JPWO2009116271A1 - 容器運搬ケースおよび培養処理装置 - Google Patents

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Abstract

容器運搬ケースは、内部の雰囲気ガスの組成を所定の条件に調整可能なチャンバを有する培養処理装置に対して、生体試料を培養する培養容器をチャンバ内に搬出入するために用いられる。そして、容器運搬ケースは、ケース本体と、接続部と、気密部材とを備える。ケース本体は、培養容器を配置可能な容器収納室を有するとともに、培養容器が通過可能な開口部によって容器収納室が外部と連通する。接続部は、チャンバと連通する培養処理装置の搬出入口に着脱可能であり、培養処理装置への装着状態のときに、容器収納室と搬出入口とを接続して外部雰囲気から隔離された空間を形成する。気密部材は、開口部を閉鎖して容器収納室を外部雰囲気から遮断する。

Description

本発明は、試料を培養する培養容器を運搬するための容器運搬ケースとその周辺技術に関する。
従来から、所定の雰囲気に維持されたチャンバ(恒温室など)で生体試料を培養するインキュベータや、生体試料の培養操作を行うためのクリーンベンチなどの培養処理装置が知られている。かかる培養処理装置に関しては、一例として特許文献1のように、外部からのアクセスのときにチャンバからの空気の流出入を抑制するべく、扉の開閉に応じて培養処理装置の吸排気を制御する技術も提案されている。
特開2005−204546号公報
しかし、従来の技術では、生体試料の環境を外部雰囲気から隔離したままで、生体試料の搬出入や運搬を行うことが非常に煩雑であり、その対策が求められていた。特に、生体試料として、受精卵、胚性幹細胞(ES細胞)、人工多能性幹細胞(iPS細胞)などを運搬するときは、培養環境の変化による細胞へのダメージを最小限にすることが要請されている。一方、生体試料として、有害な細菌、ウィルスなどを運搬するときは、外部への漏出による汚染を防止することが不可欠となる。
そこで、本発明は、生体試料の環境を外部雰囲気から隔離しつつ、生体試料のチャンバへの搬出入および生体試料の運搬を容易にする手段を提供することを目的とする。
一の形態の容器運搬ケースは、内部の雰囲気ガスの組成を所定の条件に調整可能なチャンバを有する培養処理装置に対して、生体試料を培養する培養容器をチャンバ内に搬出入するために用いられる。そして、容器運搬ケースは、ケース本体と、接続部と、気密部材とを備える。ケース本体は、培養容器を配置可能な容器収納室を有するとともに、培養容器が通過可能な開口部によって容器収納室が外部と連通する。接続部は、チャンバと連通する培養処理装置の搬出入口に着脱可能であり、培養処理装置への装着状態のときに、容器収納室と搬出入口とを接続して外部雰囲気から隔離された空間を形成する。気密部材は、開口部を閉鎖して容器収納室を外部雰囲気から遮断する。
本実施形態の培養処理装置システムの正面図 本実施形態の培養処理装置システムの平面図 本実施形態の培養処理装置システムのブロック図 容器運搬ケースの側面図 容器運搬ケースの装着状態での側面図 容器運搬ケースの平面図 容器運搬ケースの装着状態での平面図 容器運搬ケースの装着状態での背面図 本実施形態における培養容器の搬出入の動作例を示す流れ図
以下、図面を参照しつつ、本実施形態における培養処理装置システムの構成例を説明する。本実施形態の培養処理装置システムは、培養処理装置の一例であるインキュベータ11と、容器運搬ケース12とを有している。図1,図2は、本実施形態の培養処理装置システムの正面図および平面図である。また、図3は、本実施形態の培養処理装置システムのブロック図である。
本実施形態のインキュベータ11は、上部ケーシング13と下部ケーシング14とを有している。インキュベータ11の組立状態において、上部ケーシング13は下部ケーシング14の上に載置されている。なお、上部ケーシング13と下部ケーシング14との内部空間は、ベースプレート15によって上下に仕切られている。
また、上部ケーシング13の内部には、生体試料(細胞など)の培養を行う恒温室16が形成されている。この恒温室16には、ガス分析センサ17とガス調整部18とが配置されている。なお、恒温室16内には、温度制御装置や湿度制御装置などがさらに配置されていてもよい(温度制御装置、湿度制御装置などの図示は省略する)。
ここで、ガス分析センサ17は、恒温室16内の雰囲気ガスの組成を検出する。また、ガス調整部18は、二酸化炭素ボンベ、酸素ボンベおよび窒素ボンベ(各ボンベの図示は省略する)と接続されている。そして、ガス調整部18は、各ボンベから恒温室16にガスを導入して、恒温室16内の雰囲気ガスの組成を調整する。これにより、インキュベータ11は、恒温室16内の状態を生体試料の培養に適した低酸素環境に維持できる(図1,図2でのガス分析センサ17、ガス調整部18の図示はいずれも省略する)。なお、ガス調整部18は、恒温室16外にガスを供給する配管(不図示)を有しており、容器運搬ケース12に対して上記のガスを供給することもできる。
恒温室16の前面(図2の下側)には、外扉19および内扉20が配置されている。外扉19は、上部ケーシング13および下部ケーシング14の前面を覆っている。内扉20は、外扉19の内側で上部ケーシング13の前面を覆っており、外扉19の開放時に恒温室16と外部との環境を隔離する。また、外扉19および内扉20は、パッキンP1,P2によりそれぞれ気密性が維持されている。なお、外扉19には、モニタ21および操作パネル22が取り付けられている。
また、恒温室16の右側面(図2の右側)には、恒温室16と外部とを連絡する搬出入口23が開口されている。この搬出入口23は、培養容器32を搬出入するときに用いられる。そして、搬出入口23は、スライドによって開閉する気密扉24で密閉される。なお、上記の気密扉24は、扉駆動装置25によって自動的に開閉させることができる。
なお、上部ケーシング13の外側での搬出入口23の周囲には、容器運搬ケース12の装着位置を示す環状のガイド片26と、容器運搬ケース12との通信を行うための電気接点27とが設けられている(なお、電気接点27は図3でのみ示す)。
また、恒温室16には、ストッカー28、観察ユニット29、容器搬送装置30、容器搬出入装置31が配置されている。
ストッカー28は、上部ケーシング13の前面(図2の下側)からみて恒温室16の左側に配置される。ストッカー28は複数の棚を有しており、ストッカー28の各々の棚には培養容器32を複数収納することができる。そして、各々の培養容器32には生体試料が培地とともに収容される。
観察ユニット29は、上部ケーシング13の前面からみて恒温室16の右側に配置される。この観察ユニット29では、培養容器32内の生体試料のタイムラプス観察を実行することができる。
この観察ユニット29は、上部ケーシング13のベースプレート15の開口部に嵌め込まれて設置される。観察ユニット29は、試料台33と、試料台33の上方に張り出したスタンドアーム34と、顕微光学系および撮像装置を内蔵した本体部分35とを有している。そして、試料台33およびスタンドアーム34は恒温室16に配置される一方で、本体部分35は下部ケーシング14に収納される。
試料台33は透光性の材質で構成されており、その上に培養容器32を載置することができる。この試料台33は水平方向に移動可能に構成されており、上面に載置した培養容器32の位置を調整することができる。また、スタンドアーム34には光源が内蔵されている。そして、撮像装置は、スタンドアーム34によって試料台33の上側から透過照明された生体試料を顕微光学系を介して撮像する。かかる構成により、生体試料の顕微鏡観察を環境条件を変化させることなく行うことが可能となる。
容器搬送装置30は、上部ケーシング13の前面からみて恒温室16の中央に配置される。容器搬送装置30は、多関節アームを有する垂直ロボットの先端に、培養容器32を挟持するためのアームを取り付けて構成されている。これにより、容器搬送装置30は、ストッカー28、観察ユニット29の試料台33、容器搬出入装置31との間で培養容器32の受け渡しを行うことができる。
容器搬出入装置31は、搬出入口23の付近に配置されている。本実施形態の例では、観察ユニット29の上方に容器搬出入装置31が配置されている。この容器搬出入装置31には、上下方向に3つの培養容器32を収納できるラック36をマウントできる。そして、容器搬出入装置31は、上記のホルダを搬出入口23の外側にスライドさせることで、搬出入口23からラック36ごと培養容器32の搬出入を行う。なお、ラック36への培養容器32の出し入れは、容器搬送装置30によって行われる。
一方、下部ケーシング14には、観察ユニット29の本体部分35や、制御装置37が収納されている。ここで、制御装置37は、培養処理装置システムの統括的な制御を行うコンピュータであって、ガス分析センサ17、ガス調整部18、気密扉24の扉駆動装置25、モニタ21および操作パネル22、観察ユニット29、容器搬送装置30、容器搬出入装置31とそれぞれ接続されている(図3参照)。また、制御装置37は、電気接点27を介して容器運搬ケース12側のケースマイコン48との通信を実行する。さらに、制御装置37は記憶部38を内蔵している。この記憶部38には、恒温室16内に収納された培養容器32の登録情報や、各々の培養容器32の観察スケジュールや、観察ユニット29で撮像した顕微鏡画像のデータなどが記憶される。
次に、図4から図8を参照しつつ、容器運搬ケース12の構成を説明する。この容器運搬ケース12は、インキュベータ11の搬出入口23の外側に装着できるように構成されている。そして、容器運搬ケース12は、外部雰囲気から隔離された状態で培養容器32を運搬するときや、外部雰囲気から隔離された状態で培養容器32の搬出入を行うために用いられる。
容器運搬ケース12のケース本体40は直方体状に形成されており、その内側に上記のラック36を収容できる容器収納室41を有している。また、ケース本体40の一面(図4から図7の右側)は上記の容器収納室41と連通するようにその全面が開口されている。さらに、容器収納室41からケース本体40の開口までの空間は、ラック36が通過可能なサイズに設定されている。なお、本実施形態でのケース本体40は、容器収納室41内の状態を視認できるように透明な材質で形成されている。
この容器運搬ケース12は、開口部分が搬出入口23と対向するようにインキュベータ11に装着される。なお、容器運搬ケース12がインキュベータ11に装着された状態では、ケース本体40がインキュベータ11の搬出入口23を覆うとともに、ケース本体40の開口部はインキュベータ11の壁面と密着する。なお、ケース本体40の正面端部には、容器運搬ケース12の装着状態において気密性を保持するために、環状のシールリング42が取り付けられている。
さらに、ケース本体40の両側面には、インキュベータ11側に設けられたガイド片26と係合する固定具43がそれぞれ設けられている。そのため、固定具43をガイド片26に係合させることで、容器運搬ケース12をインキュベータ11に確実に固定できる。
また、ケース本体40の内側には両開きの仕切り扉44が設けられている。この仕切り扉44は、容器運搬ケース12に内蔵された電動の扉駆動装置45によって開閉させることができる。上記の仕切り扉44を開放した状態では、容器収納室41にラック36を搬出入することが可能となる。一方、上記の仕切り扉44を閉じた状態では、容器収納室41の入口が密閉されて外部雰囲気から遮断される。
また、容器収納室41の内部には、容器収納室41内の雰囲気ガスの組成を検出するガス分析センサ46と、容器収納室41内のラック36の有無を検出する接触式の容器検出スイッチ47とが配置されている。扉駆動装置45、ガス分析センサ46および容器検出スイッチ47は、容器運搬ケース12に内蔵された制御用のケースマイコン48にそれぞれ接続されている。
また、ケース本体40の開口近傍には、上記のケースマイコン48と接続された電気接点49が設けられている。そして、容器運搬ケース12の装着状態において、容器運搬ケース12側の電気接点49はインキュベータ11側の電気接点27と接触し、両者の間で電気的な接続が確立するようになっている(なお、電気接点49は図3でのみ示す)。
また、ケース本体40の上面には、容器収納室41の雰囲気ガスの組成を調整するためのガス導入ポート50およびガス排出ポート51が設けられている。このガス導入ポート50およびガス排出ポート51は、容器運搬ケース12の装着状態においてガス調整部18からの配管と接続できるようになっている。そのため、インキュベータ11のガス調整部18は、ガス導入ポート50およびガス排出ポート51を介して、容器収納室41内の雰囲気ガスの組成を調整することができる。
さらに、ケース本体40の背面側(開口との反対側)には、可撓性のグローブ52を取り付けた作業穴53が開口されている。これにより、ユーザーは外部にいながら作業穴53からグローブ52に手を挿入して、容器収納室41の状態を確認しつつ種々の作業(例えば、培養容器32の蓋の開閉など)を行うことができる。
次に、図9を参照しつつ、本実施形態の培養処理装置システムに関し、容器運搬ケース12による培養容器32の搬出入の動作例を説明する。この図9の処理の初期状態では、インキュベータ11に容器運搬ケース12が非装着の状態であることを前提として説明を行う。
ステップS101:制御装置37は、容器運搬ケース12が搬出入口23に装着されたか否かを判定する。一例として、制御装置37は、電気接点27、49を介してケースマイコン48に接続信号を送信するとともに、ケースマイコン48から応答信号を受信したときに容器運搬ケース12が搬出入口23に装着されているものと判定する。上記要件を満たす場合(YES側)にはS101に移行する。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)にはS102に移行する。
ステップS102:この場合、制御装置37は気密扉24を開放禁止状態に設定し、扉駆動装置25の動作を気密扉24が閉じている状態でロックする。この設定状態のときに気密扉24を開放する場合には、制御装置37に対して操作パネル22からユーザーが特別な操作を行う必要が生じる。これにより、ユーザーが不注意で搬出入口23を開放してしまうおそれが低減する。なお、その後に制御装置37はS101に戻って上記動作を繰り返す。
ステップS103:制御装置37は、恒温室16内における雰囲気ガスの組成情報をガス分析センサ17から取得する。また、制御装置37は、電気接点27、49およびケースマイコン48を介して、容器収納室41内における雰囲気ガスの組成情報を容器運搬ケース12側のガス分析センサ46から取得する。
ステップS104:制御装置37は、恒温室16と容器収納室41との間で室内の雰囲気ガスの組成が異なるか否かを判定する。両者の雰囲気ガスの組成が異なる場合(YES側)にはS105に移行する。一方、両者の雰囲気ガスの組成が同じ状態の場合(YES側)にはS110に移行する。
ステップS105:制御装置37は、恒温室16および容器収納室41の雰囲気ガスの組成が異なる旨を示す警告をモニタ21に出力する。そして、制御装置37は気密扉24を開放禁止状態に設定し、扉駆動装置25の動作を気密扉24が閉じている状態でロックする(なお、気密扉24の開放禁止状態はS101と同様であるので重複説明を省略する)。
ステップS106:制御装置37は、電気接点27、49およびケースマイコン48を介して取得した容器検出スイッチ47の出力情報に基づいて、容器運搬ケース12の容器収納室41に培養容器32を収納したラック36が存在するか否かを判定する。上記要件を満たす場合(YES側)にはS107に移行する。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)にはS109に移行する。
ステップS107:制御装置37は、記憶部38に記憶されている培養容器32の登録情報を参照し、インキュベータ11の恒温室16内に培養容器32が存在するか否かを判定する。
上記要件を満たす場合(YES側)は、恒温室16および容器収納室41にそれぞれ生体試料が存在し、両者の培養環境が相違する状況に該当する。この場合には、培養環境をいずれか一方に合わせると他方に悪影響を与える可能性が高い。したがって、S107のYES側での制御装置37は、恒温室16および容器収納室41の雰囲気ガスの組成を調整せずに一連の処理を終了する。一方、上記要件を満たさない場合(NO側)にはS108に移行する。
ステップS108:この場合は、恒温室16には生体試料が存在しない一方で、容器収納室41には所定の雰囲気ガスの環境下で培養されている生体試料が存在する状況に該当する。すなわち、S108のケースは、例えば、容器運搬ケース12を用いてインキュベータ11の恒温室16に生体試料を最初に搬入する場合などに対応する。この場合には、恒温室16側の培養環境を容器収納室41の環境に近づけることが好ましい。
そのため、S108での制御装置37は、ガス調整部18を動作させて恒温室16側の雰囲気ガスの組成を容器収納室41の状態に合わせる制御を行う。そして、両者の雰囲気ガスの組成が同じ状態になった後に、制御装置37はS110に処理を移行する。
ステップS109:この場合は、容器収納室41には生体試料が存在しない一方で、恒温室16には所定の雰囲気ガスの環境下で培養されている生体試料が存在する状況に該当する。すなわち、S109のケースは、例えば、恒温室16で培養されている生体試料を空の容器運搬ケース12に入れて運搬する場合などに対応する。この場合には、容器収納室41側の培養環境を恒温室16の環境に近づけることが好ましい。
そのため、S109での制御装置37は、ガス調整部18を動作させて容器収納室41側の雰囲気ガスの組成を恒温室16の状態に合わせる制御を行う。もっとも、S109の場合には、ユーザーは容器運搬ケース12のガス導入ポート50およびガス排出ポート51にガス調整部18からの配管を予め接続しておく必要が生じる。そして、両者の雰囲気ガスの組成が同じ状態になった後に、制御装置37はS110に処理を移行する。
ステップS110:制御装置37は、容器運搬ケース12とインキュベータ11との間で培養容器32の搬出入を行う。
具体的には、制御装置37は、気密扉24の開放禁止設定を解除するとともに、扉駆動装置25を動作させることで気密扉24をスライドさせて搬出入口23を開放する。また、制御装置37は、電気接点27、49およびケースマイコン48を介して、容器運搬ケース12側の扉駆動装置45を駆動させることで容器収納室41の仕切り扉44を開放させる。これにより、雰囲気ガスの組成が同じ状態にある容器収納室41と搬出入口23との間で培養容器32の搬出入が可能となる。
なお、容器運搬ケース12をインキュベータ11に装着した状態では、搬出入口23の全体が容器運搬ケース12で覆われるとともに、容器運搬ケース12とインキュベータ11との接続部分はシールリング42によって気密状態にある(図8参照)。そのため、S110では、外部雰囲気と遮断された環境下で培養容器32の搬出入を行うことができる。
ここで、容器運搬ケース12内にラック36とともに培養容器32が収納されている場合、制御装置37は容器搬出入装置31を動作させて、容器収納室41から恒温室16へ培養容器32を搬入する。その後、制御装置37は、気密扉24および仕切り扉44を閉じてから一連の動作を終了する。
一方、恒温室16の容器搬出入装置31にラック36とともに培養容器32がある場合、制御装置37は、容器搬出入装置31を動作させて、恒温室16から容器収納室41へ培養容器32を搬出する。その後、制御装置37は、気密扉24および仕切り扉44を閉じてから一連の動作を終了する。なお、この場合において、容器収納室41の雰囲気ガスの組成は恒温室16と同じ状態であり、かつ、容器収納室41の入口側は仕切り扉44によって外気から遮断されている。そのため、ユーザーは、容器運搬ケース12を用いることで好ましい環境条件を維持しつつ生体試料を運搬することができる。以上で図9の流れ図の説明を終了する。
<実施形態の補足事項>
(1)上記実施形態の培養処理装置システムでは、恒温室16を有するインキュベータ11と容器運搬ケース12との組み合わせを説明した。しかし、本発明の培養処理装置は、例えば、生体試料の培養操作を行うためのクリーンベンチなどであってもよい。
(2)上記実施形態の容器運搬ケース12では、容器収納室41の奥にグローブ52付きの作業穴53を配置した例を説明したが、例えば、容器収納室41の両側面にグローブ52付きの作業穴53をそれぞれ形成してもよい(この場合の図示は省略する)。
(3)上記実施形態では、インキュベータ11の気密扉24および容器運搬ケース12の仕切り扉44はいずれも電動で開閉される例を説明したが、制御装置37がロックをかけられるものであれば、ユーザーの手動で開閉できる扉であってもよい。
なお、本発明は、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。

Claims (7)

  1. 内部の雰囲気ガスの組成を所定の条件に調整可能なチャンバを有する培養処理装置に対して、生体試料を培養する培養容器を前記チャンバ内に搬出入するための容器運搬ケースであって、
    前記培養容器を配置可能な容器収納室を有するとともに、前記培養容器が通過可能な開口部によって前記容器収納室が外部と連通するケース本体と、
    前記チャンバと連通する前記培養処理装置の搬出入口に着脱可能であり、前記培養処理装置への装着状態のときに、前記容器収納室と前記搬出入口とを接続して外部雰囲気から隔離された空間を形成する接続部と、
    前記開口部を閉鎖して前記容器収納室を外部雰囲気から遮断する気密部材と、
    を備えることを特徴とする容器運搬ケース。
  2. 請求項1に記載の容器運搬ケースにおいて、
    前記容器収納室の雰囲気ガスの組成を調整するためのガス導入ポートおよびガス排出ポートをさらに備えることを特徴とする容器運搬ケース。
  3. 請求項1または請求項2に記載の容器運搬ケースにおいて、
    前記容器収納室を構成する前記ケース本体の少なくとも1つの面に、可撓性のグローブを取り付けた作業穴が形成されていることを特徴とする容器運搬ケース。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の容器運搬ケースを装着可能な培養処理装置であって、
    前記容器運搬ケースが、前記容器収納室内の雰囲気ガスの組成を示す第1情報を生成する第1分析センサと、前記培養処理装置に対して前記第1情報を出力するケース側接点と、をさらに備えるとともに、
    前記培養処理装置は、
    内部の雰囲気ガスの組成を所定の条件に調整可能なチャンバと、
    前記チャンバに連通する搬出入口と、
    前記搬出入口を密閉可能な気密扉と、
    前記チャンバ内の雰囲気ガスの組成を示す第2情報を生成する第2分析センサと、
    前記容器運搬ケースの装着状態のときに前記ケース側接点から前記第1情報を取得する装置側接点と、
    前記第1情報および前記第2情報に基づいて、前記容器収納室と前記チャンバとで雰囲気ガスの組成が異なると判定したときに、前記気密扉の開放禁止設定および警告の出力処理の少なくとも一方を実行する制御部と、
    を備えることを特徴とする培養処理装置。
  5. 請求項4に記載の培養処理装置において、
    前記容器収納室と前記チャンバとで雰囲気ガスの組成が異なると前記制御部が判定したときに、前記容器収納室および前記チャンバのいずれか一方の雰囲気ガスの組成を調整するガス調整部をさらに備えることを特徴とする培養処理装置。
  6. 請求項5に記載の培養処理装置において、
    前記容器運搬ケースが、前記容器収納室内での培養容器の有無を検出する培養容器検出部をさらに備えるとともに、
    前記ガス調整部は、前記容器収納室に前記培養容器がある状態では前記チャンバの雰囲気ガスの組成を調整し、前記容器収納室に前記培養容器がない状態では前記容器収納室の雰囲気ガスの組成を調整することを特徴とする培養処理装置。
  7. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の容器運搬ケースを装着可能な培養処理装置であって、
    内部の雰囲気ガスの組成を所定の条件に調整可能なチャンバと、
    前記チャンバに連通する搬出入口と、
    前記搬出入口を密閉可能な気密扉と、
    前記容器運搬ケースの装着状態および非装着状態を検出する着脱検出部と、
    前記容器運搬ケースの非装着状態のときに、前記気密扉の開放禁止設定を行う制御部と、
    を備えることを特徴とする培養処理装置。
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