JP2004016194A - 細胞培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】継代培養の作業性をより向上できる細胞培養装置を提供する。
【解決手段】内部環境が調整可能で細胞が播種された培地の入った少なくとも１つの培養器１を収容して細胞の培養を行う培養手段１５と、培養器１内の培地の交換を行う培地交換手段９と、培養器１内の細胞の状態を計測する細胞状態計測手段５と、培養手段１５で培養された培養器１内の細胞を細胞が播種されていない別の培地に播種する細胞播種手段１１と、培養器１を搬送する搬送手段６と、培養手段１５、培地交換手段９、細胞状態計測手段５、細胞播種手段１１、及び搬送手段６を収容した気密に形成された筐体１７とを備え、この筐体１７は、少なくとも１つの開閉部１９ａ、１９ｂを有し、搬送手段６は、少なくとも開閉部１９ａ、１９ｂと細胞播種手段１１との間で培養器１を搬送する構成とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細胞培養装置に係り、特に、継代培養を行う細胞培養装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
細胞の継代培養を行う場合、培養器内の培地の交換や、継代培養のための新しい培地への細胞の再播種などといった煩雑な作業が手作業により行われている。また、これらの継代培養に伴う作業は、コンタミネーションなどの発生を抑制するため、熟練した作業者が行う必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、継代培養に伴う作業は、煩雑であるにもかかわらず手作業で行われているのが現状であり、また、熟練した作業者を必要とするものであるため、継代培養は、作業性が悪く、容易に実施し難いものである。
【０００４】
特に、培養細胞による有用成分の生産や、再生医療用の組織を構築するための幹細胞の培養などといった継代培養を行う必要がある工業的な細胞培養では、継代培養に伴う作業の作業性の悪さから、量産化が難しく、継代培養の作業性の向上が課題となっている。
【０００５】
本発明の課題は、継代培養に伴う作業の作業性を向上することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の細胞培養装置は、内部環境が調整可能で細胞が播種された培地の入った少なくとも１つの培養器を収容して細胞の培養を行う培養手段と、培養器内の培地の交換を行う培地交換手段と、培養器内の細胞の状態を計測する細胞状態計測手段と、培養手段で培養された培養器内の細胞を細胞が播種されていない別の培地に播種する細胞播種手段と、培養器を搬送する搬送手段と、培養手段、培地交換手段、細胞状態計測手段、細胞播種手段、及び搬送手段を収容した気密に形成された筐体とを備え、この筐体は、少なくとも１つの開閉部を有し、搬送手段は、少なくとも開閉部と細胞播種手段との間で培養器を搬送する構成とすることにより上記課題を解決する。
【０００７】
このような構成とすることにより、細胞の培養、培養器内の培地の交換、培養器内の細胞の状態の計測、培養器内の細胞の状態がコンフルエントになった培養器内の細胞の新しい培地への再播種といった継代培養に伴う作業を１つの装置で行うことができる。さらに、これらの継代培養に伴う作業に際してコンタミネーションの発生を抑制する必要があるが、これらの継代培養に伴う作業を全て気密に形成された筐体内で外部環境と隔離した状態で行うことができ、コンタミネーションの発生を抑制できる。したがって、継代培養に伴う煩雑な作業を熟練した作業者による手作業で行う必要がなくなり、継代培養の作業性を向上できる。
【０００８】
また、培養手段は、培養器が１つずつ収容され、隔壁で隔てられた複数のスロットを有する構成とすれば、隣り合うスロットに収容された培養器の接触を防ぎ、培養器間の微生物の感染によるコンタミネーションやクロスコンタミネーションなどを防ぐことができるので好ましい。
【０００９】
さらに、筐体は、この筐体内の培養手段を構成する培養器を収容する空間と、この培養器を収容する空間の以外の空間とを隔てる内部隔壁を有し、この内部隔壁は、少なくとも１つの内側開閉部を有している構成とする。このように構成すれば、この筐体内の培養手段を構成する複数の培養器を収容する空間を、筐体内の他の空間、つまり培地の交換や播種などを行う空間と隔離することができるため、培養器を収容する空間の内部環境の調整が容易になるので好ましい。
【００１０】
また、細胞播種手段は、細胞状態計測手段での計測結果に応じて、この細胞の状態を計測した培養器内の細胞を細胞が播種されていない別の培地に播種する構成とすれば、装置が細胞状態計測手段での計測結果に応じて自動的に継代作業を行うため、継代培養に伴う作業の作業性をより向上できる。
【００１１】
また、細胞状態計測手段は、培養器を撮影するカメラを有し、このカメラで撮影した画像を解析して細胞の状態を計測する構成とすれば、作業者が顕微鏡などによる観察によって細胞の状態を計測する必要を無くすことができるため、継代培養に伴う作業の作業性をさらに向上できるので好ましい。
【００１２】
さらに、筐体に搬入する前または後のいずれかで培養器に付された識別情報を読取る識別情報読取り手段を備えた構成とする。このような構成とすれば、装置内に搬入された初代培養を行う培養器に収容された細胞の種類や由来に関する情報や、装置内での培養器内の培養の状態や培養器の位置に関する情報といった培養器に関する情報の管理が容易になるので好ましい。
【００１３】
また、細胞播種手段によって細胞が播種された培地が収容された培養器に対して、この培養器に播種する細胞を採取した培養器に付された識別情報に関連づけられた関連識別情報を作成して付与する関連識別情報付与手段を備えた構成とする。このような構成とすれば継代培養のために細胞が最播種された培養器に関する情報の管理ができるので好ましい。
【００１４】
さらに、特定の培養器の培養中止を指令する中止指令スイッチを含み、中止指令に応じて培養を中止する培養器を搬送手段により筐体の開閉部へ搬送してこの開閉部から排出すると共に、筐体内の中止指令に応じて培養を中止する培養器以外の培養器から、中止指令に応じて培養を中止する培養器の識別情報または関連識別情報に関連する識別情報または関連識別情報が付された培養器を抽出して搬送手段により筐体の開閉部へ搬送してこの開閉部から排出する培養中止手段を有する構成とする。このような構成とすれば、培養器に異常を発見したとき、中止指令スイッチにより培養中止を指令することにより、培養中止を指令された培養器に播種された細胞の元の細胞が培養されている培養器や、培養中止を指令された培養器から細胞が再播種され継代された培養器などを装置外に排除できるので好ましい。
【００１５】
また、細胞状態計測手段での異常の判断に応じて、この異常が判断された培養器を搬送手段により筐体の開閉部へ搬送して該開閉部から排出すると共に、筐体内の異常が判断された培養器以外の培養器から、異常が判断された培養器の識別情報または関連識別情報に関連する識別情報または関連識別情報が付された培養器を抽出して搬送手段により筐体の開閉部へ搬送してこの開閉部から排出する培養中止手段を有する構成とする。このような構成とすれば、培養器に異常が検出されたとき、自動的に異常が検出された培養器とその培養器に関連する培養器を装置外に排除でき、継代培養に伴う作業の作業性を一層向上できるるので好ましい。
【００１６】
さらに、筐体内に細胞を播種した培地を収容した培養器が在るとき、警報及び筐体の開閉部を閉じた状態に保持することの少なくとも一方により、別の培養器の筐体内への搬入を阻止する培養器搬入阻止手段を有する構成とする。このような構成とすれば、クロスコンタミネーションを阻止するため、１つの細胞培養装置を１つの細胞の培養に用いる場合、別の細胞が収容された培養器が誤って装置内に搬入されるのを防ぐことができるので好ましい。
【００１７】
また、筐体に搬入する前に培養器に付された識別情報を入力または読取ることにより認識した識別情報から、この識別情報を付した培養器内の細胞が筐体内に在る培養器内の細胞と由来が異なることを検出したとき、警報及び筐体の開閉部を閉じた状態に保持することの少なくとも一方により、異なる由来の細胞を収容した培養器の筐体内への搬入を阻止する培養器搬入阻止手段とを有する構成とする。このような構成とすれば、クロスコンタミネーションを阻止するため、１つの細胞培養装置を１つの由来の細胞の培養に用いる場合、異なる由来の細胞が収容された培養器が誤って装置内に搬入されるのを防ぐことができるので好ましい。
【００１８】
さらに、筐体内の気圧を筐体周囲の気圧よりも陽圧に調整する気圧調整手段を有する構成とすれば、筐体の開閉部を例えばエアロック式といった筐体外部の雰囲気が筐体内部に流入し難い構造にする必要がなく、筐体の開閉部の構造を簡素化できるので好ましい。
【００１９】
また、筐体内の少なくとも細胞播種手段により細胞の播種が行われる空間及び培地交換手段により培地の交換が行われる空間に紫外線を照射する紫外線照射手段を有し、この紫外線照射手段は、細胞播種手段により細胞の播種が行われる空間及び培地交換手段により培地の交換が行われる空間の少なくとも一方に培養器が在るとき、紫外線の照射をやめる構成とする。このような構成とすれば、培養器内の培地が筐体内の空気に曝される空間内の微生物を、培養に影響を及ぼすことなく殺滅することができるので好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態について図１乃至図５を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる細胞培養装置の概略構成と動作を示すブロック図である。図２は、本実施形態の細胞培養装置のより具体的な構成を示す断面図である。図３は、本実施形態の細胞培養装置の制御器と各作動部分との接続状態の概略構成を示すブロック図である。図４は、本発明を適用してなる細胞培養装置の外観を示す斜視図であり、（ａ）は、単体で細胞培養装置を設置した状態を、（ｂ）は、複数台の細胞培養装置を連結して設置した状態を示す図である。図５は、本発明を適用してなる細胞培養装置の概略の動作を示すフロー図である。
【００２１】
本実施形態の細胞培養装置は、図１に示すように、培養器１に付されたこの培養器１に付された識別情報つまりＩＤを読取るＩＤ読取り手段３、細胞の状態を計測する細胞計測手段５、搬送手段６の一部をなし、培養器１の搬送経路を分岐させて培養器１の搬送先を選択する分流手段７、培養器１内の培地の交換を行う培地交換手段９、培養器１内の細胞を別の培養器１内の培地に播種して分配する細胞播種手段１１、ＩＤ読取り手段３で読み取った識別情報に関連させた関連識別情報つまり関連ＩＤを作成して細胞播種手段１１で細胞が播種された培養器１に付与する関連ＩＤ付与手段１３、そしてインキュベータである培養手段１５などを備えている。
【００２２】
さらに、本実施形態の細胞培養装置は、これらのＩＤ読取り手段３、細胞計測手段５、搬送手段６、分流手段７、培地交換手段９、細胞播種手段１１、関連ＩＤ付与手段１３、そして培養手段１５などを気密に形成された筐体１７内に収容したものである。また、本実施形態の細胞培養装置には、細胞培養装置の動作を制御するための制御器２１が、筐体１７の外部に設けられている。
【００２３】
筐体１７は、開閉部となる細胞搬入口１９ａと細胞搬出口１９ｂとを有している。搬送手段６は、筐体１７の細胞搬入口１９ａからＩＤ読取り手段３と細胞計測手段５とを順次経て分流手段７に培養器を搬送する。さらに、搬送手段６は、分流手段７で培養器の搬送の経路が分岐され、１つの経路では、分流手段７から培地交換手段９を経て、または細胞播種手段１１と関連ＩＤ付与手段１３を順次経て培養手段１５に培養器１を搬送する。別の経路では、分流手段７から培養を終了した培養器１を細胞搬出口１９ｂに、また、異常などが生じた廃棄する培養器１を細胞搬出口１９ｂに搬送する。一方、搬送手段６は、培養手段１５から細胞計測手段５へ培養器１を搬送する。
【００２４】
培養手段１５は、筐体１７内の他の空間と内部隔壁２３によって隔てられている。内部隔壁２３には、内側開閉部となる内側搬入口２５ａと内側搬出口２５ｂとが設けられている。したがって、搬送手段６は、培地交換手段９から内側搬入口２５ａへ、または関連ＩＤ付与手段１３から内側搬入口２５ａへ培養器１を搬送し、また、内側搬出口２５ｂから細胞計測手段５へ培養器１を搬送する。さらに、培養手段１５は、培養手段１５内部の二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素濃度センサ２７、そして、一端に二酸化炭素ボンベ２９が連結され、他端が培養手段１５の培養器１を収容する培養空間に連通する二酸化炭素供給管路３１などを有している。二酸化炭素供給管路３１には電磁バルブ３３が設けられており、電磁バルブ３３と二酸化炭素濃度センサ２７とは、配線３５を介して制御器２１に電気的に接続されている。
【００２５】
培養手段１５は、制御器２１が二酸化炭素濃度センサ２７で検出した培養手段１５を構成する空間、つまり培養手段１５の培養器１を収容する培養空間内の二酸化炭素濃度に応じて二酸化炭素供給管路３１の電磁バルブ３３により流量を制御することにより、培養手段１５の培養器１を収容する培養空間内の二酸化炭素濃度を一定の範囲に保持することができる。さらに、培養手段１５は、図示していないがヒータなどの加熱器や温度センサなどを備えており、培養手段１５の培養器１を収容する培養空間内の温度を一定の範囲に保持することができる。このように、培養手段１５は、炭酸ガスインキュベータとなっており、培養手段１５の培養器１を収容する培養空間内の二酸化炭素濃度や温度、つまり内部環境を調整可能である。なお、培養手段１５は、図１では示していないが、培養手段１５の培養空間内に培養器１を収容するスロットや、このスロットと内側搬入口２５ａや内側搬出口２５ｂとの間で培養器１を搬送する培養手段内搬送手段などを有している。
【００２６】
一方、筐体１７内の培養手段１５の培養空間以外の空間にも、培養手段１５と同様に電磁バルブ３３が設けられた二酸化炭素供給管路３１が連結されており、また、筐体１７内の培養手段１５の培養空間以外の空間内における二酸化炭素濃度を検出する二酸化炭素濃度センサ２７が設けられている。このため、筐体１７内の培養手段１５の培養空間以外の空間内における二酸化炭素濃度を、培養手段１５の培養空間内と同じ状態に調整でき、培養手段１５の培養空間に培養器１を搬入または搬出する際に、培養手段１５を画成する内部隔壁２３に設けられた内側搬入口２５ａや内側搬出口２５ｂを開けても培養手段１５の培養空間の内部環境つまり培養環境を変化し難くできる。
【００２７】
制御器２１は、図１において破線で囲った中にあるＩＤ読取り手段３、細胞計測手段５、搬送手段６、分流手段７、培地交換手段９、細胞播種手段１１、関連ＩＤ付与手段１３、そして搬送手段６などと配線３５を介して電気的に接続されており、ＩＤ読取り手段３、細胞計測手段５、搬送手段６、分流手段７、培地交換手段９、細胞播種手段１１、関連ＩＤ付与手段１３、そして培養手段１５などの動作を制御する制御部として各手段の一部をなしている。また、制御器２１は、キーボードやマウスなどの入力用の機器類、制御に関する情報や細胞状態計測手段５での計測結果など培養状態に関する情報といった各種情報を表示するモニタ、そして培養の工程、培養の各工程における種々のパラメータ、識別情報、関連識別情報などを記憶する記憶手段などを備えている。
【００２８】
このような本実施形態の細胞培養装置のより具体的な構成について以下に説明する。本実施形態の細胞培養装置では、図２に示すように、筐体１７の側壁の１面に図１で示した細胞搬入口１９ａと細胞搬出口１９ｂとを兼ねる１つの開閉部１９を設け、筐体１７内の開閉部１９を設けた側壁側の空間を培地交換及び細胞播種部３７とし、この培地交換及び細胞播種部３７となる空間にＩＤ読取り手段３、細胞計測手段５、搬送手段６、分流手段７、培地交換手段９、細胞播種手段１１、関連ＩＤ付与手段１３などを構成する各機器類を収容している。一方、筐体１７内の開閉部１９を設けた側と対向する側壁側の空間を培養部３９とし、この培養部３９となる空間が、培養器１を収容して、この培養器１内の培地に播種された細胞の培養を行うための培養空間となる。培地交換及び細胞播種部３７と培養部３９との間は、内部隔壁２３で仕切られている。内部隔壁２３には、図１で示した内側搬入口２５ａと内側搬出口２５ｂとを兼ねる１つの内側開閉部２５が設けられている。
【００２９】
筐体１７に設けられた開閉部１９は、閉じたときに筐体１７内を密閉状態とし、筐体１７の開閉部１９の開口４１を覆うシャッター４３、シャッター４３の上縁部分に固定されたワイヤ４５、筐体１７の壁面の開口４１の上方部分に固定されたシャッターモータ４７、そして、シャッターモータ４７の回転軸に固定されてワイヤ４５を巻き取るプーリー４９などで構成されている。そして、開閉部１９のシャッターモータ４７は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。内部隔壁２３に設けられた内側開閉部２５は、図２に示すように、内部隔壁２３に形成された開口５１を覆うシャッター５３、シャッター５３の上縁部分に固定されたワイヤ５５、内部隔壁２３の開口５１の上方部分に固定されたシャッターモータ５７、そして、シャッターモータ５７の回転軸に固定されてワイヤ５５を巻き取るプーリー５９などで構成されている。
【００３０】
このような開閉部１９及び内側開閉部２５は、各々シャッターモータ４７及びシャッターモータ５７の駆動によって図２におけるＡ及びＣの矢印で示すようにシャッター４３及びシャッター５３が開閉する。そして、開閉部２５のシャッターモータ５７は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００３１】
筐体１７内の開閉部１９と内側開閉部２５との間には、開閉部１９から内側開閉部２５に培養器１を搬送するための搬送手段６となる第１ベルトコンベア６１が設けられている。第１ベルトコンベア６１は、開閉部１９側に設置されたローラ６１ａ、内側開閉部２５側に設置されたローラ６１ｂ、水平に間隔をおいて配置されたローラ６１ａとローラ６１ｂとの間に掛けられたベルト６１ｃ、そしてローラ６１ａに連結されてローラ６１ａを回転駆動するローラモータ６１ｄなどで形成されている。このような第１ベルトコンベア６１は、ローラモータ６１ｄの駆動によって図２におけるＣの矢印で示すように水平方向に培養器１を搬送する。なお、第１ベルトコンベア６１のローラモータ６１ｄは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００３２】
第１ベルトコンベア６１の開閉部１９側端部上方には、第１ベルトコンベア６１に載せられた培養器１に付された識別情報を読取るＩＤ読取り手段３を構成するＩＤ読取り器として培養器１に貼り付けられた識別情報に対応するバーコードを読取るバーコードリーダー６３が設けられている。つまり、識別情報は、識別情報に対応するバーコードを印刷したラベルを培養器１に貼り付けることで培養器１に付されている。そして、バーコードリーダー６３のＬＥＤ６３ａ及びデコーダ６３ｂは、図に示すように、制御器２１に配線３５を介して接続されている。
【００３３】
第１ベルトコンベア６１の開閉部１９側端部上方で、バーコードリーダー６３よりも内側開閉部２５側には、細胞状態計測手段５、培地交換手段９、そして細胞播種手段１１を構成するターンテーブル６５が設けられている。ターンテーブル６５は、円盤状のテーブル６５ａ、テーブル６５ａの下面側に設置されてテーブル６５ａの中心を軸として水平回転させるターンテーブルモータ６５ｂなどで構成されている。テーブル６５ａの上面には、培養器１の培地が入っている本体部分１ａ、つまり培養器１の蓋部分１ｂを外した後の本体部分１ａが入る大きさの図示していない窪みが、円周方向に所定の間隔で形成されている。このようなターンテーブル６５は、ターンテーブルモータ６５ｂの駆動によって図２におけるＫの矢印で示すように回転する。そして、ターンテーブル６５のターンテーブルモータ６５ｂは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００３４】
ターンテーブル６５の上方には、ターンテーブル６５の位置に対応させて、ターンテーブル６５と共に細胞状態計測手段５、培地交換手段９、そして細胞播種手段１１を構成するピペッティング機構及び撮影部６７が設けられている。ピペッティング機構及び撮影部６７は、筐体１７の天井内面のターンテーブル６５の位置に対応する部分に固定されてターンテーブル６５に向けて垂下された支持部材６７ａにより、筐体１７の天井内面に固定されている。支持部材６７ａには、上下方向に並ぶ複数のピニオン６７ｂが設けられており、ピニオン６７ｂと噛み合うことで、上下方向に延在するラック６７ｃが連結されている。
【００３５】
ラック６７ｃの下端部には、ピペットベース回転モータ６７ｄ固定されている。ピペットベース回転モータ６７ｄの回転軸は、ピペットベース回転モータ６７ｄの下側に位置する円盤状のピペットベース６７ｅの中心に固定されている。なお、ピニオン６７ｂの１つは、ピペットベース昇降モータ６７ｆの回転軸に連結されている。そして、ピペットベース回転モータ６７ｄ及びピペットベース昇降モータ６７ｆは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００３６】
ピペットベース６７ｅ下面の中心部には、図２に示すように、細胞状態計測手段５を構成する顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇが取り付けられている。ピペットベース６７ｅの周縁部分の対向する位置には、培地交換手段９を構成する培地交換用ピペットノズル６７ｈと細胞播種手段１１を構成する細胞播種用ピペットノズル６７ｉとが取り付けられている。そして、顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。このようなピペッティング機構及び撮影部６７は、ピペットベース回転モータ６７ｄの駆動によって図２におけるＬの矢印で示すようにピペットベース６７ｅが回転し、ピペットベース昇降モータ６７ｆの駆動によって図２におけるＭの矢印で示すようにピペットベース６７ｅが昇降する。
【００３７】
なお、ターンテーブル６５とピペッティング機構及び撮影部６７とは、図２に示すように、顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇと、培地交換用ピペットノズル６７ｈ及び細胞播種用ピペットノズル６７ｉのいずれか１つノズルとが、ターンテーブル６５のテーブル６５ａに載置された培養器１上に来る位置関係で設置されている。また、培地交換用ピペットノズル６７ｈと細胞播種用ピペットノズル６７ｉとは、ピペットベース６７ｅが回転することで、必要な方のピペットノズルがターンテーブル６５のテーブル６５ａに載置された培養器１上に来る。さらに、ピペットベース６７ｅには、培地交換用ピペットノズル６７ｈ及び細胞播種用ピペットノズル６７ｉの他に、細胞を培養器から剥離するためのトリプシンなどの薬品を添加するノズルなどを設けることもできる。
【００３８】
培地交換用ピペットノズル６７ｈには、送液チューブ６９の一端が連結されている。送液チューブ６９の他端は、筐体１７の外側で開閉部１９の上方の側壁部分に設けられたアスピレータ部７１に筐体１７の内側から連結されている。アスピレータ部７１は、下方に向けた排出ノズル７１ａを有しており、筐体１７の外側の排出ノズル７１ａ下方には、排出されてくる培地を受ける受け皿７３が設けられている。筐体１７の外側天井面には、アスピレータ部７１とチューブ７５を介して連結されたポンプ７７が設置されている。ポンプ７７は、吸引及び送出が切り換え可能であり、吸引時にアスピレータ部７１を負圧にして、培地交換用ピペットノズル６７ｈで培養器１内の培地を吸引して受け皿７３に排出させる。また、アスピレータ部７１は、内部に、図示していないが制御器２１と電気的に接続された流路の切り換えバルブを有しており、この流路の切り換えバルブにより流路が切り換えられることにより、今度は、筐体１７の外部に設置された図示していない培地タンクから滅菌された新しい培地を吸引して培地交換用ピペットノズル６７ｈから培養器１内に注入させる。
【００３９】
細胞播種用ピペットノズル６７ｉには、送液チューブ７９の一端が連結されている。送液チューブ７９の他端は、筐体１７の外側の天井面に設けられたポンプ８１に筐体１７の内側から連結されている。ポンプ８１は、吸引及び送出が切り換え可能であり、吸引時には、細胞播種用ピペットノズル６７ｉ内に培養器１内の細胞を吸引させ、送出時には、細胞播種用ピペットノズル６７ｉ内から吸引にた細胞を排出させる。これにより、コンフルエントに達した培養器１内の細胞を、新しい培養器１内の培地に播種して細胞を継代できる。なお、ポンプ７７、８１は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４０】
細胞状態計測手段５、培地交換手段９、そして細胞播種手段１１を構成するピペッティング機構及び撮影部６７及びターンテーブル６５などが設置された空間に紫外線を照射するため、筐体１７内のピペッティング機構及び撮影部６７近傍の天井面部分には、紫外線ランプ８２が設けられている。そして、紫外線ランプ８２は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。制御器２１は、培地交換及び細胞播種部３７内に細胞が播種された培養器１が在るときには、紫外線ランプ８２を消灯し、培地交換及び細胞播種部３７内に細胞が播種された培養器１がない場合には、紫外線ランプ８２を点灯する。
【００４１】
ターンテーブル６５と内側開閉部２５との間で第１ベルトコンベア６１の上方には、図２に示すように、第２ベルトコンベア８３が設けられている。第２ベルトコンベア８３は、ターンテーブル６５側に設置されたローラ８３ａ、内側開閉部２５側に設置されたローラ８３ｂ、水平に間隔をおいて配置されたローラ８３ａとローラ８３ｂとの間に掛けられたベルト８３ｃ、そしてローラ８３ａに連結されてローラ８３ａを回転駆動するローラモータ８３ｄなどで形成されている。このような第２ベルトコンベア８３は、ローラモータ８３ｄの駆動によって図２におけるＦの矢印で示すように水平方向に培養器１を搬送する。そして、第２ベルトコンベア８３のローラモータ８３ｄは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４２】
第２ベルトコンベア８３のターンテーブル６５側上方には、図２に示すように、第２ベルトコンベア８３上に在る培養器１の蓋部分１ｂを外す手段と、さらに、第２ベルトコンベア８３のターンテーブル６５側端部に来た蓋部分１ｂを外した培養器１の本体部分１ａをターンテーブル６５に搬送する搬送手段６の一部となる培養器把持アーム部８５が設けられている。培養器把持アーム部８５は、筐体１７の天井内面の第２ベルトコンベア８３のターンテーブル６５側とターンテーブル６５の第２ベルトコンベア８３側の部分とに対応する位置部分に、第２ベルトコンベア８３の延在方向に沿う方向に設置された複数のピニオン８５ａ、複数のピニオン８５ａに噛み合う第２ベルトコンベア８３の延在方向に沿う水平方向に延在する水平ラック８５ｂ、そして水平ラック８５ｂに固定されて垂下された支持部材８５ｃにより、筐体１７の天井内面に固定されている。
【００４３】
支持部材８５ｃには、上下方向に並ぶ複数のピニオン８５ｄが設けられており、ピニオン８５ｄと噛み合うことで、上下方向に延在する垂直ラック８５ｅが連結されている。複数のピニオン８５ａ及び複数のピニオン８５ｄの１つは、各々アームスライドモータ８５ｆ及びアーム昇降モータ８５ｇの回転軸に連結されている。垂直ラック８５ｅの下端部には、把持用モータ８５ｈが固定されている。把持用モータ８５ｈには、把持用モータ８５ｈの回転によって図２の実線及び破線で示したように開閉する把持部分８５ｉに固定されている。このような培養器把持アーム部８５は、把持用モータ８５ｈの駆動によって図２におけるＧの矢印で示すように把持部分８５ｉが開閉し、アーム昇降モータ８５ｇの駆動によって図２におけるＨの矢印で示すように把持部分８５ｉが昇降し、アームスライドモータ８５ｆの駆動によって図２におけるＪの矢印で示すように把持部分８５ｉが水平方向に移動する。なお、アームスライドモータ８５ｆ、アーム昇降モータ８５ｇ、そして把持用モータ８５ｈは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４４】
第２ベルトコンベア８３の上方で、培養器把持アーム部８５の水平方向の移動可能範囲内の内側開閉部２５寄りには、図２に示すように、培養器１から培養器把持アーム部８５によって外された蓋部分１ｂを載置するための蓋載置棚部８７が設けられている。さらに、第２ベルトコンベア８３の内側開閉部２５側端部の上方には、第２ベルトコンベア８３の内側開閉部２５側端部に在る培養器１に関連識別情報を付与する関連ＩＤ付与手段１３を構成し、関連識別情報に対応するバーコードをラベルに印刷し、このバーコードを印刷したラベルを対象となる培養器１に貼付するバーコード印刷貼付器８９が設けられている。そして、バーコード印刷貼付器８９は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４５】
培養手段１５を構成する培養部３９内には、図２に示すように、筐体１７内の開閉部１９を設けた側と対向する側壁側、つまり内側開閉部２５に対向する側壁側に、培養器１を収容する複数のスロット９１が設けられている。複数のスロット９１は、縦方向及び横方向に並ぶ複数の棚状に形成されており、縦方向及び横方向に並ぶ複数のスロットは、隣り合うスロット９１間が隔壁９３で仕切られており、隣り合うスロット９１内に収容された培養器１が接触するのを防いでいる。なお、図２は断面図であるため、縦方向に並ぶ複数のスロット９１しか示されておらず、また、隔壁９３も縦方向に並ぶ複数のスロット９１を仕切るためのスロット９１の底となる隔壁９３しか示されていない。しかし、実際には、横方向にも複数のスロット９１が並んでおり、隣り合うスロット９１の間は、スロット９１の側壁となる隔壁９３で仕切られている。
【００４６】
複数のスロット９１は、スロット９１の内側開閉部２５側端部と内側開閉部２５に対向する側壁側端部との間で培養器１を移動させるスロット内ベルトコンベア９５を有している。スロット内ベルトコンベア９５は、内側開閉部２５側に設置されたローラ９５ａ、内側開閉部２５に対向する筐体１７の側壁側に設置されたローラ９５ｂ、水平に間隔をおいて配置されたローラ９５ａとローラ９５ｂとの間に掛けられたベルト９５ｃ、そしてローラ９５ａに連結されてローラ９５ａを回転駆動するローラモータ９５ｄなどで形成されている。このようなスロット用ベルトコンベア９５は、ローラモータ９５ｄの駆動によって図２におけるＤの矢印で示すように水平方向に培養器１を搬送する。そして、スロット用ベルトコンベア９５のローラモータ９５ｄは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４７】
スロット９１の内側開閉部２５側端部の開口と内側開閉部２５との間には、図２に示すように、１つの第３ベルトコンベア９７が設けられている。第３ベルトコンベア９７は、内側開閉部２５側に設置されたローラ９７ａ、スロット９１側に設置されたローラ９７ｂ、水平に間隔をおいて配置されたローラ９７ａとローラ９７ｂとの間に掛けられたベルト９７ｃ、ローラ９７ａに連結されてローラ９７ａを回転駆動するローラモータ９７ｄなどで形成されている。さらに、第３ベルトコンベア９７は、ローラ９７ａ、ローラ９７ｂ、ベルト９７ｃ、そしてローラモータ９７ｄなどを支持するベース９７ｅを有している。このような第３ベルトコンベア９７は、ローラモータ９７ｄの駆動によって図２におけるＤの矢印で示すように水平方向に培養器１を搬送する。そして、第３ベルトコンベア９７のローラモータ９７ｄは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００４８】
また、培養手段１５を構成する培養部３９内には、図２に示すように、内部隔壁２３寄りに、上下方向に延在させて設けられて第３ベルトコンベアを垂直方向に昇降させる昇降機構部９９が設けられている。昇降機構部９９は、培養部３９内の下側に設置されたローラ９９ａ、培養部３９内の上側にされたローラ９９ｂ、垂直方向に間隔をおいて配置されたローラ９９ａとローラ９９ｂとの間に掛けられたベルト９９ｃ、そしてローラ９９ａに連結されてローラ９９ａを回転駆動するローラモータ９９ｄなどで形成されている。ベルト９９ｃには第３ベルトコンベア９７のベース９７ｅが固定されている。このような昇降機構部９９は、ローラモータ９９ｄの駆動によって図２におけるＥの矢印で示すように垂直方向に第３ベルトコンベア９７を移動する。そして、昇降機構部９９のローラモータ９９ｄは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。なお、第３ベルトコンベア９７と昇降機構部９９は、図１における分流手段７を構成している。
【００４９】
筐体１７の培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内には、二酸化炭素を各々の空間内に供給する二酸化炭素ノズル１０１が各々設けられている。二酸化炭素ノズル１０１には、二酸化炭素供給管路３１の一端が接続されている。そして、二酸化炭素供給管路３１に設けられた電磁バルブ３３は、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。
【００５０】
さらに、筐体１７の培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内には、空気ノズル１０３が各々設けられている。空気ノズル１０３には、空気供給管路１０５の一端が接続されている。空気供給管路１０５の他端は、空気を吸引して送気するポンプなどの空気供給源に接続されている。なお、図示していないが、空気供給管路１０５または空気供給源には、ＨＥＰＡフィルターやＵＬＰＡフィルターなどの空気を清浄化する手段が設けらており、清浄化された空気が培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内に供給される。また、培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内には、各々、図示していない圧力センサが設置されている。空気供給管路１０５には、供給する空気の流量を調整する電磁バルブ１０７が設けられている。
【００５１】
そして、空気供給管路１０５に設けられた電磁バルブ１０７と図示していない圧力センサは、図３に示すように、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに配線３５を介して接続されている。これにより、制御器２１は、圧力センサで検出した圧力に応じて電磁バルブ１０７の開度を調整して清浄な空気を培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内に供給して各々の空間内の圧力を調整し、培地交換及び細胞播種部３７内及び培養部３９内を筐体１７の外部よりも陽圧にしている。
【００５２】
制御器２１は、図３に示すように、ＣＰＵ１０７や記憶手段となるメモリ１０９などを備えたコンピュータで形成されており、前述のように入力用の機器やモニタなどを備えている。また、制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａには、前述の機器類に加え、培養時間を設定するための可変抵抗１１１、培養細胞に異常が生じた場合や、異なる由来や種類の細胞の筐体１７内への搬入を禁止する設定としたときに、異なる由来や種類の細胞を筐体１７内へ搬入しようとした場合などに操作者に警報を発するための警報ランプ１１３及び警報用スピーカ１１５、培養細胞に異常が生じた場合などに培養の中止を指令するための培養の中止指令スイッチ１１７などが配線３５を介して接続されている。なお、警報ランプ１１３及び警報音用スピーカ１１５は、各々、アンプ１１９及びアンプ１２１を介して制御器２１のＩ／Ｏポート２１ａに接続されている。
【００５３】
ここで、制御器２１は、バーコードリーダ６３で読み取ったバーコードに対応する識別情報に基づいて、予め設定及び記憶された培養の工程や条件などの培養プロトコルを検索する機能を有している。また、各スロット９１にも固有の番号といったスロット識別情報が割り当てられており、制御器２１は、バーコードリーダ６３で読み取ったバーコードに対応する識別情報またはバーコード印刷貼付器８９により貼付されたバーコードに対応する関連識別情報と、その識別情報または関連識別情報を付された培養器１を収容するスロット９１に付したスロット識別情報とを関連づけて記憶する。そして、制御器２１は、筐体１７内での培養器１の培養の工程や状態などの管理は、スロット９１に付したスロット識別情報に基づいて行っている。このため、培養器１を識別情報が必要になる度にバーコードリーダー６３の位置まで搬送する必要がない。
【００５４】
さらに、制御器２１は、顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇで撮影された画像を解析し、例えば細胞面積などからコンフルエントの状態を判断したり、細胞数を算出する機能を果たす。また、制御器２１は、モニタに表示された培養器１の画像によって操作者が異常を判断して中止指令スイッチ１１７によって培養の中止を指令すると、そのとき撮影していた培養器１を筐体１７の開閉部１９へ搬送して開閉部１９から筐体１７外へ排出すると共に、そのとき撮影していた培養器１の識別情報または関連識別情報に関連する関連識別情報が付された培養器１を培養部３９のスロット９１抽出し、筐体１７の開閉部１９へ搬送して開閉部１９から排出する培養中止手段の機能を果たす。加えて、制御器２１からなる培養中止手段は、顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇで撮影された画像を解析した結果から異常を検出した場合に、培養の中止を判断し、前述と同様に、異常が検出された培養器１、異常が検出された培養器１内に細胞が継代された元の細胞の培養器１、そして異常が検出された培養器１から継代された細胞の培養器１を排出する設定にすることもできる。
【００５５】
さらに、制御器２１は、細胞培養装置が１つの細胞の培養のみを行う必要があるときには、設定により、筐体１７内に細胞を播種した培地を収容した培養器１が在れば、例えばシャッターモータ４７を駆動できない状態にロックしたり、シャッターモータ４７に形成された穴にロックピンが挿入された状態にすることで、筐体１７の開閉部１９のシャッター４３を閉じた状態に保持し、別の培養器１の搬入を阻止する培養器搬入阻止手段の機能を果たす。加えて、培養器１を搬入するためにシャッター４３を開けるスイッチなどを操作した場合、制御器２１は、警報ランプ１１３を点灯させると共に警報用スピーカ１１５から警報音を鳴らすことで既に培養中であることを知らせる機能も有している。
【００５６】
また、筐体１７の外部にバーコードリーダが設けられていたり、制御器２１の入力用の機器類から培養器１に付された識別情報を入力できる場合で、同じ由来の細胞であれば筐体１７内に搬入してよい場合には、設定により、筐体１７内に細胞を播種した培地を収容した培養器１が在れば、読取ったまたは入力された識別情報と、筐体１７内に既に搬入されている培養器１の識別情報とを比較し、比較の結果、同じ由来の細胞出なければ、筐体１７の開閉部１９のシャッター４３を閉じた状態に保持し、別の培養器１の搬入を阻止する培養器搬入阻止手段の機能も果たす。
【００５７】
なお、本実施形態では、継代に使用する細胞が播種されていない培地が入った培養器１は、培養部３９内のスロット９１に収容する構成となっているが、筐体１７内に継代に使用する細胞が播種されていない培地が入った培養器１を収容する部分を設けた構成とすることもできる。また、筐体１７をオートクレーブなどと連結して、オートクレーブを介して滅菌済みの細胞が播種されていない培地が入った培養器１を筐体１７内に搬入する構成などにすることもできる。
【００５８】
また、本実施形態の細胞培養装置は、図４（ａ）に示すように、筐体１７の１つの側壁１２３に細胞搬入口１９ａと細胞搬出口１９ｂとを兼ねる１つの開閉部１９を設け、開閉部１９を設けた側壁１２３に９０度の角度で連なる側壁１２５の外面が平坦に形成されている。このため、本実施形態の細胞培養装置は、図４（ｂ）に示すように、複数台の細胞培養装置を互いの側壁１２５の外面を当接させることで並べて設置することができる。したがって、１つの細胞培養装置で１つの細胞の継代培養を行うため、複数台の細胞培養装置を設置する必要がある場合でも、細胞培養装置の設置スペースを低減できる。
【００５９】
このような構成の細胞培養装置の動作と本発明の特徴部について説明する。ここでは、クロスコンタミネーションを防ぐため、１台の細胞培養装置で１つの培養器から細胞を継代して細胞を増やす場合の一例を説明する。操作者が、制御器２１の入力用機器類などで開閉部１９のシャッター４３を開けることを指令するスイッチなどをオンすると、図５に示すように、制御器２１は、細胞が筐体１７内に既に搬入されているか、つまり既に細胞の培養が行われているかを判断する（ステップＳ１）。ステップＳ１において細胞が筐体１７内に既に搬入されていることを判断すると、警報機能をオンし、警報ランプ１１３を点灯すると共に警報用スピーカ１１５から警報音を発し、さらに、開閉部１９のシャッター４３が開かないようにロックする（ステップＳ３）。一方、ステップＳ１において細胞が筐体１７内に搬入されていないことを判断すると、紫外線ランプ８２を消灯し（ステップＳ５）、その後、開閉部１９のシャッター４３が開く（ステップＳ７）。
【００６０】
ここで操作者は、初代培養及び継代培養を行い増殖させる細胞を播種した培養器１を開閉部１９のシャッター４３から搬入して第１ベルトコンベア６１の上に載置する。このとき、搬入される培養器１には、識別情報に対応したバーコードを印刷したラベルが貼付されている。そして、制御器２１の入力用機器類などで培養の開始を指令するスイッチなどをオンする。これにより、制御器２１は、開閉部１９のシャッター４３を閉じる（ステップＳ９）。その後、第１ベルトコンベア６１の上に載置された培養器１に貼付されたラベルに印刷されたバーコードをバーコードリーダー６３で読取ることで、培養器１の識別情報を得る（ステップＳ１１）。制御器２１は、ここで得た培養器１の識別情報に基づいて予め設定され記憶された培養対象となる細胞に関する情報や、培養の手順や条件などといった培養のプロトコルを検索して得る。そして、ここで得た培養のプロトコルにしたがって培養を行う。
【００６１】
ステップＳ１１の後、制御器２１は、搬送手段６となる第１ベルトコンベア６１、第３ベルトコンベア９７、第２ベルトコンベア８３、そして培養器把持アーム部８５などにより培養器１をターンテーブル６５に搬送し、ターンテーブル６５上に培養器１を載置する。そして、ピペッティング機構及び撮影部６７の顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇで撮影した培養器１の画像から細胞状態の計測を行う（ステップＳ１３、ステップＳ１５）。ステップＳ１３では、細胞の色、形、サイズ、コンタミネーションの有無などを計測する。ステップＳ１３において細胞の死滅やコンタミネーションの発生などの異常がないと判断した場合、制御器２１は、ステップＳ１５で細胞の密度などを計測することによりコンフルエントに達しているかを判断する。
【００６２】
ここでは、まだ培養を行っていないので、制御器２１は、ステップＳ１５において細胞の状態からコンフルエントに達していないことを判断し、搬送手段６となる培養器把持アーム部８５、第２ベルトコンベア８３により培養器１をターンテーブル６５から、内側開閉部２５に搬送し、さらに第３ベルトコンベア９７によって培養部３９のスロット９１に培養器１を搬送して収容し、予め設定された条件で初代培養を行う（ステップＳ１７）。このとき、制御器２１は、スロット９１に収容した培養器１の識別情報をスロット９１のスロット識別情報に対応させて記憶する。なお、ステップＳ１７において、予め設定された時間で培養器１をスロット９からターンテーブル６５に搬送し、培地交換手段を構成するピペッティング機構及び撮影部６７の培地交換用ピペットノズル６７ｈを用いて、古い培地を除去し新しい培地に交換する。
【００６３】
制御器２１は、予め設定された培養時間が経過すると（ステップＳ１９）、再び培養器１をスロット識別情報に基づいて抽出し、搬送手段６によりターンテーブル６５に搬送し、ステップＳ１３、Ｓ１５の細胞状態の計測を行う。ステップＳ１５において、細胞の状態からコンフルエントに達していることを判断すると、制御器２１は、細胞状態の計測により得た細胞数または培養器の数により、細胞が必要量に達しているか否かを判断する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１において細胞が必要量ないことを判断すると、培養部３９のスロット９１からスロット識別情報に基づいて細胞が播種されていない培養器１を抽出し、ターンテーブル６５に搬送する。そして、細胞播種手段を構成するピペッティング機構及び撮影部６７の細胞播種用ピペットノズル６７ｉを用いて、初代培養の培養器１から継代培養を行う複数の培養器１に細胞を再播種し継代する（ステップＳ２３）。
【００６４】
ステップＳ２３の後、制御器２１は、初代培養の培養器１の識別情報に基づいて各継代培養の培養器１を識別するための関連識別情報を作成し、バーコード印刷貼付器８９によって作成した関連識別情報に対応するバーコードを印刷したラベルを継代培養の培養器１に貼り付ける（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の後、初代培養の培養器１及び継代培養の培養器１を培養部３９のスロット９１に搬送して収容し、ステップＳ１７の培養を行う。このとき、制御器２１は、スロット９１に収容した継代培養の培養器１の関連識別情報をスロット９１のスロット識別情報に対応させて記憶する。ステップＳ１３で異常が検出されなければ、ステップＳ１７、ステップＳ１３、ステップＳ１５、ステップＳ２１〜ステップＳ２５、そしてステップ１７の継代培養のサイクルを繰り返して細胞を継代しながら増やして行く。
【００６５】
制御部２１は、継代培養のサイクルを繰り返し、ステップＳ２１において細胞が必要量有ることを判断すると、搬送手段６により、細胞培養装置内にある培養器１を順次開閉部１９のシャッター４３に搬送し、シャッター４３を開いて装置外に搬出する（ステップＳ２７）。培養器１の搬出が終了すると、制御部２１は、次開閉部１９のシャッター４３を閉じると共に、紫外線ランプ８２を点灯させる（ステップＳ２９）。
【００６６】
一方、制御器２１は、継代培養のサイクルを繰り返し、ステップＳ１３において細胞の死滅やコンタミネーションの発生などの異常の発生を判断した場合、警報機能をオンし、警報ランプ１１３を点灯すると共に警報用スピーカ１１５から警報音を発する（ステップＳ３１）。警報を受けた操作者は、制御器２１のモニタなどで発生した異常の状態を確認し、異常が発生した培養器１に細胞を継代した元の培養器や異常が発生した培養器１から細胞を継代した培養器１、つまり異常が発生した培養器１に関連する培養器１の培養を中止すべきことを判断した場合には、制御器２１の入力用の機器類などの培養の中止指令スイッチ１１７をオンする。
【００６７】
ステップＳ３１の後、制御器２１は、培養の中止指令スイッチ１１７の状態を検出し（ステップＳ３３）、中止指令スイッチ１１７がオンされた場合、異常が発生した培養器１の識別情報または関連識別情報に基づいて、異常が発生した培養器１に関連する識別情報または関連識別情報を有する培養器１を抽出し（ステップＳ３５）、ステップＳ２７において異常が発生した培養器１を装置外に搬出すると共に、ステップＳ３５において抽出された該当する他の培養器１も装置外に搬出する。このとき、制御器２１は、前述のように、培養器１に付与された識別情報または関連識別情報をその培養器１が収容されたスロット９１のスロット識別情報に関連づけることで、筐体１７内の培養器１を管理している。したがって、ステップＳ３５における培養器１の抽出もスロット識別情報に基づいて行っている。
【００６８】
このように、本実施形態の細胞培養装置では、培養手段１５、培地交換手段９、細胞状態計測手段５、細胞播種手段１１、搬送手段６を気密に形成された筐体に収容している。そして、細胞播種手段は、細胞状態計測手段で培養器内の細胞が予め設定した状態であることを計測したとき、この細胞の状態を計測した培養器内の細胞を、細胞が播種されていない別の培地に播種する。このため、細胞の培養、培養器内の培地の交換、培養器内の細胞状態の計測、培養器内の細胞状態がコフルエントになった培養器内の細胞の新しい培地への再播種といった継代培養に伴う作業を１つの装置内で人手を介さずに行うことができる。さらに、これらの継代培養に伴う作業に際してコンタミネーションの発生を抑制する必要があるが、これらの継代培養に伴う作業を全て気密に形成された筐体内で外部環境と隔離した状態で行うことができ、コンタミネーションの発生を抑制できる。したがって、継代培養に伴う煩雑な作業を熟練した作業者による手作業で行う必要がなくなり、継代培養の作業性を向上できる。
【００６９】
さらに、継代培養の作業性を向上できることにより、継代培養が容易に行えるようになる。加えて、継代培養により培養した細胞により生産する有用成分や再生医療用の組織などの生産において、量産化が可能となる。
【００７０】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、細胞状態計測手段５、培地交換手段９、そして細胞播種手段１１をピペッティング機構及び撮影部６７及びターンテーブル６５などで一体的に構成しているため装置を小型化することができる。加えて、培養手段１５を構成する培養部３９は、培養器１が１つずつ収容され、隔壁９３で隔てられた複数のスロット９１を有しているので、隣り合うスロット９１に収容された培養器１の接触を防ぎ、培養器間の微生物の感染によるコンタミネーションやクロスコンタミネーションなどを防ぐことができる。
【００７１】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、筐体１７は、内部が内部隔壁２３によって培地交換及び細胞播種部３７と培養部３９とに隔てられているため、培養部の内部環境の調整を容易にできる。ただし、図６に示すように、筐体１７内を内部隔壁２３によって培地交換及び細胞播種部３７と培養部３９とに、つまり培養手段１５の培養空間とそれ以外の空間とに隔てない構成にすることもできる。
【００７２】
加えて、細胞状態計測手段５は、培養器１を撮影する顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇを有し、この顕微鏡ＣＣＤカメラユニット６７ｇで撮影した画像を解析して細胞の状態を計測する。このため、作業者が顕微鏡などによる観察によって細胞の状態を計測する必要を無くすことができるため、継代培養の作業性をより向上できる。
【００７３】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、筐体１７の開閉部１９から搬入した培養器１に貼り付けられたラベルに印刷されたバーコードを読取るバーコードリーダ６３を含むＩＤ読取り手段３を備えている。このため、装置内に搬入された初代培養を行う培養器１に収容された細胞の種類や由来に関する情報や、装置内での培養器１内の細胞の状態や培養器１の位置などに関する情報といった培養器１に関する情報の管理を容易にできる。加えて、識別情報に基づいて予め設定された培養のプロトコルを検索して呼び出すことで、継代培養の作業性をさらに向上できる。
【００７４】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、細胞播種手段１１によって細胞が播種された培地が収容された培養器１に対して、この培養器１に播種する細胞を採取した培養器１に付された識別情報に関連づけられた関連識別情報を作成して付す関連識別情報付与手段１３を備えている。そして、関連識別情報付与手段１３は、バーコード印刷貼付器８９によって作成した関連識別情報に対応するバーコードを印刷したラベルを継代培養の培養器１に貼り付ける。このような構成とすればしたがって、継代培養のために細胞が最播種された培養器に関する由来、培養状況、位置などの情報も管理できる。
【００７５】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、制御器２１は、特定の培養器１の培養中止を指令する中止指令スイッチ１１７による中止指令に応じてこの培養を中止する培養器１を搬送手段６により筐体１７の開閉部１９へ搬送してこの開閉部１９から排出すると共に、筐体１７内の中止指令に応じてこの培養を中止する培養器１以外の培養器１から、これらの培養器１の識別情報または関連識別情報に関連する識別情報または関連識別情報が付された培養器１を抽出して搬送手段６により筐体１７の開閉部１９へ搬送してこの開閉部１９から排出する。加えて、制御器２１は、細胞状態計測手段５で培養の異常を検出したときにも上記と同様の動作を自動的に行う機能を備えている。したがって、培養器に異常が見つかったとき、例えば細胞の死滅やウイルスの感染などが見つかったとき、この異常が見つかった培養器に播種された細胞の元の細胞が培養されている培養器や、異常が見つかった培養器から細胞が再播種され継代された培養器などを装置外に搬出できる。
【００７６】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、制御器２１は、筐体１７内に細胞を播種した培地を収容した培養器１が在るとき、筐体１７の開閉部１９を閉じた状態に保持して別の培養器１の搬入を阻止する。このため、クロスコンタミネーションを阻止するため、１つの細胞培養装置を１つの細胞の培養に用いる場合、別の細胞が収容された培養器が誤って装置内に搬入されるのを防ぐことができる。
【００７７】
加えて、制御器２１は、筐体１７に搬入する前に培養器１に付された識別情報を入力または読取った場合、筐体１７内に細胞を播種した培地を収容した培養器１が在るとき、入力するかまたは読取み取った識別情報と筐体１７内に在る培養器１に付された識別情報と基づいて、これから搬入使用としている識別情報を読取った培養器１内の細胞が筐体１７内に在る培養器１内の細胞と由来が異なることを検出したとき、筐体１７の開閉部１９を閉じた状態に保持して培養器１の搬入を阻止する。このため、クロスコンタミネーションを阻止するため、１つの細胞培養装置を１つの細胞の培養に用いる場合、異なる由来の細胞が収容された培養器が誤って装置内に搬入されるのを防ぐことができる。
【００７８】
さらに、本実施形態の細胞培養装置では、筐体１７内の気圧を筐体１７周囲の気圧よりも陽圧に調整する気圧調整手段を構成する空気ノズル１０３や空気供給管路１０５を有している。このため、筐体１７の開閉部１９を例えばエアロック式といった筐体１７の外部の雰囲気が筐体１７の内部に流入し難い構造にする必要がなく、筐体の開閉部の構造を簡素化できる。ただし、気圧調整手段を設けず、筐体１７の開閉部１９を例えばエアロック式といった筐体１７の外部の雰囲気が筐体１７の内部に流入し難い構造にした構成にすることもできる。
【００７９】
また、本実施形態で参照した各図では、シャーレ状の培養器を示しているが、培養器は、様々な形状及び構造の培養器が利用できる。また、本実施形態の細胞培養装置では、筐体１７内の細胞播種手段１１、培地交換手段９などを構成するピペッティング機構及び撮影部６７及びターンテーブル６５が設置された空間に紫外線を照射する紫外線ランプ８２及び紫外線の点灯を制御する制御器２１を有している。そして、制御器２１は、ターンテーブル６５に培養器が在るとき紫外線ランプ８２による紫外線の照射をやめる。このため、培養器１内の培地が筐体１７内の空気に曝される空間内の微生物を、培養に影響を及ぼすことなく殺滅することができる。
【００８０】
また、本実施形態の細胞培養装置では、ＩＤ読取り手段３を筐体１７内に設けているが、図７及び図８に示すように、筐体１７の外側にＩＤ読取り手段１２７を設けた構成にすることもできる。この場合、培養を行う場合、まずＩＤ読取り手段１２７で培養器１のラベルに印刷されたバーコードなどを読取った後、その培養器１を細胞搬入口１９ａから筐体１７内に入れる。さらに、制御器２１が培養器搬入阻止手段として、同じ由来の細胞以外の細胞がは入った培養器の搬入を阻止する機能を有している場合、筐体１７の外側にＩＤ読取り手段１２７を設けた構成であれば、識別情報を制御器２１の入力用の機器類で入力する必要がなくなる。
【００８１】
また、本発明の細胞培養装置は、本実施形態の構成に限らず、培養手段、培地交換手段、細胞状態計測手段、細胞播種手段、及び搬送手段などを気密に形成された筐体に収容した構成とすれば、各手段を様々な機構や構造で形成した構成にできる。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、継代培養の作業性をより向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態の概略構成と動作を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態の具体的な構成を示す断面図である。
【図３】本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態の制御器と各作動部分との接続状態の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態の外観を示す斜視図であり、（ａ）は、単体で細胞培養装置を設置した状態を、（ｂ）は、複数台の細胞培養装置を連結して設置した状態を示す図である。
【図５】本発明を適用してなる細胞培養装置の一実施形態の概略の動作を示すフロー図である。
【図６】本発明を適用してなる細胞培養装置の変形例の概略構成と動作を示すブロック図である。
【図７】本発明を適用してなる細胞培養装置の別の変形例の概略構成と動作を示すブロック図である。
【図８】本発明を適用してなる細胞培養装置のさらに別の変形例の概略構成と動作を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　培養器
５　細胞状態計測手段
６　搬送手段
９　培地交換手段
１１　細胞播種手段
１５　培養手段
１７　筐体
１９ａ　細胞搬入口
１９ｂ　細胞搬出口

Claims (13)

1. 内部環境が調整可能で細胞が播種された培地の入った少なくとも１つの培養器を収容して細胞の培養を行う培養手段と、培養器内の培地の交換を行う培地交換手段と、培養器内の細胞の状態を計測する細胞状態計測手段と、前記培養手段で培養された培養器内の細胞を細胞が播種されていない別の培地に播種する細胞播種手段と、培養器を搬送する搬送手段と、前記培養手段、前記培地交換手段、前記細胞状態計測手段、前記細胞播種手段、及び前記搬送手段を収容した気密に形成された筐体とを備え、該筐体は、少なくとも１つの開閉部を有し、前記搬送手段は、少なくとも前記開閉部と前記細胞播種手段との間で培養器を搬送してなる細胞培養装置。
2. 前記培養手段は、培養器が１つずつ収容され、隔壁で隔てられた複数のスロットを有することを特徴とする請求項１に記載の細胞培養装置。
3. 前記筐体は、該筐体内の前記培養手段を構成する培養器を収容する空間と、該培養器を収容する空間の以外の空間とを隔てる内部隔壁を有し、該内部隔壁は、少なくとも１つの内側開閉部を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の細胞培養装置。
4. 前記細胞播種手段は、前記細胞状態計測手段での計測結果に応じて、該細胞の状態を計測した培養器内の細胞を細胞が播種されていない別の培地に播種してなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
5. 前記細胞状態計測手段は、培養器を撮影するカメラを有し、該カメラで撮影した画像を解析して細胞の状態を計測してなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
6. 前記筐体に搬入する前または後のいずれかで培養器に付された識別情報を読取る識別情報読取り手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
7. 前記細胞播種手段によって細胞が播種された培地が収容された培養器に対して、該培養器に播種する細胞を採取した培養器に付された識別情報に関連づけられた関連識別情報を作成して付与する関連識別情報付与手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
8. 特定の培養器の培養中止を指令する中止指令スイッチを含み、前記中止指令に応じて培養を中止する培養器を前記搬送手段により前記筐体の開閉部へ搬送して該開閉部から排出すると共に、前記筐体内の前記中止指令に応じて培養を中止する培養器以外の培養器から、前記中止指令に応じて培養を中止する培養器の識別情報または関連識別情報に関連する識別情報または関連識別情報が付された培養器を抽出して前記搬送手段により前記筐体の開閉部へ搬送して該開閉部から排出する培養中止手段を有することを特徴とする請求項７に記載の細胞培養装置。
9. 前記細胞状態計測手段での異常の判断に応じて、該異常が判断された培養器を前記搬送手段により前記筐体の開閉部へ搬送して該開閉部から排出すると共に、前記筐体内の前記異常が判断された培養器以外の培養器から、前記異常が判断された培養器の識別情報または関連識別情報に関連する識別情報または関連識別情報が付された培養器を抽出して前記搬送手段により前記筐体の開閉部へ搬送して該開閉部から排出する培養中止手段を有することを特徴とする請求項７に記載の細胞培養装置。
10. 前記筐体内に細胞を播種した培地を収容した培養器が在るとき、警報及び前記筐体の開閉部を閉じた状態に保持することの少なくとも一方により、別の培養器の前記筐体内への搬入を阻止する培養器搬入阻止手段を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
11. 前記筐体に搬入する前に培養器に付された識別情報を入力または読取ることにより認識した識別情報から、この識別情報を付した培養器内の細胞が前記筐体内に在る培養器内の細胞と由来が異なることを検出したとき、警報及び前記筐体の開閉部を閉じた状態に保持することの少なくとも一方により、異なる由来の細胞を収容した培養器の前記筐体内への搬入を阻止する培養器搬入阻止手段とを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
12. 前記筐体内の気圧を、筐体周囲の気圧よりも陽圧に調整する気圧調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
13. 前記筐体内の少なくとも前記細胞播種手段により細胞の播種が行われる空間及び前記培地交換手段により培地の交換が行われる空間に紫外線を照射する紫外線照射手段を有し、該紫外線照射手段は、前記細胞播種手段により細胞の播種が行われる空間及び前記培地交換手段により培地の交換が行われる空間の少なくとも一方に培養器が在るとき、紫外線の照射をやめてなることを特徴とする１乃至１２のいずれか１項に記載の細胞培養装置。

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