專利名稱：細胞培養(yǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及培養(yǎng)細胞的細胞培養(yǎng)裝置，特別是，涉及可以自動地進行伴隨著從數(shù)日至數(shù)月間的培養(yǎng)的操作的細胞培養(yǎng)裝置。
背景技術(shù)：
在細胞培養(yǎng)中，通過手作業(yè)來進行所謂培養(yǎng)器內(nèi)的培養(yǎng)基的交換、或者用于使細胞密度適當(dāng)?shù)脑俨シN等繁雜的傳代過程。通常，為了避免產(chǎn)生污染等，這些作業(yè)在利用由半導(dǎo)體制造領(lǐng)域營造的清潔環(huán)境生成技術(shù)抑制大氣中的浮游微粒子濃度而得到的比較凈化的氛圍中非常小心地進行。但是，即使在該凈化的氛圍中，對于避免污染也并不充分，在以作為培養(yǎng)器通常使用的圓形皿培養(yǎng)細胞的情況下，在培養(yǎng)基交換之際需要進行如下的繁雜困難的作業(yè)一邊在上方進行遮擋并注意不使細菌混入從而提起皿的蓋，一邊快速插入移液管使得其不接觸于皿與其蓋的間隙、且皿的緣等周圍的部位。這樣的作業(yè)在日常操作中頻繁地進行，通常由非常熟練的作業(yè)者進行。
專利文獻1USP5,985,653如上所述，培養(yǎng)作業(yè)的現(xiàn)狀是雖然繁雜但是仍以手操作進行，又，因為需要熟練作業(yè)，所以難以容易地實施培養(yǎng)作業(yè)。
特別是，近年，再生醫(yī)療用的技術(shù)開發(fā)盛行，不過在用于構(gòu)筑組織的干細胞的培養(yǎng)等情況下，因為培養(yǎng)的細胞被移植到受檢者體內(nèi)，所以培養(yǎng)中的異物混入(污染)的可能性必須保證為0％。但是，清潔環(huán)境生成技術(shù)是抑制大氣中的浮游粒子濃度的技術(shù)，由各種各樣的規(guī)格(日本工業(yè)規(guī)格等)，對應(yīng)于其濃度容許值而進行等級分類，不過通常在該環(huán)境內(nèi)配置各種各樣的電氣或者機械類的部件，從而將微粒子的數(shù)目保障為0是極其困難的。用于細胞培養(yǎng)等要求的污染避免的必要條件是混入于細胞中的活細菌的數(shù)目為0，即使是1個微粒子，若其為細菌則也引起污染。這樣，清潔環(huán)境生成技術(shù)對風(fēng)險降低雖然是有效的，不過有不能夠使污染避免可靠化這一問題。
又，近距離具體地在1個房間中，進行多個受檢者細胞的培養(yǎng)這一情況，在交叉污染這一點上風(fēng)險也變高。在菌類(例如霉)因某些主要原因混入于受檢者的細胞中從而引起污染的情況下，難以排除胞子擴散從而傳染其它受檢者細胞這一可能性。例如，在USP5,985,653(專利文獻1)中，公開了為了播種的均勻化而具有擺動機構(gòu)的培養(yǎng)裝置，不過因為未完全的封閉，所以仍殘存污染的風(fēng)險。
如上所述，細胞培養(yǎng)裝置在批量化生產(chǎn)與安全性的相容化這一點上具有較大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以盡可能排除污染的風(fēng)險，自動地進行伴隨著從數(shù)日至數(shù)月間的培養(yǎng)的操作的細胞培養(yǎng)裝置。
本發(fā)明的細胞培養(yǎng)裝置的第一技術(shù)方案的特征在于，包括培養(yǎng)器機構(gòu)，培養(yǎng)細胞；保溫箱機構(gòu)，將所述培養(yǎng)器機構(gòu)配置為適合于培養(yǎng)的狀態(tài)，并保持為規(guī)定溫度；驅(qū)動機構(gòu)，使所述培養(yǎng)器機構(gòu)在所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)動；藥品供給機構(gòu)，從所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)將未使用的藥品供給到所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)中；廢液排出機構(gòu)，從所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)將不需要的廢液排出到所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)；以及培養(yǎng)狀態(tài)觀察機構(gòu)，從所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)觀察所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)的細胞培養(yǎng)的狀態(tài)。
這樣，因為可以不從配置于保溫箱機構(gòu)內(nèi)的培養(yǎng)器機構(gòu)內(nèi)取出培養(yǎng)器機構(gòu)地，使用藥品供給機構(gòu)將新的藥品供給到培養(yǎng)器機構(gòu)中，或者使用廢液排出機構(gòu)將不需要的廢液從培養(yǎng)器機構(gòu)中排出，并且在將培養(yǎng)器機構(gòu)容納于保溫箱機構(gòu)中的狀態(tài)下進行培養(yǎng)狀態(tài)的觀察，所以培養(yǎng)中外氣不直接混入于培養(yǎng)器機構(gòu)內(nèi)，污染的風(fēng)險完全消除，從而可以經(jīng)由長時間地自動進行培養(yǎng)操作。
代表地，本發(fā)明具有以下的各方案。
(1).一種封閉系統(tǒng)細胞培養(yǎng)裝置，包括培養(yǎng)器機構(gòu)，培養(yǎng)細胞；保溫箱機構(gòu)，將所述培養(yǎng)器機構(gòu)配置為適合于培養(yǎng)的狀態(tài)，并保持為規(guī)定溫度；驅(qū)動機構(gòu)，使所述培養(yǎng)器機構(gòu)在所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)動；藥品供給機構(gòu)，從所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)將將未使用的藥品供給到所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)中；廢液排出機構(gòu)，從所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)將不需要的廢液排出到所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)；以及培養(yǎng)狀態(tài)觀察機構(gòu)，從所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)觀察所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)的細胞培養(yǎng)的狀態(tài)。
(2).在(1)的細胞培養(yǎng)裝置，泵、閥以及撓性管部件設(shè)置于所述培養(yǎng)器機構(gòu)與所述藥品供給機構(gòu)之間，供給、培養(yǎng)并回收細胞。
(3).在(1)的細胞培養(yǎng)裝置，所述培養(yǎng)器機構(gòu)是中央部平滑(也可以具有多少的凹凸)且由透明的無毒性的材料構(gòu)成的容器。
(4).在(3)的細胞培養(yǎng)裝置，所述透明的無毒性的材料是聚苯乙烯或者聚對苯二甲酸乙二酯。
(5).在(1)的細胞培養(yǎng)裝置，所述培養(yǎng)狀態(tài)觀察機構(gòu)具有照相機。
(6).在(5)的細胞培養(yǎng)裝置，具有可以使所述照相機經(jīng)由所述培養(yǎng)器機構(gòu)的整個面進行掃描、且在光軸方向上設(shè)定所述細胞培養(yǎng)器機構(gòu)內(nèi)的焦點的照相機移動機構(gòu)。
(7).在(6)的細胞培養(yǎng)裝置，具有儲存所述照相機的所述培養(yǎng)器機構(gòu)上的攝影位置的存儲機構(gòu)，所述照相機移動機構(gòu)再現(xiàn)與儲存于所述存儲機構(gòu)中的攝影位置相同的攝影位置。
(8).在(1)、(2)、(5)中的任意一項的細胞培養(yǎng)裝置，具有由閉塞部件密封了外部的毛細管，所述毛細管是細胞的供給口或者回收口，具有容納細胞的容器，在所述容器的上部具有殺菌劑浸漬部件，所述毛細管在貫通所述殺菌劑浸漬部件后插入于所述容器內(nèi)。
(9).在(2)的細胞培養(yǎng)裝置，具有對所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)供給氣體介質(zhì)的儲氣瓶，所述閥以所述儲氣瓶的氣壓為驅(qū)動源開閉。
(10).在(2)的細胞培養(yǎng)裝置，具有對在所述泵的動作時間內(nèi)從藥品供給機構(gòu)供給到所述培養(yǎng)器機構(gòu)中的藥品的量進行決定的藥品量決定機構(gòu)。
(11).在(1)的細胞培養(yǎng)裝置，所述廢液排出機構(gòu)包括撓性管部件、泵以及廢液罐，在其中之一具有pH測定部。
(12).在(11)的細胞培養(yǎng)裝置，pH測定部具有顏色因pH的變化而變化的物質(zhì)、與讀取該物質(zhì)的顏色的受光元件。
(13).在(2)的細胞培養(yǎng)裝置，具有控制機構(gòu)，所述控制機構(gòu)對細胞的供給、培養(yǎng)器機構(gòu)的轉(zhuǎn)動、藥液的供給、廢液以及細胞供給回收的定時與內(nèi)容進行儲存并作為細胞的培養(yǎng)順序執(zhí)行。
(14).在(13)的細胞培養(yǎng)裝置，所述控制機構(gòu)具有在運轉(zhuǎn)多個所述細胞培養(yǎng)裝置的情況下與其它控制機構(gòu)交換培養(yǎng)信息的接口。
根據(jù)本發(fā)明，就有如下的效果可以盡可能排除污染的風(fēng)險，自動地進行伴隨著從數(shù)日至數(shù)月間的培養(yǎng)的操作。


圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明而得到的細胞培養(yǎng)裝置的基本結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖2是應(yīng)用了本發(fā)明而得到的細胞培養(yǎng)裝置的機構(gòu)部的詳細圖，表示省略了圖1中的系統(tǒng)控制器11的實際的結(jié)構(gòu)；圖3是表示圖2的培養(yǎng)器38的詳細結(jié)構(gòu)的圖；圖4表示圖2的細胞培養(yǎng)裝置的控制方塊圖的詳細結(jié)構(gòu)，是表示連接多個細胞培養(yǎng)裝置并將其機械設(shè)備化這一情況的方塊圖；圖5是用于說明細胞培養(yǎng)裝置的動作的流程圖；圖6是表示圖5的步驟S55的「慢慢移動培養(yǎng)器，均勻化·播種」的動作的一例的圖；圖7是表示上述實施方式的細胞培養(yǎng)裝置的培養(yǎng)器38的第一變形例的圖，圖7(a)表示從上面觀察而得到的圖，圖7(b)是其側(cè)視圖；圖8是表示上述實施方式的細胞培養(yǎng)裝置的培養(yǎng)器38的第二變形例的圖；圖9是用于說明使用了圖8的培養(yǎng)器的細胞培養(yǎng)裝置的動作的流程圖；圖10是表示上述實施方式的細胞培養(yǎng)裝置的培養(yǎng)器38的第三變形例的剖面圖；圖11是表示均勻地播種細胞的方法的一例的圖；圖12是表示上述的實時方式的培養(yǎng)器與管的連接方法的一例的圖；圖13是表示上述的實施方式的培養(yǎng)裝置的一部分的滅菌法的圖；圖14是表示應(yīng)用了本發(fā)明而得到的細胞培養(yǎng)裝置的其它實施方式的機構(gòu)部的詳細圖的圖；圖15是表示在圖14中使用的培養(yǎng)器的詳細結(jié)構(gòu)的圖；圖16是表示培養(yǎng)器的第一端口141、第二端口142、第三端口143的詳細結(jié)構(gòu)的圖；圖17是表示圖15的部分剖面的圖，是表示排出培養(yǎng)器內(nèi)的培養(yǎng)基這一情況的圖；圖18是表示圖14的保溫箱的詳細結(jié)構(gòu)的圖，圖18(A)是便于理解地表示保溫箱的內(nèi)部構(gòu)造的圖，圖18(B)是保溫箱的外觀立體圖；圖19是表示S-S面的剖面的圖，所述S-S面表示圖18(A)的絕熱構(gòu)造的詳細結(jié)構(gòu)；圖20是表示圖14的細胞培養(yǎng)裝置的保溫箱16的控制塊的圖，是從圖4中抽出了說明所需要的部分、省略了其它部分的圖；圖21是表示pH測定部的詳細結(jié)構(gòu)的圖，是放大地表示圖14的一部分的圖；圖22是表示pH測定部的詳細結(jié)構(gòu)的圖，是表示pH測定部的傳感器的詳細結(jié)構(gòu)的圖；圖23是表示容器230、240用的栓的大致結(jié)構(gòu)的圖，圖23(A)是其立體圖，圖23(B)是其剖面圖；圖24是表示容器230、240用的栓的大致結(jié)構(gòu)的圖，圖24(A)在摘下外部閉塞部件的狀態(tài)下表示的俯視圖，圖24(B)是表示容器用的栓的大致結(jié)構(gòu)的仰視圖；圖25是表示具有圖24的容器用的栓的容器的一例的立體圖；圖26是表示圖23～圖25的容器用的栓的變形例的剖面圖；圖27是表示圖23～圖25的容器用的栓的其它變形例的剖面圖；圖28是表示圖23～圖25的容器用的栓的又一變形例的剖面圖；
圖29是說明從容器抽出液體或者將液體注入到容器中之際的操作的概略圖；圖30是說明從容器抽出液體或者將液體注入到容器中之際的操作的概略圖；圖31是表示照相機攝影系統(tǒng)的大致結(jié)構(gòu)的方塊圖；圖32是抽出圖14中的與照相機攝影系統(tǒng)有關(guān)系的部分并示意地進行表示的圖；圖33是表示CCD照相機的掃描狀態(tài)的圖；圖34是表示CCD照相機的掃描狀態(tài)的圖；圖35是表示CCD照相機的掃描狀態(tài)的圖；圖36是表示圖31的圖像處理組件312的詳細結(jié)構(gòu)的圖；圖37是表示圖像處理組件14執(zhí)行的群體判別的處理順序的流程圖；圖38是表示細胞培養(yǎng)裝置內(nèi)的各構(gòu)成機構(gòu)的配置的概略圖；圖39是表示在任意的焦點上對培養(yǎng)器140的圖像進行攝影的情況的圖像處理組件執(zhí)行的細胞抽出處理的一例的流程圖；圖40是表示照相機的移動距離與相鄰的像素值的差的總和之間的關(guān)系的圖；圖41是表示物鏡382的焦點位置位于培養(yǎng)器140的底面這一情況的圖像的一例的圖；圖42是表示物鏡382的焦點位置位于比培養(yǎng)器140的底面更前側(cè)這一情況的圖像的一例的圖；圖43是表示物鏡382的焦點位置位于比培養(yǎng)器140的底面更后側(cè)這一情況的圖像的一例的圖；圖44是表示對于圖42以及圖43的圖像的、差分·對位處理的結(jié)果，即針對細胞數(shù)目為最小且該細胞的長度的合計成為最大的差分圖像，實施二值化處理這一情況、的圖像的圖；圖45是表示具有可以將照相機移動到希望的位置上的照相機位置調(diào)整功能的照相機攝影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的概略圖；圖46是示意地表示圖14的保溫箱160內(nèi)的培養(yǎng)器140、與照相機31之間的關(guān)系的圖；
圖47是表示攝影位置設(shè)定·顯示的操作畫面的一例的圖；圖48是表示顯示于監(jiān)視器上的圖像的顯示例的圖，是由圖像處理組件312顯示的圖；圖49是表示攝影位置設(shè)定·顯示處理軟件的處理的一例的流程圖；圖50是表示單調(diào)/加法處理的詳細過程的圖；圖51是表示可以自動且長期地以高可靠性工作的細胞培養(yǎng)裝置的結(jié)構(gòu)的概略圖；圖52是表示圖51的自動培養(yǎng)裝置執(zhí)行的規(guī)定監(jiān)視通信處理的一例的流程圖。
圖中，1-培養(yǎng)器；2-撓性管部件；3-泵；4-備用罐；5-撓性管部件；6-泵；7-廢液罐；8-驅(qū)動機構(gòu)；9-照相機；10-光源；11-系統(tǒng)控制器；15-主體；16-氣體穿透膜；17-培養(yǎng)基；18-管連接部件；19-管連接部件；20-堰；21-供給管；22-轉(zhuǎn)子；23-廢液管；24-套筒節(jié)流閥；25-電纜卷筒；26-卷繞機；27-凸輪從動件；28-小齒輪；29-培養(yǎng)器驅(qū)動電機；30-保溫箱(框架)；31-CCD照相機；32-觀察窗；33-濾波器；34-光源；35-導(dǎo)向部件；36-管固定部件；37-蠕動泵；38-培養(yǎng)器；381-傾斜部；39-針；40-空氣過濾器；41-針；42-空氣過濾器；50-閘門電機；51-閘門；52-貯存培養(yǎng)前細胞的容器；53-針；56-細胞注入管；55-移液管臂；54-軸；57-移液管旋轉(zhuǎn)運動電機；58-旋轉(zhuǎn)部件；59-移液管上下運動部件；60-滑輪；62-保持部；61-帶；63-電機；65-風(fēng)扇；66a、66b-套筒節(jié)流閥；67-培養(yǎng)基罐；68-緩沖液罐；69、70、71-細胞剝離劑罐；72、105、73、74、75-套筒節(jié)流閥；78、79-空氣流入口；80-絕熱罐；81-閘門電機；82-閘門；83-針；84-貯存培養(yǎng)前細胞的容器；85-移液管臂；87-軸；88-移液管旋轉(zhuǎn)運動電機；89-旋轉(zhuǎn)部件；90-移液管上下運動部件；91-滑輪；92-帶；93-保持部；94-電機；95-進給絲杠；96、97-架子；98-廢液回收罐；99-導(dǎo)向部件；100-管固定部件；101-蠕動泵；102-廢液罐；103-套筒節(jié)流閥；104-套筒節(jié)流閥；106-溫度傳感器；107-連接器；108-加熱器；120-I/O；121-總線；122-CPU；123-操作桌；124-存儲器；125-計算機網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器；126-操作器；127、128、129-細胞培養(yǎng)裝置；130-控制監(jiān)視裝置；167、168、169-培養(yǎng)器；170a～170d-培養(yǎng)器；171-管；174a～174d-管連接部件；175a～175d-管連接部件；182-供給管；183、184-連接管；185-廢液管；186、187、188-套筒節(jié)流閥；191、192-培養(yǎng)輔助板；195-培養(yǎng)器主體；197-供給管；199-蓋；201、202-培養(yǎng)輔助板；250-圖像收入通道；278、279、282、283、284、285-鏡；280-CCD照相機；281-光源；286-濾波器；288-組件；300-培養(yǎng)器主體；301-蓋；302-供給用管連接部件；307、308、309、310-此帖；303、304、305、306-球狀部件；314-供給用管連接部件；315-棒狀部件；320-供給管；321、327-栓；322、328-針；323-供給管；324-注射器；325-培養(yǎng)器；326-廢液管；329-廢液管；381-傾斜部；140-培養(yǎng)器；141-第一端口；142-第二端口；143-第三端口；141b-廢液管；144、145-蠕動泵；142b-供給管；142c-供給管；142d-輔助供給管；146、147-蠕動泵；146a、147a-套筒節(jié)流閥；143a-管；143b-空氣過濾器；148-保持環(huán)；149-鉤；150-桿；151-傾斜電機；153-轉(zhuǎn)子；160-保溫箱(incubator)；170-加溫袋；172-套筒節(jié)流閥；173-空氣過濾器；177-pH測定部；29a-培養(yǎng)器驅(qū)動電機；109-珀耳帖元件；110-散熱設(shè)備；111-吸熱設(shè)備；201～204-加熱器；205、206-散熱板；205-二氧化碳傳感器；具體實施方式
以下，參照

應(yīng)用本發(fā)明而得到的細胞培養(yǎng)裝置的實施方式。
圖1是表示應(yīng)用本發(fā)明而得到的細胞培養(yǎng)裝置的基本結(jié)構(gòu)的方塊圖。
培養(yǎng)器1是培養(yǎng)細胞的容器，通過泵3以及撓性管部件2連接于被注入有未使用的藥品的備用罐4上。廢液罐7貯存使用過的藥品，并通過泵6以及撓性管部件5連接于培養(yǎng)器1上。驅(qū)動機構(gòu)8是轉(zhuǎn)動培養(yǎng)器1的部件。照相機9通過從穿透了培養(yǎng)器1的光源10發(fā)射的光，觀察培養(yǎng)器1中的培養(yǎng)細胞。系統(tǒng)控制器11連接于泵3、泵6、驅(qū)動機構(gòu)8、光源10上，并控制這些泵3、泵6、驅(qū)動機構(gòu)8、光源10。
圖2是應(yīng)用本發(fā)明而得到的細胞培養(yǎng)裝置的機構(gòu)部的詳細圖，表示省略了圖1中的系統(tǒng)控制器11的、實際的結(jié)構(gòu)。培養(yǎng)器38希望以透明的無毒性的材料形成，優(yōu)選以聚苯乙烯或者聚對苯二甲酸乙二酯形成。在培養(yǎng)器38的主體15的表面貼有氣體穿透膜16。培養(yǎng)器38的表面改性為細胞容易附著、具有親水性即可。在培養(yǎng)器38的大致中央設(shè)置有用于藥品注入的管連接部件19，起到使培養(yǎng)基17等藥品流入到培養(yǎng)器38內(nèi)部的作用。此時，傾斜部38緩和各種液體的下落沖擊，防止對細胞培養(yǎng)的損壞。
在培養(yǎng)器38的底面粘接細胞，在此進行培養(yǎng)。管連接部件18是排出舊培養(yǎng)基的排出口，在所述舊培養(yǎng)基中，細胞的老化物溶化排出且培養(yǎng)基中的營養(yǎng)素變少。培養(yǎng)器38固定于轉(zhuǎn)子22上，該轉(zhuǎn)子22在下方由凸輪從動件27例如在圓周方向3個部位自如地支承以便可以在箭頭E方向上旋轉(zhuǎn)。進而，在轉(zhuǎn)子22的下方形成有內(nèi)嚙合齒輪(未圖示)，該齒輪與小齒輪28嚙合，所述小齒輪28嵌合于固定在保溫箱(框架)30上的培養(yǎng)器驅(qū)動電機28的輸出軸上。電纜卷筒25卷繞設(shè)置于轉(zhuǎn)子22上的套筒節(jié)流閥24的配線。即使轉(zhuǎn)子22旋轉(zhuǎn)，卷繞機26也卷繞套筒節(jié)流閥24的配線，并自動地卷繞配線使得配線不因松弛而纏繞于其它突起物上。例如，可以通過利用彈簧對電纜施加恒定的張力來實現(xiàn)。
供給管21連接于設(shè)置在培養(yǎng)器38的大致中央的管連接部件19上。導(dǎo)向部件35是對供給管21進行導(dǎo)向的部件。該供給管21由設(shè)置于導(dǎo)向部件35的上方的管固定部件36固定，從該管固定部件36至管連接部件19之間的管在導(dǎo)向部件35的內(nèi)部自由地運動。
培養(yǎng)基罐67貯存未使用的培養(yǎng)基，緩沖液罐68貯存緩沖液，細胞剝離劑罐69、70、71貯存細胞剝離劑。各罐67、68、69、70、71設(shè)置于絕熱箱80內(nèi)。套筒節(jié)流閥72、105、73、74、75是控制來自于各罐76、68、69、70、71的送液的部件。又，套筒節(jié)流閥66是控制后述的培養(yǎng)前細胞的注入的部件?？諝饬魅肟?8、79是為了防止管內(nèi)的液體滯留而導(dǎo)入大氣中的空氣的部件，具有用于除去大氣中的不純物的過濾器(網(wǎng)眼的大小優(yōu)選是0.2μm以下)。從各罐67、68、69、70、71取出的管連接于所述供給管21上，可以由蠕動泵37送液。蠕動泵37是通過以輥夾入管并旋轉(zhuǎn)該輥來送出管內(nèi)的液體的泵。
廢液管33連接于設(shè)置在培養(yǎng)器38的底面上的管連接部件18上，并通過導(dǎo)向部件99導(dǎo)向到框架30外。在該導(dǎo)向部件99的下部設(shè)置有關(guān)固定部件100，廢液管23由該管固定部件100固定，且在該管固定部件100與管連接部件18之間，廢液管23自由地運動。因細胞的老化物溶化排出且培養(yǎng)基中的營養(yǎng)素變少而生成的舊培養(yǎng)基通過蠕動泵101而經(jīng)過廢液管23，并貯存于廢液回收箱98內(nèi)的廢液罐102中。套筒節(jié)流閥103是控制對廢液罐102的送液的部件，套筒節(jié)流閥104是控制以蠕動泵101將廢液向廢液罐102送液之際的送液狀態(tài)的部件。
閘門電機50是以閘門51開閉設(shè)置于框架30的右側(cè)面上的開口部的部件，在其旋轉(zhuǎn)軸上卷繞有連接于閘門51上的金屬線?？梢酝ㄟ^控制閘門電機50的旋轉(zhuǎn)而在箭頭A方向(附圖上的上下方向)上移動閘門51。貯存培養(yǎng)前細胞的容器52支承于保持部62上。保持部62可以通過具有進給絲杠的電機63而在箭頭B方向(附圖上的左右方向)上移動。在容器52的上表面設(shè)置有橡膠材，從而與外氣隔絕(圖示略)。針53連接于細胞注入管56上，并固定于移液管55上。移液管55支承于軸54上，并通過移液管旋轉(zhuǎn)運動電機57而在箭頭D1方向上旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)部件58是與軸54一起旋轉(zhuǎn)的部件，具有移液管上下運動電機59與滑輪60。固定于移液管59的輸出軸上的滑輪與滑輪60由帶61連結(jié)，該帶61的一部分固定于軸54上。
軸54通過移液管上下運動電機59的驅(qū)動而上下動作。套筒節(jié)流閥66是在以過孔電機37對培養(yǎng)前細胞進行送液之際，控制送液狀態(tài)的部件。另外，在移液管55上固定有針39，在其一端上設(shè)置有空氣過濾器40。在容器52以硬質(zhì)的塑料材料形成的情況下，該針39的功能是防止內(nèi)部施加電壓，從而細胞難以吸引。另外，說清晰培養(yǎng)前細胞由過孔電機37吸引這一情況，不過也可以通過從針39對容器52壓送空氣來進行送液。
閘門電機81是以閘門82開閉設(shè)置于框架30的左側(cè)面上的開口部的部件，在其旋轉(zhuǎn)軸上卷繞有連接于閘門82上的金屬線。可以通過控制閘門電機81的旋轉(zhuǎn)而在箭頭F方向(附圖上的上下方向)上移動閘門82。貯存培養(yǎng)前細胞的容器84支承于保持部93上。保持部93可以通過具有進給絲杠95的電機94而在箭頭G方向(附圖上的左右方向)上移動。在容器84的上表面設(shè)置有橡膠材，從而與外氣隔絕(圖示略)。針83連接于細胞注入管84上，并固定于移液管85上。移液管85支承于軸87上，并通過移液管旋轉(zhuǎn)運動電機88而在箭頭D2方向上旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)部件89是與軸87一起旋轉(zhuǎn)的部件，具有移液管上下運動電機90與滑輪91。固定于移液管90的輸出軸上的滑輪與滑輪91由帶92連結(jié)，該帶92的一部分固定于軸87上。
軸87通過移液管上下運動電機90的驅(qū)動而上下動作。套筒節(jié)流閥103是在以過孔電機101對培養(yǎng)前細胞進行送液之際，控制送液狀態(tài)的部件。另外，在移液管55上固定有針41，在其一端上設(shè)置有空氣過濾器42。在容器84以硬質(zhì)的塑料材料形成的情況下，該針41的功能是防止內(nèi)部施加電壓，從而細胞難以吸引。另外，說清晰培養(yǎng)前細胞由過孔電機101吸引這一情況，不過也可以對培養(yǎng)器38壓送空氣來進行送液。
光源34是從框架30的下側(cè)對框架30內(nèi)供給光的部件，在光的出射側(cè)具有濾波器33。CCD照相機31是如下部件具有透鏡，為了從設(shè)置于框架30的上側(cè)的觀察窗32觀察由培養(yǎng)器培養(yǎng)的細胞，或者判定傳代時的時刻而利用。為了防止圖像的亮度不均，光源34優(yōu)選是無深淺反差地配置有多個LED這一類型的光源，不過若光量充分則也可以以1個LED或者燈構(gòu)成。又，為了降低入射于CCD照相機21上的光量，濾波器33由ND濾波器構(gòu)成，以及為了得到適合于細胞觀察的光反差，濾波器33由適當(dāng)?shù)膸V波器構(gòu)成。該濾波器也可以設(shè)置于CCD照相機31的前面。ND濾波器優(yōu)選設(shè)置于CCD照相機31的前面，又帶通濾波器在切去對細胞產(chǎn)生傷害的短波長光的情況下優(yōu)選設(shè)置于光源34的前面。加熱器108是基于來自于溫度傳感器106的檢測溫度來將框架30的內(nèi)部保持為一定的溫度的部件。風(fēng)扇65是攪拌框架30內(nèi)的空氣的部件。架子96、97是將該細胞培養(yǎng)裝置整體立設(shè)于地面上的部件。連接器107具有用于除去供給混合氣體之際的不純物的過濾器，所述混合氣體通過控制二氧化碳、氮氣以及氧氣的比率而得到。
貼于培養(yǎng)器38的上表面的氣體穿透膜16如圖所示覆蓋整個面，不過也可以部分地設(shè)置。另外，為了防止培養(yǎng)基的蒸發(fā)，可以增加框架30內(nèi)部的濕度，這一點是不說自明的。該情況下，將注入有水的排水管配置于內(nèi)部是容易且有效的。在未以氣體穿透膜16覆蓋培養(yǎng)器38的情況下，可以將從連接器107供給的混合氣體直接供給到培養(yǎng)器38的內(nèi)部，又，也可以溶入其它培養(yǎng)基等。
又，框架30作成為大致覆蓋整體的形狀，不過也可以作成為只覆蓋培養(yǎng)器38的周邊部分的構(gòu)造。即，說清晰2組移液管作為框架30的一部分而設(shè)置于左右的情況，不過可以與框架30另成一體地構(gòu)成，也可以在框架30的外部配置2組移液管。
圖3是表示圖2的培養(yǎng)器38的詳細結(jié)構(gòu)的圖。圖3(a)是從上表面觀察培養(yǎng)器38而得到的俯視圖，圖3(b)是其側(cè)剖面圖。在圖3(a)中，管連接部件19設(shè)置于從培養(yǎng)器38的圓中心離開距離L1的位置，即設(shè)置于旋轉(zhuǎn)中心附近。排出舊培養(yǎng)基的管連接部件18或者堰20的位置與形狀也可以作成為變形例112、113、114。變形例112省略了堰20，變形例113的管連接部件18設(shè)置于培養(yǎng)器38的側(cè)面，變形例114設(shè)置為管連接部件18的開口部接觸于培養(yǎng)器38的底面。
在變形例112、114中，細胞因伴隨著培養(yǎng)器38的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力而部分地凝集于管連接部件18的開口部以外的凹坑部分，針對這一點，在變形例113中，可以通過離心力將細胞排出到培養(yǎng)器38外，所以變形例113是更優(yōu)選的。另外，該管連接部件18的位置也可以配置于培養(yǎng)器38的任意位置上，并不特別地限定。又，距離L1也并不特別地限定。不過，培養(yǎng)器38的圓中心與旋轉(zhuǎn)中心相偏離，在細胞的均勻播種這一點上是優(yōu)選的。通過將管連接部件18的位置配置于例如培養(yǎng)器38的圓中心附近，也可以避免細胞的凝集。
在此，轉(zhuǎn)動包括旋轉(zhuǎn)、偏心旋轉(zhuǎn)、平行移動、往復(fù)平行移動中至少任意之一、與它們的組合，特別是，對細胞或者液體的攪拌或者均勻化有用的動作。例如，使培養(yǎng)器傾斜動作，即可進行培養(yǎng)基或者已中和的細胞剝離劑從培養(yǎng)器中的排出。又，使培養(yǎng)器振動，即可以進行培養(yǎng)器內(nèi)的細胞的均勻播種。在手作業(yè)所進行的細胞培養(yǎng)中，通過使培養(yǎng)器以描繪“8”字的軌跡的方式動作，可以均勻地播種。這樣的旋轉(zhuǎn)動作最簡單且也容易構(gòu)成，不過不必限定于旋轉(zhuǎn)，也可以是各種各樣的平移動作、或者旋轉(zhuǎn)與平移動作的組合。
圖4表示圖2的細胞培養(yǎng)裝置的控制方塊圖的詳細結(jié)構(gòu)，是表示連接多個細胞培養(yǎng)裝置并將其機械設(shè)備化這一情況的方塊圖。圖2的細胞培養(yǎng)裝置在圖4中以較大的塊127表示。各套筒節(jié)流閥24、66、72、73、74、75、76、77、103、104、溫度傳感器106、加熱器108、風(fēng)扇65、蠕動泵37、101、容器移動電機94、63、培養(yǎng)器驅(qū)動電機29、移液管上下運動電機59、移液管旋轉(zhuǎn)運動電機57、移液管上下運動電機90、移液管旋轉(zhuǎn)運動電機88、閘門電機50、81等分別通過I/O120連接于總線121上。又，CCD照相機31通過圖像收入通道250與I/O120連接于總線121上。在總線121上連接有CPU122、操作桌123、操作器126、存儲器124、計算機網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動器125。
在圖4中，計算機網(wǎng)絡(luò)配置于外部，在該計算機網(wǎng)絡(luò)上連接有細胞培養(yǎng)裝置127以及其以外的多個細胞培養(yǎng)裝置128、129，進而，通過連接于該計算機網(wǎng)絡(luò)上的控制監(jiān)視裝置130，從各自的遠離的場所監(jiān)視著多個細胞培養(yǎng)裝置127、128、129，并進行控制?？刂票O(jiān)視裝置130可以是通用的個人計算機。另外，在計算機網(wǎng)絡(luò)的情況下，若是雙向的數(shù)據(jù)通信機構(gòu)，則不特別地限定。又，若僅僅是從遠離的場所識別細胞培養(yǎng)裝置的狀態(tài)這一目的，則也可以是單向的數(shù)據(jù)通信。連接于該計算機網(wǎng)絡(luò)上的細胞培養(yǎng)裝置的臺數(shù)不特別地限定。在利用多個細胞培養(yǎng)裝置的情況下，通過數(shù)據(jù)通信機構(gòu)連接，以此可以在通常需要數(shù)周的長時間培養(yǎng)期間中，時常遙控監(jiān)視各細胞培養(yǎng)裝置的狀態(tài)，所以對于大規(guī)模的培養(yǎng)設(shè)備是優(yōu)選的。
控制監(jiān)視裝置130具有逐次監(jiān)視在圖5中說明的細胞培養(yǎng)裝置的動作、并在異常時對外部發(fā)射信號的功能，該功能現(xiàn)在是公知的技術(shù)，所以省略詳細的說明，不過監(jiān)視功能也可以由各培養(yǎng)裝置負擔(dān)，也可以由控制監(jiān)視裝置130承擔(dān)。例如如下的方法是最容易的控制監(jiān)視裝置130以時間劃分來確認(rèn)各細胞培養(yǎng)裝置的動作，在各細胞培養(yǎng)裝置產(chǎn)生異常的情況下，使外部知道該細胞培養(yǎng)裝置。
圖5是用于說明細胞培養(yǎng)裝置的動作的流程圖。以下，參照圖1～圖5說明細胞培養(yǎng)裝置的動作。另外，如圖4所示的CPU122、存儲器124、總線121是在通用計算機中使用的技術(shù)，所以以下省略CPU122、存儲器124、總線121的詳細動作，只說明各致動器的動作。
步驟S51「開始」是細胞培養(yǎng)裝置127的動作開始，是操作人員通過按壓操作桌123的操作器126的開始開關(guān)而開始的處理。又，如所述圖4所示，在多個細胞培養(yǎng)裝置與控制監(jiān)視裝置連接于計算機網(wǎng)絡(luò)上的情況下，也可以構(gòu)成為在控制監(jiān)視裝置側(cè)按壓開始開關(guān)。另外，在此時點，培養(yǎng)器38、或者各罐67、68、69、70、71中，藥品已設(shè)置于培養(yǎng)裝置127中。
步驟S52「培養(yǎng)基注入」套筒節(jié)流閥72開放，蠕動泵37動作，培養(yǎng)基罐67內(nèi)的培養(yǎng)基經(jīng)過管21被送液。另外，后述的泵101也同樣，不過不設(shè)置計量液量的機構(gòu)，通過泵的動作時間決定液量。被送液的培養(yǎng)基經(jīng)過箭頭J1、箭頭J的路徑流入到培養(yǎng)器38內(nèi)，在培養(yǎng)器38內(nèi)成為培養(yǎng)基17。若注入了預(yù)先設(shè)定的量的培養(yǎng)基，則停止蠕動泵37的動作，套筒節(jié)流閥72關(guān)閉。在此的培養(yǎng)基的量的設(shè)定值儲存于存儲器124中。
步驟S53「容器52的投入」若操作人員操作操作器的該開關(guān)，則閘門電機50動作，閘門51在箭頭A方向(上升方向)上滑動。閘門51上升規(guī)定量之后，容器移動電機63動作，保持器在箭頭B方向(右方向)上移動。該移動之后，操作人員將注入有培養(yǎng)前細胞的容器52放置于保持器62上。然后，容器移動電機63在與上述相反的方向上旋轉(zhuǎn)，保持器62在箭頭B方向(左方向)上移動。閘門電機50旋轉(zhuǎn)，閘門51在箭頭A方向(下降方向)上移動，從而關(guān)閉。
步驟S54「驅(qū)動移液管，將細胞輸送到培養(yǎng)器38內(nèi)」容器移動電機63小刻度地正反旋轉(zhuǎn)，混濁容器52內(nèi)的細胞。雖未詳細敘述，不過也可以在保持器62內(nèi)部具有使容器52振動的致動器。該動作之后，移液管旋轉(zhuǎn)運動電機57動作，移液管臂55旋轉(zhuǎn)。接著，移液管上下運動電機59動作，移液管臂55下降，針53插入于容器52內(nèi)。套筒節(jié)流閥66開放，蠕動泵37動作。以此，容器52內(nèi)的培養(yǎng)前細胞被吸出，細胞從箭頭J2向J方向經(jīng)過管56地被送液，并經(jīng)過管21而注入到培養(yǎng)器38內(nèi)。該注入完成之后，套筒節(jié)流閥66關(guān)閉，又，蠕動泵37停止。
步驟S55「慢慢移動培養(yǎng)器、均勻化·播種」電機28旋轉(zhuǎn)，為了均勻化·播種注入于培養(yǎng)器38中的細胞而進行混濁。因為過度的細胞密度有導(dǎo)致細胞變質(zhì)的危險，所以為了高效地進行細胞培養(yǎng)，細胞的均勻化·播種是必要的處理。另外，并不是確認(rèn)了培養(yǎng)前細胞的注入后電機28開始旋轉(zhuǎn)，在培養(yǎng)細胞是粘接依存性細胞(通過識別固態(tài)物并粘接于該固態(tài)物上來培養(yǎng)的細胞)的情況下，最好在培養(yǎng)前細胞注入于培養(yǎng)器38內(nèi)部的進行過程中，旋轉(zhuǎn)電機28。另外，步驟S55之后有時進入到步驟S56中，有時進入到步驟S58中。在此，說明進入到步驟S58中的情況。
步驟S58「培養(yǎng)」在該步驟中，培養(yǎng)前細胞進入到培養(yǎng)過程中，培養(yǎng)中，框架30內(nèi)通過溫度傳感器106以及加熱器108控制為適合于培養(yǎng)的溫度(37℃前后)，又，框架30內(nèi)部的大氣也通過風(fēng)扇65攪拌，使得不產(chǎn)生溫度不均。
步驟S56「排出培養(yǎng)基」該步驟是在執(zhí)行步驟S58之前適當(dāng)?shù)貓?zhí)行的步驟，套筒節(jié)流閥24、套筒節(jié)流閥104開放，蠕動泵101動作，培養(yǎng)器38內(nèi)的培養(yǎng)基17經(jīng)過管23，從而培養(yǎng)基被送液(排出)到廢液罐102內(nèi)。送液(排出)完成后，蠕動泵101停止，套筒節(jié)流閥24與套筒節(jié)流閥104關(guān)閉。
步驟S57「注入新的培養(yǎng)基」該步驟也同樣地，是可以在執(zhí)行步驟S56之前適當(dāng)?shù)貓?zhí)行的步驟，套筒節(jié)流閥72開放，使蠕動泵37動作，對培養(yǎng)器38注入新的培養(yǎng)基。在該培養(yǎng)基的注入之后，套筒節(jié)流閥72關(guān)閉，蠕動泵37停止。
步驟S59「傳代的定時？」在上述培養(yǎng)中，可以預(yù)先決定時間，也可以在操作桌上設(shè)置開關(guān)，由技術(shù)人員指示動作，若如下所述利用圖像，則有助于細胞的質(zhì)量穩(wěn)定化。光源34適當(dāng)?shù)匕l(fā)光，CCD照相機取得在培養(yǎng)器38內(nèi)培養(yǎng)的細胞的圖像。培養(yǎng)初期階段的細胞在較多的部位上密度非常低，有時局部地形成較密的狀態(tài)(群體)。CCD照相機通過培養(yǎng)器驅(qū)動電極38的動作捕捉該群體并進行計測。若該群體部分的細胞未達到群集，則繼續(xù)培養(yǎng)。群集與否的判斷與后述的步驟S60的細胞數(shù)目靈敏度相同。此時若需要的話，則在進行步驟S56與S57的處理之后進入到步驟S58中。又，若達到群集，則成為傳代的定時，進入到接下來的步驟S60中。
步驟S60「目標(biāo)的細胞數(shù)目？」
以來自于CCD照相機31的信息為基礎(chǔ)計算或者運算細胞數(shù)目。作為其結(jié)果，若細胞數(shù)目達到操作人員預(yù)先設(shè)定的值，則進入到步驟S68中，若未達到目標(biāo)細胞數(shù)目，則進入到步驟S61中。
步驟S61「排出培養(yǎng)基」步驟S61～步驟S67的處理是在細胞數(shù)目未達到操作人員預(yù)先設(shè)定的值的情況下執(zhí)行的處理。首先，在該步驟中，套筒節(jié)流閥24與套筒節(jié)流閥104開放，蠕動泵101動作，培養(yǎng)器38內(nèi)的培養(yǎng)基17經(jīng)過管23，從而培養(yǎng)基被送液(排出)到廢液罐102中。在送液(排出)結(jié)束后，蠕動泵101停止，套筒節(jié)流閥24與套筒節(jié)流閥104關(guān)閉。
步驟S62「以緩沖液沖洗培養(yǎng)器」套筒節(jié)流閥105開放，蠕動泵37動作，緩沖液從緩沖液罐68注入到培養(yǎng)器38中。注入后，套筒節(jié)流閥105關(guān)閉，蠕動閥37停止。培養(yǎng)器驅(qū)動器28旋轉(zhuǎn)，使培養(yǎng)器38旋轉(zhuǎn)，從而使緩沖液遍布培養(yǎng)器底面。然后，套筒節(jié)流閥24開放，蠕動泵101動作，將培養(yǎng)器38內(nèi)的緩沖液送液到廢液罐102中。
步驟S63「注入細胞剝離劑」套筒節(jié)流閥73開放，蠕動泵37動作，細胞剝離劑從細胞剝離劑罐69注入到培養(yǎng)器38中。注入后，套筒節(jié)流閥73關(guān)閉，蠕動泵37停止。培養(yǎng)器驅(qū)動電機28旋轉(zhuǎn)，使細胞剝離劑遍布培養(yǎng)器底面。
步驟S64「注入中和劑」在此，將中和劑作為培養(yǎng)基。作為上述的細胞剝離劑，能夠利用各種各樣的細胞剝離劑，不過在此，使培養(yǎng)基中包含血清，假定由該血清中和的細胞剝離劑。因而，與上述的步驟52同樣地，開放套筒節(jié)流閥74，從罐70注入中和劑。
步驟S65「慢慢移動培養(yǎng)器，均勻化·播種」進行與步驟S55同一的處理。即，電機28旋轉(zhuǎn)，為了均勻化·播種，渾濁注入到培養(yǎng)器38中的細胞。然后，在經(jīng)過規(guī)定時間后即細胞粘接后，進入到接下來的步驟S66中。
步驟S66「排出被中和的細胞剝離劑」套筒節(jié)流閥24與套筒節(jié)流閥104開放，蠕動泵101動作，培養(yǎng)基被送液(排出)到廢液罐102中。送液(排出)結(jié)束后，蠕動泵101停止，套筒節(jié)流閥24與套筒節(jié)流閥104關(guān)閉。
步驟S67「注入新培養(yǎng)基」進行與步驟S52同一的處理。即，套筒節(jié)流閥72開放，蠕動泵37動作，培養(yǎng)罐67內(nèi)的培養(yǎng)基經(jīng)過管21被送液。被送液的培養(yǎng)基經(jīng)過箭頭J1、箭頭J的路徑流入到培養(yǎng)器38內(nèi)，在培養(yǎng)器38內(nèi)成為培養(yǎng)基17。若注入了預(yù)先設(shè)定的量的培養(yǎng)基，則停止蠕動泵37的動作，套筒節(jié)流閥72關(guān)閉。
步驟S68～S71的處理是在細胞數(shù)目達到操作人員預(yù)先設(shè)定的值的情況下執(zhí)行的處理，與上述的步驟S61～步驟S64的處理相同。
步驟S68「排出培養(yǎng)基」進行與步驟S61同一的處理。即，套筒節(jié)流閥24與套筒節(jié)流閥104開放，蠕動泵101動作，培養(yǎng)器38內(nèi)的培養(yǎng)基17經(jīng)過管23，從而培養(yǎng)基被送液(排出)到廢液罐102中。在送液(排出)結(jié)束后，蠕動泵101停止，套筒節(jié)流閥24與套筒節(jié)流閥104關(guān)閉。
步驟S69「以緩沖液沖洗培養(yǎng)器」進行與步驟S62同一的處理。即，套筒節(jié)流閥105開放，蠕動泵37動作，緩沖液從緩沖液罐68注入到培養(yǎng)器38中。注入后，套筒節(jié)流閥105關(guān)閉，蠕動閥37停止。培養(yǎng)器驅(qū)動器28旋轉(zhuǎn)，使培養(yǎng)器38旋轉(zhuǎn)，從而使緩沖液遍布培養(yǎng)器底面。然后，套筒節(jié)流閥24開放，蠕動泵101動作，將培養(yǎng)器38內(nèi)的緩沖液送液到廢液罐102中。
步驟S70「注入細胞剝離劑」進行與步驟S63同一的處理。即，套筒節(jié)流閥73開放，蠕動泵37動作，細胞剝離劑從細胞剝離劑罐69注入到培養(yǎng)器38中。注入后，套筒節(jié)流閥73關(guān)閉，蠕動泵37停止。培養(yǎng)器驅(qū)動電機28旋轉(zhuǎn)，使細胞剝離劑遍布培養(yǎng)器底面。
步驟S71「注入中和劑」進行與步驟S64同一的處理。即，開放套筒節(jié)流閥74，從罐70注入中和劑。然后，在經(jīng)過規(guī)定時間后即細胞粘接后，進入到接下來的步驟S72中。
步驟S72「排出被中和的細胞剝離劑」
進行與步驟S66同一的處理。即，套筒節(jié)流閥24與套筒節(jié)流閥104開放，蠕動泵101動作，培養(yǎng)基被送液(排出)到廢液罐102中。送液(排出)結(jié)束后，蠕動泵101停止，套筒節(jié)流閥24與套筒節(jié)流閥104關(guān)閉。
步驟S73「驅(qū)動移液管，將細胞輸送到容器中」移液管驅(qū)動電極88動作，使移液管臂旋轉(zhuǎn)。接著，移液管上下運動電機90動作，移液管臂85下降，針83插入到容器84內(nèi)。套筒節(jié)流閥24、103開放，蠕動泵101動作。以此，培養(yǎng)器38內(nèi)的培養(yǎng)后細胞被吸出，細胞在箭頭P1方向上經(jīng)過管23，被送液(輸送)。然后，經(jīng)過管86，注入到細胞保管容器84中，步驟S74「將細胞保管容器輸出到裝置外」閘門電機81動作，閘門82上升。上升規(guī)定量后，容器移動電機94動作，保持器在箭頭G方向上移動。以此，操作人員可以取得被培養(yǎng)的細胞所進入的細胞保管容器84。
步驟S75「結(jié)束」操作人員可以取得與培養(yǎng)前比較，無污染的純粹的培養(yǎng)細胞所進入的容器84。
另外，在上述步驟S53中，在進入到容器52中的培養(yǎng)前細胞是包含于骨髓液中的細胞的情況下，為了除去作為目的的細胞以外的不需要的細胞(與血液有關(guān)系的細胞)，只要在步驟S56與步驟S57之間插入以下的步驟即可。
步驟S62→步驟S63→步驟S64→步驟S66圖6是表示圖5的步驟S55的「慢慢移動培養(yǎng)器，均勻化·播種」的動作的一例的圖。培養(yǎng)器38如圖6(a)所示重復(fù)正反旋轉(zhuǎn)。例如，正方向旋轉(zhuǎn)1次，反方向旋轉(zhuǎn)1次，并在最后的正方向旋轉(zhuǎn)1次的停止時緩緩地停止。即，通過縮短最初的加速時間與減速時間(t1、t2、t3、t4、t5)，培養(yǎng)器38的培養(yǎng)基17急劇地波動，從而成為渾濁狀態(tài)。進而，通過增長最后的動作的減速時間(t6)，培養(yǎng)基一邊因其慣性在圓周方向上流動，一邊降低其速度，最終停止。以此，細胞被均衡地播種。另外，也可以使最后的減速時間(t6)為S字曲線。
圖6(b)是表示細胞的播種狀態(tài)的仿真結(jié)果的概略圖。顏色濃的中心附近的部位(內(nèi)周部S2)表示因為在最后的動作(減速時間t6)中，流動的切線速度低，所以細胞比較凝集這一狀態(tài)，外周部S1表示細胞被較薄地播種的狀態(tài)。另外，正反旋轉(zhuǎn)的重復(fù)數(shù)、旋轉(zhuǎn)速度、角加速度(t1、t2、t3、t4、t5、t6)不特別地限定，也可以根據(jù)條件，經(jīng)由培養(yǎng)器38的前表面，均衡地播種細胞。但是，例如，通過如上所述有意地實現(xiàn)在中心附近凝集細胞的動作，有時也對通過只觀察該部分的圖像來進行的群集的定時判定是有利的。即，不需要經(jīng)由培養(yǎng)器38的整個面地進行觀察，又，不因過度地培養(yǎng)而損壞細胞的質(zhì)量。又，在培養(yǎng)容易對應(yīng)于密度增殖的細胞種的情況下，這樣的密度控制是優(yōu)選的。
圖7是表示上述實施方式的細胞培養(yǎng)裝置的培養(yǎng)器38的第一變形例的圖，圖7(a)表示從上面觀察而得到的圖，圖7(b)是其側(cè)視圖。例如，將4個培養(yǎng)器170a～170d載置于轉(zhuǎn)子22上使得旋轉(zhuǎn)中心成為4個培養(yǎng)器170a～170d的中心。該圖的培養(yǎng)器170a～170d形成為大概同一的圓柱形狀，各培養(yǎng)器170a～170d的管連接部件174a～174d通過管171連接。另外，在圖7(B)中，省略培養(yǎng)器170a、170c。該管171是起到與圖2的管21同一的功能的部件。管連接部件175a～175d是排出舊的培養(yǎng)器的部件。在此，培養(yǎng)器170a～170d為4個，不過不特別地限定為4個，也可以自由地選擇為2個、3個、6個。又，也可以重疊地培植培養(yǎng)器。如該圖7所示，通過將培養(yǎng)器分開為多個，可以自由地變更培養(yǎng)面積。以此，在細胞是粘接系的細胞(例如間葉系干細胞)，可以培養(yǎng)的細胞數(shù)目與面積成比例關(guān)系的情況較多，從而可以調(diào)整細胞培養(yǎng)中的細胞數(shù)目。另外，動作與圖5的處理流程同一，通過如箭頭M所示慢慢移動，培養(yǎng)器170a～170d內(nèi)的培養(yǎng)基在箭頭Q的方向最終地流動，從而培養(yǎng)器170a～170d內(nèi)的細胞被均勻地播種。
圖8是表示上述實施方式的細胞培養(yǎng)裝置的培養(yǎng)器38的第二變形例的圖。細胞在培養(yǎng)時，因其細胞種而不同，不過大概都群體狀地增加。因而，若成為群集，則需要在更廣的面積的、比較凈化的表面上播種，即傳代。如圖8(A)所示的培養(yǎng)器167、168、169是應(yīng)用于這樣的特征顯著的情況的細胞培養(yǎng)的、優(yōu)選的培養(yǎng)器的一例。培養(yǎng)器167具有大概圓形的皿構(gòu)造，在其上表面連接有與圖2的供給管21相同的功能的供給管182。培養(yǎng)器168具有與培養(yǎng)器167幾乎相同的封裝構(gòu)造，不過在內(nèi)部設(shè)置有1片培養(yǎng)輔助板189。培養(yǎng)器169具有與培養(yǎng)器167幾乎相同的封裝構(gòu)造，不過在內(nèi)部設(shè)置有2片培養(yǎng)輔助板191、192。在該培養(yǎng)器169的底面連接有廢液管185。各個培養(yǎng)器167、168、169由管183、184分別連接，通過設(shè)置于其途中的套筒節(jié)流閥186、187、188控制送液。這些培養(yǎng)器167、168、169與套筒節(jié)流閥186、187、188固定于如圖2所示的轉(zhuǎn)子22上。圖8(B)是表示各培養(yǎng)器167、168、169的旋轉(zhuǎn)中心軸之間的位置關(guān)系的圖，如圖所示，即使從旋轉(zhuǎn)中心軸T大幅地偏離也無妨，通過在以箭頭R所示的方向上慢慢移動，培養(yǎng)器167、168、169內(nèi)的細胞就被均勻地播種。
使用圖8的培養(yǎng)器167、168、169的細胞培養(yǎng)裝置的動作，與直至所述的培養(yǎng)器沒有較大的差異，不過培養(yǎng)器為3個，又，套筒節(jié)流閥增加2個。
圖9是用于說明使用了圖8的培養(yǎng)器的細胞培養(yǎng)裝置的動作的流程圖。使用了圖8的培養(yǎng)器的動作，因為與圖5的動作相似，所以只說明與圖5的不同點。在圖9中，因為對與圖5相同的結(jié)構(gòu)的部件標(biāo)注同一的符號，所以省略其說明。
在圖5中說明的動作時穿戴時排出培養(yǎng)基(步驟S61)、以緩沖液沖洗培養(yǎng)器(步驟S62)、注入細胞剝離劑(步驟S63)、注入中和劑(步驟S64)、慢慢移動培養(yǎng)器、均勻化·播種(步驟S65)、排出被中和的細胞剝離劑(步驟S66)、注入新的培養(yǎng)劑(步驟S67)。即，在傳代時并不轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)器中，而是在通過該場所慢慢移動培養(yǎng)器均衡地播種群體狀地增加的細胞，再次培養(yǎng)到直至成為目標(biāo)的細胞。相對于此，在圖8的培養(yǎng)器中，步驟S64之后，執(zhí)行步驟S90的「對下級的培養(yǎng)器進行播種」這一處理。
即，若在培養(yǎng)器167中成為群集，則通過對細胞進行送液轉(zhuǎn)移到其下的培養(yǎng)器168中。而且，若在培養(yǎng)器168中成為群集，則通過對細胞進行送液轉(zhuǎn)移到其下的培養(yǎng)器169中。注入到各個的培養(yǎng)器中的培養(yǎng)基量，按傳代增多培養(yǎng)基量，使得可以進行在培養(yǎng)輔助板上的培養(yǎng)。即，在初次的培養(yǎng)中，培養(yǎng)量在培養(yǎng)器167中作成為只對培養(yǎng)器主體180的底面進行培養(yǎng)的量。1次傳代后的培養(yǎng)在培養(yǎng)器168中作成為培養(yǎng)輔助板189大約被浸漬的培養(yǎng)量。以此，細胞可以在培養(yǎng)器主體180、與培養(yǎng)輔助板189這兩方上培養(yǎng)。2次傳代后的培養(yǎng)在培養(yǎng)器197中作成為培養(yǎng)輔助板190與培養(yǎng)輔助板191大約被浸漬的培養(yǎng)量。以此，細胞可以在培養(yǎng)器主體180、培養(yǎng)輔助板190、以及培養(yǎng)輔助板191這3片上培養(yǎng)。通過作成為培養(yǎng)輔助板被浸漬的量，培養(yǎng)器168成為培養(yǎng)器167的大約2倍，培養(yǎng)器169成為培養(yǎng)器167的大約3倍。
接著，說明套筒節(jié)流閥的動作。
(1)初次的培養(yǎng)排出培養(yǎng)基、緩沖液、細胞剝離劑、中和劑時，開放套筒節(jié)流閥186、187、188。
(2)傳代1次后的培養(yǎng)注入培養(yǎng)基、緩沖液、細胞剝離劑、中和劑時，開放套筒節(jié)流閥186。又，排出培養(yǎng)基、緩沖液、細胞剝離劑、中和劑時，關(guān)閉套筒節(jié)流閥187、188。
(3)傳代2次后的培養(yǎng)注入培養(yǎng)基、緩沖液、細胞剝離劑、中和劑時，開放套筒節(jié)流閥186、187。又，排出培養(yǎng)基、緩沖液、細胞剝離劑、中和劑時，關(guān)閉套筒節(jié)流閥188。
在上述的實施方式中，培養(yǎng)器的個數(shù)、各培養(yǎng)器的形狀或者大小等不限定，也可以是橢圓形或者矩形，也可以改變各自的大小。又，培養(yǎng)輔助板的片數(shù)不限定為1片或者2片。在圖8的實施方式中，培養(yǎng)器可以整體地小型化，從而可以實現(xiàn)裝置地小型化。另外，在圖8中，多個鏡278、279、282、283、284、285配置于各培養(yǎng)器167～169間。這些鏡用于以CCD照相機接受從光源281出射的光。在光源281的正前方設(shè)置有濾波器286。CCD照相機280、光源281、濾波器286一體化為組件288，可以通過省略了圖示的驅(qū)動機構(gòu)(例如，以電機與進給絲杠構(gòu)成)在箭頭V方向上移動。培養(yǎng)器即使為多層構(gòu)造，也可以利用CCD照相機280與鏡278、279、282、283、284、285，從側(cè)面觀察培養(yǎng)器167～169。這些鏡278、279、282、283、284、285也可以在圖中橫向(X軸方向)移動，掃描培養(yǎng)器內(nèi)。
圖10是表示上述實施方式的細胞培養(yǎng)裝置的培養(yǎng)器38的第三變形例的剖面圖。圖10的培養(yǎng)器與圖8的培養(yǎng)器的不同點在于，傳代時不轉(zhuǎn)移到新的培養(yǎng)器中，可以與圖2所示的培養(yǎng)器38同樣地操作。在構(gòu)造上，具有大概圓形的皿構(gòu)造，在上表面連接有與圖2的供給管21功能相同的供給管197。在培養(yǎng)器主體195上覆蓋有蓋199，并在其內(nèi)部設(shè)置有2片培養(yǎng)輔助板201、202。動作的概要與圖8相同，不過按傳代增多培養(yǎng)量，并可以進行在培養(yǎng)輔助板上的培養(yǎng)。即，在初次的培養(yǎng)中培養(yǎng)量只是培養(yǎng)器主體195的底面。1次傳代后的培養(yǎng)作成為培養(yǎng)輔助板大約被浸漬的培養(yǎng)量。以此，細胞可以在培養(yǎng)器主體195、培養(yǎng)輔助板201、培養(yǎng)輔助板202這3片上培養(yǎng)。以此，與圖2的培養(yǎng)器38比較，可以與圖8同樣地實現(xiàn)小型化。在以上的說明中，培養(yǎng)器的個數(shù)或者各培養(yǎng)器的形狀或者大小等不限定，也可以是橢圓形或者矩形，也可以種種地改變各自的大小。又，培養(yǎng)輔助板的片數(shù)也不限定為2片。根據(jù)如圖10所示的方式，可以整體地使培養(yǎng)器進一步小型化，從而可以實現(xiàn)裝置的小型化。
圖11表示均勻地播種細胞的方法的一例。該方法通過應(yīng)用于上述的實施方式的培養(yǎng)器中，產(chǎn)生優(yōu)選的效果。在圖11(A)中，在培養(yǎng)器主體300上設(shè)置有培養(yǎng)器主體的蓋301，在其上表面?zhèn)仍O(shè)置有供給用管連接部件302，在下表面設(shè)置有磁鐵307、308、309、310。傾斜部381緩和從供給用管連接部件302供給的液體的落下沖擊，從而防止對細胞的損壞。這些磁鐵307、308、309、310在圖2中固定于框架30上。球狀部件303、304、305、306放置于培養(yǎng)器主體300(與圖2的培養(yǎng)器同一)，在球狀磁性材的表面涂覆有對于細胞無毒性的高分子塑料、陶瓷、鈦等。若培養(yǎng)器300旋轉(zhuǎn)，則球狀部件303、304、305、306也伴隨著該旋轉(zhuǎn)在培養(yǎng)器主體300內(nèi)滾轉(zhuǎn)，攪拌內(nèi)部的培養(yǎng)基，從而可以進行細胞的均勻播種。圖11(B)，在培養(yǎng)器主體312上設(shè)置有培養(yǎng)器主體的蓋313，在其上表面設(shè)置有供給用管連接部件314，在下表面設(shè)置有棒狀部件315。棒狀部件315放置于培養(yǎng)器主體300(與圖2的培養(yǎng)器38同一)中，在棒狀的磁性材的表面涂覆有對于細胞無毒性的高分子塑料、陶瓷、鈦等。使用了圖11(B)的棒狀部件315的情況也起到與圖11(A)同樣的效果。
圖12是表示上述的實施方式的培養(yǎng)器與管的連接方法的一例的圖。在圖2中，說清晰預(yù)先連接培養(yǎng)器、管、備用罐等的情況，不過在此，將被在途中切斷的管連接于供給用管連接部件，進行培養(yǎng)。在培養(yǎng)器325(與圖2的培養(yǎng)器38同一)上連接有供給管320與廢液管326。在各自的管320、326的切斷部插入有例如由橡膠那樣的柔軟材構(gòu)成的栓321、327。在實際進入到培養(yǎng)之前，連接具有針322、328的供給管323與廢液管329。另外，在刺入針322、328之前以酒精等對栓321、327進行滅菌即可。以此，在將連接有長管的培養(yǎng)器設(shè)置于裝置中之際，管的處理簡單，從而操作性提高。另外，在注入培養(yǎng)前細胞之際，若使用注射器324，則可以將細胞直接注入到培養(yǎng)器325內(nèi)。又，也可以在不預(yù)先將在途中被切斷的供給管323與廢液管連接于培養(yǎng)器325上的前提下，將橡膠栓321、327直接安裝于管連接部件上。
圖13是表示上述的實施方式的培養(yǎng)裝置的一部分的滅菌法的圖。在該滅菌法中，培養(yǎng)器38與各罐71、70、69、68、67、102分別由管連接，并在該狀態(tài)下如箭頭S所示整個密封于滅菌袋中，利用γ射線等進行滅菌。滅菌袋340以防止與外氣的接觸的材質(zhì)作成，使用通常所利用的滅菌袋即可。這樣通過將接觸于細胞的細菌被全部殺滅，培養(yǎng)中就不必摘下管，所以污染的風(fēng)險完全消除。
另外，在所述圖2中，400是使用了光或者超聲波的、檢測培養(yǎng)器38內(nèi)的液面高度的液面檢測機構(gòu)。在泵或者套筒節(jié)流閥產(chǎn)生動作不良的情況下，液面高度從設(shè)定位置偏離，不過在這樣的情況下，對外部發(fā)出警報。
圖14是表示應(yīng)用本發(fā)明而得到的細胞培養(yǎng)裝置的其它實施方式的機構(gòu)部的詳細圖。該細胞培養(yǎng)裝置具有基本上與圖2相同的結(jié)構(gòu)。因而，在圖14中，因為對與圖2相同結(jié)構(gòu)的部件標(biāo)注相同的符號，所以簡略化其說明。
培養(yǎng)器140與圖2的培養(yǎng)器38同樣地，在底面粘接細胞，在此進行培養(yǎng)。培養(yǎng)器140包括培養(yǎng)器主體與蓋部。因為需要能夠以顯微鏡等觀察培養(yǎng)中的細胞，所以培養(yǎng)器140優(yōu)選透明的材質(zhì)，又，需要無毒性。因此作為材質(zhì)，優(yōu)選聚苯乙烯(PS)或者聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。在該蓋部件上設(shè)置有用于藥品注入以及排出的3個第一端口141、第二端口142、第三端口143。
第一端口141是培養(yǎng)基等藥品或者培養(yǎng)后的細胞的排出用端口。在第一端口141上連接有廢液管141b，配置有用于排出培養(yǎng)基的蠕動泵144、145，可以排出培養(yǎng)基。第二端口142是用于供給培養(yǎng)基等藥品或者培養(yǎng)前的細胞的端口。在第二端口142上連接有供給管142b，與第一端口141同樣地配置有蠕動泵146、147。第三端口143是通向培養(yǎng)器140內(nèi)部的大氣吸入用端口，在其外側(cè)經(jīng)由管143a連接有空氣過濾器143b。該第三端口143是通向培養(yǎng)器140內(nèi)部的空氣吸入端口，不過若是實現(xiàn)該目的的部件，則也可以不特別地具有端口。在圖14的細胞培養(yǎng)裝置中，通過在保持培養(yǎng)器140的保持換148的底面?zhèn)葤煊秀^149，并以桿150以及傾斜電機151提升培養(yǎng)器140，來傾斜培養(yǎng)器140整體。
培養(yǎng)器140保持于固定在保溫箱(incubator)160內(nèi)的轉(zhuǎn)子153上的保持環(huán)148上，該轉(zhuǎn)子153連結(jié)于設(shè)置在保溫箱160的上部的培養(yǎng)器驅(qū)動電機29a的輸出軸上，在箭頭E方向上旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。圖14表示轉(zhuǎn)子153順時針(左方向)旋轉(zhuǎn)、保持環(huán)148以及培養(yǎng)器140移動到保溫箱160的左側(cè)這一狀態(tài)。因而，通過從該狀態(tài)轉(zhuǎn)子153逆時針(右方向)旋轉(zhuǎn)，保持環(huán)148以及培養(yǎng)器140經(jīng)過附圖上的面前側(cè)，移動到保溫箱160的右側(cè)。保溫箱160是不采用現(xiàn)有的2重箱構(gòu)造、又以幾乎不考慮氣密的簡易的方法構(gòu)成的保溫箱。該保溫箱160的詳細結(jié)構(gòu)將在后面敘述。
供給管142b的一端連接于設(shè)置在培養(yǎng)器140的外周附近的第二端口142上。該供給管142b設(shè)置于保溫箱160內(nèi)部的轉(zhuǎn)子153上方，對應(yīng)于轉(zhuǎn)子153的旋轉(zhuǎn)在內(nèi)部自如地運動。供給管142b的另一端連接于加溫袋170上。加溫袋170將經(jīng)過供給管142b的介質(zhì)的溫度從4度加溫至約20度，在背面具有加熱用加熱器171。
另外，若加溫袋170可以提高介質(zhì)的溫度，則其形狀不限定。也可以將管卷繞為螺旋狀。在介質(zhì)經(jīng)過該加溫袋170時，控制泵146、147、套筒節(jié)流閥147a，使介質(zhì)暫時滯留。
培養(yǎng)基罐67貯存未使用的培養(yǎng)基，緩沖液罐貯存緩沖液，細胞剝離劑罐69、70、71貯存細胞剝離劑。另外，在圖15中，只表示細胞剝離劑罐69，省略細胞剝離劑管70、71的圖示。各罐67、68、69、70、71設(shè)置于絕熱箱80內(nèi)。在絕熱箱80的側(cè)面分別經(jīng)由珀耳帖元件109在外部設(shè)置有散熱設(shè)備110，在內(nèi)部設(shè)置有吸熱設(shè)備111。進行熱交換，保持為一定溫度。套筒節(jié)流閥72、105、73、74、75控制從各罐67、68、69、70、71向供給管142c的送液。從各罐67、68、69、70、71抽出的管連接于供給管142c上，可以以蠕動泵146、147送液。蠕動泵146、147是以轉(zhuǎn)子夾入管并通過旋轉(zhuǎn)該轉(zhuǎn)子將管內(nèi)的液體送出的泵。在蠕動泵146、147的正后方設(shè)置有送液調(diào)整用的套筒節(jié)流閥146a、147a。
另外，泵144、145不設(shè)置計量送液量的機構(gòu)，通過這些泵的動作時間決定液量。
套筒節(jié)流閥66a、66b控制培養(yǎng)前細胞對供給管142b的注入，2個套筒節(jié)流閥66a、66b設(shè)置于輔助供給管142d上。并列地設(shè)置2個套筒節(jié)流閥66a、66b是為了防止在細胞注入后外氣等經(jīng)由輔助供給管142d流入。
供給管142d的一端連接于加熱袋170上，另一端通過套筒節(jié)流閥172插入于保溫箱160內(nèi)，在該端部上設(shè)置有空氣過濾器173。通過該空氣過濾器173、供給管142c、加溫袋170、供給管142b、第三端口143、管143a、空氣過濾器143b形成空氣循環(huán)路徑。即，通過蠕動泵146、147旋轉(zhuǎn)，送出供給管142c內(nèi)的空氣，來使培養(yǎng)器140內(nèi)的空氣循環(huán)。
廢液管141b的一端連接于設(shè)置在培養(yǎng)器140的外周附近的第一端口。該廢液管141b設(shè)置于保溫箱160內(nèi)部的轉(zhuǎn)子153上方，對應(yīng)于轉(zhuǎn)子153的旋轉(zhuǎn)在內(nèi)部自如地運動。廢液管141b在途中分支為2股，經(jīng)由各自的路徑被送液到廢液罐102或者貯存培養(yǎng)后細胞的容器84中。即，廢液管141b的分支的一方經(jīng)由套筒節(jié)流閥176、pH測定部177、蠕動泵145、套筒節(jié)流閥178連接于廢液罐102上，另一方經(jīng)由套筒節(jié)流閥144、蠕動泵144連接于廢液罐102上或者經(jīng)由套筒節(jié)流閥174、蠕動泵144、套筒節(jié)流閥175連接于容器84上。
因細胞的老化物溶化排出且培養(yǎng)基中的營養(yǎng)素變少而生成的舊培養(yǎng)基通過蠕動泵144經(jīng)過廢液罐141b，貯存于廢液回收箱內(nèi)的廢液罐102中。另一方面，為了測定廢液的pH，舊培養(yǎng)基通過蠕動泵145經(jīng)過廢液管141b，經(jīng)過pH測定部177，同樣被送液到廢液罐102內(nèi)。
pH測定部177通過在測定廢液的pH之前，使貯存于設(shè)置在保溫箱160內(nèi)的校正液罐161、162中的校正液經(jīng)過套筒節(jié)流閥163、164，來將pH校正為基準(zhǔn)值，然后使廢液經(jīng)過并測定pH。將在后面詳細敘述該pH測定部177的詳細結(jié)構(gòu)。
貯存培養(yǎng)前細胞的容器230支承于對于電機231的旋轉(zhuǎn)軸偏心地設(shè)置的保持器232上。通過電機231旋轉(zhuǎn)，容器230內(nèi)的培養(yǎng)前細胞充分地渾濁。在容器230的上表面設(shè)置有由橡膠材構(gòu)成的帽233，從而與外氣隔絕。在帽233的內(nèi)部設(shè)置有浸染了酒精消毒液的無紡布234，并設(shè)置有罩體235使得其覆蓋帽整體。針236經(jīng)由帽233以及無紡布234連接于容器230內(nèi)的管部件238，并固定于未圖示的臂上，可以在箭頭D1方向上直線移動。針237對容器230內(nèi)供給大氣，在其端部具有空氣過濾器239。該針237的功能是防止在容器230以硬制的塑料材料形成的情況下，內(nèi)部成為陰壓，從而難以吸引細胞。另外，培養(yǎng)前細胞通過蠕動泵147吸引，不過也可以通過從該針237對容器230內(nèi)壓送空氣來進行送液。貯存該培養(yǎng)前細胞的容器230以及針236、237的詳細結(jié)構(gòu)將在后面敘述。
貯存培養(yǎng)后細胞的容器240支承于未圖示的保持器上。在容器240的上表面設(shè)置有由橡膠材構(gòu)成的帽241，從而與外氣隔絕。在帽241的內(nèi)部設(shè)置有浸染了酒精消毒液的無紡布244，并設(shè)置有罩體245使得其覆蓋帽整體。針246經(jīng)由帽241以及無紡布244侵入于容器240內(nèi)，可以送液培養(yǎng)前細胞。針246固定于未圖示的臂上，可以在箭頭G1方向上直線移動。針247排出容器240內(nèi)的空氣，在其端部具有空氣過濾器249。該針247的功能是防止在容器240以硬制的塑料材料形成的情況下，內(nèi)部成為陰壓，從而難以吸引細胞。另外，培養(yǎng)后細胞通過蠕動泵144吸引，不過也可以通過從該針247排出容器240內(nèi)的空氣來進行送液，也可以通過對保溫箱160內(nèi)壓送空氣來進行送液。貯存該培養(yǎng)后細胞的容器240以及針246、247的詳細結(jié)構(gòu)將在后面敘述。
光源34a從保溫箱160的上側(cè)將光照射到保溫箱160內(nèi)，在光的出射側(cè)具有濾波器等。CCD照相機31a具有透鏡，并被用作從設(shè)置于保溫箱160的下側(cè)的觀察窗觀察在培養(yǎng)器140中培養(yǎng)的細胞，或者判定傳代時的定時。為了防止圖像的亮度不均，光源34a優(yōu)選是無深淺反差地配置有多個LED這一類型的光源，不過若光量充分則也可以以1個LED或者燈構(gòu)成。又，作為配置于光源34a上的濾波器，為了降低入射于CCD照相機31a上的光量，由ND濾波器構(gòu)成，以及為了得到適合于細胞觀察的光反差，由適當(dāng)?shù)膸V波器構(gòu)成。該濾波器也可以設(shè)置于CCD照相機31a的前面。ND濾波器優(yōu)選設(shè)置于CCD照相機31a的前面，又帶通濾波器在切去對細胞產(chǎn)生傷害的短波長光的情況下優(yōu)選設(shè)置于光源34的前面。光源34a以及CCD照相機31a設(shè)置為可以在與圖14的紙面垂直的方向上移動。即，光源34a以及CCD照相機31a經(jīng)由輥34c、34d、31c、31d可以移動地設(shè)置于在與圖垂直的方向上延伸的導(dǎo)軌34b、31b上。以此，通過旋轉(zhuǎn)移動的培養(yǎng)器140、在垂直方向上移動的光源34a以及CCD照相機31a，成為可以觀察培養(yǎng)器140的期望的場所這一結(jié)構(gòu)。
加熱器201～204基于來自于設(shè)置在保溫箱160內(nèi)的溫度傳感器106的溫度將保溫箱160的內(nèi)部保持為一定的溫度。另外，在本實施方式中，在加熱器201～204上，沿著保溫箱160的側(cè)面設(shè)置有熱擴散用的散熱板205、206。風(fēng)扇65攪拌保溫箱160內(nèi)的空氣。連接器107具有用于除去在供給對二氧化碳、氮氣以及氧氣的比率進行了控制而得到的混合氣體之際的不純物。二氧化碳傳感器205用于檢測保溫箱160內(nèi)的二氧化碳并保持為一定，可以從二氧化碳儲氣瓶210經(jīng)由調(diào)整器211以及電磁閥212將規(guī)定量的二氧化碳供給到保溫箱160內(nèi)。另外，在本實施方式中，使用從二氧化碳儲氣瓶210經(jīng)由調(diào)整器送出的二氧化碳氣體來控制多工位電磁閥213，從而控制設(shè)置于管的各處的套筒節(jié)流閥。
圖15是表示在圖14中使用的培養(yǎng)器的詳細結(jié)構(gòu)的圖。培養(yǎng)器140包括培養(yǎng)器主體140a與蓋部件140b。在該蓋部件140b上設(shè)置有用于藥品注入以及排出的3個第一端口141、第二端口142以及第三端口143，在各自的端口上連接有廢液管141b、供給管142b以及管143a。
圖16是表示培養(yǎng)器的第一端口141、第二端口142以及第三端口143的詳細結(jié)構(gòu)的圖。另外，為了明確地進行圖示，而如剖面圖所示進行明確表示，不過正確的位置關(guān)系如后述的圖17所示。第一端口141是培養(yǎng)基等藥品或者培養(yǎng)后的細胞的排出用端口。在該第一端口141上設(shè)置有管部件141a使得其突出到培養(yǎng)器140內(nèi)部。該管部件141a傾斜地設(shè)置為即使其前端部接觸于培養(yǎng)器140a的底面也可以吸引培養(yǎng)基140。
在第一端口142的外側(cè)連接有廢液管141b，配置有用于排出培養(yǎng)基蠕動泵144、145，可以排出培養(yǎng)基140c。第二端口142是用于供給培養(yǎng)基140c等藥品或者培養(yǎng)前的細胞的端口。在該第二端口142的外側(cè)連接有供給管142b，與第一端口141同樣地，配置有蠕動泵146、147。
第三端口143是通向培養(yǎng)器140內(nèi)部的大氣吸入用端口，在其外側(cè)經(jīng)由管143a連接有空氣過濾器143b。該過濾器143b具有防止微粒子或者細菌等侵入到培養(yǎng)器140內(nèi)部的作用，并內(nèi)封有具有0.5μm左右的孔徑的過濾器。該孔徑若完全地遮斷細菌的侵入則優(yōu)選0.2μm。另外，也可以在管143a的前端連接有與空氣過濾器143b同樣的過濾器，通過蠕動泵將空氣送入到培養(yǎng)器140內(nèi)部。該情況下，可以將空氣積極地送入到培養(yǎng)器140內(nèi)部。
另外，該第三端口143是通向培養(yǎng)器140內(nèi)部的空氣吸入口，不過若是實現(xiàn)該目的的部件，則也可以不特別地具有端口。例如，也可以對蓋部件的一部分進行切口，并貼附氣體穿透膜。又，也可以采取如下構(gòu)造在培養(yǎng)器140內(nèi)部具有板材，增加底面積。以此，在粘接于底面并以單一層增殖的粘接(固定)依存性細胞的情況下，可以增加增殖的細胞數(shù)目。
圖17是表示圖15的一部分剖面的圖，是表示排出培養(yǎng)器內(nèi)的培養(yǎng)基這一情況的圖。使沒有管部件141a的一方，對于有突出到培養(yǎng)器140內(nèi)的管部件141a的一方相對地上升，對于水平面傾斜角度θ°，并從管部件141a吸引培養(yǎng)器140內(nèi)部的培養(yǎng)基140c等液體，以此可以在不開放培養(yǎng)器140的蓋部件140b的基礎(chǔ)上排出內(nèi)部的培養(yǎng)基140c或者細胞140d。使沒有管部件20的一方，對于有管部件141a的一方相對地上升的機構(gòu)不特別地限定，不過在圖14的細胞培養(yǎng)裝置中，通過在保持培養(yǎng)器140的保持環(huán)148的底面?zhèn)龋瑢^149鉤掛于未存在管部件141a的一方的保持環(huán)148上，并以桿150以及傾斜電機151提升保持環(huán)148，來傾斜培養(yǎng)器140整體。即，可以通過在有管部件141a的一方設(shè)置支軸并提拉沒有管部件141a的一方那樣的傾動動作機構(gòu)來實現(xiàn)，也可以以手作業(yè)進行。
另外，如在所述圖2中說明所述，400是使用了光或者超聲波的、檢測培養(yǎng)器140內(nèi)的液面高度的液面檢測機構(gòu)。在泵或者套筒節(jié)流閥產(chǎn)生動作不良的情況下，液面高度從設(shè)定位置偏離，不過在這樣的情況下，對外部發(fā)出警報。
圖18是表示圖14的保溫箱的詳細結(jié)構(gòu)的圖，圖18(A)是便于理解地表示保溫箱的內(nèi)部構(gòu)造的圖，圖18(B)是保溫箱的外觀立體圖。圖19是表示表示S-S面的剖面的圖，所述S-S面表示圖18(A)的絕熱構(gòu)造的詳細結(jié)構(gòu)。該保溫箱160是細胞培養(yǎng)用恒溫槽，在內(nèi)部具有培養(yǎng)器140。培養(yǎng)器140安裝于連結(jié)在培養(yǎng)器驅(qū)動電機29a的輸出軸上的轉(zhuǎn)子153上，對應(yīng)于轉(zhuǎn)子153的旋轉(zhuǎn)動作如箭頭A1-A2所示在保溫箱160內(nèi)旋轉(zhuǎn)。保溫箱160包括成為外箱的框體160a、與留有規(guī)定的空間地配置于框體160a的內(nèi)側(cè)的內(nèi)箱160b。框體160a以及內(nèi)箱160b的材質(zhì)優(yōu)選是不銹鋼或者ABS等塑料。
在外箱160a與內(nèi)箱160b之間設(shè)置有第一絕熱材160c與第二絕熱材160d。作為第一絕熱材160c，優(yōu)選發(fā)泡氨基甲酸乙酯等絕熱性能比較好的絕熱材。不過，如后所述，為了與從第二絕熱材160d向外側(cè)的傳熱量相比，增大向內(nèi)側(cè)的傳熱量，即使是發(fā)泡氨基甲酸乙酯也更優(yōu)選軟系質(zhì)的發(fā)泡氨基甲酸乙酯，且形成為比第二絕熱材160d薄為好。熱擴散板160e、160f具有覆蓋內(nèi)箱160b的左右側(cè)面部的大概コ字形狀。即，因為需要在保溫箱160的上下設(shè)置有光源34a或者CCD照相機31，進行培養(yǎng)器140的觀察，所以針對對觀察必要的部分，不設(shè)置熱擴散板160e、160f。
熱擴散板160e、160f的材質(zhì)以熱傳導(dǎo)率高的鋁或者黃銅板等構(gòu)成。該熱擴散板160e、160f以雙面膠帶等粘接使得它們覆蓋第一絕熱材160c的左右側(cè)面。進而，在該熱擴散板160e、160f的底面?zhèn)纫约皞?cè)面?zhèn)韧瑯拥匾噪p面膠帶等粘接面板型加熱器160g～160j。在第二絕熱材160d中傳遞并泄露到外部的熱量成為保溫箱外部的漏損。因而，第二絕熱材160d最重要的是盡可能提高絕熱性能，具體地，優(yōu)選使用將硬質(zhì)系的發(fā)泡氨基甲酸乙酯或者真空絕熱材，例如發(fā)泡氨基甲酸乙酯等置于鋁疊板中，使該疊板內(nèi)部為真空，并作成為板狀而得到的絕熱材等。如圖18(B)所示，在該保溫箱160內(nèi)，通過鉸鏈160m如箭頭160n所示開閉自如地支承有具有同樣的絕熱構(gòu)造的門160。
圖20是表示圖14的細胞培養(yǎng)裝置的保溫箱16的控制塊的圖，是從圖4中抽出了說明所需要的部分、省略了其它部分的圖。在圖20中，因為對與圖4相同的結(jié)構(gòu)的部件標(biāo)注同一的符號，所以省略其說明。在該控制塊中，操作桌22具有動作開關(guān)或者溫度設(shè)定開關(guān)等。在控制部11上連接有加熱器160g～160j、培養(yǎng)器驅(qū)動電機29a、以及溫度傳感器106。溫度傳感器106可以是使用熱傳遞等公知技術(shù)的溫度傳感器。
說明該控制塊的動作。若操作人員操作操作桌22的動作開關(guān)或者溫度設(shè)定開關(guān)，則控制部11讀入溫度傳感器106的溫度數(shù)據(jù)，與設(shè)定溫度比較，并將對應(yīng)于它們的差的電力賦予到加熱器160g～160j。適時地進行溫度數(shù)據(jù)的讀入或者與設(shè)定溫度的比較，在保溫箱160內(nèi)部的溫度與設(shè)定溫度相等，或者比其大的情況下，降低賦予到加熱器160g～160j的電力。另一方面，溫度上升的加熱器160g～160j的熱量在熱擴散板160e、160f中傳遞，使保溫箱160的內(nèi)部變暖，不過因為與第一絕熱材160c相比，第二絕熱材160d的傳熱量小，所以加熱器160g～160j的大多數(shù)熱量對加熱保溫箱160的內(nèi)部起到作用。另外，培養(yǎng)器驅(qū)動電機29a是用于為了均衡地播種培養(yǎng)器140內(nèi)部的細胞而進行旋轉(zhuǎn)動作的部件。
根據(jù)本實施方式，可以不采取現(xiàn)有的2層箱構(gòu)造，又以幾乎不考慮氣密的簡單方法或者結(jié)構(gòu)構(gòu)成保溫箱。又，通過使在第一絕熱材160c中傳遞的熱量比在第二絕熱材160d中傳遞的熱量小，可以抑制用于加溫的能量。又，熱擴散板160e、160f通過在垂直方向上與培養(yǎng)器140的培養(yǎng)面重疊的面上形成切口，可以抑制對培養(yǎng)器的直接的輻射熱，從而不僅僅使保溫箱也可以使培養(yǎng)器內(nèi)部的溫度進一步一定化。
圖21以及圖22是表示pH測定部的詳細結(jié)構(gòu)的圖，圖21是放大地表示圖14的一部分的圖，圖22是表示pH測定部的傳感器部的詳細結(jié)構(gòu)的圖。通常，就pH計測而言，以目視判斷包含pH指示藥(酚紅)的細胞培養(yǎng)液的顏色的變化，或者使用自動地進行目視判斷的裝置(特開昭62-115297號公報記載的裝置)，不過因為將與細胞培養(yǎng)無關(guān)的pH指示藥置于細胞培養(yǎng)液中，對細胞培養(yǎng)產(chǎn)生影響，所以不是優(yōu)選的，又，在精度這一點上也差。又，也有將pH電極浸漬于細胞培養(yǎng)液中，進行其電位差計測，不過若pH電極未被充分地滅菌，則有可能引起雜菌等的污染，從而不是優(yōu)選的。因此，在本實施方式中，在從培養(yǎng)器至廢液罐之間的流路的途中設(shè)置有使用了薄膜狀的pH傳感器膜的pH測定部177，利用來自于培養(yǎng)器140的廢液，進行pH計測。
如圖22所示，pH測定部177具有發(fā)光元件(LED)177a，出射約570[nm]的波長的光；發(fā)光元件177b，出射約770[nm]的波長的光；以及光檢測器177c，接受來自于這些各發(fā)光元件177a、177b且穿透pH傳感器膜177d以及被pH傳感器膜177d反射的光。
在本實施方式中，作為pH傳感器膜177d，使用反射式指示藥色素薄膜FR-PR型(酚紅)。該pH傳感器膜177d是因為對應(yīng)于pH變色，所以可以通過光譜計測該穿透光以及反射光來求出pH的、所謂的薄膜狀的光學(xué)式化學(xué)傳感器。
該pH傳感器膜177d設(shè)置于從廢液管141b分路的廢液管141c與連接于廢液罐102上廢液管141d之間的由穿透部構(gòu)成的傳感器保持器177e中。來自于廢液管141c的廢液經(jīng)過保持有pH傳感器膜177d的傳感器保持器177e內(nèi)，被送液到廢液管141d中。此時pH傳感器177d被廢液浸漬。以光檢測器177c接受來自于被廢液浸漬的pH傳感器膜177d的穿透光以及反射光，測定其吸光光譜變化，計測pH值。
在以pH測定部177計測pH之前，需要進行pH傳感器膜177d的校正。因為在設(shè)置于保溫箱160內(nèi)的校正液罐161、162中貯存有校正液，所以通過蠕動泵145將校正液罐161、162內(nèi)的校正液送液到廢液罐102中。以此，因為校正液經(jīng)過套筒節(jié)流閥163、164，經(jīng)過pH測定部177，所以pH傳感器膜177d通過校正液被校正為pH基準(zhǔn)值。校正后使廢液經(jīng)過，測定pH。
pH的算出按照以下說明的pH值算出算法進行。首先，在最初的步驟中，基于以下的運算式(1)，進行PD暗電流、放大器或者ADC的偏差校正。
I＝Iraw-Id…(1)在此，Id是光遮斷時的基線信號，Iraw是計測原始數(shù)據(jù)，I、Iraw都是波長λ的函數(shù)。在此的波長λ1＝570nm，λ2＝770nm。
在下一步驟中，基于以下的運算式(2)、(3)，算出相對穿透率T以及原始的相對吸光度Araw。
T＝I/I2…(2)Araw＝-logT＝log(I2/I)…(3)在此，I2是pH校正液2(pH2)的I值。因而，成為相對穿透率T以及相對吸光度Arawλ的函數(shù)。
在下一步驟中，進行基線波長2的吸光校正。因為相對吸光度Araw因氣泡混入等而對于波長λ非依存性波動，所以為了對其進行校正，基于運算式(4)，從尖峰波長(λ1＝570nm)的值減去非尖峰波長(λ2＝780nm)的值，算出凈吸光度A。
A＝Aarw(λ1)-Aarw(λ2)…(4)在下一步驟中，進行應(yīng)答曲線的直線近似。因為在pH的測定范圍附近，傳感器的相對吸光度A(基線校正)與pH大致成比例，所以可以進行直線近似。因此，基于運算式(5)～(7)進行直線近似。pH如以下的運算式(5)所示。
pH＝S·A+b…(5)在此，S表示靈敏度。
在此，因為pH校正液2的pH值是pH2，所以得到如下的運算式(6)。
pH2＝b…(6)又，因為pH校正液2時，運算式(4)的結(jié)果為「0」，所以A＝Aarw(λ1)＝Aarw(λ2)＝0pH＝S·A+pH2…(7)在下一步驟中，基于以下的運算式(8)進行校正(靈敏度的算出)。
pH＝S·A1+pH2…(8)A1是pH標(biāo)準(zhǔn)液1(pH1)的A值。另外，若pH1＜pH2則A1為負值。因而，靈敏度S如以下的運算式(9)所示。
S＝(pH1-pH2)/A1…(9)在下一步驟中，未知試料的pH計測可以通過以下的運算式(10)求出。
pH＝A·(pH1-pH2)/A1+pH2…(10)在此，A是未知試料的相對吸光度。另外，若pH1＜pH2則A1為負值。
以下，說明實際的測定順序。
首先，使標(biāo)準(zhǔn)液1、2的pH值為pH1、pH2。
計測此時的暗電流Id。
若將pH校正液2的情況的計測電流值I2raw(λ1)、I2raw(λ2)代入到所述運算式(1)，則如下所示。
I2(λ1)＝I2raw(λ1)-Id
I2(λ2)＝I2raw(λ2)-Id同樣地，若將pH校正液1的情況的計測電流值I1raw(λ1)、I1raw(λ2)代入到所述運算式(1)，則如下所示。
I1(λ1)＝I1raw(λ1)-IdI1(λ2)＝I1raw(λ2)-IdpH校正液1的情況的相對吸光度按照所述運算式(3)，如下所示。
A1raw(λ1)＝log(I2(λ1)/I1(λ1))A1raw(λ2)＝log(I2(λ2)/I1(λ2))pH校正液1的情況的凈吸光度A按照所述運算式(4)，如下所示。
A1＝A1raw(λ1)-A1raw(λ2)按照所述運算式(6)、(9)進行校準(zhǔn)曲線導(dǎo)出。
b＝pH2S＝(pH1-pH2)/A1針對未知試料，進行Iraw(λ1)、Iraw(λ2)的計測，通過與所述同樣的方法求出凈吸光度A。
若按照所述運算式(7)、(8)、(9)導(dǎo)出pH，則如下所示。
pH＝A·S+b＝A·(pH1-pH2)/A1+pH2因為該pH測定部利用廢液，所以培養(yǎng)裝置內(nèi)的細胞與pH傳感器不接觸，又，因為校正液也在廢液流路中流動，所以不注入到培養(yǎng)器中。因而，可以避免細胞與傳感器、校正液的直接接觸，從而不引起滅菌處理問題。又，因為不在培養(yǎng)裝置內(nèi)設(shè)置pH計測部，而在廢液流路的途中設(shè)置，所以裝置的機構(gòu)構(gòu)造也可以小型簡略化。
另外，不限定于設(shè)置如圖21所示的pH測定部177。即，也可以觀察細胞培養(yǎng)液的顏色的變化。該情況下，也可以使所述的CCD照相機31為彩色照相機，進行運算。另外，不需要管141c、套筒節(jié)流閥176、163、164、泵145、管141d、校正液罐161、162，這一點是不說自明的。
在細胞培養(yǎng)等中，進行下述等操作從被滅菌的容器抽出細胞懸濁液等液體，例如從被滅菌的容器內(nèi)對培養(yǎng)的細胞進行取樣；將液體注入到被滅菌的容器中，例如將培養(yǎng)的細胞播種到貯存有培養(yǎng)液的容器中或者將藥劑注入到培養(yǎng)液中。在這樣的從被滅菌的容器抽出液體或者將液體注入到被滅菌的容器中的操作中，需要抑制污染的產(chǎn)生。
例如，為了在從被滅菌的容器抽出液體，并將該液體注入到其它被滅菌的容器中這樣的、在物理上不是一體的被滅菌的容器間使細胞懸濁液或者藥劑等液體移動這一操作等中抑制污染的產(chǎn)生，提高凈化臺內(nèi)等操作環(huán)境的凈化度或者抑制來自于作業(yè)者的污染等。進而，在被滅菌的容器被置于凈化臺等被凈化的環(huán)境外，即置于微生物等污染物浮游的普通環(huán)境的情況下，在凈化臺內(nèi)等噴灑酒精，對容器的外表面進行殺菌，并擦拭容器的栓的部分，除去過剩的酒精，在進行了如上所述的容器的殺菌操作之后，摘下栓并進行液體的抽出或者注入的操作，以此抑制污染。
這樣，在容器被放置于普通環(huán)境的情況下，在抑制污染的產(chǎn)生上需要進行容器的殺菌操作，為了抑制污染的產(chǎn)生也需要盡可能迅速地進行如下的一系列的操作在噴灑酒精，對容器的外表面進行殺菌，并擦拭容器的栓的部分，除去過剩的酒精之后，摘下栓并進行液體的抽出或者注入的操作。但是，這一系列的操作繁雜，為了迅速地進行這一系列的操作，需要熟練的操作人員。
進而，進行被放置于這樣的普通環(huán)境中的容器的殺菌操作，并從被滅菌的容器抽出液體或者將液體注入到容器中這一系列的操作也在例如用于使用于再生醫(yī)療中的細胞的增殖等的細胞培養(yǎng)等、工業(yè)的細胞生產(chǎn)中的細胞培養(yǎng)中進行。因此，在這樣的工業(yè)的細胞生產(chǎn)中的細胞培養(yǎng)等中需要熟練的技術(shù)人員，由此成為導(dǎo)致細胞培養(yǎng)的成本增大的一個主要原因，所以不是優(yōu)選的。因此，為了即使不是熟練的技術(shù)人員也可以一邊抑制污染的產(chǎn)生一邊從被放置于普通的環(huán)境中的容器抽出液體或者將液體注入到容器中，需要一種不進行對容器的外表面進行殺菌或者開放容器的栓這些操作且抑制污染的產(chǎn)生的技術(shù)，即可以一邊使從容器抽出液體或者將液體注入到容器中之際的操作簡潔化一邊抑制污染的產(chǎn)生的技術(shù)。
因此，在本實施方式中，作為可以一邊使從容器抽出液體或者將液體注入到容器中之際的操作簡潔化一邊抑制污染的產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，采用貯存培養(yǎng)前細胞的容器230以及針236、237、貯存培養(yǎng)后細胞的容器240以及針246、247。以下，使用圖23～30說明該結(jié)構(gòu)。
圖23以及圖24是表示容器230、240用的栓的大致結(jié)構(gòu)的圖，圖23(A)是其立體圖，圖23(B)是其剖面圖，圖24(A)在摘下外部閉塞部件的狀態(tài)下表示的俯視圖，圖24(B)是表示容器用的栓的大致結(jié)構(gòu)的仰視圖，圖25是表示具有該容器用的栓的容器的一例的立體圖。
如圖23以及圖34所示，容器用的栓(帽)233是橡膠或者合成樹脂等樹脂制，形成為設(shè)置有從一方的端面貫通到另一方的端面的剖面圓形的通路233a～233d的大致圓筒狀。各通路233a～233d的分別不同。栓233的通路233a～233d的成為用于插通中空針236、237、246、247等管體或者細管的通路，所述中空針236、237、246、247等管體或者細管進行液體對安裝有該栓233的容器230、240內(nèi)的注入以及液體從容器230、240內(nèi)的抽出的至少一種。通路233a成為形成于栓233的一方的端面?zhèn)壬系娜肟诓?。通?33b連接于該入口部，且成為直徑比該入口部大的收容室，在該收容室233b中收容有殺菌劑浸漬部件(無紡布)234、244。通路233c成為貫通孔，所述貫通孔形成于成為該收容室233b的底的隔板233e的中央部。通路233d設(shè)置于栓233的另一方的端面?zhèn)?，且成為?jīng)由隔板233e的貫通孔233c與收容室233b相連通的出口部。
在本實施方式中，如圖25所示，栓233的通路233d的出口部也起到用于在氣密地緊貼于容器230、240的狀態(tài)下安裝栓233的作用，出口部233d的內(nèi)徑形成為與圓筒狀的容器230、240的外徑相同的大小。不過，在栓233對容器的安裝方法不同的情況下，也可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定出口部，又，也可以不設(shè)置出口部233d。又，栓233的形成于隔板233e的中央部的貫通孔233c以可以插通中空針236、237、246、247等管體或者細管的直徑形成。
如圖14、圖23～圖25所示，在栓233的設(shè)置有入口部233a的一側(cè)的端面安裝有由具有氣密性的薄膜或者膜構(gòu)成的外部閉塞部件235、245使得其覆蓋該端面。外部閉塞部件235、245例如可以由層壓了鋁箔與合成樹脂制的薄膜等而得到的層壓薄膜、具有柔軟性與彈性的橡膠或者硅、彈性體樹脂等樹脂制的膜等、可以抑制殺菌劑的蒸發(fā)的各種各樣的材料形成。又，在作為外部閉塞部件235、245使用了層壓薄膜等的情況下，在使用具有栓233的容器230、240時，從栓233的入口部233a側(cè)的端面剝離。
另一方面，在作為外部閉塞部件235、245使用樹脂制的膜等的情況下，使中空針236、237、246、247等管體或者細管穿刺外部閉塞部件235、245并使用。若外部閉塞部件235、245是具有柔軟性與彈性的樹脂制，則即使從外部閉塞部件235、245拔出穿刺的中空針236、237、246、247等管體或者細管，通過中空針236、237、246、247等管體或者細管而形成于外部閉塞部件235、245上的孔也成為幾乎關(guān)閉的狀態(tài)。另外，在使外部閉塞部件235、245為樹脂制的情況下，也可以與通路233a～233d等栓233的其它部分一體地形成。該情況下，外部閉塞部件235、245只形成于與通路233a～233d的入口部對應(yīng)的部分。
在本實施方式中，收容于栓233的通路233b即收容室中且成為圓盤狀的殺菌劑浸漬部件234、235通過隔板233e保持在通路233b內(nèi)。殺菌劑浸漬部件234、244可以穿刺地插通中空針236、237、246、247等管體或者細管，例如，由無紡布或者酒精棉等形成。在以酒精棉形成殺菌劑浸漬部件234、244的情況下，浸漬酒精，不過若為殺菌劑，則除了酒精之外也可以使逆性肥皂等具有殺菌作用的藥劑浸漬于無紡布等中，形成殺菌劑浸漬部件234、244。進而，殺菌劑浸漬部件234、244也可以由凝膠體狀的殺菌劑，例如酒精凝膠體等形成。若由酒精凝膠體等形成殺菌劑浸漬部件234、244，則可以抑制如下的情況殺菌劑浸漬部件234、244的殺菌劑從殺菌劑浸漬部件234、244流出，進入到具有該栓233的容器內(nèi)，從而對容器的內(nèi)容物產(chǎn)生影響。
本實施方式的栓233為多重蓋的構(gòu)造，安裝于容器230、240那樣的在對內(nèi)部進行滅菌的狀態(tài)下使用的適當(dāng)?shù)娜萜鞯?、進行液體的抽出與注入的開口部。栓233不限定于如圖25所示的容器230、240那樣的形狀，可以應(yīng)用于各種各樣的形狀的容器中，又，可以應(yīng)用于各種各樣的用途的容器中。例如，栓233可以應(yīng)用于收容有被滅菌的藥劑的藥劑容器、收容有培養(yǎng)液的培養(yǎng)器、用于通過離心分離從細胞懸濁液回收細胞的離心沉淀管、又、管狀的容器、長方體狀的容器、輸液包裝那樣的彈性容器等、滅菌后使用的各種各樣的形狀與用途的容器中。
在此，例如，若具有栓233的容器230、240是用于通過離心分離從細胞懸濁液回收細胞的離心沉淀管，則容器230、240為內(nèi)部被滅菌、并收容有細胞懸濁液的狀態(tài)，不過為了進行離心分離，而被從凈化臺取出并被安置于設(shè)置在普通環(huán)境中的離心機上，以此變?yōu)榉胖糜谄胀ōh(huán)境中的狀態(tài)，從而變?yōu)橥獗砻嬗锌赡鼙晃廴镜臓顟B(tài)。在從這樣的容器230、240抽出液體或者對容器230、240內(nèi)注入液體時，作業(yè)者不通過酒精噴灑等進行容器230、240的外表面的殺菌操作，而使安裝于液體的抽出或者液體的注入用的注射器等上的中空針等管體或者細管如圖25所示的虛線的箭頭所示，插通于栓233的通路233a～233d中。此時，從栓233的通路233a～233d的入口部插入的管體或者細管穿刺于殺菌劑浸漬部件244并貫通殺菌劑浸漬部件244，經(jīng)過隔板233e的貫通孔233c，進入到容器230、240的內(nèi)部。
因而，即使受到因為被從凈化臺內(nèi)等凈化環(huán)境取出到普通環(huán)境中所以外側(cè)有可能被污染的容器230、240的影響，管體或者細管的外表面也有可能被污染，也可以在將中空針等管體或者細管插通于栓233中時，通過管體或者細管穿刺殺菌劑浸漬部件244，利用浸漬于殺菌劑浸漬部件244中的殺菌劑對管體或者細管的外表面進行殺菌。因而，作業(yè)者不需要進行對放置于普通環(huán)境中的容器230、240噴灑酒精這一容器外表面的殺菌操作、或者為了擦去栓的周圍的酒精而開放栓這一操作，可以一邊通過使管體或者細管插通于栓中抑制污染的產(chǎn)生，一邊從容器230、240抽出液體或者將液體注入到容器230、240中。
這樣若是本實施方式的容器用的栓或者容器，則可以一邊使從容器抽出液體或者將液體注入到容器中之際的操作簡潔化一邊抑制污染的產(chǎn)生。進而，通過可以一邊使進行從容器抽出液體或者將液體注入到容器中之際的操作簡潔化一邊抑制污染的產(chǎn)生，就不需要熟練的技術(shù)人員從容器抽出液體或者將液體注入到容器中。又，因為不需要熟練的技術(shù)人員進行操作，所以可以降低用于使用于再生醫(yī)療中的細胞的增殖等的細胞培養(yǎng)等、工業(yè)的細胞生產(chǎn)中的細胞培養(yǎng)的成本。而且，因為不需要如現(xiàn)有所述，具有用于供給用于栓部分的滅菌的蒸汽的設(shè)備或者配管，所以可以降低對于栓或者容器的使用的限制，又，可以使栓等構(gòu)造簡潔化。
通過酒精的噴灑等對被置于普通環(huán)境中的容器進行殺菌、摘下容器的栓等操作不適合于自動地進行容器或者注入動作等的液體處理裝置，而是通過手作業(yè)進行。通過手作業(yè)進行的操作有可能導(dǎo)致帶入作業(yè)者自身產(chǎn)生的污染或者產(chǎn)生作業(yè)者的疏忽造成的污染。
相對于此，若是本實施方式的容器用的栓或者容器，則因為不需要進行通過酒精的噴灑等對被置于普通環(huán)境中的容器進行殺菌、摘下容器的栓等操作，所以可以自動化地從使用了液體處理裝置等的容器抽出液體或者將液體注入到容器中。而且，通過可以自動化，可以防止帶入作業(yè)者自身產(chǎn)生的污染或者產(chǎn)生作業(yè)者的疏忽造成的污染等。
進而，在本實施方式的容器用的栓或者容器中，栓233的通路233a～233d的入口部側(cè)的端面可以穿刺管體或者細管，或者，由可以摘下且可以氣密地密閉的外部閉塞部件235、245閉塞通路233a。因此，即使殺菌劑是酒精等，也可以抑制殺菌劑從殺菌劑浸漬部件234、244蒸發(fā)。而且，因為外部閉塞部件235、245防止浸漬于殺菌劑浸漬部件234、244中的殺菌劑的蒸發(fā)，所以例如即使在將試藥注入到容器內(nèi)之后，進行從該容器內(nèi)對細胞等試料進行取樣這一操作的情況下，也可以延長殺菌劑浸漬部件的殺菌效果持續(xù)的時間，又，也不需要開放容器的栓。因此，作業(yè)者可以具有充裕的時間進行將液體注入到容器內(nèi)，進而，進行從容器內(nèi)取樣即液體的抽出這一系列的操作。因而，對于作業(yè)者而言，不需要盡可能快速地進行這樣的一系列的無菌操作的高度的技能。
圖26是表示圖23～圖25的容器用的栓的變形例的剖面圖。在圖26中，因為對與圖23～圖25相同的結(jié)構(gòu)的部件標(biāo)注同一的符號，所以省略其說明，只說明不同的結(jié)構(gòu)或者特征部等。
圖26的容器用的栓2331與圖23～圖25的栓233不同的點在于，在收容于栓的通路中的殺菌劑浸漬部件與在通路內(nèi)保持殺菌劑浸漬部件的隔板之間設(shè)置有閉塞通路的內(nèi)部閉塞部件。即，本實施方式的容器用的拴2331的由入口部233a、收容室233b、形成于隔板233e的中央部的貫通孔233e、以及出口部233d等構(gòu)成的通路的形狀等，與圖23～圖25的栓233相同。但是，設(shè)置有膜狀的內(nèi)部閉塞部件233f使得其覆蓋劃成收容室233b的、壁的內(nèi)表面中成為收容室233b的底面的隔板233e的表面以及成為收容室233b的側(cè)面的表面。而且，殺菌劑浸漬部件234、244在由內(nèi)部閉塞部件233f覆蓋的狀態(tài)下收容于收容室233b內(nèi)。換言之，內(nèi)部閉塞部件233f是在被夾于殺菌劑浸漬部件234、244、與成為收容室233b的底面的隔板233e的表面以及成為收容室233b的側(cè)面的表面之間的狀態(tài)下設(shè)置的容器狀的部件。
圖26的內(nèi)部閉塞部件233f以具有柔軟性與彈性的樹脂制、例如由注射藥等的容器的栓等使用的彈性體樹脂或者硅、天然橡膠等樹脂制的膜構(gòu)成，密閉貫通孔233c的收容室233b側(cè)的開口，并且在拔出穿刺的中空針等管體或者細管之后形成于內(nèi)部閉塞部件233f中的孔也成為幾乎密閉的狀態(tài)。進而，內(nèi)部閉塞部件233f可以通過形成為容器狀，在內(nèi)側(cè)保持液體。又，也可以擦去附著于貫通了殺菌劑浸漬部件234、244的中空針等管體或者細管的外表面上的殺菌劑。
內(nèi)部閉塞部件233f的中央部即與形成于隔板233e上的貫通孔233c對應(yīng)的部分朝向收容室233b內(nèi)側(cè)突出為隨著朝向前端而變細的圓錐臺狀，突出為該圓錐臺狀的部分成為中空針等管體或者細管穿刺地貫通的貫通部233g。圓錐臺狀的貫通部233g內(nèi)形成與貫通孔233c連續(xù)的中空狀態(tài)，以便使中空針等管體或者細管容易穿刺地貫通。另外，該殺菌劑浸漬部件234、244在收容于容器狀的內(nèi)部閉塞部件233f內(nèi)的狀態(tài)下，設(shè)置于收容室233b內(nèi)。又，該殺菌劑浸漬部件234、244的與內(nèi)部閉塞部件233f的貫通部233g對應(yīng)的部分成為凹陷的狀態(tài)。
這樣的栓2331具有容器狀的內(nèi)部閉塞部件233f，所述內(nèi)部閉塞部件233f具有突出到收容室233b即殺菌劑浸漬部件234、244側(cè)的貫通部233g，進而，在該內(nèi)部閉塞部件233f內(nèi)具有殺菌劑浸漬部件234、244。而且，穿刺中空針等管體或者細管的貫通部233g具有階差使得該貫通部233g比內(nèi)部閉塞部件233f的其它部分高，在表面積比其它部分窄的貫通部233g的頂點部分穿刺中空針等管體或者細管。因此，即使來自于殺菌劑浸漬部件234、244的過剩的殺菌劑流出，或者殺菌劑在將中空針等管體或者細管穿刺于殺菌劑浸漬部件234、244中時的因管體或者細管而產(chǎn)生的加壓下從殺菌劑浸漬部件234、244流出，流出的殺菌劑也滯留于內(nèi)部閉塞部件233f的貫通孔233g周圍的容器狀的部分中。因而，即使殺菌劑從殺菌劑浸漬部件234、244流出，也可以抑制如下的情況流出的殺菌劑經(jīng)由貫通孔233c流入到容器內(nèi)，對容器的內(nèi)容物產(chǎn)生影響。
進而，因為即使殺菌劑從殺菌劑浸漬部件234、244流出，流出的殺菌劑也難以經(jīng)由貫通孔233c流入到容器內(nèi)，所以在進行穿刺中空針等管體或者細管并從容器抽出液體或者將液體住入到容器內(nèi)這些操作之際，不需要一邊注意使得殺菌劑不從殺菌劑浸漬部件5流出，又，流出的殺菌劑不經(jīng)由貫通孔233c流入到容器內(nèi)，一邊進行操作，從而可以使這樣的操作容易。又，在本實施方式中，內(nèi)部閉塞部件233f以具有柔軟性與彈性的樹脂形成整體，不過至少也可以作成為如下的結(jié)構(gòu)只使插通未圖示的中空針等管體或者細管的部分為具有柔軟性與彈性的樹脂制。
圖27是表示圖23～圖25的容器用的栓的其它變形例的剖面圖。在圖27中，因為對與圖23～圖25相同的結(jié)構(gòu)的部件標(biāo)注同一的符號，所以省略其說明，只說明不同的結(jié)構(gòu)或者特征部等。
圖27的容器用的栓2332與圖23～圖25的栓233不同的點在于，在收容于栓的通路中的殺菌劑浸漬部件與在通路內(nèi)保持殺菌劑浸漬部件的隔板之間設(shè)置有閉塞通路的內(nèi)部閉塞部件，進而，內(nèi)部閉塞部件與殺菌劑浸漬部件的形狀不同。即，本實施方式的栓2332具體覆蓋收容室233b側(cè)的隔板233e的、圓形的膜狀的內(nèi)部閉塞部件233h、與收容于收容室233b中的粒狀的多個殺菌劑浸漬部件234a、244a。
本實施方式的內(nèi)部閉塞部件233h是具有柔軟性與彈性的樹脂制、例如由注射藥等的容器的栓等使用的彈性體樹脂或者硅、天然橡膠等樹脂制的圓形的膜，密閉貫通孔233c的收容室233b側(cè)的開口，并且在拔出穿刺的中空針等管體或者細管之后形成于內(nèi)部閉塞部件233f中的孔也成為幾乎密閉的狀態(tài)。又，在該內(nèi)部閉塞部件233h上，在與隔板233e側(cè)的表面的中央部即隔板233e的貫通孔233c對應(yīng)的位置形成有嵌合于貫通孔233c中的突起233j。該殺菌劑浸漬部件234a、244a以具有吸水性的粒狀的部件例如氨基甲酸乙酯珠等形成，且浸漬殺菌劑。
內(nèi)部閉塞部件233h抑制殺菌劑對具有栓2332的容器內(nèi)的流入，并且在殺菌劑浸漬部件234a、244a的直徑比貫通孔233c的直徑小的情況下，防止殺菌劑浸漬部件234a、244a經(jīng)由貫通孔233c進入到容器內(nèi)。抑制殺菌劑對具有栓2332的容器的內(nèi)容物的影響。
在本實施方式的栓2332中，殺菌劑浸漬部件234a、244a為粒狀地多個收容于收容室233b中的狀態(tài)。因此，不需要將中空針等管體或者細管穿刺于圓板狀的殺菌劑浸漬部件中，中空針等管體或者細管一邊在多個殺菌劑浸漬部件234a、244a之間以外表面接觸于殺菌劑浸漬部件234a、244a一邊插通栓2332。因而，與將中空針等管體或者細管穿刺于圓板狀的殺菌劑浸漬部件中的情況相比，可以容易地進行中空針等管體或者細管對栓的拔出與插入。進而，因為在將圓板狀的殺菌劑浸漬部件穿刺于中空針等管體或者細管時難以加壓，所以可以抑制將中空針等管體或者細管插通于栓中時殺菌劑從殺菌劑浸漬部件流出。
圖28是表示圖23～圖25的容器用的栓的又一變形例的剖面圖。在圖28中，因為對與圖23～圖25相同的結(jié)構(gòu)的部件標(biāo)注同一的符號，所以省略其說明，只說明不同的結(jié)構(gòu)或者特征部等。
圖28的容器用的栓2333與圖25～圖27的栓的不同點在于，在比栓的通路的殺菌劑浸漬部件更靠近容器內(nèi)側(cè)設(shè)置有擦去附著于中空針等管體或者細管的外表面上的液體的擦去部件。即，在于如下的點本實施方式的容器用的栓233具有設(shè)置于通路233a～233d的出口部內(nèi)的圓板狀的擦去部件233k。擦去部件233k在接觸于與隔板233e的設(shè)置有殺菌劑浸漬部件234、244的一側(cè)的表面相反的一側(cè)的表面、即容器內(nèi)側(cè)的表面的狀態(tài)下設(shè)置，成為閉塞形成于隔板233e的貫通孔233c的出口側(cè)的狀態(tài)。擦去部件233k以可以穿刺中空針等管體或者細管且可以擦去附著于中空針等管體或者細管外表面的液體的材料，例如發(fā)泡苯乙烯、棉花、氨基甲酸乙酯、其它過濾器或者過濾器那樣的部件等形成。
本實施方式的容器用的栓2333可以在中空針等管體或者細管穿刺并貫通殺菌劑浸漬部件234、244之后，通過穿刺擦去部件233k，擦去在貫通殺菌劑金子部件234、244是附著于中空針等管體或者細管的外表面的酒精等殺菌劑。因而，因為可以抑制殺菌劑因附著于貫通了殺菌劑浸漬部件234、244的中空針等管體或者細管的外表面而被帶入到容器內(nèi)，所以可以降低殺菌劑對容器的內(nèi)容物的影響。
圖29以及圖30是說明從容器抽出液體或者將液體注入到容器中之際的操作的概略圖。使用具有圖23的容器用的栓233的容器230，說明發(fā)揮液體對容器的注入以及液體從容器的抽出的至少一方的功能，即取樣裝置以及分注裝置的至少一方的功能。該液體處理裝置從圖14的貯存培養(yǎng)前細胞的容器230將培養(yǎng)前細胞送液到培養(yǎng)器140中，或者將培養(yǎng)后細胞從培養(yǎng)器140送液到容器230中。即，液體處理裝置例如發(fā)揮從培養(yǎng)器140的細胞懸濁液的取樣或者藥液的吸入那樣的抽出、通過細胞懸濁液對培養(yǎng)液所進入的培養(yǎng)器140的注入而產(chǎn)生的細胞的播種或者藥液的注入那樣的液體的注入等、取樣裝置以及分注裝置的至少一方的功能。在本實施方式中，如圖25所示，例示使用了具有栓233的容器230的情況。另外，也可以使用具有如圖26～圖28所示的栓2331、2332、2333的容器。
圖29以及圖30的液體處理裝置，具有栓233的容器230由臺座291上的保持件292保持。在容器230的栓233的上方通過支承部件294支承有用于進行液體對容器230的注入以及液體從容器230的抽出的至少一方的中空針等管體或者細管293。支承部件294連結(jié)于導(dǎo)向棒295上，所述導(dǎo)向棒295通過驅(qū)動機構(gòu)295對驅(qū)動機構(gòu)295產(chǎn)生的管體或者細管293的上下方向的移動進行導(dǎo)向。導(dǎo)向棒295從臺座291朝向上方延伸的狀態(tài)下，固定于臺座291上。管體或者細管293經(jīng)由管296連接于用于進行液體的吸引以及排出的至少一方的泵297上。在此的、管體或者細管293對應(yīng)于圖14的針236、246，泵297對應(yīng)于圖14的蠕動泵144、147，管296對應(yīng)于圖14的管142d、141b。另外，在圖29以及圖30中，省略圖14的電機231。
管296由設(shè)置于支承部件294的下表面的連結(jié)部294a連結(jié)于管體或者細管293的一方的端部。又，在連結(jié)部294a上氣密地安裝有覆蓋管體或者細管293的袋狀的包覆部件298的開口部分。包覆材料298是以可以穿刺管體或者細管293的柔軟的具有彈性以及氣密性的膜狀的材料，例如橡膠或者硅、彈性體樹脂等形成的袋狀的部件。
在本實施方式的液體處理裝置中，在使中空針等管體或者細管293插通于栓233中時，如圖29所示，中空針等管體或者細管293通過內(nèi)含于包覆部件298中，成為與包覆材料298的外側(cè)的環(huán)境氣密地隔離的狀態(tài)。因而，即使液體處理裝置被置于凈化環(huán)境即凈化臺外等、與外氣接觸的普通環(huán)境中，在包覆材料298內(nèi)的管體或者細管293也不被外氣污染。
為了液體的注入或者抽出，在使中空針等管體或者細管293插通于栓233中并插入于容器230內(nèi)時，驅(qū)動機構(gòu)295沿著導(dǎo)向棒295移動到下方。以此，如圖25所示，管體或者細管293依次穿刺栓233的外部閉塞部件235、殺菌劑浸漬部件234，并插入于容器230內(nèi)。此時，如圖30所示，管體或者細管293在包覆材料298的下端部分接觸于栓233的外部閉塞部件235的外表面的狀態(tài)下，穿刺包覆材料298與外部閉塞部件235，并插通于栓233的通路233a～233d內(nèi)。因而，在管體或者細管293插入于容器230內(nèi)時，包覆材料298內(nèi)也保持密閉狀態(tài)，管體或者細管293的位于栓233的外側(cè)的部分不曝露于外氣中，從而不產(chǎn)生位于包覆材料298內(nèi)的管體或者細管293的部分的來自于外氣的污染。又，管體或者細管293的插通于栓233內(nèi)的部分也如上所述不產(chǎn)生污染。
從容器230拔出管體或者細管293時，驅(qū)動機構(gòu)295沿著導(dǎo)向棒294移動到上方。以此，管體或者細管293從圖30的狀態(tài)如圖29所示，返回到內(nèi)含于包覆材料298中的狀態(tài)。又，因為包覆材料298具有柔軟性且彈性，所以穿刺管體或者細管293時形成的孔為關(guān)閉的狀態(tài)，從而維持包覆部件298的密封性。因而，在從容器230拔出管體或者細管293之后，也防止因管體或者細管292與外氣接觸而導(dǎo)致的污染。
在本實施方式的液體處理裝置中，使用具有如圖23所示的栓233的容器，進而，中空針等管體或者細管293由以可以穿刺管體或者細管293的柔軟的具有彈性以及氣密性的膜狀的材料形成的袋狀的包覆材料298覆蓋，所以也可以抑制未插通于栓中的狀態(tài)的管體或者細管的污染，所以可以進一步可靠地抑制污染的產(chǎn)生。又，該液體處理裝置不限定于圖29以及圖30的結(jié)構(gòu)，若以包覆材料包覆管體或者細管，則可以以各種各樣的方式實施，包含種種的變形例。進而，容器用的栓233或者容器230不限定于上述實施方式的結(jié)構(gòu)的容器用的栓，若是可以穿刺管體或者細管且浸漬有殺菌劑的殺菌劑浸漬部件保持的結(jié)構(gòu)的栓，則可以應(yīng)用各種各樣的結(jié)構(gòu)，這一點是不說自明的。
通常，使用了如圖1以及圖14所示的套筒節(jié)流閥的細胞培養(yǎng)裝置從設(shè)置于細胞培養(yǎng)裝置的外部的空氣壓縮裝置(空氣壓縮機)等作為壓縮空氣取入用于驅(qū)動套筒節(jié)流閥的壓力，或者使用內(nèi)置于細胞培養(yǎng)裝置中的空氣壓縮機使套筒節(jié)流閥動作。在從外部取入壓縮空氣的情況下，需要進行從空氣壓縮裝置至細胞培養(yǎng)裝置的配管，通常因為配管被固定于壁、天花板等所以細胞培養(yǎng)裝置的設(shè)置場所受到限制，或者不能夠被設(shè)置，從而不是優(yōu)選的。又，在使用內(nèi)置于細胞培養(yǎng)裝置中的空氣壓縮機的方式中，雖在設(shè)置場所上沒有限制，不過有塵埃產(chǎn)生、振動、噪音等問題，從而不是優(yōu)選的。
因此，在圖14的實施方式中，將二氧化碳儲氣瓶210內(nèi)的氣體作為用于驅(qū)動設(shè)置于管的各處的套筒節(jié)流閥的壓縮空氣使用。二氧化碳儲氣瓶210內(nèi)的氣體經(jīng)由調(diào)整器211以及多工位型電磁閥213送出到設(shè)置于管的各處的套筒節(jié)流閥中。另外，若二氧化碳的氣體壓力變低，則不能夠進行套筒節(jié)流閥的驅(qū)動，不過在細胞培養(yǎng)時，必須使用二氧化碳，所以不能夠驅(qū)動套筒節(jié)流閥的可能性小。又，因為套筒節(jié)流閥的二氧化碳氣體的使用量每一次是0.5cc左右，所以與在保溫箱160內(nèi)使用的二氧化碳氣體的量比較，也是相當(dāng)少的。在圖1的實施方式的情況下也同樣地驅(qū)動套筒節(jié)流閥。
在圖1以及圖14的細胞培養(yǎng)裝置中，通過在任意的定時、任意的時間開閉控制套筒節(jié)流閥，可以將需要量的、需要的試藥注入到培養(yǎng)器140中，或者將培養(yǎng)基處理為廢液。二氧化碳儲氣瓶210經(jīng)過空氣管(以圖14的點劃線表示的配管)將二氧化碳氣體供給到各套筒節(jié)流閥。另一方面，規(guī)定量的二氧化碳從二氧化碳儲氣瓶210經(jīng)由調(diào)整器211與電磁閥212供給到保溫箱160內(nèi)。
供給到各套筒節(jié)流閥的二氧化碳氣體在套筒節(jié)流閥驅(qū)動用的空氣壓力缸中作為壓縮空氣送出，因此使用于套筒節(jié)流閥的驅(qū)動中，供給到保溫箱160內(nèi)的二氧化碳氣體使用于對保溫箱160內(nèi)的二氧化碳濃度進行調(diào)整。若施加于空氣壓力缸上的壓力滿足規(guī)格，則也可以增設(shè)幾個套筒節(jié)流閥驅(qū)動用的空氣壓力缸。在圖14中，來自于二氧化碳儲氣瓶210的二氧化碳氣體由空氣管連接于調(diào)整器211上，不過雖未圖示但在其之間設(shè)置有除去細菌的滅菌過濾器、除去水分的濾霧器等。套筒節(jié)流閥驅(qū)動用的空氣壓力缸通常具有2條管，通過對一方供給二氧化碳氣體，空氣壓力缸動作，關(guān)閉套筒節(jié)流閥，通過對另一方供給二氧化碳氣體，氣體壓力缸反方向動作，開放套筒節(jié)流閥。多工位電磁閥213切換這樣的二氧化碳氣體的供給。另一方面，供給到保溫箱160內(nèi)的二氧化碳氣體通過電磁閥212，控制其注入與遮斷。通常使用二氧化碳傳感器205測定保溫箱160內(nèi)的二氧化碳濃度，在比目標(biāo)值低的情況下，開放電磁閥212，在比目標(biāo)值高的情況下，關(guān)閉電磁閥212，將保溫箱160內(nèi)的二氧化碳濃度保持為一定。另外，在此，以二氧化碳儲氣瓶為例進行了說明，不過若是非可燃性氣體，則可以同樣地使用，這一點是不說自明的。
通常，在細胞培養(yǎng)中，為了確認(rèn)群體的有無或者其大小，將細胞染色并以肉眼確認(rèn)，或者以照相機進行攝影并對圖像實施圖像處理，以此進行確認(rèn)。使用照相機對群體進行攝影之際，例如如特開2001-275659號公報記載所述，使用可以同時對培養(yǎng)器整體進行攝影的具有寬象場角的低倍率的透鏡。這樣，通過以使用了低倍率寬象場角的透鏡的照相機對培養(yǎng)器整體進行攝影，迅速地確認(rèn)群體的有無。
但是，在培養(yǎng)細胞中群體小，或者照相機的析像度低的情況等，有時不能夠清晰地描出群體。又，在確認(rèn)了群體的有無與尺寸之后，為了對任意的群體內(nèi)的細胞進行攝影，必須另行準(zhǔn)備更高倍率的透鏡。在這樣的情況下，從由低倍率的透鏡確認(rèn)的位置精度低的圖像中找出目標(biāo)位置，為了進行在高倍率透鏡下的攝影，將照相機或者培養(yǎng)器移動到該位置，這是非常耗費時間的作業(yè)。
因此，在本實施方式中，采用一種照相機攝影系統(tǒng)，該照相機攝影系統(tǒng)在培養(yǎng)細胞之際，可以同時進行群體的有無確認(rèn)與其尺寸確認(rèn)這一作業(yè)、與觀察群體內(nèi)的細胞的培養(yǎng)經(jīng)過的詳細過程這一作業(yè)，進而，在進行作業(yè)間的切換之際，可以排除來自于外部的污染，在觀察培養(yǎng)狀態(tài)之際，可以盡可能排除對培養(yǎng)細胞的損壞。
圖31是表示照相機攝影系統(tǒng)的概略結(jié)構(gòu)的方塊圖。照相機攝影系統(tǒng)310對圖像數(shù)據(jù)實施種種的處理，并顯示為可以確認(rèn)細胞等，所述圖像數(shù)據(jù)從對保溫箱160內(nèi)的培養(yǎng)器140進行攝影的CCD照相機31得到，且照相機攝影系統(tǒng)310由變頻器311、電機控制器313以及照相機·培養(yǎng)器驅(qū)動裝置314構(gòu)成。培養(yǎng)器140與CCD照相機31的位置關(guān)系如圖14所示，以CCD照相機31a經(jīng)由設(shè)置于保溫箱160的下側(cè)的觀察窗32a對來自于設(shè)置在保溫箱160的上側(cè)的光源34a的光進行攝影。在圖1的細胞培養(yǎng)裝置的情況下也作成為處于同樣的位置關(guān)系。
變頻器311將由CCD照相機拍攝的圖像數(shù)據(jù)變換為用于傳送到圖像處理組件14中的電信號。圖像處理組件14對從變頻器311輸入的電信號施加種種的處理，變換為容易目視確認(rèn)細胞的圖像。電機控制器313基于被進行了圖像處理的圖像，將CCD照相機31與培養(yǎng)器140的相對的位置關(guān)系控制為期望的位置關(guān)系，照相機·培養(yǎng)器驅(qū)動裝置314進行移動使得CCD照相機31與培養(yǎng)器140成為該期望的關(guān)系。
圖32是抽出圖14中的與照相機攝影系統(tǒng)有關(guān)系的部分并示意地進行表示的圖。即，該圖表示控制CCD照相機31與培養(yǎng)器140的相對位置關(guān)系的情況的最典型的控制機構(gòu)。在培養(yǎng)器140固定地存在于保溫箱160內(nèi)的情況下，使CCD照相機31相對于該培養(yǎng)器140移動，控制兩者的相對位置關(guān)系。另外，也可以如圖1所示，固定地設(shè)置CCD照相機31，培養(yǎng)器140(或者內(nèi)部的鏡)移動，也可以如圖14所示，兩者同時移動。
在圖32中，表示在保溫箱160內(nèi)封閉地內(nèi)含CCD照相機31、培養(yǎng)器140、CCD照相機的移動用導(dǎo)向件315這一情況。此外，也可以在保溫箱160中內(nèi)含成為對培養(yǎng)器140內(nèi)的細胞照射光的照明裝置的光源34、由照相機·培養(yǎng)器驅(qū)動裝置314驅(qū)動的電機29a、以及將圖像信號變換為電信號的變頻器311等。
培養(yǎng)器140可以是培養(yǎng)中通常使用的燒瓶或者培養(yǎng)皿，也可以使特愿2002-180120號公報、特愿2003-027710號公報或者特愿2003-420510號公報那樣的結(jié)構(gòu)。
若CCD照相機31是光學(xué)式攝像裝置，則可以是CCD也可以是CMOS，除此之外若是能夠取得電氣式、電子式、或者光學(xué)式信號的攝像裝置，則可以是任何攝像裝置。在CCD照相機31上可以安裝透鏡316，透鏡316可以是更換式的，也可以是固定式的。作為CCD照相機的透鏡更換支架，除了例如通稱為C支架的螺紋式的支架以外，也可以應(yīng)用帶槽反錐連接式的支架。若是透鏡固定式，則可以進一步避免雜質(zhì)或者灰塵或者濕氣對照相機內(nèi)的混入，從而可以消除它們照入到攝影圖像上的危險，并且也可以避免它們泄漏到保溫箱160內(nèi)，從而產(chǎn)生污染的危險。
另外，透鏡的更換不是必須的，所以可以使用廉價、導(dǎo)致污染的危險小且密封性高的透鏡固定式的照相機。又，透鏡316使用倍率比較高且視界不寬的透鏡。此外，所謂倍率是指，通過照相機的攝影元件尺寸、透鏡的焦點距離以及攝影距離決定的攝影倍率。又，視界范圍也同樣地是指，通過照相機的攝影元件尺寸、照相機的光圈或者快門開口直徑以及透鏡的象場角決定。
在圖32中，未圖示照明裝置，不過有使培養(yǎng)器透明，并對從其里側(cè)照射的穿透光進行攝影的方式、或者從照相機側(cè)照射光，并對反射光進行攝影的方式等。若是穿透光方式，則照明裝置配置于培養(yǎng)器的下部。此時不一定需要置于保溫箱160內(nèi)，若使保溫箱160的下部為具有光穿透性的結(jié)構(gòu)，則也可以置于保溫箱160的外側(cè)。若置于保溫箱160外，則在萬一的故障或者電燈泡破損等之際，也可以不冒著污染的危險地進行修理更換。
又，光源只要不具有對培養(yǎng)的細胞有害的波長成分即可。例如，紫外線對細胞的DNA產(chǎn)生損傷，或者引起紫外線感應(yīng)細胞凋亡，其結(jié)果是，成為細胞癌化的原因。因而，在培養(yǎng)通常的細胞時，作為光源必須避免包含那樣的成分。
又，因為紅外線產(chǎn)生熱，所以對細胞施加應(yīng)力。相反地，因為特定的波長的光有時也使細胞活性化，所以也可以積極地控制為光源的波長成為對培養(yǎng)有利的波長。光源的波長或者其成分比優(yōu)選可以對應(yīng)于培養(yǎng)的細胞或者其目的變更。具體地，通過在光源與培養(yǎng)器之間夾裝濾波器，遮斷如上所述對細胞的培養(yǎng)不是優(yōu)選的紫外線成分，或者也可以通過預(yù)先準(zhǔn)備多個單色性強的LED等光源并選擇性地開放關(guān)閉，作成包含任意的波長成分的光源?；蛘咭部梢酝ㄟ^并用3波長熒光管與濾波器，選擇波長。
又，在反射光式的情況下，與穿透光式同樣地，光源可以在保溫箱160內(nèi)，也可以在保溫箱160外。若在保溫箱160內(nèi)，則因為與細胞的距離短，所以對光源的供給電力可以較小，與此相反，因為光強度過強，對細胞產(chǎn)生損傷，或者光不充分漫射，所以有時在圖像上產(chǎn)生明亮度的不均。若在保溫箱160外，則因為與在穿透光式中說明的理由相同的理由，可以減少污染的機會，并且光源的保養(yǎng)容易，與此相反，因為來自于照明裝置的光被照相機遮斷，所以有時也在圖像上產(chǎn)生明亮度的不均。在這樣的情況下，也可以使用在保溫箱內(nèi)包圍透鏡周圍那樣的環(huán)形照明器?；蛘?，也可以不特別地設(shè)置照明裝置，而以保溫箱外的房間的照明對細胞進行照射。在該情況下，針對光源的波長，也如已經(jīng)在穿透光方式中說明所述。
另外，在穿透光的情況下因為光難以繞入細胞表面，所以在送料細胞(feeder cells)存在于培養(yǎng)細胞下時等，產(chǎn)生細胞表面難以確認(rèn)的情況。在這樣的情況下，只要并用反射光方式即可。若照明裝置不僅可以波長也可以調(diào)整其光量或者照射角度等，則可以使攝影圖像進一步高畫質(zhì)。
說明照相機·培養(yǎng)器驅(qū)動裝置314如圖32所示配置于保溫箱160內(nèi)這一情況。在圖32中，CCD照相機、支承該CCD照相機31的架子317以及成為用于支承該架子317的基座的臺車318在導(dǎo)軌315上直線移動。在臺車318上通過動力傳遞部319安裝有電機320a?？梢酝ㄟ^驅(qū)動旋轉(zhuǎn)該電機320a，經(jīng)由動力傳遞部319使臺車318直線移動。
這樣，在圖32中，照相機·培養(yǎng)器驅(qū)動裝置314由電機320a、臺車319、以及導(dǎo)軌315構(gòu)成，不過在圖14中，以培養(yǎng)器驅(qū)動機構(gòu)29a、導(dǎo)軌34b、31b、輥34c、34d、31c、31d等構(gòu)成，培養(yǎng)器140旋轉(zhuǎn)移動，CCD照相機31直線移動，從而調(diào)節(jié)兩者的相對的位置關(guān)系。
電機320a一邊接收來自于電機控制器313的指示，將與培養(yǎng)器140的表面之間的距離保持為大致一定，一邊驅(qū)動以便2維地掃描培養(yǎng)器140的表面。而且，可以通過與該掃描同時地以CCD照相機31進行攝影，使培養(yǎng)器140的整個面圖像化。
圖33是表示CCD照相機的掃描的狀態(tài)的圖。圖33(a)是表示培養(yǎng)器140的形狀是橫長矩形，且使用了能夠?qū)方向收容于視界范圍331內(nèi)的倍率的透鏡316這一情況的圖。在該情況下，因為不需要對Y方向的掃描，所以只要在X方向上掃描即可。此時只要培養(yǎng)器與照相機的位置關(guān)系是相對的位置關(guān)系即可，所以在如圖33(a)所示的進行一方向掃描的情況下，可以采用如圖32所示XY地使照相機側(cè)運動這一結(jié)構(gòu)與如圖34所示使培養(yǎng)器140側(cè)運動這一結(jié)構(gòu)的任意之一。
圖33(b)是表示因為培養(yǎng)器140接近正方形，其面積大，所以只以X方向的掃描不能夠?qū)方向收容于視界范圍331內(nèi)這一情況的圖。在該情況下，因為同樣地只要培養(yǎng)器與照相機的位置關(guān)系是相對的位置關(guān)系即可，所以可以以圖32的結(jié)構(gòu)進行掃描。在圖34的結(jié)構(gòu)的情況下，需要構(gòu)成為可以通過照相機·培養(yǎng)器驅(qū)動裝置314使照相機31至少在Y方向上進行掃描。例如，若使與圖32的情況的電機320a、動力傳遞部319以及導(dǎo)軌315同樣的設(shè)置在臺車318上90度旋轉(zhuǎn)并載置，則可以在X-Y方向上掃描。又，在如圖34所示使培養(yǎng)器運動這一結(jié)構(gòu)的情況下，若同樣地作成為可以在正交的2方向上掃描這一結(jié)構(gòu)，則也可以進行如圖33(b)所示的攝影。
如圖33(c)所示，在培養(yǎng)器140如圖1或者圖14所示接近圓形，且能夠?qū)⑵浒霃绞杖萦谝暯绶秶?31內(nèi)的情況下，只要以培養(yǎng)器140的中心為旋轉(zhuǎn)軸只在θ方向上掃描即可。該情況下，可以通過利用如圖5所示的結(jié)構(gòu)，進行掃描。在圖35中，培養(yǎng)器140為圓形，在架子350的前端安裝有電機351，通過使電機351旋轉(zhuǎn)，使照相機31圓形狀地掃描。另外，也可以不圓形狀地移動照相機31，而圓形狀地移動培養(yǎng)器140。
如圖33(d)所示，在培養(yǎng)器140接近圓形，且不能夠?qū)⑵浒霃绞杖萦谝暯绶秶?31內(nèi)的情況下，只要在r方向與θ方向上掃描即可。該情況下，也可以通過圖35所示的結(jié)構(gòu)進行掃描。不過，因為也需要在r方向上掃描，所以只要照相機31可以通過搭載于其上的其它電機353在旋轉(zhuǎn)臂352上滑動即可。又，也可以不移動照相機31，而移動培養(yǎng)器140。
圖33(e)是表示圖14的培養(yǎng)器140與照相機31之間的關(guān)系的圖。如圖所示，培養(yǎng)器140以轉(zhuǎn)子153為中心，如箭頭140s所示在保溫箱160內(nèi)旋轉(zhuǎn)。另一方面，因為照相機31如箭頭331a所示沿著導(dǎo)軌31b直線移動，所以通過調(diào)整兩者的位置關(guān)系，可以在視界范圍331內(nèi)全部地包含培養(yǎng)器140進行掃描。
圖36是表示圖31的圖像處理組件312的詳細結(jié)構(gòu)的圖。圖像處理組件312由通過數(shù)據(jù)庫361進行運算處理的CPU362、該CPU暫時地作為存儲區(qū)域使用的主存儲器363、儲存圖像數(shù)據(jù)或者位置信息的外部存儲裝置364、用于與電機控制器313進行通信的通信端口365、顯示細胞抽出后的圖像的監(jiān)視器366、以及接受使用者的輸入的鍵盤367構(gòu)成。該圖像處理裝置312通過變頻器311讀入來自于CCD照相機31的圖像，進行種種的圖像處理。
圖37是表示圖像處理裝置14執(zhí)行的群體判別的處理順序的流程圖。有培養(yǎng)器140的大小預(yù)先設(shè)定于外部存儲裝置364中的情況、與使用照相機31通過圖像處理進行檢測的情況，在本實施方式中，說明預(yù)先設(shè)定的情況。
在步驟S371中，作成作為用于對培養(yǎng)器140進行攝影的掃描位置信息的圖像攝影位置列表。在掃描之際，可以決定為對培養(yǎng)器140整體進行攝影，也可以決定為對培養(yǎng)器140的一部分進行攝影。圖像位置列表，例如若以用于培養(yǎng)器140的培養(yǎng)的平面為X-Y坐標(biāo)系，則是其上的多個X-Y坐標(biāo)點的集合。該圖像攝影位置列表儲存于主存儲器363中，其內(nèi)容可以通過電機控制器313等隨時參照。圖像攝影位置列表如在圖33中說明所述，通過透鏡的視界范圍(象場角)與培養(yǎng)器140的大小決定。
在步驟S372中，CPU362按照在之前的步驟S371中作成的圖像攝影位置列表發(fā)出移動指令。CPU362發(fā)出的指令經(jīng)由數(shù)據(jù)庫361、通信端口365到達電機控制器367。電機控制器313使照相機·培養(yǎng)器驅(qū)動裝置314動作，在記錄于圖像攝影位置列表中的攝影位置使照相機31或者培養(yǎng)器140停止。
在步驟S373中，每次達到對應(yīng)于圖像攝影位置列表的目的位置時，都進行圖像的攝影與多值化處理。即，圖像讀入命令通過CPU362輸入到照相機31中。照相機31在將圖像數(shù)據(jù)以變頻器311變換為電信號之后，經(jīng)由數(shù)據(jù)庫將該信號傳送到主存儲器363中。在CPU362中，執(zhí)行用于將該信號顯示于監(jiān)視器366上的多值化處理。
在步驟S374中，CPU362為了基于儲存于主存儲器363中的圖像數(shù)據(jù)取得明暗信息，執(zhí)行直方圖算出處理。
在步驟S375中，將明暗信息即直方圖成為最大的像素值與攝影位置信息一起保存于外部存儲裝置364中。
在步驟S376中，進行是否對記錄于圖像攝影位置列表中的攝影位置全部攝影完畢這一判定，即是否針對所有計測點完成攝影這一判定，在判定為攝影完成(yes)的情況下，進入到步驟S377中，在判定為攝影未完成的情況下，返回到步驟S372中。
在步驟S377中，讀出存儲于外部存儲裝置364中的位置信息與像素值，在主存儲器363中儲存對應(yīng)于該位置信息的像素值，作為可以顯示在監(jiān)視器366上圖像而準(zhǔn)備。
在步驟S378中，將這樣作成的明暗圖像，通過與預(yù)先通過經(jīng)驗求出并儲存于外部存儲裝置364中的閾值比較，進行二值化處理。
在步驟S379中，從在之前的步驟S377中得到的二值化圖像算出群體的有無、即大小、面積、周長，從而完成。
如上所述，可以取得群體的大小、面積、周長，在確認(rèn)這樣確認(rèn)的群體的詳細圖像的情況下，只要預(yù)先將攝影數(shù)據(jù)與圖像攝影位置列表內(nèi)的掃描位置信息或者攝影位置的信息一起記錄于外部存儲裝置364等中，且以該攝影位置為線索調(diào)出攝影圖像即可。如上所述，因為透鏡可以使用高倍率的透鏡，所以不再次使用其它的透鏡重新進行攝影，也可以根據(jù)攝影完成的圖像評價培養(yǎng)狀態(tài)。以此，傳代的定時等決定可以更可靠地、短時間且無污染的風(fēng)險地進行。
接著，說明使用照相機31通過圖像處理檢測培養(yǎng)器140的大小的情況。該情況下，可以通過如下變形，實現(xiàn)圖37的步驟S371的圖像攝影位置列表的作成的部分。即，在執(zhí)行步驟S371之際，在設(shè)計容許的范圍內(nèi)，盡可能寬地掃描包含培養(yǎng)器140的區(qū)域。根據(jù)這樣得到的圖像求出培養(yǎng)器140的大小。進而，根據(jù)照相機的倍率或者視界范圍的信息在CPU362中作成圖像攝影位置列表。此時，也可以根據(jù)照相機31的攝影距離識別透鏡的倍率或者照相機31的視界范圍的信息。
因而，可以在攝影前全部自動地識別培養(yǎng)器140的大小以及透鏡的倍率或者照相機31的視界范圍的信息，也可以全自動地設(shè)定圖像攝影位置列表。在作成圖像攝影位置列表之際，CPU362如從圖33(a)至圖33(d)所示，決定可以網(wǎng)絡(luò)地掃描培養(yǎng)器140的視界范圍331的路徑。進而也在同路徑中計算攝影的定時，將其地點作為攝影位置。從盡可能不對培養(yǎng)物施加應(yīng)力的觀點考慮，該路徑優(yōu)選是可以一筆劃式地追蹤的路徑。將這樣作成的攝影位置的集合作為X-Y坐標(biāo)或者r-θ坐標(biāo)的集合儲存于外部儲存裝置364等中。這是圖像攝影位置列表的作成方法。另外，在執(zhí)行步驟S371之際，也可以使用在步驟S373中說明的照明進行攝影。
因為這樣使用照相機31通過圖像處理來特定攝影位置，所以對于不同尺寸的培養(yǎng)器即使不輸入其尺寸也可以進行掃描。例如，即使在完全封閉的保溫箱內(nèi)在培養(yǎng)之前忘記計測培養(yǎng)器表面積，也可以通過步驟S371的預(yù)先掃描，作成圖像攝影位置列表。因此，可以減輕作業(yè)者的負擔(dān)。
在上述的實施方式中，說清晰在圖像攝影位置列表記載的攝影位置上進行攝影的情況，接著說明不以一邊沿著掃描的路徑使照相機隨時移動一邊在攝影位置使照相機停止的方式進行攝影的情況。
在不以在攝影位置上使照相機停止的方式進行攝影的情況下，圖像有可能因照相機移動而模糊。該圖像的模糊通過快門速度與掃描速度決定其容許值。例如，若培養(yǎng)器的大小是100微毫米左右，掃描速度是每1[mm]1秒，快門速度是1/1000秒，則每一圖像的移動距離是1微毫米，該數(shù)值對于培養(yǎng)細胞的大小是可以忽略的。這樣對應(yīng)于培養(yǎng)對象的細胞的大小，使掃描速度與快門速度變化，決定對適合于連續(xù)攝影的參數(shù)。
因為為了進行群體判別而使用圖像的明暗，所以不需要清晰地捕捉群體的邊緣，又，因為攝影在短時間內(nèi)完成，所以攝影時照相機31或者培養(yǎng)器140不必完全靜止。通過連續(xù)攝影，不需要重復(fù)照相機31或者培養(yǎng)器140的移動停止，從而可以減小施加于培養(yǎng)器140上的震動等。通過這樣構(gòu)成，可以縮短攝影時間，并且特別是在使培養(yǎng)器140移動而進行攝影的情況下，有可以降低對于細胞的應(yīng)力這一優(yōu)點。
在上述的實施方式中，照相機的光學(xué)系統(tǒng)以使用簡單光檢測細胞表面的散射光或者穿透光這一方式進行了說明，不過并不限定于此，也可以使用相位差方式的光學(xué)系統(tǒng)。
通常，為了從培養(yǎng)中取得的圖像數(shù)據(jù)抽出細胞，以像素值的分布為基礎(chǔ)，算出閾值，將該閾值以上或者以下的像素值作為細胞而抽出。為了不受到培養(yǎng)基的顏色變化、光源的光量的變化、圖像中心部與周邊部的明暗差、包含于圖像中的干擾等影響，穩(wěn)定地抽出細胞，必須在細胞抽出處理之前，進行干擾除去、平滑化濾波、輪廓強調(diào)等濾波處理。監(jiān)測圖像數(shù)據(jù)內(nèi)明亮度的變化，以特定的閾值產(chǎn)生觸發(fā)信號，在規(guī)定的延遲時間之后以照相機重復(fù)進行攝影，從而求出其加法平均值。
就這樣進行濾波處理而言，細胞抽出處理前的濾波處理對細胞抽出精度產(chǎn)生較大的影響。通過該濾波處理，可以某種程度地除去圖像中心部與周邊部的明暗差、包含于圖像中的干擾等，又，專利文獻1記載的細胞培養(yǎng)裝置也可以某種程度地除去包含于圖像中的干擾等。不過，有時該效果因圖像數(shù)據(jù)而變小，或者細胞的輪廓因圖像數(shù)據(jù)而變得不清晰。
因此，說明可以不受到培養(yǎng)基的顏色變化、光量的變化、圖像中心部與周邊部的明暗差、干擾等影響地只抽出細胞部分的照相機攝影系統(tǒng)。
該照相機攝影系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與如圖36所示的方塊圖相同，不過在本實施方式中，CCD照相機31在構(gòu)成為沿著移動用導(dǎo)向件上下移動并對在任意的焦點位置上的培養(yǎng)器140的圖像進行攝影這一點上，與所述的照相機不同。
圖38是表示細胞培養(yǎng)裝置內(nèi)的各構(gòu)成機構(gòu)的配置的概略圖。如圖明確所示，在培養(yǎng)裝置內(nèi)的上表面部安裝有光源381。在該光源381的下側(cè)配置有培養(yǎng)器140，進而在該培養(yǎng)器140的中央附近下側(cè)配置有CCD照相機31，所述CCD照相機31具有物鏡382。CCD照相機31構(gòu)成為，可以由照相機·培養(yǎng)器驅(qū)動裝置314在沿著移動用導(dǎo)向件383的上下方向上移動控制，且對在任意的焦點位置上的培養(yǎng)器140的圖像進行攝影。
圖39是表示在任意的焦點上對培養(yǎng)器140的圖像進行攝影的情況的圖像處理組件執(zhí)行的細胞抽出處理的一例的流程圖。
在該步驟中，一邊對電機控制器313輸出命令，使CCD照相機31上下地移動，一邊執(zhí)行對圖像進行攝影的圖像取得處理。通過該圖像取得處理取得的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由變頻器311保存于與外部存儲裝置364中。
在該步驟中，拍攝完成所有的圖像之后，執(zhí)行圖像選擇處理。在該圖像選擇處理中，至少選擇2片以上的細胞的邊緣清晰的圖像。在細胞的邊緣清晰的圖像中，與不清晰的圖像相比，像素值的變化變大。因此，算出相鄰的像素值的差的絕對值，求出它們的總和，并儲存于主存儲器363中。
圖40是表示照相機的移動距離與相鄰的像素值的差的總和之間的關(guān)系的圖。在圖40中，有2個部位的波峰，表示該波峰值的圖像成為細胞的邊緣清晰的圖像。圖41以及圖42是表示相當(dāng)于所述的2個部位的波峰的圖像的一例的圖。圖41是表示物鏡382的焦點位置位于培養(yǎng)器140的底面這一情況的圖像的一例的圖，圖42是表示物鏡382的焦點位置位于比培養(yǎng)器140的底面更前側(cè)這一情況的圖像的一例的圖，圖43是表示物鏡382的焦點位置位于比培養(yǎng)器140的底面更后側(cè)這一情況的圖像的一例的圖。如這些圖明確所示，物鏡382的焦點位置偏離于前后任意一方時可以取得細胞的邊緣清晰的圖像。
在該步驟中，選擇相當(dāng)于所述的2個部位的波峰的2片以上的圖像，進行是否算出了該位置的判定，在yes的情況下，進入到接下來的步驟S394中，在no的情況下，返回到步驟S392中。
在該步驟中，在X、Y方向上每1個像素地使2片圖像中的1片偏離，取得差分，進行用于對合該位置的差分·對位處理。
進行之前的步驟S394的差分·對位處理的結(jié)果，是否是細胞數(shù)目最小且該細胞的長度的合計最大這一情況的判定，在yes的情況下，在該位置上使2片的圖像的差分·對位處理結(jié)束，進入到步驟S396中，在no的情況下，返回到步驟S394中，進行差分·對位處理直至該步驟S395的判定成為yes。
在該步驟中，為了容易地解析細胞的長度、個數(shù)、形狀等，進行圖像的二值化處理。圖44是表示對于圖42以及圖43的圖像的、差分·對位處理的結(jié)果，即針對細胞數(shù)目為最小且該細胞的長度的合計成為最大的差分圖像，實施二值化處理這一情況、的圖像的圖。基于圖44的圖像，可以容易地進行細胞的長度、個數(shù)、形狀等的解析。
通常，為了指定攝影位置，以目視確認(rèn)位置，直至照相機到達目的的位置，照相機的即時的位置也同樣地以目視確認(rèn)。而且，一次攝影的位置以目視定性地確認(rèn)。一次攝影的圖像與培養(yǎng)器上的位置關(guān)系必須在每次操作者對細胞進行攝影時作成兩者的對應(yīng)表并進行管理。在這樣的方法中，為了將照相機移動到目的的場所，需要繁雜的操作，在直至到達目的的位置之前需要進行若干次嘗試。為了確認(rèn)即時的位置，需要目視確認(rèn)保溫箱中的培養(yǎng)器，不過難以把握正確的位置，若一次移動照相機則難以正確地返回到同一位置。不能夠判定攝影的圖像是在培養(yǎng)器內(nèi)的哪一位置上進行攝影而得到的圖像，顯示某一點的隨時間而推移的圖像也通過手操作來進行。
因此，采用了如下的結(jié)構(gòu)在操作終端上顯示表示培養(yǎng)器的圖，在該圖上顯示表示即時的照相機的位置的標(biāo)記、表示欲移動的位置的標(biāo)記、以及以前保存有圖像的標(biāo)記，通過接收移動開始命令的輸入的控制器機構(gòu)，在培養(yǎng)器的圖上指定欲移動的位置，并發(fā)送移動開始命令，以此可以將照相機移動到目的的攝影位置。移動結(jié)束后表示欲移動的位置的表示變化為表示即時的照相機的位置的標(biāo)記。
圖45是表示具有可以將照相機移動到希望的位置上的照相機位置調(diào)整功能的照相機攝影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的概略圖。如圖所示，照相攝影系統(tǒng)450包括提供對細胞培養(yǎng)最優(yōu)的溫度或者二氧化碳濃度的保溫箱160；培養(yǎng)細胞的培養(yǎng)器140；用于對細胞進行攝影的物鏡382；將該物鏡382的數(shù)據(jù)電子化的CCD照相機31；用于將從可以該CCD照相機得到的圖像數(shù)據(jù)傳送到圖像處理組件312中的變頻器311；用于移動CCD照相機31的照相機驅(qū)動裝置314a；用于移動培養(yǎng)器140的培養(yǎng)器驅(qū)動裝置314b；以及控制照相機驅(qū)動裝置314a與培養(yǎng)器驅(qū)動裝置314b的電機控制器313。
圖45的圖像處理組件312的詳細結(jié)構(gòu)與如圖36所示的圖像處理組件幾乎相同。圖像處理組件312包括通過變頻器311進行運算處理的CPU362；該CPU362暫時地作為存儲區(qū)域使用的主存儲器363；儲存圖像數(shù)據(jù)或者位置信息的外部存儲裝置364；用于與電機控制器313通信的通信端口365；顯示細胞抽出后的圖像的監(jiān)視器366；以及接收使用者的輸入的鍵盤367。該圖像處理組件312經(jīng)由變頻器311取入來自于CCD照相機31的圖像，進行種種的圖像處理。在圖45的圖像處理組件312的情況下，雖未在圖36中圖示，不過說明作為接收使用者的輸入的裝置，除了鍵盤367之外還連接有鼠標(biāo)的圖像處理組件。
圖46是示意地表示圖14的保溫箱160內(nèi)的培養(yǎng)器140、與照相機31之間的關(guān)系的圖。另外，在圖14中，培養(yǎng)器140以轉(zhuǎn)子153為中心，以在保溫箱160內(nèi)旋轉(zhuǎn)的方式移動，不過在圖46中，培養(yǎng)器140與圖34的情況同樣地，說明由電機320a直線驅(qū)動的培養(yǎng)器。
圖47是表示攝影位置設(shè)定·顯示的操作畫面的一例的圖。在該攝影位置設(shè)定·顯示畫面470上顯示有以培養(yǎng)器140為模型的圓形上的培養(yǎng)器471，在該培養(yǎng)器471上分別顯示有表示照相機的即時位置的照相機位置標(biāo)識器472；表示照相機的移動位置的移動位置標(biāo)識器473；以及表示已經(jīng)被保存的圖像的位置的保存圖像位置標(biāo)識器474～476。進而，在該攝影位置設(shè)定·顯示畫面470上顯示有選擇培養(yǎng)器471的背景的北京選擇控制器477；用于使照相機移動到移動位置標(biāo)識器473的照相機移動控制器478；顯示圖像的圖像顯示控制器479；保存照相機的位置的位置保存控制器47A；調(diào)出保存的位置的位置調(diào)出控制器47B；以及結(jié)束處理的結(jié)束控制器47C。另外，在保存圖像位置標(biāo)識器474上存在選擇·非選擇的狀態(tài)，用于后述的圖像顯示畫面的顯示圖像判定。
圖48是表示顯示于監(jiān)視器上的圖像的顯示例的圖，由圖像處理組件312顯示。該顯示圖像顯示顯示即時照相存在的位置的圖像以及被保存的圖像的圖像顯示區(qū)域480；保存被顯示在該圖像顯示區(qū)域480上的圖像的顯示圖像保存控制器481；讀出被保存的圖像的圖像讀入控制器482；變更被顯示于圖像顯示區(qū)域480上的圖像的圖像輸送控制器483；圖像返回控制器484；以及發(fā)出比較被顯示于圖像顯示區(qū)域480上的圖像與在同一位置且不同時刻拍攝的圖像這一命令的圖像比較控制器485。
圖49是表示攝影位置設(shè)定·顯示處理軟件的處理的一例的流程圖。以下，按照該流程圖，說明攝影位置設(shè)定·顯示處理的動作。
在最初的步驟S490中，圖像處理組件312監(jiān)視在輸入等待循環(huán)中操作者進行何種的輸入。
在步驟S491中，判定來自于如圖47C所示的結(jié)束控制器47的輸入，在有輸入(yes)的情況下，結(jié)束處理，進入到步驟S49M中，執(zhí)行輸入等待循環(huán)處理。另一方面，在無輸入(no)的情況下，進入到接下來的步驟S492中。
在步驟S492中，算出照相機的即時位置，在圖像上顯示該照相機即時位置表示器472。
在步驟S493中，進行是否通過背景選擇控制器477指定背景的判斷，在指定(yes)的情況下，進入到步驟S494中，在不指定(no)的情況下，進入到步驟S495中。
在步驟S494中，因為通過背景選擇控制器477指定背景，所以執(zhí)行顯示該被指定的背景的處理。通過該處理，在培養(yǎng)器471上顯示格子以及細胞細胞的密度分布圖像。
在步驟S495中，在存在已經(jīng)被保存的圖像的情況下，將顯示該圖像的位置的保存圖像位置標(biāo)識器474～476如圖47所示顯示于培養(yǎng)器471上。
在步驟S496中，操作者選擇保存位置圖像標(biāo)識器474～476的任意之一，或者使用位置調(diào)出控制器47B，判定是否進行預(yù)先保存的圖像的保存位置的讀入，在讀出中(yes)的情況下，進入到步驟S497中，在不讀出(no)的情況下，進入到步驟S498中。
在步驟S497中，因為進行保存位置的讀入，所以執(zhí)行將移動位置標(biāo)識器473顯示于培養(yǎng)器471上的移動位置顯示處理。如圖47所示，在移動位置標(biāo)識器473已經(jīng)顯示于培養(yǎng)器471上的情況下，將保存圖像位置標(biāo)識器474～476的任意之一變更為移動位置標(biāo)識器473。除此之外在操作者使用鼠標(biāo)或者鍵盤設(shè)定移動位置標(biāo)識器473的情況下，也執(zhí)行同樣的處理。
在步驟S498中，進行是否通過照相機移動控制器478發(fā)出照相機的移動命令這一判定，在發(fā)出(yes)的情況下，進入到步驟S499中，在不發(fā)出(no)的情況下，進入到步驟S49C中。
在步驟S499中，因為通過照相機移動控制器478發(fā)出照相機的移動命令，所以按照按移動命令執(zhí)行照相機移動處理。在該照相機移動處理中，圖36的CPU362進行坐標(biāo)的變換，經(jīng)由通信端口對電機控制器313發(fā)出指令，驅(qū)動圖45的照相機驅(qū)動裝置314a以及培養(yǎng)器驅(qū)動裝置314b。若照相機移動到以移動位置標(biāo)識器473表示的位置，則該移動位置標(biāo)識器473變化為照相機即時位置標(biāo)識器472。
在步驟S49A中，進行是否從位置保存控制器47A發(fā)出即時位置的保存命令，在發(fā)出(yes)的情況下，進入到步驟S49B中，在不發(fā)出(no)的情況下，進入到步驟S49C中。
在步驟S49B中，因為從位置保存控制器47A發(fā)出即時位置的保存命令，所以按照該保存命令執(zhí)行即時位置的保存處理。通過該保存處理保存的位置作為新的保存圖像位置標(biāo)識器，顯示于圖47的培養(yǎng)器471上。
在步驟S49C中，進行是否從圖像顯示控制器479發(fā)出圖像顯示的命令這一判定，在發(fā)出(yes)的情況下，進行入到步驟S49D中，在不發(fā)出(no)的情況下，進入到步驟S49F中。
在步驟S49D中，執(zhí)行顯示在處于選擇狀態(tài)的保存圖像位置標(biāo)識器474～476的任意之一的位置上保存的圖像的選擇位置圖像顯示處理。此時，在對于1個保存圖像位置標(biāo)識器存在多個圖像的情況下，可以使用圖像輸送控制器483與圖像返回控制器483，顯示該位置的所有的圖像。
在步驟S49E中，因為與在不選擇保存圖像位置標(biāo)識器474～476的任意之一的基礎(chǔ)上發(fā)出來自于圖像顯示控制器479的圖像顯示命令這一情況相對應(yīng)，所以執(zhí)行顯示即時的照相機的位置的圖像的、即時位置圖像顯示處理，進入到步驟S49G中。
在步驟S49G中，進行是否從圖48的圖像讀入控制器482發(fā)出圖像讀入命令這一判定，在發(fā)出(yes)的情況下，進入到步驟S49H中，在不發(fā)出(no)的情況下，進入到步驟S49K中。
在步驟S49H中，將在之前的步驟S49G中操作者指定的圖像從圖36的外部存儲裝置364讀入到主存儲器363中，執(zhí)行顯示于圖像顯示區(qū)域480上的圖像讀入處理，進入到步驟S49J中。
在步驟S49J中，使對應(yīng)的位置的保存圖像位置標(biāo)識器474～476為選擇狀態(tài)，執(zhí)行將在哪一位置拍攝圖像這一情況向操作者明確表示的圖像位置顯示更新處理，進入到步驟S49K中。
在步驟S49K中，進行是否從圖48的圖像比較控制器485發(fā)出圖像比較命令這一判定，在發(fā)出(yes)的情況下，進入到步驟S49L中，在不發(fā)出(no)的情況下，進入到步驟S49M中，執(zhí)行輸入等待循環(huán)處理。
在步驟S49L中，作成不同顏色的單調(diào)圖像，并對各自的圖像通過被設(shè)定的穿透度進行加權(quán)，然后進行加法處理，并執(zhí)行顯示表示該結(jié)果的畫面的單調(diào)/加法處理，進入到步驟S49M中，執(zhí)行輸入等待循環(huán)處理。
在步驟S49M中，與步驟S490同樣地，通過圖像處理組件312進行輸入等待循環(huán)，監(jiān)視操作者進行何種的輸入。
圖50是表示單調(diào)/加法處理的詳細過程的圖。該單調(diào)/加法處理中的圖像數(shù)據(jù)是每一個像素中具有RGB這3個成分的圖像數(shù)據(jù)。首先在最初的步驟500中，進行輸入是彩色圖像還是灰色標(biāo)度圖像這一彩色圖像判定，在yes的情況下，進入到步驟S501中，在no的情況下，進入到接下來的步驟S502中。
在步驟S501中，因為輸入是彩色圖像，所以進行將該彩色圖像變換為黑白圖像的灰色標(biāo)度變換處理，進入到步驟S502中。
在步驟S502中，進行處理對象是否是顯示于圖像顯示區(qū)域480中的圖像，即是否是即時顯示中圖像這一判定，在yes的情況下，進入到步驟S503中，在no的情況下，進入到步驟S505中。
在步驟S503中，進行R成分代入處理，即對圖像數(shù)據(jù)具有的RGB成分中，R成分代入(復(fù)制)黑白變換之后的像素值，其它的G成分以及B成分代入0。在該時點圖像作為R成分的明暗表現(xiàn)。
在步驟S504中，進行即時顯示中的圖像與比較對象的合成比、即對即時顯示中的圖像進行加權(quán)的穿透度運算處理，進入到步驟S505中。
在步驟S505中，進行處理對象是否是比較對象圖像這一判定，在yes的情況下，進入到步驟S506中，在no的情況下，進入到步驟508中。
在步驟S506中，與步驟S503同樣地，對于比較對象圖像，進行G成分代入處理，即在RGB成分中，對G成分代入黑白變換后的圖像的像素值，對其它的R成分以及B成分代入0。在此時點成為比較對象的圖像作為G成分的明暗表現(xiàn)。
在步驟S507中，與步驟504同樣地，進行即時顯示中的圖像與比較對象的合成比、即對即時顯示中的圖像進行加權(quán)的穿透度運算處理，進入到步驟S508中。
在此，在步驟504與步驟507的穿透度運算處理的情況下，若步驟504的處理中的穿透度高，則強調(diào)比較對象圖像并進行表示，若步驟507的處理中的穿透度高，則強調(diào)即時顯示中的圖像并進行表示。
在步驟S508中，對步驟S504以及步驟S507的穿透度運算處理的結(jié)果圖像進行加法處理。在此，因為步驟S504的穿透度運算處理后的圖像只具有R成分，步驟S507的穿透度運算處理后的圖像只具有G成分，所以步驟S508的加法運算處理后，兩者的圖像數(shù)據(jù)的重復(fù)像素部分為具有RG成分的圖像，兩者未重復(fù)的像素為只具有R成分、或者G成分的像素值的圖像。這樣，通過單調(diào)/加法處理，可以用顏色成分表現(xiàn)2個圖像的不同點。
細胞培養(yǎng)的現(xiàn)狀是以手操作進行培養(yǎng)器內(nèi)的培養(yǎng)基的交換、或者對用于傳代培養(yǎng)的其它培養(yǎng)器再播種等繁雜的操作，又，需要熟練的操作者，所以難以容易地實施。因此，提出了種種的自動地進行細胞的培養(yǎng)的細胞培養(yǎng)裝置。這些細胞培養(yǎng)裝置幾乎全是電控制的，基本上以CPU實現(xiàn)，且是可編程的，所以容易顧客化，可靠性高。但是，細胞的培養(yǎng)通常經(jīng)過數(shù)周時間與長期，在該期間，細胞培養(yǎng)裝置必須處于連續(xù)工作狀態(tài)?？梢詰?yīng)用由通常使用的CPU或者存儲器構(gòu)成的控制裝置即所謂的個人計算機等，不過這些控制裝置作為自動且長期地使細胞增殖的裝置，在確?？煽啃陨喜怀浞帧Ｒ虼?，采用可以自動且長期地以高可靠性使自動培養(yǎng)裝置工作的結(jié)構(gòu)。
圖51是表示可以自動且長期地以高可靠性工作的細胞培養(yǎng)裝置的結(jié)構(gòu)的概略圖。自動培養(yǎng)裝置511包括裝置控制機構(gòu)512、使用者接口機構(gòu)513、培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514以及UPS(無停電電源)515。UPS515連接于培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514上。若電源投入到自動培養(yǎng)裝置511中，則在培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514與裝置控制機構(gòu)512之間、以及培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514與使用者接口機構(gòu)513之間，以規(guī)定間隔進行通信，相互監(jiān)視。另外，該規(guī)定間隔可以是一定的時間間隔，也可以是可變的時間間隔，且意味著定期地進行通信。
圖52是表示圖51的自動培養(yǎng)裝置執(zhí)行的規(guī)定監(jiān)視通信處理的一例的流程圖。以下，按照圖52的流程圖，說明培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514與裝置控制機構(gòu)512之間的監(jiān)視通信。
首先，通過監(jiān)視通信的開始，在步驟S520中，從培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514對裝置控制機構(gòu)512發(fā)送應(yīng)答要求信號。在步驟S521中，培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514進行是否以規(guī)定間隔接收來自于裝置控制機構(gòu)512的應(yīng)答確認(rèn)信號這一判定，在接收(yes)的情況下，裝置控制機構(gòu)512若接收來自于培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514的應(yīng)答確認(rèn)信號，則將應(yīng)答確認(rèn)信號輸送到培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514中。培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514通過接收來自于裝置控制機構(gòu)512的應(yīng)答確認(rèn)信號，結(jié)束從培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514對于裝置控制機構(gòu)512的監(jiān)視通信，并返回。另一方面，在不接收應(yīng)答確認(rèn)信號(no)的情況下，進入到接下來的步驟S522中。
在步驟S522中，進行培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514對于裝置控制機構(gòu)512發(fā)送應(yīng)答要求信號的次數(shù)是否在規(guī)定值a以下，在應(yīng)答要求信號發(fā)送次數(shù)是規(guī)定值a以下(yes)的情況下，返回到步驟S520中，在此發(fā)送應(yīng)答要求信號。另一方面，在應(yīng)答要求信號發(fā)送次數(shù)比規(guī)定值a多的情況下，進入到接下來的步驟S533中。
在步驟S533中，是在不能夠接收應(yīng)答確認(rèn)信號的情況下進行的處理。該處理是在如下的情況下執(zhí)行的處理，即在裝置控制機構(gòu)512中產(chǎn)生不良情況，培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514不能夠以規(guī)定間隔接收來自于裝置控制機構(gòu)512的應(yīng)答確認(rèn)信號的情況，或者培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514對于裝置控制機構(gòu)512發(fā)送多次(可變地設(shè)定)的應(yīng)答要求信號，不過即使如此也不能夠接收來自于裝置控制機構(gòu)512的應(yīng)答確認(rèn)信號的情況，從培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514對于裝置控制機構(gòu)512發(fā)送再起動命令，軟件化地進行裝置控制機構(gòu)512的再起動。
在步驟S524中，進行是否經(jīng)過裝置控制機構(gòu)512的再起動需要的時間(可變地設(shè)定)，且，培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514接收了來自于裝置控制機構(gòu)512的應(yīng)答要求信號這一判定，在yes的情況下，識別為裝置控制機構(gòu)512正常地再起動，跳入到步驟S529中。在步驟S529中，對裝置控制機構(gòu)512發(fā)送培養(yǎng)時間表數(shù)據(jù)，結(jié)束監(jiān)視通信處理，并返回。
另一方面，在即使從培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514對裝置控制機構(gòu)512發(fā)送再起動命令，也不從裝置控制機構(gòu)512對于培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514發(fā)送應(yīng)答要求信息的情況下，判斷為裝置控機構(gòu)512不正常地再起動，進入到步驟S525中。
在步驟S525中，進行培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514對于裝置控制機構(gòu)512發(fā)送的再起動命令信號的次數(shù)是否在規(guī)定值b以下這一判定，在再起動命令信號發(fā)送次數(shù)是規(guī)定值b以下(yes)的情況下，返回到步驟S523中，再次發(fā)送再起動命令信號。另一方面，在再起動命令信號發(fā)送次數(shù)比規(guī)定值b多的情況下，進入到接下來的步驟S526中。
在步驟S526中，培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514對裝置控制機構(gòu)512發(fā)送b次的再起動命令，不過即使如此，也不從裝置控制機構(gòu)512對于培養(yǎng)時間按表管理機構(gòu)514發(fā)送應(yīng)答要求信號，所以在該情況下，培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514進行強制地關(guān)閉(OFF)、開放(ON)裝置控制機構(gòu)512的電源這一處理，即強制再起動處理。
在步驟S527中，培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514進行是否經(jīng)過裝置控制機構(gòu)512的再起動需要的時間(可變地設(shè)定)，且，培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514接收了來自于裝置控制機構(gòu)512的應(yīng)答要求信號這一判定，在yes的情況下，識別為裝置控制機構(gòu)512正常地再起動，跳入到步驟S529中。在步驟S529中，對裝置控制機構(gòu)512發(fā)送培養(yǎng)時間表數(shù)據(jù)，結(jié)束監(jiān)視通信處理，并返回。
另一方面，在即使從培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514對裝置控制機構(gòu)512執(zhí)行電源的開放·關(guān)閉產(chǎn)生的再起動，也不從裝置控制機構(gòu)512對于培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514發(fā)送應(yīng)答要求信息的情況下，判斷為裝置控機構(gòu)512不正常地再起動，進入到步驟S528中。
在步驟S528中，進行培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514對于裝置控制機構(gòu)512執(zhí)行電源的開放·關(guān)閉產(chǎn)生的強制再起動的次數(shù)是否在規(guī)定值c以下這一判定，在強制再起動次數(shù)是規(guī)定值c以下(yes)的情況下，返回到步驟S526中，再次執(zhí)行強制再起動。另一方面，在強制再起動次數(shù)比規(guī)定值c多的情況下，進入到接下來的步驟S52A中。
在步驟S52A中，因為相當(dāng)于培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514對于裝置控制機構(gòu)512執(zhí)行c次的電源的開放·關(guān)閉產(chǎn)生的強制再起動，不過即使如此，也不從裝置控制機構(gòu)512對于培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514發(fā)送應(yīng)答要求信號這一情況，所以在該情況下，對于使用者發(fā)送產(chǎn)生了系統(tǒng)的異常這一報告。該報告通過在蜂鳴器或者監(jiān)視器上顯示該意思來進行。
另外，裝置控制機構(gòu)512對于培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514的監(jiān)視通信以與所述的方法相反的方法進行。又，在使用者接口機構(gòu)513與培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514之間的監(jiān)視通信也以同樣的方法進行。如果，在電源被遮斷的情況下，因為培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514連接于UPS(無停電電源)515，所以電源恢復(fù)時也將培養(yǎng)時間表數(shù)據(jù)發(fā)送到裝置控制機構(gòu)512與使用者接口機構(gòu)513中。
這樣，具有培養(yǎng)時間表且具有雙向通信機構(gòu)的多個組件(裝置控制機構(gòu)512、使用者接口機構(gòu)513、培養(yǎng)時間表管理機構(gòu)514)分別在培養(yǎng)期間中，在多個組件間進行通信，進行檢測相對的組件異常的異常檢測處理，以此即使多個組件的任意之一即使因障礙而成為異常狀態(tài)，也可以將自動培養(yǎng)裝置的異常通知到外部。進而，在多個組件的任意之一檢測為異常狀態(tài)的情況下，通過從其它正常狀態(tài)的組件下載培養(yǎng)時間表數(shù)據(jù)，可以自動實現(xiàn)將成為異常狀態(tài)的組件返回到正常狀態(tài)這一操作，又，因為多個組件的任意之一連接于無停電電源機構(gòu)上，所以即使電源被遮斷，多個組件的任意之一也動作，所以電源恢復(fù)時無停電電源機構(gòu)可以以被連接的組件為中心，恢復(fù)自動培養(yǎng)裝置整體的動作，從而自動培養(yǎng)裝置的可靠性進一步提高。
如上所述，代表地，根據(jù)本發(fā)明，提供一種封閉系統(tǒng)細胞培養(yǎng)裝置，包括培養(yǎng)器機構(gòu)，其培養(yǎng)細胞；保溫箱機構(gòu)，其將所述培養(yǎng)器機構(gòu)配置為適合于培養(yǎng)的狀態(tài)，并保持為規(guī)定溫度；驅(qū)動機構(gòu)，其使所述培養(yǎng)器機構(gòu)在所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)動；藥品供給機構(gòu)，其從所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)將將未使用的藥品供給到所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)中；廢液排出機構(gòu)，其從所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)將不需要的廢液排出到所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)；以及培養(yǎng)狀態(tài)觀察機構(gòu)，其從所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)觀察所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)的細胞培養(yǎng)的狀態(tài)。
細胞培養(yǎng)裝置優(yōu)選，在所述培養(yǎng)器機構(gòu)與所述藥品供給機構(gòu)之間設(shè)置有泵、閥以及撓性管部件，供給、培養(yǎng)并回收細胞。
所述培養(yǎng)器機構(gòu)優(yōu)選是中央部平滑且由透明的無毒性的材料構(gòu)成的容器，所述中央部也可以具有多少的凹凸。
所述透明的無毒性的材料優(yōu)選是聚苯乙烯或者聚對苯二甲酸乙二酯。
細胞培養(yǎng)裝置優(yōu)選，所述培養(yǎng)狀態(tài)觀察機構(gòu)具有照相機。
細胞培養(yǎng)裝置優(yōu)選具有可以使所述照相機經(jīng)由所述培養(yǎng)器機構(gòu)的整個面進行掃描、且在光軸方向上設(shè)定所述細胞培養(yǎng)器機構(gòu)內(nèi)的焦點的照相機移動機構(gòu)。
細胞培養(yǎng)裝置優(yōu)選，具有儲存所述照相機的所述培養(yǎng)器機構(gòu)上的攝影位置的存儲機構(gòu)，所述照相機移動機構(gòu)再現(xiàn)與儲存于所述存儲機構(gòu)中的攝影位置相同的攝影位置。
細胞培養(yǎng)裝置優(yōu)選，具有由閉塞部件密封了外部的毛細管，所述毛細管是細胞的供給口或者回收口，具有容納細胞的容器，在所述容器的上部具有殺菌劑浸漬部件，所述毛細管在貫通所述殺菌劑浸漬部件后插入于所述容器內(nèi)。
細胞培養(yǎng)裝置優(yōu)選，具有對所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)供給氣體介質(zhì)的儲氣瓶，所述閥以所述儲氣瓶的氣壓為驅(qū)動源開閉。
細胞培養(yǎng)裝置優(yōu)選，具有對在所述泵的動作時間內(nèi)從藥品供給機構(gòu)供給到所述培養(yǎng)器機構(gòu)中的藥品的量進行決定的藥品量決定機構(gòu)。
所述廢液排出機構(gòu)優(yōu)選包括撓性管部件、泵以及廢液罐，在其中之一具有pH測定部。
pH測定部優(yōu)選具有顏色因pH的變化而變化的物質(zhì)、與讀取該物質(zhì)的顏色的受光元件。
細胞培養(yǎng)裝置優(yōu)選具有控制機構(gòu)，所述控制機構(gòu)對細胞的供給、培養(yǎng)器機構(gòu)的轉(zhuǎn)動、藥液的供給、廢液以及細胞供給回收的定時與內(nèi)容進行儲存并作為細胞的培養(yǎng)順序執(zhí)行。
所述控制機構(gòu)優(yōu)選具有在運轉(zhuǎn)多個所述細胞培養(yǎng)裝置的情況下與其它控制機構(gòu)交換培養(yǎng)信息的接口。
權(quán)利要求
1.一種封閉系統(tǒng)細胞培養(yǎng)裝置，其中，包括培養(yǎng)器機構(gòu)，其培養(yǎng)細胞；保溫箱機構(gòu)，其將所述培養(yǎng)器機構(gòu)配置為適合于培養(yǎng)的狀態(tài)，并保持為規(guī)定溫度；驅(qū)動機構(gòu)，其使所述培養(yǎng)器機構(gòu)在所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)轉(zhuǎn)動；藥品供給機構(gòu)，其從所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)將將未使用的藥品供給到所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)中；廢液排出機構(gòu)，其從所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)將不需要的廢液排出到所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)；以及培養(yǎng)狀態(tài)觀察機構(gòu)，其從所述保溫箱機構(gòu)的外側(cè)觀察所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)的所述培養(yǎng)器機構(gòu)的細胞培養(yǎng)的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，泵、閥以及撓性管部件設(shè)置于所述培養(yǎng)器機構(gòu)與所述藥品供給機構(gòu)之間，供給、培養(yǎng)并回收細胞。
3.如權(quán)利要求1所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，所述培養(yǎng)器機構(gòu)是中央部平滑且由透明的無毒性的材料構(gòu)成的容器。
4.如權(quán)利要求3所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，所述透明的無毒性的材料是聚苯乙烯或者聚對苯二甲酸乙二酯。
5.如權(quán)利要求1所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，所述培養(yǎng)狀態(tài)觀察機構(gòu)具有照相機。
6.如權(quán)利要求5所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，具有可以使所述照相機經(jīng)由所述培養(yǎng)器機構(gòu)的整個面進行掃描、且在光軸方向上設(shè)定所述細胞培養(yǎng)器機構(gòu)內(nèi)的焦點的照相機移動機構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，具有儲存所述照相機的所述培養(yǎng)器機構(gòu)上的攝影位置的存儲機構(gòu)，所述照相機移動機構(gòu)再現(xiàn)與儲存于所述存儲機構(gòu)中的攝影位置相同的攝影位置。
8.如權(quán)利要求1、2、5中的任意一項所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，具有由閉塞部件密封了外部的毛細管，所述毛細管是細胞的供給口或者回收口，具有容納細胞的容器，在所述容器的上部具有殺菌劑浸漬部件，所述毛細管在貫通所述殺菌劑浸漬部件后插入于所述容器內(nèi)。
9.如權(quán)利要求2所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，具有對所述保溫箱機構(gòu)內(nèi)供給氣體介質(zhì)的儲氣瓶，所述閥以所述儲氣瓶的氣壓為驅(qū)動源開閉。
10.如權(quán)利要求2所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，具有對在所述泵的動作時間內(nèi)從藥品供給機構(gòu)供給到所述培養(yǎng)器機構(gòu)中的藥品的量進行決定的藥品量決定機構(gòu)。
11.如權(quán)利要求1所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，所述廢液排出機構(gòu)包括撓性管部件、泵以及廢液罐，在其中之一具有pH測定部。
12.如權(quán)利要求11所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，pH測定部具有顏色因pH的變化而變化的物質(zhì)、和讀取該物質(zhì)的顏色的受光元件。
13.如權(quán)利要求2所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，具有控制機構(gòu)，所述控制機構(gòu)對細胞的供給、培養(yǎng)器機構(gòu)的轉(zhuǎn)動、藥液的供給、廢液以及細胞供給回收的定時與內(nèi)容進行儲存并作為細胞的培養(yǎng)順序執(zhí)行。
14.如權(quán)利要求13所述的細胞培養(yǎng)裝置，其中，所述控制機構(gòu)具有在運轉(zhuǎn)多個所述細胞培養(yǎng)裝置的情況下與其它控制機構(gòu)交換培養(yǎng)信息的接口。
全文摘要
本發(fā)明的課題是提供一種如下的細胞培養(yǎng)裝置可以盡可能排除污染的風(fēng)險，自動地進行伴隨著從數(shù)日至數(shù)月間的培養(yǎng)的操作。因為可以不從保溫箱取出配置于保溫箱機構(gòu)中的培養(yǎng)器機構(gòu)地，使用藥品供給機構(gòu)將新的藥品供給到培養(yǎng)器機構(gòu)中，或者使用廢液排出機構(gòu)將不需要的廢液從培養(yǎng)器機構(gòu)排出，并且可以在將培養(yǎng)器機構(gòu)容納于保溫箱機構(gòu)內(nèi)的狀態(tài)下進行培養(yǎng)狀態(tài)的觀察，所以培養(yǎng)中外氣不直接混入到培養(yǎng)器機構(gòu)內(nèi)，污染的風(fēng)險完全消除，從而可以經(jīng)由長時間地自動進行培養(yǎng)操作。
文檔編號C12M1/00GK1894397SQ20048003770
公開日2007年1月10日 申請日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月18日
發(fā)明者鈴木力, 豬俁博, 小森義廣, 立久井宏, 渡部成夫, 小澤理, 岡祐爾, 上田實, 野村靖, 進藤勛夫 申請人:株式會社日立醫(yī)藥