WO2019230035A1 - 多層培養容器観察システム、台車装置および多層培養容器観察装置 - Google Patents

Abstract

課題：作業者が多層培養容器の被観察物を簡単に観察することが可能な多層培養容器観察システム、台車装置および多層培養容器観察装置を提供する。 解決手段：複数のトレイを内蔵する多層培養容器３０を搭載して移動可能な台車装置２０と、多層培養容器３０の各トレイの被観察物を観察可能な観察装置１０と、を有する多層培養容器観察システムであって、台車装置２０は、多層培養容器３０の対向する二つの側面の上端から下端までを露出させる側面露出部を有する枠体を備え、観察装置１０は、台車装置２０を多層培養容器３０を搭載した状態のまま収容する収容部１４と、光学系を有し当該光学系が結像した像を出力する撮像装置１１と、を備え、収容部１４に多層培養容器３０を搭載する台車装置２０を収容した場合に、側面露出部が、撮像装置１１の光軸上に配置される多層培養容器観察システム。

Description

多層培養容器観察システム、台車装置および多層培養容器観察装置

　本発明は、複数のトレイを内蔵する多層培養容器における被観察物を観察するための多層培養容器観察システム、台車装置および多層培養容器観察装置に関する。

　複数のトレイを内蔵する多層培養容器における被観察物（培養物）を観察するための多層培養容器観察装置が知られている。このような多層培養容器観察装置において、各トレイにおける培養細胞の状態を観察するために、多層培養容器を間に挟んで、光学観察手段を上斜め向き、照明手段を下斜め向きに対向させて、光学観察手段と多層培養容器と照明手段とを同一の光軸上に配置した培養容器観察装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。

特許第４０４９２６３号公報

　従来では、多層培養容器の被観察物を培養容器観察装置で観察する場合に、作業者が、台車で複数の多層培養容器を培養容器観察装置の近くまで運び、台車から培養液が入っている多層培養容器を降ろし、その後、培養容器観察装置の観察位置である台座に多層培養容器を置いて、多層培養容器における被観察物を観察する必要があった。特に、複数の多層培養容器において被観察物を観察する場合には、培養液が入った多層培養容器を１つずつ載せ降ろしする作業が必要となり、作業者の労力が増大してしまうという問題があった。また、作業者が手作業で多層培養容器を取り扱うため、多層培養容器内の培地に不必要な衝撃を与えてしまったり、多層培養容器を不必要に触ることで多層培養容器を破損してしまい汚染が生じてしまう場合もあった。

　本発明は、作業者が多層培養容器における被観察物を容易に観察することが可能な多層培養容器観察システム、台車装置および多層培養容器観察装置を提供する。

　本発明に係る培養容器観察システムは、複数のトレイを内蔵する多層培養容器を搭載して移動可能な台車装置と、前記多層培養容器の各トレイの被観察物を観察可能な観察装置と、を有する多層培養容器観察システムであって、前記台車装置は、前記多層培養容器の対向する二つの側面の上端から下端までを露出させる側面露出部を有する枠体を備え、前記観察装置は、前記台車装置を前記多層培養容器を搭載した状態のまま収容する収容部と、光学系を有し当該光学系が結像した像を出力する撮像装置と、を備え、前記収容部に前記多層培養容器を搭載する前記台車装置を収容した場合に、前記側面露出部が、前記撮像装置の光軸上に配置される。
　上記培養容器観察システムにおいて、前記多層培養容器を保持してハンドリングする操作装置をさらに有し、前記台車装置は、車輪を有する台車と、前記台車の上に前記台車と着脱自在に搭載され、前記多層培養容器を前記台車に固定する固定部材と、を有し、前記操作装置は、前記固定部材ごと前記多層培養容器を保持しハンドリングするように構成することができる。
　上記培養容器観察システムにおいて、前記撮像装置に対向して設けられており、前記撮像装置に向けて光を照射する照明装置をさらに有し、前記収容部に前記多層培養容器を搭載する前記台車を収容した場合に、前記多層培養容器を間に挟んで、前記撮像装置、前記多層培養容器、および前記照明装置が同一の光軸上に配置されるように構成することができる。
　上記培養容器観察装置システムにおいて、前記撮像装置および前記照明装置を第１方向および第２方向に駆動させる駆動部をさらに有し、前記台車は、複数の前記多層培養容器を前記第１方向に並列して搭載可能な搭載スペースを有しているように構成することができる。
　上記多層培養容器観察システムにおいて、前記撮像装置および前記照明装置の光軸が、前記多層培養容器のトレイの底面に対して４０～５０°の範囲の角度で交差するように、前記撮像装置および前記照明装置が配置されているように構成することができる。

　本発明に係る台車装置は、多層培養容器の各トレイの被観察物を観察可能な観察装置に収納される台車装置であって、複数のトレイを内蔵する多層培養容器を固定する枠体を備え、前記枠体は、前記多層培養容器の対向する二つの側面の上端から下端までを露出させる側面露出部を有する。
　上記台車装置において、前記枠体を複数組備えるように構成することができる。

　本発明に係る多層培養容器観察装置は、上記台車装置を前記多層培養容器を搭載した状態のまま収容する収容部と、光学系を有し当該光学系が結像した像を出力する撮像装置と、を備える多層培養容器観察装置であって、前記収容部に前記多層培養容器を搭載する前記台車装置を収容した場合に、前記側面露出部が、前記撮像装置の光軸上に配置される。

　本発明によれば、作業者が多層培養容器の被観察物を容易に観察することが可能な多層培養容器観察システム、台車装置および多層培養容器観察装置を提供することができる。

本実施形態に係る多層培養容器を説明するための図である。 多層培養容器における各トレイへの液体の分配方法を説明するための図である。 第１実施形態に係る多層培養容器観察システムを示す斜視図である。 本実施形態に係る台車装置を示す斜視図である。 本実施形態に係る台車装置の観察状態を例示する斜視図である。 （Ａ）は本実施形態に係る横枠部材を示す図であり、（Ｂ）は横枠部材を取り付ける前の台車装置を示す図であり、（Ｃ）は横枠部材を取り付けた台車装置を示す図である。 本実施形態に係る多層培養観察装置を示すブロック図である。 撮像装置と多層培養容器と照明装置との位置関係を説明するための図である。 多層培養容器操作装置を説明するための斜視図である。 多層培養容器操作装置を示すブロック図である。 固定部材の被係止部と多層培養容器操作装置の係止部材との関係を説明するための図である。 多層培養容器を多層培養容器操作装置のアームに仮固定した状態を示す斜視図である。 回転軸Ｘ１を中心とする回転部の回転動作の一例を示す図である。 回転軸Ｘ２を中心とする回転部の回転動作および回転軸Ｘ１およびＸ２を中心とする回転部の回転動作の一例を示す図である。 多層培養容器操作装置の振盪部を突出させた状態を示す斜視図である。 振盪動作におけるアームと挿通孔との関係を説明するための図である。 第３実施形態に係る多層培養容器操作装置を説明するためのブロック図である。

　以下に、本実施形態に係る多層培養容器観察システム１について説明する。本実施形態に係る多層培養容器観察システム１は、細胞培養等に利用される多層培養容器３０における培養細胞を観察するためのシステムである。そこで、まず、本実施形態に係る多層培養容器３０について説明する。図１は、本実施形態に係る多層培養容器３０を説明するための図であり、多層培養容器３０を示す断面図である。多層培養容器３０は、細胞を大量に培養するために、図１に示すように、複数のトレイ３１が積層された構成となっている。多層培養容器３０で細胞を培養する場合、たとえば図２（Ａ）に示すように、ベントキャップ３２が下側となるように多層培養容器３０を９０°ほど傾ける。そして、ベントキャップ３２とポンプとを接続し、ポンプにより多層培養容器３０内に細胞を播種した培養液を導入する。次いで、図２（Ｂ）に示すように、多層培養容器３０を直立に戻すと、多層培養容器３０の各トレイ３１に培養液が分配され、各トレイ３１で細胞培養が行われることとなる。

　≪第１実施形態≫
　このような多層培養容器３０における培養細胞を観察するために、本実施形態に係る多層培養容器観察システム１は、図３に示すように、多層培養容器観察装置１０と、台車装置２０とを有する。なお、図３は、多層培養容器観察システム１を示す斜視図であり、多層培養容器３０を搭載した台車装置２０を、観察位置である多層培養容器観察装置１０の内部まで移動させている状態を示している。以下に、各構成について説明する。

　図４は、本実施形態に係る台車装置２０を説明するための斜視図である。台車装置２０は、図４（Ａ）に示すように、車輪２２を有する台車２１と、多層培養容器３０を台車２１に固定する固定部材２３とから構成される。また、台車装置２０において、台車２１と固定部材２３とは着脱自在になっている。具体的には、台車２１に対して固定部材２３を上に（Ｚ軸正方向）持ち上げることで、図４（Ｂ）に示すように、固定部材２３を台車２１から取り外すことができる。また、反対に、固定部材２３を台車２１の上に置くことで、固定部材２３を台車２１に取り付けることができる。なお、台車２１と固定部材２３とは互いに嵌合する嵌合部（不図示）をそれぞれ有しており、これにより、台車２１と固定部材２３とは上下方向（Ｚ軸方向）のみに着脱自在となっており、水平方向（ＸＹ軸方向）においては固定されている。その結果、台車装置２０の移動中に、固定部材２３が台車２１から落下することを防止することができる。

　固定部材２３は、図４に示すように、複数の多層培養容器３０を並列に配置した状態で、当該複数の多層培養容器３０を同時に固定可能となっている。なお、本実施形態では、最大で４つの多層培養容器３０が搭載できるように台車装置２０が構成されているが、この構成に限定されず、最大で１～３の多層培養容器３０を搭載できるように台車装置２０を構成してもよいし、あるいは５以上の多層培養容器３０を搭載できるように台車装置２０を構成することもできる。

　固定部材２３は、図４（Ａ）に示すように、多層培養容器３０が載置される台座２４と、多層培養容器３０が水平方向（ＸＹ軸方向）にずれないように多層培養容器３０の４つの長辺をガードする枠部材２５と、枠部材２５に係止し、多層培養容器３０を回転させた場合に、多層培養容器３０が上方向（Ｚ軸方向）から飛び出ないようにガードする留め部材２６とを有している。たとえば、作業者は、台座２４の上であり、かつ、枠部材２５の枠内に、多層培養容器３０を置き、その後、多層培養容器３０の上側を留め部材２６で押さえるようにして、留め部材２６と枠部材２５とを係止させることで、多層培養容器３０を固定部材２３に固定させることができる。

　また、図５は、本実施形態に係る台車装置２０の観察状態を例示する斜視図であり、図６は、横枠部材２５１の着脱方法を説明するための図である。図４に示す台車装置２０において、ネジなどの留め具２９を緩めることで（あるいは留め具２９を外すことで）、図５に示すように、枠部材２５の一部を構成する一対の横枠部材２５１を固定部材２３から取り外すことができる。これにより、台車装置２０の側面の一部が上端から下端まで露出する側面露出部を有することとなり、多層培養容器観察装置１０により多層培養容器３０での培養状況を観察する場合に、横枠部材２５１が邪魔で多層培養容器３０が観察できないことを有効に防止することができる。なお、後述する多層培養容器操作装置４０を用いて多層培養容器３０を操作する場合は、安全のため、図６（Ａ）～（Ｃ）に示すように、横枠部材２５１の溝部を留め具２９に掛けて、留め具２９を締め付けることで、一対の横枠部材２５１を固定部材２３に取り付けることが好ましい。このように、一対の横枠部材２５１は枠部材２５に自在に着脱可能となっている。

　なお、横枠部材２５１は、枠部材２５に取り付けることで、図４に示すように、多層培養容器３０を固定することができるが、仮に、横枠部材２５１を枠部材２５に取り付けていなくても残りの枠部材２５（多層培養容器３０の積層方向に延在する枠部材２５）が多層培養容器３０の四隅を固定しているため、多層培養容器観察装置１０により多層培養容器３０の培養組織を観察する際に、多層培養容器３０が台車装置２０から落下することを有効に防止することができるようになっている。

　次に、本実施形態に係る多層培養容器観察装置１０について説明する。図７は、本実施形態に係る多層培養容器観察装置１０を示すブロック図である。図３および図７に示すように、多層培養容器観察装置１０は、撮像装置１１と、照明装置１２と、第１～第４フレーム１１１，１１２，１２１，１２２と、駆動部１３と、収容部１４と、タッチパネル部１５と、制御部１６と、ファン１７とを有する。

　撮像装置１１は、レンズを有し、多層培養容器３０の各トレイ３１の底面に焦点を合わせ、各トレイ３１の底面に付着する培養細胞を撮像するためのカメラである。撮像装置１１は、カメラであれば特に限定されないが、ズームレンズを搭載し、各トレイ３１の像を異なる倍率で撮像できることが好適である。また、本実施形態において、撮像装置１１は、Ｘ軸方向に延伸する第１フレーム１１１に係合しており、駆動部１３により、撮像装置１１を第１フレーム１１１に沿ってＸ軸方向に移動させることができる。また、第１フレーム１１１は、Ｚ軸方向に延伸する第２フレーム１１２と係合しており、駆動部１３により、第１フレーム１１１を第２フレーム１１２に沿ってＺ軸方向に移動させることができ、それに伴い、撮像装置１１もＺ軸方向に移動させることができる。このように、撮像装置１１は、駆動部１３により、第１フレーム１１１および第２フレーム１１２に沿って、２次元方向（ＸＺ軸方向）に移動することができる。なお、駆動部１３は、電力モーターおよび／またはエアシリンダーを備えており、これにより、各フレーム１１１～１１４を駆動させることができる。

　照明装置１２は撮像装置１１に向けて光を照射する照明装置である。照明装置１２も特に限定されないが、たとえば光源がＬＥＤのものを使用することができる。また、本実施形態において、照明装置１２は、第３フレーム１２１に係合しており、駆動部１３により、照明装置１２を、第３フレーム１２１に沿ってＸ軸方向に移動させることができる。また、第３フレーム１２１は、第４フレーム１２２と係合しており、駆動部１３により、第３フレーム１２１を第４フレーム１２２に沿ってＺ軸方向に移動させることで、それに伴い、照明装置１２もＺ軸方向に移動させることができる。このように、照明装置１２は、撮像装置１１と同様に、駆動部１３により、第３フレーム１２１および第４フレーム１２２に沿って、２次元方向（ＸＺ軸方向）に移動することができる。

　また、本実施形態において、多層培養容器３０を搭載する台車装置２０が収容部１４に収容されている場合には、図８に示すように、多層培養容器３０を間に挟んで、撮像装置１１と照明装置１２とが対向するように配置される。そのため、図３に示す例において、撮像装置１１が、多層培養容器３０の右側（Ｙ軸正方向側）に配置されている場合には、照明装置１２は、多層培養容器３０の左側（Ｙ軸負方向側）に配置されることとなる。なお、図８は、撮像装置と多層培養容器と照明装置との位置関係を説明するための図である。

　撮像装置１１と照明装置１２とは、図８に示すように、多層培養容器３０を斜めに通過する同一の光軸Ｌ上に配置されることが好適であり、撮像装置１１が斜め上を向き、照明装置１２が斜め下を向くように設定されることが好適である。また、撮像装置１１および照明装置１２の向きはそれぞれ調整することができるが、間にあるトレイ３１の底面に対して、光軸Ｌが略４５°の角度（たとえば４０～５０°の角度）で交差するように、撮像装置１１および照明装置１２の向きを調整することが好ましい。

　また、本実施形態において、多層培養容器３０を搭載する台車装置２０を収容部１４に収容する場合には、図５に示すように、枠部材２５から横枠部材２５１を取り外して、台車装置２０が収容部１４に収容される。枠部材２５から横枠部材２５１を取り外すことで、撮像装置１１と照明装置１２との光軸上に横枠部材２５１が存在しなくなるため、多層培養容器３０の各層の培養状況を好適に観察することが可能となる。

　駆動部１３は、撮像装置１１および照明装置１２を２次元方向（ＸＺ軸方向）に移動させる。特に、本実施形態において、駆動部１３は、撮像装置１１と照明装置１２とが同一の光軸Ｌ上に配置され、かつ、撮像装置１１と照明装置１２との相対位置が変わらないように、撮像装置１１と照明装置１２とを同じ方向に同じ距離だけ移動させる。たとえば、本実施形態では、後述するように、作業者がタッチパネル部１５を操作して観察したいトレイ３１の位置を指示することができ、たとえば作業者がタッチパネル部１５を操作してＸ軸正方向に５ｍｍ移動させることを指示した場合には、駆動部１３は、撮像装置１１を第１フレーム１１１に沿ってＸ軸正方向に５ｍｍ移動するように駆動するとともに、照明装置１２を第３フレーム１２１をＸ軸正方向に５ｍｍ移動するように駆動する。また、駆動部１３は、撮像装置１１および照明装置１２を上下方向（Ｚ方向）に移動することで異なる層（段）のトレイ３１を観察することができ、また、撮像装置１１および照明装置１２を左右方向（Ｘ方向）に移動させることで異なる多層培養容器３０を観察することができる。

　収容部１４は、多層培養容器３０を搭載した台車装置２０を収容するための空間である。収容部１４は、台車装置２０を所定の観察位置に固定するための固定具を備えており、これにより、台車装置２０を収容部１４の観察位置に固定し、撮像装置１１で多層培養容器３０の各トレイ３１の培養細胞を撮像することができる。また、収容部１４の入り口には、扉１４１が取り付けられている。

　タッチパネル部１５は、作業者が指示を入力する入力部として機能するとともに、撮像装置１１が撮像した画像を表示する表示部としても機能する。本実施形態では、タッチパネル部１５のディスプレイの表示領域が入力用と撮像画像表示用とに分割されており、撮像画像表示用の表示領域において撮像画像が表示されるとともに、入力用の表示領域において作業者が指示するためのボタン（アイコン）が表示されている。作業者は、入力用の表示領域に表示されたボタン（アイコン）を押すことで、撮像装置１１が撮像する位置などを指示することが可能となっている。

　制御部１６は、プログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）と、を備える。制御部１６は、予め記憶したプログラムに基づいて、撮像装置１１が撮像した撮像画像をタッチパネル部１５に表示したり、タッチパネル部１５に入力された作業者の指示に基づいて駆動部１３に駆動命令を出力する。また、制御部１６の上方にはファン１７が設けられている。ファン１７は、制御部１６に対して吸引を行うように設置されており、これにより、制御部１６を冷却することができる。本実施形態に係る多層培養容器観察装置１０は、培養に適した比較的高い温度（たとえば３７℃）で使用されることが多いため、ファン１７を設置することで、制御部１６が熱で故障してしまうことを低減することができる。

　以上のように、第１実施形態に係る多層培養容器観察システムでは、台車装置２０に多層培養容器３０を搭載したまま、各多層培養容器３０の各トレイ３１における培養細胞を観察することができるため、従来のように、多層培養容器３０を１つずつ専用の観察位置（台座）に載せ替える必要がなく、作業者の労力を低減することができるとともに、多層培養容器３０内の培地に不必要な衝撃を与えてしまったり、多層培養容器３０を不必要に触ってしまうことを防止することができる。また、本実施形態に係る多層培養容器観察システム１では、１台の台車装置２０に複数の多層培養容器３０を並行して搭載することができるため、複数の多層培養容器３０の各トレイ３１における培養細胞を一度に観察することもできる。

　≪第２実施形態≫
　次に、第２実施形態に係る多層培養容器観察システム１ａについて説明する。第２実施形態に係る多層培養容器観察システム１ａでは、第１実施形態に係る多層培養容器観察システム１の構成に加えて、多層培養容器３０を操作（ハンドリング）するための多層培養容器操作装置４０を有する。

　すなわち、第２実施形態では、多層培養容器操作装置４０を用いて多層培養容器３０に細胞を播種した培養液を導入し、多層培養容器３０を一定期間培養した後に、多層培養容器観察装置１０を用いて培養した細胞を観察する一連の作業を、多層培養容器３０を台車装置２０に搭載したまま行うことができるシステムを構成としている。以下において、多層培養容器操作装置４０について説明する。

　多層培養容器操作装置４０は、多層培養容器３０を操作するための装置（マニピュレーター）である。ここで、図９は、多層培養容器操作装置４０を示す斜視図であり、図１０は、多層培養容器操作装置４０を示すブロック図である。図１０に示すように、多層培養容器操作装置４０は、回転部４１と、回転駆動部４２と、振盪部４３と、振盪駆動部４４と、駆動制御部４５と、操作部４６と、アーム駆動部４７と、一対のアーム４８と、本体４９とを備える。駆動制御部４５は、多層培養容器３０に細胞を播種した培養液を導入する培養液導入処理、多層培養容器３０から培養液を回収する培養液回収処理、多層培養容器３０にトリプシン液を導入するトリプシン導入処理、多層培養容器３０を振盪させる細胞剥離処理、多層培養容器３０からトリプシン液を回収するトリプシン液回収処理など、多層培養容器３０を操作するための操作プログラムを予め記憶しており、当該操作プログラムに基づいて、回転駆動部４２および振盪駆動部４４を駆動させる。具体的には、駆動制御部４５は、当該プログラムに基づいて、回転駆動部４２の動作を制御することで、回転駆動部４２に回転部４１を回転動作させるとともに、振盪駆動部４４の動作を制御することで、振盪駆動部４４に振盪部４３を振盪動作させる。なお、本実施形態において、回転駆動部４２および振盪駆動部４４は、電力モーターを有しており、電力の供給を受けて、回転部４１および振盪部４３を駆動させる。

　図９に示すように、回転部４１は、多層培養容器３０を保持する保持部材として機能する一対の係止部材４１１を有する。係止部材４１１は、回転部４１の両側面に固定されており、図１０および図１１（Ａ）～（Ｃ）に示すように、凹部４１２を備えている。また、凹部４１２は、テーパ部４１３と溝部４１４とを有し、後述するように、固定部材２３がアーム４８により上方に移動された場合に、図１１（Ｂ）に示すように、固定部材２３の被係止部２８に係止し、アーム４８とともに、固定部材２３を挟持して回転部４１に固定することができる。図１１（Ａ），（Ｂ）は、被係止部２８と係止部材４１１との関係を説明するための図であり、図１１（Ｃ）は係止部材４１１の拡大図である。なお、本実施形態において、固定部材２３の被係止部２８は、図４（Ａ）に示すように、枠部材２５のうち多層培養容器３０の側面を多層培養容器３０の配列方向に延伸する部分に連続して形成されており、長さＷ１を有する薄板状の部材となっている。

　また、多層培養容器操作装置４０は、多層培養容器３０の支持部材として機能する一対のアーム４８を備える。一対のアーム４８は、図１２に示すように、固定部材２３に設けられた２つの挿通孔２７にそれぞれ挿通可能となっている。図１２は、多層培養容器３０をアーム４８に仮固定した状態を示す斜視図である。一対のアーム４８はアーム駆動部４７により上下方向（Ｚ軸方向）に移動可能となっており、アーム駆動部４７は、駆動制御部４５の指示に基づいて、２本のアーム４８が固定部材２３の挿通孔２７に挿通できる高さ位置まで、アーム４８をＺ軸方向に駆動させる。これにより、作業者は、台車装置２０を本体４９に向けて移動させて、固定部材２３の２つの挿通孔２７に、２本のアーム４８を挿通させることができる。また、アーム４８の先端部の側面にはクランプ４８１が収納されており、アーム４８が挿通孔２７を挿通すると、挿通孔２７を通過したアーム４８の先端部の側面からクランプ４８１が突出する。そして、駆動制御部４５は、固定部材２３の２つの挿通孔２７に２本のアーム４８が挿通された状態で、アーム駆動部４７にアーム４８を上方（Ｚ軸正方向）に駆動させることで、多層培養容器３０を回転部４１の位置まで持ち上げる。これにより、図１１（Ｂ）に示すように、回転部４１の係止部材４１１と固定部材２３の被係止部２８とが係止し、固定部材２３が一対の係止部材４１１および一対のアーム４８により回転部４１に挟持されることで、多層培養容器３０が固定部材２３ごと回転部４１に固定される。なお、本実施形態において、アーム駆動部４７は、電力モーターまたはエアシリンダーにより一対のアーム４８を駆動させることができる。

　そして、駆動制御部４５は、図９の符号ＲおよびＰに示すように、回転駆動部４２に、回転軸Ｘ１，Ｘ２の２軸を中心として、回転部４１を回転させる回転動作を行わせる。なお、回転軸Ｘ１は、図９に示すように、Ｘ軸方向に延伸する回転軸であり、これにより、回転部４１および回転部４１に保持された多層培養容器３０をロール方向Ｒに回転させることができる。また、回転軸Ｘ２は、Ｙ軸方向に延伸する回転軸であり、これにより、回転部４１および回転部４１に保持された多層培養容器３０をピッチ方向Ｐに回転させることができる。なお、回転動作において、ロール方向Ｒの回転は、±１８０°未満の範囲で可能であり、本実施形態においては、±１２０°の範囲で回転部４１をロール方向Ｒに回転させることができる。また、ピッチ方向Ｐの回転も、±１８０°未満の範囲で可能であり、本実施形態においては、±３０°の範囲で回転部４１をロール方向Ｒに回転させることができる。なお、本実施形態において、回転駆動部４２は、回転部４１を回転軸Ｘ１で回転させる電力モーターおよび／またはエアシリンダーと、回転部４１を回転軸Ｘ２で回転させる電力モーターおよび／またはエアシリンダーとを備えており、これにより、回転部４１を２軸で回転させることができる。

　ここで、図１３は、回転軸Ｘ１を中心とした回転駆動部４２による回転部４１（多層培養容器３０）の回転動作の一例を示す図であり、図１３（Ａ）は、回転部４１が多層培養容器３０を持ち上げた状態（基準位置）を示している。たとえば、回転駆動部４２は、回転部４１（多層培養容器３０）を、図１３（Ａ）に示す基準位置から、図１３（Ｂ）に示すように、回転軸Ｘ１を中心として左方向に９０°回転させることができる。また、回転駆動部４２は、回転部４１（多層培養容器３０）を、図１３（Ｃ）に示すように、回転軸Ｘ１を中心として基準位置から左方向に１００°回転させることもできるし、図１３（Ｄ）に示すように、回転軸Ｘ１を中心として基準位置から左方向に１２０°回転させることもできる。このように、回転駆動部４２は、回転部４１（多層培養容器３０）を、回転軸Ｘ１を中心として基準位置から±０～１２０°の範囲でロール方向Ｒに回転させることができる。

　また、図１４は、回転軸Ｘ２を中心とした回転部４１（多層培養容器３０）の回転動作、および、回転軸Ｘ１およびＸ２の２軸での回転部４１（多層培養容器３０）の回転動作の一例を示す図である。回転駆動部４２は、図１４（Ａ）に示す基準位置から、回転部４１（多層培養容器３０）を回転軸Ｘ２を中心としてピッチ方向Ｐに回転させることができる。たとえば、図１４（Ｂ）に示す例では、回転部４１（多層培養容器３０）の上方が前方（Ｘ軸負方向）に傾くように、回転部４１（多層培養容器３０）を、回転軸Ｘ２を中心として２０°回転させている。また、また、回転駆動部４２は、回転部４１（多層培養容器３０）の下方が前方（Ｘ軸負方向）に傾くように、回転部４１（多層培養容器３０）を回転軸Ｘ２を中心として回転させることもできる。このように、回転駆動部４２は、回転部４１（多層培養容器３０）を、回転軸Ｘ２を中心として基準位置から±０～３０°の範囲でピッチ方向Ｐに回転させることができる。

　また、回転駆動部４２は、図１４（Ｃ），（Ｄ）に示すように、回転部４１（多層培養容器３０）を、回転軸Ｘ１を中心としてロール方向Ｒに回転させるとともに、回転軸Ｘ２を中心としてピッチ方向Ｐに回転させることができる。たとえば、図１４（Ｃ）に示す図では、回転部４１（多層培養容器３０）を、回転軸Ｘ１を中心として左方向に１００°回転させるとともに、回転部４１（多層培養容器３０）の上方が前方（Ｘ軸負方向）に傾くように、回転軸Ｘ２を中心として２０°回転させている。さらに、図１４（Ｄ）に示す例では、回転部４１（多層培養容器３０）を、回転軸Ｘ１を中心として左方向に１２０°回転させるとともに、回転部４１（多層培養容器３０）の上方が前方（Ｘ軸負方向）に傾くように、回転軸Ｘ２を中心として２０°回転させている。

　さらに、回転駆動部４２は、回転部４１（多層培養容器３０）を回転軸Ｘ１または回転軸Ｘ２を中心として往復回転させる揺動動作を行うこともできる。たとえば、回転駆動部４２は、回転部４１（多層培養容器３０）を回転軸Ｘ１を中心としてロール方向Ｒに±１２０°の範囲で往復回転させることで、回転軸Ｘ１を中心とした揺動動作を行うことができる。また、回転駆動部４２は、回転部４１（多層培養容器３０）を回転軸Ｘ２を中心として、回転部４１（多層培養容器３０）の上方を前方（Ｘ軸負方向）に傾けた後に、回転部４１（多層培養容器３０）の下方を前方（Ｘ軸負方向）に傾くように、ピッチ方向Ｐに±２０°の範囲で往復回転させることで、回転軸Ｘ２を中心とした揺動動作を行うこともできる。

　振盪部４３は、後述する振盪動作を行わない場合には、多層培養容器操作装置４０の本体４９内部に収容されており、振盪動作を行う場合に、前記駆動制御部４５の制御に基づいて、図１５に示すように、振盪駆動部４４により、本体４９の外側へと突出される。なお、図１５は、多層培養容器操作装置４０において振盪部４３を突出させた状態を示す斜視図である。振盪部４３は、固定部材２３ごと多層培養容器３０を載置可能な広さの上面４３１を有しており、固定部材２３ごと多層培養容器３０を上面４３１に置いて水平方向の振盪動作を行うことができる。また、振盪部４３は、台車２１と同様に、固定部材２３と嵌合するための嵌合部（不図示）を有しており、これにより、固定部材２３と上下方向（Ｚ軸方向）において着脱自在となっているが、水平方向（ＸＹ軸方向）においては固定部材２３の動きを制限し、固定部材２３が振盪部４３から落下してしまうことを防止している。なお、振盪駆動部４４は、水平方向（ＸＹ軸方向）への振盪動作であれば振盪部４３にどのような振盪動作も行わせることができる。たとえば、振盪駆動部４４は、左右方向の振盪動作（Ｙ軸方向での往復動作）、前後方向の振盪動作（Ｘ軸方向での往復動作）あるいは８の字方向の振盪動作（Ｘ軸方向およびＹ軸方向とを組み合わせた振盪動作）などの種々の振盪動作を振盪部４３に行わせることができる。

　本実施形態において、駆動制御部４５は、回転部４１による回転動作に続いて、振盪部４３による振盪動作を行わせることができる。この場合、駆動制御部４５は、回転部４１による回転動作が終了すると、アーム駆動部４７を制御して一対のアーム４８を下方（Ｚ軸負方向）に駆動させ、固定部材２３ごと多層培養容器３０が振盪部４３の上面４３１に置かれるように動作させる。そして、駆動制御部４５は、振盪駆動部４４を制御して、振盪部４３に多層培養容器３０を振盪させる振盪動作を行わせる。なお、本実施形態において、アーム４８は本体４９に収納されることなく突出したままで振盪動作が行われる。本実施形態では、図１６に示すように、挿通孔２７の内幅Ｗ３が、アーム４８の外幅Ｗ２と振盪部４３の振盪幅との合計よりも広く設計されているため、アーム４８を挿通孔２７に挿通した状態で振盪動作を行うことができる。なお、振盪動作時においてクランプ４８１はアーム４８内に収納される。また、図１６は、振盪動作におけるアーム４８と挿通孔２７との関係を説明するための図である。

　また、駆動制御部４５は、振盪部４３による振盪動作に続けて、回転部４１による回転動作を行わせることができる。この場合、駆動制御部４５は、振盪部４３による振盪動作が終了すると、アーム駆動部４７を制御して一対のアーム４８を上方（Ｚ軸正方向）に駆動させ、固定部材２３ごと多層培養容器３０を上に持ち上げるように動作させる。そして、駆動制御部４５は、振盪駆動部４４を制御して振盪部４３を本体４９の内部に収容した後、回転駆動部４２を制御して、回転部４１に回転動作を行わせる。

　上述したように、多層培養容器３０を搭載する台車装置２０を多層培養容器操作装置４０で操作する場合には、図４に示すように、枠部材２５に横枠部材２５１を取り付けることが好ましい。これにより、より安全に、多層培養容器３０を多層培養容器操作装置４０で操作することが可能となる。

　操作部４６は、作業者が指示を入力するための装置であり、たとえばタッチパネルを備える構成とすることができる。作業者は、操作部４６を操作することで、駆動制御部４５が予め記憶しているプログラムの開始、一時停止、終了などの指示を駆動制御部４５に伝達し、回転部４１や振盪部４３の動作を開始、一時停止、終了などさせることができる。また、作業者は、操作部４６を操作することで、駆動制御部４５に新たなプログラムを記憶させたり、記憶しているプログラムを一部変更させたりすることもできる。たとえば、作業者は、操作部４６を操作することで、培養液を多層培養容器３０から回収する培養液回収処理において、回転部４１の回転軸Ｘ１の傾斜角度を１００°から１２０°に変更することなどができる。

　このように、本実施形態に係る多層培養容器操作装置４０では、台車装置２０から多層培養容器３０を固定した固定部材２３を持ち上げて保持し、多層培養容器３０の回転動作および振盪動作を行うことで、細胞を播種した培養液の多層培養容器３０への導入、さらに細胞培養後は、培養液の回収、トリプシン液の多層培養容器３０への導入、細胞剥離処理、および細胞剥離後のトリプシン液の回収の一連の処理を、作業者が多層培養容器３０に触れることなく行うことができる。特に、従来では、多層培養容器３０にトリプシン液を導入した後に、作業者が手作業で多層培養容器３０を多層培養容器操作装置から一度降ろして、専用の振盪器に載せ替え、専用の振盪器で多層培養容器３０を振盪させた後に、さらに作業者が手作業で多層培養容器３０を再度、多層培養容器操作装置に載せて、トリプシン液の回収処理を行っていた。そのため、細胞培養処理における作業者の労力が増大してしまうという問題があった。また、作業者が手作業を行うことにより、作業にばらつきが生じる場合や、作業者が不必要に多層培養容器３０に触れることで多層培養容器を破損してしまい汚染が生じてしまうという問題もあった。これに対して、本実施形態に係る多層培養容器操作装置４０では、上記一連の処理を、作業者が多層培養容器３０に触れることなく行うことができるため、上記のような問題を解決することができる。

　そして、第２実施形態に係る多層培養容器観察システム１ａでは、多層培養容器操作装置４０を備えることで、多層培養容器３０への培養液の導入から、細胞培養、培養細胞の観察、培養細胞の回収までの一連の処理を、作業者が多層培養容器３０に触れることなく行うことができる。すなわち、作業者は、多層培養容器操作装置４０を用いて多層培養容器３０に細胞を播種した培養液を導入し、その後、多層培養容器操作装置４０から多層培養容器３０を台車装置２０に直接戻し、そのまま、台車装置２０により多層培養容器３０を培養室等に移動させることができる。さらに、作業者は、培養した細胞を観察するために、台車装置２０に搭載した多層培養容器３０を多層培養容器観察装置１０の収容部１４内まで移動させて、多層培養容器３０を台車装置２０に搭載したまま、多層培養容器観察装置１０を用いて培養細胞を観察することができる。さらに、作業者は、観察の結果、細胞培養が完了したと判断した場合には、多層培養容器３０を多層培養容器操作装置４０に保持させて、多層培養容器操作装置４０により、培養液の回収処理、トリプシン液の導入処理、細胞剥離処理、トリプシン液の回収処理を行うことができる。

　以上のように、第２実施形態に係る多層培養容器観察システム１ａでは、多層培養容器３０を作業者が触れることなく、多層培養容器３０の操作と観察とが行えるため、作業者が、多層培養容器３０に触れることなく、細胞を播種した培養液の多層培養容器３０への導入から、細胞培養、培養細胞の観察、および培養した細胞の回収までの一連の作業を行うことができる。これにより、大量の細胞培養における、作業者の労力を低減することができるとともに、多層培養容器３０内の培地に不必要な衝撃を与えてしまったり、多層培養容器３０を不必要に触ってしまうことにより、培養細胞に対して悪影響を与えてしまうことを有効に防止することができる。

　≪第３実施形態≫
　第３実施形態に係る多層培養容器観察システム１ｂでは、多層培養容器操作装置４０ａが振盪部４３および振盪駆動部４４を備えていない点で、第２実施形態に係る多層培養容器観察システム１ａと主に相違する。以下では、第２実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。
　図１７は、本実施形態に係る多層培養容器操作装置４０ａを示すブロック図である。図１７に示すように、多層培養容器操作装置４０ａは、回転部４１と、回転駆動部４２と、駆動制御部４５と、操作部４６と、アーム駆動部４７と、一対のアーム４８と、本体４９とを備える。駆動制御部４５は、多層培養容器３０に細胞を播種した培養液を導入する培養液導入処理、多層培養容器３０から培養液を回収する培養液回収処理、多層培養容器３０にトリプシン液を導入するトリプシン導入処理、多層培養容器３０を振盪させる細胞剥離処理、多層培養容器３０からトリプシン液を回収するトリプシン液回収処理など、多層培養容器３０を操作するための操作プログラムを予め記憶している。
　回転駆動部４２は、回転部４１を回転軸Ｘ１を中心に回転させる第１の電力モーターと、回転部４１を回転軸Ｘ２を中心に回転させる第２の電力モーターとを備えている。

　細胞剥離処理は、回転部４１により多層培養容器３０を第１回転軸または第２回転軸を中心として第１の方向（たとえば右方向）および第２の方向（たとえば左方向）に多層培養容器３０を往復揺動させることにより行うよう、操作プログラムにプログラムされている。操作プログラムは、第１の方向への回転動作から第２の方向への回転動作へ切り替わる際および第２の方向への回転動作から第１の方向への回転動作へ切り替わる際に、指定された時間、多層培養容器３０の移動を停止させる停止モードを備えている。
　停止モードを備えることにより、容器内の液体の移動よりも早い速度で揺動動作を行っても、回転動作の方向切り換え時に揺動動作を指定時間だけ停止させることで、容器内の液体を容器の側面（側壁）に確実に衝突させることが可能となる。細胞剥離処理を効果的に行うためには、容器を高速に揺動させることが重要であるが、容器を高速に揺動させた際に生じる液体の移動の遅れ（タイムラグ）の課題を解消することが可能である。

　操作プログラムは、トリプシン液回収処理の前に、トレイ３１の側面に付着した細胞を回収する動作を実行する。トレイ３１が第１～第４の側面を備えた長方形のトレイである場合、第１の側面、第２の側面、第３の側面および第４の側面の順に、前記トリプシン液がぶつかるように回転部４１を操作する。このような操作をすることにより、トレイ３１の側面に付着した細胞をトリプシン液内に回収してからトリプシン液回収処理を行うことが可能となる。

　以上で説明した第３実施形態に係る多層培養容器操作装置４０ａによっても、第２実施形態と同様の効果が奏される。
　また、第３実施形態は、振盪部４３を備えずとも細胞剥離処理を行うことが可能であり、装置構成が簡易であることから製造コストを下げることができる。
　さらには、停止モードを備えることにより、容器を高速に揺動させた際に生じる液体の移動の遅れ（タイムラグ）の課題を解消することが可能である。

　以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。

　たとえば、上述した実施形態では、多層培養容器観察装置１０がタッチパネル部１５を備える構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、多層培養容器観察装置１０は、作業者の指示を入力する入力部と、撮像装置１１が撮像した画像を表示する表示部とを、個別に備える構成とすることもできる。

　また、上述した実施形態では、多層培養容器観察システム１～１ｂまたは多層培養容器観察装置１０を培養細胞を観察に用いる構成を例示したが、この構成に限定されず、多層培養容器観察システム１～１ｂまたは多層培養容器観察装置１０を培養した微生物の観察に用いる構成とすることもできる。

　さらに、上述した実施形態に加えて、多層培養容器観察装置１０は、下記の構成を備えることもできる。
　すなわち、多層培養容器観察装置１０は、駆動部１３がエアシリンダーにより構成されている場合には、当該エアシリンダーの圧力を監視する圧力センサを備える構成とすることができる。そして、圧力センサによりエアシリンダーのエア圧力を監視することで、エアシリンダーの故障を検知することができる。
　また、制御部１６は、駆動部１３の動作回数をカウントする構成とすることもできる。そして、制御部１６は、駆動部１３の動作回数に基づいて、駆動部１３を構成する電力モータやエアシリンダーの交換時期を予測する構成とすることができる。
　加えて、制御部１６は、駆動部１３の動作時間を積算する構成とすることもできる。そして、制御部１６は、駆動部１３の動作時間に基づいて、ＡＣ／ＤＣ電源やバッテリー、ファン１７などの交換時期を予測する構成とすることもできる。

　さらに、上述した第２、第３実施形態に加えて、多層培養容器操作装置４０，４０ａは、下記の構成を備えることもできる。
　すなわち、多層培養容器操作装置４０，４０ａは、回転駆動部４２およびアーム駆動部４７がエアシリンダーにより構成されている場合には、当該エアシリンダーの圧力を監視する圧力センサを備える構成とすることができる。そして、圧力センサによりエアシリンダーのエア圧力を監視することで、エアシリンダーの故障を検知することができる。
　また、多層培養容器操作装置４０，４０ａは、エリアセンサを備える構成とすることができる。そして、エリアセンサにより多層培養容器操作装置４０，４０ａの周辺、特に、回転部４１の周辺への人の立ち入りを常時監視することで、安全性を向上させることができる。
　さらに、駆動制御部４５は、回転部４１、振盪部４３、またはアーム４８の動作回数をカウントする構成とすることもできる。そして、駆動制御部４５は、回転部４１、振盪部４３、またはアーム４８の動作回数に基づいて、回転駆動部４２、振盪駆動部４４、アーム駆動部４７を構成する電力モータやエアシリンダーの交換時期を予測する構成とすることができる。
　加えて、駆動制御部４５は、回転部４１、振盪部４３、またはアーム４８の動作時間を積算する構成とすることもできる。そして、駆動制御部４５は、回転部４１、振盪部４３、またはアーム４８の動作時間に基づいて、ＡＣ／ＤＣ電源やバッテリー、ファンなどの交換時期を予測する構成とすることもできる。

　さらに、上述した実施形態では、台車装置２０において、一組の横枠部材２５１を有する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、横枠部材２５１を複数組備える構成としてもよい。

　１，１ａ，１ｂ…多層培養容器観察システム
　　１０…多層培養容器観察装置
　　　１１…撮像装置
　　　　１１１…第１フレーム
　　　　１１２…第２フレーム
　　　１２…照明装置
　　　　１２１…第３フレーム
　　　　１２２…第４フレーム
　　　１３…駆動部
　　　１４…収容部
　　　　１４１…扉
　　　１５…タッチパネル部
　　　１６…制御部
　　　１７…ファン
　　２０…台車装置
　　　２１…台車
　　　　２２…車輪
　　　２３…固定部材
　　　　２４…台座
　　　　２５…枠部材
　　　　　２５１…横枠部材
　　　　２６…留め部材
　　　　２７…挿通孔
　　　　２８…被係止部
　　　　２９…留め具
　　３０…多層培養容器
　　　３１…トレイ
　　　３２…ベントキャップ
　　４０，４０ａ…多層培養容器操作装置
　　　４１…回転部
　　　　４１１…係止部材
　　　　４１２…凹部
　　　　　４１３…テーパー部
　　　　　４１４…溝部
　　　４２…回転駆動部
　　　４３…振盪部
　　　　４３１…上面
　　　４４…振盪駆動部
　　　４５…駆動制御部
　　　４６…操作部
　　　４７…アーム駆動部
　　　４８…アーム
　　　　４８１…クランプ
　　　４９…本体

Claims (8)

1. 　複数のトレイを内蔵する多層培養容器を搭載して移動可能な台車装置と、前記多層培養容器の各トレイの被観察物を観察可能な観察装置と、を有する多層培養容器観察システムであって、
   　前記台車装置は、前記多層培養容器の対向する二つの側面の上端から下端までを露出させる側面露出部を有する枠体を備え、
   　前記観察装置は、
   　　前記台車装置を前記多層培養容器を搭載した状態のまま収容する収容部と、
   　　光学系を有し当該光学系が結像した像を出力する撮像装置と、を備え、
   　　前記収容部に前記多層培養容器を搭載する前記台車装置を収容した場合に、前記側面露出部が、前記撮像装置の光軸上に配置される多層培養容器観察システム。
2. 　請求項１に記載の多層培養容器観察システムであって、
   　前記多層培養容器を保持してハンドリングする操作装置をさらに有し、
   　前記台車装置は、
   　　車輪を有する台車と、
   　　前記台車の上に前記台車と着脱自在に搭載され、前記多層培養容器を前記台車に固定する固定部材と、を有し、
   　前記操作装置は、前記固定部材ごと前記多層培養容器を保持しハンドリングする、多層培養容器観察システム。
3. 　請求項１または２に記載の多層培養容器観察システムにおいて、
   　前記撮像装置に対向して設けられており、前記撮像装置に向けて光を照射する照明装置をさらに有し、
   　前記収容部に前記多層培養容器を搭載する前記台車を収容した場合に、前記多層培養容器を間に挟んで、前記撮像装置、前記多層培養容器、および前記照明装置が同一の光軸上に配置される多層培養容器観察システム。
4. 　請求項３に記載の多層培養容器観察システムにおいて、
   　前記撮像装置および前記照明装置を第１方向および第２方向に駆動させる駆動部をさらに有し、
   　前記台車は、複数の前記多層培養容器を前記第１方向に並列して搭載可能な搭載スペースを有している多層培養容器観察システム。
5. 　請求項３または４に記載の多層培養容器観察システムにおいて、
   　前記撮像装置および前記照明装置の光軸が、前記多層培養容器のトレイの底面に対して４０～５０°の範囲の角度で交差するように、前記撮像装置および前記照明装置が配置されている多層培養容器観察システム。
6. 　多層培養容器の各トレイの被観察物を観察可能な観察装置に収納される台車装置であって、
   　複数のトレイを内蔵する多層培養容器を固定する枠体を備え、
   　前記枠体は、前記多層培養容器の対向する二つの側面の上端から下端までを露出させる側面露出部を有する台車装置。
7. 　請求項６に記載の台車装置において、前記枠体を複数組備える台車装置。
8. 　請求項６または７に記載の台車装置を前記多層培養容器を搭載した状態のまま収容する収容部と、光学系を有し当該光学系が結像した像を出力する撮像装置と、を備える多層培養容器観察装置であって、
   　前記収容部に前記多層培養容器を搭載する前記台車装置を収容した場合に、前記側面露出部が、前記撮像装置の光軸上に配置される多層培養容器観察装置。
    

Images