(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の細胞から形成された細胞塊を培養容器中から目的地にまで搬送する細胞搬送装置であって、
前記細胞塊を観察可能に保持できる保持部と、
前記保持部が保持した前記細胞塊を前記培養容器中から前記目的地まで移動するように前記保持部を移動する移動部と、
前記保持部に保持されている前記細胞塊を移動中に撮像して撮像データを得る撮像部と、
を有し、
前記撮像部は、前記保持部の周囲を公転する公転機構をもつ細胞搬送装置。
【請求項２】
前記保持部は、前記培養容器中から前記目的地までの間で保持した前記細胞塊を前記撮像部の光軸と一致しない回転軸にて回転する回転部をもつ請求項１に記載の細胞搬送装置。
【請求項３】
前記移動部は、前記撮像部を前記保持部と共に移動させる請求項１又は２に記載の細胞搬送装置。
【請求項４】
前記保持部は、
前記細胞塊を先端部に保持するノズルと、
前記ノズル内を減圧する減圧部と、
をもつ請求項１〜３のうちの何れか１項に記載の細胞搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塊状の細胞を搬送する細胞搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分化した幹細胞などの細胞を培養して生体内に移植することが行われている。細胞の培養はウェルプレート内などで行われ、培養した細胞は何らかの入れ物（チャンバ）に挿入した状態で移植することがある。培養した細胞をチャンバ内に挿入する動作の自動化を実現するためにはウェルプレートからチャンバに搬送する動作を行う細胞搬送装置を採用する必要がある。【０００３】
細胞搬送装置は搬送に際して細胞を正常に採取できたか、また細胞をチャンバ内に正常に入れることができたかの確認をする必要がある。例えば、ウェルプレートから細胞を採取した直後に真上からウェルプレート内を確認しウェルプレート内に細胞が存在しない場合にうまく採取できたものと判断する方法がある（特許文献１）。【０００４】
しかしながら、ウェルプレート内に細胞が無いからといって正常に採取できたとは限らない。特に培養後の細胞が複数個集まり、その形態が塊状になる場合にはそのままの形態で搬送することが求められるため、培養された細胞が予期せぬ形態になっていたり、うまく採取することができなかったりすることがあるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１３−５２２６４１号公報
【特許文献２】特開２００９−３０１６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記実情に鑑み完成したものであり、塊状の細胞（細胞塊）を搬送する際にその細胞塊を正常に取り扱うことができたかどうかを監視することができる細胞搬送装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、以下の発明を完成した。すなわち、上記課題を解決する本発明の細胞搬送装置は、複数の細胞から形成された細胞塊を培養容器中から目的地にまで搬送する細胞搬送装置であって、前記細胞塊を観察可能に保持できる保持部と、前記保持部が保持した前記細胞塊を前記培養容器中から前記目的地まで移動するように前記保持部を移動する移動部と、前記保持部に保持されている前記細胞塊を移動中に撮像して撮像データを得る撮像部とを有する。【０００８】
細胞塊を移動中に撮像することにより細胞塊が保持部に保持されているかどうかを直接的に監視することが可能になる。そのためにウェルプレート内を観察することにより間接的に細胞塊を監視する場合と比べて確実に細胞塊の搬送状態を把握することができる。【０００９】
また付随的な効果として搬送速度を向上できる可能性がある。例えば細胞塊の状態を評価してその後の取り扱い方法や使用方法を決定するなどの場合があるが、細胞塊の撮像を移動中に行うことができるため、移動中の時間を用いて詳細に細胞塊の状態を把握できるようにすることが可能になるからである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の細胞搬送装置を示す概略図である。
【図２】本実施形態の細胞搬送装置の変形形態における公転機構の近傍を下面から視た概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の細胞搬送装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の細胞搬送装置は、培養容器としてのウェルを複数個持つウェルプレート内にある細胞塊Ｃを目的地としてのチャンバ内にまで搬送する装置である。
【００１２】
・実施形態
本実施形態の細胞搬送装置は、図１に示すように、保持部１１、移動部１２、撮像部１４、制御部４０を有する。細胞塊Ｃは特に限定されず、ｉＰＳ細胞やＥＳ細胞などの幹細胞から分化させた臓器が例示される。細胞塊Ｃはウェルプレート８０内にて培養液に浸漬した状態で培養されている。臓器としては膵島が例示できる。膵島から分泌されるインスリンなどのホルモンを選択的に外部へと透過できるチャンバ９０を採用することにより臓器への免疫反応を抑制した状態で分泌されるホルモンなどの有効利用を実現することができる。チャンバ９０は細胞塊Ｃを挿入できる凹部（図略：図面上方から下方に向けて凹んでおり、上方から細胞塊が挿入・載置される。）が１又は２以上形成されており、本実施形態ではその凹部に細胞塊Ｃを挿入した後、凹部に蓋をした状態で生体内に移植される。なお図１における左右方向をＸ軸方向、上下方向をＺ軸方向、紙面上下方向をＹ軸方向として説明を行う。
【００１３】
本実施形態の細胞搬送装置では、複数のウェルを持つウェルプレート８０内にて培養された細胞塊Ｃを保持部１１により保持した状態で、移動部１２により保持部１１がウェルプレート８０を載置するウェルプレート載置台２１からチャンバ９０を複数個載置するチャンバ載置台２２まで移動され、ウェルプレート８０からチャンバ９０まで移動する間は保持部１１に保持された細胞塊Ｃが撮像部１４により撮像される。撮像された画像は制御部４０内に配設された記憶部に保存されて利用される。
【００１４】
撮像された画像の利用方法としては特に限定しない。保持部１１による細胞塊Ｃの保持状態（必要な場所で細胞塊Ｃが存在しているかどうかの判断など）を判断するために用いたり、保持している細胞塊Ｃの状態（正常に培養が行われたかどうかなど）を判断するために用いたりできる。
【００１５】
保存された画像は搬送されるべきチャンバ９０を選択するために利用したり、各々のチャンバ９０に搬送された細胞塊Ｃのトレーサビリティを確保するために利用したりできる。また、細胞塊Ｃが正常であることの判断に用いたり、保持部１１により細胞塊Ｃが確実に保持されているかどうかの判断に用いたりできる。
【００１６】
保持部１１は、先細形状のノズル１１ａと、ノズル１１ａを回転させる回転部１１ｂと、ノズル１１ａに連通される連通路１１ｈと、連通路１１ｈに連通されることによりノズル１１ａ内を減圧可能な減圧部１１ｇと、をもつ。ノズル１１ａ内が減圧されることによりノズル１１ａの先端に細胞塊Ｃが吸着・保持される。細胞塊Ｃに接触する部分から可動部を無くすることができるため細胞塊Ｃの精密な取り扱いが実現できる。
【００１７】
回転部１１ｂは、出力軸に駆動プーリー１１ｃを備えるステッピングモータ１１ｅとノズル１１ａを回転可能に保持できる従動プーリー１１ｆと駆動プーリー１１ｃ及び従動プーリー１１ｆの間に掛けられるタイミングベルト１１ｄとを有する。
【００１８】
移動部１２は、保持部１１及び撮像部１４が配設された基部１２１と、基部１２１をＸＹＺの３軸方向に自在に相対移動可能に支持する支持部１２２とを有する。基部１２１と支持部１２２との間には制御部４０からの制御信号により駆動制御される図示しない駆動部をもち、駆動部の動作によって基部１２１が支持部１２２との相対位置が変動する。支持部１２２は本実施形態の細胞搬送装置の筐体３０に固定される。筐体３０は基台３１とフレーム３２とをもつ。基台３１はその上にウェルプレート載置台２１とチャンバ載置台２２が配設される。移動部１２は保持部１１がウェルプレート載置台２１からチャンバ載置台２２の間で移動可能になっている。
【００１９】
撮像部１４は基部１２１に固定されており、ノズル１１ａの先端近傍の様子を撮像する。撮像部１４はノズル１１ａ（保持部）と一緒に移動させることで両者の相対位置の変化を小さくすることが可能になる。その結果、細胞塊の撮像条件（画角、撮像方向など）を一定条件に制御することが容易になる。また、付随的な効果として常に同じ相対位置を保ったまま撮像を行うことができるため、撮像部１４の性能を最大限に発揮させることが可能になる。撮像部１４はウェルプレート８０やチャンバ９０と干渉しないように配設されているか、干渉しそうになったときに位置を調節できるように基部１２１との間の相対位置が変動できる機構を有することができる。
【００２０】
撮像した画像は図示しない記憶装置に保存される。撮像する画像データは複数枚を取得することが望ましい。複数枚の画像データとしては保持部１１が定位置に至る毎に撮像する方法や、所定時間毎に撮像することができる。撮像する所定位置としては保持部１１により細胞塊Ｃを保持した直後、細胞塊Ｃをチャンバ９０内に載置する直前、移動部１２により移動している間の任意の位置が挙げられる。
【００２１】
撮像部１４の光軸は、回転部１１ｂにより回転されるノズル１１ａの回転軸と一致しないため（本実施形態では直交する）、ノズル１１ａを３６０度回転させると、ノズルの先端が全周にわたり漏れなく観測できる。光軸と回転軸とが一致すると回転させても同じ方向からしか撮像できない。ノズル１１ａの回転は、先端にて保持する細胞塊Ｃの全周を漏れなく撮像できる範囲にまで行うことが望ましい。
【００２２】
以下に本実施形態の細胞搬送装置の動作について説明を行う。本実施形態の細胞搬送装置はウェルプレート載置台２１上に配置したウェルプレート８０の各ウェル中に存在する細胞塊Ｃを、チャンバ載置台２２上に配置したチャンバ９０の各凹部内にまで搬送する。制御部４０は搬送中の細胞塊Ｃを撮像し画像データを記憶部に記録する。撮像は移動部１２により細胞塊Ｃを移動しながら行う。以下、各動作について詳細に説明を行う。
【００２３】
ノズル１１ａの先端に細胞塊Ｃを保持するために、制御部４０は、ウェルプレート８０の各ウェルにある細胞塊Ｃに向けてノズル１１ａの先端が当接するように移動部１２を動作させる。ノズル１１ａの先端が当接した状態で減圧部１１ｇによりノズル１１ａ内を減圧することによりノズル１１ａの先端に細胞塊Ｃを保持することができる。ここで、ノズル１１ａの先端とウェル内の細胞塊Ｃとの間のＸＹＺの各軸方向での位置合わせを行う方法（ウェル内の細胞塊Ｃの位置を知る方法）は限定しない。
【００２４】
例えば、ノズル１１ａの先端を細胞塊Ｃに当接させるためのＺ軸方向での制御に撮像部１４により撮像した画像データを用いることができる。
【００２５】
そしてノズル１１ａの先端とウェル内の細胞塊Ｃの位置との間を一致させるためのＸＹ軸方向の制御については、ウェルプレート８０の位置を予め規定した位置に載置して、各ウェルの位置も一定の位置とすることでいつも同じに行うこともできるし、ウェルプレート８０を配置した後にウェルプレート８０の位置や、ウェルの位置を入力することにより、ウェルプレート８０毎にウェルの位置を判断して行うこともできる。ウェルプレート８０やウェルの位置は操作者が入力したり、図示しない第２の撮像部により撮像して判断したりできる。また、上述した撮像部１４として画角が広いものを採用して、ノズル１１ａ近傍に加えて下方に存在するウェルプレート８０も同時に撮像できるようにしたり、撮像部１４を回動可能にしてウェルプレート８０が撮像できるようにしたりすることで、得られた画像データからウェル内の細胞塊Ｃの位置が判別できる。
【００２６】
更に、ノズル１１ａの先端近傍を撮像する撮像部１４から得られる画像データからＺ方向だけでなく、ＸＹ方向の位置合わせを行うこともできる。本実施形態の細胞の撮像部１４を利用する場合にはＹ方向は画像データ中のノズル１１ａ先端と細胞塊Ｃの水平方向の相対関係に基づき制御でき、Ｘ方向は撮像部１４の焦点を目的とする細胞塊Ｃに合わせたときの焦点距離に基づき制御できる。
【００２７】
以上、ウェルプレート８０のウェルの位置を判断して制御するためにウェルの位置を制御部４０が把握するための手段について説明したが、チャンバ９０の凹部の位置を判断する手段にウェルの位置を把握するための手段を流用しても良い。
【００２８】
撮像部１４は所定間隔毎に撮像を行ったり、細胞塊Ｃを移動する複数の所定の位置毎に撮像を行ったりできる。撮像部１４は、保持部１１が移動部１２により移動させられている状態でノズル１１ａの先端近傍を撮像することを必須とする。移動に必要な時間を撮像に利用できるために移動とは別に撮像を行う場合と比べて撮像に必要な時間を減らすことができる。
【００２９】
その場合において、保持部１１と撮像部１４とは、移動部１２により、相対位置が固定された状態で移動しているから、常に同じ画角・構図を保つことが容易になり、得られる複数の画像データ間の比較が容易となるから、画像データの有用性が向上する。また、撮像時における画角の調節が少なく出来るため、撮像部１４の位置の制御が簡素化乃至省略できる。
【００３０】
制御部４０は得られた画像に基づき本実施形態の細胞搬送装置に対して制御を行うことができる。例えば、細胞塊Ｃが存在することを監視することにより、保持部１１から細胞塊Ｃが脱落することを検知できる。細胞塊Ｃの脱落を検知したときには本実施形態の細胞搬送装置を停止したり、操作者に報知したり、その両方を行ったりできる。
【００３１】
そして、正常に搬送された場合でも得られた画像データを搬送したチャンバの凹部と関連づけした状態で保存しておくことができる。また、得られた画像を解析して使用することが望ましくない形態であることが判明した場合にはその細胞塊Ｃを使用しないようにすることができる。外形が好ましくない形態であったり、大きさが好ましくなかったりする場合に使用しないことができる。そしてチャンバ９０の凹部に細胞塊Ｃを搬送した後にノズル１１ａの先端に細胞塊Ｃが無いことを確認することが好ましい。更に、細胞塊Ｃの形状からノズル１１ａの吸引力が適正であるか過大であるかが判断できるので、適正な吸引力になるように減圧部１１ｇを制御することが望ましい。
【００３２】
・変形態様
撮像部１４に代えて、ノズル１１ａの周囲を公転可能な公転機構５４を備える撮像部５３を採用することができる（図２）。なお、図２の装置においては図１の装置と対応する部分については同一の符号を付けて説明している。ノズル１１ａは基部１２１に固定されている。公転機構５４は、ノズル１１ａを回転中心としてノズル１１ａと相対回転する公転腕５５と、腕回動ステッピングモータ５６と、公転腕５５及び腕回動ステッピングモータ５６の出力軸の間を接続する減速機構５７とをもつ。ノズル１１ａを中心として回転することにより撮像部５３とノズル１１ａの先端との相対位置は一定になりいつも同じ撮像データが得られる。
【００３３】
ノズル１１ａを回転させる場合と同様に、保持した細胞塊の回りを移動中に公転しながら撮像することにより細胞塊を周囲から死角が少ない状態にて観察することが可能になる。また、ノズル１１ａを回転させないために保持された細胞塊Ｃに遠心力や回転モーメントなどの外力の印加が小さくなり、細胞塊Ｃへの不要な外力の印加を小さくできる。更に、空間的な制約によって回転部１１ｂと公転機構５４のうちの一方では回転・公転の範囲が制限される場合には、回転部１１ｂ及び公転機構５４のうちの一方では単独で細胞塊の全周にわたって撮像することが困難である場合が想定されるが、両者を組み合わせることにより空間的な制約を克服することが容易である。
【００３４】
ノズル１１ａに代えて細胞塊Ｃを挟持して保持するマニプレータや、細胞塊Ｃを掬いあげる匙を採用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の細胞搬送装置は撮像部により取得した画像データを取得しながら細胞塊Ｃを搬送できるため細胞塊Ｃを確実に目的地に搬送することができる。特に培養した多数の細胞塊Ｃを速やかに搬送できる。
【符号の説明】
【００３６】
１１  保持部
１１ａ  ノズル
１１ｂ  回転部
１１ｃ  駆動プーリー
１１ｄ  タイミングベルト
１１ｅ  ステッピングモータ
１１ｆ  従動プーリー
１１ｇ  減圧部
１１ｈ  連通路
１２  移動部
１２１  基部
１２２  支持部
１４  撮像部
２１  ウェルプレート載置台
２２  チャンバ載置台
３０  筐体
３１  基台
３２  フレーム
４０  制御部
５３  撮像部
５４  公転機構
５５  公転腕
５６  腕回動ステッピングモータ
５７  減速機構
８０  ウェルプレート
９０  チャンバ
【図１】
0006714691.tif 000002
【図２】
0006714691.tif 000003