送液方法、送液ユニット、及び自動培養システム
【課題】培養作業の自動化に寄与することができる送液方法を提供する。
【解決手段】チップ２３を有するピペッター２０によって液体を搬送する送液方法であって、液体を搬送する際、チップ２３に搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることでチップ２３の先端に空気層を形成させ、その後、チップ２３を液体の搬送先へと移動させて、チップ２３が吸引した液体を吐出させる、送液方法。
【解決手段】チップ２３を有するピペッター２０によって液体を搬送する送液方法であって、液体を搬送する際、チップ２３に搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることでチップ２３の先端に空気層を形成させ、その後、チップ２３を液体の搬送先へと移動させて、チップ２３が吸引した液体を吐出させる、送液方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は細胞懸濁液や薬液などの液体を搬送する送液方法及び送液ユニットに関する。また、送液ユニットを含む自動培養システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製薬メーカーにおける新薬開発では、細胞に化合物を加え、その化合物の効能や安全性を評価するスクリーニングが行われている。スクリーニングには、表面に多数のウェル（窪み）が形成されたマイクロプレートと呼ばれる容器が多用されている。マイクロプレートの各ウェル内に定着させた細胞を用いれば、一度に多くの効能等についての確認が行えるため、効率よくスクリーニングを行うことができる。この各ウェル内に細胞を定着させたマイクロプレートは、例えば次のようにして用意することができる。
【０００３】
まず、必要な量の細胞を確保するためにシャーレ等で細胞を増殖させ（増殖工程）、遠心分離するなどして増殖した細胞を回収する（回収工程）。続いて、回収した細胞は細胞懸濁液の状態にしてマイクロプレートの各ウェルに分注し（分注工程）、インキュベータ等で細胞を各ウェルの底面に定着させる（定着工程）。以上の各工程を経ることにより、各ウェル内に細胞を定着させたマイクロプレートを用意することができる。上記の各工程のうち増殖工程及び回収工程については、既に自動化が実現されているが（例えば、特許文献１及び２参照）、これに加え分注工程及び定着工程を含む一連の作業の自動化は、いまだ実現されていない。なお、以下で「培養作業」と呼ぶときは、上述した増殖工程から定着工程までの一連の作業を含む広い意味での培養作業を意味するものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９１１０３号公報
【特許文献２】特開２００９−２９１１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した培養作業を自動化する際に問題となるのが、細胞の汚染（コンタミネーション）である。つまり、工程が増えればそれだけ細胞懸濁液や薬液などの液体を搬送する回数が多くなり、それらの液体が搬送中に液だれ等する可能性が高くなる。その結果、培養対象の細胞に他の細胞や化合物が混入して汚染されるリスクが高くなるのである。そのため、培養作業を自動化する場合には、厳格に搬送する液体の液だれを防止する必要がある。
【０００６】
そこで本発明では、培養作業の自動化に寄与することができる送液方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る送液方法は、チップを有するピペッターによって液体を搬送する送液方法であって、液体を搬送する際、前記チップに搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることで前記チップの先端に空気層を形成させ、その後、前記チップを液体の搬送先へと移動させて、前記チップが吸引した液体を吐出させる。かかる方法によれば、チップの先端に空気層が形成されているため、チップを移動させる間に、チップの先端から吸引した液体が液だれするのを防ぐことができる。
【０００８】
また、上記の送液方法において、搬送する液体が細胞懸濁液であり、搬送元が前記細胞懸濁液を収容した収容容器であり、搬送先が分注を行う分注容器であってもよい。
【０００９】
また、上記の送液方法において、前記チップを液体の搬送先へ移動させる際、前記液体の搬送先に至る前に前記チップが吸入した空気を吐出してもよい。かかる方法によれば、液体を吐出させようとする際に、はじめに空気が吐出されることはないため、当初から適切な量の液体を吐出させることができる。
【００１０】
また、上記の送液方法において、前記チップに搬送する液体を吸引させる前に、前記収容容器内に前記チップを挿入してピペッティングを行うようにしてもよい。液体が細胞懸濁液の場合には細胞が沈殿するおそれがあるが、ピペッティングを行うことで細胞懸濁液内の細胞が拡散するため、適度な量の細胞を含んだ細胞懸濁液をチップにより吸引することができる。
【００１１】
また、上記の送液方法において、前記チップが吸引した液体を吐出し始めてから少なくとも所定時間の間は前記チップの移動を停止し、前記所定時間は吐出する液体の量に応じて長くしてもよい。かかる方法によれば、液体の量に応じて全てが吐出されるまで待つことができ、本来吐出すべきでない位置に液体が吐出されるのを防止することができる。
【００１２】
また、上記の送液方法において、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させる際、前記分注容器を傾斜させてもよい。かかる方法によれば、細胞懸濁液を分注容器の壁面に沿って吐出させることができ、これにより分注容器内（ウェル内）における細胞の偏りを低減することができる。
【００１３】
また、上記の送液方法において、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させた後、前記分注容器を揺動させてもよい。かかる構成によれば、分注容器内（ウェル内）の細胞が適度に拡散し、分注容器内における細胞の偏りを低減することができる。
【００１４】
本発明に係る送液ユニットは、液体を搬送する送液ユニットであって、液体を吸引するチップを有し、該チップが移動可能に構成されたピペッターと、前記ピペッターを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、液体を搬送する際、前記チップに搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることで前記チップの先端に空気層を形成させ、その後、前記チップを液体の搬送先へと移動させて、前記チップが吸引した液体を吐出させ、これにより液体を搬送する際に液だれを防ぐことができるよう構成されている。
【００１５】
また、上記の送液ユニットにおいて、搬送する液体が細胞懸濁液であり、搬送元が前記細胞懸濁液を収容した収容容器であり、搬送先が分注を行う分注容器であってもよい。
【００１６】
また、上記の送液ユニットにおいて、前記液体を廃棄する廃液部をさらに備え、前記制御部は、前記チップを液体の搬送先へ移動させる際、前記廃液部を経由して前記チップが吸入した空気を前記廃液部で吐出させるように構成してもよい。
【００１７】
また、上記の送液ユニットにおいて、前記制御部は、前記チップに搬送する液体を吸引させる前に、前記収容容器内に前記チップを挿入してピペッティングを行わせるように構成してもよい。
【００１８】
また、上記の送液ユニットにおいて、前記制御部は、前記チップが吸引した液体を吐出し始めてから少なくとも所定時間の間は前記チップの移動を停止し、前記所定時間は吐出する液体の量に応じて長くなるよう設定されていてもよい。
【００１９】
また、上記の送液ユニットにおいて、前記制御部の制御により前記分注容器を傾斜させることができる傾斜装置をさらに備え、前記制御部は、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させる際、前記傾斜装置により前記分注容器を傾斜させるように構成してもよい。
【００２０】
また、上記の送液ユニットにおいて、前記制御部の制御により前記分注容器を揺動させることができる揺動装置をさらに備え、前記制御部は、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させた後、前記揺動装置により前記分注容器を揺動させるように構成してもよい。
【００２１】
さらに、本発明に係る自動培養システムは、上記の送液ユニットを含むように構成されている。
【００２２】
さらに、本発明に係る送液方法は、チップを有するピペッターによって液体を搬送する送液方法であって、液体を搬送する際、前記チップに搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることで前記チップの先端に空気層を形成させ、その後、前記チップを液体の搬送先へと移動させて、前記チップが吸引した液体を吐出させる。
【発明の効果】
【００２３】
上述したように、本発明に係る送液方法によれば、少なくともチップを移動させる間に、チップの先端から吸引した液体が液だれするのを防ぐことができるため、培養作業の自動化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る培養システムの概略図である。
【図２】図２は、図１に示す操作部の平面図である。
【図３】図３は、図１に示す操作部の側面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態のテーブル、プレート、分注容器の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態の傾斜装置を示した図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態の揺動装置を示した図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る送液ユニットの動作のフロー図である。
【図８】図８は、図３に示すチップの先端付近の拡大図であって、先端に空気層を形成した状態を示した図である。
【図９】図９は、吐出する液体の量と待機時間との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２６】
＜自動培養システム＞
まず、図１を参照して本実施形態に係る自動培養システム１００について説明する。図１は本実施形態に係る自動培養システム１００の概略図である。図１に示すように、自動培養システム１００は、インキュベータ１０１、冷蔵保管庫１０２、常温保管庫１０３、クリーンロボット１０４、遠心分離機１０５、細胞観察装置１０６、廃棄ボックス１０７、及び操作部１０８を備えている。これらの構成要素の多くは、既に先行技術文献で開示されているとおりであり、以下で簡単に説明する。
【００２７】
インキュベータ１０１は、内部が一定の温度に保たれており、シャーレやマイクロプレートに播種された細胞を培養させるための装置である。冷蔵保管庫１０２は、培地やトリプシン等の冷蔵保管が必要なものを保管する保管庫である。常温保管庫１０３は、細胞の洗浄などに使用するＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline）や消耗品（シャーレ、マイクロプレート、後述のチップ他）などの常温保管が可能なものを保管する保管庫である。クリーンロボット１０４は、２本の指を有する多関節のロボットであり、容器等を把持して所定位置に搬送することができる。遠心分離機１０５は、細胞を遠心分離して回収するための装置である。細胞観察装置１０６は、いわゆる顕微鏡であって、取得した映像をディスプレイ等に出力することができる。廃棄ボックス１０７は、使用済みの培養器具を破棄するための箱である。操作部１０８は、分注作業など様々な作業を行う部分であって、以下で詳述する送液ユニット１０は、この操作部１０８に配置されている。
【００２８】
＜送液ユニットの構成＞
次に、図２及び図３を参照して本実施形態に係る送液ユニット１０について説明する。図２は送液ユニット１０が配置された操作部１０８の平面図であり、図３は同じく操作部１０８の側面図である。上述したように、本実施形態に係る送液ユニット１０は操作部１０８に配置されている。図２及び図３で示すように、本実施形態に係る送液ユニット１０は、ピペッター２０と、テーブル３０と、傾斜装置４０と、揺動装置５０と、廃液部６０と、蓋開閉装置７０と、収容容器保持部８０と、制御部９０と、を備えている。以下、これらの各構成について順に説明する。
【００２９】
ピペッター２０は、液体を吸引し、吸引した液体を所定の位置にまで搬送する装置である。ピペッター２０は、ピペッター本体２１と、アーム２２と、チップ２３と、吸引ポンプ２４とを有している。ピペッター本体２１は、操作部１０８内でスライド（図２では紙面左右方向にスライド）できるように構成されている。アーム２２は、基端側がピペッター本体２１に取り付けられており、この取付位置を回動軸として水平方向に回動することができる。また、アーム２２は、ピペッター本体２１に対して上下方向に移動できるようにも構成されている。チップ２３は、アーム２２の先端側に取付けられており、内部に液体を吸引することができる。チップ２３は、アーム２２の回動とピペッター本体２１のスライドによって、操作部１０８内の任意の位置に移動することができる。
【００３０】
さらに、ピペッター２０の吸引ポンプ２４は、シリンジ（筒）２６とプランジャ（押子）２７からなる注射器型のポンプである。吸引ポンプ２４は、連結チューブ２５を介してチップ２３に連結されている。プランジャ２７は図示しないステッピングモータに連結されており、このステッピングモータを駆動させることで、プランジャ２７がシリンジ２６内でスライドする。シリンジ２６内に空気を引き込む方向にプランジャ２７がスライドするとチップ２３は吸引を行い、シリンジ２６内の空気を押し出す方向にプランジャ２７がスライドするとチップ２３は吐出を行う。
【００３１】
なお、図２及び図３（各紙面右側）に示すチップ切離装置２８及び交換用チップ収容部２９は、ピペッター２０のチップ２３を交換するための器具である。チップ２３の交換は次のようにして行われる。まず、チップ２３をチップ切離装置２８まで移動させてその内部に挿入する。チップ切離装置２８は、チップ２３が挿入されると、挿入されたチップ２３を把持する。その状態でアーム２２を上方に移動させる。これによりチップ２３はアーム２２から切り離される。続いて、アーム２２の先端部分を交換用のチップ２３が収容された交換用チップ収容部２９に移動させる。そして、アーム２２の先端部分を交換用のチップ２３に向かって下降させ、チップの取付位置に交換用のチップ２３を嵌め込む。以上で、チップ２３の交換が完了する。
【００３２】
テーブル３０は、分注容器３２を乗せるための部材である。図４は、テーブル３０、トレー３１、及び分注容器３２の斜視図である。図４に示すように、テーブル３０は、円盤状の形状を有しており回転駆動装置３３により回転するように構成されている。なお、テーブル３０に乗せられる分注容器３２はシャーレ等の容器であってもよいが、本実施形態の分注容器３２はいわゆるマイクロプレートである。分注容器３２は平面視において矩形状に形成されており、その上面に開口する断面U字状のウェル３４（窪み）が複数形成されている。この分注容器３２は、トレー３１に乗せられた状態で搬送され、トレー３１を介してテーブル３０に乗せられる。トレー３１は矩形枠形状を有しており、枠部分３５の断面がL字状に形成されている。そして、分注容器３２は、この枠部分３５の内側に保持される。また、枠部分３５には、クリーンロボット１０４が把持するための把持部３６が形成されている。テーブル３０には、トレー３１を収容するための凹状の収容部３７が３箇所に周方向において等間隔（１２０度ごと）に形成されている。そして、テーブル３０のうち、各収容部３７の中央には上下方向に貫通する作業孔３８が形成されている。
【００３３】
傾斜装置４０は、分注容器３２を傾斜させるための装置である。傾斜装置４０は、テーブル３０の下方に位置し、図２ではテーブル３０の中心から１２時方向の位置（以下、単に「１２時位置」と称す。）に配置されている。図５は、傾斜装置４０の側面図である。図５に示すように、傾斜装置４０は、２本の接触棒４１と、両方の接触棒４１を上下方向に移動させることができるアクチュエータ４２とを有している。テーブル３０の作業孔３８が傾斜装置４０の上方に位置するとき（作業孔３８が１２時位置にあるとき）、各接触棒４１を上方に移動させると、それらの先端がテーブル３０の作業孔３８を貫通して分注容器３２の底面に接触する。この接触位置は分注容器３２の中央からずれており、各接触棒４１が分注容器３２の底面に接することで分注容器３２は傾斜する。また、分注容器３２の傾斜角度は、接触棒４１の上下方向位置により調整することができる。なお、本実施形態では、傾斜装置４０が有する接触棒４１は２本であるが、接触棒４２は１本であってもよい。
【００３４】
揺動装置５０は、分注容器３２を揺動させるための装置である。揺動装置５０は、テーブル３０の下方側に位置し、図２ではテーブル３０の中心から８時方向の位置（以下、単に「８時位置」と称す。）に配置されている。図６は、揺動装置５０の側面図である。図６に示すように、揺動装置５０は、水平方向に対して僅かに傾斜した傾斜板５１と、傾斜板５１を支持する支持軸５２と、支持軸５２を回転させるモータ５３と、モータ５３を上下方向に移動させることができるアクチュエータ５４を有している。テーブル３０の作業孔３８が揺動装置５０の上方に位置するとき（作業孔３８が８時位置にあるとき）、アクチュエータ５４によりモータ５３、支持軸５２、及び傾斜板５１の全体を上方に移動させると、傾斜板５１がテーブル３０の作業孔３８を貫通して分注容器３２の底面に接触する。その結果、分注容器３２は傾斜した状態で揺動装置５０により支持される。この状態からさらにモータ５３により支持軸５２を介して傾斜板５１を回転させると、傾斜板５１上で傾斜した分注容器３２が回転し、分注容器３２は揺動する。
【００３５】
廃液部６０は、液体を廃棄する部分である。図３に示すように、廃液部６０は、廃棄する液体が投入される廃液口６１と、一端側が廃液口６１に連結された廃液管６２と、廃液管６２の他端側に連結された廃液容器（図示せず）とを有している。廃液部６０（厳密には廃液口６１）は、テーブル３０の近傍、特に傾斜装置４０の近傍（１２時位置近傍）に配置されている。後述するように、チップ２３はこの廃液部６０を経由して１２時位置に移動するため、廃液部６０と１２時位置とが近ければ、液だれのリスクは低減する。
【００３６】
蓋開閉装置７０は、分注容器３２の蓋を開閉する装置である。通常、分注容器３２には蓋がかぶせられており、必要なときにのみ蓋を開ける。図２に示すように、蓋開閉装置７０は、１２時位置の近傍に位置している。蓋開閉装置７０は、分注容器３２の蓋を吸着できる吸着パッド７１と、吸着パッド７１を支持する回動アーム７２（図３参照）と、水平方向を軸にして回動アーム７２を回動させるアクチュエータ７３を有している。蓋開閉装置７０は、以上のような構成を有していることから、１２時位置に配置されている分注容器３２の蓋を吸着パッド７１により吸着し、そのままアクチュエータ７３によって回動アーム７２を上方に回動させれば、蓋を開けることができる。また、これとは逆に、蓋が開けられて、吸着パッド７１が蓋を吸着している状態にあるとき、アクチュエータ７３により回動アーム７２を下方に回動させれば、分注容器３２に蓋を閉めることができる。
【００３７】
収容容器保持部８０は、液体を収容した収容容器８１を保持する部分である。図２に示すように、本実施形態では、収容容器保持部８０は２箇所に配置されているが、１箇所のみに配置されていてもよい。本実施形態では、収容容器８１に収容されている液体は所定の細胞を含む細胞懸濁液８２である。この細胞懸濁液８２に含まれる細胞は、本実施形態に係る自動培養システム１００によって増殖したうえで（増殖工程）、回収したものである（回収工程）。なお、後述するように、収容容器８１に収容された細胞懸濁液８２は、上記の分注容器（マイクロプレート）３２に分注される。
【００３８】
制御部９０は、ＣＰＵ等によって構成されており、送液ユニット１０の各構成要素を制御する部分である。具体的には、制御部９０は、ピペッター２０、テーブル３０を回転駆動する回転駆動装置３３、傾斜装置４０、揺動装置５０、及び蓋開閉装置７０を制御することができる。制御部９０による具体的な制御内容については、以下で説明する。
【００３９】
＜送液ユニットの動作＞
次に、図７から図９を参照して、送液ユニット１０の動作について説明する。以下で説明する送液ユニット１０の動作は、制御部９０により遂行される。なお、ここでは特に収容容器８１に収容された細胞懸濁液８２を分注容器３２に分注する場合について説明する。つまり、送液ユニット１０によって搬送する液体は細胞懸濁液８２であり、搬送元が収容容器８１であり、搬送先が分注容器３２である。また、以下の説明において、分注容器３２は、クリーンロボット１０４（図１参照）により既にテーブル３０に乗せられているものとする。
【００４０】
図７は、送液ユニット１０の動作のフロー図である。まず、制御部９０は、回転駆動装置３３によりテーブル３０を回転させ、分注を行う分注容器３２を１２時位置に配置し（ステップＳ１）、蓋開閉装置７０によりって１２時位置に配置された分注容器３２の蓋を開ける（ステップＳ２）。
【００４１】
続いて、制御部９０は、傾斜装置４０によって１２時位置に配置された分注容器３２を傾斜させる（ステップＳ３）。このように分注容器３２を傾斜させると、各ウェル３４に細胞懸濁液８２を分注する際にウェル３４の側壁に沿って細胞懸濁液を注入することができる。これにより、細胞懸濁液８２内の細胞が適度に拡散して細胞をウェル３４内で均一に定着させることができる。
【００４２】
続いて、制御部９０は、収容容器８１内にチップ２３を挿入してピペッティングを行う（ステップＳ４）。ここで「ピペッティング」とは、チップ２３による液体の吸引と吐出を数回繰り返す作業をいう。このピペッティングを行うことで、収容容器８１内の細胞懸濁液８２内の細胞が拡散し、細胞の濃度が均一化される。なお、ピペッティングの回数は、使用者によって任意に設定できるように構成してもよい。
【００４３】
続いて、制御部９０は、チップ２３に細胞懸濁液８２を吸引させる（ステップＳ５）。そして、チップ２３を上方に移動させて空気を吸引させることで、チップ２３の先端に空気層を形成する（ステップＳ６）。ここで、図８は、チップ２３の先端付近の拡大図であって、先端に空気層８３を形成した状態を示した図である。図８に示すように、チップ２３の先端に空気層８３を形成することで、細胞懸濁液８２の下面がチップ２３の吸引口よりも上方に位置することになる。そのため、チップ２３に多少の振動を加えたとしても、吸引口から細胞懸濁液８２が漏れることはない。つまり、細胞懸濁液８２の液だれを防止することができる。
【００４４】
続いて、制御部９０は、チップ２３を廃液部６０に移動させ（ステップＳ７）、チップ２３が吸入した空気（空気層８３）を全て吐出させる（ステップＳ８）。なお、チップ２３が吸引した空気のみを吐出させるのが難しい場合には、空気とともに吸引した細胞懸濁液８２の一部を吐出してもよい。細胞懸濁液８２の一部が吐出されたとしても、それらは廃液部６０に収容されるため、操作部１０８内で細胞懸濁液８２が飛び散るようなことはない。このように、チップ２３が吸引した空気を全て吐出させるのは、細胞懸濁液８２の分注量（吐出量）を均一にするためである。例えば、チップ２３の先端に空気層８３が残っていれば、細胞懸濁液８２を吐出させる際、はじめに空気が吐出されて規定量の細胞懸濁液８２が吐出されなくなってしまう。
【００４５】
続いて、制御部９０は、分注容器３２のうち最初に分注を行うウェル３４にチップ２３を移動させ（ステップＳ９）、そのウェル３４内に細胞懸濁液８２を吐出させる（ステップＳ１０）。そして、細胞懸濁液８２を吐出し始めてから所定時間待機する（ステップＳ１１）。この待機時間は、細胞懸濁液８２が吐出し終えるまでの時間を考慮したものであって、吐出量によってその長さが異なる。ここで、図９は吐出量と待機時間の関係を示した図である。例えば、各ウェル３４に吐出する細胞懸濁液８２の量が０.５ｍｌである場合には、細胞懸濁液８２を吐出し始めてから少なくとも１.５秒間待ってから次に分注を行うウェル３４へと移動させる。また、図９から理解できるように、吐出する細胞懸濁液８２の量が多くなるにつれて待機時間が長くなるように設定されている。
【００４６】
このように待機時間が設定されているのは、吐出する細胞懸濁液８２の量が多いと吸引ポンプ２４とチップ２３の間にある空気の圧力が高くなるからである。つまり、吸引ポンプ２４とチップ２３の間にある空気の圧力が上昇して元の圧力に戻るまで細胞懸濁液８２は吐出され続けることになるが、その圧力が高い場合には元に戻るまでの時間が長くなるのである。その結果、細胞懸濁液８２の吐出時間が長くなる。仮に細胞懸濁液８２が吐出している間にチップ２３を移動させると、本来吐出すべきでない位置に細胞懸濁液８２が吐出されてしまう。換言すると、このように待機時間を設定することで、細胞の汚染を防止することができるとともに、細胞懸濁液８２の吐出量が少ない場合には分注作業を効率よく進めることができる。なお、手作業で分注を行う場合には、細胞懸濁液８２を吐出している途中でチップ２３を移動させるようなことはしないため、上記のような問題は生じない。
【００４７】
続いて、制御部９０は、ステップＳ９からステップＳ１１までを所定回数繰り返したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ９からステップＳ１１を所定回数繰り返していない場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、ステップＳ９へ戻る。一方、所定回数繰り返している場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。このステップＳ１２における繰返し回数（１回の吸引で分注する回数）は、使用者によって任意に設定できるようにしてもよい。この繰返し回数を多く設定すると、分注作業を早く終えることができるが、その反面、チップ２３内の細胞懸濁液８２の細胞が沈殿してしまい、吐出する細胞懸濁液８２の細胞の量にばらつきが生じるおそれがある。そのため、細胞懸濁液８２に含まれる細胞の比重や各ウェル３４への吐出量などを考慮して、適切な繰返し回数を設定するのが望ましい。なお、本実施形態では、上記の繰返し回数は、ウェル３４の総数の約数に設定されているものとする。
【００４８】
続いて、制御部９０は、全てのウェル３４に細胞懸濁液８２を吐出したか否かを判断する（ステップＳ１３）。全てのウェル３４に細胞懸濁液８２を吐出していないと判断した場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ４に戻る。一方、全てのウェル３４に細胞懸濁液８２を吐出したと判断した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１４へ進む。
【００４９】
続いて、ステップＳ１４に進んだ場合には、制御部９０は、傾斜させていた分注容器３２を元の水平状態に戻し（ステップＳ１４）、蓋開閉装置７０によって１２時位置に配置されている分注容器３２の蓋を閉める（ステップＳ１５）。そして、制御部９０は、回転駆動装置３３によりテーブル３０を回転させ、１２時位置に配置されていた分注容器３２を８時位置に配置する（ステップＳ１６）。さらに、制御部９０は、揺動装置５０によって８時位置に配置された分注容器３２を揺動させる（ステップＳ１７）。この揺動作業を行うことで、細胞懸濁液８２内の細胞が分散して分注容器３２のウェル３４内で均一に定着しやすくなる。以上が、送液ユニット１０の動作の説明である。
【００５０】
以上で説明したとおり、本実施形態に係る送液ユニット１０は、搬送する液体の液だれや分注する細胞の不均一化など、培養作業を自動化する際に生じる問題を解決できるよう構成されている。そのため、本実施形態に係る送液ユニット１０によれば、培養作業の自動化に寄与することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態に係る自動培養システム１００及び送液ユニット１０について説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、以上では、搬送する液体が細胞懸濁液である場合について説明したが、搬送する液体が培地など他の液体であったとしても本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る送液方法は、培養作業の自動化に寄与することができるため、細胞培養の技術分野において有益である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 送液ユニット
２０ ピペッター
２３ チップ
３２ 分注容器（マイクロプレート）
４０ 傾斜装置
５０ 揺動装置
６０ 廃液部
８１ 収容容器
８２ 細胞懸濁液（液体）
８３ 空気層
９０ 制御部
１００ 自動培養システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は細胞懸濁液や薬液などの液体を搬送する送液方法及び送液ユニットに関する。また、送液ユニットを含む自動培養システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
製薬メーカーにおける新薬開発では、細胞に化合物を加え、その化合物の効能や安全性を評価するスクリーニングが行われている。スクリーニングには、表面に多数のウェル（窪み）が形成されたマイクロプレートと呼ばれる容器が多用されている。マイクロプレートの各ウェル内に定着させた細胞を用いれば、一度に多くの効能等についての確認が行えるため、効率よくスクリーニングを行うことができる。この各ウェル内に細胞を定着させたマイクロプレートは、例えば次のようにして用意することができる。
【０００３】
まず、必要な量の細胞を確保するためにシャーレ等で細胞を増殖させ（増殖工程）、遠心分離するなどして増殖した細胞を回収する（回収工程）。続いて、回収した細胞は細胞懸濁液の状態にしてマイクロプレートの各ウェルに分注し（分注工程）、インキュベータ等で細胞を各ウェルの底面に定着させる（定着工程）。以上の各工程を経ることにより、各ウェル内に細胞を定着させたマイクロプレートを用意することができる。上記の各工程のうち増殖工程及び回収工程については、既に自動化が実現されているが（例えば、特許文献１及び２参照）、これに加え分注工程及び定着工程を含む一連の作業の自動化は、いまだ実現されていない。なお、以下で「培養作業」と呼ぶときは、上述した増殖工程から定着工程までの一連の作業を含む広い意味での培養作業を意味するものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９１１０３号公報
【特許文献２】特開２００９−２９１１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した培養作業を自動化する際に問題となるのが、細胞の汚染（コンタミネーション）である。つまり、工程が増えればそれだけ細胞懸濁液や薬液などの液体を搬送する回数が多くなり、それらの液体が搬送中に液だれ等する可能性が高くなる。その結果、培養対象の細胞に他の細胞や化合物が混入して汚染されるリスクが高くなるのである。そのため、培養作業を自動化する場合には、厳格に搬送する液体の液だれを防止する必要がある。
【０００６】
そこで本発明では、培養作業の自動化に寄与することができる送液方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る送液方法は、チップを有するピペッターによって液体を搬送する送液方法であって、液体を搬送する際、前記チップに搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることで前記チップの先端に空気層を形成させ、その後、前記チップを液体の搬送先へと移動させて、前記チップが吸引した液体を吐出させる。かかる方法によれば、チップの先端に空気層が形成されているため、チップを移動させる間に、チップの先端から吸引した液体が液だれするのを防ぐことができる。
【０００８】
また、上記の送液方法において、搬送する液体が細胞懸濁液であり、搬送元が前記細胞懸濁液を収容した収容容器であり、搬送先が分注を行う分注容器であってもよい。
【０００９】
また、上記の送液方法において、前記チップを液体の搬送先へ移動させる際、前記液体の搬送先に至る前に前記チップが吸入した空気を吐出してもよい。かかる方法によれば、液体を吐出させようとする際に、はじめに空気が吐出されることはないため、当初から適切な量の液体を吐出させることができる。
【００１０】
また、上記の送液方法において、前記チップに搬送する液体を吸引させる前に、前記収容容器内に前記チップを挿入してピペッティングを行うようにしてもよい。液体が細胞懸濁液の場合には細胞が沈殿するおそれがあるが、ピペッティングを行うことで細胞懸濁液内の細胞が拡散するため、適度な量の細胞を含んだ細胞懸濁液をチップにより吸引することができる。
【００１１】
また、上記の送液方法において、前記チップが吸引した液体を吐出し始めてから少なくとも所定時間の間は前記チップの移動を停止し、前記所定時間は吐出する液体の量に応じて長くしてもよい。かかる方法によれば、液体の量に応じて全てが吐出されるまで待つことができ、本来吐出すべきでない位置に液体が吐出されるのを防止することができる。
【００１２】
また、上記の送液方法において、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させる際、前記分注容器を傾斜させてもよい。かかる方法によれば、細胞懸濁液を分注容器の壁面に沿って吐出させることができ、これにより分注容器内（ウェル内）における細胞の偏りを低減することができる。
【００１３】
また、上記の送液方法において、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させた後、前記分注容器を揺動させてもよい。かかる構成によれば、分注容器内（ウェル内）の細胞が適度に拡散し、分注容器内における細胞の偏りを低減することができる。
【００１４】
本発明に係る送液ユニットは、液体を搬送する送液ユニットであって、液体を吸引するチップを有し、該チップが移動可能に構成されたピペッターと、前記ピペッターを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、液体を搬送する際、前記チップに搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることで前記チップの先端に空気層を形成させ、その後、前記チップを液体の搬送先へと移動させて、前記チップが吸引した液体を吐出させ、これにより液体を搬送する際に液だれを防ぐことができるよう構成されている。
【００１５】
また、上記の送液ユニットにおいて、搬送する液体が細胞懸濁液であり、搬送元が前記細胞懸濁液を収容した収容容器であり、搬送先が分注を行う分注容器であってもよい。
【００１６】
また、上記の送液ユニットにおいて、前記液体を廃棄する廃液部をさらに備え、前記制御部は、前記チップを液体の搬送先へ移動させる際、前記廃液部を経由して前記チップが吸入した空気を前記廃液部で吐出させるように構成してもよい。
【００１７】
また、上記の送液ユニットにおいて、前記制御部は、前記チップに搬送する液体を吸引させる前に、前記収容容器内に前記チップを挿入してピペッティングを行わせるように構成してもよい。
【００１８】
また、上記の送液ユニットにおいて、前記制御部は、前記チップが吸引した液体を吐出し始めてから少なくとも所定時間の間は前記チップの移動を停止し、前記所定時間は吐出する液体の量に応じて長くなるよう設定されていてもよい。
【００１９】
また、上記の送液ユニットにおいて、前記制御部の制御により前記分注容器を傾斜させることができる傾斜装置をさらに備え、前記制御部は、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させる際、前記傾斜装置により前記分注容器を傾斜させるように構成してもよい。
【００２０】
また、上記の送液ユニットにおいて、前記制御部の制御により前記分注容器を揺動させることができる揺動装置をさらに備え、前記制御部は、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させた後、前記揺動装置により前記分注容器を揺動させるように構成してもよい。
【００２１】
さらに、本発明に係る自動培養システムは、上記の送液ユニットを含むように構成されている。
【００２２】
さらに、本発明に係る送液方法は、チップを有するピペッターによって液体を搬送する送液方法であって、液体を搬送する際、前記チップに搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることで前記チップの先端に空気層を形成させ、その後、前記チップを液体の搬送先へと移動させて、前記チップが吸引した液体を吐出させる。
【発明の効果】
【００２３】
上述したように、本発明に係る送液方法によれば、少なくともチップを移動させる間に、チップの先端から吸引した液体が液だれするのを防ぐことができるため、培養作業の自動化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る培養システムの概略図である。
【図２】図２は、図１に示す操作部の平面図である。
【図３】図３は、図１に示す操作部の側面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態のテーブル、プレート、分注容器の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態の傾斜装置を示した図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態の揺動装置を示した図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る送液ユニットの動作のフロー図である。
【図８】図８は、図３に示すチップの先端付近の拡大図であって、先端に空気層を形成した状態を示した図である。
【図９】図９は、吐出する液体の量と待機時間との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または相当する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２６】
＜自動培養システム＞
まず、図１を参照して本実施形態に係る自動培養システム１００について説明する。図１は本実施形態に係る自動培養システム１００の概略図である。図１に示すように、自動培養システム１００は、インキュベータ１０１、冷蔵保管庫１０２、常温保管庫１０３、クリーンロボット１０４、遠心分離機１０５、細胞観察装置１０６、廃棄ボックス１０７、及び操作部１０８を備えている。これらの構成要素の多くは、既に先行技術文献で開示されているとおりであり、以下で簡単に説明する。
【００２７】
インキュベータ１０１は、内部が一定の温度に保たれており、シャーレやマイクロプレートに播種された細胞を培養させるための装置である。冷蔵保管庫１０２は、培地やトリプシン等の冷蔵保管が必要なものを保管する保管庫である。常温保管庫１０３は、細胞の洗浄などに使用するＰＢＳ（Phosphate Buffered Saline）や消耗品（シャーレ、マイクロプレート、後述のチップ他）などの常温保管が可能なものを保管する保管庫である。クリーンロボット１０４は、２本の指を有する多関節のロボットであり、容器等を把持して所定位置に搬送することができる。遠心分離機１０５は、細胞を遠心分離して回収するための装置である。細胞観察装置１０６は、いわゆる顕微鏡であって、取得した映像をディスプレイ等に出力することができる。廃棄ボックス１０７は、使用済みの培養器具を破棄するための箱である。操作部１０８は、分注作業など様々な作業を行う部分であって、以下で詳述する送液ユニット１０は、この操作部１０８に配置されている。
【００２８】
＜送液ユニットの構成＞
次に、図２及び図３を参照して本実施形態に係る送液ユニット１０について説明する。図２は送液ユニット１０が配置された操作部１０８の平面図であり、図３は同じく操作部１０８の側面図である。上述したように、本実施形態に係る送液ユニット１０は操作部１０８に配置されている。図２及び図３で示すように、本実施形態に係る送液ユニット１０は、ピペッター２０と、テーブル３０と、傾斜装置４０と、揺動装置５０と、廃液部６０と、蓋開閉装置７０と、収容容器保持部８０と、制御部９０と、を備えている。以下、これらの各構成について順に説明する。
【００２９】
ピペッター２０は、液体を吸引し、吸引した液体を所定の位置にまで搬送する装置である。ピペッター２０は、ピペッター本体２１と、アーム２２と、チップ２３と、吸引ポンプ２４とを有している。ピペッター本体２１は、操作部１０８内でスライド（図２では紙面左右方向にスライド）できるように構成されている。アーム２２は、基端側がピペッター本体２１に取り付けられており、この取付位置を回動軸として水平方向に回動することができる。また、アーム２２は、ピペッター本体２１に対して上下方向に移動できるようにも構成されている。チップ２３は、アーム２２の先端側に取付けられており、内部に液体を吸引することができる。チップ２３は、アーム２２の回動とピペッター本体２１のスライドによって、操作部１０８内の任意の位置に移動することができる。
【００３０】
さらに、ピペッター２０の吸引ポンプ２４は、シリンジ（筒）２６とプランジャ（押子）２７からなる注射器型のポンプである。吸引ポンプ２４は、連結チューブ２５を介してチップ２３に連結されている。プランジャ２７は図示しないステッピングモータに連結されており、このステッピングモータを駆動させることで、プランジャ２７がシリンジ２６内でスライドする。シリンジ２６内に空気を引き込む方向にプランジャ２７がスライドするとチップ２３は吸引を行い、シリンジ２６内の空気を押し出す方向にプランジャ２７がスライドするとチップ２３は吐出を行う。
【００３１】
なお、図２及び図３（各紙面右側）に示すチップ切離装置２８及び交換用チップ収容部２９は、ピペッター２０のチップ２３を交換するための器具である。チップ２３の交換は次のようにして行われる。まず、チップ２３をチップ切離装置２８まで移動させてその内部に挿入する。チップ切離装置２８は、チップ２３が挿入されると、挿入されたチップ２３を把持する。その状態でアーム２２を上方に移動させる。これによりチップ２３はアーム２２から切り離される。続いて、アーム２２の先端部分を交換用のチップ２３が収容された交換用チップ収容部２９に移動させる。そして、アーム２２の先端部分を交換用のチップ２３に向かって下降させ、チップの取付位置に交換用のチップ２３を嵌め込む。以上で、チップ２３の交換が完了する。
【００３２】
テーブル３０は、分注容器３２を乗せるための部材である。図４は、テーブル３０、トレー３１、及び分注容器３２の斜視図である。図４に示すように、テーブル３０は、円盤状の形状を有しており回転駆動装置３３により回転するように構成されている。なお、テーブル３０に乗せられる分注容器３２はシャーレ等の容器であってもよいが、本実施形態の分注容器３２はいわゆるマイクロプレートである。分注容器３２は平面視において矩形状に形成されており、その上面に開口する断面U字状のウェル３４（窪み）が複数形成されている。この分注容器３２は、トレー３１に乗せられた状態で搬送され、トレー３１を介してテーブル３０に乗せられる。トレー３１は矩形枠形状を有しており、枠部分３５の断面がL字状に形成されている。そして、分注容器３２は、この枠部分３５の内側に保持される。また、枠部分３５には、クリーンロボット１０４が把持するための把持部３６が形成されている。テーブル３０には、トレー３１を収容するための凹状の収容部３７が３箇所に周方向において等間隔（１２０度ごと）に形成されている。そして、テーブル３０のうち、各収容部３７の中央には上下方向に貫通する作業孔３８が形成されている。
【００３３】
傾斜装置４０は、分注容器３２を傾斜させるための装置である。傾斜装置４０は、テーブル３０の下方に位置し、図２ではテーブル３０の中心から１２時方向の位置（以下、単に「１２時位置」と称す。）に配置されている。図５は、傾斜装置４０の側面図である。図５に示すように、傾斜装置４０は、２本の接触棒４１と、両方の接触棒４１を上下方向に移動させることができるアクチュエータ４２とを有している。テーブル３０の作業孔３８が傾斜装置４０の上方に位置するとき（作業孔３８が１２時位置にあるとき）、各接触棒４１を上方に移動させると、それらの先端がテーブル３０の作業孔３８を貫通して分注容器３２の底面に接触する。この接触位置は分注容器３２の中央からずれており、各接触棒４１が分注容器３２の底面に接することで分注容器３２は傾斜する。また、分注容器３２の傾斜角度は、接触棒４１の上下方向位置により調整することができる。なお、本実施形態では、傾斜装置４０が有する接触棒４１は２本であるが、接触棒４２は１本であってもよい。
【００３４】
揺動装置５０は、分注容器３２を揺動させるための装置である。揺動装置５０は、テーブル３０の下方側に位置し、図２ではテーブル３０の中心から８時方向の位置（以下、単に「８時位置」と称す。）に配置されている。図６は、揺動装置５０の側面図である。図６に示すように、揺動装置５０は、水平方向に対して僅かに傾斜した傾斜板５１と、傾斜板５１を支持する支持軸５２と、支持軸５２を回転させるモータ５３と、モータ５３を上下方向に移動させることができるアクチュエータ５４を有している。テーブル３０の作業孔３８が揺動装置５０の上方に位置するとき（作業孔３８が８時位置にあるとき）、アクチュエータ５４によりモータ５３、支持軸５２、及び傾斜板５１の全体を上方に移動させると、傾斜板５１がテーブル３０の作業孔３８を貫通して分注容器３２の底面に接触する。その結果、分注容器３２は傾斜した状態で揺動装置５０により支持される。この状態からさらにモータ５３により支持軸５２を介して傾斜板５１を回転させると、傾斜板５１上で傾斜した分注容器３２が回転し、分注容器３２は揺動する。
【００３５】
廃液部６０は、液体を廃棄する部分である。図３に示すように、廃液部６０は、廃棄する液体が投入される廃液口６１と、一端側が廃液口６１に連結された廃液管６２と、廃液管６２の他端側に連結された廃液容器（図示せず）とを有している。廃液部６０（厳密には廃液口６１）は、テーブル３０の近傍、特に傾斜装置４０の近傍（１２時位置近傍）に配置されている。後述するように、チップ２３はこの廃液部６０を経由して１２時位置に移動するため、廃液部６０と１２時位置とが近ければ、液だれのリスクは低減する。
【００３６】
蓋開閉装置７０は、分注容器３２の蓋を開閉する装置である。通常、分注容器３２には蓋がかぶせられており、必要なときにのみ蓋を開ける。図２に示すように、蓋開閉装置７０は、１２時位置の近傍に位置している。蓋開閉装置７０は、分注容器３２の蓋を吸着できる吸着パッド７１と、吸着パッド７１を支持する回動アーム７２（図３参照）と、水平方向を軸にして回動アーム７２を回動させるアクチュエータ７３を有している。蓋開閉装置７０は、以上のような構成を有していることから、１２時位置に配置されている分注容器３２の蓋を吸着パッド７１により吸着し、そのままアクチュエータ７３によって回動アーム７２を上方に回動させれば、蓋を開けることができる。また、これとは逆に、蓋が開けられて、吸着パッド７１が蓋を吸着している状態にあるとき、アクチュエータ７３により回動アーム７２を下方に回動させれば、分注容器３２に蓋を閉めることができる。
【００３７】
収容容器保持部８０は、液体を収容した収容容器８１を保持する部分である。図２に示すように、本実施形態では、収容容器保持部８０は２箇所に配置されているが、１箇所のみに配置されていてもよい。本実施形態では、収容容器８１に収容されている液体は所定の細胞を含む細胞懸濁液８２である。この細胞懸濁液８２に含まれる細胞は、本実施形態に係る自動培養システム１００によって増殖したうえで（増殖工程）、回収したものである（回収工程）。なお、後述するように、収容容器８１に収容された細胞懸濁液８２は、上記の分注容器（マイクロプレート）３２に分注される。
【００３８】
制御部９０は、ＣＰＵ等によって構成されており、送液ユニット１０の各構成要素を制御する部分である。具体的には、制御部９０は、ピペッター２０、テーブル３０を回転駆動する回転駆動装置３３、傾斜装置４０、揺動装置５０、及び蓋開閉装置７０を制御することができる。制御部９０による具体的な制御内容については、以下で説明する。
【００３９】
＜送液ユニットの動作＞
次に、図７から図９を参照して、送液ユニット１０の動作について説明する。以下で説明する送液ユニット１０の動作は、制御部９０により遂行される。なお、ここでは特に収容容器８１に収容された細胞懸濁液８２を分注容器３２に分注する場合について説明する。つまり、送液ユニット１０によって搬送する液体は細胞懸濁液８２であり、搬送元が収容容器８１であり、搬送先が分注容器３２である。また、以下の説明において、分注容器３２は、クリーンロボット１０４（図１参照）により既にテーブル３０に乗せられているものとする。
【００４０】
図７は、送液ユニット１０の動作のフロー図である。まず、制御部９０は、回転駆動装置３３によりテーブル３０を回転させ、分注を行う分注容器３２を１２時位置に配置し（ステップＳ１）、蓋開閉装置７０によりって１２時位置に配置された分注容器３２の蓋を開ける（ステップＳ２）。
【００４１】
続いて、制御部９０は、傾斜装置４０によって１２時位置に配置された分注容器３２を傾斜させる（ステップＳ３）。このように分注容器３２を傾斜させると、各ウェル３４に細胞懸濁液８２を分注する際にウェル３４の側壁に沿って細胞懸濁液を注入することができる。これにより、細胞懸濁液８２内の細胞が適度に拡散して細胞をウェル３４内で均一に定着させることができる。
【００４２】
続いて、制御部９０は、収容容器８１内にチップ２３を挿入してピペッティングを行う（ステップＳ４）。ここで「ピペッティング」とは、チップ２３による液体の吸引と吐出を数回繰り返す作業をいう。このピペッティングを行うことで、収容容器８１内の細胞懸濁液８２内の細胞が拡散し、細胞の濃度が均一化される。なお、ピペッティングの回数は、使用者によって任意に設定できるように構成してもよい。
【００４３】
続いて、制御部９０は、チップ２３に細胞懸濁液８２を吸引させる（ステップＳ５）。そして、チップ２３を上方に移動させて空気を吸引させることで、チップ２３の先端に空気層を形成する（ステップＳ６）。ここで、図８は、チップ２３の先端付近の拡大図であって、先端に空気層８３を形成した状態を示した図である。図８に示すように、チップ２３の先端に空気層８３を形成することで、細胞懸濁液８２の下面がチップ２３の吸引口よりも上方に位置することになる。そのため、チップ２３に多少の振動を加えたとしても、吸引口から細胞懸濁液８２が漏れることはない。つまり、細胞懸濁液８２の液だれを防止することができる。
【００４４】
続いて、制御部９０は、チップ２３を廃液部６０に移動させ（ステップＳ７）、チップ２３が吸入した空気（空気層８３）を全て吐出させる（ステップＳ８）。なお、チップ２３が吸引した空気のみを吐出させるのが難しい場合には、空気とともに吸引した細胞懸濁液８２の一部を吐出してもよい。細胞懸濁液８２の一部が吐出されたとしても、それらは廃液部６０に収容されるため、操作部１０８内で細胞懸濁液８２が飛び散るようなことはない。このように、チップ２３が吸引した空気を全て吐出させるのは、細胞懸濁液８２の分注量（吐出量）を均一にするためである。例えば、チップ２３の先端に空気層８３が残っていれば、細胞懸濁液８２を吐出させる際、はじめに空気が吐出されて規定量の細胞懸濁液８２が吐出されなくなってしまう。
【００４５】
続いて、制御部９０は、分注容器３２のうち最初に分注を行うウェル３４にチップ２３を移動させ（ステップＳ９）、そのウェル３４内に細胞懸濁液８２を吐出させる（ステップＳ１０）。そして、細胞懸濁液８２を吐出し始めてから所定時間待機する（ステップＳ１１）。この待機時間は、細胞懸濁液８２が吐出し終えるまでの時間を考慮したものであって、吐出量によってその長さが異なる。ここで、図９は吐出量と待機時間の関係を示した図である。例えば、各ウェル３４に吐出する細胞懸濁液８２の量が０.５ｍｌである場合には、細胞懸濁液８２を吐出し始めてから少なくとも１.５秒間待ってから次に分注を行うウェル３４へと移動させる。また、図９から理解できるように、吐出する細胞懸濁液８２の量が多くなるにつれて待機時間が長くなるように設定されている。
【００４６】
このように待機時間が設定されているのは、吐出する細胞懸濁液８２の量が多いと吸引ポンプ２４とチップ２３の間にある空気の圧力が高くなるからである。つまり、吸引ポンプ２４とチップ２３の間にある空気の圧力が上昇して元の圧力に戻るまで細胞懸濁液８２は吐出され続けることになるが、その圧力が高い場合には元に戻るまでの時間が長くなるのである。その結果、細胞懸濁液８２の吐出時間が長くなる。仮に細胞懸濁液８２が吐出している間にチップ２３を移動させると、本来吐出すべきでない位置に細胞懸濁液８２が吐出されてしまう。換言すると、このように待機時間を設定することで、細胞の汚染を防止することができるとともに、細胞懸濁液８２の吐出量が少ない場合には分注作業を効率よく進めることができる。なお、手作業で分注を行う場合には、細胞懸濁液８２を吐出している途中でチップ２３を移動させるようなことはしないため、上記のような問題は生じない。
【００４７】
続いて、制御部９０は、ステップＳ９からステップＳ１１までを所定回数繰り返したか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ９からステップＳ１１を所定回数繰り返していない場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、ステップＳ９へ戻る。一方、所定回数繰り返している場合には（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１３に進む。このステップＳ１２における繰返し回数（１回の吸引で分注する回数）は、使用者によって任意に設定できるようにしてもよい。この繰返し回数を多く設定すると、分注作業を早く終えることができるが、その反面、チップ２３内の細胞懸濁液８２の細胞が沈殿してしまい、吐出する細胞懸濁液８２の細胞の量にばらつきが生じるおそれがある。そのため、細胞懸濁液８２に含まれる細胞の比重や各ウェル３４への吐出量などを考慮して、適切な繰返し回数を設定するのが望ましい。なお、本実施形態では、上記の繰返し回数は、ウェル３４の総数の約数に設定されているものとする。
【００４８】
続いて、制御部９０は、全てのウェル３４に細胞懸濁液８２を吐出したか否かを判断する（ステップＳ１３）。全てのウェル３４に細胞懸濁液８２を吐出していないと判断した場合には（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ４に戻る。一方、全てのウェル３４に細胞懸濁液８２を吐出したと判断した場合には（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１４へ進む。
【００４９】
続いて、ステップＳ１４に進んだ場合には、制御部９０は、傾斜させていた分注容器３２を元の水平状態に戻し（ステップＳ１４）、蓋開閉装置７０によって１２時位置に配置されている分注容器３２の蓋を閉める（ステップＳ１５）。そして、制御部９０は、回転駆動装置３３によりテーブル３０を回転させ、１２時位置に配置されていた分注容器３２を８時位置に配置する（ステップＳ１６）。さらに、制御部９０は、揺動装置５０によって８時位置に配置された分注容器３２を揺動させる（ステップＳ１７）。この揺動作業を行うことで、細胞懸濁液８２内の細胞が分散して分注容器３２のウェル３４内で均一に定着しやすくなる。以上が、送液ユニット１０の動作の説明である。
【００５０】
以上で説明したとおり、本実施形態に係る送液ユニット１０は、搬送する液体の液だれや分注する細胞の不均一化など、培養作業を自動化する際に生じる問題を解決できるよう構成されている。そのため、本実施形態に係る送液ユニット１０によれば、培養作業の自動化に寄与することができる。
【００５１】
以上、本発明の実施形態に係る自動培養システム１００及び送液ユニット１０について説明したが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、以上では、搬送する液体が細胞懸濁液である場合について説明したが、搬送する液体が培地など他の液体であったとしても本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る送液方法は、培養作業の自動化に寄与することができるため、細胞培養の技術分野において有益である。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 送液ユニット
２０ ピペッター
２３ チップ
３２ 分注容器（マイクロプレート）
４０ 傾斜装置
５０ 揺動装置
６０ 廃液部
８１ 収容容器
８２ 細胞懸濁液（液体）
８３ 空気層
９０ 制御部
１００ 自動培養システム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップを有するピペッターによって液体を搬送する送液方法であって、
液体を搬送する際、前記チップに搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることで前記チップの先端に空気層を形成させ、その後、前記チップを液体の搬送先へと移動させて、前記チップが吸引した液体を吐出させる、送液方法。
【請求項２】
搬送する液体が細胞懸濁液であり、搬送元が前記細胞懸濁液を収容した収容容器であり、搬送先が分注を行う分注容器である、請求項１に記載の送液方法。
【請求項３】
前記チップを液体の搬送先へ移動させる際、前記液体の搬送先に至る前に前記チップが吸入した空気を吐出する、請求項２に記載の送液方法。
【請求項４】
前記チップに搬送する液体を吸引させる前に、前記収容容器内に前記チップを挿入してピペッティングを行う、請求項２又は３に記載の送液方法。
【請求項５】
前記チップが吸引した液体を吐出し始めてから少なくとも所定時間の間は前記チップの移動を停止し、前記所定時間は吐出する液体の量に応じて長くする、請求項２乃至４のうちいずれか一の項に記載の送液方法。
【請求項６】
前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させる際、前記分注容器を傾斜させる、請求項２乃至５のうちいずれか一の項に記載の送液方法。
【請求項７】
前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させた後、前記分注容器を揺動させる、請求項２乃至６のうちいずれか一の項に記載の送液方法。
【請求項８】
液体を搬送する送液ユニットであって、
液体を吸引するチップを有し、該チップが移動可能に構成されたピペッターと、
前記ピペッターを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、液体を搬送する際、前記チップに搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることで前記チップの先端に空気層を形成させ、その後、前記チップを液体の搬送先へと移動させて、前記チップが吸引した液体を吐出させ、これにより液体を搬送する際に液だれを防ぐことができるよう構成されている、送液ユニット。
【請求項９】
搬送する液体が細胞懸濁液であり、搬送元が前記細胞懸濁液を収容した収容容器であり、搬送先が分注を行う分注容器である、請求項８に記載の送液ユニット。
【請求項１０】
前記液体を廃棄する廃液部をさらに備え、
前記制御部は、前記チップを液体の搬送先へ移動させる際、前記廃液部を経由して前記チップが吸入した空気を前記廃液部に吐出させる、請求項９に記載の送液ユニット。
【請求項１１】
前記制御部は、前記チップに搬送する液体を吸引させる前に、前記収容容器内に前記チップを挿入してピペッティングを行わせる、請求項９又は１０に記載の送液ユニット。
【請求項１２】
前記制御部は、前記チップが吸引した液体を吐出し始めてから少なくとも所定時間の間は前記チップの移動を停止し、前記所定時間は吐出する液体の量に応じて長くなるよう設定されている、請求項９乃至１１のうちいずれか一の項に記載の送液ユニット。
【請求項１３】
前記制御部の制御により前記分注容器を傾斜させることができる傾斜装置をさらに備え、
前記制御部は、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させる際、前記傾斜装置により前記分注容器を傾斜させる、請求項９乃至１２のうちいずれか一の項に記載の送液ユニット。
【請求項１４】
前記制御部の制御により前記分注容器を揺動させることができる揺動装置をさらに備え、
前記制御部は、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させた後、前記揺動装置により前記分注容器を揺動させる、請求項９乃至１３のうちいずれか一の項に記載の送液ユニット。
【請求項１５】
請求項８乃至１４のうちいずれか一の項に記載の送液ユニットを含む自動培養システム。
【請求項１】
チップを有するピペッターによって液体を搬送する送液方法であって、
液体を搬送する際、前記チップに搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることで前記チップの先端に空気層を形成させ、その後、前記チップを液体の搬送先へと移動させて、前記チップが吸引した液体を吐出させる、送液方法。
【請求項２】
搬送する液体が細胞懸濁液であり、搬送元が前記細胞懸濁液を収容した収容容器であり、搬送先が分注を行う分注容器である、請求項１に記載の送液方法。
【請求項３】
前記チップを液体の搬送先へ移動させる際、前記液体の搬送先に至る前に前記チップが吸入した空気を吐出する、請求項２に記載の送液方法。
【請求項４】
前記チップに搬送する液体を吸引させる前に、前記収容容器内に前記チップを挿入してピペッティングを行う、請求項２又は３に記載の送液方法。
【請求項５】
前記チップが吸引した液体を吐出し始めてから少なくとも所定時間の間は前記チップの移動を停止し、前記所定時間は吐出する液体の量に応じて長くする、請求項２乃至４のうちいずれか一の項に記載の送液方法。
【請求項６】
前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させる際、前記分注容器を傾斜させる、請求項２乃至５のうちいずれか一の項に記載の送液方法。
【請求項７】
前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させた後、前記分注容器を揺動させる、請求項２乃至６のうちいずれか一の項に記載の送液方法。
【請求項８】
液体を搬送する送液ユニットであって、
液体を吸引するチップを有し、該チップが移動可能に構成されたピペッターと、
前記ピペッターを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、液体を搬送する際、前記チップに搬送する液体を吸引させてからさらに空気を吸引させることで前記チップの先端に空気層を形成させ、その後、前記チップを液体の搬送先へと移動させて、前記チップが吸引した液体を吐出させ、これにより液体を搬送する際に液だれを防ぐことができるよう構成されている、送液ユニット。
【請求項９】
搬送する液体が細胞懸濁液であり、搬送元が前記細胞懸濁液を収容した収容容器であり、搬送先が分注を行う分注容器である、請求項８に記載の送液ユニット。
【請求項１０】
前記液体を廃棄する廃液部をさらに備え、
前記制御部は、前記チップを液体の搬送先へ移動させる際、前記廃液部を経由して前記チップが吸入した空気を前記廃液部に吐出させる、請求項９に記載の送液ユニット。
【請求項１１】
前記制御部は、前記チップに搬送する液体を吸引させる前に、前記収容容器内に前記チップを挿入してピペッティングを行わせる、請求項９又は１０に記載の送液ユニット。
【請求項１２】
前記制御部は、前記チップが吸引した液体を吐出し始めてから少なくとも所定時間の間は前記チップの移動を停止し、前記所定時間は吐出する液体の量に応じて長くなるよう設定されている、請求項９乃至１１のうちいずれか一の項に記載の送液ユニット。
【請求項１３】
前記制御部の制御により前記分注容器を傾斜させることができる傾斜装置をさらに備え、
前記制御部は、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させる際、前記傾斜装置により前記分注容器を傾斜させる、請求項９乃至１２のうちいずれか一の項に記載の送液ユニット。
【請求項１４】
前記制御部の制御により前記分注容器を揺動させることができる揺動装置をさらに備え、
前記制御部は、前記チップが吸引した液体を前記分注容器で吐出させた後、前記揺動装置により前記分注容器を揺動させる、請求項９乃至１３のうちいずれか一の項に記載の送液ユニット。
【請求項１５】
請求項８乃至１４のうちいずれか一の項に記載の送液ユニットを含む自動培養システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１０２７２３（Ｐ２０１３−１０２７２３Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７９７５（Ｐ２０１１−２４７９７５）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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