JP3413418B2 - 動物細胞等の注入排液装置 - Google Patents

動物細胞等の注入排液装置

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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/04Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by injection or suction, e.g. using pipettes, syringes, needles

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は動物細胞、昆虫細胞、植
物細胞等の培養及び培養細胞の評価、測定等に用いる多
穴マイクロウエルプレート(以下多穴プレートという)
への細胞の移植、培地交換、薬物注入等を自動的に行う
動物細胞等の注入排液装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】動物、特にヒトの組織機能を保持した細
胞培養を行うことにより、ヒトに特異的な性質を反映さ
せた実験が可能になり、試験管実験による生物活性の評
価及び薬物の毒性評価作業が動物使用の規制下で著しく
増大している。 【0003】この実験、評価測定作業における動物細胞
の培養移植、培地交換、薬物注入、評価測定等はルーチ
ン操作により多数の試料を処理している。これらの作業
は、現在バイオハザート型のクリーンベンチ内でマニュ
アルによるピペッチング操作により6〜96穴を有した
プラスチックプレートやデイッシュに動物細胞及び培地
を注入し、CO2インキュベータにて培養したり、培地
交換時に吸入操作を行っている。従ってこの操作は、処
理数の多さと細胞の微妙な取扱い、菌汚染等によりクリ
ーンベンチ内で自動化することは困難であった。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、多穴
プレートへ動物細胞を注入したり、あるいは目的条件に
合致した生成物を他の多穴プレートへ自動移植したり、
そして、培地交換時に細胞を損傷させずに最大量の培地
吸入を行う動物細胞等の自動注入排液装置を得ることを
課題とするものである。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたもので、コンピューター制御され
るワーク交換可能な3軸直交座標型ロボットと、フィン
ガーステーションと、細胞槽と、試薬ステーションと、
リンスステーションと、コンピューター 制御されるダ
イリューターと、多穴プレート受台と、該多穴プレート
受台を傾斜させる手段とを具備し、前記コンピューター
制御される3軸直交座標型ロボットのZ軸アームの先端
に設けたフィンガーにフィンガーステーションに装備さ
れたプローブニードル又はチップニードルを選択装着
し、前記細胞槽から細胞と培地とをダイリューターを起
動させて吸引し、設定したウエルアドレスの多穴プレー
トのウエルへ前記ロボットにより注入し、試薬の前記ウ
エルへの注入も同様にして前記ロボットにより前記試薬
ステーションからウエルへ注入操作を行い、細胞移植及
び培地交換の際は、ロボット及びダイリューターを動作
させると共に多穴プレート受台を傾斜させて最大量の吸
入を行って細胞移植及び培地交換を行うことを特徴とす
る動物細胞等の注入排出装置である。 【0006】 【実施例】周知のように、動物細胞は、インビトロでの
利用研究の進展に合わせて、薬効のスクリーニング、毒
性評価、モノクロール産生等に利用が進められている。 【0007】これらの作業は、前述のようにほとんどが
人手によるマニュアル操作でおこなわれているが、細胞
の移植、培養、培地交換、酵素活性の測定等、スクリー
ニングに要する処理数は膨大で、自動化要求は高いが、
細胞の浮遊性、接着性に合わせたそれぞれの固有な取扱
いをどう機能化させるかで自動化の可能性が実現する。 【0008】図1は配管チューブの一部を省略して図示
した動物細胞の多穴プレートへの移植、培養、培地交
換、発色反応検査に用いる実施例を示すもので、1は本
発明にかゝる動物細胞等の多穴プレート2への注入排液
装置、3は公知の多穴プレートリーダーである。 【0009】本発明にかゝる注入排液装置1は、内蔵さ
れたコンピューターによって制御される3軸直交座標型
ロボットを備え、このロボットはY軸方向に移動するア
ーム4とX軸方向に移動する移動体5とZ軸方向に昇降
する昇降体6とを備え、昇降体6にはコンピューター制
御の図3に示すようなフィンガー7が取付けられてい
る。 【0010】フィンガー7は図2に示すように、昇降体
6内に設けたモーターMにより駆動ネジ8を正逆転させ
ることにより、中継部材9,ピン10,10,ベルクラ
ンク11,11,ピン12,12及びフィンガー取付部
材13,13を介して開閉するように構成されている。 【0011】そして、基台14上には、フィンガーステ
ーション15と、動物細胞槽16と、試薬ステーション
17と、リンスステーション18と、チップラック19
と、チップ排出槽20と、プレート上蓋ストッカー21
と、多穴プレート受台22が設けられている。 【0012】この多穴プレート受台22は、図4に示す
ようにコンピューター指示によって動作するエヤシリン
ダー23によりリンク24を介して水平状態から10°
まで傾斜するようになっている。なおこの傾斜させる手
段は、モータ駆動のカムやクランクなどで行うこともで
きる。 【0013】また、本体1aには動物細胞及び試薬の吸
引・注入を行うためのダイリューター25や図示しなか
ったがポンプ及びコンピューターなどが設けられてい
る。 【0014】基台14上に配置された公知の多穴プレー
トリーダー3は、出没するローダー31上に多穴プレー
ト2を乗せると多穴プレート2を内部に移動させ多穴プ
レート2の各ウエルの吸光度を全数測定して予めコンピ
ューターファイル内に設定された吸光度レベルと比較測
定を行い、目的の条件に合致したプレートのウエアアド
レスを特定することができる。 【0015】図5は多連プローブニードル26と多連チ
ップニードル27を示すもので、多連チップニードル2
7のチップ28は1回又は数回使用毎にチップラック1
9にある新しいチップとロボットにより交換される。之
等の多連プローブニードル26と多連チップニードル2
7は、それぞれツマミ26a,27aを備え、ロボット
のフィンガー7によって挟まれ取り上げられて目的の場
所へ移動させられる。 【0016】以下、本装置の使用例とその動作について
説明すると次の通りである。動物細胞を多穴プレート2
に移植する場合、培地と共に細胞が入った細胞槽16
は、一定の恒温下で細胞が均一に分散した状態を維持す
る必要がある。このため、器内には細胞槽16を振盪す
る装置が設けられ、たてとよこの併用振盪を行い、均一
に分散した状態の細胞を多連プローブニードル26をフ
ィンガー7で把持したロボットによって多穴プレート2
に移植する。 【0017】多穴プレート2に移植された細胞はCO
インキュベーターに移して培養されるが、培地交換作業
を何回か行って目的の培養を終える。 【0018】この培地交換を行う場合、旧培地と新培地
の置換を行うが、旧培地を吸入排出するとき接着した増
殖細胞をニードル先端で損傷したり、詰まらせる恐れが
あるため、最適なニードル口径と吸入条件が必要であ
る。 【0019】図1に示す実施例装置は、コンピューター
制御されたDCサーボモータ駆動の3軸直交座標型ロボ
ットによりフィンガーステーション15内の多連プロー
ブニードル26をチャッキングして、動物細胞槽16内
の細胞を、ダイリューター25にてサンプリングして多
穴プレート2の一列に分注する。この操作を所要のプレ
ート数について行い、プレート2の上蓋21aを真空パ
ッド29にワーク交換してプレート上蓋ストッカー21
から吸引した各プレート2に蓋処理を行っていく。 【0020】次に、多穴プレート2を別に設けた培養器
(図示せず)に移して所要時間の培養を行う。この時必
要により培地の交換操作を行う。 【0021】培地交換の場合、図4に示すようにコンピ
ューター制御されるエヤシリンダー23を動作させて多
穴プレート2の角度を水平位置から上方に傾斜させる。
この角度域は多穴プレート2のサイズに応じて調整され
るのが望ましく、10°の角度迄傾斜させる。多穴プレ
ート2の各ウエル内のサンプリング位置は、傾斜角度に
比例した押上距離とウエル相互間距離、ウエル数により
決定される。 【0022】増殖、移植させた各細胞は、受容体やリガ
ンド物質等の生物活性探索用として薬物や発色試薬をロ
ボットにより、試薬ステーション17から多連プローブ
ニードルで添加し、その生成状態をモニタリングするた
め、多穴プレート2をプレートリーダー3のローダー3
1に移し、多穴プレートの吸光度を全数測定して、予め
コンピューターファイル内に設定された吸光度レベルと
比較判定を行い、目的の条件に合致した多穴プレートの
ウエルアドレスを特定し、特定したウエル内の溶液をサ
ンプリングして、新規の多穴プレートに再移植する。特
定する多穴プレート、およびそのウエルは、発色させた
多穴プレートが利用不能の場合は、発色させる前に、同
一のサンプルを二重に作成して原プレートとし、その該
当する特定アドレスのウエル溶液を利用する。 【0023】多連チップ27を使用した場合、使用済の
チップはチップ排出槽20で外して捨てる。また、多連
プローブニードル26を洗滌する場合はリンスステーシ
ョン18に多連プローブニードルを差し入れダイリュー
ター25を作動させてリンスステーション18内の洗滌
液を吸排出させて洗滌を行う。 【0024】以上、こゝでは説明の便宜上動物細胞に関
連して説明したが、本発明装置は動物細胞のみならず、
昆虫細胞や植物細胞用としても用いられることは勿論で
ある。 【0025】 【発明の効果】本発明によれば、多穴プレート2への動
物細胞、昆虫細胞、植物細胞等の移植及び多穴プレート
2内の培養細胞を他の多穴プレートへの移植を自動的に
行うことができ、細胞の培養作業の能率化を図ることが
できる。また培地交換時に細胞を損傷させずに、最大量
の培地吸入を行うことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施例の斜視図である。 【図2】実施例におけるフィンガー駆動機構を示す説明
図である。 【図3】実施例におけるフィンガーの平面図である。 【図4】実施例における傾斜機構の説明図である。 【図5】実施例における多連プローブニードルと多連チ
ップニードルの背面図である。 【図6】細胞注入時と培地交換時の多穴プレートへのニ
ードルの挿入状態を示す図である。 【符号の説明】 1 注入排液装置 2 多穴プレート 3 多穴プレートリーダー 4 アーム 5 移動体 6 昇降体 7 フィンガー 8 駆動ネジ杆 9 中継部材 10 ピン 11 ベルクランク 12 ピン 13 フィンガー取付部材 14 基台 15 フィンガーステーション 16 細胞槽 17 試薬ステーション 18 リンスステーション 19 チップラック 20 チップ排出槽 21 プレート上蓋ストッカー 22 多穴プレート受台 23 エヤシリンダー 24 リンク 25 ダイリューター 26 多連プローブニードル 27 多連チップニードル 28 交換チップ 29 真空パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G01N 35/00 G01N 35/00 C

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 コンピューター制御されるワーク交換可
    能の3軸直交座標型ロボットと、フィンガーステーショ
    ンと、細胞槽と、試薬ステーションと、リンスステーシ
    ョンと、コンピュータ制御されるダイリューターと、多
    穴プレート受台と、該多穴プレート受台を傾斜させる手
    段とを具備し、前記コンピューター制御される3軸直交
    座標形ロボットのZ軸アームの先端に設けたフィンガー
    にフィンガーステーションに装備されたプローブニード
    ル又はチップニードルを選択装着し、前記細胞槽から細
    胞と培地とをダイリューターを起動させて吸引し、設定
    したウエルアドレスの多穴プレートのウエルへ前記ロボ
    ットにより注入し、試薬の前記ウエルへの注入も同様に
    して前記ロボットにより前記試薬ステーションからウエ
    ルへ注入操作を行い、細胞移植及び培地交換の際は、ロ
    ボット及びダイリューターを動作させると共に多穴プレ
    ート受台を傾斜させて最大量の吸入を行って細胞移植及
    び培地交換を行うことを特徴とする動物細胞等の注入排
    液装置。
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