JP2005204547A

JP2005204547A - 自動培養装置の検体管理方法および自動培養装置

Info

Publication number: JP2005204547A
Application number: JP2004013639A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fukuda; 宏福田; Tomoyuki Kinoshita; 智之木下
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】培養細胞とその細胞の提供者との関連づけを正確に且つ簡易に管理でき、培養細胞と患者との照合を迅速に行う。
【解決手段】識別符号を付した複数の培養容器を収容し、各培養容器内に検体を投入して培養する自動培養装置の検体管理方法であって、自動培養装置内に導入された検体の固有情報と、前記培養容器の識別符号とを、検体を培養容器に投入した後に関連づける自動培養装置の検体管理方法を提供する。
【選択図】図５

Description

この発明は、自動培養装置の検体管理方法および自動培養装置に関するものである。

従来、骨腫瘍摘出や外傷等によって生じる骨の欠損部に、骨補填材を補填して骨を修復することが行われている。しかしながら、骨粗鬆症のように、骨が次第にもろくなっていく場合や、欠損部が非常に広域である場合等には、上記方法では問題を解決することが難しい。

そこで、近年、患者から骨髄を採取し、この採取した骨髄に含まれる間葉系幹細胞から人為的に骨芽細胞を十分に増殖させた後に、再び患者の体内に戻すという新たな試みが要請されている。この場合、患者自身から採取した骨髄から骨芽細胞を増殖させ、該患者の体内に戻すため、免疫反応を生じることなく骨の形成を活性化させることができる（例えば、非特許文献１参照。）。
吉川，「骨髄間葉系細胞による培養真皮、培養骨−骨髄間葉系細胞による再生医療−」，バイオインダストリー，株式会社シーエムシー出版，２００１年，第１８巻，第７号，ｐ．４６−５３

ところで、上述した試みを実現しようとする場合、骨芽細胞が十分に増殖されるまでには、数々の培養工程、数々の検査を経る必要がある。また、一貫して同一の容器を使用するわけではなく、工程毎に専用の容器が使用される。したがって、次の工程へ移る場合には、次の工程に適した容器へ培養細胞を移し替えなければならない。
一方、培養した骨芽細胞は、その骨芽細胞を形成する元となった骨髄の提供者である患者へ戻す必要がある。したがって、工程の移行に伴って培養細胞が異なる容器へ移し替えられたとしても、常に各培養細胞がどの患者のものであるかを厳格に管理することが必要となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、培養される検体と、当該検体を培養した培養容器とをより確実に関連づけて管理でき、検体の培養履歴をより正確に保持することが可能な自動培養装置の検体管理方法および自動培養装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、識別符号を付した複数の培養容器を収容し、各培養容器内に検体を投入して培養する自動培養装置の検体管理方法であって、自動培養装置内に導入された検体の固有情報と、前記培養容器の識別符号とを、検体を培養容器に投入した後に関連づける自動培養装置の検体管理方法を提供する。

この発明によれば、投入される細胞の固有の情報と、当該細胞を投入する培養容器の識別符号とを予め関連づけて自動培養装置内に導入するのではなく、培養容器に細胞を投入した後に関連づけるので、途中で容器が入れ替わることによる取り違えをより確実に防止することが可能となる。

また、上記発明において、検体の固有情報に予め関連づけられた識別符号を付した導入容器に検体を収容して自動培養装置内に導入し、該導入容器の識別符号と前記培養容器の識別符号とを関連づけることにより、検体固有の情報と培養容器の識別符号とを関連づける自動培養装置の検体管理方法を提供する。

この発明によれば、細胞の固有の情報と培養容器の識別符号とを、細胞の導入容器の識別符号と培養容器の識別符号との関連づけにより、簡易に行うことができる。したがって、自動培養装置における識別符号の関連づけを自動化できる。

また、この発明は、識別符号を付した複数の培養容器を収容するストッカと、ストッカから取り出した培養容器に、検体を播種するとともに培養容器内の検体に対し所定の処理を施す処理装置と、培養容器内に播種された検体を培養する培養装置と、前記ストッカ、処理装置および培養装置において培養容器を搬送する搬送機構と、搬送機構による搬送経路の途中位置に設けられ、検体が投入された培養容器の識別符号を読み取る読取装置と、該読取装置により読み取られた識別符号と予め記録されていた検体固有の情報とを関連づける管理装置とを備える自動培養装置を提供する。

この発明によれば、処理装置の作動により、ストッカに収容された培養容器に検体が播種され、播種された検体に対し所定の処理、例えば、培地交換や薬剤の供給が行われる。搬送機構の作動により、処理が行われた培養容器が培養装置内へ搬送され、培養装置の作動により培養容器内に播種された検体が培養される。搬送機構による搬送経路の途中位置には読取装置が設けられているので、検体が播種された培養容器の識別符号が搬送途中において、読取装置により読み取られる。管理装置には、予め投入された検体固有の情報が記録されており、管理装置の作動により、読取装置が読み取った培養容器の識別符号と検体固有の情報とが関連づけられることになる。したがって、検体固有の情報に予め関連づけられた培養容器が自動培養装置内に投入されるのではなく、培養容器内に検体が投入された後に当該検体固有の情報と培養容器の識別符号とが関連づけられるので、途中で容器が入れ替わることによる取り違えを確実に防止することができる。

本発明によれば、投入される細胞の固有の情報と、当該細胞を投入する培養容器の識別符号とを、培養容器に細胞を投入した後に関連づけるので、途中で容器が入れ替わることによる取り違えを確実に防止することができるという効果を奏する。

この発明の一実施形態に係る自動培養装置の検体管理方法および自動培養装置について、図１〜図９を参照して説明する。
本実施形態に係る自動培養装置１は、図１に示されるように、外部から観察可能な透明な壁材により密閉され、シャッタ２を介して相互に連絡する第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２とを備えている。

第１空間Ｓ１の両側空間Ｓ１１，Ｓ１３には、培養容器３を収容する培養室４が２個ずつ計４個配置され、中央空間Ｓ１２には、培養容器３を移動するための搬送ロボット（搬送機構）５が備えられている。中央空間Ｓ１２の上部には、中央空間Ｓ１２内の空気を浄化するために清浄な下降空気流を送る空気清浄部６が設けられている。
４個の培養室４は、それぞれ中央空間Ｓ１２に向けて扉４ａを配置することにより、横に並んだ２個ずつが相互に扉４ａを対向させて、間隔をあけて配置されている。

前記各培養室４は、図２および図３に示されるように、一側面に開口部４ｂを有し、該開口部４ｂを開閉可能な扉４ａを備えている。開口部４ｂに向かって左右の側壁には、対応する高さ位置に複数のレール状のトレイ保持部材４ｃが設けられており、左右対となる各トレイ保持部材４ｃに掛け渡すようにして、トレイ７を上下方向に複数段収容できるようになっている。なお、トレイ保持部材４ｃはレール状に限定されず、トレイ７を出し入れ可能に支持することができれば任意の形態でよい。

培養室４の各段には、当該収容箇所を識別するための識別コード（図示略）が貼り付けられている。
また、各培養室４内は、所定の培養条件、例えば、温度３７±０．５℃、湿度１００％およびＣＯ_２濃度５％等に維持されている。

各トレイ７には、複数個、例えば、１０個の培養容器３を並べて載置できるようになっている。各培養容器３は、図４に示されるように、容器本体３ａと、該容器本体３ａの上面に設けられた蓋体３ｂとからなり、容器本体３ａの左右の側面には、後述する第２空間内のハンドにより引っかけられる突起３ｃが設けられている。
培養容器３には、固有の識別符号を示す識別コード５０が貼り付けられている。

各培養室４の下方には、図１および図２に示されるように、未使用の培養容器３をトレイ７に搭載した状態で上下方向に複数段収容するストッカ８が配置されている。ストッカ８内には、図示しないリフト機構が設けられており、最上段のトレイ７が取り出された後に、下段のトレイ７を順次持ち上げて、最上段の供給位置に次に取り出すトレイ７を配置しておくことができるようになっている。

各トレイ７にも、固有の識別符号を示す識別コード（図示略）が貼り付けられている。培養容器３の識別符号とトレイ７の識別符号とは、ストッカ８への収容時には相互に関連づけられておらず、任意の識別符号を有するトレイ７上に任意の識別符号５０を有する培養容器３が搭載されている。

ストッカ８は、図２に示されるように、前記培養室４の扉とは反対側の第１空間Ｓ１の外部に向かう側面に開閉可能なドア５１を有している。該ドア５１は、ストッカ８の一側面全体を開放する大きさに形成されている。このドア５１を介してトレイ７に搭載した培養容器３を外部からストッカ８内に挿入することができるようになっている。また、ストッカ８には、ストッカ８内の最上段のトレイ７に対応する位置に培養室４の扉側に開口する搬入口５２が設けられている。搬送ロボット５は、この搬入口５２からストッカ８内に収容されている未使用の培養容器３をトレイ７ごと取り出して後述する培養処理装置３０へ移動させるようになっている。

前記搬送ロボット５は、４個の培養室４の間隔位置のほぼ中央に配置されている。該搬送ロボット５は、水平回転可能な第１アーム５ａと、該第１アーム５ａの先端に鉛直軸回りに回転可能に連結された第２アーム５ｂと、該第２アーム５ｂの先端に鉛直軸回りに回転可能に取り付けられ、それ自身は駆動部、伝導機構などの培養室内の環境を劣化させる機構を持たないハンド５ｃと、これら第１アーム５ａ、第２アーム５ｂおよびハンド５ｃを昇降可能な昇降機構５ｄとを備えている。これにより、搬送ロボット５は、４個の培養室４内の全てのトレイ７にアクセスするとともに、前記シャッタ２を跨いで第１空間Ｓ１と第２空間Ｓ２との間に配置されたコンベア９上にトレイ７を引き渡すことができる水平方向の動作範囲を有している。

また、搬送ロボット５は、前記ストッカ８に設けられた搬入口５２まで到達する上下方向の動作範囲を有しており、搬入口５２からトレイ７に搭載した未使用の培養容器３を取り出して、培養処理装置３０へ移動させることができるようになっている。
さらに、搬送ロボット５には、前記トレイ７の識別コードおよび培養室４の各段に付された識別コード（図示略）を読み取る識別コードリーダ５３が備えられている。

前記ハンド５ｃは、トレイ７を載置可能に水平方向に延びる平坦な形状に形成されており、培養室４に収容されているトレイ７間の隙間に挿入可能な厚さ寸法に形成されている。そして、ハンド５ｃは、トレイ７間の隙間に挿入された状態から上昇させられることにより、２本の腕によってトレイ７を下方から押し上げてトレイ保持部材４ｃから取り上げるとともに、トレイ７を安定して保持できるようになっている。

前記コンベア９は、搬送ロボット５のハンド５ｃの幅寸法より大きな間隔をあけて左右に配置された２本の無端ベルト９ａを備え、これら無端ベルト９ａに掛け渡してトレイ７を載置できるようになっている。なお、ベルト９ａは無端ベルトに限られない。

前記第２空間Ｓ２には、図１に示されるように、培養処理装置３０が構成されている。この培養処理装置３０は、例えば、医療機関等で患者から採取された骨髄液５４を導入される骨髄液導入部５５を備えている。
図５に示されるように、骨髄液５４は、容器５６（例えば、そのまま遠心分離できるような遠沈管：導入容器）内に収容され、蓋体５７により閉栓された状態で骨髄液導入部５５に導入されるようになっている。容器５６の外面には、識別コード５８が貼り付けられている。識別コード５８には、骨髄液５４の固有の情報、例えば、当該骨髄液５４を採取した患者の氏名等を識別可能な識別符号が割り当てられている。

骨髄液導入部５５には、容器５６の蓋体５７を把持するとともに、鉛直軸線回りに回転させる把持部５９が設けられている。また、骨髄液導入部５５には、容器５６の外面に近接させられて、識別コード５８を読み取る識別コードリーダ６０が設けられている。把持部５９に把持された容器５６は、識別コードリーダ６０の近接位置において、その鉛直軸線回りに回転させられながら、その識別コード５８を識別コードリーダ６０によって読み取らせるようになっている。

また、骨髄液導入部５５には、容器５６の側面を把持するハンドリングロボット６１と、容器５６内に、ＰＢＳ（リン酸緩衝化食塩水）等を供給する供給部６２とが設けられている。識別コード５８を読み取られた容器５６の側面をハンドリングロボット６１で把持して、前記把持部５９の作動によって蓋体５７を鉛直方向に移動させながら鉛直軸先回りに回転させることにより、容器５６が開栓されるようになっている。

そして、開栓された容器５６は、供給部６２からＰＢＳを供給され、ピペッティング等の方法で攪拌された後に、ハンドリングロボット６１によって遠心分離機１１に投入される。遠心分離機１１は、骨髄液導入部５５から受け取った骨髄液５４入り容器５６を受け取って低速回転させることによりＰＢＳと骨髄液との混合液内に浮遊していた比重の重い骨髄細胞をＰＢＳおよびその他の体液から分離して沈下させるようになっている。

培養処理装置３０は、さらに、図１に示されるように、シャッタ２が開かれた状態で第１空間Ｓ１からコンベア９によって搬送されてきたトレイ７上の未使用の培養容器３に対し、上記遠心分離機１１において抽出された骨髄細胞を供給し、あるいは、培地を供給、回収する給排ロボット１０を備えている。また、培養処理装置３０には、骨髄細胞が供給された後に培養容器３の識別コード５０を読み取る識別コードリーダ（図示略）が備えられている。これら識別コードリーダにより読み取られた骨髄液５４の識別コード５８と培養容器３の識別コードとは、図示しない制御装置（管理装置）に送られ、相互に関連づけられて記憶されるようになっている。また、培養容器３の識別コードとトレイ７の識別コードも培養処理装置３０への導入後に制御装置により相互に関連づけられて記憶されるようになっている。

さらに、培養処理装置３０は、血清や試薬等の種々の液体を分注するための電動ピペット１２を備えた水平回転および昇降移動可能な４台の分注ロボット１３と、これら給排ロボット１０および分注ロボット１３の電動ピペット１２先端に取り付ける使い捨て可能なチップ１４を複数収容していて給排ロボット１０および分注ロボット１３の動作範囲内に提供可能な３台のチップ供給装置１５と、使用済みのチップ１４を廃棄回収するチップ回収部３１と、血清や試薬等の種々の液体を複数の容器に貯留する試薬等供給装置１６と、培養容器３内における細胞の様子を観察可能な顕微鏡１７と、各試薬および培地交換等により廃棄される廃液をそれぞれ貯留する複数の貯留タンク１８と、前記コンベア９と各ロボット１０，１３との間で培養容器３を受け渡し可能とするように培養容器３を移動させる水平移動機構１９と、該水平移動機構１９のスライダ２０に取り付けられ、受け取った培養容器３を載置する載置台２１とを備えている。
なお、第２空間Ｓ２にも、該第２空間Ｓ２内の空気を浄化するために清浄な下降気流を形成する空気清浄機３２が設けられている。

前記第２空間Ｓ２に構成された培養処理装置３０は、その高さ方向の中間位置に配され第２空間Ｓ２内を上部空間Ｓ２１と下部空間Ｓ２２とに上下に区画する第１の区画壁３３と、該第１の区画壁３３により形成された下部空間Ｓ２２内をさらに上下に区画する第２の区隔壁３４とにより、上下方向に並ぶ３つの空間Ｓ２１，Ｓ２２１，Ｓ２２２に区画されている。第１の区画壁３３は、前記コンベア９の高さに配置され、その上方の上部空間Ｓ２１内に、載置台２１、給排ロボット１０、分注ロボット１３のアーム１３ａ、顕微鏡１７のＸＹテーブル１７ａ以上の機構部等を配置している。これらの装置は、培養容器３の移動に必要な装置、および培養容器３の上部開口からアクセスすることが必要な装置だからである。なお、試薬等供給装置１６の上面も第１の区画壁３３の上面に露出しているが、これはチップ１４の挿入口１６ｃを上部空間Ｓ２１に開口させるためである。

また、第１の区画壁３３には、載置台２１を上部空間Ｓ２１において移動させるために、載置台２１を下部空間Ｓ２１内の水平移動機構１９に連結するための長孔３５、第１の区画壁３３の下方の空間Ｓ２２１に配置されたチップ供給装置１５からチップ１４を取り出すための貫通孔３６、使用済みのチップ１４を廃棄するための廃棄口３７が貫通形成されている。さらに、第１の区画壁３３には、その側壁３０ａ，３０ｂに沿って、上下に貫通する通気口３８が設けられている（斜線部）。

第１の区画壁３３と第２の区画壁３４との間の空間Ｓ２２１には、図６に示されるように、分注ロボット１３の本体部分、チップ供給装置１５、試薬等供給装置１６、顕微鏡１７のＸＹテーブル１７ａ以下の部分、水平移動機構１９および、チップ回収部３１の廃棄口３７と廃棄容器３９とを接続するダクト４０が備えられている。前記ダクト４０は、図８に示されるように、例えば、その上端にフランジ部４０ａを備える構造とされ、第１の区画壁３３の下部に設けたフック４４に引っかけることで、第１の区画壁３３と第２の区画壁３４との間に着脱可能に設ければよい。第２の区画壁３４の側壁３０ａ，３０ｂ近傍には、該側壁３０ａ，３０ｂに沿って、上下に貫通する通気口４３が設けられている（斜線部）。

さらに、第２の区画壁３４の下方の空間Ｓ２２２には、図７に示されるように、遠心分離機１１、貯留タンク１８、廃棄容器３９、および排気ファン４１が配置されている。排気ファン４１の出口にはＨＥＰＡフィルタのようなフィルタ４２が設けられ、排気される空気を清浄にするようになっている。

前記給排ロボット１０は、水平多関節型ロボットであって、例えば、図１に示す例では、２種類の電動ピペット１０ａ，１０ｂを備えるヘッド１０ｃと、水平旋回可能な２つのアーム１０ｄ，１０ｅと、アーム１０ｅの先端に設けられヘッド１０ｃを昇降させる昇降機構１０ｆとを備えている。電動ピペット１０ａは、貯留タンク１８からダクト１０ｇを介して導かれた培地を供給し、あるいはピペッティング動作を行うようになっている。電動ピペット１０ｂは、培養容器３内あるいは遠心容器内の不要な培地を吸引し、ダクト１０ｇを介して他の貯留タンク１８へ廃液として排出するようになっている。

電動ピペット１０ａによるピペッティング動作は、リン酸緩衝化食塩水を注入された骨髄液５４に対して行われるとともに、遠心分離機１１により分離された細胞と培地構成液との混合液に対しても行われるようになっている。ピペッティング動作は、電動ピペット１０ａの先端にチップ供給装置１５から供給されたチップ１４を装着して、容器５６内に挿入され、容器５６内に貯留されている骨髄液５４とリン酸緩衝化食塩水との混合液、あるいは細胞と培地との混合液に対し、吸引および放出を１０回〜２０回繰り返す。これにより、混合液を均一に攪拌するようになっている。

また、給排ロボット１０は、ピペッティング動作の後に、電動ピペット１０ａによって、遠心分離機１１により分離された細胞と培地との混合液を吸引し、載置台２１上に搭載された培養容器３内に上部開口から供給するようになっている。

一旦使用された使用済みのチップ１４は、チップ回収部３１において取り外され回収されるようになっている。したがって、給排ロボット１０は、骨髄液導入部５５、載置台２１、チップ供給装置１５、チップ回収部３１および遠心分離機１１からの細胞供給装置（図示略）等の種々の装置をその動作範囲内に配置している。

前記分注ロボット１３は、それぞれ、先端にチップ１４を着脱可能に取り付ける電動ピペット１２を備えた水平回転可能なアーム１３ａと、該アーム１３ａを昇降させる昇降機構１３ｂとを備えている。分注ロボット１３は、水平移動機構１９によって搬送されて来た培養容器３内へ、培地や種々の試薬を供給するようになっている。したがって、分注ロボット１３は、水平移動機構１９上の載置台２１、チップ供給装置１５、チップ回収部３１および試薬等供給装置１６等の種々の装置をその動作範囲内に配置している。

前記チップ供給装置１５は、上方に開口した容器１５ａ内に、電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２への取付口を上向きにして複数のチップ１４を配列状態に収容しており、給排ロボット１０や分注ロボット１３が、新たなチップ１４を必要とするときに、電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２を上方から挿入するだけで、電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２の先端にチップ１４を取り付けるように構成されている。容器１５ａは、給排ロボット１０や分注ロボット１３による電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２の移動方向に対して交差する方向に往復移動させられるように移動機構１５ｂに取り付けられている。また、分注ロボット１３にチップ１４を供給するチップ供給装置１５には、移動機構１５ｂによる移動方向とは直交する方向に容器１５ａを移動させる他の移動機構１５ｃが備えられている。これにより、容器１５ａ内の全てのチップ１４に対して電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２がアクセスすることができるようになっている。

前記チップ回収部３１は、廃棄容器３９の入口に、チップ１４を把持する把持装置（図示略）を備えていて、給排ロボット１０や分注ロボット１３において使用されたチップ１４が把持装置に挿入されると、これを把持するようになっている。そして、この状態で給排ロボット１０や分注ロボット１３が電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２を移動させることにより、電動ピペット１０ａ，１０ｂ，１２先端から使用済みチップ１４が取り外され、廃棄容器３９内にダクト４０を介して回収されるようになっている。廃棄容器３９は、空間Ｓ２２２内に着脱可能に配置されており、必要に応じて交換可能となっている。
前記ダクト４０および廃棄容器３９の交換時には、培養処理装置３０の側壁３０ａ，３０ｂに設けられた図示しないドアを開くことにより、培養処理装置３０の外部からアクセスすることとすればよい。

前記試薬等供給装置１６は、例えば、図６に示されるように、円筒状のケーシング内部に、水平回転可能なテーブル１６ａを収容し、該テーブル１６ａ上に、扇型の底面形状を有する筒状の試薬等容器１６ｂを周方向に複数配列して搭載している。ケーシング内部は一定の温度に保冷されている。各試薬等容器１６ｂには、種々の試薬等が貯留されている。例えば、細胞を培養するために必要な培地を構成するＭＥＭ(Minimal Essential
Medium：最小必須培地)、ＤＭＥＭ（Dulbecco's Modified
Eagle Medium）、ＦＢＳ（Fetal Bovine Serum：ウシ胎児血清）やヒト血清のような血清、培養容器３内の細胞を剥離させるトリプシンのような蛋白質分解酵素や、培養に際して細胞を成長させるサイトカインのような成長因子、細胞を分化させるデキサメタゾンのような分化誘導因子、ペニシリン系抗生物質のような抗生剤、エストロゲン等のホルモン剤や、ビタミン等の栄養剤が貯留されている。

試薬等供給装置１６のケーシングの上面には、分注ロボット１３が電動ピペット１２先端のチップ１４を挿入する挿入口１６ｃが設けられている。この挿入口１６ｃは、前記分注ロボット１３の動作範囲内に配置されている。また、各試薬等容器１６ｂは、その上面に、前記挿入口１６ｃに一致する位置に配置される開口部（図示略）を備えている。これにより、テーブル１６ａを回転させて試薬等容器１６ｂの開口部をケーシングの挿入口１６ｃの鉛直下方に配置することで、分注ロボット１３が、電動ピペット１２先端のチップ１４を上方から試薬等容器１６ｂ内へ挿入して、内部に貯留されている試薬等を吸引することができるようになっている。試薬等供給装置１６を２台設けているのは、検体に共通のトリプシンのような薬液と、検体に固有の血清のような液体とを分離して取り扱うようにしているためである。

前記顕微鏡１７は、培養工程の途中、あるいは、培地交換の際に、培養容器３内の細胞の様子や増殖の程度を観察したり、細胞数を計数したりする場合等に使用されるようになっている。顕微鏡１７のＸＹステージ１７ａや作動距離調整、倍率の変更等は全て遠隔操作により行うことができるように構成されている。第２空間Ｓ２の外方に向けて接眼レンズを配置しておくことにより、自動培養装置１の外部から培養容器３内の細胞の状態を観察できるようにしてもよい。

前記貯留タンク１８は、例えば、全ての検体に共通して使用できるＭＥＭやＰＢＳ等を貯留しておき、必要に応じて試薬等供給装置１６内の試薬等容器１６ｂ内に供給するようになっている。また、貯留タンク１８には、廃液タンクとして、培地交換の際に排出される廃培地等を貯留するものもある。

前記水平移動機構１９は、直線移動機構により水平方向に移動可能なスライダ２０を備えている。スライダ２０上には前記載置台２１が搭載されており、載置台２１に搭載された培養容器３を、コンベア９から分注ロボット１３の動作範囲まで移動させることができるようになっている。

前記載置台２１は、コンベア９上のトレイ７内から移載された培養容器３を搭載して保持する保持機構（図示略）を備えている。また、該培養容器３に振動を付与する加振装置（図示略）を備えていてもよい。加振装置は、例えば、培養容器３を所定の角度範囲で往復揺動させる装置の他、超音波振動を加える装置や、水平方向の振動を加える装置を採用してもよい。
本実施形態に係る自動培養装置１の各種装置には、図示しない制御装置が接続されている。制御装置は、各工程の順序や動作タイミング等を制御するとともに、動作履歴等を記録保存するようになっている。

次に、本実施形態に係る自動培養装置１の検体管理方法について説明する。
本実施形態に係る検体管理方法は、図９に示されるように、自動培養装置１内に、識別コード５０を付した未使用の培養容器３を投入するステップＳ１と、検体固有の情報に関連づけられた識別コード５８を付した検体入りの容器５６を自動培養装置１内に投入するステップＳ２と、識別コード５８を読み取るステップＳ３と、容器５６内の検体を培養容器３に投入するステップＳ４と、検体が投入された培養容器３に付されている識別コード５０を読み取るステップＳ５と、識別コード５０と識別コード５８とを関連づけるステップＳ６とを備えている。ステップＳ１，Ｓ２の順序は逆でもよい。

このように構成された本実施形態に係る培養処理装置３０および自動培養装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る自動培養装置１を用いて、間葉系幹細胞を培養するには、まず、患者から採取された骨髄液５４を容器５６に入れた状態で培養処理装置３０内に導入し、骨髄液導入部５５に供給する。この工程は作業者が行ってもよく、ハンドリングロボット６１により行ってもよい。

骨髄液導入部５５においては、識別コードリーダ６０の作動により、容器５６の外面に貼り付けられた識別コード５８が読み取られ、制御装置に送られる。その後、容器５６の蓋体５７が開栓され、供給部６２からＰＢＳが容器５６内に供給されて、給排ロボット１０によるピペッティング等により攪拌された後に、ハンドリングロボット６１の作動により、骨髄液５４とＰＢＳとの混合液６３が収容された容器５６が遠心分離機１１に投入される。そして、遠心分離機１１が、例えば、８００〜１３００Ｇで３〜５ｍｉｎ間作動させられることにより、混合液６３内の比重の重い間葉系幹細胞を含む細胞が沈降した状態に集められる。

この状態で、再度ハンドリングロボット６１の作動により、容器５６が遠心分離機１１外に取り出される。そして、給排ロボット１０およびチップ供給装置１５の作動により、電動ピペット１０ｂ先端に未使用のチップ１４が取り付けられる。

すなわち、チップ供給装置１５は移動機構１５ｂを作動させることにより、未使用のチップ１４を給排ロボット１０の動作範囲内に配する。すると、給排ロボット１０は、昇降機構１０ｆを作動させることにより、ヘッド１０ｃを下降させて、第１の区画壁３３下方のチップ供給装置１５から未使用のチップ１４を受け取り、電動ピペット１０ｂの先端に取り付ける。

この状態で、給排ロボット１０を作動させて電動ピペット１０ｂのチップ１４の先端を容器５６内に挿入して吸引する。これにより、容器５６内の上澄み液が除去され、間葉系幹細胞を多く含む細胞が容器５６内に残される。

次に、容器５６内に残った検体は、給排ロボット１０により培養容器３に投入される。
投入に先立って、コンベア９の作動により、トレイ７に載せた１個の空の培養容器３が、第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２に差し出されている。トレイ７上の培養容器３が、図示しない移載装置の作動により、載置台２１上に載置される。そして、図示しない蓋体開閉装置の作動により、載置台２１上の培養容器３の蓋体３ｂが開けられる。

この状態で、給排ロボット１０を作動させて、電動ピペット１０ａから容器５６内に、貯留タンク１８に貯留されているＤＭＥＭやＰＢＳ等の培地構成液を、所定量供給する。電動ピペット１０ａ先端のチップ１４を容器５６内に挿入した状態に保持したまま、電動ピペット１０ａを作動させることにより、ピペッティングを行う。これにより、間葉系幹細胞を多く含む細胞と培地構成液とが均一に混合された細胞懸濁液が構成されることになる。

このようにして製造された細胞懸濁液は、電動ピペット１０ａを作動させることにより、チップ１４内に吸引される。吸引された細胞懸濁液は、チップ１４内に保持された状態で、給排ロボット１０を作動させることにより、載置台２１上の培養容器３内に上部開口から投入される。

細胞懸濁液を培養容器３内に投入し終わると、給排ロボット１０は、第１の区画壁３３に形成された廃棄口３７にチップ１４を挿入して取り外し、チップ回収部３１に回収させる。廃棄口３７において取り外されたチップ１４は、ダクト４０を介して、最下位の空間Ｓ２２２に配置されている廃棄容器内に投入される。

次に、細胞懸濁液が投入された培養容器３は、水平移動機構１９を作動させることにより、載置台２１ごと水平移動させられ、各分注ロボット１３の動作範囲内に配置される。分注ロボット１３は、チップ供給装置１５から受け取った未使用のチップ１４を先端に取り付けた電動ピペット１２を作動させることにより、試薬等供給装置１６の試薬等容器１６ｂ内からＤＭＥＭや血清、あるいは各種試薬を適量吸引した後に、培養容器３の上方まで搬送して培養容器３内に注入する。血清や各試薬の吸引は、各試薬等の吸引毎にチップ供給装置１５から未使用のチップ１４に交換して行われる。これにより、培養容器３内においては、適正な培地内に間葉系幹細胞が混合された状態で存在することになる。なお、培地内において間葉系幹細胞を均一に分布させるために、載置台２１を作動させて、培養容器３ごと加振することにしてもよい。

そして、全ての処理を終えた培養容器３は水平移動機構１９の作動により、コンベア９の近傍まで移動させられ、そこで、再度、蓋体開閉装置および移載装置の作動により、蓋体３ｂにより上部開口を閉じられた状態で、トレイ７に戻される。このとき、図示しない識別コードリーダの作動により、培養容器３に貼り付けられている識別コード５０が読み取られ、制御装置に送られる。制御装置においては、読み取られた容器５６の識別コード５８と培養容器３の識別コード５０とが関連づけて記憶される。

この場合において、本実施形態に係る自動培養装置１およびその検体管理方法によれば、骨髄細胞が培養容器３に投入された後に、当該細胞５４の識別符号と培養容器３の識別符号とを関連づけるので、予め関連づけておいた識別番号を有する培養容器３に細胞を投入する場合と比較すると、トレイ７上に載置する培養容器３は任意の培養容器３でよく、予め定められた培養容器３を予め定められたトレイ７の予め定められた場所にセットする手間が省けるという利点がある。また、予め関連づけておいた識別番号を有する培養容器３に細胞を投入する場合には、何らかの理由により培養容器３が途中で入れ替えられてしまった場合に、培養容器３と内部に投入された骨髄細胞の識別符号との対応付けが切れてしまうという不都合があるが、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、骨髄細胞が投入された状態で培養容器３が入れ替えられるケースは考えられず、対応付けが切れる不都合はない。

また、本実施形態に係る自動培養装置１およびその検体管理方法によれば、骨髄液５４固有の情報を当該骨髄液５４を貯留する容器５６に付した識別コード５８に予め関連づけておくことにより、細胞導入の際に人手により入力する手間を省き、容器５６を自動培養装置１内に投入するだけで、自動的に、識別符号の入力および関連づけを行うことが可能となる。したがって、処理の自動化を容易に行うことができる。

この後に、コンベア９を作動させることにより、トレイ７に載せられた培養容器３が第２空間Ｓ２から第１空間Ｓ１の中央空間Ｓ１２内に挿入される。
この状態で、搬送ロボット５を作動させることにより、ハンド５ｃによってトレイ７を持ち上げる。そして、トレイ７を収容する培養室４の前まで搬送したところで、当該培養室４の扉４ａを開き、ハンド５ｃに取り付けた識別コードリーダ５３の作動により、空いている段に付されている識別コードが読み取られて制御装置に送られ、培養容器３の識別コード５０と関連づけて記憶される。その後、搬送ロボット５によって、空いているトレイ保持部材４ｃ上にトレイ７を挿入する。そして、再度、扉４ａを閉じることにより、培養室４内の培養条件を一定に保持して細胞の培養が行われることになる。なお、細胞懸濁液の投入や、ＤＭＥＭ、血清、各種試薬の投入や吸引の順序は適宜変更してもよいのは言うまでもない。

また、培地交換や容器交換の際にも、上記と同様にして、培養室４外に配置されている搬送ロボット５の作動により、培養室４内の培養容器３がトレイ７ごと取り出され、第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２へ受け渡される。
一の培養容器３による培養が十分に行われると、培養容器３の底面積を拡大することが必要となる。この場合には、培養室４からトレイ７ごと取り出された培養容器３が、搬送ロボット５の作動により第１空間Ｓ１から第２空間Ｓ２へ受け渡される。そして、第２空間Ｓ２では、培養容器３内にトリプシンが注入されて、培養容器３内の細胞が剥離させられた状態で、給排ロボット１０の作動によって培養容器３内から吸引されて遠心分離機１１内に投入される。そして、遠心分離機１１の作動により、間葉系幹細胞等の必要なもののみが集められ、トリプシンを含む上澄み液が廃棄される。

そして、チップ１４を付け替えた給排ロボット１０の作動により、再度、培地構成液が容器５６内に供給され、ピペッティングにより攪拌され、細胞懸濁液が構成される。この間に、細胞を吸引されて空となった培養容器３は、蓋体３ｂを被せられた状態でトレイ７ごと第１空間Ｓ１に戻され、搬送ロボット５の作動により図示しない容器排出口から第１空間Ｓ１外部に排出されて廃棄される。

そして、再度、搬送ロボット５の作動により、ストッカ８に収容されていた未使用の培養容器３が新たなトレイ７ごとストッカ８から取り出されて、第２空間Ｓ２内に供給される。このとき、トレイ７上の培養容器３としては、一段サイズの大きな培養容器３を供給してもよいが、本実施形態に係る自動培養装置１においては、同じサイズの培養容器３の数を増やして供給することにしている。これにより細胞の培養に必要な底面積を増加させることができる。

この場合においても、トレイ７上には、任意の識別コード５０を付した培養容器３が複数配置されている。遠心分離機１１により集められた間葉系幹細胞を多く含む細胞懸濁液は、給排ロボット１０の作動により、新たな複数の培養容器３に分配される。各培養容器３には、その後、分注ロボット１３の作動により、試薬等が供給された後に、トレイ７上に戻されるときに識別コードリーダによって各培養容器３の識別コード５０を読み取られ、制御装置によって細胞の識別コード５８と関連づけて記憶されることになる。
その他の処理工程は上記と同様である。

そして、複数回の培地交換や容器交換を介した所定期間にわたる培養工程を行うことにより、間葉系幹細胞が十分な細胞数まで増殖させられることになる。十分な細胞数に達したか否かは、給排ロボット１０の作動により、間葉系幹細胞が底面に付着した培養容器３を顕微鏡１７まで搬送することにより、観察あるいは測定され、細胞の増殖の程度が判断される。なお、トレイ７上には、同一検体の培養容器３が載置されていてもよいし、異なる検体の培養容器３が混在していてもよい。また、載置台２１上には同一検体の培養容器３が載置されてもよいし、異なる検体の培養容器３が混在していてもよい。

このようにして、本実施形態に係る自動培養装置１により、患者から採取した骨髄液５４から十分な細胞数の間葉系幹細胞を自動的に培養することが可能となる。なお、十分な間葉系幹細胞が得られた後には、培養容器３内にリン酸カルシウムのような生体組織補填材およびデキサメタゾンのような分化誘導因子を投入して、再度培養工程を継続することにより、生体の欠損部に補填可能な、生体組織補填体を製造することにしてもよい。

本実施形態に係る自動培養装置１の検体管理方法および自動培養装置１によれば、自動培養装置１内に投入された培養容器３の識別コード５０が、該培養容器３内に細胞が投入された後に細胞の識別コード５８と関連づけられるので、細胞の投入前に培養容器３が入れ替わることによる関連づけの消滅を防止することができる。すなわち、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、より確実に、細胞の取り違え防止を図ることができるとともに、より正確に細胞の培養履歴を維持することができる。
また、細胞固有の情報を容器５６に貼り付けた識別コード５８に予め関連づけておくので、細胞の培養容器３への投入後に、細胞の識別符号と培養容器３の識別符号との関連づけを簡易かつ自動的に行うことができるという効果がある。

また、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、培養室４内に、培養容器３を取り出すための機構部が存在しない。すなわち、培養室４内には、トレイ７を載置した状態に支持するトレイ保持部材４ｃが設けられているのみであり、培養容器３を取り出すための機構部は全て培養室４外に配置された搬送ロボット５に集約されている。そして、搬送ロボット５は、トレイ７の出し入れ作業が行われた後には、培養室４の扉４ａの外側に完全に退避することができるようになっている。

したがって、扉４ａが閉じられた状態では、培養室４内に機構部が存在せず、機構部の作動によって発生するような塵埃の発生は全く存在しない。また、培養室４内は、温度３７±０．５℃、湿度１００％およびＣＯ_２濃度５％等に維持されるが、機構部が存在しないために、このような環境下においても、腐食等の問題が生ずることがない。また、扉４ａが開かれた状態においても、培養室４内に挿入されるのは搬送ロボット５のハンド５ｃ先端のみであり、実質的に回転機構や摺動機構が培養室４内に入ることはない。その結果、培養室４内への塵埃の侵入が抑制され、培養室４内部の清浄度を高めることができる。
なお、培養室４は、ＣＯ_２インキュベータ、マルチガスインキュベータ、インキュベータ、または保冷庫等のように、培養に利用されるものあるいはその組合せで構成されていてもよい。

さらに、本実施形態に係る培養処理装置３０および自動培養装置１によれば、培養処理装置３０の第２空間Ｓ２内が、第１の区画壁３３により上部空間Ｓ２１と下部空間Ｓ２２とに区画され、上部空間Ｓ２１には清浄な下降気流を発生させる空気清浄機３２が設けられている。そして、第１の区画壁３３には、その側壁３０ａ，３０ｂ近傍に通気口３８が設けられている。第１の区画壁３３には、通気口３８の他に種々の装置を貫通させるための貫通孔３６，３７等が形成されているが、通気口３８の流通断面積を他の貫通孔３６，３７等の流通断面積より十分に大きく確保しておくことにより、気流を通気口３８に通過させることが可能となる。

したがって、上部空間Ｓ２１内を下降してきた清浄な気流は、第１の区画壁３３の近くで側壁３０ａ，３０ｂの方向に向かい、通気口３８を介して下部空間Ｓ２２へと流通させられる。その結果、上部空間Ｓ２１内に浮遊していた塵埃を下方に向かって押し流してきた気流が、上部空間Ｓ２１の側壁３０ａ，３０ｂ近傍の角部に滞留することがなく、スムーズに下部空間Ｓ２２へ流通させられることになる。

さらに、本実施形態に係る培養処理装置３０および自動培養装置１によれば、蓋体３ｂを開かれた状態の培養容器３が移動させられる上部空間Ｓ２１には、培養容器３の移動に必要な載置台２１、顕微鏡１７のＸＹテーブル１７ａ、培養容器３の上部開口からアクセスすることが必要な給排ロボット１０、分注ロボット１３の電動ピペット１２、顕微鏡１７の光源部分等のみが配置され、その他の機構部は下部空間Ｓ２２に配置されている。したがって、上部空間Ｓ２１における塵埃の発生が最小限に抑えられ、培養容器３内への塵埃の混入の可能性が低減されることになる。

また、特に、塵埃を発生する可能性の高い装置、例えば、遠心分離機１１、廃棄容器３９、排気ファン４１等は、下部空間Ｓ２２の内、さらに第２の区画壁３４によって区画された最下位の空間Ｓ２２２内に配置されているので、そこで発生した塵埃が上部空間Ｓ２１に流入することはない。さらに、空間Ｓ２２２内の空気は排気ファン４１によって吸引され、ＨＥＰＡフィルタ４２によって塵埃を除去された後に培養処理装置３０の外部に放出される。したがって、上部空間Ｓ２１の清浄度は、極めて高い清浄度に維持されることになる。

また、第２の区画壁３４にも、側壁３０ａ，３０ｂに沿って通気口４３が設けられているので、上部空間Ｓ２１から流入した塵埃を含む気流が、空間Ｓ２２１内に広がることなく、スムーズに空間Ｓ２２２に向けて流通させられることになる。

さらに、培地や細胞が付着した使用済みのチップ１４を収容した廃棄容器３９は、着脱可能であり、必要によりまたは定期的に交換することで、下部空間Ｓ２２の清浄度をも高い状態に回復することができる。さらに、廃棄容器３９への廃棄の際に使用済みのチップ１４を通過させるダクト４０も、必要によりまたは定期的に取り外して、交換あるいは清掃することで、清浄度の向上に寄与することができる。

さらに、本実施形態に係る自動培養装置１は、搬送ロボット５の設置されている中央空間Ｓ１２の上部に、空気清浄部６を備えているので、搬送ロボット５の存在する中央空間Ｓ１２内も常に清浄度が維持されている。したがって、培養室４の扉４ａが開かれたときにも、培養室４内に塵埃が流入することを最小限に抑えることが可能となる。
したがって、本実施形態に係る自動培養装置１によれば、培養中の細胞が塵埃等によって汚染される可能性を低減し、健全な細胞を培養することができるという効果がある。

なお、この発明は、上記実施形態に示した構成に限定されるものではない。すなわち、培養室４の形状や数、搬送ロボット５、給排ロボット１０および分注ロボット１３の形態や数、各種装置の形態や数等は、何ら限定されることなく、適用条件に合わせて任意に設定することができる。

また、導入された骨髄液にＰＢＳを供給して攪拌することにより細胞懸濁液を製造したが、これに代えて、溶血剤を投入して溶血処理することにより、赤血球を取り除くこととしてもよい。

また、成長因子としては、サイトカインの他に、例えば、濃縮血小板、ＢＭＰ、ＥＧＦ、ＦＧＦ、ＴＧＦ−β、ＩＧＦ、ＰＤＧＦ、ＶＥＧＦ、ＨＧＦやこれらを複合させたもの等の成長に寄与する物質を採用することにしてもよい。また、抗生剤としては、ペニシリン系抗生物質の他、セフェム系、マクロライド系、テトラサイクリン系、ホスホマイシン系、アミノグリコシド系、ニューキノロン系等任意の抗生物質を採用することができる。
なお、本発明に係る自動培養装置は、骨髄の間葉系幹細胞の培養に限定されるものではない。生体の種々の組織から採取された細胞や、樹立された細胞ラインを培養してもよい。

また、生体組織補填材としては、リン酸カルシウムに代えて、生体組織に親和性のある材料であれば任意のものでよく、生体吸収性の材料であればさらに好ましい。特に、生体適合性を有する多孔性のセラミックスや、コラーゲン、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ヒアルロン酸、またはこれらの組合せを用いてもよい。また、チタンの様な金属であってもよい。また、生体組織補填材は、顆粒状でもブロック状でもよい。

この発明の一実施形態に係る自動培養装置を示す斜視図である。図１の自動培養装置の第１空間を概略的に示す縦断面図である。図１の自動培養装置の第１空間を概略的に示す平面図である。図１の自動培養装置において用いられる培養容器の一例を示す斜視図である。図１の自動培養装置の骨髄液導入部における作業を模式的に説明する正面図である。図１の自動培養装置の培養処理装置の第１の区画壁を除去して第２の区画壁上の装置を示す斜視図である。図１の自動培養装置の培養処理装置の第１および第２の区画壁を除去して最下位の空間内に設置された装置を示す斜視図である。図１の自動培養装置の培養処理装置の廃棄容器に接続するダクトの取付構造例を示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係る自動培養装置の検体管理方法を説明するフローチャートである。

符号の説明

１自動培養装置
３培養容器
４培養室（培養装置）
８ストッカ
９コンベア（搬送機構）
１９水平移動機構（搬送機構）
３０培養処理装置（処理装置）
５０，５８識別コード（識別符号）
５６容器（導入容器）

Claims

識別符号を付した複数の培養容器を収容し、各培養容器内に検体を投入して培養する自動培養装置の検体管理方法であって、
自動培養装置内に導入された検体の固有情報と、前記培養容器の識別符号とを、検体を培養容器に投入した後に関連づける自動培養装置の検体管理方法。
検体の固有情報に予め関連づけられた識別符号を付した導入容器に検体を収容して自動培養装置内に導入し、
該導入容器の識別符号と前記培養容器の識別符号とを関連づけることにより、検体固有の情報と培養容器の識別符号とを関連づける請求項１に記載の自動培養装置の検体管理方法。
識別符号を付した複数の培養容器を収容するストッカと、
ストッカから取り出した培養容器に、検体を播種するとともに培養容器内の検体に対し所定の処理を施す処理装置と、
培養容器内に播種された検体を培養する培養装置と、
前記ストッカ、処理装置および培養装置において培養容器を搬送する搬送機構と、
搬送機構による搬送経路の途中位置に設けられ、検体が投入された培養容器の識別符号を読み取る読取装置と、
該読取装置により読み取られた識別符号と予め記録されていた検体固有の情報とを関連づける管理装置とを備える自動培養装置。