JP6860492B2 - 細胞処理装置 - Google Patents
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Description
本願は、日本国特願２０１５−２０６１９４号に基づく優先権を主張し、引用によって本願明細書の記載に組み込まれる。
本発明は、細胞を処理するためのアイソレータを備えた細胞処理装置に関する。
近年、人体の様々な部位の組織、細胞、受精卵等を用いて細胞培養を行い、再生医療に使用することが実用化されている。この細胞培養は、培養中に細胞が細菌等に汚染されないようにすることが重要である。そのため、内部が無菌状態に維持できる構成の筐体内で、細胞の培養が行えるようにした細胞処理装置の一例として、自動培養装置が既に提案されている。
上記自動培養装置は、筐体内に、細胞を培養する培養容器を格納するための培養室、培養室から培養容器を取り出す搬送ロボット、搬送ロボットで取り出した培養容器を受け渡して培養容器の培地交換や薬剤の供給等の処理を行うための複数のロボットを備えた培養処理装置を配置して構成されている。前記培養処理装置内には、内部空間を上部空間と下部空間とに仕切るための第１区画壁が設けられ、その第１区画壁に、使用済みのチップを廃棄するための廃棄口を形成し、その廃棄口にダクトの上端開口部を連通接続し、そのダクトの下端開口部に、廃棄容器が連通接続されている。また、前記培養処理装置内には、培地交換により廃棄される廃液を貯留するための複数の貯留タンクを備えている（例えば、特許文献１）。
上記特許文献１の構成では、使用済みのチップが廃棄される廃棄容器や廃液を貯留するための貯留タンクを備えているものの、廃液して不要になった培養容器や薬剤を使用して空になった空き容器等の複数種類の容器を廃棄する廃棄部を備えていない。これら不要になった容器は、前記チップに比べて大きな物であるため、次のような不都合があった。つまり、培養処理装置内での処理中に、培養処理装置内が不要になった培養容器や空き容器等で満杯になってしまい、一旦それら容器を培養処理装置外へ運び出さなければ、ロボットが処理を行うことができない。これらの容器を培養処理装置外へ運び出すためには、処理中の培養容器を培養室に戻さなければならない。従って、培養容器を培養室に戻すための作業時間が必要になるだけでなく、培養容器を運び出した後に、培養処理装置内を再度無菌状態にするための多くの時間が必要になる。その結果、処理を中断する時間が多く必要になるため、大量生産を効率よく行うことができず、再生医療の普及が進まないという不都合があった。このようなことは、細胞の培養を行う自動培養装置のみに限らず、培養された細胞を小分けして容器に詰めて製品化する細胞処理装置全般に言えることである。
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、処理装置内を無菌状態に維持したまま、処理中に発生する不要な容器を外部へ廃棄できるようにすることによって、処理を中断することなく、効率よく行える細胞処理装置を提供することを課題とする。
本発明に係る細胞処理装置は、無菌状態に維持された内部空間を有し、該内部空間において細胞を処理するアイソレータと、該アイソレータ内で細胞を処理する際に使用する試薬の入った容器であって、該試薬を使用して不要になった容器を廃棄物として一旦投入してから前記アイソレータの外部へ廃棄するための密閉可能な収容部を有する廃棄ボックスと、前記収容部を除染するための除染手段とを備え、前記廃棄ボックスは、前記アイソレータと前記収容部とを廃棄物の投入時に連通可能で、かつ、廃棄物の投入後で廃棄前に遮断可能に構成された開閉自在な第１開閉手段と、前記収容部に投入された廃棄物を外部へ廃棄する時に該収容部と該外部とを連通可能で、かつ、廃棄物の廃棄後に遮断可能に構成された開閉自在な第２開閉手段とを備えていることを特徴とする。
また、本発明に係る細胞処理装置においては、前記第２開閉手段を開放して廃棄物を廃棄する時に、前記収容部内へエアを供給する収容部用エア供給手段を備えていてもよい。
また、本発明に係る細胞処理装置においては、前記第２開閉手段が、前記収容部の下端に形成される開口を開閉可能な板状の蓋体から構成され、前記蓋体を開放して廃棄物を廃棄する時に、該蓋体の収容部側となる面へエアを供給する蓋体用エア供給手段を備えていてもよい。
また、本発明に係る細胞処理装置においては、前記廃棄物は、容器本体と、容器本体の開口を閉じて内部を密封するための蓋とを備え、前記廃棄物の廃棄時に、前記蓋をして内部が密封された状態で廃棄するように構成されていることが好ましい。
また、本発明に係る細胞処理装置においては、前記除染手段が、前記収容部に接続されていてもよい。
また、本発明に係る細胞処理装置においては、前記除染手段が、前記アイソレータに配置又は接続されており、前記除染手段から前記アイソレータに供給される除染流体の一部を前記収容部に供給するように構成されていてもよい。
また、本発明に係る細胞処理装置においては、前記容器を前記アイソレータ内に搬入するためのパスボックスを備え、該パスボックスから搬入されて使用された前記容器が、前記廃棄ボックスに投入されることが望ましい。
以下、本発明の細胞処理装置の一例である培養細胞製品の製造装置（以下、製造装置という）について説明する。尚、以下の説明における前後左右の説明は、左右に関しては図１及び図２に示された状態に対応しており、前後に関しては、図２における下方が「前方」に対応し、同上方が「後方」に対応する（方向は図２にも記載している）。
図１〜図３に、本実施形態の製造装置が示されている。この製造装置は、細胞培養容器（以下において培養容器という）１を収容する複数台のインキュベータ２と、無菌状態に維持された内部空間を有し、該内部空間においてインキュベータ２から送られた培養容器１に入った細胞を処理するための横長状のアイソレータ（処理装置）３と、培養容器１にて培養された細胞を小分けして投入するために必要となる物品（試薬が入った容器も含む）をアイソレータ３に搬入可能な複数（図２では２台）のパスボックス４を備えている。培養容器１としては、例えば多層に細胞を培養することができるハイパーフラスコ（コーニングインターナショナル（株）製）を用いることができる。この培養容器１は、容器本体１Ａと、容器本体１Ａの上端開口を閉じて内部を密封するための蓋１Ｂとを備える。培養容器１の廃棄時に、蓋１Ｂをして内部が密封された状態で廃棄されるため、培養容器１内に残っている液が外部へ漏れ出して、後述する収容部２７Ｓ（図７参照）内に付着することを抑制できる。各部は図１に概略的に示す制御装置Ｘによって制御される。制御装置Ｘは製造装置に一体的に備えられていてもよいし、製造装置とは別体でケーブルや無線によって接続されたもの（例えばパーソナルコンピュータ）であってもよい。また、制御装置Ｘが製造装置に一体的に備えられ、オペレータが操作する制御装置Ｘの操作部（例えばタブレット端末）だけを製造装置と別体にしてもよい。
インキュベータ２は、図１に示すように上下２段に積み重ねた状態で設けられ、図２に示すようにアイソレータ３の左端１箇所とアイソレータ３の後側の左端部２箇所の合計３箇所に設けられ、全部で６台備えられている。上段及び下段のインキュベータ２，２は、同一構成であり、各インキュベータ２は、ケーシング２Ａ内に多数の培養容器１を収容可能なラック（図示せず）を備えている。ケーシング２Ａは、一側面から培養容器１を出し入れすることができるように一側面が開放された箱型形状である。そのケーシング２Ａの一側面の開口を閉じる２枚の扉２Ｂ，２Ｃが開閉自在にケーシング２Ａに取り付けられている。例えば、内側の扉２Ｃを、透明な材料で構成することによって、外側の扉２Ｂを開放するだけで、収容されている培養容器１の収容数や細胞の培養状態を内側の扉２Ｃで開口を閉じた状態で確認することができる。また、インキュベータ２の内部には、培養雰囲気を調整するための二酸化炭素ガスが供給されるように構成されている。また、インキュベータ２内のラックに収容されている培養容器１は、図示していない送出し機構により、アイソレータ３内に設けられている複数の載置台５上へ送り出されるように構成されている。載置台５は、インキュベータ２に対応して同数の６個配置されている。
前記のように、アイソレータ３は横長状（本実施形態では平面視長方形状）であって、アイソレータ３の短手側の側面（本実施形態では左側面）に１組（上下２台）のインキュベータ２が位置し、長手側の側面（本実施形態では後側面）に複数組（本実施形態では２組）のインキュベータ２が位置する。この構成により、培養細胞数を減らすことなく製造装置を小型化できる。
アイソレータ３は、インキュベータ２から取り出した培養容器１の増殖度合いを確認すべく培養容器１を観察位置まで移動させるための、２台の第１ロボットアーム６，７を備える観察部８と、観察部８に連設され観察部８で観察された培養容器１のうちの所定数の細胞を有する培養容器１内の細胞を、パスボックス４，４から搬入された多数の製品容器９（例えばバイアル瓶、図１の拡大図参照）に移し替えるための各種処理を行う、３台の第２ロボットアーム１０，１１，１２を備える処理部１３と、移し替えた多数の製品容器９を取り出すための取出口１４とを備えている。アイソレータ３の前後壁には、アイソレータ３内にオペレータが手を入れて作業をすることができる多数の作業用グローブ（図示せず）が取り付けられる。図２に示すように、５台のロボットアーム６，７，１０，１１，１２は、アイソレータ３の長手方向に沿い、左右方向に延びる一直線上に配置されている。
左右方向基準で左側の第１ロボットアーム６は、アイソレータ３の短手側の側面（本実施形態では左側面）に位置する１組のインキュベータ２と、長手側の側面（本実施形態では後側面）に位置するうちで左側１組のインキュベータ２とに対応しており、これらインキュベータ２に収容される培養容器１を取り扱うことができる（各ロボットアームの届く範囲（平面視）を図２に二点鎖線の円で示している）。また、右側の第１ロボットアーム７は、アイソレータ３の長手側の側面に位置するうちで右側１組のインキュベータ２に対応しており、このインキュベータ２に収容される培養容器１を取り扱うことができる。
また、左右方向基準で左側の第２ロボットアーム１０及び中側の第２ロボットアーム１１は、アイソレータ３の長手側の側面（本実施形態では後側面）に位置するうちで左側のパスボックス４に対応しており、このパスボックス４に収容される（または収容されていた）物品及び試薬を取り扱うことができる。
また、右側の第２ロボットアーム１２は、アイソレータ３の長手側の側面（本実施形態では後側面）に位置するうちで右側のパスボックス４と、製品容器９の搬出用のボックス２２とに対応しており、このパスボックス４に収容される（または収容されていた）物品及び試薬、ボックス２２に収容される製品容器９を取り扱うことができる。
更に、図２に示した二点鎖線の円が重なり合っていることで示されるように、５台のロボットアーム６，７，１０，１１，１２は、相互に物品の受け渡しが可能な位置関係に配置されている。
このように、アイソレータ３内に各ロボットアーム６，７，１０，１１，１２が位置することにより、各ロボットアーム６，７，１０，１１，１２はインキュベータ２、アイソレータ３、パスボックス４、ボックス２２の各々に対して、目的に適した動作が可能である。このため、作業効率を向上でき、培養細胞製品を大量生産することに資することができる。
本実施形態における第１ロボットアーム６，７及び第２ロボットアーム１０，１１，１２は、同一構成であるため、左端に位置する第１ロボットアーム６についてのみ説明する。第１ロボットアーム６は、多関節型のロボットアームからなり、アイソレータ３のベース部材１５に固定される固定部６Ａと、固定部６Ａの先端部に縦軸回りで回動自在なベース部６Ｂと、このベース部６Ｂの先端部に横軸回りで揺動自在な第１アーム６Ｃと、第１アーム６Ｃの先端部に横軸回りで揺動自在な第２アーム６Ｄと、第２アーム６Ｄの先端部に横軸回りで揺動自在な第３アーム６Ｅと、第３アーム６Ｅの先端に対向して取り付けられた一対の把持部６Ｆ，６Ｆとを備えている。一対の把持部６Ｆ，６Ｆは、接近及び離間可能に構成されている。このように多関節型の第１ロボットアーム６，７は、インキュベータ２から送り出された培養容器１を一対の把持部６Ｆ，６Ｆで掴んで（図１参照）観察位置にある顕微鏡１６まで移動させる。第２ロボットアーム１０，１１，１２は、前記培養容器１の他、図１に示す遠沈管１７、調合タンク１８等を掴んで各種処理を行うことができるようになっている。
観察位置にある顕微鏡１６は、２台の第１ロボットアーム６，７の間に配置されている。このように顕微鏡１６を配置することによって、左側の第１ロボットアーム６で培養容器１を顕微鏡１６まで移動させて細胞を観察し、観察した結果、所定数の細胞を有すると判断された培養容器１を右側の第1ロボットアーム７で掴んで処理部１３側へ迅速に移動させることができる。要するに、左側の第１ロボットアーム６は、主として顕微鏡１６まで培養容器１を移動させる作業を行い、右側の第１ロボットアーム７は、所定数の細胞を有すると判断された培養容器１を処理部１３側へ移動させる作業を行うことによって、作業の迅速化を図ることができる。所定数の細胞を有しているとの判断は、製造装置のオペレータ（人）が目視にて細胞数を数えることによって判断してもよいし、アイソレータ３に設けられたカメラで撮像した画像を解析して自動的に細胞数を算出し、その算出した細胞数によって制御装置Ｘが自動的に判断してもよい。尚、右側の第１ロボットアーム７に対向位置するインキュベータ２から送り出される培養容器１は、右側の第１ロボットアーム７で掴んで顕微鏡１６まで移動させることになる。また、処理部１３にも細胞を観察するための顕微鏡２５が設置されている。この顕微鏡２５の観察ステージに載せる血球計算盤等の対象物は、右端の第２ロボットアーム１２が掴んで移動させることになる。
また、観察後の培養容器１は、右側の第１ロボットアーム７から処理部１３の左端に配置された第２ロボットアーム１０に直接渡すことにより搬送されるだけではない。観察後の培養容器１は、例えば第２ロボットアーム１０が処理作業中である場合に、搬送装置１９によって処理部１３の左端の第２ロボットアーム１０又は処理部１３の左右中央に配置された第２ロボットアーム１１が把持できる位置まで搬送される。この搬送装置１９は、アイソレータ３の前側壁に沿って設けられ、アイソレータ３の観察部８の右端部から処理部１３の左右中央部まで搬送することができる搬送長さに設定されている。従って、右側の第１ロボットアーム７が観察後の培養容器１を搬送装置１９の搬送始端部に渡すと、搬送装置１９は、２台の第２ロボットアーム１０又は１１が把持できる位置まで培養容器１を搬送する。
この搬送装置１９は、観察部８に位置する少なくとも１台のロボットアーム（本実施形態では第１ロボットアーム７）と処理部１３に位置する複数のロボットアーム（本実施形態では２台の第２ロボットアーム１０，１１）とに対応して設けられる。第１ロボットアーム７は第２ロボットアーム１０に対して直接物品の受け渡しが可能である。そして搬送装置１９は、直接物品の受け渡しができない第１ロボットアーム７と第３ロボットアーム１１とに対して物品の受け渡しを可能とする。このため、第２ロボットアーム１０が作動中で、第１ロボットアーム７から第２ロボットアーム１０を介して第３ロボットアーム１１に物品の受け渡しが不可能な場合でも、第１ロボットアーム７から搬送装置１９を介して第３ロボットアーム１１に物品の受け渡しが可能である。このことから、アイソレータ３内で並行して（複数ルートで）物品を搬送できる。よって、アイソレータ３内での作業効率を向上できるので生産性を向上できる。
処理部１３には、３台の第２ロボットアーム１０，１１，１２が同一間隔で配置され、その間隔は、２台の第１ロボットアーム６，７同士の間隔よりも小さい間隔に設定され、第２ロボットアーム１０，１１又は１１，１２同士で行う各種の処理スピードが速くなるように構成されている。図４に示すように、各第２ロボットアーム１０，１１，１２の近傍位置でかつ各第２ロボットアーム１０，１１，１２よりも下方位置に、移動不能な固定型の補助アーム２０が設置されている。補助アーム２０は、固定部材２１に固定された固定部２０Ａと、固定部２０Ａに接近及び離間可能に取り付けられた一対の把持部２０Ｂ，２０Ｂ（図４では手前しか図示していない）とを備えている。図４では、例えば、調合タンク１８の上端部を第２ロボットアーム１０，１１，１２で掴んでから、補助アーム２０の一対の把持部２０Ｂ，２０Ｂで掴める位置まで移動して補助アーム２０の一対の把持部２０Ｂ，２０Ｂで調合タンク１８の下端部を掴むことになる。このようにすれば、一台の第２ロボットアーム１０，１１，１２で、調合タンク１８の蓋１８Ａを開けたり閉じたりすることができる。また、第２ロボットアーム１０，１１，１２には、複数種の容器に備える回転式の蓋を開閉するためのプログラムが記憶されており、第２ロボットアーム１０，１１，１２で複数種の容器に備える回転式の蓋を開閉することができる。このため、製造装置で用いる容器を同一種類の容器に統一しなくても済み、培養細胞製品の製造装置を容易に実現することができる。尚、第１ロボットアーム６，７においても前記プログラムを記憶しておいてもよい。
また、処理部１３の後側壁には、２つのパスボックス４，４が連設されている。一方（左側）のパスボックス４は、左端に位置する第２ロボットアーム１０と中央に位置する第２ロボットアーム１１との間から製品容器９、培養容器１、遠沈管１７を含む複数種の容器や薬剤が入った容器である調合タンク１８等の物品が搬入されるように配置されている。他方（右側）のパスボックス４は、右端に位置する第２ロボットアーム１２へ前記物品が搬入されるように配置されている。
前記のようにアイソレータ３は横長状であって、アイソレータ３の長手側の側面（本実施形態では後側面）に複数（本実施形態では２つ）のパスボックス４が位置する。この構成により、アイソレータ３に搬入すべき物品量を制限することなく製造装置を小型化できる。
取出口１４の開口は、右端に位置する第２ロボットアーム１２が容易に入り込むことができる程度の大きさに構成されている。取出口１４には、開閉自在な電動シャッター（図示せず）が設けられるとともに、取出口１４からアイソレータ３の外部へ移動された製品容器９を一旦置いておくための空間を形成するためのボックス２２が連設されている。
処理部１３は、第２ロボットアーム１０により、前記第１ロボットアーム７から受け取った培養容器１に収容されている細胞含有液体を遠沈管１７に移し替える第１移し替え処理手段と、第２ロボットアーム１０により、遠沈管１７を遠心分離機２６にかけて細胞と液体とを分離させる分離処理手段と、第２ロボットアーム１０により、分離処理手段で分離された液体の少なくとも一部を遠沈管１７から取り除いてから遠沈管１７に保存液（凍結保存液）を投入した状態で遠沈管１７内の所定数の細胞を多数の製品容器９に移し替える第２移し替え手段とを備えている。尚、本実施形態の説明における「細胞含有液体」は、単に「細胞を含有する液体」を意味しており、特定の状態の液体に限定されない。
また、処理部１３は、第１ロボットアーム７により、インキュベータ２から取り出された培養容器１内の培地を交換する培地交換処理手段を備え、培地交換処理手段は、第２ロボットアーム１０が第１ロボットアーム７から受け取った培養容器１の蓋を開放して培養容器１内の培地を廃棄し、新たな培地を培養容器１内に供給してから、蓋をして第１ロボットアーム７に戻すように構成されている。
前記のような構成を備えている処理部１３は、凍結している細胞を起眠して播種するための第１処理、細胞を回収して多数の培養容器に播種する第２処理（継代処理）、継代処理されて培養された培養容器の細胞を回収し回収した細胞を小分けして製品容器９に移し替えて取出口１４から搬出する第３処理を行えるようになっている。
観察部８の処理部１３寄りの位置には、前述の各種処理中に不要になった培養容器１の他、遠沈管１７や調合タンク１８等の蓋のできる（大きなものが多い）廃棄物を廃棄するための第１廃棄部２３を備えている。また、処理部１３のボックス２２寄りの位置には、不要になったピペットチップ（ピペットに取り付けられる吸い口、図示せず）等の蓋ができず液だれするような物品（小さなものが多いが、チップの中でもディスポチップのような大きなチップもある）を廃棄物として廃棄するための第２廃棄部２４を備えている。従って、使用後の遠沈管１７や調合タンク１８等は、例えば図２で示すように、左側のパスボックス４からアイソレータ３内に搬入される。そして、搬入された前記遠沈管１７や調合タンク１８等は、左側の第２ロボットアーム１０又は左右方向中央に位置する第２ロボットアーム１１によって取り扱われ、左側の第２ロボットアーム１０が直接第１廃棄部２３に廃棄する、又は左側の第２ロボットアーム１０から右側の第１ロボットアーム７へ受け渡されて第１ロボットアーム７が第１廃棄部２３に廃棄する。つまり、左側のパスボックス４からアイソレータ３内に搬入されて使用された廃棄物は、アイソレータ３からパスボックス４側へ戻されることなく、第１廃棄部２３を通してアイソレータ３の外部へ廃棄される。また、使用後のピペットチップは、例えば図２で示すように、右側のパスボックス４からアイソレータ３内に搬入され、右側の第２ロボットアーム１２によって取り扱われ、第２廃棄部２４に廃棄される。つまり、右側のパスボックス４からアイソレータ３内に搬入された使用後の廃棄物は、アイソレータ３からパスボックス４側へ戻されることなく、第２廃棄部２４を通してアイソレータ３の外部へ廃棄される。
図５に示すように、第１廃棄部２３は、廃棄物（ここでは、培養容器１を挙げて説明する）を一旦投入してからアイソレータ３の外部へ廃棄するための密閉可能な収容部２７Ｓを有する廃棄ボックス２７と、廃棄ボックス２７の下方に配置された上方開放型の廃棄物回収容器２８とを備えている。図５では、廃棄物回収容器２８の底板部に、ローラ３５Ａを取り付けて、廃棄物回収容器２８を直接移動できるように構成しているが、ローラを備えた移動自在な台車（図示せず）に廃棄物回収容器２８を載置する構成であってもよい。尚、図５ではローラ３５Ａを２個しか示していないが、実際には、廃棄物回収容器２８の四隅（４箇所）にローラ３５Ａを備えている。
廃棄ボックス２７は、収容部２７Ｓを形成するための縦長の筒状体２７Ａと、筒状体２７Ａの上端の開口２７ｂを開閉するための第１開閉手段としての第１蓋体２７Ｂと、筒状体２７Ａの下端の開口２７ｃを開閉するための第２開閉手段としての板状の第２蓋体２７Ｃとを備えている。筒状体２７Ａの上端及び下端には、第１蓋体２７Ｂの下端及び第２蓋体２７Ｃの上端との間を密閉するためのシール材Ｚ１，Ｚ２を備えている。
筒状体２７Ａには、第１蓋体２７Ｂ及び第２蓋体２７Ｃが閉じた状態で、アイソレータ３からの廃棄物を投入する前に収容部２７Ｓを除染するための過酸化水素ガス（Ｈ２Ｏ２）を供給するための除染用供給ポート２９Ａと、収容部２７Ｓ内へ供給された過酸化水素ガス（Ｈ２Ｏ２）を回収するための除染用回収ポート２９Ｂとを備えている。除染用供給ポート２９Ａ及び除染用回収ポート２９Ｂには、図５〜図９に示すように、配管２９ａ，２９ｂの一端がそれぞれ接続され、配管２９ａ，２９ｂの他端に過酸化水素発生装置（図示せず）が接続される。これら除染用供給ポート２９Ａ、除染用回収ポート２９Ｂ、配管２９ａ，２９ｂ、過酸化水素発生装置（図示せず）で除染手段が構成されている。ここでは、収容部２７Ｓを過酸化水素ガスで除染しているが、オゾン、二酸化塩素ガス、酸化エチレンガスなどで除染することもできる。尚、アイソレータ３に、収容部２７Ｓに除染流体（ここでは過酸化水素ガス）を供給する除染手段とは別の除染手段が配置又は接続され、アイソレータ３内が別の除染手段で除染された状態を維持できるようにしている。また、筒状体２７Ａには、第１蓋体２７Ｂが開放されてアイソレータ３内に供給される給気を収容部２７Ｓ側へ引き込んで外部へ排出するための排気ポート４３が備えられている。この排気ポート４３には、配管４４の一端が接続され、配管４４の他端が排気ファン（図示せず）に繋がっている排気バルブ（図示せず）に接続されている。
また、廃棄ボックス２７には、第２蓋体２７Ｃを開放して廃棄物を廃棄する時に、廃棄ボックス２７の収容部２７Ｓ内へエアを供給する収容部用エア供給手段３０が接続されている。この収容部用エア供給手段３０は、エア供給用ポンプ３０Ｐと、エア供給用ポンプ３０Ｐから第１配管３０Ａ、Ｔ字継手３０Ｂ、第２配管３０Ｃを介して接続される収容部用ポート３０Ｄとを備えている。この収容部用ポート３０Ｄが、筒状体２７Ａに連通接続されている。
また、廃棄ボックス２７には、第２蓋体２７Ｃを開放して廃棄物を廃棄する時に、第２蓋体２７Ｃの収容部２７Ｓ側となる面２７Ｄへエアを供給する蓋体用エア供給手段３１が接続されている。この蓋体用エア供給手段３１は、前述したエア供給用ポンプ３０Ｐと、このエア供給用ポンプ３０Ｐから前述したＴ字継手３０Ｂから分岐した配管３１Ａを介して接続される第２蓋体用ポート３１Ｂとを備えている。この第２蓋体用ポート３１Ｂが、筒状体２７Ａの外側面の下部から水平方向に延出されて開放状態の第２蓋体２７Ｃの上方を覆うように設置された庇３２に上方から連通接続されている。
第１蓋体２７Ｂは、水平方向にスライド自在に構成され、アイソレータ３から収容部２７Ｓへの廃棄物の受け入れ時には、制御装置Ｘからの指令信号により、ロボットアーム１０が、取っ手２７Ｈを持って第１蓋体２７Ｂをスライドさせて開放操作して（図６参照）アイソレータ３と収容部２７Ｓとが連通可能となる。そして、廃棄物1の受け入れ後で廃棄前には、ロボットアーム１０が、取っ手２７Ｈを持って第１蓋体２７Ｂをスライドさせて閉塞操作して（図７参照）、アイソレータ３と収容部２７Ｓとが遮断可能となる。また、第２蓋体２７Ｃは、図示していないエアシリンダの伸縮によって水平方向にスライド可能に構成され、収容部２７Ｓに入れた廃棄物1を外部へ廃棄する時には、制御装置Ｘからの指令信号により、エアシリンダを短縮させることで、第２蓋体２７Ｃをスライドさせて開放操作して（図８参照）、収容部２７Ｓと外部とが連通可能となる。そして、廃棄物1の廃棄後には、エアシリンダを伸長させることで、第２蓋体２７Ｃをスライドさせて閉塞操作して（図９参照）、収容部２７Ｓと外部とが遮断可能となる。ここでは、第２蓋体２７Ｃをエアシリンダで開閉操作しているが、油圧シリンダや電動モータ等の他のアクチュエータで開閉操作してもよい。
蓋のできる（液だれしない）廃棄物を廃棄する手順について、図５〜図９に基づいて説明する。図５では、廃棄物を廃棄する前において、第１蓋体２７Ｂと第２蓋体２７Ｃとを閉じた状態で、除染用供給ポート２９Ａから過酸化水素を収容部２７Ｓへ供給し、除染用回収ポート２９Ｂを介して回収することによって、収容部２７Ｓ内の除染を行う。この除染が完了した状態から、左側の第２ロボットアーム１０又は右側の第１ロボットアーム７に廃棄物を廃棄しなさいという指令信号が制御装置Ｘから出力されると、図６に示すように、第２ロボットアーム１０又は第１ロボットアーム７は、取っ手２７Ｈを掴んで第１蓋体２７Ｂを開放させるとともに、廃棄物１を開口２７ｂへ投入する。このとき、アイソレータ３内に供給されている給気を排気ポート４３から収容部２７Ｓ内へ引き込むとともに排気ポート４３を通して外部へ排気することによって、アイソレータ３から収容部２７Ｓ側へ流れる気流が発生する。これによって、収容部２７Ｓからアイソレータ３内への気流が発生することがなく、アイソレータ３内の無菌状態を維持することができる。尚、収容部用ポート３０Ｄから少量のクリーンエアを収容部２７Ｓ内へ供給する構成にして、アイソレータ３から収容部２７Ｓ側へエアが流れ易くしてもよい。廃棄物１を投入した後は、図７に示すように、第２ロボットアーム１０又は第１ロボットアーム７が、取っ手２７Ｈを再度掴んで第１蓋体２７Ｂを閉じる。続いて、図８に示すように、前記エアシリンダにより、第２蓋体２７Ｃを開放させて廃棄物１を下方の廃棄物回収容器２８に落下により廃棄するとともに、収容部用ポート３０Ｄ及び第２蓋体用ポート３１Ｂからのクリーンエアを収容部２７Ｓ内及び開放状態の第２蓋体２７Ｃの収容部２７Ｓ側の面２７Ｄ（図では上面）に供給する。このとき、排気ポート４３からの排気量を、前記のようにアイソレータ３内に供給されている給気を収容部２７Ｓ内へ引き込む時の排気量よりも少なくすることによって、収容部用ポート３０Ｄから収容部２７Ｓの外部（下方）への気流の流れを邪魔することがないようにしている。また、前記のようにクリーンエアを供給することによって、収容部２７Ｓ内に外部から汚染された空気が入り込むことや、第２蓋体２７Ｃの収容部２７Ｓ側の面２７Ｄに外部の汚染された空気が接触することを抑制することができる。廃棄物１の廃棄後は、前記エアシリンダにより、第２蓋体２７Ｃを閉じてから、クリーンエアの供給を停止する（図９参照）。
第２廃棄部２４は、図１０に示すように、廃棄物（ここでは、図示していないピペットチップ）を投入するための開口３４Ａを開閉する開閉蓋３４と、開口３４Ａの下方に配置されて投入された廃棄物を受け止めて回収する回収ボックス３６と、回収ボックス３６を密閉状態にして除菌するための除菌ボックス３７とを備えている。
開閉蓋３４は、水平方向にスライド自在に構成され、上面に上方に突出する取っ手３４Ｈが設けられている。この取っ手３４Ｈを右側の第２ロボットアーム１２（左右中央の第２ロボットアーム１１でもよい）が掴んで図１０の２点鎖線で示す開放位置と実線で示す閉じ位置とに開閉扉３４を移動させる。
回収ボックス３６は、上方が開放された有底筒状のボックス本体３６Ａと、ボックス本体３６Ａの上端開口部を閉じる蓋部３６Ｂとを備え、蓋部３６Ｂの上端には、前記開口３４Ａから投入されて落下してきた廃棄物をボックス本体３６Ａへ誘導する誘導部３８を備えている。誘導部３８は、上方ほど外拡がり形状になっている受け部３８Ａと、受け部３８Ａの下端から下方に延びて蓋部３６Ｂに連通接続される円筒部３８Ｂとを備えている。ボックス本体３６Ａの側面には、一対の取っ手３６Ｔ，３６Ｔ（図では一方のみ図示している）が取り付けられている。
除菌ボックス３７は、回収ボックス３６を出し入れする開口を有する平面視において角型の箱部３７Ａと、箱部３７Ａの開口を閉じる縦軸芯回りで開閉自在に箱部３７Ａに取り付けられた扉３７Ｂとを備えている。
箱部３７Ａの上端には、開口３４Ａから投入される廃棄物を箱部３７Ａまで案内するための角型の筒部３７Ｃを備えている。また、箱部３７Ａの扉３７Ｂとは反対側の側面に、箱部３７Ａ内を除染するための過酸化水素ガス（Ｈ２Ｏ２）を供給するための除染用供給ポート３９Ａと、供給された過酸化水素ガス（Ｈ２Ｏ２）を回収するための除染用回収ポート３９Ｂとが備えられている。また、箱部３７Ａ内には、回収ボックス３６を載置する載置台４０が備えられ、その載置台４０の両側部には、箱部３７Ａの対向する内面の下部に取り付けられた一対の案内レール４１，４１（図１０では一方のみ図示）にスライド自在に係合するスライドレール４２，４２（図１０では一方のみ図示）が取り付けられている。従って、扉３７Ｂを開けて載置台４０を箱部３７Ａの外部へスライド移動させることで、回収ボックス３６を容易に取り出すことができるようになっている。ここでは、箱部３７Ａ内を過酸化水素ガスで除染しているが、オゾン、二酸化塩素ガス、酸化エチレンガスなどで除染することもできる。
蓋ができず液だれするような廃棄物を廃棄する手順について説明する。蓋ができず液だれするような廃棄物を廃棄する指令信号を制御装置Ｘに出力すると、制御装置Ｘが、除菌ボックス３７内が除菌されているかどうかを判断し、除菌されていると判断すると、第２ロボットアーム１１又は１２に廃棄する指令信号を出力する。第２ロボットアーム１１又は１２は、指令信号を受け取ると、取っ手３４Ｈを掴んで開閉蓋３４を開放操作するとともに、廃棄物を開口３４Ａから投入する。投入された廃棄物は、筒部３７Ｃを通ってから誘導部３８で誘導されて回収ボックス３６内へ収容される。廃棄物が収容されると、第２ロボットアーム１１又は１２は、取っ手３４Ｈを掴んで開放されている開閉蓋３４を閉じ操作する。回収ボックス３６に所定量の廃棄物が収容されると、オペレータである作業者が扉３７Ｂを開けて載置台４０を前方側へ引き出して回収ボックス３６を取り出し、他の廃棄箱（図示せず）に移し替える、又は回収ボックス３６を密閉した状態で所定位置まで運搬する。尚、ピペットチップには、溶液が残留しているため、回収ボックス３６内にピペットチップから漏れ出た溶液が付着しているため、再度回収ボックス３６を使用する場合には、除菌や除染処理することになる。
尚、本発明に係る培養細胞製品の製造装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
前記実施形態では、観察部８に２台のロボットアーム６，７を設け、処理部１３に３台のロボットアーム１０，１１，１２を設けたが、観察部８に少なくとも１台のロボットアームを設け、処理部１３にも少なくとも１台のロボットアームを設けて実施することができる。
また、前記実施形態では、アイソレータ３を横長状のものから構成したが、正方形状や円形状のものから構成してもよい。また、屈曲した形状で構成してもよい。
また、前記実施形態では、細胞を観察するために顕微鏡１６，２５を用いたが、顕微鏡に限定されず、観察対象の細胞をとらえた画像を拡大できる種々の画像拡大装置を用いることができる。画像拡大装置を用いることにより、生（存）細胞数の計数を正確に行うことができる。
また、前記実施形態では、第１廃棄部２３を１個設けるとともに、第２廃棄部２４を１個設けた場合を示したが、第１廃棄部２３及び第２廃棄部２４のうちの少なくとも一方を複数個設けて実施することもできる。
また、前記実施形態では、第２廃棄部２４を除染できる構成であったが、除染できない構成であってもよい。この場合、第２廃棄部２４に溜まった廃棄物が入った容器を外部へ取り出すことができない構成にし、予定している処理が全て終了したときに、第２廃棄部２４をアイソレータ３から取り外して廃棄物を廃棄できる構成にすることになる。このため、第２廃棄部２４を複数個備えるようにするか、第２廃棄部２４の容量を増大する等の対応をする必要がある。
また、前記実施形態では、収容部用エア供給手段３０と蓋体用エア供給手段３１とを備えた場合を示したが、一方の手段又は両方の手段を省略して実施することもできる。
また、前記実施形態では、第１開閉手段２７Ｂ及び第２開閉手段２７Ｃ並びに第２廃棄部２４の開閉扉３４を水平方向に移動するスライド式に構成したが、縦軸回り又は横軸回りで開閉する揺動式に構成してもよい。また、第１開閉手段２７Ｂ及び開閉扉３４をロボットアームが開閉操作する構成の他、アクチュエータによる動力を用いて第１開閉手段２７Ｂ及び開閉扉３４を開閉操作する構成であってもよい。
また、前記実施形態では、除染手段をアイソレータ３と収容部２７Ｓのそれぞれに設けた２系統にすることによって、収容部２７Ｓにおいて除染するタイミングを自由に調整することができるようにしたが、除染手段をアイソレータ３内に配置する又はアイソレータ３に接続し、アイソレータ３へ供給される除染流体の一部を分岐させて収容部２７Ｓに供給する構成であってもよい。この場合には、除染手段をアイソレータ３と収容部２７Ｓとに別々に設ける構成に比べて構成の簡素化を図り易い。
また、前記実施形態では、細胞を培養し、培養した細胞を小分けして製品化するための培養細胞製品の製造装置を示したが、細胞の培養のみを行う細胞培養装置であってもよいし、培養された細胞を小分けして製品化する製品製造装置であってもよい。
前記実施形態に関する構成と作用につき、以下にまとめて記載する。前記実施形態に係る細胞処理装置は、無菌状態に維持された内部空間を有し、該内部空間において細胞を処理するアイソレータ３と、該アイソレータ３内で細胞を処理する際に使用する試薬の入った容器であって、該試薬を使用して不要になった容器を廃棄物１として一旦投入してから前記アイソレータ３の外部へ廃棄するための密閉可能な収容部２７Ｓを有する廃棄ボックス２７と、前記収容部２７Ｓを除染するための除染手段とを備え、前記廃棄ボックス２７は、前記アイソレータ３と前記収容部２７Ｓとを廃棄物１の投入時に連通可能で、かつ、廃棄物１の投入後で廃棄前に遮断可能に構成された開閉自在な第１開閉手段２７Ｂと、前記収容部２７Ｓに投入された廃棄物１を外部へ廃棄する時に該収容部２７Ｓと該外部とを連通可能で、かつ、廃棄物１の廃棄後に遮断可能に構成された開閉自在な第２開閉手段２７Ｃとを備えていることを特徴とする。
かかる構成によれば、細胞を処理している間に、試薬を使用して不要になった容器を廃棄物として、アイソレータ（処理装置）３内を無菌状態に維持したまま、廃棄ボックス２７を介して外部へ廃棄することができる。つまり、試薬を使用して不要になった容器を廃棄ボックス２７に投入する。この廃棄ボックス２７は、除染手段で除染されている状態である。この除染されている状態において第１開閉手段２７Ｂを開放して廃棄物１を廃棄ボックス２７内の収容部２７Ｓに投入することによって、アイソレータ３内の無菌状態を維持することができる。廃棄ボックス２７内の収容部２７Ｓに廃棄物１を収容すると、廃棄物１を廃棄するまでに、第１開閉手段２７Ｂを閉じることによって、廃棄物１を廃棄ボックス２７の収容部２７Ｓに密閉状態にして収容することができる。次に、第２開閉手段２７Ｃを開放状態にすることによって、収容部２７Ｓに収容されている廃棄物１を廃棄ボックス２７外へ廃棄することができる。廃棄物１の廃棄後は、第２開閉手段２７Ｃを閉じて次の廃棄物の廃棄まで待機状態となる。
また、前記実施形態に係る細胞処理装置においては、前記第２開閉手段２７Ｃを開放して廃棄物１を廃棄する時に、前記収容部２７Ｓ内へエアを供給する収容部用エア供給手段３０を備えていてもよい。
かかる構成によれば、第２開閉手段２７Ｃを開放して廃棄物１を廃棄する時、つまり廃棄ボックス２７内と廃棄ボックス２７外とが連通状態となった時に、収容部用エア供給手段３０で収容部２７Ｓ内へエアを供給することによって、外部から汚染された空気が収容部２７Ｓ内に入り込むことを抑制することができる。
また、前記実施形態に係る細胞処理装置においては、前記第２開閉手段２７Ｃが、前記収容部２７Ｓの下端に形成される開口２７ｃを開閉可能な板状の蓋体から構成され、前記蓋体を開放して廃棄物１を廃棄する時に、該蓋体の収容部側となる面２７Ｄへエアを供給する蓋体用エア供給手段３１を備えていてもよい。
かかる構成によれば、第２開閉手段２７Ｃの蓋体を開放して廃棄物１を廃棄する時に、蓋体用エア供給手段３１で蓋体の収容部側となる面２７Ｄへエアを供給することによって、蓋体の収容部側となる面２７Ｄに外部の汚染された空気が接触することを抑制することができる。
また、前記実施形態に係る細胞処理装置においては、前記廃棄物１は、容器本体１Ａと、容器本体１Ａの開口を閉じて内部を密封するための蓋１Ｂとを備え、前記廃棄物１の廃棄時に、前記蓋１Ｂをして内部が密封された状態で廃棄するように構成されていることが好ましい。
かかる構成によれば、廃棄物１の廃棄時に、蓋１Ｂがされて密封された状態であるので、廃棄物１内に残っている液が外部に漏れだして収容部２７Ｓ内に付着することがなく、収容部２７Ｓ内が廃棄物１から外部に漏れ出した液によって汚染されることを抑制することができる。
また、前記実施形態に係る細胞処理装置においては、前記除染手段が、前記収容部２７Ｓに接続されていてもよい。
かかる構成によれば、除染手段が、収容部２７Ｓに接続されているので、除染手段で除染するタイミングを自由に調整することができ、処理効率を高めることができる。
また、前記実施形態に係る細胞処理装置においては、前記除染手段が、前記アイソレータ３に配置又は接続されており、前記除染手段から前記アイソレータ３に供給される除染流体の一部を前記収容部２７Ｓに供給するように構成されていてもよい。
かかる構成によれば、除染手段からアイソレータ３に供給される除染流体の一部を収容部２７Ｓに供給する構成にすることによって、除染手段をアイソレータ３と収容部２７Ｓとに別々に設ける構成に比べて構成の簡素化を図り易い。
また、前記実施形態に係る細胞処理装置においては、前記容器を前記アイソレータ３内に搬入するためのパスボックス４を備え、該パスボックス４から搬入されて使用された前記容器が、前記廃棄ボックス２７に投入されることが望ましい。
かかる構成によれば、パスボックス４から搬入されて使用された容器が、廃棄ボックス２７に投入されてアイソレータ３の外部へ廃棄されるので、廃棄物である容器がパスボックス４側へ戻されることがない。
以上の如く、前記実施形態では、処理装置内を無菌状態に維持したまま、廃棄ボックス２７を介して外部へ廃棄することができるので、処理を中断しないで済む。よって、処理を効率よく行える細胞処理装置を提供することができる。
１…細胞培養容器（廃棄物）、１Ａ…容器本体、１Ｂ…蓋、２…インキュベータ、２Ａ…ケーシング、２Ｂ，２Ｃ…扉、３…アイソレータ、４…パスボックス、５…載置台、６，７…第１ロボットアーム、６Ａ…固定部、６Ｂ…ベース部、６Ｃ…第１アーム、６Ｄ…第２アーム、６Ｅ…第３アーム、６Ｆ…把持部、８…観察部、９…製品容器、１０，１１，１２…第２ロボットアーム、１３…処理部、１４…取出口、１５…ベース部材、１６…顕微鏡、１７…遠沈管、１８…調合タンク、１８Ａ…蓋、１９…搬送装置、２０…補助アーム、２０Ａ…固定部、２０Ｂ…把持部、２１…固定部材、２２…ボックス、２３…第１廃棄部、２４…第２廃棄部、２５…顕微鏡、２６…遠心分離機、２７…廃棄ボックス、２７Ａ…筒状体、２７Ｂ…第１開閉手段（第１蓋体）、２７Ｃ…第２開閉手段（第２蓋体）、２７Ｄ…面、２７Ｈ…取っ手、２７Ｓ…収容部、２７ｂ…開口、２７ｃ…開口、２８…廃棄物回収容器、２９Ａ…除染用供給ポート、２９ａ，２９ｂ…配管、２９Ｂ…除染用回収ポート、３０…収容部用エア供給手段、３０Ａ…配管、３０Ｂ…Ｔ字継手、３０Ｃ…配管、３０Ｄ…収容部用ポート、３０Ｐ…エア供給用ポンプ、３１…蓋体用エア供給手段、３１Ａ…配管、３１Ｂ…蓋体用ポート、３２…庇、３４…開閉蓋、３４Ａ…開口、３４Ｈ…取っ手、３５…台車、３５Ａ…ローラ、３６…回収ボックス、３６Ａ…ボックス本体、３６Ｂ…蓋部、３６Ｔ…取っ手、３７…除菌ボックス、３７Ａ…箱部、３７Ｂ…扉、３７Ｃ…筒部、３８…誘導部、３８Ａ…箱部、３８Ｂ…円筒部、３９Ａ…除染用供給ポート、３９Ｂ…除染用回収ポート、４０…載置台、４１…案内レール、４２…スライドレール、Ｘ…制御装置、Ｚ１，Ｚ２…シール材
Claims (5)
- 無菌状態に維持された内部空間を有し、該内部空間において細胞を処理するアイソレータと、該アイソレータ内で細胞を処理する際に使用する試薬の入った容器であって、該試薬を使用して不要になった容器を廃棄物として一旦投入してから前記アイソレータの外部へ廃棄するための密閉可能な収容部を有する廃棄ボックスと、前記収容部を除染するための除染手段とを備え、
前記廃棄ボックスは、前記アイソレータと前記収容部とを廃棄物の投入時に連通可能で、かつ、廃棄物の投入後で廃棄前に遮断可能に構成された開閉自在な第１開閉手段と、前記収容部に投入された廃棄物を外部へ廃棄する時に該収容部と該外部とを連通可能で、かつ、廃棄物の廃棄後に遮断可能に構成された開閉自在な第２開閉手段とを備え、
前記除染手段は、前記収容部を除染するための除染流体を前記廃棄ボックスに供給する除染用供給ポートと、供給された除染流体を前記廃棄ボックスから回収するための除染用回収ポートとを備えていることを特徴とする細胞処理装置。 - 前記第２開閉手段を開放して廃棄物を廃棄する時に、前記収容部内へエアを供給する収容部用エア供給手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の細胞処理装置。
- 前記第２開閉手段が、前記収容部の下端に形成される開口を開閉可能な板状の蓋体から構成され、前記蓋体を開放して廃棄物を廃棄する時に、該蓋体の収容部側となる面へエアを供給する蓋体用エア供給手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の細胞処理装置。
- 前記廃棄物は、容器本体と、容器本体の開口を閉じて内部を密封するための蓋とを備え、前記廃棄物の廃棄時に、前記蓋をして内部が密封された状態で廃棄するように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の細胞処理装置。
- 前記容器を前記アイソレータ内に搬入するためのパスボックスを備え、該パスボックスから搬入されて使用された前記容器が、前記廃棄ボックスに投入されることを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の細胞処理装置。
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