JPS6135781A - 細胞株の分析及びクローニング並びにバクテリヤ学的分析のための自動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｌ１上立見月１１ 本発明は、細胞構造の分析及びクローニング並びにバク
テリヤ分析を行う自動装置、即ちメインテナンス相と、
物質実験、特に薬物学的なＩｌｌの密度、形態及びそれ
らの組合せの光学的分析並びに付着性細胞のクローニン
グのための移植実験の相を一体にした自動装置に関する
。

灸未鬼盈韮 現在、サポート培地での細胞培養は、ペトリボックス、
多孔ボックス又はフラスコのような標準的コンテナ内で
行なわれている。通常位相差逆転顕微＠　（ｐｈａｓｅ
　ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｒｅｖｅｒｓｅｄ　ｍ１ｃｒｏｓ
ｃｏｐｅ）で行われる生細胞の形態学的分析は、細胞の
計数、コロニーの存在の検知、細胞の自然的又は刺激的
分化の研究、或いは経時映画撮影技術による細胞形態及
び動作の進化の追跡を目的としている。これら観察は、
細胞の成長及び通常の又は実験的分化の研究、特に薬物
、ホルモン、毒物の効果追跡のためのその様な研究の上
で極めて興味がある。

現在のコンテナを用いると、保管のためのウェットＣｏ
２インキュベータ、培地の更新又は細胞操作のための層
流タンク、像形成装置（ビデオカメラ又は写真カメラ）
へ接続された又はされない逆転顕微鏡の如き種々の装置
による別々の操作を順次行わねばならない。

ある顕微鏡製作者は、逆転顕微鏡を備えたサーモスタッ
ト制御の封入体（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ　）を提案してい
る。

更にモータ駆動プレート及び像分析装置が存在する。

本発明者は、１９８０年に、細胞運動追跡のために、サ
ーモスタット制御封入体及びモータ駆動プレートを組み
入れたビデオイメージ分析装置〔ミクロスコピエ（ＨＩ
ＫＲＯ８ＣＯＰＩＥ　）　）を開示した。

従来部品を組み入れた斯かる大型装置は、ＣＯ２含有量
間節を行えるが、汚染源となる凝縮域を不可避的に発生
させる水分飽和状態をつくって、特に光学装置及びマイ
クロ機構の急速な品質低下を招くという問題があった。

そこからの急速な蒸発が分析作業期間を数時間、多くと
も４８時間に制限した。

更に、封入体内の複雑な形の装置は無菌状態維持には適
当でない。

現在、顕微鏡を含むこれら封入体によると、ボックスの
ウェル（ｗｅｌｌ）に保持された株の進化を追跡できる
。Ｕかし、限られた時間内の数個のボックスの分析及び
栄養培地の入れ替え操作を含む長期に亘る分析を自動的
に行うのは不可能である。

本発明者は、更に、従来形状培養ボックスによる長期に
亘るメインテナンス及び分析のための新しい解決策を提
案した（フランス特許出願第８４０８８３９号）。メイ
ンテナンス、サンプリング及び細胞分析操作が、長期間
の操作でなく、そんなに多くのサンプルを使用せず、対
人汚染リスクがそれほどでない場合には、全部品が厳密
に適用され、活用される装置を設計するのが有利である
。

１豆亘且１ 本発明の第１の目的は、特に、限られた分析時間、処理
可能な限られた数の小さいボックス、決定可能な、観察
の分野及び汚染リスクの点で既述の如き問題点を解消す
ることにある。

本発明の他の目的は、これまで別々だった操作を、更に
特に自動クローニングに関し一体化する新規な装置を提
供することにある。

本発明の更に他の目的は、比較的安価で、部屋に投資し
たり特別の装置を設ける必要のない単一の自己収容形装
置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、熱的及び機械的衝撃を完全に
除去し、オペレータに関係なく均一な培鍼条件を提供す
ることにより最適条件に近づけることを目的とする。

本発明の更に他の目的は、栄養培地を含む細胞の環境条
件を、ソフトウェアにより、時々又は連続的に測定した
パラメータに応じて得ることにある。

本発明は、細胞株の分析及びクローニング並びにバクテ
リア学的分析のための自動装置、即ちメインテナンス相
と物質実験、更に特に密度及び形態並びにそれらの組合
せの薬物学的光学的分析及び細胞クローニングのための
移植乃至継代培養実験の相を一体にした自動装置であっ
て、隔離壁を備え、恒温状態及び特に湿度、炭酸ガス濃
度及び／又は他の点で一定環境条件を与える封入体及び
前記封入体内に配置されて特に栄養培地及び異なるプロ
ダクトを供給するための貯留部を収容したクーリングブ
ロックを備えており、前記封入体は内部が二つの区画に
分割され、該区画のうち第１区画は小容積であり、光学
的性質良好な透明材料製の１又は２列以上に同心円的に
配列された数個のマイクロウェルを備えた同じく光学的
性質良好なプレートと、少なくとも１つの顕微鏡装置、
特に位相差顕微鏡と、無汚染保証の細胞培地又は細胞の
吸引／注入装置と、前記プレートの３動作方向において
正確に位置決めするように該プレートを回動させ、垂直
及び水平方向に動かすモータユニットとを収容しており
、 前記区画のうち第２区画は、封入体の前面部分を除いて
前記第１区画を囲っており、温度を調節しホットエヤを
かき回すための装置と、場合によってはそれ自身知られ
たろ過層流エヤの閉循環流によって前記第１区画を無菌
状態にするための装置とを備えており、 前記第１及び第２区画は壁によって分離されており、該
壁は、場合によっては濾過を行なうものとすることがで
き、場合によっては層流のこれら２つの区画間の循環を
可能とするものである自動装置を提供するものである。

本発明の１つの有利な実施例では、前記プレートが前記
吸引／注入装置のアクセス用中央開口を備えており、該
吸引／注入装置は前記第１区画の上壁に固定され、該第
１区画の下壁に取り付けられた排出及び殺菌乃至消毒用
ウェルへ向けられる。

本発明の更に他の有利な実施例によると、前記円形プレ
ートが、カセット、更に特に金属性の実質上四角形のカ
セットに配置されており、該カセットは、それに蓋があ
るときは汚染の危険性の少ないペトリボックス状の形態
をしていて中央に前記プレートを収める凹所を有してお
り、前記プレートは、そのレストポジションで支持装置
によって支持されるようになっており、該支持装置は、
前記凹所の壁に保持された四つのボールにして前記プレ
ートの外壁に形成した環状溝に嵌合する該ボールにて形
成することが好ましく、他方、前記プレートの回動がド
ライブローラにて行われるようになっており、該ドライ
ブローラは、前記モータユニットから突出していて適当
な手段の作用下に前記プレートの溝に摩擦係合するよう
になっており、前記ドライブローラが前記溝に入り込む
ためのアクセス窓が前記カセットの前記モータユニット
に隣る側部の中央部に形成されている。

この場合、前記ボールのうち２つが固定され、他の２つ
が弾性支持体、更に特にバネ支持体により支持され、該
４つのボールが、前記円形凹所を提供する周囲部に内接
する四角形の角に当る部分に配置され、前記ドライブユ
ニットのアクセス窓に並行に隣り合う該四角形の一側が
前記２つの固定ボールにより定められ、他方、該四角形
の他側が、前記弾性支持体上の前記２つのボールにより
定められるようになっており、前記溝に前記ローラが係
合している間は、該弾性支持体上のボールのみが前記プ
レートの回動案内に関与すると共に前記２つの固定ボー
ルが該溝から離れるようにすることができる。

また、前記プレートの溝に前記ドライブローラを係合さ
せる装置を、前記モータユニットと前記カセットの対向
する金属壁間にフレキシブル継手を提供する電磁石を備
えたものとすることができる。

更に、前記カセットは、前記プレートの前記中央開口に
嵌まることができ、前記吸引／在入装置を前記プレート
のマイクロウェルに接近させるための半径方向窓を有す
る光学的性質良好な透明蓋を備えたものとできる。

更に、前記支持カセットの側壁及び上下壁に設けられた
ボールによって該支持カセットが自由にスライドできる
ようになっていてもよい。

また、前記支持カセット、前記プレート及び前記蓋を殺
菌乃至消毒可能とできる。

本発明の更に他の好ましい実施例によると、それぞれが
前記タイプのカセットに入れられた複数のプレートを備
え、前記カセットを培養器中に離して保管し、一定の実
験プロトコル（ｐｒｏｔｏｃｏｌ）に応じたカセットの
みを前記第１区画へ導入するようになっている。

本発明の更に他の有利な実施例によると前記ドライブ乃
至モータユニットが、 前記プレートを回すための第１ステツパモータにしてス
テップダウン装置を介して前記ドライブローラに作用す
る該第１ステツパモータと、前記プレートを水平移動さ
せるための第２ステツパモータにして、前記モータユニ
ットから突出し、前記第１区画の下壁に固定された少な
くとも１つのラックに噛合するギヤに作用する該第２ス
テツパモータと、 前記プレートの高さの一方向調節用の第３ステツパモー
タにして、前記ドライブローラに対し横方向に配置され
るとともに下端に前記第１区画の下壁上をスライドする
ためのボールベアリングを有するマイクロネジを駆動し
て前記第２ステツパモータ制御の水平動を可能とする該
第３ステツパモータとを備えている。

本発明の更に他の有、利な実施例によると、前記顕微鏡
観察装置が、一緒に組み合わされ、交互に作動するよう
にされた２つのプリセット　レンズ／コンデンサ　ペア
を備えており、第１及び第２コンデンサ並びに第１及び
第２レンズが前記封入体の前記２つの区画間の隔離壁の
天井及び床部に一体に形成されており、該第１レンズは
低倍率であるのに対し該第２レンズは必要に応じ中倍率
又は高倍率であり、前記２つのコンデンサへの光入射が
光ファイバ装置により行なわれるようになっている。

この場合、前記各レンズがミラー及びイメージセンサに
組み合され、該イメージセンサが、テレビジョンカメラ
又は自動イメージアナライザに接続された又はされない
ＣＣＤストリップを備えていてもよい。

また、前記イメージセンサと該イメージセンサから最も
遠い前記ミラーとの間に配置された中間ミラーを半透明
とすることができる。

前記イメージセンサから最も離れた前記レンズ／コンデ
ンサ　ペアが起動されたとき前記中間ミラーが後退可能
、特に電磁石装置により後退可能であるように構成して
もよい。

本発明の更に他の実施例によると、前記吸引／注入装置
が、前記第１区画の上壁に形成された垂直ハウジングに
配置されているとともに、該吸引／注入装置の高さを３
位置にＷ４節する装置、更に特にステッパモータ又は伸
縮自在シリンダ（ｔｅｌｅｓｃｏｐｉｃ　ａｃｔｔｌａ
ｔｉｎｌＪ　ｃｙｌｉｎｄｅｒ　）を備えた該装置と協
動するようになっており、前記３位置は、−前記支持カ
セット及び前記プレートが自由に動き得る高位置乃至ト
ップポジション、 −使用済乃至やせた細胞培地又は細胞を前記プレート中
のウェルから吸引し、或いは新しい乃至富栄養培地又は
細胞を前記ウェルの注入できる位置であり、前記ノズル
先端と前記ウェル底との接触が前記プレートの高さを調
節するための前記第２ステツパモータにより行なわれ得
る中間位置、 一吸引された使用済乃至やせた培地を前記第１区画の下
壁に固定された洗浄及び殺菌乃至消毒を行うための前記
排出ウェルに排出する低位置である。

この場合、前記吸引／注入ノズルにその外壁から突出す
るカラーを備え、該カラーを、前記吸引／注入装置の低
位置において、前記ノズル外部の洗浄殺菌乃至消毒操作
のためのシールを行うように前記排出ウェル上縁に押圧
されるようにできる。

また、前記吸引／注入用ノズルの高さをｌ１ｗする装置
が前記中間位置にあるとき、該ノズルが、前記吸引／注
入装置の同じハウジング内に収容されてピボット運動又
はスライディングにより該ノズル下に置かれる前記排出
ウェルに前記カラーにより対応せしめられ、該吸引／注
入操作が前記低位置で行われるようになっていてもよい
。

また、前記注入装置が、前記吸引装置のノズルに固定さ
れた前記シール用カラーに支持されており、バルブを介
して注入される栄養培地の入口に空気の層流コラムを形
成して汚染粒子の逆流、即ち後方汚染の危険を防止する
無菌ホツトエヤー入口を備えていてもよい。

この場合、前記注入装置が、各マイクロウェルに注入さ
れる液体培地レベルを制御する装置にして、前記カラー
に支持された光ファイバ及び各マイクロウェル下方のダ
イオードを備えた制御装置と協動するようにできる。

本発明の更に他の実施例によると、全装置を駆動し、予
め決めた実験プロトコルに従って完遂しなければならな
い前記操作をコントロールするマイクロプロセッサにし
てデータ処理も可能な該マイクロプロセッサを含む。

本発明の更に他の実施例によると、前記プレートが、閉
成形且つ可変容量形のマイクロウェルと、前記吸引／注
入装置を各マイクロウェルの内部へ接近させるための孔
あきの又は孔あけ可能なインサート、更に特にシリコン
エラストマ類のインサートを備えており、各インサート
は、前記プレートの底部に設けられ、透明で、良好な光
学的性質を有し、対応するマイクロウェルの軸線に対し
偏Ｉυ配置されている。

この場合、前記可変容量形マイクロウェルが、実質上球
殻キャップ状のマイクロバブル（ｍｉｃｒ。

ｂｕｂｂｌｅｓ　）乃至半球体にて形成されており、該
半球体は、各半球体毎に前記プレートの上面に接着され
た透明弾性膜により提供されており、前記顕微鏡観察が
前記プレート底部側から行われるようになっていてもよ
い。

前記可変容量形マイクロウェルは、例えば、弾性透明材
料製マイクロベローズにて形成されており、該ベローズ
の下縁に形成された環状カラ゛一部分で前記プレート底
の上面に接着されることができる。

また、例えば前記マイクロベローズを、それぞれ、該マ
イクロベローズ壁に一体の光学的性質良゛好な透明カバ
ーで閉じ、顕微ＭＷＡ察がマイクロウェル側方から行わ
れるようにしてもよい。

更に前記マイクロバブル又はマイクロベローズは、例え
ばガス透過性弾性材料製とすることができる。

また、前記吸引／注入装置を、加熱殺菌可能な、更に特
に電気抵抗の組み込みにより、又はＩＲヒーティング又
は同様な手段により加熱殺菌可能な通常の金属注射器に
て形成することができる。

友−皇−１ 以下、本発明の実施例を図面参照しつつ説明する。

隔離壁を有する封入体（１）は２つの区画に分割される
。区画（３ａ）は、プレート（４）、モータユニット（
５）、顕微鏡観察装置（６）及び吸引／注入装置（７）
を含んでおり、区画（３ｂ）は、封入体（１）の全面に
設けられたアクセスドア（８）の部分を除いて区画（３
ａ）を完全に囲っている。これら区画は、例えばスチー
ル又は酸化皮膜処理アルミニウムで製作された金属壁（
９）によって分離されている。

２つの区画（３ａ）及び（３ｂ）間には強制的に空気が
流され、粉塵及び汚染源体をとらえるための図外フィル
タが間に配置される。

このようにして得られる無菌のホットな空気流が、区画
（３ａ）の底部に形成され得る図外オリフィスを通過す
る。この空気流は、前記フィルタに連通ずる図外オリフ
ィスに流れる。プレート（４）は、ポリメタクリレート
又はガラスのような良好な光学的性質を有する透明材料
で製作されている。プレート（４）は、外径２５Ｃ１で
あり、外側に例えばそれぞれが３５ｍｇ＋径の１６のマ
イクロウェル（ｍｉｃｒｏｗｅｌｌ　）を備えるか、又
はそれぞれが１２１１径の４８のマイクロウェルを備え
ることができる。

プレート（４）は、前記第１区画（３ａ）の低壁に固定
された排出ウェル（１０）内の前記吸引／注入装置に近
づくための中央開口を備えていることが有利である。

該プレートは殺菌乃至消毒可能なカセット（１１）内に
配置される。該カセット（第２図参照）は金属製であり
、丸味を帯びた四角形状に形成されており、プレート（
４）を収容する中央円形凹所（１２）を有する。

このプレートは、レスト（ｒｅｓｔ）ポジションにおい
ては、好ましくは４つのボール（２１ａ及び２１ｂ）を
備えた支持装置により支持される。該４つのボールは、
前記凹所（１２）の壁内に収容され、プレート（４）の
側壁に形成された環状溝（１３）（第３図参照）に嵌ま
るように紋型から突出している。２等４角ボールは、前
記円形凹所（１２）を形成している周囲部に内接する四
角形の頂部に配置されている。２つのボール（’２１　
ａ　）は、モータユニット（５）に近く位置する該四角
形の辺を提供することになる。これに対し２つのボール
（２１ｂ＞は、該四角形の反対側の辺を提供することに
なり、これらボール（２１ｂ）は弾性スプリング支持装
置に支えられている。プレート（４）の回動駆動は、プ
レート（４）に形成した三角形又は台形状の溝（１３）
に嵌まる駆動ローラ（１４）の摩擦力により得られる。

ローラ（１４）は、モータユニット（５＝）とカセット
（１１）との間にフレキシブルカプリングを与える図外
の電磁石によって溝に係合せしめられる。

このために、ローラ（１４）を溝（１３）へ近づけるた
めの窓（１５）がモータユニット（５）に隣るカセット
（１１）側壁中央部に設けられている。

斯かるカプリングの間、プレート（４）の溝（１３）へ
の駆動ローラ（１４）の係合により、プレート（４）は
窓（１５）とは反対側の且つプレートの横軸両側の２つ
の支持ボール（２１ｂ）に押し付けられ、それにより回
動案内される。他方、２つの支持ボール（２１ａ）は溝
（１３）から離れる。カセット（１１）は良好な光学的
性質を有する透明な蓋（１６）を備えており、該蓋は、
前記排出ウェル（１０）へ吸引／注入装置を近づけるた
めのプレート（４）の中央開口に嵌まっている。

この蓋（１６）は、プレート（４）に形成され、半径方
向に揃えられたマイクロウェルに吸引／注入装置をアク
セスするための半径方向窓（１７）を備えている。

貯蔵、特に分離したインキュベータへの貯蔵を容易化す
るため、そして予め決めた実験のプロトコールに応じた
カセットのみ又は所望のカセットを封入体（１）全面閉
止用の恒ａｍ＜８＞部分から第１区画（３ａ）へ導入で
きるように、それぞれがプレート（４）を有する複数の
カセットを準備することもでｉる。

いずれの場合でも、各プレートを有利に再使用できるよ
うに考慮すべきである。

カセット（１１）は、カセットの低壁、側壁及び上壁に
配置したボール（２０）によって区画（３ａ）内へスラ
イドできる。第４図は、モータユニット（５）によって
プレート（４）付カセット（１１）を水平動させること
ができるようになっている区画（３）を斜面から示して
いる。第４図は区画（３ａ）の側壁及び低壁を示してお
り、その上壁は、図面を簡略化するため且つ区画内の部
品を示すために除去されている。しかしながら、この第
４図には、区画（３ａ）上壁に固定された吸引／注入装
置（７）及び光学装［（６）も示しである。

ローラ（１４）はステップダウンシステム（２′２ａ）
を介してステッパモータ（２２）（第５図参照）により
起動される。プレート（４）の回動位置決めの精度は１
０μｍのオーダ、即ち細胞サイズのオーダである。ステ
ッパモータ（２２）の周波数は、例えば、５００Ｈ２で
あり、プレート４の回転速度は約５＋ｍ、ｓ−’、すな
わち２分３０秒で１回転である。どちらの方向へも回転
可能である。

たとえば、吸引装置（７）のニードル（２３）をマイク
ロウェル（２５）の底に付着した細胞（２４）に接触さ
せるため、又は／及び顕微鏡装置（第６図参照）をセッ
トするために、しばしばプレート（４）の高さを変更し
なければならない。

このような場合、垂直動作量はせいぜい２１ｍである。

このため、ステッパモータ（２６）をプレート（４）の
片側への高さ調節に使用できる。ステッパモータ（２６
）は、前記駆動ローラ（１４）に対し横方向に配置され
ると共に下端に前記２つの区画（３ａ）及び（３ｂ）を
分離する内側フロア（３５）上を移動するボールベアリ
ング（２９）を有するマイクロメータスクリュ（２７）
に作用する。同様にもう１つのステッパモータ（３０）
が水平動作用に設けられている。

これら３つのモータは互いに結合されて前述のモータユ
ニット（５）を形成している。駆動ローラ（１４）及び
ボール（２１ｂ）に当接するようにプレート（４）を水
平に動かすために、ステッパモータ（３０）が、モータ
ユニット（５）から突出してラック（１８）に噛合する
図外ギヤを駆動するようにされる。ラック（１８）は、
ハウジング（１９）の底壁に固定されており、該ハウジ
ングではモータユニット（５）が該ハウジングの側壁に
当接しつつ摺動する。凹所（３２）がモータユニット（
５）の内部に形成されている。またハウジング（１９）
上面に対し摺動可能なようにボール（３１）が設けられ
ている。

モータユニット（５）における３つのモータ（２２）、
（２６）及び（３０）は、第１区画（３ａ）内の湿気に
耐えるように密封タイプとされるのが有利である。モー
タユニット（５）によってマイクロウェル（２５）の異
なるタイプの動かし方（ｓｗｅｅｐ）も可能である。

例えば、 一連続プロットに従って小さい割合で動かす、又は 一連続プロットに従って大きい割合で動かす、或いは 一任意のジグザグプロットに従って動かす。

連続的に動かすと濃度計のプロフィル （ｄｅｎｓｉｔｏ＊ｅｔｒｉｃ　ｐｒｏｆｉｌｅｓ）が
得られるのに対し、ジグザグに動かすとランダムな予め
プログラムされた分野の又は個々のロケーションに応じ
た一連の分析から成る。

自動装置の原理によって、マイクロウェルは、マイクロ
ウェルを動かすために選ばれたプロットに応じて得られ
る濃度計プロフィル中の暗いゾーンに交互に自動的に配
置されることが容易に理解されよう。この場合、プログ
ラムにエラーがあったり、瞬間的故障が発生したときに
は精確にリセッティングが行なわれる。更に装置の零状
態がマイクロウェル底を暗くすることによって、或いは
光学的マークを設けることによって調整されうる。

マイクロウェル（２５）に収容されてウェル底に付着し
声細胞の光学的分析が、フェイズコントラスト（ｐｈａ
ｓｅ　Ｃｏｎｔｒａｓｔ）を備えたプリセットレンズ／
コンデンサ　ペアにより行なわれる。

多くの場合、シングル　レンズ／コンデンサペアが必要
である。例えば、第４図に示すように、２対が用いられ
、分析されるべき列のマイクロウェルの中間点を通る円
形アクセスに対し接線方向に配置される。低倍率（１０
Ｘ）レンズ（３３）がコンデンサ（３４）に揃えて配置
され、該コンデンサ（３４）は対応するリング（３６）
及び（３７）を容している。

コンデンサへの光照射は光ファイバ装置（３８）により
行なわれる。同様に、中又は高倍率レンズ（３２Ｘ又Ｇ
；ｔ５０Ｘ）がコンデンサ（４０）に揃えて配置される
。

２つのベア（３３−３４）及び（３９−４０）は交互に
作動する。

レンズ（３３）により低倍率で観察すべき場合、図外の
外部プリズムが対応する光ファイバへ光線を送る。焦点
面はマイクロウェル（２５）の底に一致する。焦点合せ
は、既述の通り、プレート（４）の垂直動作によって変
更可能である。

レンズ（３３）を離れると、像はミラー（４１）によっ
てコンパートメント（３ｂ）の内に置いた、又は外に置
いたテレビカメラ（ＣＴ）へ反射される。その途中、光
線は半透明ミラー（４２）を通過する。同じ細胞フィー
ルドを高倍率で観察する場合、ローラ（１４）が、プレ
ート（４）を定ピツチに対応する角度に等しい量だけ回
す。前記オプティカルベアの前記接線方向配賦のため、
１．２又は３対、或いはそれ以上のベアがたやすく揃え
られ、倍率変更のために顕微鏡のターレットを回す必要
が無いので、万能的観察装置が得られる。

半透明中間ミラー（４２）を用いる代りに、レンズ／コ
ンデンサ　ベア（３３−３４）が起動されると後退する
図外ミラー、更に詳しくは電磁石装置によって後退せし
められる図外ミラーを用いることもできる。

光学的分析は、カメラ無しで、又はＴＶカメラで、又は
ＣＣＤストリップで視覚的に、或いはこれらイメージセ
ンサのどれかに接続されたイメージアナライザにより自
動的に行なうことができる。

光学的観察装Ｗ（６）及びカメラ（ＣＴ）は、第１区画
（３ａ）の外に配置されうる。この場合区画（３ａ）は
、不都合無く湿気を帯びた状態とされる。コンデンサ及
びレンズは、これらの位置に対応する壁に形成された開
口レベルで天井及び床に埋設された図外ガラスプレート
によって保護される。

このため、小容積の区画（３ａ）は、マイクロウェル（
２５）に入れられた細胞培地の蒸発により自動的に且つ
一定に湿潤状態とされる。吸引装置（７）は、前記フラ
ンス特許出願第８４０８８３９号に開示されたピストン
装置タイプのものである。該装置（７）は、ユニット（
４３）に収容されたステッパモータ及びステップダウン
装置を備えている。該ステップダウン装置は、シリンダ
（４４）に収容されたピストンに作用する。

吸引／注入装置（７）は、垂直ハウジング（４５）（第
１図及び第４図参照）に配置されており、第１区画（３
ａ）の上壁に形成され、ノズル（４７）の高さを３つの
位置に調節する装置（４６）と協動する。この装置（４
６）は、ステッパモータ又は伸縮自在起動シリンダによ
って得られ、次の操作を行なうことができる。

一上昇位置にて前記支持カセット（１１）及びそのプレ
ート（４）を自由に動けるようにする、−中間位置にて
吸引又は注入を行なう、−下降位置にて排出ウェルから
吸引されたプロダクトを除去する。

排出操作のあとに、ノズル（４７）外面をすすぎ乃至洗
浄し殺菌乃至消毒すると有利である。このため、ノズル
（４７）は、その下降位置にて、区画（３ａ）の底壁に
固定された排出ウェル（１０）に当接できるカラー（４
８）を備えている。

排出ウェルを吸引／注入装置（７）を収容したハウジン
グ（４５）に搭載し、適当な手段による回動又は摺動に
よってノズル下へ配置できるようにすることが有利な場
合がある。該ノズル下への配置は、このエンドピースが
中間位置にあり、他方、吸引／注入操作が下方位置で行
なわれる場合に実行されるようにする。斯かる変形例は
有利である。何故なら、プレート（４）の中央開口を吸
引／注入装置と排出ウェルとに揃えるためにプロダクト
を排出したいときには、ウェルが区画（３ａ）底に固定
されていると必要となるカセット（１１）の移動が少な
くて済む。金属、ガラス又はプラスチック材料（透明又
は不透明）製の貯留部兼ニードルであるノズル（４７）
は、ハウジング（２５）上方位置に来ると、前述の弯形
例における中間位ＩＩ（又は下方位置）にある装置ｆ　
（４６）によっ て下降せしめられる。ノズル端は、ハウジング（２５）
底から約２磯上方で停止する。

吸引は、ピストン（４９）（第７図参照）を後退させ、
スペース（５１）を介して膜（５０）を吸引して行われ
る。スペース（５１）は操作の種類に応じて空気又は水
又は油のような不活性な液体で満たされてもよい。スペ
ース（５１）を変化させて吸引を調節し、より強く又は
より弱くすることができる。

膜（５０）により得られた吸引力はスペース（５２）へ
伝達され、マイクロウェル（２５）に入れられた液体を
吸い上げる。排出ウェル（１０）が区画（３ａ）の下側
壁に形成されているときには、プレート（４）の中央開
孔をノズル（４７）及びウェル（１０）に揃えるように
カセット（１１）が水平に動かされる。すると装置（４
６）は低ポジションに移され、カラー（４８）はシール
のためウェル（１０）の上面に当接される。次にピスト
ン（４９）がウェル（５２）中の液体を出すように押し
戻される一ノ・ズル内クリーニングのため接続部（５３
）を通して無菌蒸留水が注入される。ウェル（１０）内
側に配設された開口（５４）はノズル（４６）外側をク
リーニングするために水を注入するのに用いられる。こ
のすすぎ洗いはより勢いよく、そしてスチーム、アルコ
ール等を用いて行ってもよい。排出及びすすぎ洗いのあ
と、装置（４６）は、カセット（１１）及びプレート（
４）が自由に動き得る上昇位置に置かれる。この装置を
用い、て適当な量の液を保持し、譲渡をプレート（４）
を回してマイクロウェルに入れることは可能である。

ガス損失を避け、コンパートメント（３ａ）内に安定し
た状態を維持するために、図外のバルブでウェル（１０
）のベースを閉じ、適当な長さのノズル（４７）の作用
で該パルプを開くことができる。

ノズル端は斜めに形成されている。外径は約２１であり
、中央ダクトは約０．０５１ａ＋である。前記モータユ
ニット（５）によってプレート（４）を上昇位置へ持ち
上げることにより、ノズル（４７）及び細胞培地が接触
せ、しめらむる。プレートをわずかに往復動させるだけ
で細胞が分離され、その分析のために吸引され、あいた
マイクロウェル中の継代培地（ｓｕｂ、ｃｕ＋ｔｕｒｅ
＞へもたらされる。

第７図は、ノズル（４７）へ嵌められ、接着された特定
形状のカラー（４８ｂ）が前記吸引装置（実際には注入
にも使用される）から分離した注入装置ｆ（５５）を支
持する様子を示している。該カラーは、コンパートメン
ト（３ｂ）のファンの後に設けられた無菌の高温空気入
口（５６）を備えている。入口（５７）が、栄ｉ！液注
入用に設けられている。ベース（５７）を有する同心的
空気ダクトは汚染粉塵の逆流を防止する。光ファイバ（
５８）は、マイクロウェル（２５）に赤外線照射する。

ダイオード（６０）が送られてくる光を測定し、そのレ
ベルをコントロールする。絶縁パイプ（５９）は、ベー
ス（５７）に接読された冷たいパイプ上の凝縮を防止す
る。

栄養媒質の吸引のあと且つ該媒質のウェル（１０）への
排出の前に、冷却された封入体（２）（第１図参照）に
よって冷やされた貯留部中の新しい液が、該貯留部の下
側に設けた締め付はバルブ（６１）が開くと、直接流れ
る。ジェット流がノズル（４７）へ向けられ、該ノズル
は流し込みを行い、マイクロウェル（２５）底の細胞に
直接噴流衝撃を加えることを避ける。

フラスコからの流れは、レセプションダイオード（５６
）に入力された信号が、実際には、吸引前の初期値、吸
引後の値、そして注入中の装置の旋回を考慮にいれた一
定値を示すと止められる。

排出及び洗浄の順序は既述のとおりである。

本発明による自動化装置の主たる用途に関して言えば、
それは、 一クローニング（ｃｌｏｎｉｎｏ　）　：この場合、プ
レート（４）は単一のマイクロウェル（２５）を植設し
たのちカセット（１１）に配置される。コロニーの同定
から、継代培養が行われ、プレートにおける他のマイク
ロウェルは前記吸引／注入装置によって漸次に供給を受
ける。

−毒作用、薬物学的作用又は他の物質の分析：本発明装
置の高速性故に、六層短い間隔で（数、形態、Ｉ開運動
等の）測定を行うことができる。

−熱量学的反応によるバクテリヤ分析。

第８図及び第９図は前述のプレートの変形例（７０）を
示しており、該変形例は、ある種の用途に適している。

例えば微少重力又は無重力環境での風媒生物学的実験（
ａｉｒｂｏｒｎｅ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｘｐｅｒｉ
ｍｅｎｔｓ　）　（第８図及び第９図・に概略的に示す
マイクロウェルプレートの変形例を用いて地球上でのい
くつかの実験が可能である。）に適している。

この変形例によると、プレート（７０）は、閉成可変容
量型マイクロウェルを備えている。各マイクロウェル内
への吸引／注入装置のアクセスは、インサート（６１）
により、更に特に、シリコンエラストマ製のインサート
（６１）により行われる。この場合該インサートは、通
常の加熱殺菌可能な金属注射器（６７）が通過可能な孔
あきの、又はそのピストン（又はそのシリンダ壁）に組
み込まれた電気抵抗によって、又はＩＲヒーティング又
はその類の手段によって孔あけ可能なインサートである
。

該インサート（６１）は、各マイクロウェル軸に対しず
らされている。

第８図は、可変容量型マイクロウェルの第１実施例の概
略を示しており、該マイクロウェルは、実質上球殻キャ
ップ形状の半球体乃至マイクロバブ７Ｌ／　（ｇｉｉｃ
ｒｏｂｕｂｂｌｅ　）　　（６２）により形成されてお
り、各半球体について、プレート（７０）の底（７１）
の上面に接着されている透明膜（６３）によって形成さ
れている。その場合、顕微鏡観察は底（７１）側から行
われる。

第９図は、可変容量型マイクロウェルの他の例を示して
いる。該マイクロウェルは、弾性透明材料製のマイクロ
ベローズ（６４）により形成されており、該マイクロベ
ローズは、各マイクロベローズ（６４）の下縁位置に形
成された環状カラー（６５）に沿ってプレート（７０）
上面に接着されている。これらマイクロベローズは、良
好な光学的性質を有する透明カバー（６６）によって閉
じられていることが有利であり、その場合、顕微鏡観察
はマイクロウェルの側方から行うことができる。

ある場合には、該半球体及びマイクロベローズは、ガス
交換可能な材料、即ちガス透過性材料から製作するのが
有利である。

既述の説明から分るように、本発明は、前述の実施例に
限定されるものではなく、本発明の範囲乃至精神を逸脱
しない限りにおいて、当業者において考え得る前記実施
例の種々の変形、改変を含むものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の概略断面図、第２図はプレ
ート支持カセット例の斜面図、第３図は第２図に示すカ
セットとプレートとの結合状態の詳細説明図、第４図は
コンパートメント乃至区画に配置されたプレートを有す
るカセット、その蓋及びモータユニットの斜面及び吸引
／注入装置及び顕微鏡装置の位置を示す図、第５ａ図は
モータユニット例の一部切欠斜面図、第５ｂ図は第５ａ
図におけるドライブモータを示す一部断面一部立面図、
第６図は顕微鏡観察装置例の断面図、第７図は吸引装置
に結合された注入装置の断面図、第８図及び第９図は、
それぞれプレートの他の例の断面図である。 （１）・・・封入体 （３ａ）・・・第１区画 （３ｂ）・・・第２区画 （４）・・・プレート （５）・・・モータユニット （６）・・・顕微鏡観察装置 （７）・・・吸引／注入装置 （８）・・・アクセスドア （９）・・・壁 （１０）　−・・排出ウェル （１１）・・・カセット （１２）・・・円形凹所 （１３）・・・環状溝 （１４）・・・ドライブローラ （１５）・・・アクセス窓 （１６）・・・蓋 （１７）・・・半径方向窓 （１８）・・・ラック （１９）・・・ハウジング、 （２０）・・・ボール （２１ａ）・・・固定ボール （２１ｂ）・・・バネ支持ボール （２２）・・・ステッパモータ （２２ａ）・・・ステップダウン装置 （２３）・・・ニードル （２４）・・・細胞 （２５）・・・マイクロウェル （２６）・・・ステッパモータ （２７）・・・マイクロネジ （２９）・・・ボールベアリング （３０）・・・ステッパモータ （３１）・・・ボール （３３）・・・レンズ （３４）・・・コンデンサ （３６）（３７）・・・リング （３８）・・・光ファイバ （４０）・・・コンデンサ （４１）・・・ミラー （ＣＴ）・・・テレビジョンカメラ （４２）・・・半透明ミラー（中間ミラー）（４３）・
・・ユニット （４４）・・・シリンダ （４５）・・・垂直ハウジング （４６）・・・ノズル高さ調節装置 （４７）・・・ノズル （４８）・・・カラー （４８ａ）・・・カラー （４９）・・・ピストン （５０）・・・膜 （５１）（５２）・・・スペース （５３）・・・接続部 （５４）・・・開孔 （５５）・・・注入装置 （５６）・・・空気入口 （５７）・・・ベース （５８）・・・光ファイバ （５９）・・・絶縁パイプ （６０）・・・ダイオード （６１）・・・パルプ （６２）・・・マイクロバブル乃至半球体（６３）・・
・透明躾 （６４）・・・マイクロベローズ （６５）・・・環状カラー （６６）・・・透明カバー （６７）・・・注射器 （７０）・・・プレート （７１）・・・プレートの底 （以　上）

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. （１）細胞株の分析及びクローニング並びにバクテリア
   学的分析のための自動装置、即ちメインテナンス相と物
   質実験、更に特に密度及び形態並びにそれらの組合せの
   薬物学的光学的分析及び細胞クローニングのための移植
   乃至継代培養実験の相を一体にした自動装置であつて、 隔離壁を備え、恒温状態及び特に湿度、炭酸ガス濃度及
   び／又は他の点で一定環境条件を与える封入体及び前記
   封入体内に配置されて特に栄養培地及び異なるプロダク
   トを供給するための貯留部を収容したクーリングブロッ
   クを備えており、前記封入体は内部が二つの区画に分割
   され、該区画のうち第１区画は小容積であり、光学的性
   質良好な透明材料製の１又は２列以上に同心円的に配列
   された数個のマイクロウェルを備えた同じく光学的性質
   良好なプレートと、少なくとも１つの顕微鏡装置、特に
   位相差顕微鏡と、無汚染保証の細胞培地又は細胞の吸引
   ／注入装置と、前記プレートの３動作方向において正確
   に位置決めするように該プレートを回動させ、垂直及び
   水平方向に動かすモータユニットとを収容しており、 前記区画のうち第２区画は、封入体の前面部分を除いて
   前記第１区画を囲つており、温度を調節しホツトエヤを
   かき回すための装置と、場合によつてはそれ自身知られ
   たろ過層流エヤの閉循環流によつて前記第１区画を無菌
   状態にするための装置とを備えており、 前記第１及び第２区画は壁によつて分離されており、該
   壁は、場合によつてはろ過を行なうものとすることがで
   き、場合によつては層流のこれら２つの区画間の循環を
   可能とするものである自動装置。
2. （２）前記プレートが前記吸引／注入装置のアクセス用
   中央開口を備えており、該吸引／注入装置は前記第１区
   画の上壁に固定され、該第１区画の下壁に取り付けられ
   た排出及び殺菌乃至消毒用ウェルへ向けられる特許請求
   の範囲第１項記載の自動装置。
3. （３）前記円形プレートが、カセット、更に特に金属性
   の実質上四角形のカセットに配置されており、該カセッ
   トは、それに蓋があるときは汚染の危険性の少ないペト
   リボツクス状の形態をしていて中央に前記プレートを収
   める凹所を有しており、前記プレートは、そのレストポ
   ジシヨンで支持装置によつて支持されるようになつてお
   り、該支持装置は、前記凹所の壁に保持された四つのボ
   ールにして前記プレートの外壁に形成した環状溝に嵌合
   する該ボールにて形成することが好ましく、他方、前記
   プレートの回動がドライブローラにて行われるようにな
   つており、該ドライブローラは、前記モータユニットか
   ら突出していて適当な手段の作用下に前記プレートの溝
   に摩擦係合するようになつており、前記ドライブローラ
   が前記溝に入り込むためのアクセス窓が前記カセットの
   前記モータユニットに隣る側部の中央部に形成されてい
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の自動装置。
4. （４）前記ボールのうち２つは固定されており、他の２
   つは弾性支持体、更に特にバネ支持体により支持されて
   おり、該４つのボールは、前記円形凹所を提供する周囲
   部に内接する四角形の角に当る部分に配置され、前記ド
   ライブローラ用のアクセス窓に並行に隣り合う該四角形
   の一側は前記２つの固定ボールにより定められ、他方、
   該四角形の他側は、前記弾性支持体上の前記２つのボー
   ルにより定められるようになつており、前記溝に前記ロ
   ーラが係合している間は、該弾性支持体上のボールのみ
   が前記プレートの回動案内に関与すると共に前記２つの
   固定ボールが該溝から離れるようになつている特許請求
   の範囲第３項記載の自動装置。
5. （５）前記プレートの溝に前記ドライブローラを係合さ
   せる装置が、前記モータユニットと前記カセットの対向
   する金属壁間にフレキシブル継手を提供する電磁石を備
   えている特許請求の範囲第３項記載の自動装置。
6. （６）前記カセットが、前記プレートの前記中央開口に
   嵌まることができ、前記吸引／注入装置を前記プレート
   のマイクロウェルに接近させるための半径方向窓を有す
   る光学的性質良好な透明蓋を備えている特許請求の範囲
   第３項の自動装置。
7. （７）前記支持カセットの側壁及び上下壁に設けられた
   ボールによつて該支持カセットが自由にスライドできる
   ようになつている特許請求の範囲第３項記載の自動装置
   。
8. （８）前記支持カセット、前記プレート及び前記蓋が殺
   菌乃至消毒可能である特許請求の範囲第３項記載の装置
   。
9. （９）それぞれが前記タイプのカセットに入れられた複
   数のプレートを備え、前記カセットを培養器中に離して
   保管し、一定の実験プロトコルに応じたカセットのみを
   前記第１区画へ導入するようにした特許請求の範囲第１
   項記載の自動装置。
10. （１０）前記ドライブユニットが、 前記プレートを回すための第１ステッパモータにしてス
    テップダウン装置を介して前記ドライブローラに作用す
    る該第１ステッパモータと、前記プレートを水平移動さ
    せるための第２ステツパモータにして、前記モータユニ
    ットから突出し、前記第１区画の下壁に固定された少な
    くとも１つのラックに噛合するギヤに作用する該第２ス
    テッパモータと、 前記プレートの高さの一方向調節用の第３ステッパモー
    タにして、前記ドライブローラに対し横方向に配置され
    るとともに下端に前記第１区画の下壁上をスライドする
    ためのボールベアリングを有するマイクロネジを駆動し
    て前記第２ステッパモータ制御の水平動を可能とする該
    第３ステッパモータとを備えている特許請求の範囲第１
    項記載の自動装置。
11. （１１）前記顕微鏡観察装置が、一緒に組み合わされ、
    交互に作動するようにされた２つのプリセットレンズ／
    コンデンサペアを備えており、第１及び第２コンデンサ
    並びに第１及び第２レンズが前記封入体の前記２つの区
    画間の隔離壁の天井及び床部に一体に形成されており、
    該第１レンズは低倍率であるのに対し該第２レンズは必
    要に応じ中倍率又は高倍率であり、前記２つのコンデン
    サへの光入射が光ファイバ装置により行なわれるように
    なつている特許請求の範囲第１項記載の自動装置。
12. （１２）前記各レンズがミラー及びイメージセンサに組
    み合さつており、該イメージセンサは、テレビジョンカ
    メラ又は自動イメージアナライザに接続された又はされ
    ないＣＣＤストリップを備えている特許請求の範囲第１
    １項記載の自動装置。
13. （１３）前記イメージセンサと該イメージセンサから最
    も遠い前記ミラーとの間に配置された中間ミラーが半透
    明である特許請求の範囲第１２項記載の自動装置。
14. （１４）前記イメージセンサから最も離れた前記レンズ
    ／コンデンサペアが起動されたとき前記中間ミラーが後
    退可能、特に電磁石装置により後退可能である特許請求
    の範囲第１２項記載の自動装置。
15. （１５）前記吸引／注入装置が、前記第１区画の上壁に
    形成された垂直ハウジングに配置されているとともに、
    該吸引／注入装置の高さを３位置に調節する装置、更に
    特にステッパモータ又は伸縮自在シリンダを備えた該装
    置と協動するようになつており、前記３位置は、 −前記支持カセット及び前記プレートが自由に動き得る
    高位置、 −使用済乃至やせた細胞培地又は細胞を前記プレート中
    のウェルから吸引し、或いは新しい乃至富栄養培地又は
    細胞を前記ウェルの注入できる位置であり、前記ノズル
    先端と前記ウェル底との接触が前記プレートの高さを調
    節するための前記第２ステッパモータにより行なわれ得
    る中間位置、 −吸引された使用済乃至やせた培地を前記第１区画の下
    壁に固定された洗浄及び殺菌及び消毒を行うための前記
    排出ウェルに排出する低位置 である特許請求の範囲第１項記載の自動装置。
16. （１６）前記吸引／注入ノズルがその外壁から突出する
    カラーを備えており、該カラーは、前記吸引／注入装置
    の低位置において、前記ノズル外部の洗浄殺菌操作のた
    めのシールを行うように前記排出ウェル上縁に押圧され
    るようになつている特許請求の範囲第１５項記載の自動
    装置。
17. （１７）前記吸引／注入用ノズルの高さを調節する装置
    が前記中間位置にあるとき、該ノズルが、前記吸引／注
    入装置の同じハウジング内に収容されてピボット運動又
    はスライディングにより該ノズル下に置かれる前記排出
    ウェルに前記カラーにより対応せしめられ、該吸引／注
    入操作が前記低位置で行われるようになつている特許請
    求の範囲第１５項記載の自動装置。
18. （１８）前記注入装置が、前記吸引装置のノズルに固定
    された前記シール用カラーに支持されており、バルブを
    介して注入される栄養培地の入口に空気の層流コラムを
    形成して汚染粒子の逆流、即ち後方汚染の危険を防止す
    る無菌ホツトエヤー入口を備えている特許請求の範囲第
    １５項記載の自動装置。
19. （１９）前記注入装置が、各マイクロウェルに注入され
    る液体培地レベルを制御する装置にして、前記カラーに
    支持された光ファイバ及び各マイクロウェル下方のダイ
    オードを備えた制御装置と協動する特許請求の範囲第１
    ８項記載の自動装置。
20. （２０）全装置を駆動し、予め決めた実験プロトコルに
    従つて完遂しなければならない前記操作をコントロール
    するマイクロプロセッサにしてデータ処理も可能な該マ
    イクロプロセッサを含む特許請求の範囲第１項記載の自
    動装置。
21. （２１）前記プレートが、閉成形且つ可変容量形のマイ
    クロウェルと、前記吸引／注入装置を各マイクロウェル
    の内部へ接近させるための孔あきの又は孔あけ可能なイ
    ンサート、更に特にシリコンエラストマ製のインサート
    を備えており、各インサートは、前記プレートの底部に
    設けられ、透明で、良好な光学的性質を有し、対応する
    マイクロウェルの軸線に対し偏心配置されている特許請
    求の範囲第１項記載の自動装置。
22. （２２）前記可変容量形マイクロウェルが、実質上球殻
    キャップ状のマイクロバブル乃至半球体にて形成されて
    おり、該半球体は、各半球体毎に前記プレートの上面に
    接着された透明弾性膜により提供されており、前記顕微
    鏡観察が前記プレート底部側から行われるようになつて
    いる特許請求の範囲第２１項記載の自動装置。
23. （２３）前記可変容量形マイクロウェルが、弾性透明材
    料製マイクロベローズにて形成されており、該ベローズ
    の下縁に形成された環状カラー部分で前記プレート底の
    上面に接着されている特許請求の範囲第２１項記載の自
    動装置。
24. （２４）前記マイクロベローズが、それぞれ、該マイク
    ロベローズ壁に一体の光学的性質良好な透明カバーで閉
    じられており、顕微鏡観察がマイクロウェル側方から行
    われるようになつている特許請求の範囲第２３項記載の
    自動装置。
25. （２５）前記マイクロバブル又はマイクロベローズがガ
    ス透過性弾性材料製である特許請求の範囲第２２項記載
    の自動装置。
26. （２６）前記吸引／注入装置が、加熱殺菌可能な更に特
    に電気抵抗の組み込みにより、又はＩＲヒーティング又
    は同様な手段により加熱殺菌可能な通常の金属注射器に
    て形成されている特許請求の範囲第２１項記載の自動装
    置。