(57)【要約】【課題】簡易な構成で培地交換作業の自動化を図り、かつ、不要な細胞を除去する。【解決手段】培養容器内の培地に接触させられて、培地を吸引する培地吸引部２と、該培地吸引部２を前記培養容器内外に移動させる搬送装置６と、前記培養容器の外部において、前記培地吸引部２のうち少なくとも培地に接触した培地接触部３を交換する吸引部交換装置７とを備える培地交換装置１を提供する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養容器内の培地に接触させられて、培地を吸引する培地吸引部と、該培地吸引部を前記培養容器内外に移動させる搬送装置と、前記培養容器の外部において、前記培地吸引部のうち少なくとも培地に接触した培地接触部を交換する吸引部交換装置とを備える培地交換装置。
【請求項２】
前記培地吸引部がピペットであり、前記培地接触部が、前記ピペットの先端に着脱可能に取り付けられるアプリケータである請求項１に記載の培地交換装置。
【請求項３】
前記培地吸引部が、培地を吸収する吸収体からなる請求項１に記載の培地交換装置。
【請求項４】
細胞を培養する培養容器内の培地に吸収体を浸漬した後に、培地を含浸させた吸収体を培養容器から取り出す培地交換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、培地交換装置および培地交換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、間葉系幹細胞等の幹細胞は、様々な組織に分化でき、その組織を再生することができる細胞として知られている。間葉系幹細胞は、骨髄液等に含まれている。しかしながら、骨髄液から採取可能な間葉系幹細胞はごく微量であり、組織の再生に必要な量の間葉系幹細胞を得るためには、骨髄液に含まれる間葉系幹細胞を培養することにより増殖させる必要がある。
【０００３】
間葉系幹細胞を培養するには、患者から採取した骨髄液を平坦な培養容器上に播種して、適当な培地内において培養する。骨髄液内の赤血球や白血球などの造血系の細胞は培地内に浮遊する一方、間葉系幹細胞は培養容器の底面に付着して増殖する性質を有している。したがって、培地交換によって造血系の細胞を廃棄することにより、培養容器の底面に付着して増殖した間葉系幹細胞のみを抽出することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、培地交換作業は、作業者が培養容器を持ち上げて傾斜させ培養容器から培地を流出させた後に、新たな培地を電動ピペット等によって培養容器内に供給していた。
しかしながら、骨髄液や末梢血のように、複数の細胞が存在する系において、細胞を培養する場合には、作業者による培地交換作業は現実的ではなく、これを自動化する必要がある。また、多検体を同時に扱う場合には、検体どうしが接触しないようにする必要がある。
【０００５】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で培地交換作業の自動化を図ることができ、かつ、不要な細胞を選択的に除去することができる培地交換装置および培地交換方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、培養容器内の培地に接触させられて、培地を吸引する培地吸引部と、該培地吸引部を前記培養容器内外に移動させる搬送装置と、前記培養容器の外部において、前記培地吸引部のうち少なくとも培地に接触した培地接触部を交換する吸引部交換装置とを備える培地交換装置を提供する。
【０００７】
この発明によれば、搬送装置の作動により培地吸引部が培養容器内に移動させられると、培地吸引部が培養容器内の培地に接触させられることにより、培養容器内の培地が吸引される。その後に、搬送装置の作動により培地吸引部が培養容器の外部に移動させられることによって、培養容器内の培地が培養容器外部に運び出される。そして、任意の手段によって培養容器内に新たな培地を供給することにより、培地交換が完了する。
【０００８】
この場合において、吸引部交換装置の作動により、培地を運び出した培地吸引部のうち、少なくとも培地に接触した培地接触部が交換されるので、次に培地交換を行う際には、培地に新たな培地接触部を接触させて培地吸引を行うことができる。その結果、骨髄液や末梢血のように複数の細胞が存在する系や、多検体を同時に扱う場合でも、一の培養容器と他の培養容器との間で細胞どうしが混入し合う不都合を生ずることなく培地交換を行うことが可能となる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の培地交換装置において、前記培地吸引部がピペットであり、前記培地接触部が、前記ピペットの先端に着脱可能に取り付けられるアプリケータである培地交換装置を提供する。
この発明によれば、搬送装置の作動により、ピペットが搬送されて培養容器内に配置され、ピペットの先端に取り付けたアプリケータが培地に接触させられる。次いで、ピペットを作動させることにより、培地がアプリケータ内に吸引される。この状態で、搬送装置を作動させて、ピペットおよびアプリケータを培養容器外部に搬送することにより、培養容器内から培地が取り出される。そして、吸引部交換装置の作動により、アプリケータがピペットから取り外されて交換されることになる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の培地交換装置において、前記培地吸引部が、培地を吸収する吸収体からなる培地交換装置を提供する。
また、請求項４に係る発明は、細胞を培養する培養容器内の培地に吸収体を浸漬した後に培地を含浸させた吸収体を培養容器から取り出す培地交換方法を提供する。
これらの発明によれば、培養容器内の培地に吸収体を接触させると、該吸収体に接触した培地は吸収体内に吸収されることになる。したがって、このようにして培地を含浸させた吸収体を培養容器外部に搬出することにより、培養容器内の培地を取り出すことが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態に係る培地交換装置および培地交換方法について、図１から図４を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る培地交換装置１は、培地Ａを吸引可能な電動ピペット２と、該電動ピペット２の先端に着脱可能に取り付けられるアプリケータ３と、培養容器４（図２参照）と廃培地貯留部５（図３参照）との間で電動ピペット２を移動可能な搬送装置６と、アプリケータ２を交換する交換装置７と、電動ピペット２、搬送装置６および交換装置７の動作を制御する制御装置８とを備えている。
【００１２】
前記電動ピペット２は、円筒状の先端を下方に向けて支持されており、制御装置８からの制御信号に従って、吸引および排出を切り替えて行うことができるようになっている。
前記アプリケータ３は、例えば、樹脂により構成された筒体であって、一端が先細に形成され、他端が前記電動ピペット２の先端外面にぴったり嵌合する内径を有している。アプリケータ３は、電動ピペット２の先端に装着されたときに、該電動ピペット２の外面との間を密封状態に閉塞するように構成されている。
【００１３】
また、前記アプリケータ３の容量は、前記制御装置８からの制御信号により電動ピペット２が一回作動させられたときに吸引される培地Ａを充分に収容することができる程度の大きさに形成されている。これにより、吸引された培地Ａが電動ピペット２の先端に接触することなく、アプリケータ３内のみに留まるようになっている。
【００１４】
前記搬送装置６は、マニピュレータであって、電動ピペット２を把持するハンド６ａ等を水平方向および垂直方向に移動させることができるように構成されている。マニピュレータとしては、多関節型、直動型等任意の形態のものでよい。
【００１５】
前記交換装置７は、電動ピペット２が移動させられてきたときに、使用済みのアプリケータ３を取り外す回収手段９と、複数のアプリケータ３を滅菌された状態で収容していて、空の電動ピペット２が移動させられてきたときに新品のアプリケータ３を一つずつ供給する供給手段１０とを備えている。回収手段９および供給手段１０は、それぞれ、アプリケータ３を把持可能なハンド９，１０により構成されている。
【００１６】
このように構成された本実施形態に係る培地交換装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る培地交換装置１により、培養容器４内の培地Ａを交換するには、まず、制御装置８から制御信号を発することにより、搬送装置６を作動させて、ハンド６ａに把持した電動ピペット２を供給手段１０の位置まで移動させる。次いで、図１に示されるように、搬送装置６の作動により、新品のアプリケータ３を把持したハンド１０の上方から電動ピペット２を下降させてアプリケータ３内に電動ピペット２の先端を挿入させる。これにより、電動ピペット２の先端にアプリケータ３が装着される。
【００１７】
この状態で、図２（ａ）に示すように、さらに搬送装置６を作動させて電動ピペット２を水平移動させ、培養容器４の上方まで搬送する。その後、図２（ｂ）に示すように、搬送装置６を作動させて、電動ピペット２およびアプリケータ３を下降させ、図２（ｃ）に示されるように、電動ピペット２の先端に取り付けたアプリケータ３の先細の一端を培養容器４内の培地Ａに接触させる。
【００１８】
アプリケータ３の先端が培地Ａ内に接触した状態で、図３（ａ）に示すように、制御装置８からの制御信号により電動ピペット２を作動させる。これにより、培養容器４内の所定量の培地Ａが、電動ピペット２によって吸引され、アプリケータ３内に収容される。この状態で、図３（ｂ）に示すように、再度搬送装置６を作動させてアプリケータ３を培養容器４内から引き上げ、次いで、図３（ｃ）に示すように、廃培地貯留部５の上方まで水平移動させる。そして、廃培地貯留部５上において電動ピペット２を排出方向に作動させることにより、アプリケータ３内の培地Ａを廃培地貯留部５内に排出する。
【００１９】
アプリケータ３の容量が、１度の吸引で所望量の培地Ａを収容できない場合には、上記操作を繰り返して、予め定められた量の培地Ａを排出する。
その後に、図示しない培地供給手段により、培養容器４内に新たな培地Ａを供給することによって、培地交換が完了することになる。
【００２０】
所定量の培地Ａの排出を終えた後には、搬送手段６の作動により、図４（ａ）に示すように、電動ピペット２および使用済みのアプリケータ３を回収手段まで移動させる。そして、図４（ｂ）に示されるように、回収手段のハンド９によってアプリケータ３を把持した状態で電動ピペット２を上昇させることにより、電動ピペット２の先端から使用済みのアプリケータ３を取り外すことができる。取り外されたアプリケータ３は、廃棄される。
【００２１】
このように、本実施形態に係る培地交換装置１によれば、電動ピペット２の先端のアプリケータ３のみが培地Ａに接触することとし、該アプリケータ３を着脱可能に構成したので、培地Ａに接触したアプリケータ３を、当該培地交換毎に取り外して廃棄することにより、一の培養容器４内の細胞や培地Ａが他の培養容器４内の細胞や培地と入り混じることを阻止することができる。また、電動ピペット２の移動、吸引、排出および交換装置７の作動のみで、上記のように培地交換を行うことができるので、容易に自動化することができる。したがって、骨髄液や末梢血のように複数の細胞が存在する系や、多検体を同時に扱う場合でも、相互間の混合を生じることなく、効率的に培地交換を行うことができる。
【００２２】
次に、この発明の第２の実施形態に係る培地交換装置２０および培地交換方法について、図５から図７を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において上述した第１の実施形態に係る培地交換装置１と構成を共通する箇所に同一符号を付して説明を簡略化する。
本実施形態に係る培地交換装置２０は、図５（ａ）に示すように、第１の実施形態に係る培地交換装置１の電動ピペット２およびアプリケータ３に代えて、スポンジ部材２１を使用している点において、第１の実施形態に係る培地交換装置１と相違している。
【００２３】
前記スポンジ部材２１は、培地Ａを吸引可能な吸収体であって、毛管現象によって培地を吸引可能な海綿状のスポンジ部２２と、該スポンジ部２２に設けられ搬送装置のハンド６に把持される把持部２３を備えている。該把持部２３は、スポンジ部２２に吸収された培地Ａがハンド６に付着することを防止するように構成されている。
また、図示しない交換装置は、滅菌された新品のスポンジ部材２１を複数収容していて、移動されてきたマニピュレータのハンド６ａに対し、１つずつ供給することができるようになっている。
【００２４】
このように構成された本実施形態に係る培地交換装置２０によれば、図５（ａ）に示されるように、搬送装置を作動させることにより、マニピュレータのハンド６ａを交換装置まで移動させ、滅菌された新品のスポンジ部材２１の把持部２３を把持させる。そして、図５（ｂ）に示されるように、搬送装置６を作動させることにより、スポンジ部材２１を培養容器４上まで移動させた後に、図５（ｃ）に示されるように下降させることによって、搬送してきたスポンジ部材２１を、培養容器４内の培地Ａに浸漬させる。
【００２５】
図６（ａ）に示されるように、培地Ａ内に浸漬されると、スポンジ部材２１のスポンジ部２２には、図６（ｂ）に示すように培養容器４内の培地Ａが吸収されていく。そして、所定時間経過後に、図７（ａ）に示すように、再度搬送装置６を作動させてスポンジ部材２１を上昇させ、そのまま水平移動して、図７（ｂ）に示すように、廃培地貯留部５に搬送することにより、培養容器４内の培地Ａが培養容器４外部に搬出されることになる。その後に、図示しない培地供給手段により新たな培地を培養容器４内に供給することにより、培地交換を完了させることができる。廃培地貯留部５に搬送されたスポンジ部材２１は、廃棄される。
【００２６】
このように、本実施形態に係る培地交換装置２０および培地交換方法によれば、培養容器４内へのスポンジ部材２１の投入および搬出だけで、培養容器４内の培地Ａを外部に取り出すことができるので、極めて簡易に培地交換を行うことができる。また、このように簡易に培地交換が行われるので、その自動化も容易である。
しかも、培地交換毎に新たなスポンジ部材２１を使用することにより、多種の細胞や培地Ａを相互に混合させることなく、分離独立して行うことができる。
【００２７】
また、培養する細胞としては、間葉系幹細胞を例に挙げて説明したが、これに代えて、体性幹細胞、ＥＳ細胞、骨細胞、軟骨細胞、神経細胞等でもよい。また、培地内に生体組織補填材、例えば、βリン酸三カルシウム等のセラミック多孔体、コラーゲン、ポリ乳酸または多孔体の金属を配置して培養する場合に適用することにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る培地交換装置および培地交換方法によれば、培養容器内の培地を吸引して搬出するという簡易な手段によって、培地交換の自動化を容易にすることができるという効果を奏する。この場合において、培地に接触する接触部を交換可能に構成しているので、容易に培地交換でき、不要な細胞を除去することができる。その結果、骨髄液や末梢血のように複数の細胞が存在する系や、多検体を同時に扱う場合でも、細胞およびその培地間で相互に混合を生ずることなく、健全かつ純粋な状態で培養を行うことができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る培地交換装置を示す模式図である。
【図２】図１の培地交換装置による培地吸引部の移動作業を説明する模式図である。
【図３】図１の培地交換装置の培地吸引部による培地の吸引・排出作業を説明する模式図である。
【図４】図１の培地交換装置の培地接触部の交換作業を説明する模式図である。
【図５】この発明の第２の実施形態に係る培地交換装置による培地吸引部の移動作業を説明する模式図である。
【図６】図５の培地交換装置の培地吸引部による培地の吸引作業を説明する模式図である。
【図７】図５の培地交換装置の培地接触部の交換作業を説明する模式図である。
【符号の説明】
１，２０　培地交換装置
２　電動ピペット（培地吸引部、ピペット）
３　アプリケータ（培地接触部）
４　培養容器
６　搬送装置
７　交換装置（吸引部交換装置）
２１　スポンジ部材（培地吸引部、吸収体）
２２　スポンジ部（培地接触部）
Ａ　培地
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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