JP2017113836A - Hand for cell culture vessel, and cell culture system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多関節型ロボットの先端に装着可能に構成され、カバー付きの細胞培養容器をハンドリングする細胞培養容器用ハンド、および、細胞培養容器用ハンドを備えた細胞培養システムに関する。 The present invention relates to a cell culture container hand configured to be attached to the tip of an articulated robot and handling a cell culture container with a cover, and a cell culture system including the cell culture container hand.
従来、組織の培養手法として、ウェルプレートやシャーレ等の細胞培養容器上に複数の細胞組織を間隔を空けて配置し、細胞培養容器内に入れた培養液内で培養を行うという手法が一般に用いられている(例えば特許文献1を参照)。このような細胞培養容器は、その内部に入れた細胞組織や培養液の汚染を防ぐために、カバーが取り付けられて使用される。 Conventionally, as a tissue culture method, a method in which a plurality of cell tissues are arranged on a cell culture container such as a well plate or a petri dish at intervals and culture is performed in a culture solution placed in the cell culture container is generally used. (See, for example, Patent Document 1). Such a cell culture container is used with a cover attached in order to prevent contamination of the cell tissue and culture solution contained therein.
ここで、細胞培養容器内に入れた培養液は、定期的に交換(吸引・注入)する必要があるが、このような培養液の交換等を人手で行おうとした場合、細胞培養容器からカバーを取り外し、培養液の交換等を行った後に、細胞培養容器にカバーを再び装着するという作業を必要とするため、作業負担が大きいばかりでなく、細胞培養容器に他のカバーを誤って装着し、細胞培養容器内の細胞組織や培養液が汚染されるという事態が発生する恐れがある。 Here, it is necessary to periodically replace (aspirate / inject) the culture solution placed in the cell culture vessel. If it is attempted to manually replace such a culture solution, the cell culture vessel is covered. After replacing the culture medium and replacing the culture medium, it is necessary to reattach the cover to the cell culture container, which not only places a heavy burden on the work, but also incorrectly attaches another cover to the cell culture container. There is a risk that the cell tissue or the culture solution in the cell culture container will be contaminated.
そこで、上述した問題を解決するために、細胞培養容器に対するカバーの着脱を、多関節型ロボット等の機械を用いて行うことが考えられ、具体的には、カバー付きの細胞培養容器からカバーを取り外し、当該カバーを一時保管場所に載置した後に、分注器等によって培養液の交換等を行い、その後、一時保管場所からカバーをピックアップして細胞培養容器に装着するように、多関節型ロボット等を構成することが考えられる。 Therefore, in order to solve the above-described problem, it is conceivable to attach / detach the cover to / from the cell culture container using a machine such as an articulated robot. After removing and placing the cover in a temporary storage location, replace the culture medium with a dispenser, etc., and then pick up the cover from the temporary storage location and attach it to the cell culture container. It is possible to construct a robot or the like.
ところが、上述したように多関節型ロボット等を構成した場合、クリーンベンチ内に細胞培養容器から取り外したカバーを載置する一時保管場所を確保する必要があるばかりでなく、当該一時保管場所にカバーを載置した際にカバーに汚れ等が付着する恐れがある。 However, when an articulated robot or the like is configured as described above, it is necessary not only to secure a temporary storage place for placing the cover removed from the cell culture container in the clean bench, but also to cover the temporary storage place. There is a risk that dirt will adhere to the cover when the is placed.
また、通常、このようなクリーンベンチは、上方からエアーを導入して下方から当該エアーを排出するように構成されているため、クリーンベンチ内には、上方から下方に向けたエアーの流れが発生している。そのため、容器から取り外されたカバーを、カバーの内面(下面)を上方に向けた状態にすると、カバーの内面に汚れ等が付着する恐れがある。 In addition, normally, such a clean bench is configured to introduce air from above and discharge the air from below, so that air flows from above to below in the clean bench. doing. Therefore, when the cover removed from the container is placed with the inner surface (lower surface) of the cover facing upward, dirt or the like may adhere to the inner surface of the cover.
また、培養液の交換等を行った後に細胞培養容器にカバーを再び装着する際に、多関節型ロボット等によって、一時保管場所からカバーをピックアップした後に、当該カバーを細胞培養容器に装着するというステップを必要とするため、カバーが外され細胞培養容器が開放された時間が長く、細胞培養容器内の細胞組織や培養液の汚染リスクが高いという問題もある。 In addition, when the cover is again attached to the cell culture container after exchanging the culture medium, etc., the cover is picked up from the temporary storage place by an articulated robot or the like, and then the cover is attached to the cell culture container. Since a step is required, there is a problem that the time that the cover is removed and the cell culture container is opened is long, and there is a high risk of contamination of the cell tissue and culture medium in the cell culture container.
そこで、本発明は、これらの問題点を解決するものであり、簡素な構成で、クリーンベンチ内の省スペース化、細胞組織や培養液の汚染リスクの低減、および、作業時間の短縮を実現する細胞培養容器用ハンドおよび細胞培養システムを提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention solves these problems, and achieves a space saving in a clean bench, a reduction in the risk of contamination of cell tissues and culture solutions, and a reduction in work time with a simple configuration. An object of the present invention is to provide a cell culture container hand and a cell culture system.
本発明は、多関節型ロボットの先端に装着可能に構成され、カバー付きの細胞培養容器をハンドリングする細胞培養容器用ハンドであって、ハンド基部と、前記細胞培養容器を着脱可能に保持する下方側の容器保持部と、前記カバーを着脱可能に保持する上方側のカバー保持部とを備え、前記容器保持部および前記カバー保持部は、互いに上下に接近および離間可能に、前記ハンド基部に取り付けられていることにより、前記課題を解決するものである。 The present invention is a cell culture container hand configured to be attachable to the tip of an articulated robot and handling a cell culture container with a cover, and includes a hand base and a lower part that detachably holds the cell culture container A container holding part on the side and an upper cover holding part for detachably holding the cover, and the container holding part and the cover holding part are attached to the hand base so as to be close to and away from each other. Thus, the above-described problems are solved.
本請求項1に係る発明によれば、下方側の容器保持部と上方側のカバー保持部とが、互いに上下に接近および離間可能に、ハンド基部に取り付けられていることにより、細胞培養容器を保持した状態の容器保持部と、カバーを保持した状態のカバー保持部とを接近・離間させることで、簡素な構成で、細胞培養容器に対するカバーの着脱を簡便かつ短時間で行うことができるばかりでなく、以下の効果を奏する。
すなわち、本請求項1に係る発明によれば、細胞培養容器から取り外したカバーをカバー保持部によって保持した状態で、培養液の交換等を行うことが可能であるため、細胞培養容器から取り外したカバーを載置する一時保管場所をクリーンベンチ内に確保する必要がなく、また、一時保管場所にカバーを載置した際にカバーに汚れ等が付着することを回避できる。
また、細胞培養容器から取り外したカバーを、一時保管場所に載置することなく、カバー保持部によって保持しておくことにより、細胞培養容器にカバーを装着する際に、細胞培養容器を保持した容器保持部とカバーを保持したカバー保持部とを接近させるだけで済むため、細胞培養容器に対するカバーの着脱を迅速に達成して、カバーが外され細胞培養容器が開放された時間を短縮し、細胞培養容器内の細胞組織や培養液の汚染リスクを低減することができ、また、他のカバーを誤って細胞培養容器に装着してしまうことを回避できるため、細胞組織や培養液の汚染を防ぐことができる。
According to the first aspect of the present invention, the lower side container holding part and the upper side cover holding part are attached to the hand base so as to be close to and away from each other. By moving the container holding part in the held state and the cover holding part in the state holding the cover close to each other, the cover can be easily attached to and detached from the cell culture container with a simple structure. Instead, it has the following effects.
That is, according to the first aspect of the present invention, since the culture medium can be exchanged in a state where the cover removed from the cell culture container is held by the cover holding portion, the cover is removed from the cell culture container. It is not necessary to secure a temporary storage place on which the cover is placed in the clean bench, and it is possible to avoid contamination of the cover when the cover is placed on the temporary storage place.
In addition, the cover removed from the cell culture container is held by the cover holding unit without being placed in a temporary storage place, so that when the cover is attached to the cell culture container, the container holding the cell culture container Since it is only necessary to bring the holding part and the cover holding part holding the cover close to each other, the attaching / detaching of the cover to / from the cell culture container can be quickly achieved to shorten the time when the cover is removed and the cell culture container is opened. The risk of contamination of the cell tissue and culture medium in the culture vessel can be reduced, and it is possible to avoid accidentally attaching other covers to the cell culture vessel, thus preventing contamination of the cell tissue and culture solution. be able to.
本請求項2に係る発明によれば、容器保持部が、ハンド基部および容器保持部に回動可能に連結された複数の下側リンクによって、ハンド基部に接続され、ハンド基部と容器保持部と複数の下側リンクとが、平行リンク機構を構成していることにより、容器保持部による細胞培養容器のハンドリング時に、細胞培養容器が傾くことを抑制できるため、細胞培養容器内の培養液が漏れ出ることや細胞組織の位置が乱れることを防止できる。
本請求項3に係る発明によれば、容器保持部が、ハンド基部の左右両側に配置された2つの容器保持部材から構成され、2つの容器保持部材が、左右の各一対の下側リンクによってハンド基部に接続されていることにより、左右の容器保持部材によって細胞培養容器を左右両側から把持することが可能であるため、平面状のステージ上に載置された細胞培養容器を上方からピックアップできるとともに、平面状のステージに対して上方から細胞培養容器を載置できる等、平面状のステージに対して上方からアプローチすることができる。
本請求項4に係る発明によれば、カバー保持部が、ハンド基部およびカバー保持部に回動可能に連結された複数の上側リンクによって、ハンド基部に接続され、ハンド基部とカバー保持部と複数の上側リンクとが、平行リンク機構を構成していることにより、カバーを反転させることなく、すなわち、カバーの内面(下面)を下方に向けた状態を維持しつつ、カバーをハンドリングすることが可能であるため、カバーの内面に汚れ等が付着する危険性を低減することができる。また、容器保持部およびカバー保持部を接近させた状態では、上側リンクおよび下側リンクが折り畳まれ、細胞培養容器用ハンド全体の厚みを薄くすることが可能であるため、上下に複数段の棚を有した多段棚に対してカバー付きの細胞培養容器を側方から挿入することができ、その結果、カバー付きの細胞培養容器の収納効率を向上させることができる。
本請求項5に係る発明によれば、カバー保持部が、ハンド基部の左右両側に配置された2つのカバー保持部材から構成され、2つのカバー保持部材が、左右の各一対の上側リンクによってハンド基部に接続されていることにより、左右のカバー保持部材によってカバーを左右両側から把持することが可能であるため、細胞培養容器上に装着されたカバーに対して上方からアプローチしてカバーを保持することができる。
本請求項6に係る発明によれば、細胞培養容器用ハンドと、細胞培養容器用ハンドを装着した多関節型ロボットと、多関節型ロボットがその内部に設置されたクリーンベンチと、クリーンベンチ内に配置された分注器とを備えることにより、多関節型ロボットに装着された細胞培養容器用ハンドによって、細胞培養容器に対するカバーの着脱を迅速に行い、細胞培養容器内の培養液の交換等を迅速かつ円滑に達成することができる。
According to the second aspect of the present invention, the container holding portion is connected to the hand base portion by the plurality of lower links rotatably connected to the hand base portion and the container holding portion, and the hand base portion, the container holding portion, Since the plurality of lower links constitute a parallel link mechanism, the cell culture container can be prevented from tilting when the cell culture container is handled by the container holder, so that the culture solution in the cell culture container leaks. It can prevent coming out and disorder of the position of the cell tissue.
According to the third aspect of the present invention, the container holding portion is composed of two container holding members disposed on the left and right sides of the hand base, and the two container holding members are formed by the left and right pairs of lower links. By being connected to the hand base, the cell culture container can be grasped from both the left and right sides by the left and right container holding members, so that the cell culture container placed on the flat stage can be picked up from above. In addition, it is possible to approach the planar stage from above, for example, the cell culture vessel can be placed from above on the planar stage.
According to the fourth aspect of the present invention, the cover holding portion is connected to the hand base portion by the plurality of upper links rotatably connected to the hand base portion and the cover holding portion. Since the upper link of the cover constitutes a parallel link mechanism, it is possible to handle the cover without inverting the cover, that is, while maintaining the state where the inner surface (lower surface) of the cover is directed downward. Therefore, it is possible to reduce the risk of dirt and the like adhering to the inner surface of the cover. In addition, when the container holding part and the cover holding part are brought close to each other, the upper link and the lower link can be folded, and the thickness of the entire cell culture container hand can be reduced. The cell culture container with the cover can be inserted from the side into the multi-stage shelf having the cover, and as a result, the storage efficiency of the cell culture container with the cover can be improved.
According to the fifth aspect of the present invention, the cover holding portion is composed of two cover holding members disposed on both the left and right sides of the hand base portion, and the two cover holding members are provided by the pair of left and right upper links. By being connected to the base, it is possible to grip the cover from both the left and right sides with the left and right cover holding members, so approach the cover mounted on the cell culture container from above and hold the cover be able to.
According to the invention of claim 6, the cell culture container hand, the articulated robot equipped with the cell culture container hand, the clean bench in which the articulated robot is installed, and the clean bench The cell culture container hand attached to the articulated robot, the cover for the cell culture container is quickly attached and detached, and the culture medium in the cell culture container is replaced. Can be achieved quickly and smoothly.
以下に、本発明の一実施形態である細胞培養システム10について、図面に基づいて説明する。
Below, the
細胞培養システム10は、図1に示すように、カバーC付きの細胞培養容器Wをハンドリングする多関節型ロボット80と、その内部が無菌状態に維持されたクリーンベンチ81と、その内部に収容したカバーC付きの細胞培養容器W内の細胞組織の培養を促進するインキュベータ82と、細胞培養容器W内への培養液の分注を行う分注器83とを備えている。インキュベータ82は、クリーンベンチ81内からインキュベータ82の入出庫扉にアクセスできるように、クリーンベンチ81に隣接して配置されている。
As shown in FIG. 1, the
細胞培養容器用ハンド20は、多関節型ロボット80に装着されるものであり、図2や図3に示すように、多関節型ロボット80の先端に着脱可能に装着されるハンド基部30と、細胞培養容器Wを着脱可能に保持する下方側の容器保持部40と、カバーCを着脱可能に保持する上方側のカバー保持部60とを有している。容器保持部40とカバー保持部60とは、互いに上下に接近および離間可能にハンド基部30に取り付けられ、それぞれ独立して駆動(揺動および把持)することができる。
The cell
容器保持部40は、図2や図3に示すように、ハンド基部30の左右両側に配置される2つの容器保持部材41から構成され、これら2つの容器保持部材41によって細胞培養容器Wを把持して保持するように構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
左右の各容器保持部材41は、一端がハンド基部30に水平軸を中心として回動可能に連結されるとともに他端が容器保持部材41に水平軸を中心として回動可能に連結される一対の下側リンク50によって、ハンド基部30にそれぞれ接続されている。
Each of the left and right
具体的には、左側の容器保持部材41は、ハンド基部30の左側面および容器保持部材41の左側面に連結された一対の下側リンク50によってハンド基部30に接続され、また、右側の容器保持部材41は、ハンド基部30の右側面および容器保持部材41の右側面に連結された一対の下側リンク50によってハンド基部30に接続されている。
Specifically, the left
カバー保持部60は、図2や図3に示すように、ハンド基部30の左右両側に配置される2つのカバー保持部材61から構成され、これら2つのカバー保持部材61によってカバーCを把持して保持するように構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
左右の各カバー保持部材61は、一端がハンド基部30に水平軸を中心として回動可能に連結されるとともに他端がカバー保持部材61に水平軸を中心として回動可能に連結される一対の上側リンク70によって、ハンド基部30にそれぞれ接続されている。
Each of the left and right
具体的には、左側のカバー保持部材61は、ハンド基部30の左側面およびカバー保持部材61の左側面に連結された一対の上側リンク70によってハンド基部30に接続され、また、右側のカバー保持部材61は、ハンド基部30の右側面およびカバー保持部材61の右側面に連結された一対の上側リンク70によってハンド基部30に接続されている。
Specifically, the left
ハンド基部30と、各容器保持部材41と、各一対の下側リンク50とは、平行リンク機構を構成している。
また、ハンド基部30と、各カバー保持部材61と、各一対の上側リンク70とは、平行リンク機構を構成している。
The
Further, the
このように細胞培養容器用ハンド20を構成することにより、容器保持部40およびカバー保持部60を上下に接近させた状態では、上側リンク70および下側リンク50が折り畳まれ、細胞培養容器用ハンド20全体の厚みを薄くすることが可能であるため、図4に示すように、上下に複数段の棚を有した多段棚84に対してカバーC付きの細胞培養容器Wを側方から挿入することができる。
By configuring the cell
つぎに、細胞培養システム10における培養液の交換方法を以下に説明する。
Next, a method for replacing the culture solution in the
まず、細胞培養容器用ハンド20を先端に装着した多関節型ロボット80によって、インキュベータ82からカバーC付きの細胞培養容器Wを取り出した後、図3に示すように、容器保持部40およびカバー保持部60を上下に離し、細胞培養容器WからカバーCを外した状態で、細胞培養容器Wを分注器83に配置する。
この際、各下側リンク50を下方に向けた姿勢にすることで、図5に示すように、分注器83の狭い場所に細胞培養容器Wを上方から載置することができる。
First, after the cell culture container W with the cover C is taken out from the
At this time, by placing each
次に、分注器83によって、細胞培養容器W内の培養液の交換を行う。この培養液の交換時には、カバー保持部60によってカバーCが上面を上方に向けた状態で保持されている。
Next, the culture solution in the cell culture vessel W is exchanged by the
次に、培養液の交換が完了した後、図2に示すように、容器保持部40およびカバー保持部60を上下に接近させて、細胞培養容器Wに対してカバーCを装着し、カバーC付きの細胞培養容器Wをインキュベータ82内に再び収容する。
Next, after the exchange of the culture medium is completed, as shown in FIG. 2, the
以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行なうことが可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various design change can be performed without deviating from this invention described in the claim. Is possible.
例えば、上述した実施形態では、カバー付き細胞培養容器がウェルプレートであるものとして説明したが、カバー付き細胞培養容器の具体的態様はこれに限定されず、例えば、シャーレであってもよい。この場合、カバー付き細胞培養容器の形状に応じて、容器保持部やカバー保持部の態様を決定すればよい。
また、上述した実施形態では、カバー保持部が2つのカバー保持部材から構成され、2つのカバー保持部材によってカバーを把持するものとして説明したが、カバー保持部の具体的態様については上記に限定されず、例えば、カバーを吸引して保持する単一のカバー保持部材からカバー保持部を構成してもよい。
また、同様に、容器保持部についても、容器保持部が2つの容器保持部材から構成され、2つの容器保持部材によって細胞培養容器を把持するものとして説明したが、容器保持部の具体的態様については上記に限定されず、例えば、細胞培養容器を掬い上げて保持する単一の容器保持部材から構成してもよい。
また、上述した実施形態では、ハンド基部と容器保持部材とを接続する下側リンクが、左右に一対ずつ合計4つ設けられているが、下側リンクの数量は、2つ以上であればよく、容器保持部を構成する容器保持部材の数量や形態等に応じて決定すればよい。また、ハンド基部とカバー保持部材とを接続する上側リンクについても同様である。
For example, in the above-described embodiment, the cell culture container with a cover is described as being a well plate. However, the specific mode of the cell culture container with a cover is not limited thereto, and may be a petri dish, for example. In this case, what is necessary is just to determine the aspect of a container holding part or a cover holding part according to the shape of a cell culture container with a cover.
In the above-described embodiment, the cover holding unit is described as being configured by two cover holding members and holding the cover by the two cover holding members. However, the specific mode of the cover holding unit is limited to the above. Instead, for example, the cover holding unit may be configured from a single cover holding member that sucks and holds the cover.
Similarly, with regard to the container holding part, the container holding part has been described as being constituted by two container holding members and holding the cell culture container by the two container holding members. Is not limited to the above. For example, the cell culture container may be composed of a single container holding member that holds up and holds the cell culture container.
In the above-described embodiment, a total of four lower links for connecting the hand base and the container holding member are provided on the left and right, but the number of lower links may be two or more. What is necessary is just to determine according to the quantity, the form, etc. of the container holding member which comprises a container holding part. The same applies to the upper link that connects the hand base and the cover holding member.
10 ・・・ 細胞培養システム
20 ・・・ 細胞培養容器用ハンド
30 ・・・ ハンド基部
40 ・・・ 容器保持部
41 ・・・ 容器保持部材
50 ・・・ 下側リンク
60 ・・・ カバー保持部
61 ・・・ カバー保持部材
70 ・・・ 上側リンク
80 ・・・ 多関節型ロボット
81 ・・・ クリーンベンチ
82 ・・・ インキュベータ
83 ・・・ 分注器
84 ・・・ 多段棚
W ・・・ 細胞培養容器
C ・・・ カバー
DESCRIPTION OF
Claims (6)
ハンド基部と、前記細胞培養容器を着脱可能に保持する下方側の容器保持部と、前記カバーを着脱可能に保持する上方側のカバー保持部とを備え、
前記容器保持部および前記カバー保持部は、互いに上下に接近および離間可能に、前記ハンド基部に取り付けられていることを特徴とする細胞培養容器用ハンド。 A cell culture container hand configured to be attached to the tip of an articulated robot and handling a cell culture container with a cover,
A hand base, a lower container holding part that detachably holds the cell culture container, and an upper cover holding part that detachably holds the cover;
The cell culture container hand, wherein the container holding part and the cover holding part are attached to the hand base part so as to be close to and away from each other.
前記容器保持部と前記ハンド基部と前記複数の下側リンクとは、平行リンク機構を構成していることを特徴とする請求項1に記載の細胞培養容器用ハンド。 The container holding part is connected to the hand base by a plurality of lower links rotatably connected to the container holding part and the hand base,
2. The cell culture container hand according to claim 1, wherein the container holding portion, the hand base portion, and the plurality of lower links constitute a parallel link mechanism.
左側の前記容器保持部材は、前記ハンド基部の左側に配置された一対の前記下側リンクによって、前記ハンド基部に接続され、
右側の前記容器保持部材は、前記ハンド基部の右側に配置された一対の前記下側リンクによって、前記ハンド基部に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の細胞培養容器用ハンド。 The container holding part is composed of two container holding members arranged on the left and right sides of the hand base,
The container holding member on the left side is connected to the hand base by a pair of the lower links disposed on the left side of the hand base,
The cell culture container hand according to claim 2, wherein the container holding member on the right side is connected to the hand base by a pair of the lower links disposed on the right side of the hand base.
前記カバー保持部と前記ハンド基部と前記複数の上側リンクとは、平行リンク機構を構成していることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の細胞培養容器用ハンド。 The cover holding part is connected to the hand base by a plurality of upper links rotatably connected to the cover holding part and the hand base,
4. The cell culture container hand according to claim 2, wherein the cover holding portion, the hand base portion, and the plurality of upper links constitute a parallel link mechanism. 5.
左側の前記カバー保持部材は、前記ハンド基部の左側に配置された一対の前記上側リンクによって、前記ハンド基部に接続され、
右側の前記カバー保持部材は、前記ハンド基部の右側に配置された一対の前記上側リンクによって、前記ハンド基部に接続されていることを特徴とする請求項4に記載の細胞培養容器用ハンド。 The cover holding part is composed of two cover holding members arranged on the left and right sides of the hand base,
The cover holding member on the left side is connected to the hand base by a pair of upper links disposed on the left side of the hand base,
5. The cell culture container hand according to claim 4, wherein the right cover holding member is connected to the hand base by a pair of the upper links arranged on the right side of the hand base.
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2015
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