具有培养液更换功能的细胞培养装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种具有培养液交换功能的细胞培养装置，在少数的培养皿中培养细胞的方式的小规模细胞培养装置中，能够在相同的腔内进行培养液的自动更换和细胞培养，大幅降低装置成本。该细胞培养装置在培养室(1)的内部至少配置上下一组的圆板，在下侧圆板(18、29)保持加入了细胞和培养液的培养皿(4、6)，在上侧圆板(19、30)保持上盖(5、7)，上盖的下方开放，能够实现使下侧圆板与上侧圆板上下接近，由上盖覆盖培养皿的状态，和使下侧圆板与上侧圆板上下分离且使其中一方旋转规定角度，将上盖从培养皿横向错开使一部分露出的状态，在形成于上侧圆板的插入孔中，从上方将培养液更换机构13插入培养皿的露出部分，更换培养液后用上盖覆盖培养皿，继续进行细胞培养。
【专利说明】具有培养液更换功能的细胞培养装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有培养液更换功能的细胞培养装置，更详细地来讲，涉及用于在培养皿中培养细胞、菌类的具有培养液更换功能的细胞培养装置。
【背景技术】
[0002]一直以来，在培养皿中加入培养液和细胞并盖上上盖的状态下，将其收纳在控制了温度和气体氛围等环境的培养室内进行培养，每一定期间从培养室中取出培养皿，移送到进行分注、分离的操作空间，在此更换培养液，再次送回培养室内，重复进行这样的操作以培养细胞。在人工进行培养液更换操作的情况下，在操作过程中，为了确保杂菌、污染物不会混入，不仅要留心注意，还要每2~3天进行培养液更换，另外，有时更换时间是深夜，研究者和操作员必须承担巨大的劳力和负担。因此，近年来提供一种能够自动更换培养液的自动细胞培养装置。
[0003]在专利文献I中公开了一种细胞培养装置，在培养箱内收纳保持培养皿的状态下，按照自由拆装的方式安装在培养室内，并且按照能够拆装的方式连接用来向密闭构造的培养箱中导入、排出气体的气体管，控制温度、气体等从而进行培养。在上述培养室中，配备能够自动开闭的开闭门，打开该开闭门，用机器手取出上述培养箱并移交至操作室后，打开培养箱的盖体，用另外的机器手取出培养皿，将其设置在操作室的规定位置。设置于操作室中的培养皿在进行更换培养液的分取、分注操作、检查操作等处理后，按照与上述相反的步骤收纳于培养箱中后，将培养箱送回培养室内。此处，操作室中的分取、分注操作是，用机器手取下培养皿的上盖，将该培养皿主体在操作室内倾斜使原来的培养液集中在一侧，用吸引器具吸出培养液后，注满新的培养液，然后装上上盖。
[0004]在专利文献2中公开了一种自动细胞培养装置，包括:用来进行被验者的细胞培养所需的培养操作的操作部；用来培养细胞的培养室部；保管培养所需的试剂类和培养器具类的保管部；用来进行高压灭菌的蒸汽供给部；和用来进行试剂和培养器具类的取放的取放库部，上述培养室部、上述保管部和取放库部分别与上述操作部连通，并且在与上述操作部之间分别配备密闭门，通过选择该密闭门进行开闭，从上述蒸汽供给部向上述操作部、与该操作部连通的上述培养室部、上述保管部和取放库部中的任一个供给灭菌蒸汽。
[0005]而且，上述操作部包括:操作机器人、离心分离器、细胞培养所需的培养操作仪器，在该培养操作仪器中包括:转台、吸管装置、离心管处理装置，在上述细胞培养所需的上述培养操作中包括培养基更换操作和传代操作。作为取代人工而进行实际培养操作的操作机器人，如在专利文献3中所记载的那样，使用通用的多关节型工业机器人。多关节型工业机器人通过电脑控制能够进行与人工操作大体相同的操作，另外，通过改写控制程序也能进行不同的动作，虽然具有这样的通用性，但是价格非常昂贵，因此自动细胞培养装置也变成庞大且价格高的系统，并不能简单使用。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2006 - 014675号公报
[0009]专利文献2:日本特开2006 - 115798号公报
[0010]专利文献3:日本特开2006 - 149268号公报
【发明内容】
[0011]发明所要解决的课题
[0012]因此，本发明鉴于上述情况，所要解决的课题在于，提供一种具有培养液更换功能的细胞培养装置，在少数培养皿中培养细胞的方式的小规模细胞培养装置中，能够在相同的腔内进行培养液的自动更换和细胞培养，大幅降低装置成本。
[0013]用于解决课题的技术方案
[0014]本发明为了解决上述课题，构成一种具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于:在培养室的内部，水平配置分别固定于能够旋转的轴的至少上下一组的圆板，在下侧圆板保持加入有细胞和培养液的培养皿，在上侧圆板保持上盖，该上盖的下方开放，能够实现使上述下侧圆板和上述上侧圆板上下接近由上盖覆盖上述培养皿的状态，和使上述下侧圆板和上述上侧圆板上下分离且使其中一方旋转规定角度，使上盖从上述培养皿横向错开而将上述培养皿的一部分露出的状态，此时，在形成于上述上侧圆板的插入孔，从上方将培养液更换机构插入上述培养皿的露出部分，更换培养液后，使上述培养液更换机构退回，旋转并上下移动上述下侧圆板和上述上侧圆板，使上盖覆盖上述培养皿，继续进行细胞培养。
[0015]更具体地来讲，本发明的具有培养液更换功能的细胞培养装置构成为，配置培养室，在其上部隔着隔壁配置驱动室，使旋转轴体在铅垂方向上贯通在上述隔壁设置的轴孔并以轴承部支承，该旋转轴体同轴状地配置有具有相同旋转中心的第一轴体和第二轴体，第一轴体能够相对于第二轴体轴向滑动且第一轴体和第二轴体能够相对地旋转规定角度，上述旋转轴体的第二轴体能够旋转地支承于定位位置，由配置于上述驱动室的内部的电机进行旋转驱动，上述旋转轴体的第一轴体由配置于上述驱动室的内部的线性致动器在铅垂方向上进行上下驱动，在上述培养室的内部，将保持培养皿的下侧圆板同心状地直接或者间接地固定于上述第二轴体的下部，并且将保持培养皿的上盖的上侧圆板同心状地直接或者间接地固定于上述第一轴体的下部，在上述下侧圆板，在同一圆周上按照一定旋转角度设置多个载置保持培养皿的保持部，在上述上侧圆板，形成使中心与上述保持部位于相同位置以容纳培养皿的开口，并且在该开口的周缘部设置保持培养皿的上盖的外周部的上盖保持部，而且在保持在该上盖保持部的上盖的一侧在接近的位置贯通形成插入孔，使构成上述培养液更换机构的培养液的吸引管和排出管贯通上述隔壁而垂下至培养室，并且由设置于上述驱动室的内部的线性致动器对它们进行上下驱动，在上述上侧圆板与下侧圆板的相对旋转角度为零且上侧圆板下降由上盖覆盖培养皿的状态下进行细胞培养，之后，在使上侧圆板上升且使下侧圆板相对于上侧圆板旋转移位规定角度使上盖从培养皿错开的状态下，使上述吸引管和排出管下降，通过上述上侧圆板的插入孔，使前端位于上述培养皿的内部，用吸引管排出原来的培养液，之后从排出管注入新的培养液，自动更换培养液。
[0016]另外，本发明也优选采用以下结构，使保持培养皿的下侧圆板和保持该培养皿的上盖的上侧圆板作为一组，将其在上下方向上配置两组以上的多层，将各层的下侧圆板直接或者间接地固定于上述第二轴体的下部，并且将各层的上侧圆板直接或者间接地固定于上述第一轴体的下部，设定成各层的全部下侧圆板利用上述第二轴体一体地旋转驱动，各层的全部上侧圆板利用上述第一轴体一体地升降驱动，被保持于各层的培养皿和上盖保持在从最上层至最下层依次在一个旋转方向上移位一定角度的位置，在使上盖错开时在俯视时全部的培养皿的一部分露出，并且在各层的上侧圆板，在与其下方的培养皿的露出部分对应的位置设置上述插入孔，并且在至少除最下层之外的各层的下侧圆板，在与下层侧的培养皿的露出部分对应的位置设置通孔，通过最上层的上侧圆板的插入孔在最上层的培养皿插入上述培养液更换机构来更换培养液，在其它的下层的培养皿通过位于其上方的各上侧圆板的上述插入孔和各下侧圆板的通孔，插入上述培养液更换机构来更换培养液。
[0017]另外，本发明优选包括，在上述上侧圆板与下侧圆板的相对旋转角度为零且上侧圆板下降由上盖覆盖培养皿的状态下发挥作用，使上述上侧圆板和下侧圆板一体化旋转的同步旋转机构；和在使上述上侧圆板上升从培养皿取下上盖的状态下发挥作用，阻止该上侧圆板的旋转的旋转限制机构。
[0018]本发明中，位于上述培养室的内部的上述旋转轴体的下部构成为，上述第一轴体和第二轴体中的一方为圆筒状的外侧轴部，另一个为位于其内部的内侧轴部，在突出设置于外侧轴部的外周的多个固定片固定上述上侧圆板和下侧圆板的一方，在突出设置于内侧轴部的外周且从形成于上述外侧轴部的多个开口部向半径方向外侧伸出的多个固定片固定上述上侧圆板和下侧圆板的另一方，上述开口部具有在其内部允许上述内侧轴部的固定片在上盖的开放动作时的相对上升和规定旋转角度的移位的尺寸。
[0019]另外，本发明中，位于上述培养室的内部的上述旋转轴体，在最上层的上侧圆板的上方位置设置有能够使上述第一轴体和第二轴体分别上下分离、连结的连结部。
[0020]另外，本发明中，在上述隔壁形成将上述吸引管和排出管导入培养室的贯通孔，将由设置于上述驱动室的线性致动器上下驱动的支承杆通过上述贯通孔铅垂地配置，并且将上述吸引管和排出管贯通在上述支承杆的下端固定且位于培养室的内部的凸缘板并固定，使上述支承杆上升时，由上述凸缘板将上述贯通孔密闭成气密状态，使上述支承杆下降将上述吸引管和排出管的前端导入上述培养皿的内部。
[0021]另外，本发明中，将上述旋转轴体能够旋转地支承于上述隔壁的轴承部和该旋转轴体具有将上述培养室保持在气密状态的气体密封功能。
[0022]本发明中，在上述培养室的正面设置开闭门，并且以使上述下侧圆板的保持部和上述上侧圆板的上盖保持部在上下方向上位置匹配的状态，分别从外周部到保持部和上盖保持部形成手指能够通过的缺口部，上述上侧圆板的缺口部与上述开口连通。
[0023]此处，上述下侧圆板的保持部是形成于上述缺口部的周围上表面的容纳培养皿底部的凹部。
[0024]另外，上述上侧圆板的上盖保持部将抵接培养皿的上盖的外周面且支承该上盖的下端缘的三个以上的卡止爪配置于上述开口的周缘部。
[0025]发明效果
[0026]采用以上方式构成的本发明的具有培养液更换功能的细胞培养装置在，在培养室的内部在下侧圆板的保持部保持培养皿，并且在上侧圆板的上盖保持部上保持上盖，只要最初在培养皿的内部加入细胞和培养液进行设置，之后就能一边自动更换培养液一边培养细胞，即，能够自动使上盖从培养皿错开，利用吸引管排出原来的培养液后，利用排出管注入新的培养液，然后用上盖覆盖培养皿从而继续培养，能够在培养室的内部进行这些操作，因此装置小型化，而且构造变得简单，能够大幅降低装置成本，减轻研究者和操作员的负担。
[0027]另外，如果将保持培养皿的下侧圆板和保持培养皿的上盖的上侧圆板的组设置为多层，则即使是小规模的细胞培养装置，也能同时设置较多的培养皿，从而有效地进行培养，并且能够单独且自动地更换各层的培养液，另外，设计上的自由度增大，因此能够根据培养皿的尺寸与培养室空间的大小，最佳地设定每一层的培养皿保持个数和层数，能够提供空间效率高的细胞培养装置。
[0028]另外，还包括:在由上盖覆盖培养皿的状态下发挥作用，使上述上侧圆板和下侧圆板一体化旋转的同步旋转机构；和在使上述上侧圆板上升，从培养皿取下上盖的状态下发挥作用，阻止该上侧圆板的旋转的旋转限制机构，由此，通过采用上侧圆板由线性致动器在铅垂方向上进行上下驱动，对于旋转自由设定，用电机仅旋转驱动下侧圆板的简单的构造，就能够实现本发明的上盖的开闭操作和对于培养液更换功能的培养皿的位置设定这样的基本功能。
[0029]另外，当位于上述培养室的内部的上述旋转轴体，在最上层的上侧圆板的上方位置设置有能够使上述第一轴体和第二轴体分别上下分离、连结的连结部时，能够将培养皿和保持上盖的下侧圆板和上侧圆板与旋转轴体的下部一同从培养室中取出，进行高度的清洗、灭菌处理。
[0030]将上述旋转轴体能够旋转地支承于上述隔壁的轴承部和该旋转轴体具有将上述培养室保持在气密状态的气体密封功能，因此，在进行高压、臭氧杀菌等各种杀菌、灭菌处理时，能够将培养室形成为气密状态，能够保护设置于驱动室内部的电机和线性致动器等驱动部不受高温高压蒸汽、臭氧等各种气体的侵害，而且能够防止在细胞培养过程中杂菌和污染物从驱动室侵入。
[0031]在上述培养室的正面设置开闭门，并且以使上述下侧圆板的保持部和上述上侧圆板的上盖保持部在上下方向上位置匹配的状态，分别从外周部到保持部和上盖保持部形成手指能够通过的缺口部，上述上侧圆板的缺口部与上述开口连通，由此，最初在培养皿中加入细胞和培养液，在盖上上盖的状态下，打开开闭门，用手指取下培养皿和上盖，将其设置于圆板上时，利用上述下侧圆板和上侧圆板的缺口部能够使手指向圆板的中心方向伸出，然后当从上侧圆板的开口放下培养皿时，在下侧圆板的保持部保持培养皿，同时在上侧圆板的上盖保持部保持上盖，因此设置培养皿的操作变得极其简单。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1表示本发明的具有培养液更换功能的细胞培养装置的第一实施方式，是透视表示细胞培养装置的内部构造的部分省略的整体立体图。
[0033]图2是该部分省略的纵截面图。
[0034]图3是在下层下侧圆板保持有培养皿的状态的平面图。
[0035]图4是在下层上侧圆板保持培养皿的上盖的状态的平面图。
[0036]图5是在上层下侧圆板保持上培养皿的状态的平面图。
[0037]图6是在上层上侧圆板保持上培养皿的上盖的状态的平面图。
[0038]图7是表示在培养室的保持具设置培养皿进行培养时的状态的部分立体图。
[0039]图8是表示使上盖从培养皿错开以更换下层培养皿的培养液的状态的部分立体图。
[0040]图9是表示使上盖从上培养皿错开以更换上层的上培养皿的培养液的状态的部分立体图。
[0041]图10是图8的状态的整体概要截面图。
[0042]图11是上盖覆盖被保持于保持具的培养皿的状态的主要部分的部分截面图。
[0043]图12是使被保持于保持具的培养皿和上盖上下错开的状态的主要部分的部分截面图。
[0044]图13是将上盖从被保持于保持具的培养皿横向错开使一部分开放的状态的主要部分的部分截面图。
[0045]图14是表示本发明的具有培养液更换功能的细胞培养装置的第二实施方式的立体图。
[0046]图15是表示第二实施方式的细胞培养装置的内部构造的省略正面图。
[0047]图16是其纵截正面图。
[0048]图17是从上方看该内部构造的部分省略立体图。
[0049]图18是从下方看该内部构造的部分省略立体图。
[0050]图19是表示在旋转轴体的连结部分离的保持具的立体图。
[0051]图20是表示旋转轴体的下部构造的立体图。
[0052]图21是表示旋转轴体的连结部的构造的分解立体图。
[0053]图22是表示旋转轴体的下部构造的分解立体图。
[0054]图23是表示旋转轴体的下部构造的部分分解立体图。
[0055]图24是表示最下层的下侧圆板和上侧圆板的一组的部分立体图。
[0056]图25是表不该最下层的下侧圆板和上侧圆板的一组的分解立体图。
[0057]图26是表示构成旋转限制机构的控制板的构造的旋转轴体的横截面图。
[0058]图27是滑动引导旋转轴体的下端，以能够旋转的方式支承旋转轴体的下端的引导单元的立体图。
[0059]图28是该引导单元的分解立体图。
【具体实施方式】
[0060]下面，根据附图所示的实施方式，更详细地说明本发明。图1和图2表示本发明的具有培养液更换功能的细胞培养装置的第一实施方式，图3~图6表示构成保持培养皿和上盖的保持具的圆板，图中符号I表不培养室，2表不驱动室,3表不隔壁,4表不培养皿,5表示上盖，6表示上培养皿,7表示上盖,8表示旋转轴体，9表示轴承部，10表示保持具，11表示驱动电机，12表示线性致动器，13表示培养液更换机构。
[0061]本发明如图1和图2所示，配置有培养室1，在其上部隔着隔壁3配置有驱动室2，贯通该隔壁3铅垂配置旋转轴体8，按照能够在轴向滑动且能够旋转的方式支承于轴承部9，在上述培养室I的内部，在上述旋转轴体8的下端部设置保持具10，并且在上述驱动室2的内部，由驱动电机11旋转驱动旋转轴体8的上部,在上述保持具10能够保持多个培养皿4和其上盖5、上培养皿6和其上盖7。贯通上述隔壁3设置培养液更换机构13，维持在上述培养室I的内部被保持于上述保持具10的状态，使上盖5从培养皿4横向错开，同时使上盖7从上培养皿6横向错开，从而能够自动地更换培养液。
[0062]上述旋转轴体8同轴状地配置具有相同旋转中心的第一轴体14和第二轴体15，第一轴体14能够相对于第二轴体15轴向滑动且第一轴体14与第二轴体15能够相对旋转规定角度。上述旋转轴体8的第二轴体15能够旋转地支承于定位位置，由配置于上述驱动室2内部的驱动电机11旋转驱动，上述旋转轴体8的第一轴体14由配置于上述驱动室2内部的线性致动器12在铅垂方向上进行上下驱动。在本实施方式中，第一轴体14为圆筒状的旋转筒，第二轴体15为位于其内部的中心轴，因此，在以下的第一实施方式中，第一轴体14用旋转筒14表不，第二轴体15用中心轴15表不。
[0063]更详细地来讲，上述旋转轴体8在旋转筒14的内部以同轴状态使中心轴15贯通，并且使上述旋转筒14能够相对于上述中心轴15轴向滑动,上述中心轴15能够相对于上述旋转筒14旋转移位规定角度。使上述旋转轴体8贯通在上述隔壁3设置的轴孔16并铅垂地配置，将上述旋转轴体8的中心轴15在上述驱动室2的内部能够旋转地支承于定位置，并且将上述旋转筒14在上述驱动室2的内部能够轴向滑动且能够旋转地由上述轴承部9支承。此处，将上述中心轴15的上端部由止推和径向轴承(图中未示)能够在定位置旋转地支承于上述驱动室2的内部，支承上述旋转轴体8和保持具10的负荷。上述轴承部9对于上述旋转筒14的移动具有制动作用(旋转限制机构)和保持为气密状态的密封作用，例如，在轴承的上下部设置O形环的密封部，利用O形环来保持制动作用和密封作用。上述中心轴15由驱动电机11和带齿滑轮、正时皮带17旋转驱动，上述旋转筒14由线性致动器12在铅垂方向上进行上下驱动。上述驱动电机11能够正确地调节上述中心轴15的旋转角度地使该中心轴15旋转，使用步进电机、伺服电机。
[0064]上述保持具10构成为，将保持培养皿4的下侧圆板18的中心固定在上述中心轴15的下端，并且将保持培养皿4的上盖5的上侧圆板19的中心固定在上述旋转筒14的下端。在上述下侧圆板18，如图3所示，在同一圆周上按照一定旋转角度依次设置多个载置保持培养皿4的保持部20。具体而言，上述下侧圆板18的保持部20由抵接培养皿4的外周面的三个以上的突起21，……构成，在本实施方式中，四个突起21，……以围绕培养皿4的方式突出设置于下侧圆板18的上表面。另外,在上述上侧圆板19,如图4所不,使中心与上述保持部20位于相同位置地形成接受培养皿4的开口 22，并且在该开口 22的周缘部设置保持培养皿4的上盖5的外周部的上盖保持部23，而且，在保持于该上盖保持部23的上盖5的一侧在接近的位置贯通形成插入孔24。具体而言，上述上侧圆板19的上盖保持部23构成为，将抵接培养皿4的上盖5的外周面并且支承该上盖5的下端缘的三个以上的卡止爪25，……配置在上述开口 22的周缘部，在本实施方式中，在开口 22的周缘部以围绕上盖5的方式在上侧圆板19的上表面突出设置四个卡止爪25，……。在本实施方式中，能够设置六个培养皿4，……和上盖5，……。
[0065]使构成上述培养液更换机构13的培养液的吸引管26和排出管27贯通上述隔壁3垂下至培养室1，并且利用设置于上述驱动室2内部的线性致动器28上下驱动，在上述上侧圆板19与下侧圆板18的相对旋转角度为零且上侧圆板19下降由上盖5覆盖培养皿4的状态下进行细胞培养，之后，使上侧圆板19上升且使下侧圆板18相对于上侧圆板19旋转移位规定角度，在使上盖5从培养皿4错开的状态，使上述吸引管26和排出管27下降，通过上述上侧圆板19的插入孔24，使前端位于上述培养皿4的内部，利用吸引管26排出原来的培养液后，从排出管27注入新的培养液，自动更换培养液。在此情况下，当利用上述吸引管26吸引原来的培养液时，为了使上述排出管27的前端不接触原来的培养液，将该排出管27的前端设定在比吸引管26的前端略高的位置。
[0066]在本实施方式中，将两个形成一组的圆板上下地水平配置两组，将下层的一组圆板作为上述下侧圆板18和上侧圆板19，分别作为下层下侧圆板18和下层上侧圆板19，将上层的一组圆板作为上层下侧圆板29和上层上侧圆板30，上述旋转筒14带游隙地插入上层下侧圆板29的中心，将上层下侧圆板29的中心相对于上述中心轴15固定地设置，并且将上层上侧圆板30的中心固定于上述旋转筒14，上层下侧圆板29与竖立设置于比下层下侧圆板18的保持部20更靠近中心侧的位置的多个连结杆31，……连结而一体化，并且在下层上侧圆板19形成有将上述连结杆31插入贯通且允许该连结杆31的相对位移的退避孔 32，......。
[0067]与前述同样，在上层下侧圆板29，如图5所示，在与上述下层下侧圆板18的保持部20相同的位置设置有多个载置保持比上述培养皿4小型的上培养皿6的第二保持部33，……，该第二保持部33由抵接培养皿6的外周面的四个突起34，……构成。上述培养皿4的一部分在上述上培养皿6的侧方在上下方向上露出。另外，在上层上侧圆板30，如图6所示，形成中心与上述保持部20位于相同位置且接受上培养皿6的开口 35，并且在该开口 35的周缘部设置保持上培养皿6的上盖7的外周部的上盖保持部36，而且，在保持在该上盖保持部36的上盖7的一侧在接近的位置贯通形成插入孔37。与前述同样，上述上盖保持部36由四个卡止爪38，……构成。
[0068]另外，在上层下侧圆板29在保持于第二保持部33的上培养皿6的一侧在接近的位置形成通孔39，通过使上述旋转筒14上升，使下层上侧圆板19和上层上侧圆板30上升，且通过使上述中心轴15旋转，分别使下层下侧圆板18和上层下侧圆板29相对于下层上侧圆板19和上层上侧圆板30旋转移位规定角度，使上盖5、7分别从培养皿4和上培养皿6错开，在该状态下，上层上侧圆板30的插入孔37、上层下侧圆板29的通孔39和下层上侧圆板19的插入孔24上下连通，上述吸引管26和排出管27能够插入。
[0069]此外，下层的培养皿4和上层的培养皿6也能够使用相同的尺寸。在打开上盖5、7时，上下层的培养皿4、6的位置关系也不会改变，因此只要预先将上下层的培养皿4、6的位置在旋转方向上错开，下层的培养皿4的一部分也会露出，因此能够由上述培养液更换机构13更换培养液。
[0070] 在本实施方式中，表示了上下二层且在各层中能够设置六个培养皿的构造，但相同的构造能够增加到上下四层左右，如果限制每层中所能够保持的培养皿的个数，则能够进一步增加层数。反之，如果将层数设定在二层左右，则能够将在每层中所能够保持的培养皿的数量例如增加到八个。即使增加层数，保持培养皿的下层下侧圆板18也与从下方数第奇数个的圆板由连结杆31，……连结，除最上位的圆板外，在保持从下方数第偶数个的上盖的圆板形成有允许该连结杆31的位移的退避孔32。而且，除了最下位的圆板外，在各个圆板，以在使上盖横向错开而打开的状态下，位于其下方的所有培养皿的一部分露出的方式，形成与插入孔24、37、通孔39同样功能的孔。根据培养皿的大小以及为了有效地使用培养室I的空间，最佳地设定每层的培养皿的个数和层数。
[0071]根据图1和图2，更详细地说明上述培养液更换机构13，在上述隔壁3形成将上述吸引管26和排出管27向培养室I导入的贯通孔3A，将利用设置于上述驱动室2中的线性致动器28上下驱动的支承杆40通过上述贯通孔3A铅垂地配置，并且将上述吸引管26和排出管27贯通在上述支承杆40的下端固定且位于培养室I的内部的凸缘板41并固定，当使上述支承杆40上升时，由上述凸缘板41将上述贯通孔3A密闭成气密状态，使上述支承杆40下降，能够将上述吸引管26和排出管27的前端导入上述培养皿4或上培养皿6的内部。具体而言，在上述隔壁3的下表面在上述贯通孔3A的周围将O形环嵌入O形槽，将上述凸缘板41的上表面压接于O形环，从而能够密闭成气密状态。另外，在上述驱动室2的内部吸引泵42与上述吸引管26连接，向外部的废液罐排出。另一方面，在上述驱动室2的内部排出泵43与上述排出管27连接，从收纳在外部的冷库中的培养液罐供给新的培养液。
[0072]另外，如图1和图2所示，在上述旋转筒14形成具有垂直部44A和水平部44B的L字状的引导槽44，并且使在上述中心轴15突出设置的销45与上述引导槽44卡合，从而能够使上述旋转筒14和中心轴15 —体旋转(同步旋转机构)，使中心轴15相对于旋转筒14旋转移位规定旋转角度。即，在上述销45位于上述引导槽44的垂直部44A的上部时，上述上侧圆板19、30下降幅度最大，成为上盖5、7分别覆盖上述培养皿4、上培养皿6的状态，并且成为当旋转驱动上述中心轴15时上述旋转筒14也一体旋转的状态(参照图11),然后，驱动线性致动器12，使上述旋转筒14上升，则销45位于引导槽44的垂直部44A的下端即水平部44B的一端，由此，上盖5、7抬起(参照图12)，当在该状态下旋转驱动上述中心轴15时，在该销45到达引导槽44的水平部44B的另一端之前，能够利用旋转限制机构使旋转筒14保持静止，仅使中心轴15旋转规定角度，并且能够形成使上盖5、7从上述培养皿 4、上培养皿6错开的状态(参照图13)。此处，代替上述轴承部9具有制动作用、使用上述引导槽44和销45的结构，也可以使用在适当位置设置仅限制上述旋转筒14的旋转的夹紧机构。另外，也可在旋转筒14与中心轴15之间设置卡合脱离的联动机构，使得上述旋转筒14与中心轴15能够一体旋转。
[0073]如图1、图3~图6所示，在上述培养室I的正面设置开闭门46，并且在使上述下侧圆板18、29的保持部20、33和上述上侧圆板19、30的上盖保持部23、36在上下方向上位置区配的状态下，分别从外周部到保持部20、33和上盖保持部23、36形成手指能够通过的缺口部47~50，上述上侧圆板19、30的缺口部48、50与上述开口 22、35连通。由此，最初在培养皿4中放入细胞和培养液，在盖上上盖5的状态下，打开开闭门46，用手指拿着培养皿4和上盖5设置于保持具10时，利用上述下侧圆板18和上侧圆板19的缺口部47、48，能够使手指向圆板的中心方向伸出，当从上侧圆板19的开口 22放下培养皿4时，在下侧圆板18的保持部29保持培养皿4，同时在上侧圆板19的上盖保持部23保持上盖5，因此设置培养皿4的操作变成非常容易。在上层的保持具10设置上培养皿6和上盖7的操作也同样。
[0074]图7表示上盖5覆盖培养皿4、上盖7覆盖上培养皿6的状态，在此状态下，上述培养液更换机构13的上述吸引管26和排出管27上升，利用凸缘板41将上述贯通孔3A堵塞为气密状态，因此能够以适当的温度、湿度、所需气体填满培养室I的内部以培养细胞。图8和图9表示使上盖5从培养皿4横向错开，同时使上盖7从上培养皿6横向错开的状态，且表示进行培养液的更换操作的状态，上层上侧圆板30的插入孔37、上层下侧圆板29的通孔39和下层上侧圆板19的插入孔24上下连通，成为上述培养皿4和上培养皿6的一部分露出的状态。图8和图10表示上述吸引管26和排出管27的前端通过插入孔37、通孔39和插入孔24位于下层的培养皿4的内部，进行培养液的更换的情况，图9表示上述吸引管26和排出管27的前端通过插入孔37位于上层的上培养皿6的内部，进行培养液的更换的情况。
[0075]为了更换其他位置的培养皿4、上培养皿6的培养液，在上述上盖5覆盖培养皿4，上盖7覆盖上培养皿6的状态下，利用上述驱动电机11使中心轴15旋转规定角度，使目标培养皿4或上培养皿6与上述吸引管26和排出管27的位置匹配，然后，如前上述，使旋转筒14上升后，将中心轴15旋转规定角度，使上盖5、7横向错开，从而使培养皿4、上培养皿6的一部分露出。此处，为了正确地旋转控制上述保持具10，也优选在适当的位置标上标志，用传感器读取该标志，进行反馈控制。
[0076]下面，根据图14~图28，说明本发明的具有培养液更换功能的细胞培养装置的第二实施方式。图中符号101是培养室，102是驱动室，103是隔壁，104是培养皿，105是上盖，106是下侧圆板，107是上侧圆板，108是旋转轴体，109是轴承部，110是保持具，111是驱动电机，112是线性致动器，113是培养液更换机构。
[0077]在本实施方式中，基本的操作与前述的第一实施方式相同。即，本实施方式的细胞培养装置，在培养室101的内部 ，水平配置分别固定于能够旋转的轴的至少上下一组的圆板106、107，在下侧圆板106保持加入了细胞和培养液的培养皿104，并且在上侧圆板107保持上盖105，该上盖105的下方开放，能够实现使上述下侧圆板106与上述上侧圆板107上下接近，从而使上盖105覆盖上述培养皿104的状态，和使上述下侧圆板106与上述上侧圆板107上下分离且使其中一方旋转规定角度，使上盖105从上述培养皿104横向错开，使一部分露出的状态，此时，在形成于上述上侧圆板107的插入孔124中从上方将培养液更换机构113插入上述培养皿104的露出部分，更换培养液后，使上述培养液更换机构113退回，使用上述下侧圆板106和上述上侧圆板107旋转和上下移动，使上述培养皿104被上盖105覆盖，继续进行细胞培养。在本实施方式中，将保持培养皿104的下侧圆板106和保持该培养皿104的上盖105的上侧圆板107作为一组，使用四组且上下配置成四层。各层的下侧圆板106全部共用，各层的上侧圆板107也全部共用。由此，在本实施方式中，培养皿104全部使用相同尺寸。
[0078]具体而言，本实施方式的细胞培养装置中，配置培养室101，并且在其上部隔着隔壁103配置驱动室102，使旋转轴体108在铅垂方向贯通设置于上述隔壁103的轴孔116，并由轴承部109支承，该旋转轴体108同轴状地配置具有相同旋转中心的第一轴体114和第二轴体115，第一轴体114能够相对于第二轴体115轴向滑动且第一轴体114和第二轴体115能够相对地旋转规定角度，上述旋转轴体108的第二轴体115能够旋转地支承于定位位置，由配置于上述驱动室102内部的驱动电机111旋转驱动，上述旋转轴体108的第一轴体114由配置于上述驱动室102内部的线性致动器112在铅垂方向上进行上下驱动，在上述培养室101的内部，将保持培养皿104的下侧圆板106同心状地直接或者间接地固定于上述第二轴体115的下部，并且将保持培养皿104的上盖105的上侧圆板107同心状地直接或者间接地固定于上述第一轴体114的下部，在上述下侧圆板106，在同一圆周上按照一定旋转角度依次设置多个载置保持培养皿104的保持部120，在上述上侧圆板107，形成中心与上述保持部120位于相同位置且接受培养皿104的开口 122，并且在该开口 122的周缘部设置保持培养皿104的上盖105的外周部的上盖保持部123，而且在保持于该上盖保持部123的上盖105的一侧在接近的位置贯通形成插入孔124，使构成上述培养液更换机构113的培养液的吸引管126和排出管127贯通上述隔壁103垂下至培养室101，并且利用设置于上述驱动室102内部的线性致动器128上下驱动，在上述上侧圆板107和下侧圆板106的相对旋转角度为零且上侧圆板107下降由上盖105覆盖培养皿104的状态下进行细胞培养，之后，使上侧圆板107上升且使下侧圆板106相对于上侧圆板107旋转移位规定角度，在使上盖105从培养皿104错开的状态下，使上述吸引管126和排出管127下降，通过上述上侧圆板107的插入孔124，使前端位于上述培养皿104的内部，利用吸引管126将原来的培养液排出后，从排出管127注入新的培养液，自动更换培养液。
[0079]更详细来讲，如图15~图18所示，上述旋转轴体108的被套管状的上述轴承部109所保持的部分的上方的构造是，第一轴体114利用能够滑动的轴套118、118能够上下滑动且能够自由旋转地贯通圆筒状的第二轴体115的内部的构造，第二轴体115利用轴承119、119以能够在定位位置旋转的方式支承于上述轴承部109，在固定于从该轴承部109向上方突出的第二轴体115的上端部的滑轮129和固定于上述驱动电机111的驱动轴的滑轮130卷绕正时皮带117并旋转驱动。此处，在上述轴承部109与第二轴体115之间、上述第二轴体115与第一轴体114之间设置气体密封，使上述培养室101具有气密性。上述驱动电机111为了开闭上述上盖105，使培养皿104相对于上述培养液更换机构113的吸引管126和排出管127停止在正确的旋转位置，使用能够高精度地控制旋转角度的步进电机。另外，向上述第二轴体115的上方突出的上述第一轴体114的上端部经由旋转接头131与线性致动器112的驱动部132连结。
[0080]在位于上述培养室101内部的上述旋转轴体108，在最上层的上侧圆板107的上方位置设置有能够将上述第一轴体114和第二轴体115分别上下分离、连结的连结部133。以该连结部133为界，上述旋转轴体108的第一轴体114为圆筒形状，第二轴体115位于其内部。即，如图16、图18~图25所示，位于上述培养室101内部的上述旋转轴体108的下部中，上述第一轴体114是圆筒状的外侧轴部134，第二轴体115是位于其内部的内侧轴部135，在突出设置于外侧轴部134的外周的多个固定片136，……固定上述上侧圆板107，在突出设置于内侧轴部135的外周且从形成于上述外侧轴部134的多个开口部137，……向半径方向外侧伸出的多个固定片138，……固定上述下侧圆板106，上述开口部137具有允许在其内部使上述内侧轴部135的固定片138在上盖105开放操作时相对上升和旋转规定角度的位移的大小。此外，上述第一轴体114和第二轴体115的内外关系也可以相反。另外，最下层的下侧圆板106载置固定于在内侧轴部135的下端部固定的固定圆板139。
[0081]此处，根据图16、图19~图21，说明上述旋转轴体108的连结部133的构造。此外，位于上述连结部133的下方的部分成为保持培养皿104和上盖105的保持具110。上述第一轴体114中，位于连结部133的上方的部分由中心轴140构成，位于连结部133的下方的部分由上述外侧轴部134构成，上述第二轴体115中，位于连结部133的上方的部分由圆筒状的驱动轴141构成，位于连结部133的下方的部分由上述内侧轴部135构成。在上述驱动轴141的下端，固定圆筒状的外内转换部件142的朝向半径方向的端面,将上述中心轴140的下端部以具有一定间隙的方式插入贯通形成于该端面的中心部的圆孔143。上述外内转换部件142的下端开放，在圆筒部144每120度形成有开口 145，……。在上述中心轴140的下端固定内外转换部件146的中心部，使从该中心部辐射状延伸的三个连结片147，……从上述外内转换部件142的开口 145，……向外侧伸出。而且，还包括圆柱状的内侧连结部件148，和使该内侧连结部件148位于内部的圆筒状的外侧连结部件149，各个部件具有以在半径方向的半圆部和轴向的垂直部大致为相同的形状的方式分割，能够从侧方相互接合的形状，内侧连结部件148的上侧部148A固定于上述外内转换部件142的圆筒部144的下端，上述外侧连结部件149的上侧部149A固定于上述内外转换部件146的连结片147，......。此处，上述外内转换部件142和内侧连结部件148的外径大致相等。上述内侧连结部件148的下侧部148B构成上述内侧轴部135的一部分。另一方面，上述外侧连结部件149的下侧部149B构成上述外侧轴部134的一部分。上述内侧连结部件148的上侧部148A和下侧部148B，被从该下侧部148B的侧方插入中心部的一根连结螺纹件150以能够拆装的方式连结。上述外侧连结部件149的上侧部149A和下侧部149B，被从该下侧部149B的侧方插入两侧部的两根连结螺纹件151、151以能够拆装的方式连结。此处，在上述外侧连结部件149的下侧部149B，以在上述第一轴体114上升时不与上述连结螺纹件150发生干涉的方式在圆筒部形成有缺口 152。
[0082]下面，根据图16、图20~图23，说明上述外侧轴部134和内侧轴部135。上述外侧轴部134根据层数使用具有圆筒状的衬筒153和向四方突出的上述固定片136，……的上侧固定部件154。即，上述上侧固定部件154使用与层数相应的数量，上述衬筒153使用比层数少一个的数量。上述衬筒153在圆筒部每隔90度地在四个部位形成向下方开放的上述开口部137，在上端筒部的下端也形成与卡合阶部156同样的卡合阶部。上述上侧固定部件154是在中央部的环部155的外周突出设置有上述固定片136，……的构造。将最下层的上侧固定部件154形成得比其它部分厚，在其环部155的上表面载置上述衬筒153的圆筒部，将从上方贯通该圆筒部的固定螺纹件157，……与上述环部155螺纹接合而连结。在上述衬筒153的卡合阶部156卡合从下方数第二层的上侧固定部件154的环部155，在其上方载置另一衬筒153的圆筒部，将从上方贯通该圆筒部的固定螺纹件157，……与下方的衬筒153的圆筒部螺纹接合，以在上下的衬筒153、153中在夹着上侧固定部件154的环部155的状态固定。将其反复与上层侧连结，组装上述外侧轴部134。此处，在每一层中都将衬筒153和上侧固定部件154正确地固定于向一个旋转方向按照一定角度移位的位置。
[0083]上述内侧轴部135根据层数使用具有一根连结轴158、被该连结轴158插入而固定的衬轴159和向四方突出的上述固定片138，……的下侧固定部件160。但是，代替最下层的下侧固定部件160，使用上述固定圆板139。由此，上述衬轴159和下侧固定部件160的组使用比层数少一个的数量。上述衬轴159是在中心形成有嵌插上述连结轴158的插通孔161的圆柱状部件。上述衬轴159在上述插通孔161中插入连结轴158，将从外周面螺纹拧入的固定螺纹件162的前端与上述连结轴158的卡合孔163卡合固定。使上述连结轴158的下端部通过上述固定圆板139的中心孔164，在与上述衬轴139的下表面接合的状态下用螺纹件从下方固定。上述下侧固定部件160是在与上述衬轴159大体相等的外径的中心圆板165的外周突出设置上述固定片138,......，在中心圆板165形成中心孔166的构造。使上述连结轴158的上部通过上述下侧固定部件160的中心孔166，将上述中心圆板165与上述衬轴159的上表面接合，由贯通中心圆板165的固定螺纹件167、167与衬轴159螺纹接合。将其反复与上层侧连结，组装上述内侧轴部135。实际上，上述下侧固定部件160的固定片138，……按照从构成上述外侧轴部134的上述衬筒153的开口部137向外侧突出的方式组装，因此，在组装上述衬轴159和下侧固定部件160后，立即组装上述衬筒153和上侧固定部件154，交替地进行组装。上述固定圆板139、最下层的上述上侧固定部件154和衬轴159形成为特殊的形状，但是其它部件根据层数增设即可。
[0084]在最上层的上述衬筒153的上端面，从上方螺纹固定构成上述连结部133的上述外侧连结部件149的下侧部149B，并且将上述内侧连结部件148的下侧部148B与上述连结轴158的上端部螺纹固定。此处，为了正确地组装构成上述旋转轴体108的各个部件，采用将设置于两个部件的接合面的一方的销与在另一方穿设的孔嵌合的构造。
[0085]如图15~图25所示，在构成上述内侧轴部135的上述固定圆板139和下侧固定部件160的固定片138，……载置安装上述下侧圆板106的中央部，并且在构成上述外侧轴部134的上述上侧固定部件154的固定片136，……载置安装上述上侧圆板107的中央部。
[0086]下面，根据图24和图25，说明上述下侧圆板106和上侧圆板107的详细情况。在上述下侧圆板106，在同一圆周上按照一定旋转角度在六个部位设置载置保持培养皿104的保持部120，从外周部到上述保持部120分别形成手指能够通过的俯视呈U字形的缺口部168。此处，在本实施方式中，上述下侧圆板106的保持部120是形成于上述缺口部168的周围上表面的收纳培养皿104的底部的凹部169。另外，上述凹部169是不错位地收纳上述培养皿104的底部的中心角大于180度的圆形形状。在上述下侧圆板106的中央部，形成能够使上述外侧轴部134的上侧固定部件154插入贯通的大致X字形状的安装开口 170。由此，在组装上述位于连结部133的下方的上述外侧轴部134和内侧轴部135后，也能够从上方将外侧轴部134插入上述下侧圆板106的安装开口 170，使上述固定片136和固定片138依次通过，在最下层的固定圆板139、或者其它的下侧固定部件160的固定片138，……载置安装开口 170以外的部分，并用紧固螺纹件171，……安装。另外，在上述下侧圆板106的各个保持部120的一侧,形成构成上述培养液更换机构113的培养液的吸引管126和排出管127能够插入贯通且在圆周方向上延伸的大致四边形的通孔172。此处，为了将上述下侧圆板106正确地组装于最下层的固定圆板139和其它的下侧圆板部件160的固定片138，采用将突出设置于固定圆板139和固定片138的销与在下侧圆板106穿设的孔嵌合的构造。
[0087] 另外，在上述上侧圆板107，形成中心位于与上述保持部120相同的置并接受培养皿104的开口 122，在该开口 122的周缘部设置保持培养皿104的上盖105的外周部的上盖保持部123，而且在保持于该上盖保持部123的上盖105的一侧在接近的位置贯通形成插入孔124。此处，上述插入孔124与各层的培养皿104对应地独立形成四个，在各个插入孔124中分别插入贯通构成上述培养液更换机构113的培养液的吸引管126和排出管127，从而使其能够进入各个培养皿104。但是，最接近上盖105的插入孔124和上述开口 122连续地形成。在上述开口 122的外周部形成缺口部125，使开口 122与外侧连通，在由上盖105覆盖培养皿104，用手指从上下拿着的状态下，使得手指能够通过上述缺口部168和缺口部125。另外，上述上侧圆板107的上盖保持部123是合成树脂制成的切削部件或者成形部件，在一个端部抵接培养皿104的上盖105的外周面，并且具有支承该上盖105的下端缘的卡止爪173。上述上盖保持部123在上述开口 122的周缘部配置有三个，能够保持上述上盖105使其不会摇晃。在上述上侧圆板107的中央部，形成与上述下侧圆板106的安装开口170相同形状的安装开口 174。上述上侧圆板107也与下侧圆板106同样，将上述外侧轴部134插入安装开口 174，将安装开口 174以外的部分载置于上述上侧固定部件154的固定片136，……，并用紧固螺纹件175，……安装。此处，为了能够正确地将上述上侧圆板107组装于上侧固定部件154的固定片136，采用将突出设置于固定片136的销与在下侧圆板106穿设的孔嵌合的构造。
[0088]另外，在本实施方式中，具有在上述上侧圆板107与下侧圆板106的相对旋转角度为零且上侧圆板107下降由上盖105覆盖培养皿104的状态下发挥作用，使上述上侧圆板107和下侧圆板106 —体旋转的同步旋转机构。具体而言，如图24和图25所示，同步旋转机构通过在最下层的上述上侧圆板107和下侧圆板106的一组中，在上述下侧圆板106的上表面向上方突出设置销176，在上述上侧圆板107形成卡合上述销176的卡合孔177而构成。当将上述上盖105覆盖培养皿104时，在使上述上侧圆板107下降的动作时，上述销176与卡合孔177卡合。然后，旋转驱动上述第二轴体115即内侧轴部135，旋转上述下侧圆板106，则上述上侧圆板107也一体地旋转。
[0089]另外，在本实施方式中，具有在使上述上侧圆板107上升，从培养皿104卸下上盖105的状态下发挥作用，阻止该上侧圆板107的旋转的旋转限制机构。具体而言，如图16、图18、图19和图26所示，旋转限制机构通过将构成上述第一轴体114的上述内外转换部件146的一个连结片147向外侧延长，在该延长部分178的前端部上表面向上方突出设置销179,在固定于上述轴承部109的下端的圆形控制板180的圆周方向的六个部位形成卡合上述销179的卡合孔181,......而构成。上述控制板180的卡合孔181在圆周方向上按照一定间隔在一个部位形成四个，在培养液更换时分别与各层的培养皿104的停止位置对应。
[0090]在上述培养室101的正面设置开闭门182，通过打开该开闭门182，利用上述连结部133进行分离，能够将位于该连结部133的下方的保持具110保持原状地向培养室101的外侧取出，进行维修或者清洗。上述保持具110的大部分部件采用不锈钢制作，重量重，因此为了减轻对培养室101装拆的劳力，在上述培养室101的底面设置引导单元183，将从上述固定圆板139向下方突出的上述连结轴158的下端部向进深方向(内侧)滑动引导，并且也具有在通常的细胞培养时能够旋转地支承上述连结轴158的下端部的轴承功能。具体而言，如图27和图28所示，上述引导单元183的构造是，在向上述培养室101的进深方向延伸的扁平的底座184的上表面，从前端向进深部设置滑动引导上述连结轴158的下端部的引导槽185，在该引导槽185的进深部以利用拉伸线圈弹簧187弹性赋能使其能够移动的方式设置以从侧方横穿的方式设置的限制部件186，另外，将沿着上述底座184的一侧设置的解除杆188的中央部轴支承于该底座184，并且将解除杆188的后端部枢轴支承于上述限制部件186的一端部。在上述连结轴158的下端部通过时抵抗拉伸线圈弹簧187的弹性力，使上述限制部件186的倾斜爪部189移动，连结轴158通过后恢复到原来位置，由上述倾斜爪部189抵接连结轴158，以能够旋转的方式进行保持。当从培养室101中取出上述保持具110时，操作上述解除杆188的跟前侧，使上述限制部件186移位至解除状态，使连结轴158的下端部沿着引导槽185向跟前滑动。
[0091]另外，在上述培养室101的内部、优选在其上表面设置内置有HEPA(HighEfficiency Particulate Air Filter,高效粒子空气过滤器)和风扇的循环式空气净化器190，能够除掉包含在培养室101的内部的气氛中的细微灰尘。另外，为了改善细胞培养环境，能够向培养室101的内部供给CO2气体。上述培养皿104和上盖105也被称作细胞培养盘，在本发明的细胞培养装置中，假设在60_的盘中，设置8个~最大32个(每层8个)，在10mm盘中，设置6个~最大24个(每层6个)。
[0092]在上述驱动室102的内部收纳有旋转驱动上述第二轴体115的驱动电机111、升降驱动上述第一轴体114的线性致动器112、升降驱动上述培养液更换机构13的线性致动器128等驱动部，这些机构在配置在构成上述培养室101的隔壁103的上表面的底座板191上设置。此外，在图17和图18中省略了上述隔壁103。为了监视上述第二轴体115的旋转位置，在固定部中设置固定于上述第二轴体115的上端的带标记的圆板192，和采用光学方式读取该圆板192外周部的标记部的光学传感器193。另外，为了监视上述第一轴体114的升降终端位置，对与上述线性致动器112的驱动部132连结，在铅垂方向上被线性引导件194引导的可动片195的位置，由上下配置的光学传感器196、196或者限位开关来确认，产生使线性致动器112停止的信号。另外，也需要监视上述第一轴体114的旋转位置，在该第一轴体114的上端部固定带标记的圆板197，在上述线性引导件194设置采用光学方式读取上述圆板197的外周部的标记部的光学传感器198。
[0093]另外，如图15~图17所示，在上述底座板191上设置有驱动上述培养液更换机构113的线性致动器128。上述线性致动器128进给量大，因此采用利用由步进电机199驱动的进给机构200驱动在铅垂方向配置的线性引导件201的可动部202的构造。构成这些线性致动器128的设备安装于在上述底座板191上竖立的固定构造体203，在不存在该固定构造体203的位置设置弯曲形成的分隔板204。在位于上述线性引导件201的下方位置的上述隔壁103和底座板191，形成将上述吸引管126和排出管127导入培养室I中的贯通孔205，使由设置于上述驱动室102中的线性致动器128上下驱动的可动部202的一部分贯通形成于上述固定构造体203的纵长隙缝206，面对由上述固定构造体203和分隔板204和形成于其相对的框体的侧面的操作门207划分而成的操作空间208，由上述可移动部202的一部分保持在该操作空间208内在铅垂方向配置的上述吸引管126和排出管127的上端部。能够从上述固定构造体203与分隔板204之间的间隙检查上述可移动片195和光学传感器196。
[0094]在设置于上述隔壁103的贯通孔205中的导入部件209，形成引导上述吸引管126和排出管127的中间部的引导孔210，通过驱动上述线性致动器128，将插入贯通上述引导孔210的上述吸引管126和排出管127的下端部向上述培养皿104的内部引导。另外，在上述吸引管126连接设置于上述驱动室102的侧壁外面的吸引泵211，向外部的图中未示的废液罐排出。另一方面，在上述排出管127连接同样设置于上述驱动室102的侧壁外面的排出泵212，从外部的培养液罐供给新的培养液。此处，作为上述吸引泵211和排出泵212使用独立的蠕动泵。此外，在上述吸引管126和排出管127与引导孔210之间设置提高气密性的气体密封。为了正确地控制上述吸引管126和排出管127的下端的高度位置，用安装于上述固定构造体203的光学传感器214、214或者限位开关检测固定于上述可动部202上的可动片213的位置。上述吸引管126和排出管127能够在上述操作空间208内进行更换。另外，在上述操作空间208内的分隔板204设置控制盘215，能够进行基本设定。而且，将控制各种电机的驱动器类部件216安装在上述分隔板204的背面。此外，本发明的细胞培养装置能够利用个人电脑进行详细控制。
[0095]采用这种方式构成的本发明的细胞培养装置，将保持培养皿104的下侧圆板106和保持该培养皿104的上盖105的上侧圆板107作为一组，将其在上下方向上配置两组以上的多层，将各层的下侧圆板106直接或者间接地固定于上述第二轴体115的下部，并且将各层的上侧圆板107直接或者间接地固定于上述第一轴体114的下部，各层的所有下侧圆板106，……利用上述第二轴体115在同步旋转机构发挥作用的基础上一体地旋转驱动，各层的所有上侧圆板107，……利用上述第一轴体114 一体地升降驱动，例如，当使上侧圆板107上升时，在旋转限制机构发挥作用使上侧圆板107停止的状态下，使下侧圆板106旋转驱动规定旋转角度，使上盖105横向错开，从而使培养皿104的一部分露出。此处，将被保持于各层的培养皿104和上盖105保持在从最上层至最下层依次向一个旋转方向移位一定角度的位置，以在将上盖105错开时，俯视时全部的培养皿104的一部分露出的方式进行设定，并且在各层的上侧圆板107，在与其下方的培养皿104的露出部分对应的位置设置上述插入孔124，并且在至少除最下层外的各层的下侧圆板106，在与下层侧的培养皿104的露出部分对应的位置设置通孔172，通过最上层的上侧圆板107的插入孔124，在最上层的培养皿104插入上述培养液更换机构113更换培养液，对其它的下层的培养皿104，通过位于其上方的各个上侧圆板107的上述插入孔124和各个下侧圆板106的通孔172，插入上述培养液更换机构113更换培养液。如果保持该基本结构，即使加以各种变更也属于本发明的范畴。
[0096]附图标记说明
[0097]I培养室2驱动室
[0098]3隔壁3A贯通孔
[0099]4培养皿5上盖
[0100]6上培养皿7上盖
[0101]8旋转轴体9轴承部
[0102]10保持具11驱动电机
[0103]12线性致动器13培养液更换机构
[0104]14旋转筒(第一轴体)I5中心轴(第二轴体)
[0105]16轴孔17正时皮带
[0106]18下层下侧圆板(下侧圆板)19下层上侧圆板(上侧圆板)
[0107]20保持部21突起
[0108]22开口23上盖保持部
[0109]24插入孔25卡止爪
[0110]26吸引管27排出管
[0111]28线性致动器29上层下侧圆板
[0112]30上层上侧圆板31连结杆
[0113]32退避孔33第二保持部
[0114]34 突起35 开口
[0115]36上盖保持部37插入孔
[0116]38卡止爪39通孔
[0117]40支承杆41凸缘板
[0118]42吸引泵43排出泵
[0119]44引导槽44A垂直部(同步旋转机构)
[0120]44B水平部45销(同步旋转机构)
[0121]46 开闭门47、48、49、50 缺口部
[0122]101培养室102驱动室
[0123]103隔壁104培养皿
[0124]105上盖106下侧圆板
[0125]107上侧圆板108旋转轴体
[0126]109轴承部110保持具
[0127]111驱动电机112线性致动器
[0128]113培养液更换机构114第一轴体
[0129]115第二轴体116轴孔
[0130]117正时皮带118套筒
[0131]119轴承120保持部
[0132]122开口123上盖保持部
[0133]124插入孔125缺口部
[0134]126吸引管127排出管
[0135]128线性致动器129滑轮
[0136]130滑轮131旋转接头
[0137]132驱动部133连结部
[0138]134外侧轴部135内侧轴部
[0139]136固定片137开口部
[0140]138固定片139固定圆板
[0141]140中心轴141驱动轴
[0142]142外内转换部件143圆孔
[0143]144 圆筒部145 开口
[0144]146内外转换部件147连结片
[0145]148内侧连结部件148A上侧部
[0146]148B下侧部149外侧连结部件
[0147]149A上侧部149B下侧部
[0148]150连结螺纹件151连结螺纹件
[0149]152 缺口153 衬筒
[0150]154上侧固定部件155环部
[0151]156卡合阶部157固定螺纹件
[0152]158连结轴159衬轴
[0153]160下侧固定部件161插通孔
[0154]162固定螺纹件163卡合孔
[0155]164中心孔165中心圆板
[0156]166中心孔167固定螺纹件
[0157]168缺口部169 凹部
[0158]170安装开口171紧固螺纹件
[0159]172通孔173卡止爪
[0160]174安装开口175紧固螺纹件
[0161]176销(同步旋转机构)177卡合孔(同步旋转机构)
[0162]178延长部分179销(旋转控制机构)
[0163]180控制板181卡合孔(旋转控制机构)
[0164]182开闭门183引导单元
[0165]184底座185引导槽
[0166]186限制部件187拉伸线圈弹簧
[0167]188解除杆189倾斜爪部
[0168]190空气净化器191底座板
[0169]192圆板193光学传感器
[0170]194线性引导件195可动片
[0171]196光学传感器197圆板
[0172]198光学传感器199步进电机
[0173]200进给机构201线性引导件
[0174]202可动部203固定构造体
[0175]204分隔板205贯通孔
[0176]206纵长隙缝207操作门
[0177]208操作空间209导入部件
[0178]210引导孔211吸引泵
[0179]212排出泵213可动片
[0180]214光学传感器215控制盘
[0181] 216驱动器类部件。
【权利要求】
1.一种具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于: 在培养室的内部，水平配置分别固定于能够旋转的轴的至少上下一组的圆板，在下侧圆板保持加入有细胞和培养液的培养皿，在上侧圆板保持上盖，该上盖的下方开放，能够实现使所述下侧圆板和所述上侧圆板上下接近由上盖覆盖所述培养皿的状态，和使所述下侧圆板和所述上侧圆板上下分离且使其中一方旋转规定角度，使上盖从所述培养皿横向错开而将所述培养皿的一部分露出的状态，此时，在形成于所述上侧圆板的插入孔，从上方将培养液更换机构插入所述培养皿的露出部分，更换培养液后，使所述培养液更换机构退回，旋转并上下移动所述下侧圆板和所述上侧圆板，使上盖覆盖所述培养皿，继续进行细胞培养。
2.如权利要求1所述的具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于: 配置培养室，在其上部隔着隔壁配置驱动室， 使旋转轴体在铅垂方向上贯通在所述隔壁设置的轴孔并以轴承部支承，该旋转轴体同轴状地配置有具有相同旋转中心的第一轴体和第二轴体，第一轴体能够相对于第二轴体轴向滑动且第一轴体和第二轴体能够相对地旋转规定角度， 所述旋转轴体的第二轴体能够旋转地支承于定位位置，由配置于所述驱动室的内部的电机进行旋转驱动，所述旋转轴体的第一轴体由配置于所述驱动室的内部的线性致动器在铅垂方向上进行上下驱动， 在所述培养室的内部，将保持培养皿的下侧圆板同心状地直接或者间接地固定于所述第二轴体的下部，并且将保持培养皿的上盖的上侧圆板同心状地直接或者间接地固定于所述第一轴体的下部， 在所述下侧圆板，在同一圆周上按照一定旋转角度设置多个载置保持培养皿的保持部， 在所述上侧圆板，形成使中心与所述保持部位于相同位置以容纳培养皿的开口，并且在该开口的周缘部设置保持培养皿的上盖的外周部的上盖保持部，而且在保持在该上盖保持部的上盖的一侧在接近的位置贯通形成插入孔， 使构成所述培养液更换机构的培养液的吸引管和排出管贯通所述隔壁而垂下至培养室，并且由设置于所述驱动室的内部的线性致动器对它们进行上下驱动， 在所述上侧圆板与下侧圆板的相对旋转角度为零且上侧圆板下降由上盖覆盖培养皿的状态下进行细胞培养，之后，在使上侧圆板上升且使下侧圆板相对于上侧圆板旋转移位规定角度使上盖从培养皿错开的状态下，使所述吸引管和排出管下降，通过所述上侧圆板的插入孔，使前端位于所述培养皿的内部，用吸引管排出原来的培养液，之后从排出管注入新的培养液，自动更换培养液。
3.如权利要求2所述的具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于: 使保持培养皿的下侧圆板和保持该培养皿的上盖的上侧圆板作为一组，将其在上下方向上配置两组以上的多层，将各层的下侧圆板直接或者间接地固定于所述第二轴体的下部，并且将各层的上侧圆板直接或者间接地固定于所述第一轴体的下部，设定成各层的全部下侧圆板利用所述第二轴体一体地旋转驱动，各层的全部上侧圆板利用所述第一轴体一体地升降驱动，被保持于各层的培养皿和上盖保持在从最上层至最下层依次在一个旋转方向上移位一定角度的位置，在使上盖错开时在俯视时全部的培养皿的一部分露出，并且在各层的上侧圆板，在与其下方的培养皿的露出部分对应的位置设置所述插入孔，并且在至少除最下层之外的各层的下侧圆板，在与下层侧的培养皿的露出部分对应的位置设置通孔，通过最上层的上侧圆板的插入孔在最上层的培养皿插入所述培养液更换机构来更换培养液，在其它的下层的培养皿通过位于其上方的各上侧圆板的所述插入孔和各下侧圆板的通孔，插入所述培养液更换机构来更换培养液。
4.如权利要求2或3所述的具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于，包括: 在所述上侧圆板与下侧圆板的相对旋转角度为零且上侧圆板下降由上盖覆盖培养皿的状态下发挥作用，使所述上侧圆板和下侧圆板一体化旋转的同步旋转机构；和在使所述上侧圆板上升从培养皿取下上盖的状态下发挥作用，阻止该上侧圆板的旋转的旋转限制机构。
5.如权利要求2~4中任一项所述的具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于: 位于所述培养室的内部的所述旋转轴体的下部构成为，所述第一轴体和第二轴体中的一方为圆筒状的外侧轴部，另一个为位于其内部的内侧轴部，在突出设置于外侧轴部的外周的多个固定片固定所述上侧圆板和下侧圆板的一方，在突出设置于内侧轴部的外周且从形成于所述外侧轴部的多个开口部向半径方向外侧伸出的多个固定片固定所述上侧圆板和下侧圆板的另一方，所述开口部具有在其内部允许所述内侧轴部的固定片在上盖的开放动作时的相对上升和规定旋转角度的移位的尺寸。
6.如权利要求2~5中任一项所述的具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于: 位于所述培养室的内部的所述旋转轴体，在最上层的上侧圆板的上方位置设置有能够使所述第一轴体和第二轴体分别上下分离、连结的连结部。
7.如权利要求2~6中任一项所述的具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于: 在所述隔壁形成将所述吸引管和排出管导入培养室的贯通孔，将由设置于所述驱动室的线性致动器上下驱动的支承杆通过所述贯通孔铅垂地配置，并且将所述吸引管和排出管贯通在所述支承杆的下端固定且位于培养室的内部的凸缘板并固定，使所述支承杆上升时，由所述凸缘板将所述贯通孔密闭成气密状态，使所述支承杆下降将所述吸引管和排出管的前端导入所述培养皿的内部。
8.如权利要求2~7中任一项所述的具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于: 将所述旋转轴体能够旋转地支承于所述隔壁的轴承部和该旋转轴体具有将所述培养室保持在气密状态的气体密封功能。
9.如权利要求2~8中任一项所述的具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于: 在所述培养室的正面设置开闭门，并且以使所述下侧圆板的保持部和所述上侧圆板的上盖保持部在上下方向上位置匹配的状态，分别从外周部到保持部和上盖保持部形成手指能够通过的缺口部，所述上侧圆板的缺口部与所述开口连通。
10.如权利要 求2~9中任一项所述的具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于:所述下侧圆板的保持部是形成于所述缺口部的周围上表面的容纳培养皿底部的凹部。
11.如权利要求2~10中任一项所述的具有培养液更换功能的细胞培养装置，其特征在于: 所述 上侧圆板的上盖保持部将抵接培养皿的上盖的外周面且支承该上盖的下端缘的三个以上的卡止爪配置于所述开口的周缘部。
【文档编号】C12M3/00GK104169413SQ201380011837
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年2月28日 优先权日:2012年2月29日
【发明者】津村尚史, 小野贵弘 申请人:株式会社Jtec