JP4389614B2 - 培養システム - Google Patents

Description

本発明は、細胞あるいは生体組織が培養される培養容器を所定環境内で処理する培養システム及び方法に関するものである。

近年、所定の細胞や生体組織を培養し、この培養物を例えば人間に移植する再生医療の研究が盛んに行われている。このような細胞や生体組織は、培養に適した所定環境が内部に形成されたインキュベータ内において、培養容器中に入れられた状態で培養される。

ところで、培養工程中には、細胞や生体組織に対する様々な処理が行われている。具体的には、例えば、細胞や生体組織の培地を定期的に交換する処理が行われたり、細胞や生体組織を検査する処理が行われている。そして、近年、細胞や生体組織の培養を効率化させるために、細胞や生体組織に対する処理を自動化する研究がなされている。例えば、特開２００２−２６２８５６号公報には、細胞や生体組織の培地を自動で交換するための装置が開示されている。
特開２００２−２６２８５６号公報

しかしながら、今後、再生医療分野の発達と共に、多量の細胞あるいは生体組織の培養を行うことが想定される。このため、さらに効率的に細胞や生体組織の培養を効率化することが必要になると考えられる。また、ある細胞あるいは生体組織がウイルス等の汚染物に汚染されている場合も想定されるため、特に、多量の細胞あるいは生体組織を培養する際には、細胞あるいは生体組織同士の交差汚染に配慮する必要がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、細胞あるいは生体組織の培養を効率化しかつ細胞あるいは生体組織同士の交差汚染を防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、培養システムに係る第１の手段として、細胞あるいは生体組織が培養される培養容器を所定環境内で処理する培養システムであって、上記培養容器を収納しかつ内部に外部と隔離された上記所定環境が形成されるインキュベータと、当該インキュベータと接続されると共に上記培養容器あるいは上記インキュベータの内部に対して処理を行う処理ユニットと、上記インキュベータと上記処理ユニットとを相対移動する移動装置と、上記処理ユニット及び移動装置を制御する制御装置とを備えるという構成を採用する。

培養システムに係る第２の手段として、上記第１の手段において、異なる処理を行う複数の上記処理ユニットを備えるという構成を採用する。

培養システムに係る第３の手段として、上記第１または第２の手段において、複数の上記インキュベータを備えるという構成を採用する。

培養システムに係る第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、上記インキュベータは、単一の培養容器を収納するという構成を採用する。

培養方法に係る第１の手段として、細胞あるいは生体組織が培養される培養容器を所定環境内で処理する培養方法であって、上記所定環境が形成された所定空間に対して、所定の機能を有する処理ユニットを相対移動かつ接続し、上記培養容器あるいは上記所定空間に対して処理を行うという構成を採用する。

培養方法に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記処理ユニットと上記所定空間とは、外部と上記所定空間との隔離が保たれた状態で接続されるという構成を採用する。

本発明に係る培養システム及び方法によれば、所定環境が形成された所定空間に対して、所定の機能を有する処理ユニットが移動かつ接続されるため、必要に応じて迅速に細胞あるいは生体組織に対する処理を行うことができる。したがって、細胞あるいは生体組織の培養を効率化することが可能となる。
また、本発明に係る培養システム及び方法によれば、処理ユニットが所定空間に対して接続されるため、所定空間と外部と隔離した状態で容易に細胞あるいは生体組織に対する処理を行うことができる。したがって、細胞あるいは生体組織同士の交差汚染を防止することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る培養システム及び方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材の大きさを認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態に係る培養システム１の概略構成を示した平面図である。この図に示すように、本実施形態に係る培養システム１は、培養容器１０内に入れられた細胞あるいは生体組織を処理するためのシステムであり、各々内部に単一の培養容器１０が収納された複数のインキュベータ２と、細胞あるいは生体組織の培地を交換するための培地交換ユニット３（処理ユニット）と、細胞あるいは生体組織を検査するための検査ユニット４（処理ユニット）と、培地交換ユニット３及び検査ユニット４を移動するための移動装置５と、培地交換ユニット３、検査ユニット４及び移動装置５を制御する制御装置６（図３参照）とを備えている。

インキュベータ２は、図２に示すように、上部に開閉扉２１が形成された中空の部材であり、その下部に当該インキュベータ２内部の温度を細胞あるいは生体組織の培養に適した温度に制御するための温度制御器２２が設置されている。また、インキュベータ２内部には、細胞あるいは生体組織を好気培養する際には酸素が充満されており、細胞あるいは生体組織を嫌気培養する際には二酸化炭素が充満されている。また、このインキュベータ２の内部は、所定のクリーン度とされている。
このように、インキュベータ２の内部には、開閉扉２１が閉じられた状態において、細胞あるいは生体組織を培養するのに適した所定環境が形成されている。

培地交換ユニット３は、インキュベータ２の上部と接続された際に、インキュベータ２の内部と外部との隔離を保った状態で開閉扉２１を開ける機能を有しており、開けられた開閉扉２１を介して培養容器１０に入れられた細胞あるいは生体組織の培地を交換する機能を有している。また、培地交換ユニット３は、ある細胞あるいは生体組織の培地を交換した後に自らを滅菌処理する機能も有している。

検査ユニット４も培地交換ユニットと同様に、インキュベータ２の上部と接続された際に、インキュベータ２の内部と外部との隔離を保った状態で開閉扉２１を開ける機能を有しており、開けられた開閉扉２１を介して培地容器１０に入れられた細胞あるいは生体組織の検査を行う機能を有している。また、検査ユニット４も、ある細胞あるいは生体組織を検査した後に自らを滅菌処理する機能を有している。

移動装置５は、培地交換ユニット３及び検査ユニット４を特定のインキュベータ２上に移動するものであり、図１に示すように、インキュベータ２の両側に平行に配置されるシャフト５１，５２と、シャフト５１とシャフト５２との間にシャフト５１，５２の延在方向（図１における紙面上下後方）に各々独立して移動可能に配設される第１移動部５３，５４と、第１移動部５３に配設され培地交換ユニット３を第１移動部５３の延在方向（図１における紙面左右方向）に移動する第２移動部５５と、第１移動部５４に配設され検査ユニット４を第１移動部５４の延在方向（図１における紙面左右方向）に移動する第２移動部５６とを有している。そして、これら第１移動部５３，５４及び第２移動部５５，５６の移動によって、培地交換ユニット３及び検査ユニット４は、特定のインキュベータ２上に移動される。

また、本実施形態に係る培養システム１は、培地交換ユニット３及び検査ユニット４の洗浄処理及び滅菌処理等を行うステーション（不図示）が設置されている。そして、培地ユニット３及び検査ユニット４は、ステーションにおいて、例えば、洗浄液をスプレー等で吹付けられることによって洗浄処理され、また、薬剤噴霧あるいは薫蒸処理されることによって滅菌処理される。
また、このステーションには、培地交換のための培養液やピペット等が予め準備されており、培地交換ユニット３は、ステーションにおいて、例えば、専用カプラによって連結された状態で、回収した培養液や使用済みピペットと新しい培養液やピペットとを交換する。なお、具体的には、培養液やピペットを所定のカセット内に収容し、このカセットを交換することによって、回収した培養液や使用済みピペットと新しい培養液やピペットとを交換することができる。また、培養液に関しては、吸引機等を用いて交換することもできる。
なお、培地交換ユニット３及び検査ユニット４がバッテリーを搭載している場合には、ステーションに充電装置を設置することで、ステーションにおいてバッテリーの充電を行うことができる。

図３は、本実施形態に係る培養システム１の制御系を示したブロック図である。この図に示すように、制御装置６は、培地交換ユニット３、検査ユニット４及び移動装置５と電気的に接続されている。この制御装置６には、各インキュベータ２の位置、培地交換時間及び検査時間等の細胞あるいは生体組織に対する処理に必要なデータが予め記憶されており、制御装置６は、このデータに基づいて培地交換ユニット３、検査ユニット４及び移動装置５を制御している。

次に、このように構成された本発明に係る培養システム１の動作（培養方法）について説明する。

まず、培地交換（処理）を行う場合には、制御装置６が自らに予め記憶されたインキュベータ位置や培地交換時間等のデータに基づいて移動装置５を制御し、培地交換を行う培養容器１０が収納されたインキュベータ２の上方まで培地交換ユニット３を移動する。続いて、制御装置６は、培地交換ユニット３を制御し、培地交換ユニット３をインキュベータ２の上部と接続し、培地交換ユニット３によってインキュベータ２の内部と外部との隔離を確保した状態で開閉扉２１を開ける。そして、制御装置６は、培地交換ユニット３によって培養容器１０に入れられた細胞あるいは生体組織の培地を交換する。その後、制御装置６は、培地交換ユニット３によって、開閉扉２１を閉め、培地交換ユニット３とインキュベータ２とを離間させる。ここで、制御装置６は、培地交換ユニット３に培地交換ユニット３自身を滅菌処理させる。このように、培地交換ユニット３を滅菌処理することによって、次に、異なるインキュベータ２の培養容器１０に入れられた細胞あるいは生体組織の培地を交換する際に、交差汚染を防止することができる。

また、検査（処理）を行う場合には、制御装置６が自らに予め記憶されたインキュベータ位置や検査時間等のデータに基づいて移動装置５を制御し、検査を行う培養容器１０が収納されたインキュベータ２の上方まで検査ユニット４を移動する。続いて、制御装置６は、検査ユニット４を制御し、検査ユニット４をインキュベータ２の上部と接続し、検査ユニット４によってインキュベータ２の内部と外部との隔離を確保した状態で開閉扉２１を開ける。そして、制御装置６は、検査ユニット４によって培養容器１０に入れられた細胞あるいは生体組織の検査を行う。その後、制御装置６は、検査ユニット４によって、開閉扉２１を閉め、検査ユニット４とインキュベータ２とを離間させる。ここで、制御装置６は、検査ユニット４に検査ユニット４自身を滅菌処理させる。このように、検査ユニット４を滅菌処理することによって、次に、異なるインキュベータ２の培養容器１０に入れられた細胞あるいは生体組織の検査を行う際に、交差汚染を防止することができる。

このような本実施形態に係る培養システム１及び培養方法によれば、インキュベータ２に対して、所定の機能を有する培地交換ユニット３及び検査ユニット４が移動かつ接続されるため、必要に応じて迅速に細胞あるいは生体組織に対する処理を行うことができる。したがって、細胞あるいは生体組織の培養を効率化することが可能となる。

また、本実施形態に係る培養システム１及び培養方法によれば、培地交換ユニット３及び検査ユニット４がインキュベータ２に対して、インキュベータ２内部と外部との隔離を保ちつつ接続され、細胞あるいは生体組織に対する処理を行うことができる。したがって、細胞あるいは生体組織同士の交差汚染を防止することが可能となり、また、細胞あるいは生体組織の培養に適した環境を壊すことなく細胞あるいは生体組織に対する処理を行うことが可能となる。

また、本実施形態に係る培養システム１によれば、細胞あるいは生体組織に対して、外部と隔離されたインキュベータ２内において処理が行われるため、従来の培養システムのように、クリーン度が維持される大きな処理空間を必要としない。したがって、培養システムの製造コスト及び運転コストを低減させることができる。

また、本実施形態に係る培養システム１によれば、インキュベータ２が単一の培養容器１０を収納しているため、インキュベータ２内における細胞あるいは生体組織同士の交差汚染を防止することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る培養システム及び方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態において、細胞あるいは生体組織に対する処理として、培地交換及び検査を行った。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、培養容器１０が収納された状態でインキュベータ２の内部空間を滅菌したり、出荷時にインキュベータ２内から外部に培養容器１０を搬送するといった処理を行っても良い。また、細胞あるいは生体組織に対する直接的な処理のみでなく、細胞あるいは生体組織を培養する環境形成のための処理等細胞あるいは生体組織に対する間接的な処理を行っても良い。具体的には、インキュベータ２内に酸素や二酸化炭素を充満させる処理や培養容器１０が収納されていない状態でインキュベータ２内を洗浄する処理等を行っても良い。なお、この場合には、培養システムは、それらの各機能を有する処理ユニットを備えることとなる。
なお、本実施形態に係る培地システム１がインキュベータ２の内部空間を滅菌する処理ユニットや培養容器１０が収納されていない状態でインキュベータ２内を洗浄処理する処理ユニットを有している場合には、上述のステーションに滅菌剤や洗浄液を予め準備しておき、ステーションにおいて各処理ユニットに滅菌剤や洗浄液を供給することができる。また、各処理ユニットに、例えば滅菌剤や洗浄液等の残量がわずかになると作動するセンサを設置し、当該センサが作動した場合に、各処理ユニットが自動でステーションに向かうようにしても良い。

また、上記実施形態においては、培養システム１が培地交換ユニット３と検査ユニット４とを別ユニットとして備える構成であるとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、培養交換と検査との両方の機能を有する処理ユニットを備える構成であっても良い。

また、上記実施形態においては、移動装置５によって、処理ユニットを移動させることによって、処理ユニットとインキュベータ２とを位置合わせした。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、移動装置５によって、インキュベータ２を移動させることによって、処理ユニットとインキュベータ２とを位置合わせしても良い。

本発明の一実施形態に係る培養システム１の概略構成を示した平面図である。 インキュベータ２の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る培養システム１の制御系を示したブロック図である。

符号の説明

１……培養システム
２……インキュベータ
３……培地交換ユニット（処理ユニット）
４……検査ユニット（処理ユニット）
５……移動装置
６……制御装置
１０……培養容器

Claims (2)

1. 細胞あるいは生体組織が培養される培養容器を所定環境内で処理する培養システムであって、
   単一の前記培養容器を収納しかつ内部に外部と隔離された前記所定環境が形成されると共に開閉扉を有する複数のインキュベータと、
   各前記インキュベータと接続し、前記インキュベータの内部と外部との隔離を保った状態で前記開閉扉を開けて細胞あるいは生体組織に対する処理を行う処理ユニットと、
   前記インキュベータと前記処理ユニットとを相対移動する移動装置と、
   前記処理ユニット及び移動装置を制御する制御装置と
   を備えることを特徴とする培養システム。
2. 異なる処理を行う複数の前記処理ユニットを備えることを特徴とする請求項１記載の培養システム。

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