JPWO2016132398A1 - 細胞培養加工設備 - Google Patents
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Abstract
Description
前記培養容器に対する操作及び前記吸引具に対する操作の各々について遠隔操作されると共に可動式撮像部及び触覚機能を搭載し、前記作業室内に設けられたマニピュレータと、
前記作業室の外に設けられ、オペレータの動きを伝える操作部により、前記培養容器及び前記吸引具の少なくとも一方に対する操作がマニピュレータにより実行されたときの当該マニピュレータの動作データをティーチングデータとして記憶する記憶部と、
前記ティーチングデータを読み出して前記マニピュレータに前記培養容器及び前記吸引具の少なくとも一方の操作を自動で実行させるための制御部と、を備えたことを特徴とする。
(a)前記ティーチングデータは、前記培養容器及び前記吸引具の少なくとも一方に対する操作の対象の状態に応じて複数用意され、複数の前記ティーチングデータの中から、前記マニピュレータに装着されている前記可動式撮像部により得られた画像に基づいて選択されたティーチングデータが用いられること。
(b)(a)において前記可動式撮像部にて得られた画像に基づいて、前記複数のティーチングデータの中から、使用するティーチングデータをオペレータが選択するためのマニュアル選択用の選択部を備えたこと。また、前記可動式撮像部にて得られた画像に基づいて、前記複数のティーチングデータの中から、使用するティーチングデータを自動で選択するための自動選択用の選択部を備えたこと。
(c)前記遠隔操作に対してオペレータの動きを「有効」とするか「無効」とするかを切り替える切替部を備え、前記切替部により「無効」に切り替えられた後、前記制御部は、前記メモリから読み出されたティーチングデータに基づいて、前記マニピュレータが予め決められた初期状態から前記操作を自動で実行するように構成されていること。このとき、前記制御部は、前記マニピュレータが前記操作を自動で実行した後、前記初期状態に戻るように構成されていること。
本発明の細胞培養加工設備は、筐体10によって外部雰囲気から区画された作業室1内に、細胞培養用の各種機器が配置された作業卓2と、この作業卓2と対向する位置に設けられ、前記機器の操作を実行するマニピュレータ3と、を備えている。
ハンド支持部36の上端に設けられた頭部31は、例えば2つの3Dカメラ311を備え、遠隔操作により頭部31を上下、左右に動かすことにより、3Dカメラ311の向きを変えることができる。3Dカメラ311や頭部31は、本例の可動式撮像部に相当する。また頭部31には、作業室1内の音を検出するマイクロフォンが設けられている。
また、ハンド支持部36は、基台部33上で自在に水平旋回することもできる。
また基台部33には、マニピュレータ3が障害物に衝突した衝撃を検出したとき、基台部33の移動を自動停止するための衝突センサ、及び基台部33の駆動機構の制御部を設けてもよい。
マニピュレータ3は、不図示の通信部を備え、作業室1内に配置されたスレイブ側制御部51との間で、頭部31、ハンド32、ハンド支持部36、基台部33の操作信号の受信、及び3Dカメラ311にて撮影した画像情報やマイクロフォンの音声情報、指部322にて検出した圧力情報の送信を行う。スレイブ側制御部51は、作業室1の外部の操作区域側に設けられた後述のマスタ側制御部52または自動制御部53との間で、これらの情報の入出力を行う(図3に示す「信号A、B」)。マニピュレータ3とスレイブ側制御部51との通信は、無線で行ってもよいし、有線で行ってもよい。
初めに図4、図5を参照しながら、オペレータPによるマニュアル操作を行うマスタシステムについて説明を行う。当該マスタシステムが設けられるマニピュレータ3の操作区域は、作業室1の外部であれば特段の限定はないが、例えば作業室1が配置されている建屋内に設けられる。
さらにヘッドギア部61には、マニピュレータ3の3Dカメラ311にて撮影した映像を表示する3Dモニタが設けられており、オペレータPはこの3Dモニタを介して作業室1内の様子を視認することができる。
この結果、事前に熟練者が既述のマスタシステムを利用してマニピュレータ3のマニュアル操作を実行し、そのときのマニピュレータ3の動作データをティーチングデータとして利用することにより、熟練者の技量を自動で再現することが可能となる。
なお説明の便宜上、図6には自動制御部53と、既述のスレイブ側制御部51、マスタ側制御部52とを含む制御部50の全体を総括的に表示してある。
また、自動制御部53は、スレイブ側制御部51及びマスタ側制御部52を利用したマニュアル操作と切り替えて、前記ティーチングデータに基づくマニピュレータ3の自動操作を実行する役割を果たす。例えば自動制御部53は、スレイブ側制御部51と共通のコンピュータにより構成される。
従ってマニピュレータ3の自動操作において、3Dカメラ311の撮像画像は、オペレータP自身がティーチングデータを選択するとき、あるいは自動制御部53が自動でティーチングデータを選択するときに使用される。
以下、ディッシュ26内の培地に播種された目的細胞をインキュベータ21内で培養した後、当該目的細胞をディッシュ26から剥がして細胞浮遊液を調製し、新たなディッシュ26に播種する継代工程に含まれる操作を例に挙げて説明を行う。
この操作において、オペレータPによるマニピュレータ3のマニュアル操作時にティーチングデータを蓄積する動作と、このティーチングデータを用いて自動操作を実行する動作について順次、説明する。
オペレータPは、ヘッドギア部61やグローブ、入出力部62を装着して作業椅子65に着座し、マニュアル操作が有効な状態に切替部54を切り替え、マニピュレータ3のマニュアル操作を開始する。ティーチングデータとして記憶される操作を実行するオペレータPとしては、例えば当該操作について熟練した作業者が選任される。
次いで、作業ステージ20上に載置されている、トリプシン処理後のディッシュ26を左手で把持し、ピペット装置22によってディッシュ22b内の培養液を吸引してからディッシュ26a内に注入する。このときディッシュ26aを傾けて底部に付着している細胞を剥離させるようにピペット装置22を操作する。
例えば非熟練の作業者であるオペレータPは、マスタシステムを利用してマニピュレータ3のマニュアル操作を行い、搬送装置25によってインキュベータ21から取り出され、作業ステージ20上に載置されたトリプシン処理後のディッシュ26aを取り上げる。そして、3Dカメラ311によりディッシュ26aの画像を撮像し、ディッシュ26aにおける細胞の分散状態に関する情報を取得後、作業ステージ20上にディッシュ26aを再び載置する。
即ち、マニピュレータ3は先ず細胞浮遊液作成操作を行う前の初期状態になる。そして、マニピュレータ3はティーチングデータの蓄積時に実行した熟練者による一連の細胞浮遊液作成操作を再現する(ステップS25)。
さらに、最大の汚染源であるヒトによる直接操作がないため、確実な微生物汚染防止を図ることもできる。
但し、ティーチングデータの蓄積、及びこれに基づき自動に実行される操作の対象は、例示の操作に限定されるものではないことは勿論である。
1 作業室
2 作業卓
21 インキュベータ
22 ピペット装置
26 ディッシュ
3 マニピュレータ
311 3Dカメラ
32 ハンド
51 スレイブ側制御部
52 マスタ側制御部
53 自動制御部
501 メモリ
54 切替部
61 ヘッドギア部
621 指部リンク機構
622 腕部リンク機構
623 頭部リンク機構
631 前進ペダル
632 後退ペダル
641 右移動ペダル
642 左移動ペダル
7 タッチパネル
Claims (6)
- 細胞培養用の培養容器及び当該培養容器内の流体を吸引する吸引具と、前記培養容器が収納されるインキュベータと、を備えた作業室と、
前記培養容器に対する操作及び前記吸引具に対する操作の各々について遠隔操作されると共に可動式撮像部及び触覚機能を搭載し、前記作業室内に設けられたマニピュレータと、
前記作業室の外に設けられ、オペレータの動きを伝える操作部により、前記培養容器及び前記吸引具の少なくとも一方に対する操作がマニピュレータにより実行されたときの当該マニピュレータの動作データをティーチングデータとして記憶する記憶部と、
前記ティーチングデータを読み出して前記マニピュレータに前記培養容器及び前記吸引具の少なくとも一方の操作を自動で実行させるための制御部と、を備えたことを特徴とする細胞培養加工設備。 - 前記ティーチングデータは、前記培養容器及び前記吸引具の少なくとも一方に対する操作の対象の状態に応じて複数用意され、
複数の前記ティーチングデータの中から、前記マニピュレータに装着されている前記可動式撮像部により得られた画像に基づいて選択されたティーチングデータが用いられることを特徴とする請求項1記載の細胞培養加工設備。 - 前記可動式撮像部にて得られた画像に基づいて、前記複数のティーチングデータの中から、使用するティーチングデータをオペレータが選択するためのマニュアル選択用の選択部を備えたことを特徴とする請求項2記載の細胞培養加工設備。
- 前記制御部は、前記可動式撮像部にて得られた画像に基づいて、前記複数のティーチングデータの中から、使用するティーチングデータを自動で選択するための自動選択用の選択部を備えたことを特徴とする請求項2記載の細胞培養加工設備。
- 前記遠隔操作に対してオペレータの動きを「有効」とするか「無効」とするかを切り替える切替部を備え、
前記切替部により「無効」に切り替えられた後、前記制御部は、前記メモリから読み出されたティーチングデータに基づいて、前記マニピュレータが予め決められた初期状態から前記操作を自動で実行するように構成されていることを特徴とする請求項1記載の細胞培養加工設備。 - 前記制御部は、前記マニピュレータが前記操作を自動で実行した後、前記初期状態に戻るように構成されていることを特徴とする請求項5記載の細胞培養加工設備。
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