JP2018117587A - 細胞培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】除染または滅菌の影響を考慮した上で、消耗品の交換タイミングを最適化すること。【解決手段】除染または滅菌の対象となる消耗品を備え、培養容器１０内の培地により細胞を培養する細胞培養装置１であって、消耗品の使用回数および使用時間を計測する消耗品使用カウント部１０２と、除染または滅菌の実行回数および実行時間を計測する除染滅菌カウント部１０３と、使用回数、使用時間、実行回数、および実行時間と、除染または滅菌の実行が消耗品に与える損傷の度合いを示す損傷度係数とに基づいて、消耗品の交換をすべき最適のタイミングを判断する消耗品交換タイミング判断部１０４と、最適のタイミングが判断された場合、消耗品の交換を催促する交換催促情報を表示する消耗品交換タイミング表示部１０５と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、細胞を培養する細胞培養装置に関する。

近年、幹細胞を用いた再生医療や創薬が注目されている。幹細胞を用いた再生医療や創薬を産業化するためには細胞の安定供給が必須であり、ロボット技術などを用いて大量の細胞を培養できる細胞培養装置の開発が行われている。（例えば、特許文献１参照）。

ここで、図３を用いて、特許文献１の細胞培養装置について説明する。図３は、特許文献１の細胞培養装置２０１の構成を模式的に示す概略図である。

図３の細胞培養装置２０１は、培養容器２１０内の培地により細胞を培養する装置である。図３に示すように、細胞培養装置２０１は、ピペットチップ保持部２０３で保持したピペットチップ２０２に接続されるシリンジポンプ２０４と、ピペットチップ保持部２０３を移動させるピペットチップ移動部２０５と、培養容器２１０を保持する培養容器保持部２１１と、ピペットチップ保持部２０３に保持されるピペットチップ２０２を保管する予備ピペット保管部２０６と、培地を廃棄するための廃液タンク２１２と、ピペットチップ保持部２０３に保持されたピペットチップ２０２を廃棄する廃棄ピペットチップ保管部２０７と、培養容器２１０を把持して移動させる培養容器移動部２１６と、を備える。

また、細胞培養装置２０１は、図示しない制御部を備える。制御部は、ピペットチップ２０２による培養容器２１０に対する吸引または吐出動作時に、培養容器移動部２１６を制御することで、培養容器２１０の蓋２１０ａを水平方向（図中の矢印Ａの方向）にずらす。

以上、特許文献１の細胞培養装置２０１について説明した。

このような細胞培養装置には、いくつかの消耗品が備えられる。例えば、ピペットチップ、ピペットチップ保持部に備えられるゴム製のオーリング、および、培養容器移動部における培養容器と接する部分の樹脂などが、消耗品に相当する。これらの消耗品は、適切なタイミングで交換（補充を含む）される必要がある。消耗品を交換するタイミングに関しては、多くの技術開発が行われている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献２の技術は、画像形成装置における所定の部品の使用回数や使用時間をカウントし、カウントの結果が予め定められた閾値を超えた場合に、部品の交換タイミングをユーザに報知するものである。

国際公開第２０１５／０９８０８１号 特開２０１０−２１７４０１号公報

特許文献１の細胞培養装置は、消耗品の交換タイミングをユーザに報知する手段を備えていない。そのため、特許文献１の細胞培養装置に特許文献２の技術を適用することが考えられる。

しかしながら、細胞培養装置では、コンタミネーションの発生を防ぐため、または、コンタミネーションの発生後の対応として、細胞培養装置内の除染および滅菌（除菌を含む）のための作業が頻繁に行われる。ゴム製または樹脂製の消耗品は、その作業によって消耗（損傷を含む）することがある。

よって、単純に特許文献１の細胞培養装置に特許文献２の技術を適用したとしても、消耗品の交換タイミングを適切に把握することはできない。

本発明の目的は、除染または滅菌の影響を考慮した上で、消耗品の交換タイミングを最適化できる胞培養装置を提供することである。

本発明に係る細胞培養装置は、除染または滅菌の対象となる消耗品を備え、培養容器内の培地により細胞を培養する細胞培養装置であって、前記消耗品の使用回数および使用時間を計測する消耗品使用カウント部と、除染または滅菌の実行回数および実行時間を計測する除染滅菌カウント部と、前記使用回数、前記使用時間、前記実行回数、および前記実行時間と、除染または滅菌の実行が前記消耗品に与える損傷の度合いを示す損傷度係数とに基づいて、前記消耗品の交換をすべき最適のタイミングを判断する消耗品交換タイミング決定部と、前記最適のタイミングが判断された場合、前記消耗品の交換を催促する交換催促情報を表示する消耗品交換タイミング表示部と、を備える。

本発明によれば、除染または滅菌の影響を考慮した上で、消耗品の交換タイミングを最適化できる。

本発明の実施の形態に係る細胞培養装置の構成例を模式的に示す概略図 本実施の形態に係る細胞培養装置の動作例を示すフローチャート 特許文献１の細胞培養装置の構成を模式的に示す概略図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

まず、図１を用いて、本発明の実施の形態に係る細胞培養装置１の構成例について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る細胞培養装置１の構成を模式的に示す概略図である。

図１に示すように、細胞培養装置１は、ピペットチップ保持部３と、シリンジポンプ４と、ピペットチップ移動部５と、予備ピペットチップ保管部６と、廃棄ピペットチップ保管部７と、培養容器保持部１１と、廃液タンク１２と、培養容器移動部１６と、制御部１５と、除染滅菌部１０１と、消耗品使用カウント部１０２と、除染滅菌カウント部１０３と、消耗品交換タイミング判断部１０４と、消耗品交換タイミング表示部１０５と、を備える。

ピペットチップ保持部３は、ピペットチップ２を保持する。

シリンジポンプ４は、ピペットチップ保持部３に保持されたピペットチップ２に接続され、ピペットチップ２に液体を吐出したり、ピペットチップ２から液体を吸い込んだりする。

ピペットチップ移動部５は、細胞培養装置１内においてピペットチップ保持部３を移動させる。図中の矢印Ａは、ピペットチップ保持部３の移動方向を示す。

予備ピペットチップ保管部６は、予備のピペットチップ２を保管する。予備ピペットチップ保管部６は、予備ピペットチップ用蓋６ａを備える。予備ピペットチップ用蓋６ａは、予備のピペットチップ２に周囲の埃や液体等が入るのを防ぐために設けられている。

廃棄ピペットチップ保管部７には、使用済みのピペットチップ２が廃棄される。廃棄ピペットチップ保管部７は、廃棄ピペットチップ用蓋７ａを備える。廃棄ピペットチップ用蓋７ａは、廃棄されたピペットチップ２や廃液から周囲に液体等が飛び散るのを防ぐために設けられている。

培養容器保持部１１は、培養容器１０を保持する。培養容器１０は、蓋１０ａを有する。

廃液タンク１２に、使用済みの培地が廃棄される。廃液タンク１２は、廃液タンク用蓋１２ａを備える。廃液タンク用蓋１２ａは、廃棄されたピペットチップ２や廃液から周囲に液体等が飛び散るのを防ぐために設けられている。

培養容器移動部１６は、培養容器１０を把持して移動させる。

また、図示は省略するが、細胞培養装置１は、上述した構成要素に加えて、遠心分離機、ヒータ、冷蔵庫、インキュベータ、および培養容器保管部を有する。

遠心分離機は、細胞を含有する培地を遠心分離する。

ヒータは、培地を加熱する。

冷蔵庫は、チューブ等に入れられる培地等の試薬を低温下で保存する。

インキュベータは、培養容器１０内の細胞を培養する。

培養容器保管部は、予備の培養容器１０を保管する。

上述した遠心分離機およびヒータは、ピペットチップ保持部３に保持されたピペットチップ２が移動可能な位置に配置されている。また、上述した冷蔵庫、インキュベータおよび培養容器保管部は、培養容器移動部１６が培養容器１０を移動させることが可能な位置に配置されている。

上述した各構成要素は、制御部１５によって制御される。制御部１５による制御は、予め設定された条件、または、細胞培養装置１のユーザの操作を受け付ける操作部１３（例えば、タッチパネル等）により入力された条件に従って行われる。

除染滅菌部１０１は、除染および滅菌（除菌を含む）を行う。除染滅菌部１０１は、図示は省略するが、除染／滅菌手段として、エタノール噴霧器、ＵＶ照射器、過酢酸噴霧器、過酸化水素噴霧器などを含む。除染滅菌部１０１は、操作部１３からの指示によって、ユーザに選択された除染／滅菌手段を稼働させる。

消耗品使用カウント部１０２は、消耗品が最も新しく（換言すれば、最後に）交換されたタイミング（後述する最新交換時刻）以降における消耗品毎の使用回数および使用時間（経過時間と換言してもよい）をカウント（計測）し、記憶する。

カウントの対象となる消耗品は、例えば、予備ピペットチップ用蓋６ａ、廃棄ピペットチップ用蓋７ａ、廃液タンク用蓋１２ａにおいて蓋の密着度を向上させるために用いられているゴムまたは樹脂部材、および、ピペットチップ保持部３にピペットチップ２を勘合させるために用いられているＯリングなどである。

消耗品毎の使用回数および使用時間は、各部材が制御部１５で制御（管理）されており、その制御情報（管理情報）に基づいてカウントされる。

除染滅菌カウント部１０３は、消耗品が最も新しく（換言すれば、最後に）交換されたタイミング（後述する最新交換時刻）以降における除染／滅菌手段毎の稼動回数および稼働時間をカウント（計測）し、記憶する。なお、稼働回数は「実行回数」と言い換えてもよいし、稼働時間は「実行時間」と言い換えてもよい。

上述したとおり、除染滅菌部１０１に含まれる各除染／滅菌手段の稼動は操作部１３により指示されるため、稼動回数および稼働時間は、操作部１３の操作情報に基づいてカウントされる。

消耗品交換タイミング判断部１０４は、消耗品使用カウント部１０２によりカウントされた消耗品毎の使用回数および使用時間と、除染滅菌カウント部１０３によりカウントされた除染／滅菌手段毎の稼働回数および稼働時間とに基づいて、消耗品を交換する最適なタイミング（以下、最適交換タイミングという）を判断する。ここでの「判断」は、「決定」と言い換えてもよい。

消耗品交換タイミング表示部１０５は、例えば、図１に示すように操作部１３に備えられる。消耗品交換タイミング表示部１０５は、消耗品交換タイミング判断部１０４により最適交換タイミングであると判断された場合、ユーザが視認可能な、消耗品交換を促す情報（以下、交換催促情報という）を表示する。

なお、例えば、上述した消耗品使用カウント部１０２、除染滅菌カウント部１０３、および消耗品交換タイミング判断部１０４の各機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が制御プログラムを実行することにより実現されうる。そして、制御プログラムは、ＤＶＤまたはＵＳＢメモリ等のような記録媒体に格納されて提供されてもよいし、ネットワークを介してダウンロード可能にネットワーク上のサーバ装置に格納されてもよい。

以上、本実施の形態に係る細胞培養装置１の構成例について説明した。

次に、図２を用いて、本実施の形態に係る細胞培養装置１の動作例について説明する。図２は、本実施の形態に係る細胞培養装置１の動作例を示すフローチャートである。

なお、図２は、１つの消耗品について交換タイミングを決定し、それをユーザに報知する場合のフローチャートであるが、実際には、細胞培養装置１に備えられる全ての消耗品について、図２のフローが実施されるとする。

まず、ユーザは、操作部１３において、消耗品の使用回数に関する閾値Ｎａと、消耗品の使用時間に関する閾値Ｔａとを設定する操作を行う。消耗品交換タイミング判断部１０４は、ユーザにより設定された閾値Ｎａおよび閾値Ｔａを記憶する（ステップＳ２１）。

次に、ユーザは、操作部１３において、消耗品が交換された最新の時刻（以下、最新交換時刻という）ｔ０を入力する操作を行う。消耗品使用カウント部１０２および除染滅菌カウント部１０３は、ユーザにより入力された最新交換時刻ｔ０を記憶する（ステップＳ２２）。なお、最新交換時刻ｔ０には、例えば、年、月、日、時刻が含まれる。

次に、消耗品使用カウント部１０２は、最新交換時刻ｔ０以降の消耗品の使用回数Ｎおよび使用時間Ｔを計測する（ステップＳ２３）。

次に、ユーザは、操作部１３において、除染／滅菌手段を選択し、除染または滅菌の実行を指示する操作を行う。除染滅菌部１０１は、ユーザにより選択された除染／滅菌手段により、除染または滅菌を実行する（ステップＳ２４）。

次に、除染滅菌カウント部１０３は、最新交換時刻ｔ０以降の除染／滅菌手段毎の稼働回数Ｎｉおよび稼働時間ｔｉを計測する（ステップＳ２５）。ここで、ｉは、除染／滅菌手段の数を示し、１〜ｎとする。例えば、除染滅菌部１０１が除染／滅菌手段として、エタノール噴霧器、ＵＶ照射器、過酢酸噴霧器、および過酸化水素噴霧器を含む場合、ｉ＝１〜４となる。

次に、消耗品交換タイミング判断部１０４は、Ｎｔｏｔａｌ＝Σ（Ｋｎｉ＊Ｎｉ）＋Ｎ、および、Ｔｔｏｔａｌ＝Σ（Ｋｔｉ＊ｔｉ）＋Ｔを算出し、Ｎｔｏｔａｌと閾値Ｎａを比較し、かつ、Ｔｔｏｔａｌと閾値Ｔａとを比較する（ステップＳ２６）。

ここで、ＫｎｉおよびＫｔｉは、除染／滅菌手段毎に予め設定された、１回あたりの除染または滅菌の実行が消耗品に与える損傷の度合いを示す係数（損傷度係数の一例）である。

例えば、エタノール噴霧器に対しては、Ｋｎ＝０．２およびＫｔ＝０．２が設定され、ＵＶ照射器に対しては、Ｋｎ＝１およびＫｔ＝１が設定される。また、例えば、過酸化水素噴霧器に対しては、Ｋｎ＝５およびＫｔ＝５が設定され、過酢酸噴霧器に対しては、Ｋｎ＝２およびＫｔ＝２が設定される。これにより、稼働する除染／滅菌手段に応じた適切な損傷の度合いが考慮された、ＮｔｏｔａｌおよびＴｔｏｔａｌを算出することができる。

ステップＳ２６での比較の結果、Ｎｔｏｔａｌが閾値Ｎａ以上である場合、または、Ｔｔｏｔａｌが閾値Ｔａ以上である場合、消耗品交換タイミング判断部１０４は、消耗品を交換すべきタイミング（最適交換タイミング）であると判断する（ステップＳ２７）。

次に、消耗品交換タイミング表示部１０５は、消耗品の交換を促す交換催促情報を表示する（ステップＳ２８）。この交換催促情報には、例えば、交換すべき消耗品の種類または名称を示すテキスト情報、および、その消耗品を交換すべきタイミングに至ったことを示すテキスト情報などが含まれる。これにより、ユーザは、どの消耗品が交換すべきタイミングとなったのかを知ることができる。

ユーザにより消耗品が交換されると、消耗品使用カウント部１０２、除染滅菌カウント部１０３、および消耗品交換タイミング判断部１０４において、最新交換時刻ｔ０、使用回数Ｎ、使用時間Ｔ、稼働回数Ｎｉ、稼働時間ｔｉがリセットされる（ステップＳ２９）。

なお、上記説明では、最新交換時刻ｔ０がユーザにより入力される場合を例に挙げて説明したが、例えば、消耗品使用カウント部１０２および除染滅菌カウント部１０３に時計機能を備えておき、消耗品使用カウント部１０２および除染滅菌カウント部１０３が、消耗品の交換が行われたことを認識すると、その交換が行われた時刻を最新交換時刻ｔ０として記憶してもよい。

また、除染滅菌部１０１の各除染／滅菌手段による除染／滅菌は、細胞培養装置１内で均一的に行われることが理想であるが、実際には細胞培養装置１内を均一に除染／滅菌することは難しく、細胞培養装置１内で除染／滅菌の効果はばらつくことが多い。

そこで、ステップＳ２６において、Ｎｔｏｔａｌ＝Σ（Ｋｉ×Ｋｎｉ×Ｎｉ）＋Ｎ、および、Ｔｔｏｔａｌ＝Σ（Ｋｉ×Ｋｔｉ×ｔｉ）＋Ｔを算出してもよい（ただし、ｉ＝１〜ｎ、０≦Ｋ≦１、とする）。Ｋｉは、細胞培養装置１内における除染／滅菌の効果のばらつきを補正する係数（補正係数の一例）である。

この係数Ｋｉは、消耗品毎に予め設定される。例えば、係数Ｋｉは、消耗品が効率的に除染／滅菌が行われる場所にあるほど大きい値に設定され、消耗品が除染／滅菌が行われ難い場所にあるほど小さい値に設定される。これにより、消耗品の設置場所に応じた適切な除染／滅菌の度合いが考慮された、ＮｔｏｔａｌおよびＴｔｏｔａｌを算出することができる。

また、上記説明では、除染滅菌カウント部１０３は操作部１３が受け付けた指示に基づいて稼働回数および稼働時間を計測する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。

例えば、実際に除染または滅菌が実行されているかを検出可能なセンサ（検出部の一例）を用い、除染滅菌カウント部１０３は、そのセンサからの検出結果に基づいて、除染／滅菌手段毎の稼働回数および稼働時間を計測してもよい。例えば、ＵＶの照射時間および照射回数を計測できるＵＶ受光センサを用いてもよいし、過酢酸の噴霧を検出するために湿度を計測できる湿度計を用いてもよい。

これにより、細胞培養装置１が除染／滅菌手段を備えておらず、除染／滅菌作業を行う度に除染／滅菌手段を細胞培養装置１に設置する場合でも、最適交換タイミングを判断、表示することができる。

詳述したように、本実施の形態によれば、除染または滅菌により所望する消耗品を備えた細胞培養装置であって、消耗品毎の使用回数および使用時間を計測し、除染／滅菌手段毎の稼働回数および稼働時間を計測し、それらの計測結果と、除染／滅菌手段毎に設定された、除染／滅菌手段による除染／滅菌の実行が消耗品に与える損傷の度合いを示す係数とに基づいて、各消耗品の最適交換タイミングを判断し、その最適交換タイミングをユーザに報知することを特徴とする。

これにより、除菌および／または滅菌の影響を考慮した上で、消耗品の交換タイミングを最適化できる。換言すれば、ユーザは、除染および／または滅菌の影響が考慮された適切な消耗品の交換タイミングを把握できる。その結果、消耗品の不要な交換を防止でき、また、消耗品の交換漏れを原因とする細胞培養装置の動作エラーを防止できる。

本発明は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。

本発明の細胞培養装置は、再生医療や創薬分野における細胞の培養において有用である。

１ 細胞培養装置
２、２０２ ピペットチップ
３、２０３ ピペットチップ保持部
４、２０４ シリンジポンプ
５、２０５ ピペットチップ移動部
６、２０６ 予備ピペットチップ保管部
６ａ 予備ピペットチップ用蓋
７、２０７ 廃棄ピペットチップ保管部
７ａ 廃棄ピペットチップ用蓋
１０、２１０ 培養容器
１０ａ、２１０ａ 蓋
１１、２１１ 培養容器保持部
１２、２１２ 廃液タンク
１２ａ 廃液タンク用蓋
１３ 操作部
１５ 制御部
１６、２１６ 培養容器移動部
１０１ 除染滅菌部
１０２ 消耗品使用カウント部
１０３ 除染滅菌カウント部
１０４ 消耗品交換タイミング判断部
１０５ 消耗品交換タイミング表示部

Claims (6)

1. 除染または滅菌の対象となる消耗品を備え、培養容器内の培地により細胞を培養する細胞培養装置であって、
   前記消耗品の使用回数および使用時間を計測する消耗品使用カウント部と、
   除染または滅菌の実行回数および実行時間を計測する除染滅菌カウント部と、
   前記使用回数、前記使用時間、前記実行回数、および前記実行時間と、除染または滅菌の実行が前記消耗品に与える損傷の度合いを示す損傷度係数とに基づいて、前記消耗品の交換をすべき最適のタイミングを判断する消耗品交換タイミング判断部と、
   前記最適のタイミングが判断された場合、前記消耗品の交換を催促する交換催促情報を表示する消耗品交換タイミング表示部と、
   を備える、細胞培養装置。
2. 前記除染または前記滅菌を行う除染滅菌部をさらに備え、
   前記除染滅菌部は、
   除染／滅菌手段として、エタノール噴霧器、ＵＶ照射器、過酢酸噴霧器、過酸化水素噴霧器の少なくとも１つを含む、
   請求項１に記載の細胞培養装置。
3. 前記損傷度係数は、前記除染／滅菌手段の種類に応じて異なる値が設定される、
   請求項２に記載の細胞培養装置。
4. 前記除染滅菌カウント部は、
   ユーザによって選択された前記除染／滅菌手段の前記実行回数および前記実行時間を計測する、
   請求項２または３に記載の細胞培養装置。
5. 前記消耗品交換タイミング判断部は、
   前記使用回数、前記使用時間、前記実行回数、前記実行時間、および前記損傷度係数に加えて、前記消耗品毎に設定された、前記細胞培養装置内における除染または滅菌の効果のばらつきを補正する補正係数に基づいて、前記最適のタイミングを判断する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
6. 実際に前記除染または前記滅菌が実行されているかを検出可能な検出部をさらに備え、
   前記除染滅菌カウント部は、
   前記検出部からの検出結果に基づいて、前記実行回数および前記実行時間を計測する、
   請求項１から４いずれか１項に記載の細胞培養装置。

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