JP2022144686A - 細胞培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の培養容器の細胞培養処理に要する時間を短縮できる細胞培養装置を提供すること。【解決手段】細胞培養装置は、複数の培養容器が載置される回転テーブルと、培養容器内の液体を吸引する液体吸引装置と、培養容器内に液体を注入する液体注入装置と、培養容器内の液体を吸引する一方で吸引した液体を培養容器に排出する液体吸排装置と、培養容器を揺動させる揺動装置とを備え、回転テーブルの上面には、１個ずつの培養容器が載置される４箇所以上の容器載置ポジションが回転テーブルの回転中心周りに等間隔で設定され、液体吸引装置、液体注入装置、液体吸排装置および揺動装置は、回転テーブルの周囲において回転テーブルの外周方向に沿ってこの順序で並ぶように、かつ、回転テーブルが所定の状態で静止しているときに１箇所ずつの容器載置ポジションの外側に同時に位置するように配置されている。【選択図】図１

Description

本開示は、細胞培養装置に関する。

ｉＰＳ細胞などの細胞培養では、培養プロトコールに応じて薬液を注入、廃棄するなどの処理が必要である。従来の細胞培養装置としては、様々なプロトコールに対応するため、培養容器ごとに一連の作業を完結してから、次の容器に対して作業を行うという仕組みが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の装置は、種々の細胞培養に必要なユニットを装備しており、培養容器や遠沈管を適宜搬送できる。この仕組みによって、培養容器に対して薬液吸排などの種々の処理を実行でき、一連のプロトコールを完結することができる。

特開２００５－２１８４１３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、培養容器ごとに培地交換や継代作業などの一連の細胞培養処理を行い、一定の処理内容を完結させる必要がある。そのため、例えば、培養容器や薬液などの準備作業中に、他の培養容器を処理することができず、複数の培養容器を処理する際には、長い時間を要するという課題を有している。

本開示は、上記課題を解決するものであり、複数の培養容器の細胞培養処理に要する時間を短縮できる細胞培養装置を提供することを目的とする。

本開示の細胞培養装置は、上面に複数の培養容器が載置される回転テーブルと、前記培養容器内の液体を吸引する液体吸引装置と、前記培養容器内に液体を注入する液体注入装置と、前記培養容器内の液体を吸引する一方で、吸引した液体を前記培養容器に排出する液体吸排装置と、前記培養容器を揺動させる揺動装置とを備え、前記回転テーブルの上面には、それぞれ１個ずつの前記培養容器が載置される４箇所以上の容器載置ポジションが、前記回転テーブルの回転中心周りに等間隔で設定され、前記液体吸引装置、前記液体注入装置、前記液体吸排装置、および、前記揺動装置は、前記回転テーブルの周囲において前記回転テーブルの外周方向に沿って、この順序で並ぶように、かつ、前記回転テーブルが所定の状態で静止しているときにそれぞれ１箇所ずつの前記容器載置ポジションの外側に同時に位置するように、配置されている。

本開示の細胞培養装置によれば、複数の培養容器の細胞培養処理に要する時間を短縮できる。

細胞培養装置の基本構成図 培地交換動作の一例を示すフローチャート 培地交換動作の説明図 培地交換動作の説明図 培地交換動作の説明図 継代動作の一例を示すフローチャート 継代動作における洗浄工程のフローチャート 洗浄工程および剥離液添加工程の説明図 洗浄工程および剥離液添加工程の説明図 洗浄工程および剥離液添加工程の説明図 継代動作における剥離液添加工程のフローチャート 継代動作における回収工程のフローチャート 回収工程の説明図 回収工程の説明図 継代動作における遠心分離工程のフローチャート 遠心分離工程の説明図 遠心分離工程の説明図 継代動作における播種工程のフローチャート 播種工程の説明図 播種工程の説明図 播種工程の説明図

［実施の形態］
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

＜細胞培養装置の構成＞
まず、細胞培養装置１の構成について説明する。図１は、細胞培養装置の基本構成図である。

図１に示すように、細胞培養装置１は、装置キャビネット１１と、回転テーブル１２と、蓋開け装置１３と、観察装置１４と、液体吸引装置１５と、液体注入装置１６と、液体吸排装置１７と、蓋閉め装置１８と、揺動装置１９と、受渡し装置２０と、遠心分離装置２１と、容器入出庫部２２と、薬液冷蔵装置２３と、制御装置２４とを備える。

装置キャビネット１１は、細胞培養装置１を構成する各種装置を配置できる躯体である。

回転テーブル１２は、装置キャビネット１１上に搭載された円環板状のテーブルである。回転テーブル１２は、テーブル駆動機構の駆動によって、当該回転テーブル１２の中心を回転中心Ｃにして、図１における時計回り、もしくは、反時計回りに回転する。回転テーブル１２の上面には、複数の載置ポジションが設定されている。複数の載置ポジションは、回転テーブル１２の回転中心Ｃ周りに等間隔で設定されている。本実施の形態においては、８箇所の載置ポジションが設定された構成を例示する。各載置ポジションは、回転テーブル１２の回転中心Ｃ周りに４５°間隔で設定されている。各載置ポジションは、容器載置ポジションと、蓋載置ポジションとを含む。

容器載置ポジションは、回転テーブル１２の外周部に設定されている。各容器載置ポジションには、それぞれ１個ずつの培養容器３１が載置される。このような構成により、細胞培養処理を行う際、各容器載置ポジションに置かれた培養容器３１が、回転テーブル１２の周囲に設置された各種装置に同時に対向し、各培養容器３１に対して同時に作業を行うことが可能となる。蓋載置ポジションは、回転テーブル１２の内周部に設定されている。各蓋載置ポジションには、それぞれ１個ずつの容器蓋３２が載置される。蓋載置ポジションは、容器載置ポジションと回転テーブル１２の回転中心Ｃとを通る直線上に設定されていることが好ましく、本実施の形態では、容器載置ポジションと回転テーブル１２の回転中心Ｃとの間に設定されている。このような構成により、培養容器３１と、当該培養容器３１の容器蓋３２とが１対１に対応して回転テーブル１２上に載置され、培養容器３１同士のコンタミネーションを低減することができる。なお、各容器載置ポジションおよび各蓋載置ポジションに、培養容器３１および容器蓋３２を位置決めする位置決め部が設けられていてもよい。位置決め部としては、回転テーブル１２の上面に形成され、培養容器３１および容器蓋３２がそれぞれはめ込まれる凹部、回転テーブル１２の上面から突出し、培養容器３１および容器蓋３２の外縁に接触する突出部が例示できる。

回転テーブル１２の周囲には、載置ポジションと同数の作業ポジションが設定されている。各作業ポジションは、回転テーブル１２が所定の状態で静止しているときに、各載置ポジションの外側に位置するように設定されている。各作業ポジションには、それぞれ細胞培養処理に必要な各種装置、具体的には、蓋開け装置１３、観察装置１４、液体吸引装置１５、液体注入装置１６、液体吸排装置１７、蓋閉め装置１８、揺動装置１９、および、受渡し装置２０が、この順序で、回転テーブル１２の外周方向に沿って並ぶよう配置されている。以下において、液体吸引装置１５が配置された作業ポジションを第１の作業ポジション、液体注入装置１６が配置された作業ポジションを第２の作業ポジション、液体吸排装置１７が配置された作業ポジションを第３の作業ポジション、揺動装置１９が配置された作業ポジションを第４の作業ポジションという場合がある。培養容器３１に対する作業順序は、必ず第１の作業ポジション、第２の作業ポジション、第３の作業ポジション、第４の作業ポジションの順となり、逆の順序になることはない。なお、蓋開け装置１３、観察装置１４、液体吸引装置１５、液体注入装置１６、液体吸排装置１７、蓋閉め装置１８、揺動装置１９、および、受渡し装置２０の配置位置は、図１に示す位置から時計回りまたは反時計回りにずれた位置であっても良い。

蓋開け装置１３は、培養容器３１の容器蓋３２を機械的に把持して開けて、当該容器蓋３２を蓋載置ポジションに載置する。

観察装置１４は、培養容器３１内で増殖した細胞を観察するための装置であり、位相差顕微鏡を培養容器３１の観察対象位置へ移動させ、焦点合わせを行った後、画像を撮影する。

液体吸引装置１５は、培養容器３１内の液体、例えば培地などを吸引、廃棄するための装置であり、ポンプにより連続的に培養容器３１内の液体を吸引し、廃棄ボトルに溜める。また、液体吸引装置１５は、回転テーブル１２の中央に位置する遠心分離装置２１の後述する第１の吸排口２１４Ａから、遠心分離装置２１内のチューブ２１３内へピペットを挿入し、チューブ２１３内の液体を吸引する。すなわち、液体吸引装置１５は、回転テーブル１２の容器載置ポジションから第１の吸排口２１４Ａまで、吸引を行うアームを駆動させることができる。また、液体吸引装置１５は、培養容器３１における回転テーブル１２の回転中心Ｃに近い側の部分が回転中心Ｃから遠い側の部分よりも高くなるように、または、低くなるように、培養容器３１を傾斜させる機能を有する。この機能によって、液体吸引装置１５は、培養容器３１内の液体を残すことなく吸引できる。なお、チューブ２１３は、遠心分離容器の一例である。

液体注入装置１６は、培養容器３１内に液体、例えば培地などを注入するための装置であり、薬液冷蔵装置２３から必要量の薬液をポンプで掃引し、培養容器３１へ注入する。また、液体注入装置１６は、遠心分離装置２１の後述する第２の吸排口２１４Ｂから、遠心分離装置２１内のチューブ２１３内へピペットを挿入し、チューブ２１３内へ液体を注入する。すなわち、液体注入装置１６は、回転テーブル１２の容器載置ポジションから第２の吸排口２１４Ｂまで、注入を行うアームを駆動させることができる。また、液体注入装置１６は、液体吸引装置１５と同じように培養容器３１を傾斜させる機能を有する。この機能によって、液体注入装置１６は、液体を培養容器３１の壁面に沿わせながら注入することができ、液体注入時の泡の発生を抑制することができる。

液体吸排装置１７は、培養容器３１内の液体を吸入、排出するための装置であり、培養容器３１内の液体をポンプで一定量吸引したり、吸引した液体を排出したりする。この動作を繰り返すことで、液体を撹拌することができる。また、液体吸排装置１７は、遠心分離装置２１の後述する第３の吸排口２１４Ｃから、遠心分離装置２１内のチューブ２１３内へピペットを挿入し、チューブ２１３内の液体を吸引、排出する。すなわち、液体吸排装置１７は、回転テーブル１２の容器載置ポジションから第３の吸排口２１４Ｃの位置まで、吸排を行うアームを駆動させることができる。また、液体吸排装置１７は、液体吸引装置１５と同じように培養容器３１を傾斜させる機能を有する。この機能によって、液体吸排装置１７は、液体吸引装置１５と同じように、培養容器３１内の液体を残すことなく吸引できる上、液体注入装置１６と同じように、液体排出時の泡の発生を抑制することができる。

蓋閉め装置１８は、蓋載置ポジションに載置された容器蓋３２を機械的に把持し、培養容器３１に取付ける。

揺動装置１９は、培養容器３１を上下に動かしたり、前後左右に傾けたりする機構を有し、繰返し連続的に培養容器３１を前後左右に傾けることで、培養容器３１を揺動し、培養容器３１内の液体を馴染ませる。

受渡し装置２０は、容器蓋３２が閉じられた培養容器３１を収納するインキュベータ２５、回転テーブル１２、および、容器入出庫部２２の間で培養容器３１および容器蓋３２を移載するための装置であり、培養容器３１を機械的に把持して移載する。受渡し装置２０は、培養容器３１を回転テーブル１２の容器載置ポジションに移載する移載装置の一例である。

遠心分離装置２１は、回転テーブル１２の中空部に配置されている。遠心分離装置２１は、回転機構２１１と、カバー２１２とを備える。

回転機構２１１は、回転テーブル１２の回転中心Ｃと同軸上に設定された回転軸を中心にして回転する。回転機構２１１には、１本のチューブ２１３が装填されている。チューブ２１３は、第１～第３の吸排口２１４Ａ～２１４Ｃのうちいずれか１つの吸排口の直下に位置できるような位置に装填されている。

カバー２１２は、回転機構２１１の上面および側面を覆うように、装置キャビネット１１に固定されている。カバー２１２における回転機構２１１の上面を覆う部位には、第１～第３の吸排口２１４Ａ～２１４Ｃが形成されている。第１～第３の吸排口２１４Ａ～２１４Ｃは、回転機構２１１の回転中心周りに等間隔で並ぶように配置されている。第１，第２，第３の吸排口２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃは、それぞれ第１，第２，第３の作業ポジションと、回転テーブル１２の回転中心Ｃとを結ぶ直線上に形成されている。カバー２１２には、第１～第３の吸排口２１４Ａ～２１４Ｃをそれぞれ開閉する３個の蓋２１５が配置されている。回転機構２１１に装填されたチューブ２１３を第１～第３の吸排口２１４Ａ～２１４Ｃのうちいずれか１つの直下に静止させ、蓋２１５を開けることによって、チューブ２１３への液体の注入や、チューブ２１３からの液体の吸引を行うことができる。また、蓋２１５を閉じることで、遠心分離時に、チューブ２１３内を閉空間に維持することができる。回転機構２１１が回転したときの遠心力によって、チューブ２１３内の液体が遠心分離される。遠心分離装置２１は、主に、細胞懸濁液から、細胞を分離する用途に用いられる。なお、蓋２１５は、水平方向に延びる軸を中心にして上下に回動するように構成されていてもよいし、水平方向にスライドするように構成されていてもよい。

容器入出庫部２２は、利用者が培養容器３１を入れたり取り出したりすることができるように構成されている。容器入出庫部２２は、例えば、培養容器３１を整列した状態で収納できるラックである。

薬液冷蔵装置２３は、培地などの薬液を一時的に保冷するための装置であり、薬液の劣化を防止するために、薬液を低温で保管することができる。また、薬液冷蔵装置２３は、液体注入装置１６に繋がっており、チューブポンプなどを介して、必要量の液体を液体注入装置１６に送ることができる。

制御装置２４は、細胞培養の作業内容に従い、統括的に各種装置の動作を制御するための装置であり、予めプログラムされた動作フローに従い、適切なタイミングで各種装置に動作命令を出す。

細胞培養装置１は、培地交換作業および継代作業を行う。容器入出庫部２２に収納された培養容器３１は、一旦、インキュベータ２５内に格納され、培地交換や継代を行うまで、恒温保管される。培地交換などの作業のために、インキュベータ２５から取り出された培養容器３１は、受渡し装置２０によって回転テーブル１２の容器載置ポジションに載置される。回転テーブル１２が図１における時計回りに回転する場合、培養容器３１は、蓋開け装置１３、観察装置１４、液体吸引装置１５、液体注入装置１６、液体吸排装置１７、蓋閉め装置１８、揺動装置１９の前に、この順序で移動し、これらの装置によって各種処理が施された後、受渡し装置２０によって回転テーブル１２からインキュベータ２５へ再び格納、保管される。このように、回転テーブル１２の外周方向に沿って、液体吸引装置１５、液体注入装置１６、液体吸排装置１７、および、揺動装置１９をこの順序で並べることによって、効率的な培地交換作業や継代作業を行うことができる。

＜細胞培養装置の動作＞
次に、細胞培養装置１の動作について説明する。以下に説明する動作は、制御装置２４の制御に基づき行われる。

（培地交換動作）
まず、第１のモードの一例である培地交換動作について説明する。図２は、培地交換動作の一例を示すフローチャートである。図３、図４および図５は、培地交換動作の説明図である。なお、以下において、図３、図４および図５におけるハッチングされた培養容器３１Ａおよび容器蓋３２Ａに着目して、培地交換動作を説明する。

まず、図２に示すように、受渡し装置２０は、容器蓋３２Ａが閉められた培養容器３１Ａをインキュベータ２５から出庫して、図３の上側の図に示すように、回転テーブル１２上の受渡し装置２０の前に位置する容器載置ポジションに移載する（ステップＳ１）。

回転テーブル１２の回転によって、ステップＳ１で回転テーブル１２上に載置された培養容器３１Ａが蓋開け装置１３の前に移動した後、蓋開け装置１３は、図３の中央の図に示すように、培養容器３１Ａの容器蓋３２Ａを開けて、容器蓋３２Ａを蓋載置ポジションに載置する蓋開け処理を行う（ステップＳ２）。

図３の下側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、蓋開け処理が行われた培養容器３１Ａが観察装置１４の前に移動した後、観察装置１４は、培養容器３１Ａ内の細胞観察を行う（ステップＳ３）。

図４の上側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、細胞観察が行われた培養容器３１Ａが液体吸引装置１５の前に移動した後、液体吸引装置１５は、培養容器３１Ａ内の古い培地を吸引して廃棄する（ステップＳ４）。

図４の中央の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、古い培地が吸引された培養容器３１Ａが液体注入装置１６の前に移動した後、液体注入装置１６は、新しい培地を培養容器３１Ａに注入する（ステップＳ５）。

図４の下の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、新しい培地が注入された培養容器３１Ａが液体吸排装置１７の前に移動する（ステップＳ６）。液体吸排装置１７は、培養容器３１Ａに対する処理を行うことなく待機する。

液体吸排装置１７で処理を行うことなく所定時間が経過した後、回転テーブル１２のさらなる回転によって、培養容器３１Ａが蓋閉め装置１８の前に移動すると、蓋閉め装置１８は、図５の上側の図に示すように、容器蓋３２Ａを培養容器３１Ａに取り付ける蓋閉め処理を行う（ステップＳ７）。

図５の中央の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、蓋閉め処理が行われた培養容器３１Ａが揺動装置１９の前に移動した後、揺動装置１９は、培養容器３１Ａを揺動し、培養容器３１Ａに培地を馴染ませる（ステップＳ８）。

図５の下側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、揺動された培養容器３１Ａが受渡し装置２０の前に移動した後、受渡し装置２０は、培養容器３１Ａをインキュベータ２５へ再び入庫する（ステップＳ９）。

以上のステップＳ１～Ｓ９の動作において、培養容器３１が液体吸引装置１５、液体注入装置１６、揺動装置１９のそれぞれの前に位置するように、回転テーブル１２を停止させて培地交換作業を行うことが重要である。回転テーブル１２の停止時間は、各装置の処理時間のうち、最も所要時間が長い工程に合わせて設定されるが、各装置の処理時間に顕著な差が生じないよう、予め各装置の処理時間の調整を行っておくことが好ましい。このような処理時間の調整によって、一定時間おきに回転テーブル１２を回転させることで、全ての培養容器３１を一定の作業時間で処理することができる。

以上の動作により、回転テーブル１２を１回転することで一連の培地交換作業を行うことができ、複数枚の培養容器３１を、順次連続してインキュベータ２５から取出し、回転テーブル１２上に順次置いて回転させることで、連続的に全ての培養容器３１の培地交換が可能となる。

（継代動作）
次に、第２のモードの一例である継代動作について説明する。図６は、継代動作の一例を示すフローチャートである。

まず、図６に示すように、細胞培養装置１は、培養容器３１内の古い培地を吸引、廃液して、ＰＢＳ（リン酸緩衝生理食塩水）などの洗浄液を培養容器３１内に注入する（ステップＳ１１：洗浄工程）。次に、細胞培養装置１は、培養容器３１から洗浄液を吸引、廃棄して、細胞を剥離する剥離液を注入する（ステップＳ１２：剥離液添加工程）。この後、細胞培養装置１は、剥離液が細胞を剥離するまで、所定時間待機する（ステップＳ１３：剥離工程）。次に、細胞培養装置１は、剥離液が入った培養容器３１から、剥離された細胞が混じった懸濁液を吸引し、遠心分離装置２１に予め装填されたチューブ２１３へ回収する（ステップＳ１４：回収工程）。この後、細胞培養装置１は、チューブ２１３内の懸濁液を遠心分離して、上清を除去し、新しい培地を注入、撹拌して、新しい培地の懸濁液を作成する（ステップＳ１５：遠心分離工程）。最後に、細胞培養装置１は、作成された新しい培地の懸濁液を、新たな培養容器３１へ播種し、播種された細胞と培地が入った培養容器３１を作成する（ステップＳ１６：播種工程）。

以下、ステップＳ１１～Ｓ１６の各工程の詳細について説明する。

（洗浄工程（ステップＳ１１））
まず、洗浄工程について説明する。図７は、継代動作における洗浄工程のフローチャートである。図８、図９および図１０は、洗浄工程および剥離液添加工程の説明図である。なお、以下において、図８、図９および図１０におけるハッチングされた培養容器３１Ａおよび容器蓋３２Ａに着目して、洗浄工程を説明する。

洗浄工程は、図７に示すように、７個のステップを含む。洗浄工程においても、培地交換動作と同様に、一定時間おきに一定角度ずつ回転テーブル１２が回転する。

まず、細胞培養装置１は、培地交換動作のステップＳ１，Ｓ２と同様の動作によって、細胞が入った培養容器３１Ａをインキュベータ２５から出庫して、図８の上側の図に示すように、受渡し装置２０の前に位置する容器載置ポジションに移載する処理（ステップＳ１１１）と、図８の中央の図に示すように、蓋開け処理（ステップＳ１１２）とを行う。

回転テーブル１２のさらなる回転によって、蓋開け処理が行われた培養容器３１Ａが観察装置１４の前に移動した後、観察装置１４は、培養容器３１Ａに対する処理を行うことなく待機する。その後、図８の下側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、蓋開け処理が行われた培養容器３１Ａが液体吸引装置１５の前に移動した後、液体吸引装置１５は、培養容器３１Ａ内の古い培地を吸引して廃棄する（ステップＳ１１３）。

図９の上側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、古い培地が吸引された培養容器３１Ａが液体注入装置１６の前に移動した後、液体注入装置１６は、洗浄液を培養容器３１Ａに注入する（ステップＳ１１４）。

回転テーブル１２のさらなる回転によって、洗浄液が注入された培養容器３１Ａが液体吸排装置１７の前に移動した後、液体吸排装置１７は、培養容器３１Ａに対する処理を行うことなく待機する。その後、回転テーブル１２のさらなる回転によって、培養容器３１Ａが蓋閉め装置１８の前に移動すると、蓋閉め装置１８は、図９の中央の図に示すように、ステップＳ７と同様の蓋閉め処理を行う（ステップＳ１１５）。

図９の下側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、蓋閉め処理が行われた培養容器３１Ａが揺動装置１９の前に移動した後、揺動装置１９は、培養容器３１Ａを揺動し、洗浄液を培養容器３１Ａ内の広い範囲に行きわたらせる（馴染ませる）（ステップＳ１１６）。

図１０に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、揺動された培養容器３１Ａが受渡し装置２０の前に移動した後、受渡し装置２０は、培養容器３１Ａをインキュベータ２５へ再び入庫する（ステップＳ１１７）。回転テーブル１２上に一度に載置可能な個数を超える個数の培養容器３１を処理する場合、このように一旦インキュベータ２５へ格納する。本実施の形態においては、回転テーブル１２に最大８個の培養容器３１を載置できるので、９個の培養容器３１を処理する場合、一旦インキュベータ２５へ格納する。培養容器３１の個数が７個以下の場合は、インキュベータ２５へ戻すことなく、剥離液添加工程へ移行することができる。

（剥離液添加工程（ステップＳ１２））
次に、剥離液添加工程について説明する。図１１は、継代動作における剥離液添加工程のフローチャートである。以下において、図８、図９および図１０におけるハッチングされた培養容器３１Ａおよび容器蓋３２Ａに着目して、剥離液添加工程を説明する。

剥離液添加工程は、図１１に示すように、７個のステップを含む。剥離液添加工程においても、培地交換動作と同様に、一定時間おきに一定角度ずつ回転テーブル１２が回転する。

まず、細胞培養装置１は、洗浄工程のステップＳ１１１，Ｓ１１２と同様の動作によって、洗浄液が入った培養容器３１Ａをインキュベータ２５から出庫して、図８の上側の図に示すように、受渡し装置２０の前に位置する容器載置ポジションに移載する処理（ステップＳ１２１）と、図８の中央の図に示すように、蓋開け処理（ステップＳ１２２）とを行う。

回転テーブル１２のさらなる回転によって、蓋開け処理が行われた培養容器３１Ａが観察装置１４の前に移動した後、洗浄工程と同様に、観察装置１４による待機が行われる。図８の下側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、蓋開け処理が行われた培養容器３１Ａが液体吸引装置１５の前に移動した後、液体吸引装置１５は、培養容器３１Ａ内の洗浄液を吸引して廃棄する（ステップＳ１２３）。

図９の上側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、古い培地が吸引された培養容器３１Ａが液体注入装置１６の前に移動した後、液体注入装置１６は、剥離液を培養容器３１Ａに注入する（ステップＳ１２４）。

回転テーブル１２のさらなる回転によって、洗浄液が注入された培養容器３１Ａが液体吸排装置１７の前に移動した後、洗浄工程と同様に、液体吸排装置１７による待機が行われる。その後、回転テーブル１２のさらなる回転によって、培養容器３１Ａが蓋閉め装置１８の前に移動すると、蓋閉め装置１８は、図９の中央の図に示すように、ステップＳ７と同様の蓋閉め処理を行う（ステップＳ１２５）。

図９の下側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、蓋閉め処理が行われた培養容器３１Ａが揺動装置１９の前に移動した後、揺動装置１９は、培養容器３１Ａを揺動し、剥離液を培養容器３１Ａ内の広い範囲に行きわたらせる（ステップＳ１２６）。

図１０に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、揺動された培養容器３１Ａが受渡し装置２０の前に移動した後、受渡し装置２０は、培養容器３１Ａをインキュベータ２５へ再び入庫する（ステップＳ１２７）。剥離液による細胞の剥離のために待ち時間が発生する場合、もしくは、回転テーブル１２上に一度に載置可能な個数を超える個数の培養容器３１を処理する場合、洗浄工程と同様に、培養容器３１を一旦インキュベータ２５へ格納する。細胞の剥離のための待ち時間が不要であり、かつ、培養容器３１の個数が７個以下の場合は、インキュベータ２５へ戻すことなく、回収工程へ移行することができる。

（剥離工程（ステップＳ１３））
次に、剥離工程について説明する。剥離工程は、剥離液添加工程で注入された剥離液が細胞を剥離するために必要な待機工程であり、細胞培養装置１は、培養容器３１をインキュベータ２５で保管、保温するのみで、特段の処理を行わない。

（回収工程（ステップＳ１４））
次に、回収工程について説明する。図１２は、継代動作における回収工程のフローチャートである。図１３および図１４は、回収工程の説明図である。なお、以下において、図１３および図１４におけるハッチングされた培養容器３１Ａおよび容器蓋３２Ａに着目して、洗浄工程を説明する。

回収工程は、図１２に示すように、６個のステップを含む。回収工程においても、培地交換動作と同様に、一定時間おきに一定角度ずつ回転テーブル１２が回転する。

まず、細胞培養装置１は、洗浄工程のステップＳ１１１，Ｓ１１２と同様の動作によって、剥離液が入った培養容器３１Ａをインキュベータ２５から出庫して、図１３の上側の図に示すように、受渡し装置２０の前に位置する容器載置ポジションに移載する処理（ステップＳ１３１）と、図１３の中央の図に示すように、蓋開け処理（ステップＳ１３２）とを行う。

その後、回転テーブル１２のさらなる一定角度の回転が２度行われ、観察装置１４および液体吸引装置１５における待機が行われる。図１３の下側の図に示すように、剥離液が入った培養容器３１Ａが液体注入装置１６の前に移動した後、液体注入装置１６は、培地を培養容器３１Ａに注入する（ステップＳ１３３）。

図１４の上側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、培地が注入された培養容器３１Ａが液体吸排装置１７の前に移動した後、遠心分離装置２１は、細胞４２が入っているチューブ２１３を、第３の吸排口２１４Ｃの直下に位置させる。第３の吸排口２１４Ｃの蓋２１５が開けられた後、液体吸排装置１７は、培養容器３１に入っている剥離液、細胞、培地を含む懸濁液を吸引して、チューブ２１３へ吐出して回収する（ステップＳ１３４）。細胞の剥離が十分でない場合は、液体吸排装置１７は、一旦吸引した懸濁液を、培養容器３１上の細胞接着面へ吐出することで、細胞の剥離を促すことができる。液体吸排装置１７は、必要に応じてこの処理を複数回繰返し、剥離された細胞を含む懸濁液をチューブ２１３に回収する。

その後、回転テーブル１２のさらなる回転によって、培養容器３１Ａが蓋閉め装置１８の前に移動すると、蓋閉め装置１８は、図１４の中央の図に示すように、ステップＳ７と同様の蓋閉め処理を行う（ステップＳ１３５）。

回転テーブル１２のさらなる回転によって、蓋閉め処理が行われた培養容器３１Ａが揺動装置１９の前に移動した後、揺動装置１９による待機が行われる。その後、図１４の下側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、培養容器３１Ａが受渡し装置２０の前に移動した後、受渡し装置２０は、培養容器３１Ａを容器入出庫部２２へ移載される（ステップＳ１３６）。容器入出庫部２２へ移載された培養容器３１は、以降の工程で不要なため、一連の動作が完了した後に、利用者により廃棄される。

以上のような、洗浄工程（ステップＳ１１）、剥離液添加工程（ステップＳ１２）、剥離工程（ステップＳ１３）および回収工程（ステップＳ１４）を通じて、培養容器３１を回転テーブル１２上で合計３周させて処理を行うことにより、細胞を剥離、回収することができる。

（遠心分離工程（ステップＳ１５））
次に、遠心分離工程について説明する。図１５は、継代動作における遠心分離工程のフローチャートである。図１６および図１７は、遠心分離工程の説明図である。なお、以下において、図１７におけるハッチングされた培養容器３１Ａおよび容器蓋３２Ａに着目して、遠心分離工程を説明する。

遠心分離工程は、回収工程で回収された細胞を含む懸濁液を精製する工程であり、図１５に示すように、５個のステップを含む。また、遠心分離工程では、回転テーブル１２は関与せず、遠心分離装置２１内のチューブ２１３と、第１の作業ポジションの液体吸引装置１５と、第２の作業ポジションの液体注入装置１６と、第３の作業ポジションの液体吸排装置１７とが連携して処理を行う工程である。液体吸引装置１５、液体注入装置１６、および、液体吸排装置１７は、それぞれ第１～第３の吸排口２１４Ａ～２１４Ｃの直下に位置するチューブ２１３に対して処理を行う。

まず、遠心分離装置２１は、回収工程で回収した懸濁液に対する遠心分離処理を行う（ステップＳ１４１）。ステップＳ１４１の遠心分離処理によって、図１６の一番左の図に示すチューブ２１３にされた懸濁液４０は、図１６の左から２番目の図に示すように、上清４１と細胞４２の二層に分離する。

次に、細胞培養装置１は、上清４１の除去処理を行う（ステップＳ１４２）。上清の除去処理において、遠心分離装置２１は、分離された上清４１と細胞４２が入っているチューブ２１３を、図１７の上側の図に示すように、第１の吸排口２１４Ａの直下に位置させる。第１の吸排口２１４Ａの蓋２１５が開けられた後、液体吸引装置１５は、ピペットを移動させて、図１６の中央の図に示すように、チューブ２１３内の上清４１を吸引して廃棄する。このとき、チューブ２１３が第１の吸排口２１４Ａの直下に位置しているため、液体吸引装置１５は、ピペットを回転テーブル１２の半径方向に移動させることにより、ピペットの移動距離を最短にすることができ、上清４１の吸引、廃棄を迅速に行うことができる。

次に、細胞培養装置１は、培地４３の注入処理を行う（ステップＳ１４３）。遠心分離装置２１は、細胞４２が入っているチューブ２１３を、図１７の中央の図に示すように、第２の吸排口２１４Ｂの直下に位置させる。第２の吸排口２１４Ｂの蓋２１５が開けられた後、液体注入装置１６は、ピペットを移動させて、図１６の右から２番目の図に示すように、チューブ２１３内に培地４３を注入する。このとき、チューブ２１３が第２の吸排口２１４Ｂの直下に位置しているため、液体注入装置１６は、ピペットの移動距離を最短にすることができ、培地４３の注入を迅速に行うことができる。

次に、細胞培養装置１は、撹拌処理を行う（ステップＳ１４４）。遠心分離装置２１は、細胞４２が入っているチューブ２１３を、図１７の下側の図に示すように、第３の吸排口２１４Ｃの直下に位置させる。第３の吸排口２１４Ｃの蓋２１５が開けられた後、液体吸排装置１７は、ピペットを移動させて、チューブ２１３内をピペッティングにより撹拌して、図１６の一番右の図に示すように、細胞懸濁液４４を作成する。このとき、チューブ２１３が第３の吸排口２１４Ｃの直下に位置しているため、液体吸排装置１７は、ピペットの移動距離を最短にすることができ、撹拌処理を迅速に行うことができる。この後、細胞懸濁液４４は、順次、新たな培養容器３１に播種される。

次に、細胞培養装置１は、播種すべき細胞懸濁液４４の液量を決定する（ステップＳ１４５）。この液量の決定方法としては、予め設定された固定値を用いる方法や、細胞懸濁液４４の一部を用いて細胞数のカウント処理を行うことにより決定する方法を用いることができる。

（播種工程（ステップＳ１６））
次に、播種工程について説明する。図１８は、継代動作における播種工程のフローチャートである。図１９、図２０および図２１は、播種工程の説明図である。なお、以下において、図１９、図２０および図２１におけるハッチングされた培養容器３１Ａおよび容器蓋３２Ａに着目して、播種工程を説明する。

播種工程は、８個のステップを含む。播種工程においても、培地交換動作と同様に、一定時間おきに一定角度ずつ回転テーブル１２が回転する。

まず、細胞培養装置１は、洗浄工程のステップＳ１１１，Ｓ１１２と同様の動作によって、播種用の培養容器３１Ａをインキュベータ２５から出庫して、図１９の上側の図に示すように、受渡し装置２０の前に位置する容器載置ポジションに移載する処理（ステップＳ１５１）と、図１９の中央の図に示すように、蓋開け処理（ステップＳ１５２）とを行う。

その後、回転テーブル１２のさらなる一定角度の回転が行われ、観察装置１４における待機が行われる。図１９の下側の図に示すように、播種用の培養容器３１Ａが液体吸引装置１５の前に移動した後、液体吸引装置１５は、予め培養容器３１Ａ内に入れてあるコーティング液などを吸引して廃棄する（ステップＳ１５３）。

図２０の上側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、培養容器３１Ａが液体注入装置１６の前に移動すると、液体注入装置１６は、培地を培養容器３１Ａに注入する（ステップＳ１５４）。

図２０の中央の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、培養容器３１Ａが液体吸排装置１７の前に移動すると、液体吸排装置１７は、遠心分離装置２１内のチューブ２１３の細胞懸濁液４４を撹拌した後、一定量吸引し、培養容器３１内に吐出することで播種を行う（ステップＳ１５５）。このとき、播種する細胞懸濁液４４の液量は、遠心分離工程のステップＳ１４５で決定した液量、例えば、固定値や、細胞懸濁液４４の細胞数のカウント処理により決定した液量とする。予め遠心分離装置２１がチューブ２１３を第３の吸排口２１４Ｃの直下に位置させることによって、液体吸排装置１７は、ピペットの移動距離を最短にすることができ、細胞懸濁液４４のピペッティングや吸引を迅速に行うことができる。

その後、回転テーブル１２のさらなる回転によって、培養容器３１Ａが蓋閉め装置１８の前に移動すると、蓋閉め装置１８は、図２０の下側の図に示すように、ステップＳ７と同様の蓋閉め処理を行う（ステップＳ１５６）。

図２１の上側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、蓋閉め処理が行われた培養容器３１Ａが揺動装置１９の前に移動した後、揺動装置１９は、培養容器３１Ａを揺動し、注入された培地と細胞懸濁液４４とまんべんなく馴染ませる（Ｓ１５７）。

図２１の下側の図に示すように、回転テーブル１２のさらなる回転によって、揺動された培養容器３１Ａが受渡し装置２０の前に移動した後、受渡し装置２０は、培養容器３１Ａをインキュベータ２５へ再び入庫する（ステップＳ１５８）。

以上のように、ステップＳ１１～Ｓ１６の工程を通じて、回転テーブル１２を回転させて、第１の作業ポジション、第２の作業ポジション、第３の作業ポジション、および、第４の作業ポジションのそれぞれに対応する位置で停止させることで、継代作業を複数の培養容器３１に対して連続的かつ迅速に行うことができる。

［変形例］
本開示は、これまでに説明した実施の形態に示されたものに限られないことはいうまでもなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の変形を加えることができる。また、上記実施の形態および以下に示す変形例は、正常に機能する限り、どのように組み合わせても良い。

液体吸排装置１７と揺動装置１９との間に蓋閉め装置１８を配置したが、例えば、蓋閉め装置１８を液体吸排装置１７または揺動装置１９の上方に配置してもよい。

容器蓋３２を、回転テーブル１２の回転方向に隣り合う培養容器３１の間に載置してもよい。回転テーブル１２上に容器蓋３２を載置しないようにして、細胞培養装置１が容器蓋３２を開けたまま培養容器３１に対する処理を行うようにしてもよい。
もよい。

チューブ２１３内の液体の撹拌処理を、液体吸排装置１７で行わずに、撹拌の専用装置で行ってもよい。

遠心分離装置２１を回転テーブル１２の横や、細胞培養装置１の外部に配置してもよい。

遠心分離装置２１に３個の吸排口（第１～第３の吸排口２１４Ａ～２１４Ｃ）を形成したが、第１～第３の吸排口２１４Ａ～２１４Ｃを繋げた１個の吸排口を形成してもよい。また、例えば、第２，第３の吸排口２１４Ｂ，２１４Ｃを形成せずに、液体注入装置１６および、液体吸排装置１７が、第１の吸排口２１４Ａにピペットを移動させて処理を行うようにしてもよい。

本開示の細胞培養装置は、複数の培養容器を同時並行に処理することが可能であるため、多数の培養容器の培地交換や、継代するために要する総処理時間を短縮でき、装置筐体の小型化や、細胞の量産における面積生産性の向上が可能となり、コストパフォーマンスの高い細胞培養環境が提供可能である。そのため、ｉＰＳ細胞などの培養において、培地交換作業や継代作業を自動化する用途にも適用できるものである。

１ 細胞培養装置
１１ 装置キャビネット
１２ 回転テーブル
１３ 蓋開け装置
１４ 観察装置
１５ 液体吸引装置
１６ 液体注入装置
１７ 液体吸排装置
１８ 蓋閉め装置
１９ 揺動装置
２０ 受渡し装置
２１ 遠心分離装置
２２ 容器入出庫部
２３ 薬液冷蔵装置
２４ 制御装置
２５ インキュベータ
３１，３１Ａ 培養容器
３２，３２Ａ 容器蓋
４０ 懸濁液
４１ 上清
４２ 細胞
４３ 培地
４４ 細胞懸濁液
２１１ 回転機構
２１２ カバー
２１３ チューブ
２１４Ａ 第１の吸排口
２１４Ｂ 第２の吸排口
２１４Ｃ 第３の吸排口
２１５ 蓋
Ｃ 回転中心

Claims (8)

1. 上面に複数の培養容器が載置される回転テーブルと、
   前記培養容器内の液体を吸引する液体吸引装置と、
   前記培養容器内に液体を注入する液体注入装置と、
   前記培養容器内の液体を吸引する一方で、吸引した液体を前記培養容器に排出する液体吸排装置と、
   前記培養容器を揺動させる揺動装置とを備え、
   前記回転テーブルの上面には、それぞれ１個ずつの前記培養容器が載置される４箇所以上の容器載置ポジションが、前記回転テーブルの回転中心周りに等間隔で設定され、
   前記液体吸引装置、前記液体注入装置、前記液体吸排装置、および、前記揺動装置は、前記回転テーブルの周囲において前記回転テーブルの外周方向に沿って、この順序で並ぶように、かつ、前記回転テーブルが所定の状態で静止しているときにそれぞれ１箇所ずつの前記容器載置ポジションの外側に同時に位置するように、配置されている、
   細胞培養装置。
2. 制御部をさらに備え、
   前記制御部は、
   培地交換動作で制御する旨の指示を取得した場合、
   前記液体吸引装置、前記液体注入装置、および、前記揺動装置を動作させ、
   継代動作で制御する旨の指示を取得した場合、
   前記液体吸引装置、前記液体注入装置、前記液体吸排装置、および、前記揺動装置を動作させる、
   請求項１に記載の細胞培養装置。
3. 前記回転テーブルの上面には、前記培養容器の蓋が載置される、前記容器載置ポジションと同数の蓋載置ポジションが設定されている、
   請求項１または２に記載の細胞培養装置。
4. 前記蓋載置ポジションは、前記容器載置ポジションと前記回転テーブルの前記回転中心とを通る直線上に設定されている、
   請求項３に記載の細胞培養装置。
5. 内部に液体を収納可能な遠心分離容器が装填される回転機構を有する遠心分離装置をさらに備え、
   前記回転機構の回転中心は、前記回転テーブルの回転中心と同軸上に位置し、
   前記液体吸排装置は、前記培養容器と前記遠心分離容器との間で液体を移動させる、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
6. 前記遠心分離装置には、前記遠心分離容器の開口を外部に露出させる吸排口と、前記吸排口を開閉する蓋と、が設けられている、
   請求項５に記載の細胞培養装置。
7. 前記遠心分離装置には、３個の前記吸排口が設けられており、
   前記３個の吸排口は、前記液体吸引装置、前記液体注入装置、前記液体吸排装置のそれぞれと、前記回転機構の回転中心とを結ぶ３本の直線上に、それぞれ設けられている、
   請求項６に記載の細胞培養装置。
8. 前記容器載置ポジションに前記培養容器を移載する移載装置をさらに備え、
   前記回転テーブルの上面には、５箇所以上の前記容器載置ポジションが、前記回転テーブルの回転中心周りに等間隔で設定され、
   前記液体吸引装置、前記液体注入装置、前記液体吸排装置、前記揺動装置、および、前記移載装置は、前記回転テーブルの周囲において前記回転テーブルの外周方向に沿って、この順序で並ぶように、かつ、前記回転テーブルが所定の状態で静止しているときにそれぞれ１箇所ずつの前記容器載置ポジションの外側に同時に位置するように、配置されている、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の細胞培養装置。

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