JP6399215B2 - 細胞培養システム及び細胞培養方法 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、細胞培養システム及び細胞培養方法に関する。

特許文献１には、培養操作を行う操作ロボットを備えた自動細胞培養装置が記載されている。

特開２００８−０５４６９０号公報

上記従来技術の自動細胞培養装置では、培養細胞、試薬類、培養器具類等の装置への搬入及び搬出は、入出庫部を介して行われる。この場合、搬入及び搬出作業を繰り返し行う必要があり、また装置内でのセット作業等は操作ロボットにより行われることになり、準備作業等に手間を要していた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、準備作業等の手間を軽減することができる細胞培養システム及び細胞培養方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、細胞の培養に使用される複数の機器と、前記細胞を培養するための操作を行うロボットと、前記複数の機器及び前記ロボットを収容する収容部と、前記収容部の複数の側面のうち２以上の前記側面にそれぞれ設けられた開閉可能な扉と、を有する、細胞培養システムが適用される。

また、本発明の別の観点によれば、上記の細胞培養システムによる細胞培養方法であって、前記２以上の側面にそれぞれ設けられた前記扉を同時に開き、前記複数の機器にアクセスする、細胞培養方法が適用される。

また、本発明のさらに別の観点によれば、細胞の培養に使用される複数の機器と、前記細胞を培養するための操作を行う手段と、前記複数の機器及び前記操作を行う手段を収容する手段と、前記収容する手段の側方における２以上の方向からの前記機器へのアクセスを許容する手段と、を有する、細胞培養システムが適用される。

本発明の細胞培養システム等によれば、準備作業等の手間を軽減することができる。

実施形態に係る細胞培養システムの上側から見た外観構成の一例を表す説明図である。 実施形態に係る細胞培養システムの前側から見た外観構成の一例を表す説明図である。 実施形態に係る細胞培養システムの後側から見た外観構成の一例を表す説明図である。 実施形態に係る細胞培養システムの左側から見た外観構成の一例を表す説明図である。 実施形態に係る細胞培養システムの右側から見た外観構成の一例を表す説明図である。 実施形態に係る細胞培養システムの上側から見た内部構成の一例を表す説明図である。 実施形態に係る細胞培養システムの前側から見た内部構成の一例を表す説明図である。 実施形態に係る細胞培養システムの右側から見た内部構成の一例を表す説明図である。 実施形態に係る細胞培養システムのロボットの一例を表す説明図である。 ロボットのハンドの形状の一例を表す説明図である。 ロボットのハンドの形状の一例を表す説明図である。 ハンドによるキャップの把持状態の一例を表す説明図である。 ハンドによるキャップの把持状態の一例を表す説明図である。 ハンドによるキャップの開閉動作の一例を表す説明図である。 ハンドによるキャップの開閉動作の一例を表す説明図である。 キャップ台の構造の一例を表す説明図である。 キャップ台にキャップが載置された状態の一例を表す説明図である。 インキュベータの開閉扉を開けた状態の一例を表す説明図である。 インキュベータの開閉扉の把持部の構造の一例を表す説明図である。 スライドプレート及び載置プレートの構造の一例を表す説明図である。 載置プレートにマルチプレートを載置した状態の一例を表す説明図である。 載置プレートにマルチプレートを載置した状態の一例を表す説明図である。 載置プレートにフラスコを載置した状態の一例を表す説明図である。 載置プレートにフラスコを載置した状態の一例を表す説明図である。 載置プレートにシャーレを載置した状態の一例を表す説明図である。 ピペット装置及びピペットホルダの構造の一例を表す説明図である。 ハンドによるピペットホルダの把持状態の一例を表す説明図である。 ハンドにより培地ボトルを把持して行う吸引操作の一例を表す説明図である。 コントローラの機能的構成の一例を表す説明図である。 扉を一の側面のみに設けた変形例に係る細胞培養システムの上側から見た外観構成の一例を表す説明図である。 コントローラのハードウェア構成例を表す説明図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

＜１．細胞培養システムの外観構成＞
まず、図１〜図５を用いて、本実施形態に係る細胞培養システムの外観構成の一例について説明する。なお、以下では、細胞培養システム等の構造の説明の便宜上、「上」「下」「左」「右」「前」「後」等の方向を図１等の各図に注記する方向に定め、適宜使用する。但し、該方向は細胞培養システム等の設置態様によって変動するものであり、各構成の位置関係を限定するものではない。

本実施形態に係る細胞培養システム１は、例えば人体組織等の細胞を培養するシステムである。図１〜図５に示すように、細胞培養システム１は、細胞の培養に使用される複数の機器３と、細胞を培養するための操作を行うロボット５（図９参照）と、複数の機器３及びロボット５を収容する収容部７とを有する。なお、図１では、ロボット５の図示を省略し、ロボット５が設置される基台９を図示している。

収容部７は、ロボット５が内部で例えば培地交換等の操作を行うためのキャビネットである。収容部７は、複数の側面を有しており、複数の側面のうち２以上の側面にそれぞれ設けられた開閉可能な扉を有する。この例では、収容部７は略直方体形状であり、４つの側面１１，１３，１５，１７をする。上記扉は、これら４つの側面１１，１３，１５，１７それぞれに１以上設けられている。

図１及び図２に示すように、前側の側面１１の略中央部には、開閉可能な２つの扉１９，１９が設けられている。扉１９，１９は、両端部を軸に２つの扉が中央から両端側に向けて回転されることにより、開放される。各扉１９には、取っ手２１と、窓２３が設けられている。詳細は後述するが、収容部７内の扉１９の近傍には、複数のチップボックス２５が載置された第１チップストッカ２７が配置されている。ユーザは扉１９の一方又は両方を開放することにより、上記第１チップストッカ２７へのアクセスが可能となり、例えばチップボックス２５の交換等を収容部７の外部から直接行うことができる。また、窓２３を介してピペットチップ２８（図２０、図２１参照）の使用状態やロボット５の動作状態等を確認することができる。

なお、側面１１の右側には窓２９が設けられており、ユーザは窓２９を介してインキュベータ３１（前側のインキュベータ３１）の状態等を確認することができる。また、側面１１の下方には、開閉可能な複数のパネル３３が設けられている。収容部７の床下には、各種機器の配線や、ロボット５の動作等を制御するコントローラ１００（図２３参照）等が設置されており、ユーザはパネル３３の少なくとも１つを開放することにより、上記配線やコントローラ１００のメンテナンス作業等を行うことができる。

図１及び図３に示すように、後側の側面１３には、開閉可能な２つの扉３５，３５が設けられている。扉３５，３５は、両端部を軸に２つの扉が中央から両端側に向けて回転されることにより、開放される。各扉３５には、取っ手３７と、窓３９が設けられている。詳細は後述するが、収容部７内の扉３５の近傍には、培地ボトルや試薬等が収納された冷蔵庫４１や、チップボックス４３が載置された第２チップストッカ４５が配置されている。ユーザは扉３５の一方又は両方を開放することにより、上記冷蔵庫４１や第２チップストッカ４５へのアクセスが可能となり、例えば冷蔵庫４１に収容された培地ボトルや試薬等の交換や、チップボックス４３の交換、冷蔵庫４１のメンテナンス等を収容部７の外部から直接行うことができる。また、窓３９を介して培地ボトル及びピペットチップの使用状態やロボット５の動作状態等を確認することができる。

なお、側面１３の右側には窓４７が設けられており、ユーザは窓４７を介してインキュベータ３１（後側のインキュベータ３１）の状態等を確認することができる。また、側面１３の下方には、開閉可能な複数のパネル４９が設けられており、ユーザはパネル４９の少なくとも１つを開放することにより、上記配線やコントローラ１００のメンテナンス作業等を行うことができる。

図１及び図４に示すように、左側の側面１５には、開閉可能な２つの扉５１，５１が設けられている。扉５１，５１は、両端部を軸に２つの扉が中央から両端側に向けて回転されることにより、開放される。各扉５１には、取っ手５３と、窓５５が設けられている。詳細は後述するが、収容部７内の扉５１の近傍には、ロボット５が培地交換等の作業を行うための作業台５７が配置されている。ユーザは扉５１の一方又は両方を開放することにより、上記作業台５７へのアクセスが可能となり、例えば作業台５７上の各種機器のメンテナンスや作業台５７の清掃等を収容部７の外部から直接行うことができる。また、窓５５を介して作業台５７及び各種機器の使用状態やロボット５の動作状態等を確認することができる。

なお、側面１５の後側には窓５９が設けられており、ユーザは窓５９を介して収容部７の内部状態を確認することができる。また、側面１５の下方には、開閉可能な複数のパネル６１が設けられており、ユーザはパネル６１の少なくとも１つを開放することにより、上記配線やコントローラ１００のメンテナンス作業等を行うことができる。

図１及び図５に示すように、右側の側面１７には、開閉可能な２つの扉６３，６３が設けられている。扉６３，６３は、両端部を軸に２つの扉が中央から両端側に向けて回転されることにより、開放される。各扉６３には、取っ手６５と、窓６７が設けられている。詳細は後述するが、収容部７内の扉６３の近傍には、複数のインキュベータ３１が配置されている。なお、前側の扉６３は前側に配置されたインキュベータ３１に対応しており、後側の扉６３は後側に配置されたインキュベータ３１に対応している。ユーザは扉６３の一方又は両方を開放することにより、上記インキュベータ３１へのアクセスが可能となり、例えば培養細胞が収容された容器のインキュベータ３１に対する出し入れ等を収容部７の外部から直接行うことができる。また、窓６７を介してインキュベータ３１の状態やロボット５の動作状態等を確認することができる。

なお、側面１７の後側には窓６９が設けられており、ユーザは窓６９を介して収容部７の内部状態を確認することができる。また、側面１７の下方には、開閉可能な複数のパネル７１が設けられており、ユーザはパネル７１の少なくとも１つを開放することにより、上記配線やコントローラ１００のメンテナンス作業等を行うことができる。

収容部７の天井部７３には、複数（単数でもよい）のファンユニット７５が設置されている。なお、図１では、ファンユニット７５の図示を省略している。これらファンユニット７５は、例えば収容部７外の空気を吸気してＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルタ等で浄化した後に、収容部７内に下降気流を形成し、収容部７の内部を外部に対して正圧（陽圧）に保持する。これにより、収容部７の内部空間が清浄に保持される。

なお、収容部７としては、内部でロボット５が細胞を培養するための操作等を行うことが可能な部屋であればよく、上記ファンユニットによる、気流・気圧を調整する機能の有無、内部空間を無菌状態に保つ機能の有無等は、特に限定されるものではない。また、収容部７としては、いわゆる安全キャビネットの他、例えばドラフトチャンバやクリーンベンチ、アイソレータ等が使用可能である。

収容部７の下端には、複数のアジャスタ７７が設置されている。これら複数のアジャスタ７７により収容部７を水平となるように精度良く調整できる。

なお、収容部７の構成態様は、上記に限定されるものではない。例えば、扉の数は各側面に１ずつでもよいし、３以上でもよいし、各面の扉の数を異ならせてもよい。また、全ての側面に扉を設ける必要はなく、２以上の側面に設けられればよい。また、収容部７の形状は直方体形状に限られるものではなく、例えば三角柱形状や五角柱形状等の多面体形状や、円筒状等、他の形状としてもよい。円筒状とする場合には、円筒状の側面のうち２以上の方向側に開閉可能な扉が設けられればよい。

なお、収容部７が、複数の機器及び細胞を培養するための操作を行う手段を収容する手段の一例であり、収容部７の扉１９，３５，５１，６３が、収容する手段の側方における２以上の方向からのアクセスを許容する手段の一例である。

＜２．細胞培養システムの内部構成＞
次に、図６〜図９を用いて、細胞培養システム１の内部構成の一例について説明する。これら図６〜図９では、収容部７の各側面１１，１３，１５，１７の一部（床７９より上側の部分）の図示を省略する。また、図６〜図８ではロボット５の図示を省略し、図９ではロボット５の図示のために複数の機器３の一部の図示を省略する。

（２−１．インキュベータ及び回転台）
収容部７内には、細胞を培養するためのインキュベータ３１と、インキュベータ３１が載置される回転台８９が配置されている。インキュベータ３１には細胞と培地を備えた容器が収容され、内部が一定の温度に調整されて保持される。インキュベータ３１に収容される、細胞と培地を備えた容器としては、例えば、フラスコ８１（図１８参照）、マルチプレート８３（図１７参照）、シャーレ８５（図１９参照）等が使用されるが、これら以外の容器を使用してもよい。なお、これらフラスコ８１、マルチプレート８３、シャーレ８５等が第１容器の一例である。インキュベータ３１はいわゆるＣＯ２インキュベータであり、各インキュベータ３１には二酸化炭素ガスが供給されて培養雰囲気が調整される。なお、二酸化炭素ガスを供給しないインキュベータを用いてもよい。

インキュベータ３１は、例えば略立方体形状であり、一の側面に開閉扉８７を備える。図６〜図８に示すように、インキュベータ３１は回転台８９上に載置されている。この回転台８９により、インキュベータ３１は回転軸心ＡＸ１周りに上記開閉扉８７がロボット５側及び側面１７の扉６３側を向くように回転される。回転台８９は、前後方向に２つ並列に配置されており、各回転台８９にはそれぞれ２台のインキュベータ３１が積み重ねて載置されている。つまり、この例では収容部７内に計４台のインキュベータ３１が配置されている。なお、インキュベータ３１の数は上記に限定されるものではなく、例えば回転台８９に１台ずつ載置されてもよいし、３台以上積み重ねて載置してもよい。また、回転台８９の数を２以外としてもよい。

各インキュベータ３１は、例えば重心が上記回転軸心ＡＸ１上に略位置するように回転台８９上に配置される。これにより、回転時にインキュベータ３１に作用する遠心力を低減し、回転動作を安定させることができる。但し、インキュベータ３１の載置位置はこれに限定されるものではなく、重心位置と回転軸心ＡＸ１とがずれて配置されてもよい。

前側に配置されたインキュベータ３１と、後側に配置されたインキュベータ３１とは、前後方向に対称な構造となっている。すなわち、図６に示すように、開閉扉８７がロボット５側を向いた状態において、前側に配置されたインキュベータ３１では、開閉扉８７が前側の端部を軸に後側から前側に向けて回転されることにより、開放される。一方、後側に配置されたインキュベータ３１では、開閉扉８７が後側の端部を軸に前側から後側に向けて回転されることにより、開放される。この開閉扉８７の開閉は、ロボット５が開閉扉８７に設けられた把持部９１を把持することにより行われる。このような構造とすることにより、前後方向においてインキュベータ３１，３１の中間位置に配置されるロボット５が各インキュベータ３１にアクセスする際に、開放された開閉扉８７が邪魔になるのを回避できる。

また、前側に配置された回転台８９と、後側に配置された回転台８９も、上記と同様に前後方向に対称な構造となっている。すなわち、図６に示すように、開閉扉８７がロボット５側を向いた状態において、前側に配置された回転台８９では、平面視において略四角形状である回転台８９の前側の一辺の左右両端にレバー９３，９３が設置されている。一方、後側に配置された回転台８９では、後側の一辺の左右両端にレバー９３，９３が設置されている。なお、前側の回転台８９の前方右側の角部の位置と、後側の回転台８９の後方右側の角部の位置には、回転台８９の回転をロックさせるロック機構９５がそれぞれ床７９に設置されている。

ユーザは、側面１７の扉６３を開放し、レバー９３を把持して回転台８９を回転させることにより、ロボット５により培地交換等の操作を行う際にはインキュベータ３１の開閉扉８７をロボット５側に向け、インキュベータ３１に対して培養細胞が収容された容器の出し入れ等を行う際には開閉扉８７を収容部７の扉６３側に向けることができる。また、ユーザは、ロック機構９５を操作することにより、インキュベータ３１の開閉扉８７がロボット５側を向いた位置、及び、扉６３側を向いた位置において回転台８９の回転をロックさせ、回転台８９を回転させる際にはロックを解除することができる。

上記のように、前側に配置された回転台８９と後側に配置された回転台８９とが、前後方向に対称な構造となっていることにより、前側に配置された回転台８９及びインキュベータ３１と、後側に配置された回転台８９及びインキュベータ３１とでは、回転方向が反対となる。すなわち、図６に示すように、インキュベータ３１の開閉扉８７をロボット５側から収容部７の扉６３側に向ける際には、前側に配置された回転台８９及びインキュベータ３１は矢印Ｒ１方向に回転され、後側に配置された回転台８９及びインキュベータ３１は矢印Ｒ２方向に回転される。一方、インキュベータ３１の開閉扉８７を収容部７の扉６３側からロボット５側に向ける際には、上記とは反対に、前側に配置された回転台８９及びインキュベータ３１は矢印Ｒ３方向に回転され、後側に配置された回転台８９及びインキュベータ３１は矢印Ｒ４方向に回転される。このような構造とすることにより、ユーザがレバー９３を把持して回転台８９を回転操作するための作業スペースを確保しつつ、前側のインキュベータ３１と後側のインキュベータ３１とを近接して配置させ、設置スペースを小型化することができる。

なお、インキュベータ３１や回転台８９の構成態様は、上記に限定されるものではない。例えば、ロボット５側及び扉６３側の両方に開閉扉を有する両面扉型のインキュベータを用いてもよい。この場合、回転台８９が不要となる。また、例えば電動モータ等により自動で回転する回転台を用いてもよい。

（２−２．作業台）
作業台５７上には、ロボット５が培地交換等の作業を行うための複数の機器が配置されている。図６に示すように、作業台５７の後方左側には、ピペット装置９７が配置されるピペットラック９９が配置されている。ピペット装置９７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り、吸引ボタン９６及び注入ボタン９８を備えている（図２０、図２２参照）。この例では、ピペットラック９９は、例えば容量の異なる３種類のピペット装置９７を配置可能となっている。ピペットラック９９の右側には、シャーレ８５が載置されるシャーレ台１０１、及び、キャップ台１０３が配置されている。キャップ台１０３には、ロボット５により把持され開閉が行われるキャップを備えた容器、例えば培地ボトル１０５（図１２参照）やフラスコ８１（図１８参照）等のキャップが横向きに載置される。このキャップ台１０３の詳細構造については後述する。なお、上記培地ボトル１０５やフラスコ８１等が第３容器の一例である。

作業台５７の略中央部には、ピペット装置９７を固定する固定台１０７が配置されている。ロボット５は、上記ピペットラック９９から使用するピペット装置９７を取り外し、固定台１０７に固定する。また、図７〜図９に示すように、固定台１０７は、ピペット装置９７を固定すると共に、その上部にピペット装置９７を駆動するピペット駆動装置１０９を支持している。ピペット駆動装置１０９は、例えばエアシリンダ等の押圧装置と図示しないモータとを有しており、モータにより押圧装置を回転軸周りに回転させて押圧方向を変更する。これにより、ピペット装置９７の上記吸引ボタン９６及び注入ボタン９８を操作し、ピペット装置９７に吸引又は注入を行わせることが可能である。ピペット駆動装置１０９は、コントローラ１００により制御される。すなわち、ロボット５が培地ボトル１０５やフラスコ８１、マルチプレート８３、シャーレ８５等を固定台１０７に固定されたピペット装置９７の先端位置に保持した際に、コントローラ１００は培地ボトル１０５に対して培地の吸引が行われるように、又はフラスコ８１等に対して培地の注入が行われるように、上記ピペット駆動装置１０９を介してピペット装置９７を制御する。なお、上記培地ボトル１０５やフラスコ８１、マルチプレート８３、シャーレ８５等が第２容器の一例である。

なお、上記ピペット駆動装置１０９の駆動機構は、上記エアシリンダ及びモータに限定されるものではない。例えば、エアシリンダの代わりに電動シリンダや油圧シリンダ、サーボモータ等を用いてもよく、ピペット装置９７の吸引ボタン及び注入ボタンを操作することが可能な機構であれば、その他の駆動機構や駆動源を用いてもよい。

また図６に示すように、固定台１０７におけるピペット装置９７が固定される箇所の前側には、アスピレータ１１１が設置されている。アスピレータ１１１は、図示しない真空ポンプに接続されており、培地交換の際に、フラスコ８１、マルチプレート８３、シャーレ８５等の培地を吸引して廃棄する。真空ポンプの駆動は、コントローラ１００により制御される。すなわち、ロボット５が上記フラスコ８１等をアスピレータ１１１の先端位置に保持した際に、コントローラ１００は培地の吸引が行われるように上記真空ポンプを駆動する。

作業台５７の前側には、チップボックス２５，４３が載置される複数のチップボックス台１１３，１１５が設置されている。チップボックス２５，４３は、ピペット装置９７に着脱される複数のピペットチップ２８（図２０、図２１参照）を収納した箱状のケースである。ロボット５は、第１チップストッカ２７及び第２チップストッカ４５に載置されたチップボックス２５，４３のうち、使用するチップボックスをチップボックス台１１３，１１５に運んで載置し、蓋を開放する。ロボット５は、ピペット装置９７を把持してチップボックス台１１３，１１５に載置されたチップボックス２５，４３上に移動させ、所望のピペットチップ２８に対してピペット装置９７の先端を押し付けることにより、ピペットチップ２８を装着する。

作業台５７の後方右側には、２つの培地ボトル１０５が載置される培地ボトル台１１７が配置されている。この例では、培地ボトル１０５として角筒状のボトルが使用されており、培地ボトル台１１７の角穴に培地ボトル１０５が挿入されることで、ロボット５が培地ボトルのキャップの開閉をする際にボトルが回るのを防止できる。なお、この例では培地ボトル１０５として容量が異なる大小２種類のボトルが使用され、培地ボトル台１１７にはそれらに対応した大小２種類の角穴が形成されている。なお、培地ボトル及び角穴の種類は１種類又は３種類以上としてもよく、また培地ボトル台１１７が載置可能なボトル数も１又は３以上としてもよい。

培地ボトル台１１７の前側には、複数のピペットチップ２８が直立状に配置されるチップスタンド１１９が配置されている。

チップスタンド１１９の前側には、２つのフラスコ８１が直立状態で載置されるフラスコ台１２１が配置されている。この例では、フラスコ８１として角筒状のボトルが使用されており、フラスコ台１２１の角穴にフラスコ８１が挿入されることで、ロボット５がフラスコ８１のキャップの開閉をする際にフラスコが回るのを防止できる。なお、この例ではフラスコ８１として容量が異なる大小２種類のフラスコが使用され、フラスコ台１２１にはそれらに対応した大小２種類の角穴が形成されている。なお、フラスコ８１及び角穴の種類は１種類又は３種類以上としてもよく、またフラスコ台１２１が載置可能なボトル数も１又は３以上としてもよい。

なお、以上説明した作業台５７の構造や機器の配置、使用される機器の種類や数等は一例であり、上記に限定されるものではない。例えば、複数台のロボット５や、２本のアームを備えた双腕ロボット等を用いる場合には、ロボットがピペット装置９７を把持しつつボタンを操作できるので、上述したピペット駆動装置１０９や固定台１０７等を不要としてもよい。

（２−３．冷蔵庫、その他の機器）
収容部７内の後側には、冷蔵庫４１が配置されている。冷蔵庫４１には、培地ボトル１０５や、図示しない試薬等が収納されている。図６及び図８に示すように、冷蔵庫４１はロボット５側の前面扉１２３及び側面１３の扉３５側の後面扉１２５を備えている。前面扉１２３は、右側の端部を軸に左側から右側に向けて回転されることにより、開放される。この前面扉１２３の開閉は、ロボット５が例えば前面扉１２３に設けられた把持部１２７を把持することにより行われる。一方、後面扉１２５は、左側の端部を軸に右側から左側に向けて回転されることにより、開放される。この後面扉１２５の開閉は、ユーザが後面扉１２５に設けられた把持部１２９を把持することにより行われる。このように、冷蔵庫４１が両面扉構造となっていることにより、ユーザは側面１３の扉３５を開放し、例えば冷蔵庫４１に収容された培地ボトル１０５や試薬等の交換等を行うことができる。また、ロボット５は、前面扉１２３を開放して冷蔵庫４１より所望の培地ボトル１０５等を取り出すことができる。

冷蔵庫４１と作業台５７との間には、加温器１３１が配置されている。加温器１３１は、冷蔵庫４１から取り出された培地ボトル１０５を加温する。加温器１３１は、容量が異なる大小２種類の培地ボトル１０５に対応した大小２種類の角穴１３３，１３５を２つずつ有している。ロボット５は、冷蔵庫４１から培地ボトル１０５を取り出した際には、培地を使用する前に角穴１３３，１３５に挿入して培地ボトル１０５を加温する。なお、加温器１３１の角穴の種類や数は、上記に限定されるものではない。

収容部７内の前側略中央部には、２つの第１チップストッカ２７が左右方向に並列して配置されている。図７に示すように、各第１チップストッカ２７には、チップボックス２５が左右方向に複数且つ上下方向に多段に配置されている。この例では、チップボックス２５としてチップ数が異なる大小２種類のチップボックスが使用されており、右側に配置された第１チップストッカ２７にはチップ数が多い大きなチップボックス２５が、左側に配置された第１チップストッカ２７にはチップ数が少ない小さなチップボックス２５が配置されている。なお、チップボックス２５の種類は１種類又は３種類以上としてもよく、また第１チップストッカ２７の数も１又は３以上としてもよい。

また、収容部７内の後側において、冷蔵庫４１の左側には第２チップストッカ４５が配置されている。図示は省略するが、第２チップストッカ４５には、上記第１チップストッカ２７と同様に、チップボックス４３が上下方向に多段に配置されている。なお、第２チップストッカ４５を複数配置してもよい。

なお、以上説明した冷蔵庫４１やその他の機器の構造や配置、使用される機器の種類や数等は一例であり、上記に限定されるものではない。例えば、冷蔵庫４１を片扉構造とし、インキュベータ３１と同様に、回転台により回転させる構造としてもよい。

（２−４．ロボット）
図９に示すように、ロボット５は、基台９と、アーム１３７とを有する、いわゆる単腕ロボットである。基台９は、収容部７の床７９に対し、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９は、収容部７における床以外の面（例えば天井面や側面等）に固定されてもよい。

アーム１３７は、基台９の上端部に旋回可能に支持されている。アーム１３７は、この例では７つの関節部を有し、７自由度を有するアームとして構成されている。アーム１３７の先端に取り付けられたハンド１３９は、互いに遠近する方向に動作可能な一対の爪部材１４１，１４１を備える。ロボット５は、ハンド１３９の爪部材１４１，１４１を用いて各種器具を把持したり、インキュベータ３１の開閉扉８７や冷蔵庫４１の前面扉１２３の開閉動作等を行うことが可能である。

上記ロボット５の動作は、コントローラ１００によって制御される。なお、ロボット５の構成態様は、上記に限定されるものではない。例えば、ロボット５は必ずしも単腕ロボットである必要はなく、例えば２本のアームを有する双腕ロボット等、複数のアームを有するロボットとしてもよい。また、アーム１３７の関節数や自由度は上記７に限定されるものではなく、７以外としたロボットとしてもよい。

なお、ロボット５が、細胞を培養するための操作を行う手段の一例である。

＜３．ロボットハンドの形状＞
次に、図１０〜図１２を用いて、ロボット５のハンド１３９の形状の一例について説明する。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、ロボット５のハンド１３９は、上述した一対の爪部材１４１，１４１と、ベース部１４３とを有する。ベース部１４３には、一対の爪部材１４１，１４１を互いに遠近動作するように駆動する駆動源（図示せず）が内蔵されている。駆動源としては、例えばエアシリンダや電動式モータが使用されるが、油圧式モータ等の他の駆動源を使用してもよい。各爪部材１４１は、接続部１４５を介して駆動源に連結されている。

爪部材１４１，１４１の対向する面１４７の対応する位置には、第１凹部１４９がそれぞれ形成されている。第１凹部１４９は、複数の器具の把持部、例えばインキュベータ３１の載置プレート１８３の把持部１８５や、ピペット装置９７を保持するためのピペットホルダ２１１の把持部２１３等にフィットする形状に形成されており、複数の器具の把持部と形状が共通化されている。これにより、１種類のハンドで他種類の器具等を把持できる。なお、この例では、第１凹部１４９は略台形状に形成されているが、例えば矩形状や半円状等、他の形状としてもよい。

また、爪部材１４１，１４１の対向する面１４７の、上記第１凹部１４９よりも先端側の対応する位置には、第２凹部１５１がそれぞれ形成されている。第２凹部１５１は、培地ボトル１０５やフラスコ８１等のキャップを備えた容器のキャップの回転による開閉（閉じる際の締め付け及び開く際の緩め）を行うための凹部である。この例では、第２凹部１５１は、略矩形状の比較的大きな凹部１５３の中にさらに略矩形状の比較的小さな凹部１５５が形成されることで、内部に複数の段が形成された段付き凹部として形成されている。

上記形状により、第２凹部１５１は複数種類の大きさのキャップを開閉させることが可能となっている。例えば図１１Ａに示すように、比較的大きなキャップ１５７を開閉させる場合には、第２凹部１５１の外側の角部１５９がキャップ１５７の外周面に食い込むことで、回転トルクによる爪部材１４１とキャップ１５７との滑りを防止しつつ、キャップ１５７の締め付け及び緩めを行うことができる。また、例えば図１１Ｂに示すように、比較的小さなキャップ１６１を開閉させる場合には、第２凹部１５１の内側の角部１６３がキャップ１５７の外周面に食い込むことで、回転トルクによる爪部材１４１とキャップ１６１との滑りを防止しつつ、キャップ１５７の締め付け及び緩めを行うことができる。なお、ここでは図示していないが、角部１５９及び角部１６３の両方が当たる中間的な大きさのキャップについても同様にして開閉できる。

以上により、ハンド１３９は、容量の異なる複数種類の培地ボトル１０５やフラスコ８１等のキャップを開閉することができる。なお、この例では、第２凹部１５１は大小２つの凹部により２段に形成されているが、３以上の異なる大きさの凹部により３段以上となるように形成してもよい。また、第２凹部１５１を構成する各凹部の形状は矩形状に限定されるものではなく、例えば台形状や半円状等、他の形状としてもよい。

また、第１凹部１４９と第２凹部１５１との位置関係は、第２凹部１５１の方が第１凹部１４９よりも爪部材先端側となっている。これにより、器具の把持に使用される第１凹部１４９をより爪部材基端側に位置させて、器具の把持を安定化させることができる。但し、この位置関係に限定されるものではなく、反対に第１凹部１４９を第２凹部１５１よりも先端側に形成してもよい。

次に、ハンド１３９によるキャップの開閉動作の一例について説明する。図１２Ａ及び図１２Ｂは、培地ボトル１０５のキャップ１０５ａを開閉する場合を示している。図１２Ａに示すように、培地ボトル１０５が培地ボトル台１１７の角穴１１８に挿入された状態において、培地ボトル１０５のキャップ１０５ａを開く（締め付けられた状態から緩めて取り外す）場合には、ロボット５はハンド１３９の爪部材１４１を用いてボトルの横方向からキャップ１０５ａを把持する。このとき、キャップ１０５ａは第２凹部１５１に嵌合される。そして、キャップ１０５ａが回転軸心ＡＸ２周りに回転（両矢印Ｒ５参照）するように、ロボット５はハンド１３９を回転軸心ＡＸ２周りに回転（旋回）させることで、キャップ１０５ａを締め付けられた状態から緩めることができる。このとき、前述のように、培地ボトル１０５が培地ボトル台１１７の角穴１１８に嵌合するので、ボトルが回るのを防止できる。

次に、図１２Ｂに示すように、ロボット５はハンド１３９を移動させてキャップ１０５ａを横方向から縦方向に持ち替える。つまり、ロボット５は爪部材１４１の先端部でボトルの縦方向からキャップ１０５ａを把持する。そして、アーム１３７が備える図示しないサーボモータにより、ハンド１３９を該ハンド１３９の回転軸心ＡＸ３周りに回転（両矢印Ｒ６参照）させることにより、キャップ１０５ａを回転させて培地ボトル１０５から取り外すことができる。

以上のように、比較的大きな回転トルクが必要となる、キャップ１０５ａの締め付けられた状態からの緩めを行う際には、ハンド１３９はキャップ１０５ａを横方向から把持して第２凹部１５１を用いて滑りを防止する。そして、比較的小さな回転トルクで済むその後の回転動作については、ハンド１３９はキャップ１０５ａを縦方向から把持し、ハンド１３９自身の回転駆動によりキャップ１０５ａを高速回転させて速やかに取り外すことができる。

なお、培地ボトル１０５のキャップ１０５ａを閉じる（取り外された状態から装着して締め付ける）動作については、上記動作を反対に行えばよいので説明を省略する。また、ここでは培地ボトル１０５のキャップ１０５ａを開閉する場合について説明したが、フラスコ８１のキャップ８１ａ（図１８参照）を開閉する場合も同様である。

＜４．キャップ台＞
次に、図１３を用いて、キャップ台１０３の構造の一例について説明する。前述のように、キャップ台１０３は作業台５７上に配置されており、培地ボトル１０５やフラスコ８１等のキャップが載置される。なお、図１３Ｂは培地ボトル１０５のキャップ１０５ａが載置された場合を図示している。

図１３Ａに示すように、キャップ台１０３は、上端部が略Ｖ字状に凹んだ載置部１６５と、載置部１６５の端部において上側に突出した板状のキャップ受け部１６７とを有する。載置部１６５の上端部はキャップ１０５ａが載置される載置面１６９を構成しており、この載置面１６９が略Ｖ字状に形成されることで、円筒状のキャップ１０５ａの転がりを防止できると共に、キャップ１０５ａの径の大きさに関わらず載置することが可能である。すなわち、キャップ台１０３は、容量の異なる複数種類の培地ボトル１０５やフラスコ８１等のキャップを載置することができる。また、載置部１６５のキャップ受け部１６７側の一部及びキャップ受け部１６７には、切り欠き部１７１が形成されている。切り欠き部１７１は、ハンド１３９の爪部材１４１の厚みよりも所定量だけ大きな幅となるように形成されている。これにより、ロボット５は、ハンド１３９の爪部材１４１，１４１の先端を、それらの並列方向（爪部材１４１，１４１が遠近動作する方向）に沿って切り欠き部１７１内に通過させることが可能である。

ロボット５がキャップ１０５ａをキャップ台１０３に載せる動作は次のようになる。すなわち、前述の図１２Ｂに示すように、ハンド１３９がキャップ１０５ａを縦方向から把持して培地ボトル１０５から取り外した状態において、ロボット５はその把持状態のままハンド１３９をキャップ台１０３に移動させる。そして、ロボット５は、ハンド１３９を横向きとした状態で爪部材１４１，１４１の先端を上側から下側に向けて切り欠き部１７１内に通過させ、キャップ１０５ａが載置面１６９に載置されると把持を解除する。これにより、図１３Ｂに示すように、キャップ１０５ａが横向き、つまりキャップ１０５ａの開口部１７３がキャップ受け部１６７とは反対側を向くように、キャップ台１０３に載置される。なお、キャップ１０５ａをキャップ台１０３から取り出す場合は上記と反対の動作となる。

なお、載置面１６９は、キャップ受け部１６７とは反対側の端部からキャップ受け部１６７に向けて高さが低くなるように若干傾斜しており、載置されたキャップ１０５ａがキャップ受け部１６７とは反対側に移動したり倒れたりすることを防止する。これにより、載置されたキャップ１０５ａは切り欠き部１７１の形成部分に位置することとなり、ハンド１３９による把持を円滑に行うことができる。また、上記では培地ボトル１０５のキャップ１０５ａを載置する場合について説明したが、フラスコ８１のキャップを載置する場合も同様である。

なお、以上説明したキャップ台１０３の構造は一例であり、上記に限定されるものではない。

＜５．インキュベータの載置プレート＞
次に、図１４〜図１９を用いて、インキュベータ３１に収容される載置プレート等の構造の一例について説明する。

図１４に、インキュベータ３１の開閉扉８７を開けた状態を示す。なお、図１４では、培養細胞を収容した容器や内扉等の図示を省略している。図１４に示すように、各インキュベータ３１の内部には、スライドプレート１７５が上下方向に多段（この例では４段）に配置されている。各スライドプレート１７５は、両端に設けられた側壁１７７がインキュベータ３１の内部に設置されたガイドレール１７９に沿ってスライドすることで、インキュベータ３１の外部に少なくとも一部が露出するように移動することが可能である。各スライドプレート１７５の上面には把持部１８１が設置されており、ユーザがインキュベータ３１に対して上記容器を搬入又は搬出する際に、手で把持部１８１を把持して各スライドプレート１７５をユーザ側にスライドさせることが可能である。これにより、スライドプレート１７５の奥側の容器についても容易に出し入れできる。

各スライドプレート１７５には、マルチプレート８３、フラスコ８１、シャーレ８５等の容器が載置される載置プレート１８３が配置されている。この例では、一枚のスライドプレート１７５に対して２枚の載置プレート１８３が把持部１８１の両側に配置されている。各載置プレート１８３は、インキュベータ３１への収納時に開閉扉８７側となる端部の下面に把持部１８５を備えている。把持部１８５は、幅方向（図１４中左右方向）の両端部が前述の爪部材１４１の第１凹部１４９にフィットする形状に形成された本体部１８７と、本体部１８７の下端に形成されたつば部１８９とを有する。本体部１８７の高さ、すなわち載置プレート１８３とつば部１８９との間隔は、爪部材１４１の厚みと略同じ寸法となっている。これにより、ハンド１３９が爪部材１４１の第１凹部１４９を本体部１８７に嵌合させつつ把持部１８５を把持した際に、爪部材１４１が載置プレート１８３とつば部１８９との間に嵌合し、載置プレート１８３を安定的に保持できる。なお、載置プレート１８３は、複数の器具の一例である。

なお、以上説明したインキュベータ３１の内部の構成態様は一例であり、上記に限定されるものではない。例えば、載置プレート１８３を使用せずに、フラスコ８１等の容器を直接スライドプレート１７５上に配置してもよい。また、スライドプレート１７５は一段に配置されてもよいし、４以外の多段配置としてもよい。また、スライドプレート１７５に配置される載置プレート１８３の数は１枚でもよいし、３以上としてもよい。

図１４に示すように、インキュベータ３１の開閉扉８７の軸とは反対側となる側面８７ａの下端には、前述の把持部９１が設置されている。図１５に示すように、把持部９１は、開閉扉８７の側面８７ａから開閉扉８７の側方に向けて突出した支持部１９１と、支持部１９１に固定されたボルト１９３及びナット１９５と、ボルト１９３のヘッド部１９３ａに対して回転可能に設けられた回転部１９７とを有する。ロボット５は、ハンド１３９で把持部９１の回転部１９７を把持し、開閉扉８７の開閉を行う。この際、回転部１９７が回転することにより、ロボット５が開閉扉８７の開閉動作に合わせてハンド１３９を旋回等させる必要が無くなり、ハンド１３９を任意の向きとしつつ開閉扉８７を開閉できるので、開閉扉８７の開閉を円滑に行うことができる。

図１６に、スライドプレート１７５及び載置プレート１８３の構造の一例を示す。なお、図１６は、スライドプレート１７５上に１枚の載置プレート１８３を載置した状態を示している。

図１６に示すように、スライドプレート１７５上の載置プレート１８３が配置される箇所には、位置決め用の突起１９９が設けられている。この例では、略円柱状の突起１９９が各載置プレート１８３ごとに２箇所設けられている。これらの突起１９９が、載置プレート１８３の対応する位置に形成された位置決め穴２０１に嵌合することで、載置プレート１８３が位置決めされる。また、スライドプレート１７５の開閉扉８７側となる端部には、載置プレート１８３の把持部１８５に対応する位置に凹部２０３が形成されている。この凹部２０３により、ハンド１３９が把持部１８５を把持する際に爪部材１４１がスライドプレート１７５に干渉するのを回避できる。なお、位置決め用の突起の数、配置、形状等は上記に限定されるものではなく、他の数、配置、形状等としてもよい。

載置プレート１８３には、載置されるマルチプレート８３等の容器を位置決めする複数の位置決め部材２０５が設けられる。位置決め部材２０５は、載置プレート１８３に対して位置を変更可能に着脱される。位置決め部材２０５の位置及び向き等を適宜変更することで、大きさや形状の異なる複数種類の容器を、共通の載置プレート１８３及び位置決め部材２０５を用いて位置決めすることができる。以下、この具体例について説明する。

この例では、各位置決め部材２０５は、略Ｌ字形状の板状部材であり、その一辺の２箇所においてボルト２０７により載置プレート１８３に固定される。載置プレート１８３には、ボルト２０７がねじ込まれる複数のねじ穴２０９が、位置決め部材２０５の複数パターンの固定位置に対応するように、予め設定された位置に形成されている。これにより、ボルト２０７がねじ込まれるねじ穴２０９を適宜変更することで、位置決め部材２０５の位置及び向きを所望の位置及び向きに変更することができる。

例えば図１６に示す例では、各位置決め部材２０５が載置プレート１８３の外縁近傍にその外形に沿う向きで固定されている。この場合、図１７Ａに示すように容量の大きなマルチプレート８３を位置決めしたり、図１８Ａに示すように容量の大きなフラスコ８１を位置決めすることが可能である。また、各位置決め部材２０５を上記と同じ向きで載置プレート１８３の外縁より内側の位置に固定することで、図１７Ｂに示すように容量の小さなマルチプレート８３を位置決めしたり、図１８Ｂに示すように容量の小さなフラスコ８１を位置決めすることが可能である。さらに、各位置決め部材２０５を上記と異なる向きに傾斜させて固定することで、図１９に示すように円形状のシャーレ８５を位置決めすることが可能である。

なお、以上説明した例では、位置決め部材２０５によりマルチプレート８３、フラスコ８１、シャーレ８５を位置決めする場合について説明したが、これら以外の他の種類の容器を使用してもよく、その場合にはそれらの容器に対応したねじ穴２０９を形成しておくことで、共通の位置決め部材２０５を用いて位置決めすることができる。また、マルチプレート８３やフラスコ８１について１種類又は容量の異なる３種類以上の容器を使用してもよいし、シャーレ８５についても容量の異なる複数種類の容器を使用してもよい。また、上述した位置決め部材２０５の形状や大きさ、固定方法等は一例であり、その他の形状や大きさ、固定方法等としてもよい。

＜６．ピペット装置による吸引又は注入＞
次に、図２０〜図２２を用いて、ピペット装置９７による試料の吸引又は注入動作の一例について説明する。図２０に示すように、ピペット装置９７には、ロボット５がピペット装置９７を保持するためのピペットホルダ２１１が取り付けられている。ピペットホルダ２１１は、上面に把持部２１３を備えている。この把持部２１３は、前述の載置プレート１８３の把持部１８５と同様の構造であり、幅方向（図２０中紙面に垂直な方向）の両端部が前述の爪部材１４１の第１凹部１４９にフィットする形状に形成された本体部２１５と、本体部２１５の上端に形成されたつば部２１７とを有する。本体部２１５の高さ、すなわちピペットホルダ２１１の上面とつば部２１７との間隔は、爪部材１４１の厚みと略同じ寸法となっている。これにより、図２１に示すように、ハンド１３９が爪部材１４１の第１凹部１４９を本体部２１５に嵌合させつつ把持部２１３を把持した際に、爪部材１４１がピペットホルダ２１１の上面とつば部２１７との間に嵌合し、ピペット装置９７を安定的に保持できる。なお、ピペットホルダ２１１は、複数の器具の一例である。

ピペット装置９７の下端には、ピペットチップ２８が装着される。このピペットチップ２８は、ピペット装置９７により一の試料の吸引及び注入が行われる度に交換される。ピペットチップ２８の装着は、例えばロボット５がピペット装置９７をチップボックス２５，４３上に移動させ、所望のピペットチップ２８に対してピペット装置９７の先端を押し付けることによって行う。また、ピペットチップ２８の取り外しは、例えば作業台５７の適宜の位置にチップ取り外し用の押し当て部材（図示せず）が配置されており、ロボット５がピペット装置９７を移動させてピペットチップ２８を上記押し当て部材に押し当てることによって行う。取り外された使用済みのピペットチップ２８は、押し当て部材の下方に配置された図示しない廃棄箱に落下し、廃棄される。

吸引又は注入を行う際には、ロボット５は、ピペット装置９７を固定台１０７に固定する。そして、例えば図２２に示す例では、ロボット５がハンド１３９により、キャップを取り外した培地ボトル１０５を固定台１０７に固定されたピペット装置９７の先端位置に移動させて保持する。この状態において、前述のようにピペット駆動装置１０９によりピペット装置９７の吸引ボタン９６が操作され、ピペット装置９７による培地の吸引が行われる。この際、例えば培地ボトル１０５内の培地が少量となったときに、培地ボトル１０５を傾斜させてボトルの底の角部を吸引する等により、重力を利用した効率的且つ無駄のない吸引操作を実施できる。

また、培地の吸引後には、ロボット５がハンド１３９により、フラスコ８１、マルチプレート８３、シャーレ８５等を固定台１０７に固定されたピペット装置９７の先端位置に保持する。この状態において、ピペット駆動装置１０９によりピペット装置９７の注入ボタン９８が操作され、ピペット装置９７によるフラスコ８１等への培地の注入が行われる。この際、フラスコ８１等を例えば傾斜や揺動等させながら注入する等により、容器内の培地のムラを抑制しつつ略均一に注入する等が可能となり、重力を利用した効率的且つ無駄のない注入操作を実施できる。

＜７．コントローラの機能的構成＞
次に、図２３を参照しつつ、コントローラ１００の機能的構成の一例について説明する。

図２３に示すように、コントローラ１００は、スケジューラ１０２と、ロボット制御部１０４と、ピペット制御部１０６とを有する。スケジューラ１０２には、インキュベータ３１に収容された各細胞について、例えば培地交換の時期等の細胞培養に関わるスケジュール等が記録されている。ロボット制御部１０４は、スケジューラ１０２に記録されたスケジュールに基づいてロボット５の動作を制御し、細胞を培養するための操作を実行する。ピペット制御部１０６は、ロボット制御部１０４からの信号に基づいてピペット駆動装置１０９を制御し、ロボット制御部１０４の制御によるロボット５の動作と連携させつつ、ピペット装置９７による培地等の試料の吸引及び注入を実行する。

細胞培養システム１は、上記コントローラ１００によりロボット５及びピペット駆動装置１０９を制御し、細胞を培養するための操作を自動的に実行する。以下、細胞を培養するための操作の一例として培地交換操作の詳細について説明する。なお、ここではインキュベータ３１に収容された容器のうち、例えばフラスコ８１の培地を交換する場合について説明する。

コントローラ１００は、スケジューラ１０２に記録されたスケジュールに基づき、所定の細胞について培地を交換する時期が到来すると、ロボット制御部１０４によりロボット５の動作制御を開始する。まず、ロボット５は、ロボット制御部１０４の制御により、ハンド１３９を用いて冷蔵庫４１の前面扉１２３を開放し、冷蔵庫４１から培地ボトル１０５を取り出して加温器１３１の角穴１３３（又は角穴１３５）にセットする。次に、ロボット５は、ハンド１３９を用いてインキュベータ３１の開閉扉８７を開き、培地の交換対象であるフラスコ８１が載置された載置プレート１８３をインキュベータ３１から取り出して図示しないテーブルにセットし、フラスコ８１を載置プレート１８３から取り出してフラスコ台１２１の角穴にセットする。その後、ロボット５は、加温された培地ボトル１０５を加温器１３１から取り出して培地ボトル台１１７の角穴１１８にセットし、キャップ１０５ａを取り外してキャップ台１０３に載置する。

次に、ロボット５は、ピペットラック９９から使用するピペット装置９７を取り外して固定台１０７に固定し、キャップ１０５ａが取り外された培地ボトル１０５を培地ボトル台１１７から取り出して、固定台１０７に固定されたピペット装置９７の先端位置に保持する。ピペット制御部１０６は、ロボット制御部１０４からの信号に基づいて上記保持動作が行われたことを検出すると、ピペット駆動装置１０９を制御してピペット装置９７の吸引ボタン９６を操作し、培地ボトル１０５から所定量の培地を吸引する。吸引が完了すると、ロボット５は、ロボット制御部１０４の制御により、培地ボトル１０５を培地ボトル台１１７に戻すと共に、フラスコ台１２１にセットされたフラスコ８１のキャップ８１ａを取り外してキャップ台１０３に載置する。そして、ロボット５は、キャップ８１ａが取り外されたフラスコ８１をフラスコ台１２１から取り出して、アスピレータ１１１の先端位置に保持する。このとき、コントローラ１００が真空ポンプを駆動することで、アスピレータ１１１によりフラスコ８１内の培地が吸引されて廃棄される。次に、ロボット５は、培地が吸引されたフラスコ８１を固定台１０７に固定されたピペット装置９７の先端位置に保持する。ピペット制御部１０６は、ロボット制御部１０４からの信号に基づいて上記保持動作が行われたことを検出すると、ピペット駆動装置１０９を制御してピペット装置９７の注入ボタン９８を操作し、フラスコ８１に所定量の培地を注入する。

次に、ロボット５は、ロボット制御部１０４の制御により、培地が交換されたフラスコ８１をフラスコ台１２１に戻すと共に、キャップ８１ａをキャップ台１０３から取り出してフラスコ８１に装着する。その後、ロボット５は、フラスコ８１をフラスコ台１２１から取り出して載置プレート１８３に載置し、該載置プレート１８３をインキュベータ３１内に戻して開閉扉８７を閉じる。これにより、フラスコ８１の培地の交換を終了する。なお、以上では、開放された冷蔵庫４１の前面扉１２３を閉じる動作や、ピペット装置９７のピペットチップ２８を交換する動作、使用済みの培地ボトル１０５を冷蔵庫４１に戻す動作等については、説明を省略している。

なお、以上説明した動作は一例であり、各動作の順番等を適宜変更してもよい。また、培地交換以外の操作、例えば新しい培地に細胞を移す継代操作等を、ロボット５により実行してもよい。

また、上述したスケジューラ１０２、ロボット制御部１０４、ピペット制御部１０６における処理等は、これらの処理の分担の例に限定されるものではなく、例えば、１つの処理部で処理されてもよく、また、更に細分化された処理部により処理されてもよい。また、コントローラ１００の各機能は、後述するＣＰＵ９０１（図２５参照）が実行するプログラムにより実装されてもよいし、その一部又は全部がＡＳＩＣやＦＰＧＡＴ等の専用集積回路９０７（図２５参照）、その他の電気回路等の実際の装置により実装されてもよい。

＜８．本実施形態による効果の例＞
以上説明したように、本実施形態に係る細胞培養システム１は、細胞の培養に使用される複数の機器３と、細胞を培養するための操作を行うロボット５と、複数の機器３及びロボット５を収容する収容部７と、収容部７の複数の側面のうち２以上の側面１１，１３，１５，１７にそれぞれ設けられた開閉可能な扉１９，３５，５１，６３とを有する。これにより、扉１９，３５，５１，６３の少なくとも１つを開放することで、収容部７の側面から内部に直接アクセスすることが可能となり、培養細胞、試薬類、培養器具類等の収容部７への搬入及び搬出並びにメンテナンス作業等を、ユーザが収容部７内に入ることなく外部から直接的に行うことができる。また、２以上の扉を同時に開放することで、収容部７内への複数のアクセスルートを確保できることとなり、ユーザは複数の側面から同時に搬入、搬出及びメンテナンス等の作業を行うことができる。したがって、細胞培養に関わる準備作業等を効率良く実施でき、手間を軽減できると共に、各機器のメンテナンス作業等の作業性を向上できる。また、人が収容部７内に侵入することによる汚染を防止できる。

また、本実施形態において、複数の機器３に、扉６３が設けられた側面１７近傍に配置され、一の側面に開閉扉８７を備えたインキュベータ３１と、インキュベータ３１が載置され、開閉扉８７がロボット５側及び扉６３側を向くようにインキュベータ３１を回転させる回転台８９とが、含まれる場合には、次のような効果を得る。すなわち、上記構成により、ロボット５により培地交換等の操作を行う際にはインキュベータ３１の開閉扉８７をロボット５側に向け、ユーザがインキュベータ３１に対して培養細胞を収容した容器をセット等する際には開閉扉８７を収容部７の扉６３側に向けることで、扉６３を開放して、上記容器のセット等の作業を、ユーザが収容部７内に入ることなく外部から直接行うことができる。また、回転台８９を使用することで、一の側面に開閉扉８７を備えた汎用のインキュベータを使用して、収容部７の外部からのアクセスが可能な細胞培養システムを構築できる。

また、本実施形態において、回転台８９に積み重ねて配置された複数のインキュベータ３１が載置される場合には、次のような効果を得る。すなわち、インキュベータ３１の個数を増やすことができるので、培養できる試料数を増やすことができる。また、回転台８９の載置重量を増大できるので、回転時の速度や振動を低減でき、インキュベータ３１に収容された培養細胞への衝撃の影響を低減することができる。

また、本実施形態において、インキュベータ３１が、細胞と培地を備えたフラスコ８１、マルチプレート８３、シャーレ８５等の容器が載置される載置プレート１８３と、載置プレート１８３に位置を変更可能に着脱され、上記フラスコ８１等の容器を位置決めする複数の位置決め部材２０５とを有する場合には、次のような効果を得る。すなわち、位置決め部材２０５の位置を適宜変更して載置プレート１８３に装着することで、大きさや形状の異なる複数種類の上記容器を、複数種類の載置プレートを用意することなく共通の載置プレート１８３を用いて載置することが可能となる。

また、本実施形態において、ピペット装置９７と、ピペット装置９７を固定する固定台１０７とが、複数の機器３に含まれ、細胞培養システム１が、ロボット５により培地ボトル１０５やフラスコ８１等の容器を保持し、固定台１０７に固定されたピペット装置９７により上記容器に対して試料の吸引又は注入が行われるように、ロボット５及びピペット装置９７を制御するコントローラ１００を有する場合には、次のような効果を得る。すなわち、固定されたピペット装置９７に対してロボット５がハンド１３９により上記容器を保持するので、例えば容器を傾けたり揺動させたりしつつ吸引又は注入する等により、重力を利用した効率的且つ無駄のない吸引・注入操作を実施できる。また、上記容器のみを保持すればよいので、ロボット５としていわゆる単腕型のロボットを用いることが可能となり、いわゆる双腕ロボットを用いる場合に比べて、設置スペース、コストを大幅に低減できる。

また、本実施形態において、ロボット５が、互いに遠近する方向に動作可能な一対の爪部材１４１を有し、複数の機器３が、爪部材１４１により把持され開閉が行われるキャップを備えた培地ボトル１０５やフラスコ８１等と、キャップが横向きに載置されるキャップ台１０３と、を含み、キャップ台１０３が、上端部が略Ｖ字状に凹み、爪部材１４１が通過可能な切り欠き部１７１が形成された載置部１６５を有する場合には、次のような効果を得る。すなわち、キャップ台１０３によりキャップを横向きに載置できるので、キャップの開口部１７３が載置面１６９に接触することによるコンタミを防止できると共に、キャップの開口部１７３が上方を向くことによる異物（例えば収容部７内に浮遊する試料、試薬、ゴミや埃等）の混入を防止できる。また、キャップ台１０３の載置部１６５に爪部材１４１が通過可能な切り欠き部１７１が形成されているので、爪部材１４１で把持したキャップを載置したり、載置されたキャップを把持する操作を円滑に行うことができる。また、載置部１６５の上端部が略Ｖ字状に凹んだ形状となっているので、１種類のキャップ台１０３で大きさの異なる複数種類のキャップを載置できる。

また、本実施形態において、一対の爪部材１４１，１４１の対向する面１４７に第１凹部１４９が形成されており、複数の機器３が、第１凹部１４９にフィットする形状の把持部１８５，２１３を備えた複数の器具（載置プレート１８３やピペットホルダ２１１）を含む場合には、次のような効果を得る。すなわち、このように複数の器具において把持部を共通化することで、１種類のハンド１３９（爪部材１４１）を用いて多種類の器具を把持することが可能となり、ハンド１３９（爪部材１４１）を共通化できる。

また、本実施形態において、一対の爪部材１４１，１４１の対向する面１４７にキャップを開閉するための第２凹部１５１が形成されており、第２凹部１５１が、略矩形状の凹部１５３の中にさらに略矩形状の凹部１５５が形成されることで内部に複数の段が形成された段付き凹部である場合には、次のような効果を得る。すなわち、このように爪部材１４１に段付き凹部を形成することにより、１種類のハンド１３９（爪部材１４１）を用いて大きさの異なる複数種類の容器についてキャップを開閉することが可能となり、ハンド１３９（爪部材１４１）を共通化できる。また、段部がキャップの側面に食い込むことにより滑りを防止できる効果もある。

また、本実施形態において、扉３５が設けられた側面１３近傍に配置され、ロボット５側の前面扉１２３及び扉３５側の後面扉１２５を備えた冷蔵庫４１が、複数の機器３に含まれる場合には、次のような効果を得る。すなわち、後面扉１２５を開放することで、培地ボトル１０５や試薬類等の冷蔵庫４１への搬入及び搬出を、ユーザが収容部７内に入ることなく外部から直接行うことができる。したがって、細胞の培養に関わる準備作業等を効率良く実施でき、手間を軽減できる。

また、本実施形態において、ロボット５が単一のアーム１３７及びハンド１３９を備えた単腕ロボットである場合には、双腕ロボットを用いる場合に比べて設置スペース、コストを大幅に低減できる。

また、本実施形態において、収容部７が、４つの側面１１，１３，１５，１７を有し、扉１９，３５，５１，６３が４つの側面１１，１３，１５，１７それぞれに１以上設けられる場合には、次のような効果を得る。すなわち、４つの扉１９，３５，５１，６３を同時に開放することで、収容部７内への４つのアクセスルートを確保できることとなり、４つの側面から同時に搬入、搬出やメンテナンス等の作業を行うことができる。したがって、作業の効率をさらに向上し、手間をさらに軽減できる。

＜９．変形例＞
以上、添付図面を参照しながら一実施の形態について詳細に説明した。しかしながら、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲は、ここで説明した実施の形態に限定されるものではない。本実施形態の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、技術的思想の範囲内において、様々な変更や修正、組み合わせなどを行うことに想到できることは明らかである。従って、これらの変更や修正、組み合わせなどが行われた後の技術も、当然に技術的思想の範囲に属するものである。

例えば、上記実施形態では、収容部７の２以上の側面に対して開閉可能な扉を設けるようにしたが、扉を設ける側面は２以上に限定されるものではなく、１つの側面のみに扉を設ける構成としてもよい。例えば図２４に示すように、回転台８９及びインキュベータ３１が近傍に配置される側面１７のみに１以上の開閉可能な扉６３を設ける構成としてもよい。

また、以上では、上記実施形態に係るシステムを例えば人体組織等の細胞培養の用途に用いる場合を一例として説明したが、他の用途、例えば細菌などの微生物の培養等の用途に上記システムを使用してもよい。

＜１０．コントローラのハードウェア構成例＞
次に、図２５を参照しつつ、上記で説明したＣＰＵ９０１が実行するプログラムにより実装された各制御部１０２，１０４，１０６等による処理を実現するコントローラ１００のハードウェア構成例について説明する。

図２５に示すように、コントローラ１００は、例えば、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等の特定の用途向けに構築された専用集積回路９０７と、入力装置９１３と、出力装置９１５と、ストレージ装置９１７と、ドライブ９１９と、接続ポート９２１と、通信装置９２３とを有する。これらの構成は、バス９０９や入出力インターフェース９１１を介し相互に信号を伝達可能に接続されている。

プログラムは、例えば、ＲＯＭ９０３やＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１７等の記録装置に記録しておくことができる。

また、プログラムは、例えば、フレキシブルディスクなどの磁気ディスク、各種のＣＤ・ＭＯディスク・ＤＶＤ等の光ディスク、半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２５に、一時的又は永続的に記録しておくこともできる。このようなリムーバブル記録媒体９２５は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することもできる。この場合、これらのリムーバブル記録媒体９２５に記録されたプログラムは、ドライブ９１９により読み出されて、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置に記録されてもよい。

また、プログラムは、例えば、ダウンロードサイト・他のコンピュータ・他の記録装置等（図示せず）に記録しておくこともできる。この場合、プログラムは、ＬＡＮやインターネット等のネットワークＮＷを介し転送され、通信装置９２３がこのプログラムを受信する。そして、通信装置９２３が受信したプログラムは、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置に記録されてもよい。

また、プログラムは、例えば、適宜の外部接続機器９２７に記録しておくこともできる。この場合、プログラムは、適宜の接続ポート９２１を介し転送され、入出力インターフェース９１１やバス９０９等を介し上記記録装置に記録されてもよい。

そして、ＣＰＵ９０１が、上記記録装置に記録されたプログラムに従い各種の処理を実行することにより、上記の各制御部１０２，１０４，１０６等による処理が実現される。この際、ＣＰＵ９０１は、例えば、上記記録装置からプログラムを、直接読み出して実行してもよく、ＲＡＭ９０５に一旦ロードした上で実行してもよい。更にＣＰＵ９０１は、例えば、プログラムを通信装置９２３やドライブ９１９、接続ポート９２１を介し受信する場合、受信したプログラムを記録装置に記録せずに直接実行してもよい。

また、ＣＰＵ９０１は、必要に応じて、例えばマウス・キーボード・マイク（図示せず）等の入力装置９１３から入力する信号や情報に基づいて各種の処理を行ってもよい。

そして、ＣＰＵ９０１は、上記の処理を実行した結果を、例えば表示装置や音声出力装置等の出力装置９１５から出力してもよく、さらにＣＰＵ９０１は、必要に応じてこの処理結果を通信装置９２３や接続ポート９２１を介し送信してもよく、上記記録装置やリムーバブル記録媒体９２５に記録させてもよい。

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

１ 細胞培養システム
３ 複数の機器
５ ロボット
７ 収容部
１１ 側面
１３ 側面
１５ 側面
１７ 側面
１９ 扉
３１ インキュベータ
３５ 扉（第２扉の一例）
４１ 冷蔵庫
５１ 扉
６３ 扉（第１扉の一例）
８１ フラスコ（第１容器、第２容器、第３容器の一例）
８１ａ キャップ
８３ マルチプレート（第１容器、第２容器の一例）
８５ シャーレ（第１容器、第２容器の一例）
８７ 開閉扉
８９ 回転台
９７ ピペット装置
１００ コントローラ
１０３ キャップ台
１０５ 培地ボトル（第２容器、第３容器の一例）
１０５ａ キャップ
１０７ 固定台
１２３ 前面扉
１２５ 後面扉
１３７ アーム
１３９ ハンド
１４１ 爪部材
１４７ 対向する面
１４９ 第１凹部
１５１ 第２凹部
１５３ 凹部
１５５ 凹部
１６５ 載置部
１７１ 切り欠き部
１８３ 載置プレート（複数の器具の一例）
１８５ 把持部
２０５ 位置決め部材
２１１ ピペットホルダ（複数の器具の一例）
２１３ 把持部

Claims (11)

1. 細胞の培養に使用される複数の機器と、
   前記細胞を培養するための操作を行うロボットと、
   前記複数の機器及び前記ロボットを収容する収容部と、
   前記収容部の複数の側面のうち２以上の前記側面にそれぞれ設けられた開閉可能な２以上の扉と、
   を有し、
   前記複数の機器は、
   前記２以上の扉のうちのいずれか１つの特定の第１扉が設けられた前記側面近傍に配置され、一の側面に開閉扉を備えたインキュベータと、
   前記インキュベータが載置され、前記開閉扉が前記ロボット側及び前記第１扉側を向くように前記インキュベータを回転させる回転台と、を含む、
   細胞培養システム。
2. 細胞の培養に使用される複数の機器と、
   前記細胞を培養するための操作を行うロボットと、
   前記複数の機器及び前記ロボットを収容する収容部と、
   前記収容部の複数の側面のうち２以上の前記側面にそれぞれ設けられた開閉可能な２以上の扉と、
   を有し、
   前記複数の機器は、
   前記２以上の扉のうちのいずれか１つの特定の第２扉が設けられた前記側面近傍に配置され、前記ロボット側の前面扉及び前記第２扉側の後面扉を備えた冷蔵庫を含む、
   細胞培養システム。
3. 前記回転台には、
   積み重ねて配置された複数の前記インキュベータが載置される、
   請求項１に記載の細胞培養システム。
4. 前記インキュベータは、
   前記細胞と培地を備えた第１容器が載置される載置プレートと、
   前記載置プレートに位置を変更可能に着脱され、前記第１容器を位置決めする複数の位置決め部材と、を有する、
   請求項１又は３に記載の細胞培養システム。
5. 前記複数の機器は、
   ピペット装置と、
   前記ピペット装置を固定する固定台と、を含み、
   前記細胞培養システムは、
   前記ロボットにより第２容器を保持し、前記固定台に固定された前記ピペット装置により前記第２容器に対して試料の吸引又は注入が行われるように、前記ロボット及び前記ピペット装置を制御するコントローラをさらに有する、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の細胞培養システム。
6. 前記ロボットは、
   互いに遠近する方向に動作可能な一対の爪部材を有し、
   前記複数の機器は、
   前記爪部材により把持され開閉が行われるキャップを備えた第３容器と、
   前記キャップが横向きに載置されるキャップ台と、を含み、
   前記キャップ台は、
   上端部が略Ｖ字状に凹み、前記爪部材が通過可能な切り欠き部が形成された載置部
   を有する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の細胞培養システム。
7. 前記一対の爪部材は、
   対向する面に第１凹部が形成されており、
   前記複数の機器は、
   前記第１凹部にフィットする形状の把持部を備えた複数の器具を含む、
   請求項６に記載の細胞培養システム。
8. 前記一対の爪部材は、
   対向する面に前記キャップを開閉するための第２凹部が形成されており、
   前記第２凹部は、
   略矩形状の凹部の中にさらに略矩形状の凹部が形成されることで内部に複数の段が形成された段付き凹部である、
   請求項６又は７に記載の細胞培養システム。
9. 前記ロボットは、
   単一のアーム及びハンドを備えた単腕ロボットである、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の細胞培養システム。
10. 前記収容部は、４つの前記側面を有し、
    前記２以上の扉は４以上であり、前記４つの側面それぞれに１以上設けられる、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の細胞培養システム。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の細胞培養システムによる細胞培養方法であって、
    前記２以上の側面にそれぞれ設けられた前記２以上の扉を同時に開き、前記複数の機器にアクセスする、細胞培養方法。
    

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