JP5768432B2 - 培養装置、培養管理方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、培養装置、培養管理方法およびプログラムに関する。

従来から、複数の培養容器を用いて恒温室内で細胞の培養を行う培養装置が知られている。かかる培養装置では、培養容器のタイムラプス観察のスケジュールを設定するときに、スケジュールの重複を防止する装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−３０１３６８号公報

ところで、細胞の培養状態の推移は各培養容器で異なるため、培養装置における培養工程の最適なスケジュールは時間の経過により変化しうる。

上記事情に鑑み、培養装置における培養工程のスケジュールを、細胞の培養状態の経時的変化に応じてより適切に調整する手段を提供する。

本発明の一態様である培養装置は、内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える。また、培養装置は、培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行するスケジュール管理部と、複数の培養容器の培養状況を取得して、スケジュール管理部で決定されたスケジュールを再度変更するスケジュール変更部と、を備える。スケジュール変更部は、第１の培養容器を撮像して得た画像を解析し、スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定する解析部を含む。また、スケジュール変更部は、第１の培養容器の第１イベントが削除され、第１の培養容器と異なる第２の培養容器のスケジュールに第１イベントと重複する時間帯から時間を移動して登録された第２イベントが存在するときに、第１イベントの削除で生じた空き時間帯に第２イベントの時間帯を移動させる。
本発明の他の態様である培養装置は、内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える。また、培養装置は、培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行するスケジュール管理部と、複数の培養容器の培養状況を取得して、スケジュール管理部で決定されたスケジュールを再度変更するスケジュール変更部と、を備える。スケジュール変更部は、第１の培養容器を撮像して得た画像を解析し、スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定する解析部を含む。スケジュール変更部は、第１の培養容器の第１イベントの時間帯の変更先に時間帯が重複する第２イベントが登録されているときに、第１イベントの時間変更の許容幅と第２イベントの時間変更の許容幅とを比較し、第１イベントおよび第２イベントのうち時間変更の許容幅の大きいイベントの時間帯を移動させる。
本発明のさらに他の態様である培養装置は、内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える。また、培養装置は、培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行するスケジュール管理部と、複数の培養容器の培養状況を取得して、スケジュール管理部で決定されたスケジュールを再度変更するスケジュール変更部と、を備える。スケジュール変更部は、第１の培養容器を撮像して得た画像を解析し、スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定する解析部を含む。スケジュール変更部は、複数の培養容器のスケジュールをグループに分類し、グループに属するいずれかの培養容器のイベントの時間帯を変更するときに、グループ内の他の培養容器のイベントと順番を入れ替える。

ここで、コンピュータを培養装置として動作させるプログラムおよびプログラム記憶媒体や、上記の培養装置の動作を方法のカテゴリで表現したものも、本発明の具体的態様として有効である。

本発明によれば、培養装置における培養工程のスケジュールが、細胞の培養状態の経時的変化に応じてより適切に調整される。

一実施形態での培養装置（ラボシステム）の構成例を示す図 一実施形態のラボシステムの動作例を示す流れ図 第１のスケジュール変更例を示す図 第２のスケジュール変更例を示す図 第３のスケジュール変更例を示す図 第４のスケジュール変更例を示す図 第５のスケジュール変更例を示す図

＜一実施形態での装置構成例＞
図１は、一実施形態での培養装置の構成例を示す図である。一実施形態では、培養細胞の培養および観察と、培養細胞に対する各種の培養操作とを行うラボシステムに培養装置が実装されている例を説明する。このラボシステムでは、複数の培養容器を用いて細胞の培養工程を並行して行うことができる。

ラボシステムは、恒温室１１と、搬送ロボット１２と、ウォッシャー１３と、ディスペンサ１４と、遠心器１５と、セルピッカー１６と、ピペッター１７と、シェーカー１８と、スライドホルダユニット１９と、オートシーラー２０と、コントローラ２１とを備えている。

ここで、恒温室１１、搬送ロボット１２、ウォッシャー１３、ディスペンサ１４、遠心器１５、セルピッカー１６、ピペッター１７、シェーカー１８、スライドホルダユニット１９およびオートシーラー２０は、それぞれコントローラ２１に配線で接続されている。
また、本明細書の図では、配線の接続を実線の矢印で示し、培養容器が搬送される流れを破線の矢印で示す。

恒温室１１には、培養細胞を培養する培養容器が収納される。恒温室１１の内部雰囲気は、内蔵の環境制御装置（不図示）により、細胞の培養に適した環境（例えば、温度３７℃、湿度９０％、ＣＯ₂濃度５％の雰囲気）に維持されるとともに、コンタミネーションを防止するために高い清浄度に保たれる。なお、培養容器には、培養細胞が培地とともに収容されている。また、培養細胞は、幹細胞（ｉＰＳ細胞、ＥＳ細胞）であってもよく、他の細胞であってもよい。

また、恒温室１１内には、複数の培養容器を収納する容器収納部２２（ストッカー）と、撮像部の一例としての観察ユニット２３と、容器搬送装置２４とが配置されている。

ここで、観察ユニット２３は、恒温室１１の環境下で培養細胞等の観察を行うための電子カメラモジュールである。一実施形態の観察ユニット２３は、透過型顕微鏡（例えば位相差顕微鏡）を介して培養細胞を撮像するミクロ観察系の撮像装置２３ａと、培養容器全体を俯瞰的に撮像できるマクロ観察系の撮像装置２３ｂとを有している。この観察ユニット２３は、培養操作の適否を判定するための検査画像を撮像することもできる。ミクロ観察系およびマクロ観察系の各撮像装置２３ａ，２３ｂで撮像された画像は、それぞれコントローラ２１に入力される。

なお、一実施形態の観察ユニット２３は、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）によるＯＣＴ装置２３ｃをさらに有する。ＯＣＴ装置２３ｃは、波長幅の広い光をプローブとして用いるため、その光に対して透明な被観察物の３次元構造を非染色・非侵襲で観察できる。

容器搬送装置２４は、コントローラ２１の制御によって、容器収納部２２および観察ユニット２３の間で培養容器の受け渡しを行う。これにより、恒温室１１の収納部に収納された培養容器を所定の時間間隔でタイムラプス観察することが可能となる。また、容器搬送装置２４は、コントローラ２１の制御によって、搬送ロボット１２との間で培養容器の受け渡しを行う。これにより、恒温室１１への培養容器の搬出／搬入を行うことができる。

なお、ラボシステムにおける恒温室１１の外の雰囲気は、恒温室１１と同等の環境条件でなくともかまわないが、環境条件のパラメータを恒温室１１の内部雰囲気に近づけてもよい。

搬送ロボット１２は、コントローラ２１の制御によって、ラボシステム内の各ユニット（ウォッシャー１３、ディスペンサ１４、遠心器１５、セルピッカー１６、ピペッター１７、シェーカー１８、スライドホルダユニット１９、オートシーラー２０）と恒温室１１との間で培養容器を搬送する。また、搬送ロボット１２は、外部からラボシステム内への培養容器の搬出／搬入を行う。

ウォッシャー１３は、主に培養容器の培地交換で用いられるユニットであって、培養容器から古い培地を吸引する。また、ディスペンサ１４は、主に培養容器の培地交換で用いられるユニットであって、培養容器に新しい培地を注入する。なお、ディスペンサ１４は、培養容器への薬剤の注入にも用いることができる。

一例として、ウォッシャー１３およびディスペンサ１４はほぼ同一の構成であって、使い捨てのシリンジチップを駆動させて培地吸引または培地注入を行う駆動部と、上記のシリンジチップを駆動部に着脱する着脱機構とを有している。

遠心器１５は、培養細胞と各種溶液とを遠心力で分離する装置である。一例として、遠心器１５は、凍結細胞の解凍処理を行ったときの細胞および上澄液の分離や、細胞培養時のトリプシンの除去に用いられる。

セルピッカー１６は、培養容器から任意のコロニーをピッキングして取り出す装置である。例えば、セルピッカー１６は、培養細胞の継代のときに用いられる場合もある。

ピペッター１７は、新たな培養容器に細胞を撒くための装置である。例えば、ピペッター１７は、培養細胞の継代のときに、ピッキングされたコロニーから得られた培養細胞を新たな培養容器に撒くために用いられる。また、ピペッター１７は、ｉＰＳ細胞の培養時に必要となるフィーダー細胞を培養容器に撒くときに用いることもできる。

シェーカー１８は、培養容器を略水平方向に振動させることで、培養容器内に撒かれた細胞を均一にならすための装置である。

スライドホルダユニット１９は、未使用の培養容器をピペッター１７等に供給するための装置である。また、オートシーラー２０は、培養容器の上にシールテープを張ることで、培養容器を密封する装置である。

コントローラ２１は、ラボシステムの動作を統括的に制御するとともに、ラボシステムにおける細胞の培養工程を培養容器単位で管理するコンピュータである。コントローラ２１は、スケジュール管理部３１と、解析部３２と、表示制御部３３と、記憶装置３４とを有している。なお、コントローラ２１には、ユーザの操作を受け付ける操作部３５と、画像等を表示するモニタ３６とが接続されている。

スケジュール管理部３１は、ラボシステムの各部を制御して、各々の培養容器に対する培養工程のイベント（培養容器のタイムラプス観察、培地交換、継代）を実行する。このとき、スケジュール管理部３１は、培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、培養工程のイベントを単位時間（例えば１０分）刻みで管理する。そして、スケジュール管理部３１は、同じ単位時間で重複するイベントが存在される場合、後から登録されるイベントの時間帯を変更することで重複登録を排除する。

解析部３２は、観察ユニット２３で撮像された画像を解析し、スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定する。なお、スケジュールの変更要件を満たす場合には、スケジュール管理部３１によって、後述する培養容器のスケジュール情報の変更が行われる。

表示制御部３３は、例えば、スケジュール等をモニタに表示させる。

記憶装置３４は、基本登録情報、スケジュール情報、培養容器の観察情報を記憶する不揮発性の記憶媒体である。なお、基本登録情報、スケジュール情報、培養容器の観察情報は、各々の培養容器に対してそれぞれ１セットずつ生成される。

ここで、基本登録情報は、培養容器で培養される細胞の種類、培地の種類、継代の履歴などを示す情報と、イベント変更の設定情報（各イベントの時期を変更するときの判定条件、イベントの時期を変更するときの許容時間幅）とを含む。また、上記のイベント変更の設定情報には、イベントを変更するときの希望時間帯の情報が含まれる。例えば、他の培養容器とのイベントの時間帯が重複してスケジュールの登録ができないときに、スケジュール管理部３１によって、上記の時間帯を示す情報が希望時間帯の情報として生成される。

スケジュール情報は、培養容器のタイムラプス観察・培地交換の実行時期をそれぞれ記録した情報である。また、スケジュール情報には、タイムラプス観察時の撮影条件の情報が含まれる。

また、培養容器の観察情報は、或る培養容器を対象としてタイムラプス観察で取得した複数の観察画像と、各観察画像の取得時期を示す情報と、観察期間における恒温室１１の環境条件の情報とを含む。

＜一実施形態での動作例＞
次に、図２を参照しつつ、一実施形態のラボシステムの動作例を説明する。図２の例では、それぞれ細胞が収容された複数の培養容器が予め恒温室１１に収納されるとともに、各培養容器について基本登録情報およびスケジュール情報が予め記憶装置３４に登録されている状態を前提として説明を行う。

ステップ＃１０１：スケジュール管理部３１は、記憶装置３４のスケジュール情報を参照し、いずれかの培養容器の培地交換の時期が到来したか否かを判定する。上記要件を満たす場合（ＹＥＳ側）には＃１０２に処理が移行する。一方、上記要件を満たさない場合（ＮＯ側）には＃１０３に処理が移行する。

ステップ＃１０２：スケジュール管理部３１は、ウォッシャー１３およびディスペンサ１４を制御して培地交換を実行する。

＃１０２でのスケジュール管理部３１は、搬送ロボット１２および容器搬送装置２４を制御して、培地交換を行う培養容器を容器収納部２２からウォッシャー１３に搬送する。そして、ウォッシャー１３が、培養容器から古い培地を吸引する。次に、ディスペンサ１４が、培養容器に新たな培地を注入する。なお、培地交換後の培養容器は、培地交換後に恒温室１１の容器収納部２２に再び収納される。その後、＃１０１に戻って上記した一連の処理が繰り返される。

ステップ＃１０３：スケジュール管理部３１は、記憶装置３４のスケジュール情報を参照し、いずれかの培養容器の観察開始時間が到来したか否かを判定する。上記要件を満たす場合（ＹＥＳ側）には＃１０４に処理が移行する。一方、上記要件を満たさない場合（ＮＯ側）には、＃１０１に戻って上記した一連の処理が繰り返される。

ステップ＃１０４：スケジュール管理部３１は、培養容器のタイムラプス観察を実行する。

＃１０４でのスケジュール管理部３１は、容器搬送装置２４を制御して、培養容器を容器収納部２２から観察ユニット２３に搬送する。そして、スケジュール管理部３１は、観察ユニット２３を制御して、ミクロ観察系の撮像装置２３ａによる培養細胞の観察画像と、ＯＣＴ装置２３ｃによる培養細胞の観察画像とを撮像する。なお、＃１０４でのスケジュール管理部３１は、マクロ観察系の撮像装置２３ｂで培養容器の全体観察画像を撮像してもよい。その後、スケジュール管理部３１は、記憶装置３４の培養容器の観察情報を更新する。具体的には、スケジュール管理部３１は、タイムラプス観察した培養容器の観察情報に、＃１０４で撮像された観察画像を対応付けて記録する。

ステップ＃１０５：解析部３２は、＃１０４で取得した画像を解析し、処理対象の培養容器（＃１０４で観察した培養容器）の継代を行うか否かを判定する。上記要件を満たす場合（ＹＥＳ側）には＃１０６に処理が移行する。一方、上記要件を満たさない場合（ＮＯ側）には＃１０８に処理が移行する。

一例として、＃１０５での解析部３２は、ミクロ観察系の観察画像またはＯＣＴでの観察画像を解析する。そして、解析部３２は、培養容器での細胞領域の占有率が閾値以上となるとき（コンフリューエントの状態に近い場合）に、継代を行うと判定する。

ステップ＃１０６：スケジュール管理部３１は、ウォッシャー１３、セルピッカー１６、ディスペンサ１４、ピペッター１７等を制御して、培養細胞の継代を実行する。一例として、＃１０６での継代は、以下のようにして行われる。

まず、ウォッシャー１３が、継代を行う培養容器から古い培地を吸引する。セルピッカー１６は、継代を行う培養容器から培養細胞のコロニーをピッキングする。このとき、培養容器から細胞を剥離させるためにトリプシン処理をおこなってもよい。次に、ディスペンサ１４は、スライドホルダユニット１９から供給された新たな培養容器に培地を注入する。そして、ピペッター１７は、ピッキングされたコロニーをある程度ばらばらにした上で、新たな培養容器に培養細胞を撒く。その後、培地をこぼさないように撹拌機で撹拌して細胞を均一にする。なお、継代後の培養容器は、培地交換後に恒温室１１の容器収納部２２に再び収納される。

ステップ＃１０７：スケジュール管理部３１は、継代後の培養容器について基本登録情報およびスケジュール情報を記憶装置３４に新規に登録する。

例えば、スケジュール管理部３１は、継代前の培養容器の基本登録情報を引き継ぎ、さらに今回の継代の履歴を基本登録情報に記録する。また、スケジュール管理部３１は、今回の継代を基準として、培養容器のタイムラプス観察と培地交換とを所定時間ごとに行うスケジュール情報を生成する。

また、継代前の培養容器での培養が中止される場合には、＃１０７でのスケジュール管理部３１は、継代前の培養容器のスケジュール情報を変更し、以後のイベントの実行をキャンセルしてもよい。この場合には、ラボシステムの培養工程のスケジュールにおいて、継代前の培養容器に関する全イベントの時間帯に空きが生じることとなる。その後、＃１１５に処理が移行する。

ステップ＃１０８：解析部３２は、＃１０４で取得した画像を解析し、処理対象の培養容器についてタイムラプス観察の時期を変更するか否かを判定する。上記要件を満たす場合（ＹＥＳ側）には＃１０９に処理が移行する。一方、上記要件を満たさない場合（ＮＯ側）には＃１１０に処理が移行する。

例えば、＃１０８での解析部３２は、同じ培養容器の前回の観察画像と今回の観察画像とを用いて、培養細胞の占有面積の変化率や、培養細胞の単独／２連結比率の変化率を求める。上記のパラメータは、培養細胞の分裂頻度に相関を有する。そのため、解析部３２は、上記のパラメータから、細胞分裂の頻度、細胞の分裂周期、コンフリューエントの予想時期などを求めることができる。そして、解析部３２は、細胞分裂の頻度、細胞の分裂周期、コンフリューエントの予想時期から、現在のタイムラプス観察のインターバルが適正でないと判定したときに、タイムラプス観察の時期を変更する。

ステップ＃１０９：スケジュール管理部３１は、処理対象の培養容器についてスケジュール情報のタイムラプス観察の時間帯を再設定する。この場合には、ラボシステムの培養工程のスケジュールにおいて、従前のタイムラプス観察の時間帯に空きが生じることとなる。その後、＃１１５に処理が移行する。

ステップ＃１１０：解析部３２は、＃１０４で取得した画像を解析し、処理対象の培養容器について培地交換の時期を変更するか否かを判定する。

例えば、＃１１０での解析部３２は、観察画像の培地に添加されるｐＨ試薬の色に基づいて、培地の交換が必要か否かを判定する。

上記要件を満たす場合（ＹＥＳ側）には＃１１１に処理が移行する。一方、上記要件を満たさない場合（ＮＯ側）には＃１１２に処理が移行する。

ステップ＃１１１：スケジュール管理部３１は、処理対象の培養容器についてスケジュール情報の培地交換の時間帯を再設定する。この場合には、ラボシステムの培養工程のスケジュールにおいて、従前の培地交換の時間帯に空きが生じることとなる。その後、＃１１５に処理が移行する。

ステップ＃１１２：解析部３２は、＃１０４で取得した画像を解析し、処理対象の培養容器が培養終了条件を満たすか否かを判定する。上記要件を満たす場合（ＹＥＳ側）には＃１１３に処理が移行する。一方、上記要件を満たさない場合（ＮＯ側）には、＃１０１に戻って上記した一連の処理が繰り返される。

一例として、＃１１２での解析部３２は、培養細胞の成長が停止している場合には、培養終了条件を満たすと判定する。

また、他の例として、＃１１２での解析部３２は、培養細胞が所望の状態になった場合（ｉＰＳ細胞へ脱分化できた場合や、ｉＰＳ細胞から所望の細胞に分化誘導できた場合など）に、培養終了条件を満たすと判定する。

このとき、解析部３２は、観察画像に含まれる培養細胞の形態的特徴（細胞の大きさ、細胞の形状、アポトーシスの有無等）や、細胞とマーカーとの反応に応じて、培養細胞が所望の状態にあるか否かを判定すればよい。なお、心筋細胞への分化誘導の場合には、複数フレームの観察画像から培養細胞の反復的な収縮運動（心筋細胞の脈動）が検出できたときに、解析部３２は培養終了条件を満たすと判定すればよい。

ステップ＃１１３：スケジュール管理部３２は、搬送ロボット１２を制御して、処理対象の培養容器をラボシステムから搬出する。

ステップ＃１１４：スケジュール管理部３１は、処理対象の培養容器のスケジュール情報を変更し、以後のイベントの実行をキャンセルする。この場合には、ラボシステムの培養工程のスケジュールにおいて、処理対象の培養容器に関する全イベントの時間帯に空きが生じることとなる。

ステップ＃１１５：スケジュール管理部３１は、＃１０７、＃１０９、＃１１１、＃１１４でのイベントの変更に伴って、スケジュール上で他の培養容器のイベント（あるいは処理対象の培養容器のイベント）を移動させる。

例えば、＃１１５でのスケジュール管理部３１は、他の培養容器の基本登録情報（イベント変更の設定情報）を参照し、上記の変更されたイベントと重複する時間帯から現在の時間帯に移動されたイベントを探索する。そして、スケジュール管理部３１は、上記の要件を満たすイベントが存在するときに、スケジュール上で他の培養容器のイベントを空きの生じた時間帯に移動させる。なお、上記の条件を満たす他の培養容器のイベントが存在しない場合には、スケジュール管理部３１は、＃１１５の処理を省略してもよい。

ここで、上記の要件を満たすイベントが複数存在する場合、スケジュール管理部３１は、各イベントにおける変更時の許容時間幅を考慮し、許容時間幅のより小さいイベントを優先的に移動させてもよい。また、スケジュール管理部３１は、公知の最適化問題のアルゴリズムを適用して、上記の要件を満たす各イベントの時間帯をそれぞれ調整してもよい。

また、例えば、グループ化された複数の培養容器で同種類の細胞を同時並行して培養しているケースでは、グループ内の培養容器のいずれかでスケジュールが変更されたときに、スケジュール管理部３１は、同じグループに含まれる他の培養容器のスケジュールも一括して変更する。これにより、同種類の細胞を大量培養するときに、ラボシステムによる培養工程のスケジュールの管理が容易となる。

ステップ＃１１６：表示制御部３３は、変更後のスケジュールをモニタ３６に更新表示させる。これにより、ユーザは培養工程のスケジュールの状態をリアルタイムで確認することができる。なお、表示制御部３３は、ユーザの表示指示があったときに、変更後のスケジュールをモニタ３６に表示するようにしてもよい。その後、＃１０１に戻って上記した一連の処理が繰り返される。以上で、図２の流れ図の説明を終了する。

＜一実施形態での実施例＞
以下、理解の便宜のため、一実施形態のラボシステムによるスケジュール変更例を具体的に説明する。なお、実施例の図３〜図７では、横方向が時間経過に対応する。

（第１のスケジュール変更例）
図３は、第１のスケジュール変更例を示す図である。図３の例では、培養容器Ａ〜Ｃにつき、それぞれタイムラプス観察のスケジュールが予め登録されている。また、図３の例では、培養容器Ａの４回目のタイムラプス観察との重複を排除するために、スケジュール管理部３１が、培養容器Ｂについて３回目のタイムラプス観察の時間帯を移動させている。

ここで、培養容器Ａの３回目のタイムラプス観察で、培養容器Ａの培養終了条件を満たすと解析部３２が判定した場合（＃１１２のＹＥＳ側）を考える。

このとき、スケジュール管理部３１は、培養容器Ａの４回目および５回目のタイムラプス観察をキャンセルする（＃１１４）。そして、スケジュール管理部３１は、培養容器Ｂについて３回目のタイムラプス観察の時間帯を空きの生じた時間帯に移動させる（＃１１５）。

（第２のスケジュール変更例）
図４は、第２のスケジュール変更例を示す図である。図４の例では、培養容器Ａ，Ｂにつき、それぞれタイムラプス観察のスケジュールが予め登録されている。また、図４の例では、培養容器Ａの５回目のタイムラプス観察との重複を排除するために、スケジュール管理部３１が、培養容器Ｂについて４回目のタイムラプス観察の時間帯を移動させている。

ここで、培養容器Ａの１回目のタイムラプス観察で、培養容器Ａのタイムラプス観察の時期を変更すると解析部３２が判定した場合（＃１０８のＹＥＳ側）を考える。

このとき、スケジュール管理部３１は、培養容器Ａのタイムラプス観察の時期を再設定する（＃１０９）。そして、スケジュール管理部３１は、培養容器Ｂと重複が生じたイベントの時間帯が空いたときには、培養容器Ｂについて４回目のタイムラプス観察の時間帯を空きの生じた時間帯に移動させる（＃１１５）。

（第３のスケジュール変更例）
図５は、第３のスケジュール変更例を示す図である。図５の例では、培養容器Ａ，Ｂにつき、それぞれ培地交換のスケジュールが予め登録されている。また、図５の例では、培養容器Ａの培地交換の許容時間幅は、培養容器Ｂの培地交換の許容時間幅よりも短くなっている。なお、図５において、各培養容器における培地交換の許容時間幅を細実線で示す
ここで、培養容器Ａについて、培地交換の時期を変更すると解析部３２が判定した場合（＃１１０のＹＥＳ側）を考える。

例えば、培養容器Ａの培地交換の時間帯を移動させたとき（＃１０９）に、培養容器Ａの６回目の培地交換と、培養容器Ｂの３回目の培地交換との間でイベントが一部重複したとする。この場合、スケジュール管理部３１は、培養容器Ａ，Ｂの培地交換の許容時間幅に基づいて、より許容時間幅が短い培養容器Ａの培地交換を優先し、培養容器Ｂの培地交換の時間帯を重複が生じないように移動させる（＃１１１，＃１１５）。

（第４のスケジュール変更例）
図６は、第４のスケジュール変更例を示す図である。図６は、グループ化された５つの培養容器Ａ１〜Ａ５で同種類の細胞を同時並行して培養しているケースである。図６の例では、予め登録されたスケジュールにおいて、培養容器Ａ１〜Ａ５の順に各イベントが連続的に実行されるようになっている。

一例として、培養容器Ａ１〜Ａ５のうち、培養容器Ａ２，Ａ４で細胞の成長が遅いと解析部３２が判定した場合（＃１１０のＹＥＳ側に相当）を考える。

このとき、スケジュール管理部３１は、培養容器Ａ１〜Ａ５の培地交換の時期をグループ内で入れ替えて、培養容器Ａ２，Ａ４の培地交換の時間帯を遅くする（＃１１１，＃１１５）。

（第５のスケジュール変更例）
図７は、第５のスケジュール変更例を示す図である。図７は、３つの培養容器Ａ〜Ｃで同種類の細胞を同時並行して培養しているケースである。図７の例では、予め登録されたスケジュールにおいて、培養容器Ａ〜Ｃの順に各イベントが連続的に実行されるようになっている。

一例として、培養容器Ａ〜Ｃのうち、培養容器Ｂで先に継代の時期が到来したと解析部３２が判定した場合（＃１０５のＹＥＳ側に相当）を考える。

このとき、スケジュール管理部３１は、培養容器Ｂの継代を先に行う（＃１０６）とともに、培養容器Ｂでの細胞の培養を継続する（＃１０７）。その後、培養容器Ａ，Ｃで継代の時期が到来したと解析部３２が判定した場合には、スケジュール管理部３１は、培養容器Ａ，Ｃの継代をそれぞれ実行する（＃１０６）。

（実施例に関する補足説明）
従来、細胞培養工程は、所定のスケジュールが組まれると、そのスケジュールに応じて実行されていた。しかしながら、同種の培養細胞であっても一般的な培養スケジュールが組まれている場合にも、細胞の培養状況によっては個別的に異なる場合がある。例えば、細胞Ａ１は、細胞の育成状態が順調で、同種の細胞Ａ２よりも細胞培養が早く進む場合がある。この場合には、細胞の培養状況に応じて各種のイベント（培地交換、継代など）をスケジュールより早く進めることも可能である。

そこで、図６，７に示されるように、複数の細胞同士のイベントの入れ替えではなく、１つの細胞容器に着目した場合には、その細胞の培養状況によって細胞培養工程の短縮が可能である。

一方、細胞の育成状態が悪いものでは、逆に各種イベントを遅らせることが必要な場合がある。その場合には、許容の範囲内で遅らせてイベントを実行すればよいが、許容範囲外の場合には細胞培養を続行することが無意味な場合もある。例えば、細胞が正常に育成されていない場合などである。

＜一実施形態の作用効果＞
一実施形態でのラボシステムは、コントローラ２１の制御下で、恒温室１１での細胞培養と、細胞のタイムラプス観察と、継代・培地交換に関する培養操作を実行する。そのため、一実施形態のラボシステムによれば、細胞の培養工程を大幅に省力化できる。また、一実施形態のラボシステムによれば、培養工程上での人為的なミスを抑制するとともに、培養工程を平準化できるので、培養細胞の品質を安定させることが容易となる。

また、一実施形態のラボシステムは、観察画像（＃１０４）の解析結果に応じて、処理対象の培養容器に対する培養工程のスケジュールを管理する（＃１０５、＃１０８、＃１１０、＃１１２）。そして、ラボシステムは、スケジュール上で処理対象の培養容器のイベントと時期が前後する他の培養容器のイベントを移動させる（＃１１５）。これにより、細胞の培養状態の経時的変化に応じて、各培養容器のスケジュールが自動的に調整されるので、ラボシステム全体として培養工程の最適化および培養工程のスループット向上を図ることができる。

例えば、研究室の共用設備で異なる細胞の培養を並行して行う場合、各培養容器でのスケジュールは全く異なるものとなるので、その管理が非常に煩雑となる。一実施形態のラボシステムでは、細胞の培養状態の経時的変化に応じて各培養容器のスケジュールが自動的に最適化されるので、有用性が高い。

＜実施形態の補足事項＞
（補足事項１）：上記実施形態において、観察ユニット２３は、レーザ光源および共焦点光学系を有する共焦点蛍光顕微鏡で細胞の観察を行う撮像装置（不図示）をさらに有していてもよい。

（補足事項２）：上記実施形態においてｉＰＳ細胞の培養を行うときには、スケジュール管理部３１は、継代に先立って、冷凍保存されたフィーダー細胞の解凍や、フィーダー細胞の培養を行うようにしてもよい。

（補足事項３）：上記実施形態では、コントローラ２１のスケジュール管理部３１、解析部３２、表示制御部３３をハードウェア的に実現する例を説明したが、これらの各部の機能をコンピュータのプログラムで実現させてもよい。なお、かかる場合には、プログラムは、例えば記憶装置３４などに記録すればよい。

（補足事項４）：なお、本明細書に含まれる培養装置の態様を付記１〜３として以下に示す。

（付記１）：内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器を収容可能な恒温室と、前記培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える培養装置であって、
予め登録されたスケジュールに基づいて、前記培養容器の培養工程のイベントを実行するスケジュール管理部と、
前記培養容器の培養状況を取得して、前記スケジュール管理部で決定されたスケジュールを再度変更するスケジュール変更部と、を備え、
前記スケジュール管理部は、前記スケジュール変更部の指示により、予め登録されたスケジュールに対して前記培養容器のイベントを移動させることを特徴とする培養装置。

（付記２）：付記１に記載の培養装置において、
前記第１培養容器を撮像して得た前記画像を解析し、前記スケジュールを早めに進めるかあるいは遅くするかを判定する解析部を、前記スケジュール変更部が有することを特徴とする培養装置。

（付記３）：付記２に記載の培養装置において、
前記解析部は、前記画像解析により前記培養細胞の育成状況が良好であると判定されると、前記スケジュールを早めに進める指示を前記スケジュール管理部に出力することを特徴とする培養装置。

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。

１１…恒温室、１２…搬送ロボット、１３…ウォッシャー、１４…ディスペンサ、１５…遠心器、１６…セルピッカー、１７…ピペッター、１８…シェーカー、１９…スライドホルダユニット、２０…オートシーラー、２１…コントローラ、２２…容器収納部、２３…観察ユニット、２４…容器搬送装置、３１…スケジュール管理部、３２…解析部、３３…表示制御部、３４…記憶装置、３５…操作部、３６…モニタ

Claims (12)

1. 内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、前記培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える培養装置であって、
   前記培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる前記培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行するスケジュール管理部と、
   前記複数の培養容器の培養状況を取得して、前記スケジュール管理部で決定されたスケジュールを再度変更するスケジュール変更部と、を備え、
   前記スケジュール変更部は、第１の培養容器を撮像して得た前記画像を解析し、前記スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定する解析部を含み、
   前記スケジュール変更部は、前記第１の培養容器の第１イベントが削除され、前記第１の培養容器と異なる第２の培養容器のスケジュールに前記第１イベントと重複する時間帯から時間を移動して登録された第２イベントが存在するときに、前記第１イベントの削除で生じた空き時間帯に前記第２イベントの時間帯を移動させる培養装置。
2. 内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、前記培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える培養装置であって、
   前記培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる前記培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行するスケジュール管理部と、
   前記複数の培養容器の培養状況を取得して、前記スケジュール管理部で決定されたスケジュールを再度変更するスケジュール変更部と、を備え、
   前記スケジュール変更部は、第１の培養容器を撮像して得た前記画像を解析し、前記スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定する解析部を含み、
   前記スケジュール変更部は、前記第１の培養容器の第１イベントの時間帯の変更先に時間帯が重複する第２イベントが登録されているときに、前記第１イベントの時間変更の許容幅と前記第２イベントの時間変更の許容幅とを比較し、前記第１イベントおよび前記第２イベントのうち前記時間変更の許容幅の大きいイベントの時間帯を移動させる培養装置。
3. 内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、前記培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える培養装置であって、
   前記培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる前記培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行するスケジュール管理部と、
   前記複数の培養容器の培養状況を取得して、前記スケジュール管理部で決定されたスケジュールを再度変更するスケジュール変更部と、を備え、
   前記スケジュール変更部は、培養容器を撮像して得た前記画像を解析し、前記スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定する解析部を含み、
   前記スケジュール変更部は、複数の前記培養容器のスケジュールをグループに分類し、前記グループに属するいずれかの前記培養容器のイベントの時間帯を変更するときに、前記グループ内の他の培養容器のイベントと順番を入れ替える培養装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の培養装置において、
   外部からのスケジュール変更指示を受け付ける受付部を、前記スケジュール変更部が有することを特徴する培養装置。
5. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の培養装置において、
   前記イベントは、前記培養容器の観察、培地交換、継代のいずれかを含むことを特徴とする培養装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の培養装置において、
   変更後のスケジュールを表示装置に表示させる表示制御部をさらに備える培養装置。
7. 内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、前記培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える培養装置を制御する培養管理方法であって、
   前記培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる前記培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行する第１の工程と、
   前記複数の培養容器の培養状況を取得して、登録されたスケジュールを再度変更する第２の工程と、を含み、
   前記第２の工程では、第１の培養容器を撮像して得た前記画像を解析し、前記スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定し、
   前記第２の工程では、前記第１の培養容器の第１イベントが削除され、前記第１の培養容器と異なる第２の培養容器のスケジュールに前記第１イベントと重複する時間帯から時間を移動して登録された第２イベントが存在するときに、前記第１イベントの削除で生じた空き時間帯に前記第２イベントの時間帯を移動させる培養管理方法。
8. 内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、前記培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える培養装置を制御する培養管理方法であって、
   前記培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる前記培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行する第１の工程と、
   前記複数の培養容器の培養状況を取得して、登録されたスケジュールを再度変更する第２の工程と、を含み、
   前記第２の工程では、第１の培養容器を撮像して得た前記画像を解析し、前記スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定し、
   前記第２の工程では、前記第１の培養容器の第１イベントの時間帯の変更先に時間帯が重複する第２イベントが登録されているときに、前記第１イベントの時間変更の許容幅と前記第２イベントの時間変更の許容幅とを比較し、前記第１イベントおよび前記第２イベントのうち前記時間変更の許容幅の大きいイベントの時間帯を移動させる培養管理方法。
9. 内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、前記培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える培養装置を制御する培養管理方法であって、
   前記培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる前記培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行する第１の工程と、
   前記複数の培養容器の培養状況を取得して、登録されたスケジュールを再度変更する第２の工程と、を含み、
   前記第２の工程では、第１の培養容器を撮像して得た前記画像を解析し、前記スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定し、
   前記第２の工程では、複数の前記培養容器のスケジュールをグループに分類し、前記グループに属するいずれかの前記培養容器のイベントの時間帯を変更するときに、前記グループ内の他の培養容器のイベントと順番を入れ替える培養管理方法。
10. 内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、前記培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える培養装置を制御するコンピュータに、
    前記培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる前記培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行する第１の工程と、
    前記複数の培養容器の培養状況を取得して、登録されたスケジュールを再度変更する第２の工程と、を実行させ、
    前記第２の工程では、第１の培養容器を撮像して得た前記画像を解析し、前記スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定し、
    前記第２の工程では、前記第１の培養容器の第１イベントが削除され、前記第１の培養容器と異なる第２の培養容器のスケジュールに前記第１イベントと重複する時間帯から時間を移動して登録された第２イベントが存在するときに、前記第１イベントの削除で生じた空き時間帯に前記第２イベントの時間帯を移動させるプログラム。
11. 内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、前記培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える培養装置を制御するコンピュータに、
    前記培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる前記培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行する第１の工程と、
    前記複数の培養容器の培養状況を取得して、登録されたスケジュールを再度変更する第２の工程と、を実行させ、
    前記第２の工程では、第１の培養容器を撮像して得た前記画像を解析し、前記スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定し、
    前記第２の工程では、前記第１の培養容器の第１イベントの時間帯の変更先に時間帯が重複する第２イベントが登録されているときに、前記第１イベントの時間変更の許容幅と前記第２イベントの時間変更の許容幅とを比較し、前記第１イベントおよび前記第２イベントのうち前記時間変更の許容幅の大きいイベントの時間帯を移動させるプログラム。
12. 内部雰囲気が所定の環境条件に維持されるととともに、培養細胞を培養する培養容器が複数収容可能な恒温室と、前記培養細胞の画像を撮像する撮像部と、を備える培養装置を制御するコンピュータに、
    前記培養容器ごとに予め登録されたスケジュールに基づいて、異なる前記培養容器の培養工程のイベントが重複しないように実行する第１の工程と、
    前記複数の培養容器の培養状況を取得して、登録されたスケジュールを再度変更する第２の工程と、を実行させ、
    前記第２の工程では、第１の培養容器を撮像して得た前記画像を解析し、前記スケジュールの変更要件を満たすか否かを判定し、
    前記第２の工程では、複数の前記培養容器のスケジュールをグループに分類し、前記グループに属するいずれかの前記培養容器のイベントの時間帯を変更するときに、前記グループ内の他の培養容器のイベントと順番を入れ替えるプログラム。
    

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