JP2022144686A - 細胞培養装置 - Google Patents

細胞培養装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2022144686A
JP2022144686A JP2021045802A JP2021045802A JP2022144686A JP 2022144686 A JP2022144686 A JP 2022144686A JP 2021045802 A JP2021045802 A JP 2021045802A JP 2021045802 A JP2021045802 A JP 2021045802A JP 2022144686 A JP2022144686 A JP 2022144686A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
culture
container
rotary table
suction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021045802A
Other languages
English (en)
Inventor
泰康 久保
Hiroyasu Kubo
衛 渡邉
Mamoru Watanabe
幸司 奥村
Koji Okumura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2021045802A priority Critical patent/JP2022144686A/ja
Publication of JP2022144686A publication Critical patent/JP2022144686A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

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。
JP2021045802A 2021-03-19 2021-03-19 細胞培養装置 Pending JP2022144686A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021045802A JP2022144686A (ja) 2021-03-19 2021-03-19 細胞培養装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021045802A JP2022144686A (ja) 2021-03-19 2021-03-19 細胞培養装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022144686A true JP2022144686A (ja) 2022-10-03

Family

ID=83454062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021045802A Pending JP2022144686A (ja) 2021-03-19 2021-03-19 細胞培養装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2022144686A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102335824B1 (ko) 원심분리기 및 반응조 유닛의 원심분리방법
US7419819B2 (en) Apparatus for cell culture
JP5890623B2 (ja) 液体処理システム及び液体処理方法
US5036001A (en) Method for supplying foodstuff samples for microbiological testing
JP2000121511A (ja) 自動分離抽出装置及びその制御方法
JP6010293B2 (ja) 送液方法、送液ユニット、及び自動培養システム
JP2005304303A (ja) 給排ロボットおよび自動培養装置
WO2017141394A1 (ja) 遠心分離可能な反応装置
JP2022144686A (ja) 細胞培養装置
JP2005333823A (ja) 培養容器用アダプタおよび培養処理装置
JP2002000255A (ja) 核酸抽出装置
JP6198632B2 (ja) 分析用試料前処理装置
CN218910374U (zh) 一种小型高通量质粒抽提自动化工作站
KR102015998B1 (ko) 일차 세포 분리 장치 및 방법
CN115261208A (zh) 一种全自动细胞培养系统及其方法
JP2005287466A (ja) 培養処理装置
JP2006101781A (ja) 自動培養装置
TWI579030B (zh) 分離細胞之容器、系統及方法
JP2006167496A (ja) 液体給排装置および培養処理装置
JP2005013097A (ja) 培養装置および自動培養装置
US20240060029A1 (en) Cell culture apparatus and cell culture method
CN117965302A (zh) 细胞生产设备
JP4350464B2 (ja) 遠心分離機および培養処理装置
JP2005287461A (ja) 給排ロボットおよび自動培養装置
JP2004344128A (ja) 自動培養装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240125