JP2018138008A - 細胞培養システム - Google Patents

Abstract

【課題】アイソレータに無菌チャンバを接続する際に、オペレータによる接続作業を単純化する。
【解決手段】アイソレータはアイソレータ側無菌接続ポートを有し、無菌チャンバはチャンバ側無菌接続ポートを有する。無菌チャンバに関し、アイソレータ側無菌接続ポートとチャンバ側無菌接続ポートとが、上下方向及び幅方向に位置合わせされ且つ所定間隔を空けて対峙する搬入位置と、アイソレータ側無菌接続ポートとチャンバ側無菌接続ポートとが接合する接合位置とが規定されている。細胞培養システムは、アイソレータと、無菌チャンバと、無菌チャンバの搬入位置への移動を案内する案内装置と、無菌チャンバを搬入位置から接合位置へアイソレータ側へ引き寄せる引寄装置とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、無菌性を担保可能な作業室が内部に設けられたアイソレータと、このアイソレータに対し着脱可能に連結される無菌チャンバとを備えた細胞培養システムに関する。

近年、創薬研究や医療分野において培養細胞が多く利用されるようになり、多量・多種の細胞を高品質且つ安定的に培養するシステムが求められている。そこで、培地交換や継代培養などの細胞の培養作業が行われる無菌性を担保可能な作業室が設けられたアイソレータと、このアイソレータに対し脱着可能なインキュベータとを備えた細胞培養システムが提案されている。特許文献１，２には、この種の細胞培養システムに関する技術が開示されている。

特許文献１に記載の培養装置は、培養作業の作業室が内部に設けられたアイソレータと、アイソレータに無菌接続装置を介して接続されたインキュベータとを備えている。インキュベータは台車に搭載され、移動可能である。インキュベータがアイソレータと接続されると、アイソレータの作業室と、インキュベータの庫内とが、無菌性が保たれた状態で連通される。この培養装置では、アイソレータと接続されるインキュベータを取り替えることで、一つのアイソレータで多量・多種の細胞を培養することができる。

特許文献２には、独立した閉鎖空間である複数の収容室を備えたパーソナルボックスが開示されている。このパーソナルボックスの複数の収容室のうち、少なくとも１つがインキュベータとして構成され、他の１つがインキュベータに収容された細胞と関連付けられた物品を収容するための低温保管庫として構成されている。このパーソナルボックスでは、インキュベータと低温保管庫とを纏めて取り扱うことで、異なる被験者由来の細胞同士のクロスコンタミネーションや、資材（培養容器を含む）や細胞などの取り違いの防止が図られている。

特開２０１６−０１３０６２号公報 特開２０１１−４６１３号公報

特許文献１に例示される細胞培養システムでは、アイソレータにインキュベータなどを含む可動式の無菌チャンバを接続するに際し、作業者が無菌チャンバをアイソレータとの接続位置まで運んで、アイソレータに対し無菌チャンバを位置決めする。この位置決めは、無菌接続装置における無菌性を担保するために、無菌チャンバを操縦するオペレータに高い精度が要求される。また、無菌チャンバを動かす際に、無菌チャンバとアイソレータとが衝突すると、無菌チャンバの収容物（例えば、培養細胞）に衝撃を与えるおそれがあるため、オペレータは、加える力を慎重に加減しながら無菌チャンバを動かしてアイソレータに接触させねばならない。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、アイソレータに無菌チャンバを接続する際に、オペレータによる接続作業を単純化することにある。

本発明の一態様に係る細胞培養システムは、無菌状態に維持される作業室が内部に設けられたアイソレータと、前記アイソレータに対し着脱可能に連結される可動式の無菌チャンバとを備えた細胞培養システムであって、
前記アイソレータは、前記作業室を前記無菌チャンバ内とを連通させる、アイソレータ側無菌接続ポートを有し、
前記無菌チャンバは、前記アイソレータ側無菌接続ポートと接続されるチャンバ側無菌接続ポートを有し、
前記無菌チャンバに関し、前記アイソレータ側無菌接続ポートと前記チャンバ側無菌接続ポートとが上下方向および幅方向に位置合わせされ且つ所定間隔を空けて対峙する搬入位置と、前記アイソレータ側無菌接続ポートと前記チャンバ側無菌接続ポートとが接合する接合位置とが規定されており、
前記無菌チャンバの前記搬入位置への移動を案内する案内装置と、
前記無菌チャンバを前記搬入位置から前記接合位置へ前記アイソレータ側へ引き寄せる引寄装置とを備えることを特徴としている。

上記細胞培養システムによれば、無菌チャンバは案内装置に案内されて搬入位置へ移動する。よって、無菌チャンバを移動させるオペレータに、高い精度が要求されない。また、細胞培養システムによれば、無菌チャンバを搬入位置から接合位置へ移動させる際に、オペレータが無菌チャンバに加える力を慎重に加減する操作が省略される。よって、アイソレータに無菌チャンバを接続する際に、オペレータによる接続作業を単純化することができる。

上記細胞培養システムにおいて、前記案内装置が、レールと、前記無菌チャンバに設けられた、前記レールに案内される被案内部材とを備え、前記レールの少なくとも前記搬入位置を含む部分において、前記レールの床からの高さが、前記被案内部材の前記床からの高さと同じ又は高くてよい。

これにより、被案内部材がレールに案内されることによって、アイソレータ側無菌接続ポートに対するチャンバ側無菌接続ポートの上下方向の位置と幅方向の位置とが同時に位置決めされる。

上記細胞培養システムが、前記無菌チャンバが前記搬入位置へ搬入されたことを検出する搬入センサと、前記搬入センサからの検出信号を受け取って、前記無菌チャンバの引き寄せを開始するように前記引寄装置の動作を制御する制御装置とを、更に備えていてよい。

これにより、オペレータが無菌チャンバを搬入位置まで運んだあとは、引寄装置が自動的に動作して前記アイソレータ側無菌接続ポートとチャンバ側無菌接続ポートとが自動的に接合される。

上記細胞培養システムにおいて、前記引寄装置は、接合した前記アイソレータ側無菌接続ポートと前記チャンバ側無菌接続ポートとの圧接を保持する力を前記無菌チャンバに付与するものであってよい。

これにより、アイソレータ側無菌接続ポートとチャンバ側無菌接続ポートとが接合されたあとも、その接合が引寄装置によって保持される。

上記細胞培養システムにおいて、前記無菌チャンバ内に、独立した閉鎖空間を有する開閉可能なインキュベータと、独立した閉鎖空間を有する開閉可能な少なくとも１つの保管庫とが設けられており、前記保管庫には前記インキュベータに収容された細胞に関連する資材が収容されてよい。

上記の場合、前記インキュベータと前記保管庫が前記無菌チャンバ内で上下に並んで配置されており、前記チャンバ側無菌接続ポートは、前記インキュベータの扉及び前記保管庫の扉の表面積より大きな面積の開口部を有していてよい。

このように、インキュベータや保管庫が、無菌性が担保された無菌チャンバ内に設けられているので、インキュベータや保管庫の開閉部には無菌接続ポートは必要とされない。よって、インキュベータや保管庫の庫内と作業室とを接続するために、１組の無菌接続ポートを設ければ足りる。これにより、細胞培養システムの構成が単純となり、加えて、コストの削減も実現することができる。

本発明によれば、アイソレータに無菌チャンバを接続する際に、オペレータによる接続作業を単純化することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る細胞培養システムの全体的な構成を示す図である。 図２は、細胞培養システムの平面図である。 図３は、細胞培養システムの制御系統の構成を示すブロック図である。 図４は、インキュベータユニットを前面側から見た図である。 図５は、図４においてパネルが取り外されたインキュベータユニットの様子を示す図である。 図６は、無菌接続ポートの構成を示す概略図である。 図７は、無菌接続ポートの密閉構造部の拡大図である。 図８は、無菌接続ポートの密閉構造部の拡大図である。 図９は、インキュベータユニットのインキュベータの扉が開放された様子を示す概略図である。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る細胞培養システム１の全体的な構成を示す図、図２は、細胞培養システム１の平面図、図３は、細胞培養システム１の制御系統の構成を示すブロック図である。図１及び図２では、培養ユニット２に設けられたに２つの無菌接続ポート８のうち、一方にインキュベータユニット４が接続された様子が示されている。

図１〜３に示すように、本発明の一実施形態に係る細胞培養システム１は、培養ユニット２と、培養ユニット２と連結されたパスボックスユニット３と、培養ユニット２と着脱可能に連結されたインキュベータユニット４と、細胞培養システム１の動作を制御する制御装置６とを備えている。以下では、説明の便宜を図って、培養ユニット２のうちインキュベータユニット４が接続される面を、培養ユニット２の前面とする。また、インキュベータユニット４のうち培養ユニット２と接続される面を、インキュベータユニット４の前面とする。

〔培養ユニット２の構造〕
培養ユニット２は、無菌性を担保可能なアイソレータ２０を備えており、アイソレータ２０の内部に作業室２１が形成されている。アイソレータ２０は、密閉可能な箱体であって、作業室２１を除染する除染機能が備えられている。除染機能には、例えば、作業室２１を換気する換気装置、作業室２１内に過酸化水素ミストを噴出する過酸化水素除染装置、スポット的な殺菌を行う紫外線を発光するＵＶ灯、作業室２１の環境を監視する内部環境センサ、などが含まれてよい。作業室２１は、除染機能と、作業室２１の内外の差圧とにより、無菌性が担保される。

作業室２１には、作業ステージ、培養容器を搬送する搬送ロボット、作業室２１内を映す監視カメラ、廃棄物を回収する廃棄チャンバ、培養容器や薬品容器等に取り付けられたＩＤタグを読み出すＩＤ読出装置、保管庫などが設けられている（いずれも図示略）。各作業ステージには、作業の内容に応じた、作業を自動的に行う機械、検査機器、容器、薬液棚などが設けられている（いずれも図示略）。作業ステージには、例えば、細胞観察ステージ、遠心分離ステージ、タッピングステージ、キャッパステージ、加温ステージ、培養ステージ、及び、入出庫ステージなどの培養処理に関する作業ステージのうち少なくとも１つが含まれていてよい。

アイソレータ２０の前面を形成している前壁には、無菌接続ポート８が設けられている。本実施形態に係る培養ユニット２は、２つの無菌接続ポート８を備えており、同時に２つのインキュベータユニット４を接続可能である。但し、培養ユニット２に設けられる無菌接続ポート８の数は本実施形態に限定されない。２つの無菌接続ポート８の構造は実質的に同じであり、各無菌接続ポート８には、アイソレータ２０の壁を貫通する開口部８１が設けられ、開口部８１を封止するシャッタ８２などが備えられている。無菌接続ポート８の構造については、後ほど詳述する。

アイソレータ２０の前壁であって、各無菌接続ポート８の下方には、配管・配線インターフェース２５が設けられている。この配管・配線インターフェース２５は、後述するインキュベータユニット４の配管・配線インターフェース７７と接続される。

アイソレータ２０の前壁であって、各配管・配線インターフェース２５の下方には、案内部材２６が設けられている。案内部材２６は、培養ユニット２とインキュベータユニット４とを接続する際に、インキュベータユニット４の移動を案内するためのものである。本実施形態に係る培養ユニット２の案内部材２６は、無菌接続ポート８のシャッタ８２の主面と直交する方向に延びる２本のレール部２６ａを含む、平面視Ｕ字状を呈するパイプである。

更に、アイソレータ２０の前壁であって、無菌接続ポート８の両脇には、対を成す引寄装置２８が設けられている。本実施形態に係る培養ユニット２には、上下に一対ずつの引寄装置２８が設けられている。本実施形態に係る引寄装置２８は、アイソレータ２０の前壁からシャッタ８２の主面と垂直な水平方向に延びるロッド２８ｂと、ロッド２８ｂの先端部に設けられたアーム２８ａと、ロッド２８ｂをその長手方向に伸縮させる機構とを備えた、ロータリクランプシリンダである。ロッド２８ｂの長手方向とアーム２８ａの長手方向とは直交している。本実施形態においては、ロッド２８ｂが回転することによって、アーム２８ａがロッド２８ｂから下方に突出した姿勢と、アーム２８ａがロッド２８ｂから水平方向に突出した姿勢とに、アーム２８ａの姿勢を変化させることができる。引寄装置２８の動作は、制御装置６により制御される。

〔パスボックスユニット３の構造〕
パスボックスユニット３は、培養ユニット２のアイソレータ２０の前壁に接続されている。パスボックスユニット３の庫内は作業室２１と連通可能であり、パスボックスユニット３を通じて培養容器や薬品等の資材が作業室２１へ出し入れされる。パスボックスユニット３は、除染機能と、培養容器や薬品容器等に取り付けられたＩＤタグを読み出すＩＤ読出装置と、作業グローブとを備えた除染パスボックスである（いずれも図示略）。除染機能は、アイソレータ２０と同様に、換気装置、ＵＶ灯、及び内部環境センサなどであってよい。

〔インキュベータユニット４の構造〕
図４は、インキュベータユニット４を前面側から見た図、図５は、図４においてパネル７２が取り外されたインキュベータユニット４の様子を示す図である。

図４及び図５に示すように、インキュベータユニット４は、密閉可能な箱型の無菌チャンバ４１を備えている。無菌チャンバ４１の前面には、培養ユニット２の無菌接続ポート８と接続される無菌接続ポート７が設けられている。無菌接続ポート７には、無菌チャンバ４１の壁を貫通する開口部７１が設けられ、その開口部７１を封止するパネル７２などが備えられている。無菌接続ポート７については、後ほど詳述する。

無菌チャンバ４１の前面であって、無菌接続ポート７より下方には、配管・配線インターフェース７７が設けられている。配管・配線インターフェース７７には、インキュベータユニット側配線のコネクタや、インキュベータユニット側配管のコネクタが、設けられている。一方、前述の培養ユニット２の配管・配線インターフェース２５には、培養ユニット側配線のコネクタや、培養ユニット側配管のコネクタが、設けられている。接続される培養ユニット側配線のコネクタとインキュベータユニット側配線のコネクタとは、配管・配線インターフェース７７，２５が接合されたときに接続されるように、対応する位置に配置されている。同様に、接続される培養ユニット側配管のコネクタとインキュベータユニット側配管のコネクタとは、配管・配線インターフェース７７，２５同士を突合せたとき接続されるように、対応する位置に配置されている。各コネクタは、突合せ動作により接続されるコネクタが採用されており、インキュベータユニット４の配管・配線インターフェース７７と、培養ユニット２の配管・配線インターフェース２５とを突合せることにより、対応する培養ユニット側配管とインキュベータユニット側配管、対応する培養ユニット側配線とインキュベータユニット側配線が、それぞれ接続される。

無菌チャンバ４１の底部には車輪４２が設けられており、インキュベータユニット４は移動可能である。本実施形態に係るインキュベータユニット４では、無菌チャンバ４１の底面の四隅の各々に車輪４２が設けられている。なお、インキュベータユニット４は、駆動輪を備えて、遠隔操作やプログラムにより自動走行するように構成されていてもよい。

また、無菌チャンバ４１の底部には、培養ユニット２に設けられた案内部材２６に案内される被案内部材４３が設けられている。案内部材２６と被案内部材４３とによって、無菌チャンバ４１の移動を案内する案内装置９が構成されている。

本実施形態に係る被案内部材４３は、案内部材であるパイプが嵌まるＵ又はＶ字型の円周溝を有する滑車である。但し、被案内部材４３は滑車に限定されず、案内部材２６に案内される部材であればよい。滑車は、無菌チャンバ４１の前側と後側にそれぞれ一対ずつ設けられている。

無菌チャンバ４１の両側部には、培養ユニット２に設けられた引寄装置２８のアーム２８ａが係合可能な係合部材４８が設けられている。本実施形態に係る係合部材４８は、無菌チャンバ４１の側面から突出するブロック状部材である。但し、係合部材４８は、引寄装置２８のアーム２８ａが係合可能な形状であれば、本実施形態に限定されない。

無菌チャンバ４１の内部には、インキュベータ４４と、少なくとも１つの保管庫４５とが設けられている。インキュベータ４４は、閉鎖可能な収容部を有し、その収容部を細胞の培養に適切な温度や湿度に調整する機能を備えた恒温培養器である。インキュベータ４４の前面には扉４４１が設けられており、この扉４４１は自動開閉装置４４２（図３、参照）によって開閉操作される。インキュベータ４４の自動開閉装置４４２は、例えば、電動モータなどによって構成されており、その動作が制御装置６によって制御される。

本実施形態に係るインキュベータユニット４は、保管庫４５として、低温保管庫４５ａと常温保管庫４５ｂとが設けられている。常温保管庫４５ｂは、インキュベータ４４の側方に配置されている。常温保管庫４５ｂは、無菌チャンバ４１の内部に晒された棚である。低温保管庫４５ａは、インキュベータ４４の下方に配置されている。つまり、インキュベータ４４と低温保管庫４５ａとが上下に並べて配置されている。低温保管庫４５ａは、閉鎖可能な収容部を有する箱体であって、前面に設けられた扉４５１と、扉４５１の自動開閉装置４５２（図３、参照）とを備えている。保管庫４５の自動開閉装置４５２は、例えば、電動モータなどによって構成されており、その動作が制御装置６によって制御される。更に、低温保管庫４５ａには、収容部を冷却し、その低温に保持する冷却機構が備えられている。

保管庫４５には、インキュベータ４４に収容された細胞と関連付けられた資材が収容される。このような資材は、具体的には、インキュベータ４４に収容された細胞を採取したドナーに固有の、培地や添加物、試薬などが挙げられる。

〔無菌接続ポート８，７の構造〕
ここで、培養ユニット２の無菌接続ポート８及びインキュベータユニット４の無菌接続ポート７について説明する。無菌接続ポート８，７は、物品等の無菌移載を目的として、無菌性を損なうことなく複数の無菌容器同士を接続する装置である。図６は、無菌接続ポート８，７の構成を示す概略図である。

図１及び図６に示すように、培養ユニット２の無菌接続ポート８は、前述の開口部８１を封止可能なシャッタ８２と、シャッタ８２の自動開閉装置８０と、シャッタロック８３とを備えている。シャッタ８２は、垂直方向に延びる回転軸８２ａを中心として回動可能に、アイソレータ２０に支持されている。つまり、シャッタ８２は、作業室２１へ引き込むことの可能な扉となっている。但し、シャッタ８２は、その主面と平行にスライドして開口部８１を開閉するスライドドアとして構成されていてもよい。自動開閉装置８０は、シャッタ８２を、開口部８１を封止する閉止位置（図６、参照）と、開放位置（図９、参照）との間で、移動させる装置である。

閉止位置にあるシャッタ８２は、シャッタロック８３によって開口部８１に保持される。本実施形態に係るシャッタロック８３は、シャッタ８２の閉止位置からの移動を規制するレバーと、レバーの駆動部とで構成されている。

開口部８１の開口縁は、無端状のシール部材８４で縁取られている。また、シャッタ８２の表面は、縁枠８５で縁取られている。そして、シャッタ８２において外気に露出する範囲を囲むように無端状のシール部材８８が設けられている。本実施形態においては、シール部材８８が縁枠８５の表面に設けられている。

シャッタ８２の表面には、電磁石８６が設けられている。本実施形態に係るシャッタ８２には、外側の面の四隅のそれぞれに電磁石８６が設けられているが、電磁石８６の数や配置はこれに限定されない。電磁石８６の磁力の発生及び消失、即ち、電磁石８６への電流の供給は、制御装置６により制御される。

図４，５及び６に示すように、インキュベータユニット４の無菌接続ポート７は、前述の開口部７１を封止可能なパネル７２を備えている。インキュベータユニット４の開口部７１、培養ユニット２の開口部８１と実質的に同一又は相似形状である。そして、シャッタ８２とパネル７２は、実質的に同一形状であって、開口部８１，７１に対応した形状を呈している。

本実施形態では、これらの開口部８１，７１は上下方向を長手方向とする長方形を呈しており、上下に並んだインキュベータ４４の扉４４１と保管庫４５の扉４５１とが通過できるように、従来のアイソレータ２０の開口部と比較して開口面積は十分に大きい。例えは、開口部８１，７１の開口面積は、インキュベータ４４の扉４４１の表面積と保管庫４５の扉４５１の表面積とを加えた面積よりも大きい。但し、開口部８１，７１の形状は長方形に限定されず、楕円を含む円形や、多角形であってもよい。

パネル７２は、無菌チャンバ４１に対し着脱可能であって、パネルロック７３によって開口部７１に保持されている。本実施形態に係るパネルロック７３は、回転進出式のピンとその駆動部により構成されており、パネル７２の周囲４箇所に設けられている。

無菌チャンバ４１の開口部７１の開口縁は、無端状のシール部材７４で縁取られている。また、パネル７２は、縁枠７５で縁取られている。

パネル７２の表面には、シャッタ８２に設けられた電磁石８６と対応する位置に、金属プレート７６が取り付けられている。電磁石８６と金属プレート７６とにより、マグネット式電子錠が構成されている。更に、パネル７２には、電磁石８６が金属プレート７６を吸着することにより、シャッタ８２にパネル７２が吸着されていることを検出する吸着感知装置７９が設けられている。

〔制御装置６〕
図３に戻って、制御装置６は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵ等の演算処理部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を有している（いずれも図示略）。記憶部には、制御装置６が実行する制御プログラムや、各種固定データ等が記憶されている。演算処理部は、外部装置とデータの送受信を行う。また、演算処理部は、各種センサからの検出信号の入力や各制御対象への制御信号の出力を行う。制御装置６では、記憶部に記憶されたプログラム等のソフトウェアを演算処理部が読み出して実行することにより、細胞培養システム１の各種動作を制御するための処理が行われる。なお、制御装置６は単一のコンピュータによる集中制御により各処理を実行してもよいし、複数のコンピュータの協働による分散制御により各処理を実行してもよい。また、制御装置６は、マイクロコントローラ、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）等から構成されていてもよい。

制御装置６は、インキュベータ４４の自動開閉装置４４２、保管庫４５の自動開閉装置４５２、パネルロック７３、シャッタ８２の自動開閉装置８０、引寄装置２８、電磁石８６、及び、シャッタロック８３と無線又は有線により通信可能に接続されており、それらの動作を制御する。また、制御装置６は、吸着感知装置７９や搬入センサ８９などの検出機器と無線又は有線により通信可能に接続されており、それらから検出信号を受け取ることができる。

〔培養ユニット２に対するインキュベータユニット４の脱着〕
ここで、上記構成の培養ユニット２にインキュベータユニット４を接続するときの、細胞培養システム１の動作について説明する。

インキュベータユニット４は、図示されない保管場所に保管されている。インキュベータ４４に収容された細胞に対し培養処理を行うときには、インキュベータユニット４を保管場所から移動させて培養ユニット２と接続する。先ず、オペレータは、培養ユニット２の無菌接続ポート８とインキュベータユニット４の無菌接続ポート７とが対向するように、インキュベータユニット４を培養ユニット２の無菌接続ポート８の手前まで移動させる（図２、参照）。オペレータがインキュベータユニット４を押して動かせるように、無菌チャンバ４１の背面にハンドルが設けられていてよい。

次に、オペレータは、培養ユニット２の案内部材２６とインキュベータユニット４の被案内部材４３とを位置合わせする。本実施形態においては、案内部材２６のレール部２６ａが被案内部材４３である滑車の溝に嵌るように、一対の滑車の間に案内部材２６のレール部２６ａが挿入される。このようにして、被案内部材４３が案内部材２６に案内され得る状態となると、オペレータは、インキュベータユニット４の無菌接続ポート７を更に培養ユニット２の無菌接続ポート８に近づけるように移動させる。

被案内部材４３が案内部材２６に案内されることにより、インキュベータユニット４は、インキュベータユニット４（無菌チャンバ４１）に予め規定された搬入位置へ到達する。インキュベータユニット４が搬入位置にあるとき、無菌接続ポート８に対して無菌接続ポート７が、上下方向および幅方向に位置合わせされ、且つ、所定間隔を空けて対峙している。無菌接続ポート８，７が上下方向および幅方向に位置合わせされていることは、即ち、パネル７２の主面とシャッタ８２の主面とが平行に対峙し、且つ、シャッタ８２に対するパネル７２の上下方向及び幅方向の位置が合わせられていることを意味する。

なお、案内部材２６のレール部２６ａの床からの高さは、案内部材２６のうち少なくとも搬送位置を含む部分において、被案内部材４３である滑車の床からの高さと同じ又は若干高い。これにより、インキュベータユニット４を案内部材２６に沿って移動させることによって、無菌接続ポート８に対する無菌接続ポート７の上下方向の位置と幅方向の位置とを同時に位置決めをすることができる。

このようにして、インキュベータユニット４が搬入位置に到達すると、制御装置６は引寄装置２８を動作させる。インキュベータユニット４が搬入位置に到達したことは、無菌接続ポート８に設けられた搬入センサ８９によって検出される。本実施形態に係る搬入センサ８９は、投光部と受光部とを有する光学式の物体検出センサである。

引寄装置２８は、インキュベータユニット４の係合部材４８と係合して、インキュベータユニット４を、インキュベータユニット４（無菌チャンバ４１）に予め規定された接合位置まで、培養ユニット２側へ引き寄せる。本実施形態においては、引寄装置２８の係合部材４８と係合するようにアーム２８ａの姿勢を変化させ、アーム２８ａと係合部材４８の係合を維持しながらロッド２８ｂが縮む。

インキュベータユニット４が接合位置にあるとき、無菌接続ポート８と無菌接続ポート７とが接合している。具体的には、インキュベータユニット４の開口部７１の開口縁と培養ユニット２の開口部８１の開口縁とが圧接されている。図７に示されるように、インキュベータユニット４の開口部７１の縁のシール部材７４が、培養ユニット２の開口部８１の縁のシール部材８４に押し付けられると、これらのシール部材７４，８４が密着する。このようにして、シール部材７４，８４によって開口部７１，８１の周囲が封止される。

引寄装置２８は、インキュベータユニット４が培養ユニット２に接触するときの衝撃で、インキュベータユニット４に収容されている培養細胞が損傷しないような、十分に遅い速度でインキュベータユニット４を移動させる。更に、引寄装置２８は、無菌接続ポート８と無菌接続ポート７との圧接が保持されるように、その圧接を保持する力をインキュベータユニット４へ付与する。

また、インキュベータユニット４の開口部７１の開口縁と、培養ユニット２の開口部８１の開口縁とが圧接すると同時に、培養ユニット２の配管・配線インターフェース２５と、インキュベータユニット４の配管・配線インターフェース７７とが突合されて、対応する配管同士及び配線同士が接続される。これにより、培養ユニット２からインキュベータユニット４へ（又はその逆へ）の電源、二酸化炭素や酸素などの気体、制御信号等の供給が可能となる。なお、制御装置６からの制御信号は、無線により直接にインキュベータユニット４へ伝達されてもよいし、培養ユニット２の配線・配線インターフェース２５を介してインキュベータユニット４へ伝達されてもよい。

続いて、制御装置６は、電磁石８６に磁力を発生させる。すると、シャッタ８２の電磁石８６がパネル７２の金属プレート７６が強力に吸着することにより、パネル７２がシャッタ８２に吸着される。このようにして、パネル７２がシャッタ８２に吸着されると、図７に示すように、パネル７２の縁枠７５とシャッタ８２の縁枠８５とが圧接され、これらの縁枠７５，８５の間でシール部材８８が押し潰される。このようにして、非接続時には外気に晒されているパネル７２の表面とシャッタ８２の表面が突き合わされ、その周囲が封止される。

制御装置６は、パネル７２がシャッタ８２に吸着されたことが吸着感知装置７９によって検出されると、パネルロック７３をロック解除させる。パネルロック７３がロック解除されると、無菌チャンバ４１の開口部７１に保持されていたパネル７２は、フリーとなる。

続いて、制御装置６は、シャッタロック８３をロック解除し、更に、自動開閉装置８０を動作させて、図８及び９に示すように、シャッタ８２を解放位置まで移動させる。前述の通り開口部７１からフリーとなったパネル７２は、シャッタ８２と一体になって移動する。これにより、培養ユニット２の開口部８１とインキュベータユニット４の開口部７１とが接続され、培養ユニット２の作業室２１とインキュベータユニット４の無菌チャンバ４１の庫内とが、無菌性を担保した状態で連通される。

制御装置６は、作業室２１と無菌チャンバ４１の庫内とが連通されると、次に行われる処理の内容に応じて、インキュベータ４４の扉４４１を開くように自動開閉装置４４２を動作させたり、保管庫４５の扉４５１を開くように自動開閉装置４５２を動作させたりする。無菌チャンバ４１の庫内は無菌性が担保されているため、インキュベータ４４や保管庫４５の開閉に制約はない。

続いて、培養ユニット２からインキュベータユニット４を切り離すときの、細胞培養システム１の動作について説明する。

インキュベータユニット４を培養ユニット２から切り離すときには、制御装置６は、シャッタ８２が閉止位置まで移動するように、自動開閉装置８０を動作させる。なお、インキュベータ４４の扉４４１や保管庫４５の扉４５１が開いていれば、シャッタ８２を閉止する前に、自動開閉装置４４２，４５２を動作させて扉４４１，４５１を閉める。

シャッタ８２が閉止位置に至ると、制御装置６は、シャッタロック８３をロック動作させるとともに、パネルロック７３をロック動作させる。これにより、シャッタ８２はアイソレータ２０の開口部８１に保持され、パネル７２は無菌チャンバ４１の開口部７１に保持される。

続いて、制御装置６は、電磁石８６の磁力を消失させて、シャッタ８２とパネル７２の吸着を解除させる。更に、制御装置６は、引寄装置２８にアーム２８ａと係合部材４８との係合を解除させて、培養ユニット２の開口部８１の開口縁とインキュベータユニット４の開口部７１の開口縁との圧接を解除させる。これにより、インキュベータユニット４の無菌接続ポート７と培養ユニット２の無菌接続ポート８との接続が解除される。そして、オペレータがインキュベータユニット４を案内部材２６に沿って培養ユニット２から引き離すことによって、培養ユニット２からインキュベータユニット４を切り離すことができる。

以上に説明したように、本実施形態の細胞培養システム１は、無菌状態に維持される作業室２１が内部に設けられたアイソレータ２０と、アイソレータ２０に対し着脱可能に連結される可動式の無菌チャンバ４１とを備えている。アイソレータ２０は、作業室２１を無菌チャンバ４１内とを連通させるアイソレータ側無菌接続ポート８を有し、無菌チャンバ４１は、アイソレータ側無菌接続ポート８と接続されるチャンバ側無菌接続ポート７を有している。無菌チャンバ４１に関し、アイソレータ側無菌接続ポート８とチャンバ側無菌接続ポート７とが、上下方向および幅方向に位置合わせされ、且つ、所定間隔を空けて対峙する搬入位置と、アイソレータ側無菌接続ポート８とチャンバ側無菌接続ポート７とが接合する接合位置とが規定されている。そして、細胞培養システム１は、無菌チャンバ４１の搬入位置への移動を案内する案内装置（案内部材２６及び被案内部材４３）と、無菌チャンバ４１を搬入位置から接合位置へアイソレータ２０側へ引き寄せる引寄装置２８とを備えることを特徴としている。

上記細胞培養システム１によれば、無菌チャンバ４１は案内装置９に案内されて、確実に搬入位置に移動する。よって、オペレータが無菌チャンバ４１を搬入位置へ移動させるに際し、オペレータの操作に高い精度が要求されない。また、細胞培養システム１によれば、搬入位置から接合位置への無菌チャンバ４１の移動は引寄装置２８によって行われる。よって、オペレータが無菌チャンバ４１をアイソレータ２０に近づける際に、オペレータによる無菌チャンバ４１に加える力を慎重に加減する操作が省略される。このように、アイソレータ２０に無菌チャンバ４１を接続する際に、オペレータによる接続作業を単純化しつつ、接合位置にある無菌チャンバ４１をアイソレータ２０に対し良好に位置決めすることができる。その結果、無菌接続ポート８，７の密閉精度を高めることができる。

また、上記実施形態に係る細胞培養システム１において、案内装置９がレール（案内部材２６のレール部２６ａ）と、無菌チャンバ４１に設けられた、レールに案内される被案内部材４３とを備えている。そして、レールの少なくとも搬送位置を含む部分において、レールの床からの高さが、被案内部材４３の床からの高さと同じ又は高い。

これにより、被案内部材４３が案内部材２６に案内されることによって、アイソレータ側無菌接続ポート８に対するチャンバ側無菌接続ポート７の上下方向の位置及び幅方向の位置が同時に位置決めされる。

また、上記実施形態に係る細胞培養システム１は、無菌チャンバ４１が搬入位置へ搬入されたことを検出する搬入センサ８９と、搬入センサ８９からの検出信号を受け取って、無菌チャンバ４１の引き寄せを開始するように引寄装置２８の動作を制御する制御装置６とを、更に備えている。

これにより、オペレータが無菌チャンバ４１を搬入位置まで運んだあとは、培養ユニット２に設けられた案内装置９や引寄装置２８でアイソレータ側無菌接続ポート８とチャンバ側無菌接続ポート７とが自動的に接合される。

また、上記実施形態に係る細胞培養システム１において、引寄装置２８は、接合したアイソレータ側無菌接続ポート８とチャンバ側無菌接続ポート７との圧接を保持する力を無菌チャンバ４１に付与するアクチュエータ（例えば、クランプシリンダ）である。

これにより、アイソレータ側無菌接続ポート８とチャンバ側無菌接続ポート７とが接合されたあとも、その接合が引寄装置２８によって保持される。よって、無菌接続ポート８，７の接合を保持するための専用の機構が不要となる。

また、上記実施形態に係る細胞培養システム１では、無菌チャンバ４１内に、独立した閉鎖空間を有する開閉可能なインキュベータ４４と、独立した閉鎖空間を有する開閉可能な少なくとも１つの保管庫４５とが設けられており、保管庫４５にはインキュベータ４４に収容された細胞に関連する資材が収容される。

特許文献２に示されたパーソナルボックスでは、各収容室に対し独立した蓋体が設けられている。各蓋体は、アイソレータの開口部に設けられた接続蓋と嵌合され、接続蓋とともに蓋体を開放することで、アイソレータ内と収容室とが連通される。つまり、一つのパーソナルボックスに対し、アイソレータには複数の接続蓋が設けられることとなり、イニシャルコストが嵩む。また、各接続蓋を動作させるために時間を要することから、サイクルタイムが長くなり作業性が低下するおそれがある。

これに対し、上記実施形態に係る細胞培養システム１では、インキュベータ４４や保管庫４５は、無菌性が担保された無菌チャンバ４１内に設けられているので、それらの開閉部には無菌接続ポートは不要である。よって、インキュベータ４４と、当該インキュベータ４４に収容された細胞と関連する資材が収容された保管庫４５とをアイソレータ２０と接続するために、１組の無菌接続ポートを設ければ足りる。これにより、細胞培養システム１の構成が単純となり、加えて、コストの削減も実現することができる。

また、上記実施形態に係る細胞培養システム１では、インキュベータ４４と保管庫４５が無菌チャンバ４１内で上下に並んで配置されており、チャンバ側無菌接続ポート７は、インキュベータ４４の扉４４１及び保管庫４５の扉４５１の表面積より大きな面積の開口部７１を有している。

このように、従来と比較して大きな開口部７１を設けることで、この開口部７１を通じてアイソレータ２０に設置されたロボットの可動範囲を拡大することができ、また、ロボットがインキュベータ４４や保管庫４５に比較的単純な経路でアクセスすることができる。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明の精神を逸脱しない範囲で、上記実施形態の具体的な構造及び／又は機能の詳細を変更したものも本発明に含まれ得る。上記の細胞培養システム１の構成は、例えば、以下のように変更することができる。

例えば、上記実施形態に係る細胞培養システム１では、培養ユニット２の作業室２１で作業を行うのはロボットであるが、ロボットに加えて／代えてオペレータが作業を行ってもよい。

また、例えば、上記実施形態に係る細胞培養システム１では、インキュベータユニット４の移動を案内する案内装置９として、案内部材２６としてのレールと、被案内部材４３としての滑車とを備えているが、案内装置９の構成は本実施形態に限定されない。例えば、インキュベータユニット４の車輪４２が走行するレール又は溝が案内装置９として機能してもよい。

また、例えば、上記実施形態に係る細胞培養システム１では、無菌チャンバ４１にインキュベータ４４と保管庫４５とが収容されているが、無菌チャンバ４１のインキュベータ４４及び保管庫４５の一方が収容されていてもよい。また、培養ユニット２に、接続される無菌チャンバ４１自身が、インキュベータであってもよい。

また、例えば、上記実施形態に係る細胞培養システム１の無菌接続ポート８，７では、パネル７２とシャッタ８２との吸着のために電磁石８６（マグネット式電子錠）を用いているが、電磁石８６に代えてエア吸着装置が用いられてもよい。更には、無菌接続ポート８，７として、公知の無菌接続ポートが採用されてもよい。

１ ：細胞培養システム
２ ：培養ユニット
３ ：パスボックスユニット
４ ：インキュベータユニット
６ ：制御装置
７ ：（チャンバ側）無菌接続ポート
８ ：（アイソレータ側）無菌接続ポート
８ ：案内装置
２０ ：アイソレータ
２１ ：作業室
２５ ：配線インターフェース
２６ ：案内部材
２６ａ ：レール部
２８ ：引寄装置
２８ａ ：アーム
２８ｂ ：ロッド
４１ ：無菌チャンバ
４２ ：車輪
４３ ：被案内部材
４４ ：インキュベータ
４５ ：保管庫
４５ａ ：低温保管庫
４５ｂ ：常温保管庫
４８ ：係合部材
７１ ：開口部
７２ ：パネル
７３ ：パネルロック
７４ ：シール部材
７５ ：縁枠
７６ ：金属プレート
７７ ：配線インターフェース
７９ ：吸着感知装置
８０ ：自動開閉装置
８１ ：開口部
８２ ：シャッタ
８２ａ ：回転軸
８３ ：シャッタロック
８４ ：シール部材
８５ ：縁枠
８６ ：電磁石
８８ ：シール部材
８９ ：搬入センサ
４４１ ：扉
４４２ ：自動開閉装置
４５１ ：扉
４５２ ：自動開閉装置

Claims (6)

1. 無菌状態に維持される作業室が内部に設けられたアイソレータと、前記アイソレータに対し着脱可能に連結される可動式の無菌チャンバとを備えた細胞培養システムであって、
   前記アイソレータは、前記作業室を前記無菌チャンバ内とを連通させる、アイソレータ側無菌接続ポートを有し、
   前記無菌チャンバは、前記アイソレータ側無菌接続ポートと接続されるチャンバ側無菌接続ポートを有し、
   前記無菌チャンバに関し、前記アイソレータ側無菌接続ポートと前記チャンバ側無菌接続ポートとが上下方向および幅方向に位置合わせされ且つ所定間隔を空けて対峙する搬入位置と、前記アイソレータ側無菌接続ポートと前記チャンバ側無菌接続ポートとが接合する接合位置とが規定されており、
   前記無菌チャンバの前記搬入位置への移動を案内する案内装置と、
   前記無菌チャンバを前記搬入位置から前記接合位置へ前記アイソレータ側へ引き寄せる引寄装置とを備える、
   細胞培養システム。
2. 前記案内装置が、レールと、前記無菌チャンバに設けられた、前記レールに案内される被案内部材とを備え、
   前記レールの少なくとも前記搬入位置を含む部分において、前記レールの床からの高さが、前記被案内部材の前記床からの高さと同じ又は高い、
   請求項１に記載の細胞培養システム。
3. 前記無菌チャンバが前記搬入位置へ搬入されたことを検出する搬入センサと、
   前記搬入センサからの検出信号を受け取って、前記無菌チャンバの引き寄せを開始するように前記引寄装置の動作を制御する制御装置とを、更に備える、
   請求項１又は２に記載の細胞培養システム。
4. 前記引寄装置は、接合した前記アイソレータ側無菌接続ポートと前記チャンバ側無菌接続ポートとの圧接を保持する力を前記無菌チャンバに付与する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の細胞培養システム。
5. 前記無菌チャンバ内に、独立した閉鎖空間を有する開閉可能なインキュベータと、独立した閉鎖空間を有する開閉可能な少なくとも１つの保管庫とが設けられており、
   前記保管庫には前記インキュベータに収容された細胞に関連する資材が収容される、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の細胞培養システム。
6. 前記インキュベータと前記保管庫が前記無菌チャンバ内で上下に並んで配置されており、
   前記チャンバ側無菌接続ポートは、前記インキュベータの扉及び前記保管庫の扉の表面積より大きな面積の開口部を有する、
   請求項５に記載の細胞培養システム。

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