JPWO2017187625A1 - Cell transfer device - Google Patents
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Abstract
細胞塊Cを搬送する際にその細胞塊Cを正常に取り扱うことができたかどうかを監視することができる細胞搬送装置を提供することを解決すべき課題とする。複数の細胞から形成された細胞塊Cを培養容器80中から目的地90にまで搬送する細胞搬送装置であって、細胞塊Cを観察可能に保持できる保持部11と、保持部11が保持した細胞塊Cを培養容器80中から目的地90まで移動するように保持部11を移動する移動部12と、保持部11に保持されている細胞塊Cを移動中に撮像して撮像データを得る撮像部14とを有する。細胞塊Cを移動中に撮像することにより細胞塊Cが保持部11に保持されているかどうかを直接的に監視することが可能になる。そのために培養容器80内を観察することにより間接的に細胞塊Cを監視する場合と比べて確実に細胞塊Cの搬送状態を把握することができる。It is an object to be solved to provide a cell transport apparatus that can monitor whether or not the cell mass C can be normally handled when the cell mass C is transported. A cell transport apparatus that transports a cell mass C formed from a plurality of cells from the culture vessel 80 to a destination 90, the holding unit 11 capable of observably holding the cell mass C, and the holding unit 11 The moving unit 12 that moves the holding unit 11 so as to move the cell mass C from the culture vessel 80 to the destination 90, and the cell mass C held by the holding unit 11 are imaged while moving to obtain imaging data. And an imaging unit 14. It is possible to directly monitor whether the cell mass C is held in the holding unit 11 by imaging the cell mass C while moving. Therefore, by observing the inside of the culture vessel 80, the transport state of the cell mass C can be grasped more reliably than in the case where the cell mass C is indirectly monitored.
Description
本発明は、塊状の細胞を搬送する細胞搬送装置に関する。 The present invention relates to a cell transport apparatus that transports massive cells.
分化した幹細胞などの細胞を培養して生体内に移植することが行われている。細胞の培養はウェルプレート内などで行われ、培養した細胞は何らかの入れ物(チャンバ)に挿入した状態で移植することがある。培養した細胞をチャンバ内に挿入する動作の自動化を実現するためにはウェルプレートからチャンバに搬送する動作を行う細胞搬送装置を採用する必要がある。 Cultured cells such as differentiated stem cells are transplanted into living bodies. The cells are cultured in a well plate or the like, and the cultured cells may be transplanted in a state of being inserted into some container (chamber). In order to realize the automation of the operation of inserting the cultured cells into the chamber, it is necessary to employ a cell transfer device that performs the operation of transferring the cultured cells from the well plate to the chamber.
細胞搬送装置は搬送に際して細胞を正常に採取できたか、また細胞をチャンバ内に正常に入れることができたかの確認をする必要がある。例えば、ウェルプレートから細胞を採取した直後に真上からウェルプレート内を確認しウェルプレート内に細胞が存在しない場合にうまく採取できたものと判断する方法がある(特許文献1)。 The cell transfer device needs to confirm whether the cells can be normally collected during the transfer and whether the cells can be normally placed in the chamber. For example, there is a method of checking the inside of the well plate from directly above immediately after collecting the cells from the well plate and judging that the cells have been successfully collected when no cells are present in the well plate (Patent Document 1).
しかしながら、ウェルプレート内に細胞が無いからといって正常に採取できたとは限らない。特に培養後の細胞が複数個集まり、その形態が塊状になる場合にはそのままの形態で搬送することが求められるため、培養された細胞が予期せぬ形態になっていたり、うまく採取することができなかったりすることがあるからである。 However, just because there are no cells in the well plate does not always mean that the cells could be collected normally. In particular, when a plurality of cells after culturing gather and the shape is agglomerated, it is required to be transported as it is, so the cultured cells are in an unexpected form or can be collected well. This is because it may not be possible.
本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、塊状の細胞(細胞塊)を搬送する際にその細胞塊を正常に取り扱うことができたかどうかを監視することができる細胞搬送装置を提供することを解決すべき課題とする。 The present invention has been completed in view of the above circumstances, and provides a cell transport device capable of monitoring whether or not the cell mass has been normally handled when transporting the clumped cells (cell mass). Is a problem to be solved.
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、以下の発明を完成した。すなわち、上記課題を解決する本発明の細胞搬送装置は、複数の細胞から形成された細胞塊を培養容器中から目的地にまで搬送する細胞搬送装置であって、前記細胞塊を観察可能に保持できる保持部と、前記保持部が保持した前記細胞塊を前記培養容器中から前記目的地まで移動するように前記保持部を移動する移動部と、前記保持部に保持されている前記細胞塊を移動中に撮像して撮像データを得る撮像部とを有する。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the following invention. That is, the cell transport device of the present invention that solves the above problems is a cell transport device that transports a cell mass formed from a plurality of cells from a culture vessel to a destination, and holds the cell mass so that it can be observed. A holding unit that can be moved, a moving unit that moves the holding unit so that the cell mass held by the holding unit is moved from the culture container to the destination, and the cell mass that is held by the holding unit. And an imaging unit that obtains imaging data by imaging during movement.
細胞塊を移動中に撮像することにより細胞塊が保持部に保持されているかどうかを直接的に監視することが可能になる。そのためにウェルプレート内を観察することにより間接的に細胞塊を監視する場合と比べて確実に細胞塊の搬送状態を把握することができる。 It is possible to directly monitor whether the cell mass is held in the holding unit by imaging the cell mass during movement. Therefore, by observing the inside of the well plate, it is possible to reliably grasp the transport state of the cell mass as compared with the case where the cell mass is indirectly monitored.
また付随的な効果として搬送速度を向上できる可能性がある。例えば細胞塊の状態を評価してその後の取り扱い方法や使用方法を決定するなどの場合があるが、細胞塊の撮像を移動中に行うことができるため、移動中の時間を用いて詳細に細胞塊の状態を把握できるようにすることが可能になるからである。 Further, there is a possibility that the conveyance speed can be improved as an incidental effect. For example, there are cases in which the state of the cell mass is evaluated and the subsequent handling method and usage method are determined, but since the cell mass can be imaged while moving, the cell in detail using the moving time This is because it becomes possible to grasp the state of the lump.
以下、本発明の細胞搬送装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の細胞搬送装置は、培養容器としてのウェルを複数個持つウェルプレート内にある細胞塊Cを目的地としてのチャンバ内にまで搬送する装置である。 Hereinafter, embodiments of the cell transfer device of the present invention will be described with reference to the drawings. The cell transfer apparatus of this embodiment is an apparatus for transferring a cell mass C in a well plate having a plurality of wells as culture vessels to a destination chamber.
・実施形態
本実施形態の細胞搬送装置は、図1に示すように、保持部11、移動部12、撮像部14、制御部40を有する。細胞塊Cは特に限定されず、iPS細胞やES細胞などの幹細胞から分化させた臓器が例示される。細胞塊Cはウェルプレート80内にて培養液に浸漬した状態で培養されている。臓器としては膵島が例示できる。膵島から分泌されるインスリンなどのホルモンを選択的に外部へと透過できるチャンバ90を採用することにより臓器への免疫反応を抑制した状態で分泌されるホルモンなどの有効利用を実現することができる。チャンバ90は細胞塊Cを挿入できる凹部(図略:図面上方から下方に向けて凹んでおり、上方から細胞塊が挿入・載置される。)が1又は2以上形成されており、本実施形態ではその凹部に細胞塊Cを挿入した後、凹部に蓋をした状態で生体内に移植される。なお図1における左右方向をX軸方向、上下方向をZ軸方向、紙面上下方向をY軸方向として説明を行う。-Embodiment The cell conveyance apparatus of this embodiment has the holding |
本実施形態の細胞搬送装置では、複数のウェルを持つウェルプレート80内にて培養された細胞塊Cを保持部11により保持した状態で、移動部12により保持部11がウェルプレート80を載置するウェルプレート載置台21からチャンバ90を複数個載置するチャンバ載置台22まで移動され、ウェルプレート80からチャンバ90まで移動する間は保持部11に保持された細胞塊Cが撮像部14により撮像される。撮像された画像は制御部40内に配設された記憶部に保存されて利用される。
In the cell transfer device of the present embodiment, the
撮像された画像の利用方法としては特に限定しない。保持部11による細胞塊Cの保持状態(必要な場所で細胞塊Cが存在しているかどうかの判断など)を判断するために用いたり、保持している細胞塊Cの状態(正常に培養が行われたかどうかなど)を判断するために用いたりできる。 The method for using the captured image is not particularly limited. It is used to determine the holding state of the cell mass C by the holding unit 11 (such as determining whether the cell mass C exists at a necessary place), or the state of the cell mass C being held (normally cultured) For example, whether it was done).
保存された画像は搬送されるべきチャンバ90を選択するために利用したり、各々のチャンバ90に搬送された細胞塊Cのトレーサビリティを確保するために利用したりできる。また、細胞塊Cが正常であることの判断に用いたり、保持部11により細胞塊Cが確実に保持されているかどうかの判断に用いたりできる。
The stored image can be used to select a
保持部11は、先細形状のノズル11aと、ノズル11aを回転させる回転部11bと、ノズル11aに連通される連通路11hと、連通路11hに連通されることによりノズル11a内を減圧可能な減圧部11gと、をもつ。ノズル11a内が減圧されることによりノズル11aの先端に細胞塊Cが吸着・保持される。細胞塊Cに接触する部分から可動部を無くすることができるため細胞塊Cの精密な取り扱いが実現できる。
The
回転部11bは、出力軸に駆動プーリー11cを備えるステッピングモータ11eとノズル11aを回転可能に保持できる従動プーリー11fと駆動プーリー11c及び従動プーリー11fの間に掛けられるタイミングベルト11dとを有する。
The rotating
移動部12は、保持部11及び撮像部14が配設された基部121と、基部121をXYZの3軸方向に自在に相対移動可能に支持する支持部122とを有する。基部121と支持部122との間には制御部40からの制御信号により駆動制御される図示しない駆動部をもち、駆動部の動作によって基部121が支持部122との相対位置が変動する。支持部122は本実施形態の細胞搬送装置の筐体30に固定される。筐体30は基台31とフレーム32とをもつ。基台31はその上にウェルプレート載置台21とチャンバ載置台22が配設される。移動部12は保持部11がウェルプレート載置台21からチャンバ載置台22の間で移動可能になっている。
The moving
撮像部14は基部121に固定されており、ノズル11aの先端近傍の様子を撮像する。撮像部14はノズル11a(保持部)と一緒に移動させることで両者の相対位置の変化を小さくすることが可能になる。その結果、細胞塊の撮像条件(画角、撮像方向など)を一定条件に制御することが容易になる。また、付随的な効果として常に同じ相対位置を保ったまま撮像を行うことができるため、撮像部14の性能を最大限に発揮させることが可能になる。撮像部14はウェルプレート80やチャンバ90と干渉しないように配設されているか、干渉しそうになったときに位置を調節できるように基部121との間の相対位置が変動できる機構を有することができる。
The
撮像した画像は図示しない記憶装置に保存される。撮像する画像データは複数枚を取得することが望ましい。複数枚の画像データとしては保持部11が定位置に至る毎に撮像する方法や、所定時間毎に撮像することができる。撮像する所定位置としては保持部11により細胞塊Cを保持した直後、細胞塊Cをチャンバ90内に載置する直前、移動部12により移動している間の任意の位置が挙げられる。
The captured image is stored in a storage device (not shown). It is desirable to obtain a plurality of image data to be captured. A plurality of image data can be captured every time the
撮像部14の光軸は、回転部11bにより回転されるノズル11aの回転軸と一致しないため(本実施形態では直交する)、ノズル11aを360度回転させると、ノズルの先端が全周にわたり漏れなく観測できる。光軸と回転軸とが一致すると回転させても同じ方向からしか撮像できない。ノズル11aの回転は、先端にて保持する細胞塊Cの全周を漏れなく撮像できる範囲にまで行うことが望ましい。
Since the optical axis of the
以下に本実施形態の細胞搬送装置の動作について説明を行う。本実施形態の細胞搬送装置はウェルプレート載置台21上に配置したウェルプレート80の各ウェル中に存在する細胞塊Cを、チャンバ載置台22上に配置したチャンバ90の各凹部内にまで搬送する。制御部40は搬送中の細胞塊Cを撮像し画像データを記憶部に記録する。撮像は移動部12により細胞塊Cを移動しながら行う。以下、各動作について詳細に説明を行う。
The operation of the cell transfer device of this embodiment will be described below. The cell transfer apparatus according to the present embodiment transfers the cell mass C existing in each well of the
ノズル11aの先端に細胞塊Cを保持するために、制御部40は、ウェルプレート80の各ウェルにある細胞塊Cに向けてノズル11aの先端が当接するように移動部12を動作させる。ノズル11aの先端が当接した状態で減圧部11gによりノズル11a内を減圧することによりノズル11aの先端に細胞塊Cを保持することができる。ここで、ノズル11aの先端とウェル内の細胞塊Cとの間のXYZの各軸方向での位置合わせを行う方法(ウェル内の細胞塊Cの位置を知る方法)は限定しない。
In order to hold the cell mass C at the tip of the
例えば、ノズル11aの先端を細胞塊Cに当接させるためのZ軸方向での制御に撮像部14により撮像した画像データを用いることができる。
For example, image data captured by the
そしてノズル11aの先端とウェル内の細胞塊Cの位置との間を一致させるためのXY軸方向の制御については、ウェルプレート80の位置を予め規定した位置に載置して、各ウェルの位置も一定の位置とすることでいつも同じに行うこともできるし、ウェルプレート80を配置した後にウェルプレート80の位置や、ウェルの位置を入力することにより、ウェルプレート80毎にウェルの位置を判断して行うこともできる。ウェルプレート80やウェルの位置は操作者が入力したり、図示しない第2の撮像部により撮像して判断したりできる。また、上述した撮像部14として画角が広いものを採用して、ノズル11a近傍に加えて下方に存在するウェルプレート80も同時に撮像できるようにしたり、撮像部14を回動可能にしてウェルプレート80が撮像できるようにしたりすることで、得られた画像データからウェル内の細胞塊Cの位置が判別できる。
For the control in the XY-axis direction to match the tip of the
更に、ノズル11aの先端近傍を撮像する撮像部14から得られる画像データからZ方向だけでなく、XY方向の位置合わせを行うこともできる。本実施形態の細胞の撮像部14を利用する場合にはY方向は画像データ中のノズル11a先端と細胞塊Cの水平方向の相対関係に基づき制御でき、X方向は撮像部14の焦点を目的とする細胞塊Cに合わせたときの焦点距離に基づき制御できる。
Furthermore, it is possible to perform alignment not only in the Z direction but also in the XY direction from image data obtained from the
以上、ウェルプレート80のウェルの位置を判断して制御するためにウェルの位置を制御部40が把握するための手段について説明したが、チャンバ90の凹部の位置を判断する手段にウェルの位置を把握するための手段を流用しても良い。
The means for the
撮像部14は所定間隔毎に撮像を行ったり、細胞塊Cを移動する複数の所定の位置毎に撮像を行ったりできる。撮像部14は、保持部11が移動部12により移動させられている状態でノズル11aの先端近傍を撮像することを必須とする。移動に必要な時間を撮像に利用できるために移動とは別に撮像を行う場合と比べて撮像に必要な時間を減らすことができる。
The
その場合において、保持部11と撮像部14とは、移動部12により、相対位置が固定された状態で移動しているから、常に同じ画角・構図を保つことが容易になり、得られる複数の画像データ間の比較が容易となるから、画像データの有用性が向上する。また、撮像時における画角の調節が少なく出来るため、撮像部14の位置の制御が簡素化乃至省略できる。
In this case, since the holding
制御部40は得られた画像に基づき本実施形態の細胞搬送装置に対して制御を行うことができる。例えば、細胞塊Cが存在することを監視することにより、保持部11から細胞塊Cが脱落することを検知できる。細胞塊Cの脱落を検知したときには本実施形態の細胞搬送装置を停止したり、操作者に報知したり、その両方を行ったりできる。
The
そして、正常に搬送された場合でも得られた画像データを搬送したチャンバの凹部と関連づけした状態で保存しておくことができる。また、得られた画像を解析して使用することが望ましくない形態であることが判明した場合にはその細胞塊Cを使用しないようにすることができる。外形が好ましくない形態であったり、大きさが好ましくなかったりする場合に使用しないことができる。そしてチャンバ90の凹部に細胞塊Cを搬送した後にノズル11aの先端に細胞塊Cが無いことを確認することが好ましい。更に、細胞塊Cの形状からノズル11aの吸引力が適正であるか過大であるかが判断できるので、適正な吸引力になるように減圧部11gを制御することが望ましい。
Even when the image data is normally conveyed, the obtained image data can be stored in a state associated with the concave portion of the conveyed chamber. Further, when it is found that the obtained image is in an undesired form, it is possible to avoid using the cell mass C. It cannot be used when the outer shape is not preferable or the size is not preferable. It is preferable to confirm that there is no cell mass C at the tip of the
・変形態様
撮像部14に代えて、ノズル11aの周囲を公転可能な公転機構54を備える撮像部53を採用することができる(図2)。なお、図2の装置においては図1の装置と対応する部分については同一の符号を付けて説明している。ノズル11aは基部121に固定されている。公転機構54は、ノズル11aを回転中心としてノズル11aと相対回転する公転腕55と、腕回動ステッピングモータ56と、公転腕55及び腕回動ステッピングモータ56の出力軸の間を接続する減速機構57とをもつ。ノズル11aを中心として回転することにより撮像部53とノズル11aの先端との相対位置は一定になりいつも同じ撮像データが得られる。-Deformation mode Instead of the
ノズル11aを回転させる場合と同様に、保持した細胞塊の回りを移動中に公転しながら撮像することにより細胞塊を周囲から死角が少ない状態にて観察することが可能になる。また、ノズル11aを回転させないために保持された細胞塊Cに遠心力や回転モーメントなどの外力の印加が小さくなり、細胞塊Cへの不要な外力の印加を小さくできる。更に、空間的な制約によって回転部11bと公転機構54のうちの一方では回転・公転の範囲が制限される場合には、回転部11b及び公転機構54のうちの一方では単独で細胞塊の全周にわたって撮像することが困難である場合が想定されるが、両者を組み合わせることにより空間的な制約を克服することが容易である。
As in the case of rotating the
ノズル11aに代えて細胞塊Cを挟持して保持するマニプレータや、細胞塊Cを掬いあげる匙を採用することもできる。
Instead of the
本発明の細胞搬送装置は撮像部により取得した画像データを取得しながら細胞塊Cを搬送できるため細胞塊Cを確実に目的地に搬送することができる。特に培養した多数の細胞塊Cを速やかに搬送できる。 Since the cell conveyance device of the present invention can convey the cell mass C while acquiring the image data acquired by the imaging unit, the cell mass C can be reliably conveyed to the destination. In particular, a large number of cultured cell masses C can be quickly conveyed.
11 保持部
11a ノズル
11b 回転部
11c 駆動プーリー
11d タイミングベルト
11e ステッピングモータ
11f 従動プーリー
11g 減圧部
11h 連通路
12 移動部
121 基部
122 支持部
14 撮像部
21 ウェルプレート載置台
22 チャンバ載置台
30 筐体
31 基台
32 フレーム
40 制御部
53 撮像部
54 公転機構
55 公転腕
56 腕回動ステッピングモータ
57 減速機構
80 ウェルプレート
90 チャンバDESCRIPTION OF
Claims (5)
前記細胞塊を観察可能に保持できる保持部と、
前記保持部が保持した前記細胞塊を前記培養容器中から前記目的地まで移動するように前記保持部を移動する移動部と、
前記保持部に保持されている前記細胞塊を移動中に撮像して撮像データを得る撮像部と、
を有する細胞搬送装置。A cell transfer device for transferring a cell mass formed from a plurality of cells from a culture vessel to a destination,
A holding part capable of observably holding the cell mass;
A moving unit that moves the holding unit so as to move the cell mass held by the holding unit from the culture vessel to the destination;
An imaging unit that obtains imaging data by imaging the cell mass held in the holding unit while moving;
A cell transfer device.
前記細胞塊を先端部に保持するノズルと、
前記ノズル内を減圧する減圧部と、
をもつ請求項1〜4のうちの何れか1項に記載の細胞搬送装置。The holding part is
A nozzle for holding the cell mass at the tip;
A decompression section for decompressing the inside of the nozzle;
The cell delivery device according to any one of claims 1 to 4, which has
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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