JP2019198239A - 互いに独立したサブユニットを有する細胞増殖装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の環境条件を設定可能にすることで、多種の細胞を同時並行で培養することができる細胞増殖装置を提供する。【解決手段】インキュベータ１１は、１以上のサブユニット１２を連結して構成されており、サブユニット１２の内部は、それぞれ独立して密閉可能に形成され、サブユニット１２ごとに異なる環境条件を設定可能に構成されている。このような構成によれば、サブユニット１２ごとに異なる環境条件で細胞培養を実行できるので、多種の細胞を同時並行で培養することができる。【選択図】図３

Description

この発明は、互いに独立したサブユニットを有する細胞増殖装置に関する。

近年、成体幹細胞を移植することにより疾患を治療する再生医療や細胞治療に関する研究が盛んに行われている。このような治療を行うために、患者から採取した組織内の成体幹細胞を培養して調整する方法も広く研究されている。細胞を培養することで、組織中での存在率が極めて低い幹細胞を治療に必要な数まで増幅することができる。

なお、こうした細胞培養のための装置は、現在のところ、理化学機器で登録されたものしかなく、医療機器が皆無であるため、医師による使用や管理が必要であり、医師以外の者が取り扱うことができない。この点、厳しい安全性をクリアし、無菌状態を担保することで、薬事法上の高度医療管理機器（再生医療培養器）として認定されれば、必ずしも医師による使用が義務付けられない。換言すれば、医療機器として認定された細胞培養装置を提供できれば、細胞培養装置による再生医療を格段に普及させることができる。

また、細胞培養装置による再生医療を普及させるためには、安全かつ低コストで細胞培養を実現できる装置が必要である。例えば、インキュベーション、培地交換、継代作業などを自動で行う装置を実現できれば、安全かつ低コストで細胞培養を実行することができる。また、一台の装置で複数の被検者の細胞培養が可能となれば、同時並行的に効率的な細胞培養を実行することができる。

この点、特許文献１には、複数のインキュベータを備えた細胞培養システムが開示されている。このような装置を使用すれば、一台の装置で複数の被検者の細胞培養を実行することができる。

国際公開第２０１６／１７０６２３号公報

しかしながら、上記したような従来の細胞培養装置は、基本的に単一の増殖工程のみに対応しており、細胞培養装置で共通の環境条件しか設定できなかった。このため、複数の被検者の細胞培養を実行することが可能であるとしても、同種の細胞しか培養することはできなかった。
そこで、本発明は、複数の環境条件を設定可能にすることで、多種の細胞を同時並行で培養することができる細胞増殖装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、細胞培養容器を収容可能なインキュベータを備えた細胞増殖装置であって、前記インキュベータは、１以上のサブユニットを連結して構成されており、前記サブユニットの内部は、それぞれ独立して密閉可能に形成され、前記サブユニットごとに異なる環境条件を設定可能に構成されていることを特徴とする。

本発明は上記の通りであり、インキュベータは、１以上のサブユニットを連結して構成されており、サブユニットの内部は、それぞれ独立して密閉可能に形成され、サブユニットごとに異なる環境条件を設定可能に構成されている。このような構成によれば、サブユニットごとに異なる環境条件で細胞培養を実行できるので、多種の細胞を同時並行で培養することができる。

また、サブユニットは、隣り合う他のサブユニットとの境界に、開閉可能なシャッターを備えていてもよい。このような構成によれば、シャッターを閉じれば、サブユニットの内部を独立した密閉空間とすることができ、また、シャッターを開けば、サブユニットの内部を連通させることができる。

なお、シャッターの具体的な態様は特に限定されない。例えば、ジャバラ状のシャッター、巻き取り式のシャッター、開き戸のシャッター、引き戸のシャッターなど、種々の態様が考えられる。

また、インキュベータへの細胞培養容器の出し入れを実行するロボット装置を備え、シャッターを開閉することで、ロボット装置はサブユニット間を移動可能に構成されていてもよい。このような構成によれば、１台のロボット装置で複数のサブユニットに対して処理を実行することができる。すなわち、サブユニットの連結数を増やした場合でもロボット装置を増やさなくてよいので、設備にかかるコストを抑制することができる。

細胞増殖装置の機能ブロック図である。 細胞増殖装置の内部構造を説明する図であって、細胞増殖装置を上から見た図である。 細胞増殖装置の内部構造を説明する図であって、細胞増殖装置を横から見た図である。 サブユニットの連結を説明する図である。 収容部管理テーブルを示す図であって、（ａ）第１テーブルの図、（ｂ）第２テーブルの図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。
本実施形態に係る細胞増殖装置１０は、例えば、患者から採取された細胞（検体）の培養を管理するためのものであり、完全自動化された制御により細胞増殖を実行可能となっている。詳しくは後述するが、細胞増殖装置１０内は無菌状態に維持されており、内部に培養に伴う操作を実行するロボット装置３０を備えている。この細胞増殖装置１０は、体細胞を格納した密封容器（試験管やバイアルなど）を受け取り、細胞培養を自動的に実行した後に、培養後の細胞を密封容器で排出するようになっている。

この細胞増殖装置１０は、血液細胞から幹細胞を作製するシステムや、他の体細胞から幹細胞を作製するシステムに適用することができる。例えば、この細胞増殖装置１０によって培養された細胞は、細胞治療のために患者へと移植することができる。なお、本実施形態においては、治療目的の細胞増殖に細胞増殖装置１０を利用する例について説明するが、これに限らず、この細胞増殖装置１０はあらゆる細胞の培養に使用することができる。

この細胞増殖装置１０は、図１〜３に示すように、インキュベータ１１、作業室２０、第１のロボット装置３０Ａ、第２のロボット装置３０Ｂ、滅菌装置５０、制御装置４０などを備えて構成される。

（インキュベータ１１）
インキュベータ１１は、細胞を培養するためのスペースである。このインキュベータ１１には、細胞や培地を格納した細胞培養容器１９が収容される。細胞培養容器１９として何を用いるかは特に限定しないが、例えば、ボトル、バイオリアクターなどの培養槽、ガス透過性バッグ、フラスコ、シャーレなどを使用することができる。本実施形態においては、ロボット装置３０による取り扱いやすさの観点から、角筒状のボトルが細胞培養容器１９として使用されている。

このインキュベータ１１の内部は、細胞培養容器１９内の温度が一定に保たれるように制御されており、細胞の増殖に適切な状態が維持されるようになっている。例えば、インキュベータ１１の内部には、インキュベータ１１内の温度を一定に保つように自動的に加熱又は冷却を行う温度調節装置（図示せず）が設けられている。この温度調節装置は、インキュベータ１１内に配置された温度センサが検出した温度に連動して出力電流が制御されるようになっている。これにより、インキュベータ１１内の温度が目標温度になるように制御されている。

本実施形態に係るインキュベータ１１は、図２および図３に示すように、１以上のサブユニット１２を連結して構成されている。なお、図２および図３では、サブユニット１２を３つ連結した状態を示しているが、このサブユニット１２の連結数は増減可能である。すなわち、サブユニット１２の連結数は任意に設定可能であり、サブユニット１２の連結数を２以下としてもよいし、サブユニット１２の連結数を４以上としてもよい。

本実施形態に係るサブユニット１２は、すべて同じ形状および大きさとなるように標準化されている。そして、連結前のサブユニット１２は、図４に示すように、連結方向の両側の壁部に開口部１２ａを備えている。この開口部１２ａが連通するようにサブユニット１２を連結することで、内部空間を連通させた状態で複数のサブユニット１２を連結することができる。

また、サブユニット１２を後述する作業室２０と連結する場合には、この開口部１２ａに、後述する受け渡し部１７を備えたパネルが嵌め込まれる。これにより、サブユニット１２と作業室２０とを、受け渡し部１７を挟んで連結することができる。

なお、作業室２０とは反対側の端に配置されるサブユニット１２は、サブユニット１２や作業室２０が連結されない開口部１２ａを備えることになる（図４の一番右側の開口部１２ａ）。この開口部１２ａについては、パネルなどを嵌め込んで閉じた状態とすればよい。または、この開口部１２ａについては、初めから設けずに閉じた状態としてもよい。

なお、これらのサブユニット１２の内部は、それぞれ独立して密閉可能に形成されており、細胞培養容器１９を収容可能な空間であるインキュベータルーム１３を構成している。このインキュベータルーム１３はサブユニット１２ごとに設けられており、サブユニット１２ごとに異なる環境条件を設定可能に構成されている。このため、培養する細胞型によって最適な環境条件が異なる場合でも、サブユニット１２ごとに温度などの環境条件を設定することができる。そして、各サブユニット１２のインキュベータルーム１３は個別に設定された環境条件に従って制御されるため、異なる環境条件を設定した細胞培養を同時並行で実行することができる。例えば、あるサブユニット１２と別のサブユニット１２とに異なる環境条件を設定し、それぞれ設定した環境条件で細胞培養を行うことができる。

本実施形態においては、サブユニット１２の内部（インキュベータルーム１３）を互いに隔離するために、隣り合う他のサブユニット１２との境界に開閉可能なシャッター１８を設けている。このシャッター１８は、高い機密性と断熱性とを有する材料で形成されており、シャッター１８を閉じることにより、サブユニット１２の内部を密閉することが可能となっている。このシャッター１８でサブユニット１２の内部を隔離することで、サブユニット１２ごとに異なる培養環境を実現することができる。また、後述する滅菌処理を実行するときには、このシャッター１８を閉じてサブユニット１２の内部を隔離することで、滅菌処理をサブユニット１２ごとに実行することができる。

このサブユニット１２は、図２および図３に示すように、細胞培養容器１９を収容するための複数列の収容部１４を備えている。各収容部１４は、それぞれ１つの細胞培養容器１９を収容可能に構成されている。この収容部１４は、横方向に複数列、縦方向に複数段で整列して設けられている。また、各サブユニット１２は、それぞれ同じ列数および同じ段数の収容部１４を備えている。本実施形態においては、図３に示すように、それぞれ横方向に３列、縦方向に４段の収容部１４が設けられている。

なお、本実施形態においては、各収容部１４に１つの細胞培養容器１９を収容可能としたが、これに限らず、各収容部１４に複数の細胞培養容器１９を収容可能としてもよい。また、本実施形態においては、横方向に３列、縦方向に４段の収容部１４を設けるようにしたが、これに限らず、収容部１４の列数や段数は任意に設定可能である。

ここで、上記した収容部１４は、図４に示すように、各サブユニット１２の両側に設けられている。すなわち、本実施形態においては、各サブユニット１２の両側に、それぞれ横方向に３列、縦方向に４段の収容部１４が設けられている。このようにサブユニット１２の両側に収容部１４を設けることで、収容部１４の面積を大きくすることができる。詳しくは後述するが、両側の収容部１４の間には第２のロボット装置３０Ｂが設けられており、この第２のロボット装置３０Ｂが収容部１４に対する処理を実行する。このため、収容部１４は第２のロボット装置３０Ｂに対面する必要があるが、収容部１４を両側に設けることで、第２のロボット装置３０Ｂに対面できる収容部１４の面積を増加させることができる。

また、本実施形態に係るサブユニット１２は、図３に示すように、収容部１４の配設方向（収容部１４の列方向。すなわち、図３における左右方向）にサブユニット１２を連結可能でとなっている。このため、サブユニット１２の連結数を増減することで、収容部１４の横方向の列数が増減するように構成されている。例えば、サブユニット１２が１つの場合には３列（４段）の収容部１４となり、サブユニット１２を２つ連結した場合には６列（４段）の収容部１４となり、サブユニット１２を３つ連結した場合には９列（４段）の収容部１４となるように構成されている。

このように、本実施形態に係る細胞増殖装置１０は、複数のサブユニット１２によって異なる環境条件を設定可能であり、また、複数の収容部１４を備えているため、複数希望者の細胞を同時並行で増殖することができる。

（作業室２０）
作業室２０は、インキュベーション前の準備工程に係る作業を実行するためのエリアである。この作業室２０は、インキュベータ１１に隣接するように配置されており、インキュベータ１１を構成する複数のサブユニット１２のうちの端部のサブユニット１２に連結されている。この作業室２０の内部は、サブユニット１２から隔離された密閉空間を形成している。

なお、この作業室２０に隣接する端部のサブユニット１２と作業室２０との間には、図２および図３に示すように、受け渡し部１７が配置されている。受け渡し部１７は、細胞培養容器１９等を受け渡すための小部屋であり、内部が密閉空間となるように構成されている。この受け渡し部１７には、作業室２０側とサブユニット１２側との両方に密閉扉が設けられており、これら２つの密閉扉は同時に開放されないように制御されている。言い換えると、受け渡し部１７を介して細胞培養容器１９等を受け渡す際にも、密閉扉はいずれか一方しか開かないように制御されている。

例えば、作業室２０からサブユニット１２へと細胞培養容器１９を受け渡す場合には、まず作業室２０側の密閉扉が開くので、後述する第１のロボット装置３０Ａが受け渡し部１７に細胞培養容器１９を載置する。そして、作業室２０側の密閉扉が閉じた後に、サブユニット１２側の密閉扉が開くので、後述する第２のロボット装置３０Ｂが受け渡し部１７に載置された細胞培養容器１９を受け取る。その後、サブユニット１２側の密閉扉が閉じ、受け渡しが完了する。このような制御により、作業室２０とサブユニット１２とが連通状態とならず、常に隔離された状態が維持されている。

また、この作業室２０には、図２および図３に示すように、培地交換等の作業を行うための作業台２１が設けられている。この作業台２１の上には、培地交換等の作業を行うための複数の機器、例えば、ピペット装置２２や遠心分離器２８などの機器が配置されている。

ピペット装置２２は、培地等の試料を予め設定された容量だけ吸引及び注入する装置である。本実施形態に係るピペット装置２２は、制御装置４０によって制御されることで、吸引や注入の処理を実行できるようになっている。なお、このピペット装置２２は、公知のマイクロピペットを台に固定して使用してもよいし、マイクロピペットを組み込んだロボットを使用してもよい。

また、遠心分離器２８は、遠心力を発生させて、必要な細胞を分離させるための装置である。例えば、細胞を含んだ液を遠心分離器２８にかけた後に、上澄み液を廃棄し、底部に沈降している細胞をピペット装置２２で吸い出すといった作業に使用される。

（第１のロボット装置３０Ａ）
第１のロボット装置３０Ａは、インキュベーション前の準備工程を担当するロボット装置３０である。この第１のロボット装置３０Ａは、作業室２０に配置された据え置き型の装置である。この第１のロボット装置３０Ａは、上記した作業台２１に向き合うように配置されており、作業台２１の上で各種の装置や器具を使用して培地交換等の作業を行う。

この第１のロボット装置３０Ａは、細胞培養容器１９をロボットアームにより取り扱うことが可能な、いわゆる単腕ロボットである。具体的には、この第１のロボット装置３０Ａは、作業室２０に固定された基台３１と、基台３１の上に固定されたアーム３２と、を有している。

基台３１は、作業室２０の床面に、例えばアンカーボルト等により固定されている。なお、基台３１は、作業室２０の床面ではなく、天井面や側面に固定されていてもよい。

また、本実施形態に係るアーム３２は、６つの関節部を有し、６自由度を有するアームとして構成されている。このアーム３２の先端には一対の爪部３３が設けられており、この一対の爪部３３が互いに遠近する方向に動作することで、細胞培養容器１９や各種器具を把持できるように構成されている。

（第２のロボット装置３０Ｂ）
第２のロボット装置３０Ｂは、インキュベータ１１への細胞培養容器１９の出し入れを担当するロボット装置３０である。この第２のロボット装置３０Ｂは、インキュベータ１１の内部に配置されている。

なお、インキュベータ１１の床面には、図２等に示すように、サブユニット１２を横断するように連続したレール３６が設けられている。第２のロボット装置３０Ｂは、このレール３６上を走行することで、レール３６に沿って横方向に移動可能となっている。第２のロボット装置３０Ｂは、レール３６に沿って移動することで、連結されたサブユニット１２を横断して自由に移動可能となっている。

なお、既に説明したように、インキュベータ１１内部の収容部１４は、図２に示すように、レール３６を挟んで両側に配設されている。このため、第２のロボット装置３０Ｂがレール３６に沿って移動すると、収容部１４の延設面に沿って横方向に移動することになる。このため、どの収容部１４に対して処理を行う場合でも、第２のロボット装置３０Ｂが対面して処理を行えるようになっている。また、第２のロボット装置３０Ｂの両側に収容部１４があるので、第２のロボット装置３０Ｂの移動距離（レール３６の長さ）をできるだけ短くしつつ、収容部１４の面積を大きくとれるようになっている。

ところで、培養作業を実行中のインキュベータ１１においては、サブユニット１２間はシャッター１８で遮蔽されている。このため、第２のロボット装置３０Ｂがサブユニット１２を跨いで移動する場合には、シャッター１８が開閉されるようになっている。すなわち、第２のロボット装置３０Ｂがサブユニット１２を跨いで移動するときには、まずシャッター１８が開き、第２のロボット装置３０Ｂがサブユニット１２を跨いで移動した後に、シャッター１８が閉じられるようになっている。なお、シャッター１８の開閉処理は、制御装置４０からの制御信号で実行してもよいし、第２のロボット装置３０Ｂがシャッター１８の開閉ボタン（図示せず）を操作するようにしてもよい。

この第２のロボット装置３０Ｂは、細胞培養容器１９をロボットアームにより取り扱うことが可能な、いわゆる単腕ロボットである。具体的には、この第２のロボット装置３０Ｂは、レール３６上を走行可能に構成された基台３１と、基台３１の上に固定されたアーム３２と、を有している。なお、本実施形態においては、レール３６をサブユニット１２の床面に設けているが、これに限らず、レール３６をサブユニット１２の天井面や側面に設けてもよい。また、本実施形態においては、基台３１がレール３６上を走行するようにしているが、これに限らず、基台３１に車輪やキャタピラ装置を設けることで、第２のロボット装置３０Ｂがレール３６によらずに平面を走行できるようにしてもよい。

また、本実施形態に係るアーム３２は、６つの関節部を有し、６自由度を有するアームとして構成されている。このアーム３２の先端には一対の爪部３３が設けられており、この一対の爪部３３が互いに遠近する方向に動作することで、細胞培養容器１９や各種器具を把持できるように構成されている。

（滅菌装置５０）
滅菌装置５０は、インキュベータ１１内および作業室２０内の除菌・滅菌処理を実行する装置である。本実施形態に係る滅菌装置５０は、特に図示しないが、ＰＳＡ式酸素発生装置と、放電装置と、を備える。

ＰＳＡ式酸素発生装置は、大気中の空気を窒素と高濃度酸素に分離する装置であり、公知の装置を使用可能である。このＰＳＡ式酸素発生装置によって発生させた酸素は、放電装置へと送られて使用される。

放電装置は、電極間に電圧を印加して放電を発生させることによりオゾンを発生させる装置であり、公知の装置を使用可能である。この放電装置は、ＰＳＡ式酸素発生装置によって発生させた酸素が供給される空気流路を備え、この空気流路の経路上で放電プラズマを発生させて、この空気流路を通過する酸素からオゾンを生成するように構成されている。

この滅菌装置５０によって発生させたオゾンガスは、パイプを介してインキュベータ１１内および作業室２０内に供給される。すなわち、図３に示すように、各インキュベータルーム１３および作業室２０の天井には、滅菌装置５０と接続された供給口５１が設けられている。そして、滅菌装置５０がオゾンガスを発生させると、そのオゾンガスが供給口５１から各インキュベータルーム１３内または作業室２０内へと噴出するように構成されている。このようにオゾンガスを供給し、密閉空間をオゾンガスで充満させることにより、除菌・滅菌を行うようになっている。

なお、本実施形態に係る滅菌装置５０は、各インキュベータルーム１３および作業室２０に個別にオゾンガスを供給可能となっている。すなわち、複数のインキュベータルーム１３および作業室２０のうちから選択した１以上の空間にのみオゾンガスを供給することが可能である。そして、上記したように、各インキュベータルーム１３（サブユニット１２）および作業室２０はそれぞれ独立して密閉可能に形成されているため、オゾンガスを供給した空間だけを選択的に除菌・滅菌することができる。

（制御装置４０）
制御装置４０は、上記したロボット装置３０などの各種機器を制御するためのものである。この制御装置４０は、ＣＰＵを中心に構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えている。また、ＲＯＭに記憶されたオペレーティングシステムによって各種の入力装置及び出力装置を制御するように構成されている。

なお、制御装置４０に接続された入力装置としては、特に図示しないが、例えば、液晶タッチパネル、キーボード、マウス、ボタン、バーコードリーダ等の入力デバイス（１つまたは複数）を備えることができる。これらの入力デバイスがユーザからの操作を受け付けることで、その操作内容に応じて制御装置４０が細胞増殖装置１０の作動を制御する。

また、制御装置４０に接続された出力装置としては、図１に示すように、インキュベータ１１のサブユニット１２、シャッター１８、ピペット装置２２、第１のロボット装置３０Ａ、第２のロボット装置３０Ｂ、滅菌装置５０などが設けられている。

この制御装置４０は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することで、図１に示すように、スケジュール管理部４１、第１ロボット制御部４２、第２ロボット制御部４３、配置管理部４６、サブユニット状態管理部４７、などとして機能する。なお、制御装置４０は、これらの機能に限らず、他の機能を備えていてもよい。

（スケジュール管理部４１）
スケジュール管理部４１は、細胞増殖に係るプロセスのスケジュールを管理するためのものである。例えば、細胞培養容器１９のＩＤを記憶し、その細胞培養容器１９が細胞増殖を終えるまでのスケジュールを管理する。スケジュール管理部４１によって管理されるスケジュールには、培地交換や継代操作のタイミングが含まれる。このため、ある細胞培養容器１９について培地交換や継代操作のタイミングとなった場合、スケジュール管理部４１は、後述する第１ロボット制御部４２や第２ロボット制御部４３に命令を発することにより、第１のロボット装置３０Ａおよび第２のロボット装置３０Ｂを使用して培地交換や継代操作を実行させる。

また、このスケジュール管理部４１は、各装置が同期して処理を行う必要がある場合には、その同期処理を実行する。例えば、第１のロボット装置３０Ａから第２のロボット装置３０Ｂへ細胞培養容器１９を受け渡す場合には、第１のロボット装置３０Ａが所定の動作を実行するのを待って（第１ロボット制御部４２から作業完了の信号を受信するのを待って）、第２のロボット装置３０Ｂに所定の動作を実行させる（第２ロボット制御部４３に作業開始の信号を送信する）。このように処理のタイミングを制御することで、一連のプロセスを滞りなく実行させることができる。

（第１ロボット制御部４２）
第１ロボット制御部４２は、第１のロボット装置３０Ａを制御するためのものである。この第１ロボット制御部４２は、スケジュール管理部４１からの制御信号に基づき、所定の動作を実行する。第１のロボット装置３０Ａの動作に係るプログラムは、いくつかの処理単位として登録されている。第１ロボット制御部４２は、スケジュール管理部４１が選択した処理単位を読み込んで実行することで、予め定められたいくつかのパターンで第１のロボット装置３０Ａを動作させる。例えば、ピペット装置２２を使用した吸引処理または注入処理、遠心分離器２８を使用した細胞の取り出し、などの動作を第１のロボット装置３０Ａに実行させる。

（第２ロボット制御部４３）
第２ロボット制御部４３は、第２のロボット装置３０Ｂを制御するためのものである。この第２ロボット制御部４３は、スケジュール管理部４１からの制御信号に基づき、所定の動作を実行する。第２のロボット装置３０Ｂの動作に係るプログラムは、いくつかの処理単位として登録されている。第２ロボット制御部４３は、スケジュール管理部４１が選択した処理単位を読み込んで実行することで、予め定められたいくつかのパターンで第２のロボット装置３０Ｂを動作させることができる。例えば、インキュベータ１１への細胞培養容器１９の出し入れなどの動作を、第２のロボット装置３０Ｂに実行させる。

（配置管理部４６）
配置管理部４６は、インキュベータ１１のどの収容部１４にどの細胞培養容器１９が格納されているかを管理するためのものである。本実施形態に係る配置管理部４６は、収容部１４の列および段の番号と、当該収容部１４に収容された細胞培養容器１９のＩＤと、を紐付けて管理している。このため、収容部１４と細胞培養容器１９とが１対１の関係で記憶されており、細胞培養容器１９の取り違えが発生しないように構成されている。

例えば、配置管理部４６は、図５に示すような収容部管理テーブルを使用して収容部１４の位置を管理している。この収容部管理テーブルには、収容部１４の列および段の番号と、収容部１４に収容された細胞培養容器１９のＩＤと、が記憶されている。本実施形態においては、第２のロボット装置３０Ｂの両側に収容部１４が設けられているため、第２のロボット装置３０Ｂの一方の側（例えば作業室２０から見て右側）の収容部１４を管理するための第１テーブルと、第２のロボット装置３０Ｂの他方の側（例えば作業室２０から見て左側）の収容部１４を管理するための第２テーブルと、の２つの収容部管理テーブルが設けられている。配置管理部４６は、この収容部管理テーブルを参照することで、どの収容部１４にどの細胞培養容器１９が収容されているかを管理できるようになっている。

例えば、図５に示す収容部管理テーブルによれば、右側の収容部１４の２段目２列目には、ＩＤ「ＡＢＢ」の細胞培養容器１９が収容されていることが分かる。また、左側の収容部１４の１段目４列目には、ＩＤ「ＢＤＡ」の細胞培養容器１９が収容されていることが分かる。

なお、この例では細胞培養容器１９のＩＤをアルファベット３文字としているが、どのようなＩＤを使用するかは自由に設定が可能である。例えば、コンピュータでの扱いやすさを考慮して、８ｂｉｔの数値などを使用してもよいし、人間の視認しやすさを優先して、被験者の名前などの文字列を使用してもよい。

このように、配置管理部４６は、縦横（Ｘ−Ｙ方向）で収容部１４の位置を管理しているため、縦または横方向に収容部１４が増えたとしても、同じ方法で収容部１４を管理することができる。すなわち、サブユニット１２の連結数が増えても、図５に示す列数が増えるだけであるので、管理テーブルの種類を増やしたり、プログラムを書き換えたりしなくても、収容部１４の位置を管理することができる。

（サブユニット状態管理部４７）
サブユニット状態管理部４７は、サブユニット１２の状態を管理するためのものである。
例えば、このサブユニット状態管理部４７は、サブユニット１２ごとに異なる環境条件を管理することが可能である。具体的には、ユーザが入力装置を使用して各サブユニット１２の環境条件を設定すると、この環境条件がサブユニット状態管理部４７に送信される。サブユニット状態管理部４７は、この設定された環境条件を参照しつつ、環境条件を満たすように各サブユニット１２の温度やｐＨを管理する。これにより、サブユニット１２ごとにそれぞれ独立した環境条件で、同時並行で細胞培養を実行することができるようになっている。

（細胞増殖の基本的な手順）
本実施形態に係る細胞増殖装置１０を使用した細胞増殖は、以下のような手順で実行される。
まず、医師によって患者から組織が採取され、これにより培養する細胞が得られる。この細胞は密封容器に格納される。

そして、培養作業の担当者が細胞増殖装置１０を起動し、培養開始のコマンドを入力する。このとき、作業担当者に培養に必要なパラメータを入力させるようにしてもよい。例えば、患者の識別番号、細胞培養容器１９に関する情報（容積）などを入力させるようにしてもよい。また、これらのパラメータの入力を容易にするために、細胞培養容器１９にバーコードを貼付しておいてもよい。このバーコードを細胞増殖装置１０に備えつけたバーコードリーダで読み込むことで、パラメータを容易に入力することができる。

細胞増殖装置１０が培養開始のコマンドを受信したら、制御装置４０によってインキュベータ１１内の利用可能なスペースがチェックされる。十分なスペースがあると判断された場合には、細胞増殖装置１０に容器を受け渡すためのパスボックス（図示せず）が起動する。作業担当者は、細胞の入った密封容器および細胞培養容器１９をパスボックスに投入する。細胞増殖装置１０は自動的にパスボックスを引き戻すことで、密封容器および細胞培養容器１９を細胞増殖装置１０の内部に取り込む。

なお、このとき細胞増殖装置１０は、各種の消耗品の補充を作業担当者に通知してもよい。例えば、培養培地を充填した容器、成長因子を充填した容器などをパスボックスに投入するように作業担当者に通知してもよい。そして、必要な消耗品が提供されるまで培養の開始を待機するようにしてもよい。
密封容器および細胞培養容器１９が内部に取り込まれると、ロボット装置３０による処理が実行される。

すなわち、密封容器および細胞培養容器１９はまず作業室２０に送り込まれ、第１のロボット装置３０Ａによってインキュベーション前の準備工程が実行される。具体的には、所定量の培養培地や成長因子が細胞培養容器１９に供給される。また、密閉容器の内容物を遠心分離器２８にかけ、培養に使用する細胞が取り出される。この細胞は、ピペット装置２２を使用して、細胞培養容器１９へと供給される。

このように細胞が供給された細胞培養容器１９は、作業室２０からインキュベータ１１へと受け渡される。インキュベータ１１へと受け渡された細胞培養容器１９は、第２のロボット装置３０Ｂによって、予め決められた収容部１４へと収容される。収容部１４に収容された細胞培養容器１９は、設定された培養期間（例えば数日間）が経過するまでインキュベータ１１内で保管される。インキュベータ１１内においては、細胞培養容器１９が一定の温度で保たれることで細胞の増殖が進行する。

培養期間が経過し、治療に必要な細胞の準備ができたら、細胞増殖装置１０は作業担当者に培養完了を通知する。通知を受け取った作業担当者が細胞の受け取りを細胞増殖装置１０に要求すると、第２のロボット装置３０Ｂがインキュベータ１１から細胞培養容器１９を取り出す。取り出された細胞培養容器１９は第１のロボット装置３０Ａに受け渡される。第１のロボット装置３０Ａは、細胞培養容器１９内の細胞をシリンジに装填する。このシリンジは、パスボックスを介して細胞増殖装置１０の外部へと排出される。
このように細胞増殖装置１０から回収された細胞は、例えば細胞治療のために患者の体内に注入されて使用される。

（培地交換等の手順）
本実施形態の細胞増殖装置１０では、細胞培養に必要な培養操作である培地交換や継代操作を自動で行うことができる。例えば、培地交換は以下のようにして行われる。

まず、スケジュール管理部４１は、スケジュールを確認することで培地交換が必要な細胞培養容器１９の存在を検知したら、第２ロボット制御部４３に細胞培養容器１９の取り出しを命令する。

命令を受け取った第２ロボット制御部４３は、第２のロボット装置３０Ｂを操作し、インキュベータ１１の収容部１４に収容されている細胞培養容器１９を取り出す。すなわち、まず配置管理部４６に問い合わせることで、取り出したい細胞培養容器１９の位置を把握する。そして、把握した位置の細胞培養容器１９を取り出すように、第２のロボット装置３０Ｂの作動を制御する。

この第２ロボット制御部４３の制御により、第２のロボット装置３０Ｂは、収容部１４から細胞培養容器１９を取り出し、取り出した細胞培養容器１９を受け渡し部１７に載置する。細胞培養容器１９を載置したら、第２ロボット制御部４３によって、スケジュール管理部４１に細胞培養容器１９の取り出し完了が通知される。
細胞培養容器１９の取り出し完了の通知を受け取ったスケジュール管理部４１は、第１ロボット制御部４２に、培地交換処理の実行を命令する。
命令を受け取った第１ロボット制御部４２は、例えば以下のような処理を第１のロボット装置３０Ａに実行させる。

すなわち、まず、第１のロボット装置３０Ａは、受け渡し部１７に載置された細胞培養容器１９を受け取り、作業台２１に移動させる。そして、細胞培養容器１９の蓋を開ける。続いて、ピペット装置２２を使用して細胞培養容器１９内の培地を吸引して廃棄し、新たな培地を細胞培養容器１９に供給する。最後に、細胞培養容器１９の蓋を閉じ、蓋を閉じた細胞培養容器１９を受け渡し部１７に載置する。
細胞培養容器１９の載置が完了したら、第１ロボット制御部４２は、スケジュール管理部４１に培地交換処理完了を通知する。
培地交換処理完了の通知を受け取ったスケジュール管理部４１は、第２ロボット制御部４３に、細胞培養容器１９の収容を命令する。

命令を受け取った第２ロボット制御部４３は、第２のロボット装置３０Ｂを操作し、細胞培養容器１９をもとの位置に収容する。以上により、培地交換が終了する。

（まとめ）
本実施形態は上記の通りであり、インキュベータ１１は、１以上のサブユニット１２を連結して構成されており、サブユニット１２の内部は、それぞれ独立して密閉可能に形成され、サブユニット１２ごとに異なる環境条件を設定可能に構成されている。このような構成によれば、サブユニット１２ごとに異なる環境条件で細胞培養を実行できるので、多種の細胞を同時並行で培養することができる。

また、サブユニット１２は、隣り合う他のサブユニット１２との境界に、開閉可能なシャッター１８を備えている。このため、シャッター１８を閉じれば、サブユニット１２の内部を独立した密閉空間とすることができ、また、シャッター１８を開けば、サブユニット１２の内部を連通させることができる。

また、インキュベータ１１への細胞培養容器１９の出し入れを実行する第２のロボット装置３０Ｂを備え、シャッター１８を開閉することで、第２のロボット装置３０Ｂはサブユニット１２間を移動可能となっている。このため、１台のロボット装置３０で複数のサブユニット１２に対して処理を実行することができる。すなわち、サブユニット１２の連結数を増やした場合でもロボット装置３０を増やさなくてよいので、設備にかかるコストを抑制することができる。

１０ 細胞増殖装置
１１ インキュベータ
１２ サブユニット
１２ａ 開口部
１３ インキュベータルーム
１４ 収容部
１７ 受け渡し部
１８ シャッター
１９ 細胞培養容器
２０ 作業室
２１ 作業台
２２ ピペット装置
２８ 遠心分離器
３０ ロボット装置
３０Ａ 第１のロボット装置
３０Ｂ 第２のロボット装置
３１ 基台
３２ アーム
３３ 爪部
３６ レール
４０ 制御装置
４１ スケジュール管理部
４２ 第１ロボット制御部
４３ 第２ロボット制御部
４６ 配置管理部
４７ サブユニット状態管理部
５０ 滅菌装置
５１ 供給口

Claims (3)

1. 細胞培養容器を収容可能なインキュベータを備えた細胞増殖装置であって、
   前記インキュベータは、１以上のサブユニットを連結して構成されており、
   前記サブユニットの内部は、それぞれ独立して密閉可能に形成され、
   前記サブユニットごとに異なる環境条件を設定可能に構成されていることを特徴とする、細胞増殖装置。
2. 前記サブユニットは、隣り合う他の前記サブユニットとの境界に、開閉可能なシャッターを備えることを特徴とする、請求項１記載の細胞増殖装置。
3. 前記インキュベータへの細胞培養容器の出し入れを実行するロボット装置を備え、
   前記シャッターを開閉することで、前記ロボット装置は前記サブユニット間を移動可能に構成されていることを特徴とする、請求項２記載の細胞増殖装置。

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