ｂによる検知に対応した信号（第２信号）を受信したときは、駆動手段により扉２を移動させて開口１ａを閉じた状態にする。

本実施形態においては、検出手段５が、扉を開くための指示を検知するペダル５ａと、扉を閉じるための指示を検知するペダル５ｂとを備えている態様を示したが、ペダルを１つだけ備え、そのペダルを作業者が足などで踏む度に扉開閉手段４に送信する信号を切り替えることで扉２の開閉を制御する態様でも良い。
例えば、最初に作業者がペダルを踏んだときに、開口１ａを開く信号（第１信号）を検知手段５が発信し、その次にユーザがペダルを踏んだときに、開口１ａを閉じる信号（第２信号）を検知手段５が発信しても良い。以降、作業者がペダルを踏む度に、第１信号と第２信号を交互に切り替えて発信する。

上記各実施形態において、扉開閉手段４の駆動手段は、例えば、ボールネジを含む直動機構を備え、モータ等によりボールネジを回転させることで回転運動を直線運動に変換し、扉２をガイドレール等に沿って移動させても良い。
また、扉開閉手段４の駆動手段は、例えば、プーリとベルト（ワイヤ、チェーン）を備え、モータ等によりプーリに回転力を加え、ベルト（ワイヤ、チェーン）を介して回転運動を直線運動に変換し、扉２をガイドレール等に沿って移動させても良い。

上記各実施形態において、扉として、図１に示すような複数の板状ユニットが開口面に沿って配置され、各板状ユニットが開口面に沿って相対移動することにより開口部が開閉される態様を例示したが、例えば、図３に示すような扉でも良い。図３（ａ）は1の板状部材が開口面に沿って移動する（スライドする）例であり、図３（ｂ）は１の板状部材がその1辺を軸とした回転運動により開口面に対して移動する例であり、図３（ｃ）は複数の板状部材が折りたたまれて開口面に対して移動する例である。

上記各実施形態において、光学検知手段３（または検知手段５）から扉開閉手段４に向けて発信される信号は有線で発信されても良いし、無線で発信されても良い。

本発明によれば、
内部に培養容器を収容する空間を有し、培養容器を出し入れする開口を有している本体と、
前記開口を開閉する扉と、
作業者による前記開口の開閉の指示を検知するセンサを有し、該センサによる検知を信号に変換して発信する検知手段と、
該検知手段から発信された信号を受信し、前記扉による前記開口の開閉を制御する扉開閉手段とを備えたインキュベータを提供することができる。

１ 本体
２ 扉
３ａ、３ｂ 光学センサ
４ 扉開閉手段
５ａ、５ｂ ペダル

Claims (7)

1. 内部に培養容器を収容する空間を有し、培養容器を出し入れする開口を有している本体と、
   前記開口を開閉する扉と、
   作業者による前記開口の開閉の指示を光学的に検知する光学センサを有し、該光学センサによる検知を信号に変換して発信する光学検知手段と、
   該光学検知手段から発信された信号を受信し、前記扉による前記開口の開閉を制御する扉開閉手段とを備えたインキュベータ。
2. 前記光学検知手段は、前記開口を開く指示を光学的に検知する第１光学センサと、前記開口を閉じる指示を光学的に検知する第２光学センサをそれぞれ備え、
   前記光学検知手段は、前記第１光学センサによる検知に応じて前記開口を開く第１信号を発信し、前記第２光学センサによる検知に応じて前記開口を閉じる第２信号を発信し、
   前記扉開閉手段は、前記第１信号を受信したときに前記扉により前記開口を開き、前記第２信号を受信した時に前記扉により前記開口を閉じる請求項１に記載のインキュベータ。
3. 前記光学検知手段は、１の光学センサを備え、
   前記光学検知手段は、前記光学センサによる検知の度に、前記開口を開く第１信号と前記開口を閉じる第２信号を交互に発信し、
   前記扉開閉手段は、前記第１信号を受信したときに前記扉により前記開口を開き、前記第２信号を受信した時に前記扉により前記開口を閉じる請求項１に記載のインキュベータ。
4. 前記光学センサが赤外線センサである請求項１から３いずれかに記載のインキュベータ。
5. 内部に培養容器を収容する空間を有し、培養容器を出し入れする開口を有している本体と、
   前記開口を開閉する扉と、
   作業者による前記開口の開閉の指示を検知するペダルを有し、該ペダルによる検知を信号に変換して発信する検知手段と、
   該検知手段から発信された信号を受信し、前記扉による前記開口の開閉を制御する扉開閉手段とを備えたインキュベータ。
6. 前記検知手段は、前記開口を開く指示を検知する第１ペダルと、前記開口を閉じる指示を検知する第２ペダルをそれぞれ備え、
   前記検知手段は、前記第１ペダルによる検知に応じて前記開口を開く第１信号を発信し、前記第２ペダルによる検知に応じて前記開口を閉じる第２信号を発信し、
   前記扉開閉手段は、前記第１信号を受信したときに前記扉により前記開口を開き、前記第２信号を受信した時に前記扉により前記開口を閉じる請求項５に記載のインキュベータ。
7. 前記検知手段は、１のペダルを備え、
   前記検知手段は、前記ペダルによる検知の度に、前記開口を開く第１信号と前記開口を閉じる第２信号を交互に発信し、
   前記扉開閉手段は、前記第１信号を受信したときに前記扉により前記開口を開き、前記第２信号を受信した時に前記扉により前記開口を閉じる請求項５に記載のインキュベータ。