(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞培養装置であって、
細胞の培養を行う培養機構部と、
前記培養機構部で細胞の培養を行うための培養ソフトウェアを実行処理する制御処理部とを備え、
前記制御処理部は、
前記培養ソフトウェアを実行処理する際に、前記培養機構部の培養スケジュールを決定する培養スケジュールソフトウェアと、決定した前記培養スケジュールに基づく情報を取得し、前記培養機構部を制御し、動作の履歴と培養環境データの記録処理と、エラー処理を行う培養制御ソフトウェアと、を有し、
前記培養スケジュール上でエラーが発生した場合、前記培養制御ソフトウェア単独で処理を実行する、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項２】
請求項１に記載の細胞培養装置であって、
前記制御処理部は、前記培養スケジュールソフトウェアで決定した前記培養スケジュールを、通信により前記培養制御ソフトウェアに伝達する、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項３】
請求項２に記載の細胞培養装置であって、
インタフェース部を更に備え、
前記制御処理部は、
前記培養ソフトウェアを実行し、前記インタフェース部に前記培養機構部に関する項目チェックリストを表示する、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項４】
請求項２に記載の細胞培養装置であって、
インタフェース部を更に備え、
前記制御処理部は、
前記培養制御ソフトウェアを実行し、前記インタフェース部に前記培養機構部の状態を示す画面を表示する、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項５】
請求項４に記載の細胞培養装置であって、
前記制御処理部は、
前記インタフェース部の前記培養機構部の状態を表示する画面に、エラー表示を行う、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項６】
請求項２に記載の細胞培養装置であって、
インタフェース部を更に備え、
前記制御処理部は、
前記培養スケジュールソフトウェアを実行し、前記インタフェース部に複数のコマンドのシーケンスを作成するための画面を表示する、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項７】
請求項６に記載の細胞培養装置であって、
前記培養機構部は、前記細胞の細胞画像を撮像する撮像部を含み、
前記制御処理部は、
前記培養スケジュールソフトウェアを実行し、撮影した前記細胞画像に基づき、前記撮像部の焦点調整を行う、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項８】
請求項６に記載の細胞培養装置であって、
前記培養機構部は、少なくとも一種のセンサを備え、
前記制御処理部は、
前記培養スケジュールソフトウェアを実行し、前記センサの出力を前記インタフェース部に表示する、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項９】
請求項６に記載の細胞培養装置であって、
前記培養機構部は、培養中の前記細胞の細胞画像を撮像する撮像部を含み、
前記制御処理部は、
前記培養スケジュールソフトウェアを実行し、前記細胞画像に基づき、培養中の前記細胞の増殖予想を行う、当該増殖予想を前記インタフェース部に表示する、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の細胞培養装置であって、
前記制御処理部は、
前記培養スケジュールソフトウェアを実行し、前記増殖予想に基づき、前記シーケンスの変更を可能とする、
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項１１】
細胞培養装置の制御装置であって、
培養機構部で細胞の培養を行うための培養ソフトウェアを実行処理する制御処理部と、前記細胞の培養の状況を表示可能なインタフェース部とを備え、
前記制御処理部は、
前記培養ソフトウェアとして、前記培養機構部の培養スケジュールを決定する培養スケジュールソフトウェアと、前記培養スケジュールソフトウェアで決定された前記培養スケジュールに基づく情報を取得し、前記培養機構部を制御し、動作の履歴と培養環境データの記録処理と、エラー処理を行う培養制御ソフトウェアと、を有し、
前記培養スケジュール上でエラーが発生した場合、前記培養制御ソフトウェア単独で処理を実行する、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の制御装置であって、
前記制御処理部は、
前記培養スケジュールソフトウェアで決定した前記培養スケジュールに基づくコマンドを前記培養制御ソフトウェアに伝達する、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の制御装置であって、
前記培養機構部は、
前記細胞の画像を撮像する撮像部を含み、
前記制御処理部は、
前記培養スケジュールソフトウェアにより、前記細胞の画像に基づき、培養中の前記細胞の増殖予想を行い、当該増殖予想を前記インタフェース部に表示し、前記細胞の増殖予想に基づき、前記培養スケジュールの変更を可能とする、
ことを特徴とする制御装置。
【請求項１４】
制御処理部を備える細胞培養装置の制御方法であって、
前記制御処理部は、
培養機構部で細胞を培養するため、
前記培養機構部の培養スケジュールを決定する培養スケジュールソフトウェアと、
前記培養スケジュールソフトウェアで決定された前記培養スケジュールに基づく情報を取得し、前記培養機構部を制御し、動作の履歴と培養環境データの記録処理と、エラー処理を行う培養制御ソフトウェアと、を有し、
前記培養スケジュール上でエラーが発生した場合、前記培養制御ソフトウェア単独で処理を実行する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の制御方法であって、
前記制御処理部は、
前記培養スケジュールソフトウェアで決定した前記培養スケジュールに基づくコマンドを、通信により前記培養制御ソフトウェアに伝達する、
ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞を培養する細胞培養装置、特に、細胞の状態から効率のよい培養方法を選択して細胞培養装置の動作を最適化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、体外で細胞を培養することで、体内の臓器の一部機能を有した生体組織へ再構築した再生組織の開発が盛んである。その中で再生医療は、再生組織により、病気もしくは機能が欠損した臓器を治療するものである。特に、皮膚、軟骨、角膜などは世界中で治療に使用され、一般的な医療となりつつある。また、再生組織は体内の臓器の一部もしくはすべての機能を有することから、薬剤等の効果を評価する試験に使用されることもある。例えば、化粧品や経皮薬などの薬剤効果試験では、既に培養皮膚上皮が実用化されている。【０００３】
このように再生組織が広まりつつあるが、その製造は厳格な工程の下で熟練された作業者の手作業により行われている。そのため、再生組織を製造する場合には、品質安定のための作業者への教育・育成に必要な時間とコスト、人為的なミス、さらに菌などを保有するヒトによる生物学的汚染（コンタミネーション）等を防止する対策に多くのコストを要する。そのため、機器により一連の培養作業を自動化することで、それら問題点を解決させることが期待されている。【０００４】
現在、手作業の培養では、標準手順書等で定められた培養工程に沿って、培地交換等の細胞培養処理をおこなっている。しかし、細胞は同一の培養処理をおこなって、その増殖や変化が同じでないことが多く、不確定な要因によって容易に変化することから、細胞の状態に合わせた培養処理をおこなわなければならない。そこで、その培養処理を進めていく中で、培養している細胞の状態を位相差顕微鏡などで観察し、その形状や増殖具合から、作業者の経験を基に培養工程の変更がなされることがある。現在、自動培養では、手作業用に定められた培養工程を基に、自動培養スケジュールを組み、それを自動培養装置へ組み込んで自動培養処理がなされる。そのため、作業者は細胞の状態によって、自動培養処理の開始前に容易に自動培養スケジュールを作成、修正、選択することが必要である。さらに、例えば培地交換において、通常その培養工程内で処理時間は固定されており、細胞の状態に応じて培地交換の処理時間を変更するためには自動培養スケジュールの作成や変更を容易にすることが必要である。【０００５】
これら課題を解決するために、例えば特許文献１は自動培養スケジュールとその培養履歴を入手することが可能なプログラム構成を提示している。また、例えば特許文献２は細胞の増殖過程からその後の増殖予測を行う手段を提示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６９１８０号公報
【特許文献２】特開２００１−２２４３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載のような培養管理プログラムにおいては、各要素機器の制御方法を示し、それを指定する画面の提示があるものの、培養スケジュールの入力・選定・変更を一元的に行うことができず、操作するべき画面が多くなってしまい、作業者の入力負担が多くなってしまう課題がある。【０００８】
特許文献２に記載のような細胞培養予測システムにおいては、細胞の状態を把握し、それから培地交換等の処理時間をシミュレーションにより推定することが可能になる。しかし、その推定した培地交換等の処理時間に対して、培養スケジュールへの変更処理方法や、変更の承認等といった管理者への情報伝達手段を容易にする課題がある。【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、作業者が培養スケジュールに関する情報を容易に入力可能とし、更に細胞情報から培養スケジュールの変更を容易にするグラフィカルユーザインタフェースを備えた細胞培養装置、制御装置、及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明おいては、細胞培養装置であって、細胞の培養を行う培養機構部と、培養機構部で細胞の培養を行うための培養ソフトウェアを実行処理する制御処理部とを備え、制御処理部は、培養ソフトウェアを実行処理する際に、培養機構部の培養スケジュールを決定する培養スケジュールソフトウェアと、決定した培養スケジュールに従い、培養機構部を制御する培養制御ソフトウェアに分離して実行する構成の細胞培養装置を提供する。【００１１】
また、上記の目的を達成するため、本発明においては、細胞培養装置の制御装置であって、培養機構部で細胞の培養を行うための培養ソフトウェアを実行処理する制御処理部と、細胞の培養の状況を表示可能なインタフェース部とを備え、制御処理部は、培養ソフトウェアを、培養機構部の培養スケジュールを決定する培養スケジュールソフトウェアと、培養スケジュールソフトウェアで決定された培養スケジュールに従い、培養機構部を制御する培養制御ソフトウェアとに分離して実行する構成の制御装置を提供する。【００１２】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明おいては、制御処理部を備える細胞培養装置の制御方法であって、制御処理部は、培養機構部で細胞を培養するため、培養機構部の培養スケジュールを決定する培養スケジュールソフトウェアと、培養スケジュールソフトウェアで決定された培養スケジュールに従い、培養機構部を制御する培養制御ソフトウェアとを、分離して実行する制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
これらにより、作業者の培養スケジュール作成のための入力作業を最小とし、入力ミスをなくして操作を容易にし、細胞培養予想から培養スケジュールの最適化とその管理が可能になり、培養・製造する生体組織の品質の安定化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施例の細胞培養装置の培養ソフトウェア全体の機能構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施例に係る、細胞培養装置の全体装置構成の一例を示す図である。
【図３Ａ】第１の実施例に係る、細胞培養装置の細胞培養ソフトウェアのメインルーチンの一例を示す図である。
【図３Ｂ】第１の実施例に係る、細胞培養装置の細胞培養ソフトウェアのサブルーチンの一例を示す図である。
【図４】第１の実施例に係る、細胞培養ソフトウェア起動時の画面の一例を示す図である。
【図５Ａ】第１の実施例に係る、細胞培養制御ソフトウェアのメイン画面の一例を示す図である。
【図５Ｂ】第１の実施例に係る、細胞培養制御ソフトウェアのサブ画面の一例を示す図である。
【図５Ｃ】第１の実施例に係る、細胞培養制御ソフトウェアのサブ画面の駆動系状態表示の一例を示す図である。
【図６】第１の実施例に係る、培養スケジュールソフトウェアのメイン画面の一例を示す図である。
【図７】第１の実施例の、培養スケジュールソフトウェアに関するコマンドリスト作成ソフトウェアの画面の一例を示す図である。
【図８】第１の実施例に係る、培養スケジュールソフトウェアに関するシーケンス作成ソフトウェアの画面の一例を示す図である。
【図９】第１の実施例に係る、培養スケジュールソフトウェアに関する保存データ処理ソフトウェアの画面の一例を示す図である。
【図１０】第１の実施例に係る、培養スケジュールソフトウェアに関する顕微鏡位置調整ソフトウェアの画面の一例を示す図である。
【図１１】第１の実施例に係る、培養スケジュールソフトウェアに関する細胞増殖予測ソフトウェアの画面の一例を示す図である。
【図１２】第１の実施例に係る、細胞培養装置のシステム構成の一例を示す図である。
【図１３Ａ】第１の本実施例に係る、細胞培養装置の通信プロトコルのパケットフォーマットの一例を示す図である。
【図１３Ｂ】第１の本実施例に係る、細胞培養装置の通信プロトコルのコマンドの一例を示す図である。
【図１４Ａ】第２の実施例に係る、外部通信型（遠隔操作型）細胞培養装置の構成例を示す図である。
【図１４Ｂ】第３の実施例に係る、外部通信型（遠隔操作、集中制御型）細胞培養装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。本明細書の細胞培養装置において、細胞を培養する培養機構部を、細胞を培養するための制御を行う制御処理部や制御装置と区別するため、ハードウェアと呼ぶ場合がある。
【実施例１】
【００１６】
第１の実施例に係る自動培養装置のシステム、及びＧｒａｐｈｉｃａｌ  Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＧＵＩ）は、培養スケジュールソフトウェア（ソフト）と自動培養装置制御ソフトウェア（ソフト）を分離し、その間で必要な情報を通信する構成を備える。【００１７】
本実施例の培養スケジュールソフトウェアの好適な態様は、培養スケジュールを一元的に実行するソフトウェアのメイン画面からコールする、細胞播種、培地交換といった培養処理方法を作成するコマンドリスト作成ソフトウェア、それら培養処理方法のタイムラインを作成するシーケンス作成ソフトウェア、温度等の履歴や情報を表示する動作履歴を表示する保存データ処理ソフトウェア、ピント（焦点）合わせが可能な顕微鏡位置調整ソフトウェア、細胞増殖曲線を予想してタイムラインにオフセットを入れる細胞増殖予測ソフトウェアから構成する。【００１８】
一方、本実施例の自動培養制御ソフトウェアの好適な態様にあっては、モータ・バルブや環境保持装置等の制御や、センサ値と動作記録の保管、培養機構部であるハードウェアのエラーを管理する。そして、自動培養制御ソフトウェアは通常メイン画面を表示せず、代表的なセンサ値をサブ画面で表示する構成とした。【００１９】
また、本実施例の好適な態様にあっては、培養スケジュール上のエラー発生時は培養スケジュールソフトウェア、ハードウェア上のエラー発生時は自動培養制御ソフトウェアそれぞれのエラーダイアログを表示する。培養スケジュールソフトウェアと自動培養制御ソフトウェア間で通信をしており、例えば、培養スケジュールソフト上でモータを動かすコマンドが入力された場合、通信により、コマンドを自動培養制御ソフトウェアに伝達し、当該コマンドに基づき自動培養制御ソフト上でモータの制御を実施し、その結果の情報を培養スケジュールソフトに返す。この一連の動作の通信記録（ログ）を採ることで自動培養時の機器類の動作の履歴を取ることを可能にする。また、培養スケジュール上でエラーが発生した場合、自動培養制御ソフト単独で安全な退避処理を実行することができ、安全性が向上する。また、自動培養制御に関わる入力を考慮しなくてもよいため、培養スケジュール作成のための入力作業を最小にでき、ＧＵＩから入力ミスをなくして操作を容易にし、細胞培養予想から培養スケジュールの最適化とその管理を可能にする。【００２０】
以下、第１の実施例に係る自動培養装置の一例を、自動培養ソフトウェア全体構成、培養スケジュールソフトウェアの構成、自動培養装置のシステム構成の順に説明する。【００２１】
＜自動培養ソフトウェア全体構成＞
図１、図２、図３Ａ、及び図３Ｂを用いて、自動培養装置と、その自動培養ソフトウェア１０の全体構成と、その各ソフトウェア、プログラムの役割について説明する。【００２２】
まず、図１にて自動培養ソフトウェア１０の全体構成について説明する。同図に示す様に、本実施例の自動培養ソフトウェア１０は大きく分けて、培養スケジュールソフトウェア１５、自動培養制御ソフトウェア１２からなる。自動培養装置の培養機構部であるハードウェア３３は、自動培養制御ソフトウェア１２によって制御される。【００２３】
図２にその一例を示す様に、本実施例の自動培養装置９９は、自動培養制御ソフトウェア１２と培養スケジュールソフトウェア１５からなる自動培養ソフトウェア１０を実行する制御処理部１０２と、操作者が制御処理部１０２に指示を行うための少なくとも表示部・入力部からなるインタフェース部１００、１０１、制御処理部１０２によって制御される自動培養装置９９の培養機構部であるハードウェア３３とで構成される。自動培養装置のハードウェア３３としては、自動培養装置のタイプにもよるが、例えば、培養容器を取り扱うマニュピュレータの駆動用モータや、培地や細胞液を供給するためのポンプ、搬送チューブの開閉機構、更には冷蔵庫制御部、或いは湿度等の環境保持設備があるが、なんらこれらに限定されるものではない。【００２４】
図２の制御処理部１０２としては、後に自動培養装置９９のシステム構成で説明するように、例えば、中央処理部（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）、記憶部であるメモリ、入力部、表示部等を有する、通常のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）のＣＰＵを用いることができる。そして、メモリ等の記憶部に記憶された上述の自動培養ソフトウェア１０を、適宜ＰＣのＣＰＵで実行する。本明細書において、制御処理部という場合、このＣＰＵのみ、あるいは少なくともＣＰＵで実行される各種のソフトウェアを記憶するメモリ等の記憶部を含めたものを意味することとする。なお、図２に示した自動培養装置の構成を、ソフト内蔵型（自律型）と呼ぶ。同図において、自動培養装置９９の制御処理部１０２で、本実施例の自動培養制御ソフトウェア１２と、培養スケジュールソフトウェア１５が実行され、自動培養制御ソフトウェア１２の制御により、各種のハードウェアが制御される。【００２５】
図１に示す様に、自動培養制御ソフトウェア１２は、自動培養制御メイン画面表示１３、サブ画面表示１４、コマンド処理２２、デバイス制御処理２３、モニタリング処理２４、リアルタイム制御処理２５、記録処理２６、非常停止処理２７、エラー処理２８、オプション設定処理２９、及びオープニング・起動時チェックリスト３０の各機能プログラムからなる。一方、培養スケジュールソフトウェア１５は、メイン画面１６表示、コマンドリスト作成１７、シーケンス作成１８、保存データ処理１９、顕微鏡位置調整２０、及び細胞増殖予測２１の各機能プログラムからなる。【００２６】
自動培養ソフトウェア１０の自動培養制御ソフトウェア１２と培養スケジュールソフトウェア１５はお互いに、図１３Ａ、図１３Ｂで説明する所定の通信手段によりコマンド、コマンドリストやシーケンス等の必要な情報の通信３１を行っている。ハードウェア３３の制御については、培養スケジュールソフトウェア１５が行うことはできず、自動培養制御ソフトウェア１２からの通信３２のみによってなされる。【００２７】
図３Ａ、図３Ｂにそれぞれ、本実施例の自動培養ソフトウェア１０のメインルーチンとサブルーチンの一例を示す。
図３Ａに示すように、自動培養ソフトウェアが起動されると、自動培養制御ソフトウェア１２が起動し（Ｓ３０１）、Ｓ３０２において、初期項目を全てチュックしたか否かを確認後、自動培養制御ソフトウェア１２、培養スケジュールソフトウェア１５の順に立ち上がる（Ｓ３０３）。
そして、Ｓ３０４、Ｓ３０５の確認後、自動培養処理（ＡＵＴＯ）が実行される（Ｓ３０６）。その後、自動培養処理が終了したか否かを定期的に確認し（Ｓ３０７）、終了した場合、終了プログラムを実行し、終了表示を表示部に示して（Ｓ３０８）、終了する（Ｓ３０９）。【００２８】
図３Ｂには、図３Ａの処理フローのサブルーチンである自動培養処理（ＡＵＴＯ）を示した。同図から明らかなように、ＡＵＴＯ（Ｓ３１０）は、細胞を播種したか否かの確認を行い（Ｓ３１１）、所定の複数のシーケンス（Ｓ３１２〜Ｓ３１４）を実行し、Ｓ３１５において所定の時間経過かを確認し、所定の時間経過を確認した場合、複数のシーケンス（Ｓ３１６〜Ｓ３１８）を実行後、Ｓ３１９において、全ての処理を終えたかを確認し、メインルーチンに戻る処理を行う。【００２９】
図４〜図６を用いて、以上の自動培養ソフトウェア１０の実行の際における、本実施例の画面表示について説明する。なお、本実施例における各種の表示画面は、上述したＰＣの表示部や、その他の操作者が観察できるディスプレイ画面上に表示されるものである。制御処理部１０２における自動培養ソフトウェア１０の起動後、自動培養制御ソフトウェア１２が立ち上がり、図４に示す起動画面からオープニング・起動時チェックリスト３０の処理後、培養スケジュールソフトウェア１５が立ち上がり、標準的には、図５Ｂの自動培養制御サブ画面１４と、図６の培養スケジュールメイン画面１６がディスプレイの表示部に表示され、自動培養処理が始まる。以上の一連の流れにおける各画面表示について、以下に説明する。【００３０】
図４を用いて、制御処理部１０２による自動培養ソフトウェア１０の起動後の起動画面１１でオープニング・起動時チェックリスト３０の処理について説明する。自動培養ソフトウェア１０を起動すると、図４の起動画面１１が表示される。ここには、例えば消耗品を準備した等の自動培養処理に関わる、培養機構部であるハードウェア内などの重要な所定項目がチェックリスト３０内に記載されており、全てのダイアログ３４にチェック入れることで、スタートボタン３５を押すことが可能になる。チェックリスト３０内の項目で当てはまらないものがあった場合には、キャンセルボタン３６を押して、制御処理部１０２による自動培養ソフトウェア１０を終了する。【００３１】
次に、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、及び図６を用いて、自動培養制御ソフトウェア１２の動作と、自動培養制御ソフトウェアメイン画面１３及び同サブ画面１４と、培養スケジュールソフトウェア１５のメイン画面１６について説明する。図４の起動画面１１のスタートボタン３５を押した後、図５Ｂに示す自動培養制御ソフトウェア１２のサブ画面１４と、図６に示す培養スケジュールソフトウェア１５のメイン画面１６がそれぞれ、ディスプレイの表示画面上に表示される。【００３２】
図５Ａは、自動培養制御ソフトウェア１２の自動培養制御メイン画面１３を示すが、このメイン画面１３は通常は表示画面上に表示せず、詳細設定が必要な場合やメンテナンス時に使用する。図５Ａの自動培養制御メイン画面１３には、培養スケジュールソフトウェア１５とハードウェア３３との通信状態や履歴を表示３９し、またハードウェア３３からのステータスを示すセンサ値等の表示とその詳細の制御ボタン４０、ハードウェア３３の駆動系をコントロールするための制御ボタン４１が表示されている。【００３３】
この自動培養制御メイン画面１３から、自動培養制御ソフトウェア１２のコマンド処理２２、デバイス制御処理２３、モニタリング処理２４、リアルタイム制御処理２５、記録処理２６、非常停止処理２７、エラー処理２８及びオプション設定処理２９の全てにアクセスし、状態の確認やその設定値の変更を可能にする。【００３４】
図５Ｂは自動培養制御ソフトウェア１２の自動培養制御サブ画面１４で、通常はこのサブ画面１４を表示し、ステータスの表示３７や駆動系状態表示３８をする。図５Ｂの自動培養制御サブ画面１４には、その自動培養制御メイン画面１３の一部の機能を表示している。培養する環境によって変更可能であるが、温度や二酸化炭素濃度等の培養環境に関するステータスを示すセンサ値の表示３７や、自動培養処理に関わるハードウェア３３、とりわけ駆動系の状態３８を自動培養制御サブ画面１４では表示する。自動培養制御サブ画面１４と自動培養制御メイン画面１３を切替えるための切替ボタン４２を表示することが可能であるが、セキュリティの観点から、切替時にはパスワード等の電子認証を設けることが可能である。【００３５】
図５Ｃに、このサブ画面１４の駆動系状態表示３８に示される表示の一例として、培養装置エラー情報の表示を示している。図５Ｃに明らかなように、エラー名称、エラー詳細内容、エラー発生時間等が表示されると共に、表示画面には、エラーに対応する処理を操作者が選択する、継続、ＯＫ、終了、中止のボタンが表示される。【００３６】
図６は培養スケジュールメイン画面を示す、自動培養処理はこのメイン画面１６でなされる。自動培養処理の実行方法について、以下に説明する。まず、後述のシーケンス作成ソフトウェア１８で作成した自動培養シーケンスファイルを選択４３すると、コマンドリストダイアログ４４とシーケンスダイアログ４５内に実行内容が表示され、カレンダー４６に培養処理日程が表示される。内容をチェックして、スタートボタン４７を押すと、自動培養処理が開始する。この際、実行時間４８、次回動作時間４９、終了予測時間５０、カレンダー４６の表示がスタートボタン４７押下時に更新する。また現状表示５１が停止から自動培養中へ変更する。自動培養処理がおこなわれている場合、実行中のコマンドとコマンドリストがそれぞれ、コマンドリストダイアログ４４とシーケンスダイアログ４５内で強調して表示される。【００３７】
また、シーケンスダイアログ４５にはタイムライン表示５２があり、実行中のコマンドリストの実行時間において視覚的な判断を可能にする。自動培養処理中でやむを得ず、停止するため一時停止ボタン５３と停止ボタン５４がある。一時停止ボタン５３は再度押すと、一時停止した動作から自動培養処理を再開することができる。停止ボタン５４は動作を全て止めてしまうため、同じ動作から自動培養処理を再開することができない。培養スケジュールメイン画面１６には細胞増殖予測２１、顕微鏡位置調整２０、保存データ処理１９、シーケンス作成１８、コマンドリスト作成１７の各ソフトウェアがある。これはシーケンスファイルを実行する培養スケジュールメイン画面１６の操作において重要な役割がある。
次に、各ソフトウェアの構成について説明する。【００３８】
＜培養スケジュールソフトウェアの構成＞
図７及び図８を用いて、本実施例における、シーケンスファイルを作成するためのインタフェース部としてのコマンドリスト作成画面と、シーケンス作成画面について説明する。自動培養処理において、細胞播種、培地交換、細胞顕微鏡観察等をハードウェア３３が行うため、それぞれのコマンドリストが必要になる。コマンドは一般的に装置設計者が定めた文字列からなるため、作業者がコマンドリストを書くことは困難である。【００３９】
そこで、本実施例における、コマンドリストの作成を容易にするためのインタフェース部であるＧＵＩが、図７に示したコマンドリスト作成画面１７である。コマンド選択ダイアログ５５に例えばモータ動作という表示があり、それを選択すると、コマンド内容選択５６内で回転速度や回転数を入力して、コマンドリスト５７に追加すると、翻訳してコマンドが入力される。このような作業により作成したコマンドリスト５７はテキストなどのデータで任意の名前（例えば、細胞播種、培地交換等）で保存５８することができ、必要に応じてコマンドリスト名を指定して出力５９することができる。コマンドリスト５７の修正には、追加６０、削除６１、更新６２が可能でさらに、ハードウェア３３を動かす動作チェック６３も可能とする。【００４０】
ここで作成したコマンドリスト５７を指定の時間で実行するシーケンスの作成を容易にするためのＧＵＩが、図８に示したシーケンス作成画面１８である。コマンドリスト選択ダイアログ６４に例えば培地交換の表示があり、それを選択すると、コマンドリスト実行時間入力６５で、時間を入力して、シーケンスリスト６６へ追加することができる。このような作業により作成したシーケンスリスト６６はテキストなどのデータで任意の名前（例えば、角膜細胞培養用シーケンス）で保存６７することができ、また必要に応じてシーケンス名を指定して出力６８することができる。シーケンスリスト６６は日数指定タブタブ７３があり、自動培養処理日ごとにコマンドリスト５７を入力することが可能である。シーケンスリスト６６の修正には追加６９、削除７０、更新７１が可能で、さらにハードウェア３３を動かす動作チェック７２も可能とする。【００４１】
次に、図９を用いて、保存データからセンサ値をグラフ化するための保存データ処理画面１９の一例について説明する。自動培養制御ソフトウェア１２内の記録処理で、常に温度、二酸化炭素濃度等の培養環境に関するセンサ値を、一般的にはテキスト形式で保存している。自動培養実施中、もしくは終了後に作業者は過去の培養環境データを検索７４して、自動培養処理内で正常な環境下で細胞が培養されたかを調べる。【００４２】
そこで、本画面により作業者が必要な条件で保存データをグラフ化することで、作業者が現在もしくは過去の培養状況に関する判断を容易にする。グラフ化したいデータをグラフ表示センサ値選択ダイアログ７５から選択する。この際、グラフの縦軸の最大値、最小値を決定できる。そして、グラフに表示したい期間を検索ダイアログ７４で選択すると、センサ値グラフダイアログ７６に要求するグラフが表示される。このグラフはグラフ保存ダイアログ７７で保存でき、保存データファイル選択ダイアログ７８で、過去のグラフデータを出力できる。保存したデータは、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）、ＢＭＰ（Ｂｉｔ  Ｍａｐ）、ＴＩＦＦ（Ｔａｇｇｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｆｉｌｅ  Ｆｏｒｍａｔ）、及びＰＮＧ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｇｒａｐｈｉｃｓ）等の画像形式でも保存可能である。また、センサ値グラフダイアログ７６で表示されるグラフ内にエラー発生を示すサインを入れることも可能である。【００４３】
図１０を用いて、細胞画像を撮影する顕微鏡の位置調整を可能とする顕微鏡位置調整画面２０の一例について説明する。ジョグダイアルダイアログ７９で数値入力またはその中の画面上のジョイスティック等により顕微鏡を移動する。また、その中で現在の位置の保存や、過去に保存した移動先の位置を呼び出して、移動することも可能である。現在の顕微鏡位置はＸ、Ｙ、Ｚ値画面８０にＸ、Ｙ、Ｚ値が表示される。操作ボタン８１には照明やカメラ電源等のＯＮ、ＯＦＦがあり、それらの操作により細胞画像が顕微鏡画像８２に表示される。顕微鏡画像８２に表示される細胞画像はＲＧＢ調整８３により色合い等の変更やシャープネス等の変更を可能にする。【００４４】
細胞画像のピントはジョグダイアル７９によるＺ軸の変更もしくはオートフォーカス８４によりなされる。そして、例えば細胞が浮遊状態、接着状態、重層化状態でピントが変化する場合、自動ピント修正用オフセット８４により、顕微鏡の位置を変更することが可能になる。手動で細胞画像を撮影する場合は、撮影ボタン８５により顕微鏡画像８２に表示されている細胞画像をＪＰＥＧ、ＢＭＰ、ＴＩＦＦ及びＰＮＧ等の画像形式で保存することができる。培養シーケンス内で自動撮影による細胞画像の保存はコマンドリスト４４による操作で実施することができる。その実行処理中に本画面２０を表示することで、顕微鏡画像８２から撮影している細胞画像をリアルタイムに確認できる。【００４５】
図１１を用いて、細胞の増殖状態から培地交換や顕微鏡観察のスケジュールを変更する細胞増殖予想画面２１の一例について説明する。細胞画像や培地成分等から得た細胞数を細胞増殖予測画面２１内の細胞増殖グラフ８６にプロットしていくと、途中までの細胞数変化８７が表示される。また、培養スケジュール上の培地交換日８８が培養日数に表示される。そこで、細胞増殖予測ボタン９０押すと、公知の手法により、それまでの細胞数変化８７から細胞数予測９１と、培地交換推奨日８９を予想することができる。また、細胞増殖予想ボタン９０を、公知の細胞数予想手法やパラメーター処理方法を選択可能に構成しておくことにより、細胞の種類から最適な予想方法を選択することができる。【００４６】
培地交換日８８を予想された培地交換推奨日８９に変更するため、培地交換日８８にオフセットかける。オフセット設定ダイアログ９２から設定し、変更ボタン９３によりシーケンス４５の変更がなされる。変更したシーケンス４５を中止して、初期の培地交換日８８に修正する場合には中止ボタン９４を押す。培養終了予想日や培養終了までの時間は表示９５され、終了時にはそれらが例えば、培養終了等で表示される。【００４７】
＜自動培養装置のシステム構成＞
図１２は、自動培養ソフトウェア１０が制御対象とするハードウェア３３である自動培養装置９９における内部機器を制御するための制御システムの構成を示すブロック図である。【００４８】
自動培養装置９９の制御システムは、制御の状況をユーザーに示す表示部１００と、データや指示を入力するための入力部（タッチパネル、キーボード、マウス等）１０１とからなるインタフェース部と、自動培養装置９９の各動作を制御する、中央処理部（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）で構成される制御処理部１０２と、キャッシュ等の動作を行うためのメモリ１０３と、ネットワークインタフェースとして機能する通信部１０４と、自動培養ソフトウェア１０を含むプログラムやパラメーター等を格納するＲＯＭ１０５と、一時的にデータや処理結果を格納するＲＡＭ１０６を備えている。なお、通信部１０４もインタフェース部としても良い。【００４９】
更に、ヒーター、二酸化炭素供給等の処理をおこない、それらのセンサによる環境保持装置１０７、マニュプレータ１１０、冷蔵庫内の環境を制御する冷蔵庫制御１０８とポンプ１１１トからなる培地供給システム１０９を備えている。このうち、バス、或いは通信路を介して接続され、点線で囲った、表示部１００〜ＲＡＭ１０６が、先に説明したＰＣ等のコンピュータに対応し、環境保持装置１０７〜ポンプ１１１が、自動培養装置の培養機構部としてのハードウェア３３に対応している。【００５０】
ユーザーが入力部１０１や通信部１０４から処理するべき培養工程を指示すると、制御処理部１０２は、ＲＯＭ１０５に格納された自動培養ソフトウェア１０、特に自動培養制御ソフトウェア１２からの命令に従って、リアルタイム制御２５を進め、温度３７℃、５％二酸化炭素濃度、湿度１００％、清潔環境野とする。培地供給システム１０９設置後に冷蔵庫制御１０８をおこなう。そして、制御処理部１０２は、ＲＯＭ１０５に格納された自動培養ソフトウェア１０のプログラムに従って、マニピュレーター１１０や培地供給システム１０９のポンプ１１１により、培養容器での細胞培養処理を実施する。随時、表示部１００と通信部１０４でその処理状況をユーザーに示すことができる。細胞培養処理が終了したら、表示部１００と通信部１０４で終了をユーザーに示し、培養容器の脱着もしくはインキュベーター扉が開いたことを感知し、制御処理部１０２は、ＲＯＭ１０５に格納された自動培養ソフトウェア１０の終了プログラムに従い、終了処理をおこなう。以上により、自動培養装置９９による一連の細胞培養処理を実現することが可能となる。【００５１】
本実施例における自動培養装置内のコマンド、シーケンス等の情報の伝達路である通信３１としては、通常のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）を用い、既存の通信プロトコルである、ＵＤＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）や，ＴＣＰ（Ｔｒａｎｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）／ＩＰを用いて情報のやり取りを行うことができる。通信３２も同様に構成することもできる。【００５２】
図１３Ａ、１３Ｂに本実施例の自動培養装置内の通信３１の通信プロトコルとして、ＵＤＰ／ＩＰを用いた場合のパケットフォーマットの一例を図示した。
通信３１においては、図１３Ａに示すパケットフォーマット１２０でコマンド及びレスポンスを実現する。パケットフォーマット１２０中、ＳＴＸはパケットの先頭を、コマンドは通信内容本体を、ＥＴＸはコマンドの終端を、ＣＲはパケットの終端を示す。【００５３】
図１３Ｂに示すテーブル１２１は、通信３１のコマンド及びレスポンス内容の一例を示す。各項番に対応し、コマンドとレスポンスが設定され、図示する識別子が割り振られている。
【実施例２】
【００５４】
次に、第２の実施例として、上述した第１の実施例の自動培養ソフトウェア１０中の自動培養制御ソフトウェア１２のみを自動培養装置９９内に保有する、外部通信型（遠隔操作型）自動培養装置の実施例を説明する。なお、以下の説明は実施例１との差分のみを説明するが、その余の部分が実施例１の構成と同様に構成することができる。また、便宜上、インタフェース部１００、１０１の図示を省略した。【００５５】
図１４Ａにおいて、自動培養装置９９の内部には、自動培養制御ソフトウェア１２のみを保有する制御処理部１０２と、制御処理部１０２と通信３２を介して接続されるハードウェア３３が存在し、培養スケジュールソフトウェア１５は、外部ネットワークへの通信路である通信３１に接続された外部制御処理部１１２の内部に保有されている。そして、通信３１を介した、外部制御処理部１１２内で動作する培養スケジュールソフトウェア１５からの制御により、制御処理部１０２内の自動培養制御ソフトウェア１２が動作する。本実施例における通信プロトコルも、ＵＤＰ／ＩＰや、ＴＣＰ／ＩＰを用いることができる。なお、本実施例における自動培養制御ソフトウェア１２中の一部分である、オープニング・起動時チェックリスト３０等の機能も、外部制御処理部１１２側に移行することもできる。何れにしても、本実施例の構成おいては、制御処理部は、制御処理部１０２と外部制御処理部１１２を含む総称となる。【００５６】
本実施例の構成によれば、自動培養装置９９から離れて、遠隔操作が可能となると共に、自動培養装置９９の制御処理部１０２内で実行されるソフトウェア量が軽減されるため、自動培養装置９９内の処理部の負担を軽くすることが可能である。
【実施例３】
【００５７】
次に、図１４Ｂを用い、第３の実施例である外部通信型（遠隔操作、集中制御型）自動培養装置の実施例を説明する。実施例２同様、以下の説明は実施例１や実施例２との差分のみを説明するが、その余の部分が実施例１や実施例２の構成と同様に構成することができる。同様に、便宜上、インタフェース部１００、１０１の図示を省略した。【００５８】
図１４Ｂに示すように、本実施例の構成にあっては、複数の自動培養装置９９が、遠隔に設置される外部制御処理部１１２によって制御される構成を有する。複数の自動培養装置９９各々の内部には、実施例２に示した自動培養装置と同様、ハードウェア３３と、自動培養制御ソフトウェア１２を内蔵する制御処理部１０２とが設置され、これら複数の自動培養制御ソフトウェア１２は、通信３１を介して、外部制御処理部１１２内の、それぞれ対応する培養スケジュールソフトウェア１５によって制御される構成を有する。なお、本実施例における自動培養制御ソフトウェア１２中の一部分である、オープニング・起動時チェックリスト３０等の機能も、外部制御処理部１１２側に移行することもできる。何れにしても、本実施例の構成おいては、制御処理部とは、制御処理部１０２と外部制御処理部１１２を含む総称となる。【００５９】
本実施例の構成によれば、複数の自動培養装置を、遠隔に設置された外部制御処理部１１２の操作者により、纏めて制御管理することができる。【００６０】
以上説明したように、本発明においては、培養スケジュールソフトウェアを自動培養制御ソフトウェアと分離し、両者間で通信する構成とし、培養スケジュールソフトウェアはＧＵＩにより培養スケジュール作成のための作業者の入力作業や細胞培養予想からのスケジュール変更プロセスを最小とし、入力ミスをなくして操作を容易にする。培養スケジュール管理は培養スケジュールソフトウェアでおこなう。自動培養制御ソフトウェアはバックグラウンドで動作し、培養スケジュールソフトとの通信によりハードウェアを制御する。培養スケジュールソフトがダウンした場合、自動培養制御ソフトウェアで管理することで、製造する生体組織の品質の安定化を可能にする。さらに、培養スケジュールソフトウェアには、その処理方法を作成するコマンドリスト作成ソフトウェア、時間ごとの処理方法を作成するシーケンス作成ソフトウェア、動作履歴表示ソフトウェア、顕微鏡位置調整ソフトウェア、培養予測ソフトウェアが存在し、また、自動培養制御ソフトウェアは各要素機器の制御やセンサ値の保管、ハードウェアエラーを管理することができる。【００６１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。上記の実施例においては、自動培養装置を例示して説明したが、本発明は、培養装置の制御が全て自動化されている必要はなく、細胞培養装置の細胞の培養の制御の一部分が制御処理部の自動培養制御ソフトウェアによって制御される細胞培養装置にも適用可能である。【００６２】
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。【００６３】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、それぞれの機能を実現するプログラムを実行することによりソフトウェアで実現する場合を例示して説明したが、各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報はメモリのみならず、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体におくことができるし、必要に応じてネットワーク等を介してダウンロード、インストールすることも可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１０    自動培養ソフトウェア
１１    起動画面
１２    自動培養制御ソフトウェア
１３    メイン画面
１４    サブ画面
１５    培養スケジュールソフトウェア
１６    メイン画面
１７    コマンドリスト作成（画面含む）
１８    シーケンス作成（画面含む）
１９    保存データ処理（画面含む）
２０    顕微鏡位置調整（画面含む）
２１    細胞増殖予測（画面含む）
２２    コマンド処理
２３    デバイス制御処理
２４    モニタリング処理
２５    リアルタイム制御処理
２６    記録処理
２７    非常停止処理
２８    エラー処理
２９    オプション設定処理
３０    オープニング・起動時チェックリスト３０
３１    通信
３２    通信
３３    ハードウェア
３４    ダイアログ
３５    スタートボタン
３６    キャンセルボタン
３７    ステータス表示（サブ）
３８    駆動系状態表示（サブ）
３９    通信状態表示
４０    ステータス表示・制御ボタン
４１    駆動系コントロール・制御ボタン
４２    切替ボタン
４３    シーケンスファイル選択
４４    コマンドリストダイアログ
４５    シーケンスダイアログ
４６    カレンダー
４７    スタートボタン
４８    実行時間
４９    次回動作時間
５０    終了予測時間
５１    現状表示
５２    タイムライン表示
５３    一時停止ボタン
５４    停止ボタン
５５    コマンド選択
５６    コマンド内容選択
５７    コマンドリスト
５８    保存
５９    出力
６０    追加
６１    削除
６２    更新
６３    動作チェック
６４    コマンドリスト選択
６５    コマンドリスト実行時間入力
６６    シーケンスリスト
６７    保存
６８    出力
６９    追加
７０    削除
７１    更新
７２    動作チェック
７３    タブ
７４    検索
７５    グラフ表示センサ値選択
７６    センサ値グラフ
７７    グラフ保存
７８    保存データファイル選択
７９    ジョグダイアル
８０    ＸＹＺ値
８１    操作ボタン
８２    顕微鏡画像
８３    ＲＧＢ調整
８４    オートフォーカス・オフセット
８５    撮影ボタン
８６    細胞増殖グラフ
８７    細胞数変化
８８    培地交換日
８９    培地交換推奨日
９０    細胞増殖予測ボタン
９１    細胞数予測
９２    オフセット設定
９３    変更ボタン
９４    中止ボタン
９５    培養終了ダイアログ
９９    自動培養装置
１００、１０１  インタフェース部
１０２  制御処理部
１０３  メモリ
１０４  通信部
１０５  ＲＯＭ
１０６  ＲＡＭ
１０７  環境保持装置
１０８  冷蔵庫制御
１０９  培地供給システム
１１０  マニピュレーター
１１１  ポンプ
１１２  通信フォーマット
１１３  コマンドリスト
１１４  外部制御処理部
【図１】
0005905078.tif 000002
【図２】
0005905078.tif 000003
【図３Ａ】
0005905078.tif 000004
【図３Ｂ】
0005905078.tif 000005
【図４】
0005905078.tif 000006
【図５Ａ】
0005905078.tif 000007
【図５Ｂ】
0005905078.tif 000008
【図５Ｃ】
0005905078.tif 000009
【図６】
0005905078.tif 000010
【図７】
0005905078.tif 000011
【図８】
0005905078.tif 000012
【図９】
0005905078.tif 000013
【図１０】
0005905078.tif 000014
【図１１】
0005905078.tif 000015
【図１２】
0005905078.tif 000016
【図１３Ａ】
0005905078.tif 000017
【図１３Ｂ】
0005905078.tif 000018
【図１４Ａ】
0005905078.tif 000019
【図１４Ｂ】
0005905078.tif 000020