特開 2022-108647 細胞培養システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022108647

(43)【公開日】2022-07-26

(54)【発明の名称】細胞培養システム

(51)【国際特許分類】

   C12M 3/00 20060101AFI20220719BHJP

【ＦＩ】

C12M3/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021003758

(22)【出願日】2021-01-13

(71)【出願人】

【識別番号】000106760

【氏名又は名称】ＣＫＤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】堀 邦聡

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 雅

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 仁也

【テーマコード（参考）】

4B029

【Ｆターム（参考）】

4B029AA02

4B029BB01

4B029BB11

4B029CC02

4B029DG06

4B029GB04

(57)【要約】

【課題】培養液の流れにより細胞組織が損傷することを抑制しつつ、細胞培養を開始するまでの準備工程に要する時間を短縮することができる細胞培養システムを提供する。
【解決手段】培養液（Ｌ）を収納する培養槽（５０）と、培養槽の外部から内部へ培養液を供給する供給配管（４２Ｂ）と、供給配管に流れる培養液の流量を調節する流量調節部（２０）と、供給配管により培養槽へ供給される培養液の圧力を検出する圧力センサ（８４、８６）と、供給配管により培養槽へ培養液を第１流量で供給すべく流量調節部を制御する第１モードと、第１モードの終了後に圧力センサにより検出される圧力を所定の細胞組織（Ｂ）が損傷し始める所定の損傷圧力よりも低くし且つ供給配管により培養槽へ培養液を第１流量よりも小さい第２流量で供給すべく流量調節部を制御する第２モードとを実行する制御部（４５）と、を備える細胞培養システム（１０）。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

培養液を収納する培養槽と、
前記培養槽の外部から内部へ前記培養液を供給する供給配管と、
前記供給配管に流れる前記培養液の流量を調節する流量調節部と、
前記供給配管により前記培養槽へ供給される前記培養液の圧力を検出する圧力センサと、
前記供給配管により前記培養槽へ前記培養液を第１流量で供給すべく前記流量調節部を制御する第１モードと、前記第１モードの終了後に前記圧力センサにより検出される前記圧力を所定の細胞組織が損傷し始める所定の損傷圧力よりも低くし且つ前記供給配管により前記培養槽へ前記培養液を前記第１流量よりも小さい第２流量で供給すべく前記流量調節部を制御する第２モードとを実行する制御部と、
を備える細胞培養システム。

【請求項2】

前記細胞組織を収納する細胞収納部を備え、
前記細胞収納部は、前記培養槽の内部に収納されており、
前記供給配管は、前記培養槽の外部から内部へ挿入されて前記細胞収納部に接続されている、請求項１に記載の細胞培養システム。

【請求項3】

前記圧力センサは、前記細胞組織の内部において、前記供給配管により前記培養槽へ供給される前記培養液の圧力を検出する、請求項２に記載の細胞培養システム。

【請求項4】

設定圧力の入力を受け付ける圧力受付部を備え、
前記制御部は、前記第２モードとして、前記圧力センサにより検出される前記圧力を、前記圧力受付部により受け付けた前記設定圧力にすべく前記流量調節部を制御する圧力制御モードを実行する、請求項１～３のいずれか１項に記載の細胞培養システム。

【請求項5】

設定流量の入力を受け付ける流量受付部と、
前記供給配管により前記培養槽へ供給される前記培養液の流量を検出する流量センサと、を備え、
前記制御部は、前記第２モードとして、前記流量センサにより検出される前記流量を、前記流量受付部により受け付けた前記設定流量にすべく前記流量調節部を制御する流量制御モードを実行する、請求項１～４のいずれか１項に記載の細胞培養システム。

【請求項6】

設定圧力の入力を受け付ける圧力受付部と、
設定流量の入力を受け付ける流量受付部と、
前記供給配管により前記培養槽へ供給される前記培養液の流量を検出する流量センサと、を備え、
前記制御部は、前記第２モードとして、前記圧力センサにより検出される前記圧力を、前記圧力受付部により受け付けた前記設定圧力にすべく前記流量調節部を制御する圧力制御モードと、前記流量センサにより検出される前記流量を、前記流量受付部により受け付けた前記設定流量にすべく前記流量調節部を制御する流量制御モードとを選択的に実行する、請求項１～３のいずれか１項に記載の細胞培養システム。

【請求項7】

前記第１流量は、前記第２流量の５倍よりも大きい、請求項１～６のいずれか１項に記載の細胞培養システム。

【請求項8】

前記制御部は、前記第１モードにおいて、前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記損傷圧力よりも低くする、請求項１～７のいずれか１項に記載の細胞培養システム。

【請求項9】

前記培養液の状態を検出する状態センサと、
前記培養液の状態を調節する状態調節部と、
画像を表示する表示部と、を備え、
前記制御部は、前記第１モードにおいて、前記状態センサにより検出される前記状態を目標状態にすべく前記状態調節部を制御し、前記状態センサにより検出される前記状態が前記目標状態になったことを条件として、準備工程が完了したことを示す画像を前記表示部により表示させる、請求項１～８のいずれか１項に記載の細胞培養システム。

【請求項10】

前記準備工程が完了したことを確認した操作を受け付ける確認受付部を備え、
前記制御部は、前記確認受付部により前記操作を受け付けた場合に、前記供給配管により前記培養槽へ前記培養液が供給されることを停止させる、請求項９に記載の細胞培養システム。

【請求項11】

前記制御部は、準備工程が完了したことを示す画像を前記表示部により表示させた後、前記確認受付部により前記操作を受け付けるまで、前記状態センサにより検出される前記状態を目標状態に維持すべく前記状態調節部を制御する、請求項１０に記載の細胞培養システム。

【請求項12】

前記培養液の状態は、前記培養液のｐＨ、溶存酸素濃度、及び温度を含む、請求項９～１１のいずれか１項に記載の細胞培養システム。

【請求項13】

前記制御部は、前記流量センサにより検出される前記流量が異常流量である場合に、前記流量調節部を停止させる、請求項５又は６に記載の細胞培養システム。

【請求項14】

前記制御部は、前記状態センサにより検出される前記状態が異常状態である場合に、前記状態調節部を停止させる、請求項９～１２のいずれか１項に記載の細胞培養システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、細胞を培養するシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、溶存ガスセンサによって検出された溶存ガス濃度に基づいて、培養液中のターゲットガスの濃度を制御するとともに、流速センサによって測定された培養液の流速に基づいて、送液ポンプによる培養液の送液速度を制御する細胞培養システムがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載の細胞培養システムによれば、溶存ガス濃度の制御の正確性をより高めることができるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－８９３０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載の細胞培養システムでは、溶存ガス濃度の制御の正確性を考慮しているものの、培養液の流れにより細胞組織が損傷するおそれがあることを考慮していない。これに対して、培養液の流速を低くして細胞が損傷することを抑制することも考えられるが、培養液の流速を過度に低くした場合には、細胞培養を開始するまでの準備工程に長時間を要することとなる。

【0005】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、培養液の流れにより細胞組織が損傷することを抑制しつつ、細胞培養を開始するまでの準備工程に要する時間を短縮することができる細胞培養システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための第１の手段は、細胞培養システムであって、
培養液を収納する培養槽と、
前記培養槽の外部から内部へ前記培養液を供給する供給配管と、
前記供給配管に流れる前記培養液の流量を調節する流量調節部と、
前記供給配管により前記培養槽へ供給される前記培養液の圧力を検出する圧力センサと、
前記供給配管により前記培養槽へ前記培養液を第１流量で供給すべく前記流量調節部を制御する第１モードと、前記第１モードの終了後に前記圧力センサにより検出される前記圧力を所定の細胞組織が損傷し始める所定の損傷圧力よりも低くし且つ前記供給配管により前記培養槽へ前記培養液を前記第１流量よりも小さい第２流量で供給すべく前記流量調節部を制御する第２モードとを実行する制御部と、
を備える。

【0007】

上記構成によれば、培養槽は培養液を収納する。供給配管は、前記培養槽の外部から内部へ前記培養液を供給する。流量調節部は、前記供給配管に流れる前記培養液の流量を調節する。圧力センサは、前記供給配管により前記培養槽へ供給される前記培養液の圧力を検出する。このため、供給配管により培養槽の内部へ培養液を供給する際に、前記培養槽へ供給される前記培養液の圧力を圧力センサにより検出しつつ、前記供給配管に流れる前記培養液の流量を流量調節部により調節することができる。

【0008】

ここで、制御部は、前記供給配管により前記培養槽へ前記培養液を第１流量で供給すべく前記流量調節部を制御する第１モードを実行する。このため、培養槽に細胞組織が収納される前、すなわち細胞組織が損傷するおそれがない状態で第１モードを実行し、前記供給配管により前記培養槽へ前記培養液を第１流量で供給することができる。したがって、細胞培養を開始するまでの準備工程（例えば溶存ガス濃度を調節した培養液を培養槽に貯留する工程）にかかる時間を短縮することができる。

【0009】

そして、制御部は、前記第１モードの終了後に前記圧力センサにより検出される前記圧力を所定の細胞組織が損傷し始める所定の損傷圧力よりも低くし且つ前記供給配管により前記培養槽へ前記培養液を前記第１流量よりも小さい第２流量で供給すべく前記流量調節部を制御する第２モードを実行する。したがって、培養槽に細胞組織が収納された後に第２モードを実行し、前記供給配管により前記培養槽へ供給される前記培養液の圧力を圧力センサにより検出して、培養液の圧力を損傷圧力よりも低くし且つ培養液の流量を第１流量よりも小さい第２流量にすることより、培養液の流れにより所定の細胞組織が損傷することを抑制することができる。しかも、第１モードの後に第２モード実行することにより、細胞培養を開始するまでの準備工程と細胞培養工程とを容易に実行することができ、細胞組織培養を実行するユーザの手間を減らすことができる。

【0010】

第２の手段では、前記細胞組織を収納する細胞収納部を備え、前記細胞収納部は、前記培養槽の内部に収納されており、前記供給配管は、前記培養槽の外部から内部へ挿入されて前記細胞収納部に接続されている。

【0011】

上記構成によれば、細胞収納部は前記細胞組織を収納する。前記細胞収納部は、前記培養槽の内部に収納されている。このため、所定の細胞組織を収納した細胞収納部を培養槽の中へ設置することにより、細胞組織を培養槽の中へ容易に設置することができる。

【0012】

ここで、前記供給配管は、前記培養槽の外部から内部へ挿入されて前記細胞収納部に接続されている。このため、細胞収納部の内部へ培養液を直接供給することができ、細胞収納部に収納された細胞組織の内部に培養液の流れを生じさせ易くなる。したがって、細胞組織の内部に培養液の流れを生じさせた適切な環境で細胞組織を培養し易くなり、細胞組織の培養を促進することができる。しかも、前記圧力センサにより検出される前記圧力を所定の細胞組織が損傷し始める所定の損傷圧力よりも低くしているため、培養液の流れにより細胞組織が損傷することを抑制することができる。

【0013】

第３の手段では、前記圧力センサは、前記細胞組織の内部において、前記供給配管により前記培養槽へ供給される前記培養液の圧力を検出する。こうした構成によれば、圧力センサにより細胞組織の内部における培養液の圧力を検出することができるため、培養液の流れにより細胞組織が損傷することをさらに抑制することができる。また、細胞組織が培養される環境として細胞組織の内部における培養液の圧力を、より正確に把握することができる。

【0014】

第４の手段では、設定圧力の入力を受け付ける圧力受付部を備え、前記制御部は、前記第２モードとして、前記圧力センサにより検出される前記圧力を、前記圧力受付部により受け付けた前記設定圧力にすべく前記流量調節部を制御する圧力制御モードを実行する。

【0015】

上記構成によれば、圧力受付部は、設定圧力の入力を受け付ける。このため、細胞培養工程における培養液の圧力を任意に設定することができる。ただし、設定圧力は、前記損傷圧力よりも低く、且つ培養液の流量が前記第１流量よりも小さい第２流量となるように設定する必要がある。そして、前記制御部は、前記第２モードとして、前記圧力センサにより検出される前記圧力を、前記圧力受付部により受け付けた前記設定圧力にすべく前記流量調節部を制御する圧力制御モードを実行する。したがって、第２モードとして圧力制御モードを実行し、前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記設定圧力に維持した状態で、細胞培養を実行することができる。

【0016】

第５の手段では、設定流量の入力を受け付ける流量受付部と、前記供給配管により前記培養槽へ供給される前記培養液の流量を検出する流量センサと、を備え、前記制御部は、前記第２モードとして、前記流量センサにより検出される前記流量を、前記流量受付部により受け付けた前記設定流量にすべく前記流量調節部を制御する流量制御モードを実行する。

【0017】

上記構成によれば、流量受付部は、設定流量の入力を受け付ける。このため、細胞培養工程における培養液の流量を任意に設定することができる。ただし、設定流量は、前記第１流量よりも小さく設定する必要がある。そして、前記制御部は、前記第２モードとして、前記流量センサにより検出される前記流量を、前記流量受付部により受け付けた前記設定流量にすべく前記流量調節部を制御する流量制御モードを実行する。したがって、第２モードとして流量制御モードを実行し、前記流量センサにより検出される前記流量を前記設定流量に維持した状態で、細胞培養を実行することができる。

【0018】

第６の手段では、設定圧力の入力を受け付ける圧力受付部と、設定流量の入力を受け付ける流量受付部と、前記供給配管により前記培養槽へ供給される前記培養液の流量を検出する流量センサと、を備え、前記制御部は、前記第２モードとして、前記圧力センサにより検出される前記圧力を、前記圧力受付部により受け付けた前記設定圧力にすべく前記流量調節部を制御する圧力制御モードと、前記流量センサにより検出される前記流量を、前記流量受付部により受け付けた前記設定流量にすべく前記流量調節部を制御する流量制御モードとを選択的に実行する。

【0019】

上記構成によれば、制御部は、第４の手段の圧力制御モードと、第５の手段の流量制御モードとを選択的に実行することができる。したがって、目的や細胞組織の種類に応じて、培養に適したモードを選択して実行することができる。

【0020】

第７の手段では、前記第１流量は、前記第２流量の５倍よりも大きい。したがって、第１モードでの培養液の第１流量を第２モードでの培養液の第２流量の５倍よりも大きくすることができ、準備工程にかかる時間を大場に短縮することができる。

【0021】

第１モードは、基本的には、培養槽に細胞組織が収納される前、すなわち細胞組織が損傷するおそれがない状態で実行される。しかし、第１モードにおける培養液の圧力が前記損傷圧力よりも高いと、第２モードに切り替えた際に一時的に損傷圧力よりも高い圧力の培養液が細胞組織へ流れるおそれがある。

【0022】

この点、第８の手段では、前記制御部は、前記第１モードにおいて、前記圧力センサにより検出される前記圧力を前記損傷圧力よりも低くする。したがって、第１モードから第２モードに切り替えた際に、一時的に損傷圧力よりも高い圧力の培養液が細胞組織へ流れることを避けることができる。

【0023】

第９の手段では、前記培養液の状態を検出する状態センサと、前記培養液の状態を調節する状態調節部と、画像を表示する表示部と、を備え、前記制御部は、前記第１モードにおいて、前記状態センサにより検出される前記状態を目標状態にすべく前記状態調節部を制御し、前記状態センサにより検出される前記状態が前記目標状態になったことを条件として、準備工程が完了したことを示す画像を前記表示部により表示させる。

【0024】

上記構成によれば、状態センサは前記培養液の状態を検出する。培養液の状態としては、例えば培養液のｐＨ、溶存酸素濃度ＤＯ、温度Ｔ等の少なくとも１つを採用することができる。状態調節部は、前記培養液の状態を調節する。例えば、状態調節部は、培養液に二酸化炭素を溶解させることによりｐＨを調節し、培養液に酸素を溶解させることにより溶存酸素濃度ＤＯを調節し、培養液をヒータで加熱することにより温度Ｔを調節することができる。表示部は画像を表示する。

【0025】

前記制御部は、前記第１モードにおいて、前記状態センサにより検出される前記状態を目標状態にすべく前記状態調節部を制御する。このため、第１モードを実行することにより、培養液の実際の状態を目標状態にすることができる。そして、制御部は、前記状態センサにより検出される前記状態が前記目標状態になったことを条件として、準備工程が完了したことを示す画像を前記表示部により表示させる。したがって、ユーザは、準備工程が完了したことを示す画像が前記表示部により表示されたことを確認することにより、準備工程が完了したことを容易に把握することができる。また、ユーザは、準備工程が完了したことを示す画像が前記表示部により表示されていないことを確認することにより、準備工程が完了していないことを容易に把握することができる。

【0026】

第１０の手段では、前記準備工程が完了したことを確認した操作を受け付ける確認受付部を備え、前記制御部は、前記確認受付部により前記操作を受け付けた場合に、前記供給配管により前記培養槽へ前記培養液が供給されることを停止させる。

【0027】

上記構成によれば、確認受付部は、前記準備工程が完了したことを確認した操作を受け付ける。そして、前記制御部は、前記確認受付部により前記操作を受け付けた場合に、前記供給配管により前記培養槽へ前記培養液が供給されることを停止させる。したがって、前記準備工程が完了したことを確認した操作をユーザが実行した場合に、培養槽への培養液の供給を停止させることができ、培養槽に細胞組織を収納する工程へ安全に移行することができる。

【0028】

第１１の手段では、前記制御部は、準備工程が完了したことを示す画像を前記表示部により表示させた後、前記確認受付部により前記操作を受け付けるまで、前記状態センサにより検出される前記状態を目標状態に維持すべく前記状態調節部を制御する。こうした構成によれば、準備工程が完了した後に、前記準備工程が完了したことを確認した操作をユーザが実行するまで、培養液の状態を目標状態に維持することができる。したがって、ユーザが望む時期に、前記準備工程が完了したことを確認した操作を実行して細胞培養を開始することができる。

【0029】

第１２の手段では、前記培養液の状態は、前記培養液のｐＨ、溶存酸素濃度、及び温度を含む。こうした構成によれば、第１モードを実行中に、前記培養液のｐＨ、溶存酸素濃度ＤＯ、及び温度Ｔを、それぞれ目標ｐＨ、目標溶存酸素濃度、及び目標温度にすることができる。したがって、第１モード完了後に速やかに細胞培養工程に移行することができ、ユーザの手間を減らすことができる。

【0030】

第１３の手段では、前記制御部は、前記流量センサにより検出される前記流量が異常流量である場合に、前記流量調節部を停止させる。こうした構成によれば、培養液を正常に流通させることができない場合に、培養液の流通を停止させることができる。したがって、第１モード及び第２モード中に、細胞培養システムをユーザが監視する負担を軽減することができる。

【0031】

第１４の手段では、前記制御部は、前記状態センサにより検出される前記状態が異常状態である場合に、前記状態調節部を停止させる。こうした構成によれば、培養液の状態を正常に調節することができない場合に、培養液の状態の調節を停止させることができる。したがって、第１モード及び第２モード中に、細胞培養システムをユーザが監視する負担を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】細胞培養システムを示す模式図。

【図2】スタンバイモードの手順を示すフローチャート。

【図3】培養モードの手順を示すフローチャート。

【図4】送液制御の手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、細胞を培養する細胞培養システムに具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。

【0034】

図１に示すように、細胞培養システム１０は、圧力制御送液部２０、細胞培養槽５０、混合器６０、マスフロコントローラ（ＭＦＣ）６１～６３、制御部４５、表示部７０、ポンプ９０等を備えている。

【0035】

圧力制御送液部２０（流量調節部）は、空気供給源２１、流量比例弁２４、絞り弁２７、滅菌フィルタ３１、タンク３４、圧力センサ３７、液面センサ４１、流量センサ８５等を備えている。

【0036】

空気供給源２１（気体の供給源）は、所定圧力の空気（気体）を供給する。空気供給源２１は、配管２２，２３によりタンク３４に接続されている。配管２２には、流量比例弁２４が設けられている。流量比例弁２４は、入力信号に比例して開度を調節可能であり、空気供給源２１から供給される空気の流量を調節する。流量比例弁２４は制御部４５によって制御される。

【0037】

配管２２と配管２３とは、接続部２５において接続されている。配管２３には、滅菌フィルタ３１が設けられている。滅菌フィルタ３１は、配管２３を介してタンク３４へ流れる空気を滅菌する。タンク３４は、有底円筒状に形成されており、気密性であり、培養液Ｌを貯留（収納）している。配管２３は、タンク３４の上部に接続されている。すなわち、配管２３は、タンク３４において培養液Ｌの液面よりも高い位置に接続されており、培養液Ｌと接していない。なお、配管２２，２３によって、第１配管が構成されている。タンク３４の形状は、有底円筒状に限らず、任意である。

【0038】

培養液Ｌには、例えば重炭酸塩等、ｐＨ６～８の範囲において遊離してｐＨ緩衝機能を有する試薬が添加されている。重炭酸塩としては、重炭酸ナトリウム（炭酸水素ナトリウム）、炭酸水素カリウム、炭酸水素カルシウム等を採用することができる。その他、培養液Ｌには、血管を有する細胞組織Ｂ（細胞）が活動するために必要な養分として、血清、アミノ酸、ビタミン、糖類等が添加されている。なお、培養液Ｌには、ｐＨを目視で確認するためにフェノールレッド等の指示薬が添加されている。

【0039】

圧力センサ３７は、タンク３４の下部における培養液Ｌの圧力Ｐ１を検出する。液面センサ４１は、タンク３４内の培養液Ｌの液面の位置を検出する。

【0040】

接続部２５には、配管２６が接続されている。接続部２５は、配管２６により空気の排出部２８に接続されている。配管２６には、絞り弁２７が設けられている。絞り弁２７（絞り部）は、例えば微少な流量を調節するニードル弁であり、排出部２８へ排出される空気の流量を制限（調節）する。絞り弁２７の開度は、タンク３４内の空気の圧力（タンク３４内の圧力）を目標圧力にすべく、所定開度に設定されている。タンク３４内の空気の目標圧力に応じて、絞り弁２７の開度を変更してもよい。排出部２８へ流れた空気は圧力制御送液部２０の外部（大気）へ排出される。なお、配管２３，２６によって、第２配管が構成されている。

【0041】

細胞培養槽５０（培養槽）は、中空の直方体状に形成されており、内部に培養液Ｌを貯留（収納）している。なお、細胞培養槽５０の形状は、中空の直方体状に限らず、中空の円柱状等であってもよい。

【0042】

細胞培養槽５０の内部には、細胞収納部５１が設置（収納）されている。細胞収納部５１は、上底のない中空の直方体状に形成されている。細胞収納部５１の内部には、上記細胞組織Ｂが収納されている。なお、細胞収納部５１の形状は、上底のない中空の直方体状に限らず、上底のない中空の円柱状等であってもよい。

【0043】

送液配管４２Ａ，４２Ｂ（供給配管）は、タンク３４に貯留された培養液Ｌの中と細胞収納部５１（細胞培養槽５０）とを接続している。すなわち、送液配管４２Ａ，４２Ｂは、細胞培養槽５０の外部から内部へ培養液Ｌを供給する。送液配管４２Ａは、タンク３４に貯留された培養液Ｌの中に挿入されており、タンク３４内において送液配管４２の下端は培養液Ｌの液面よりも低い位置にある。

【0044】

送液配管４２Ａ，４２Ｂには、電磁弁４６、チェック弁４７、流量センサ８５等が設けられている。電磁弁４６は、送液配管４２Ａを開閉する。電磁弁４６は、制御部４５によって制御される。チェック弁４７（逆止弁）は、電磁弁４６（タンク３４）から細胞収納部５１（細胞培養槽５０）への培養液Ｌの流通を許容し、細胞収納部５１（細胞培養槽５０）から電磁弁４６（タンク３４）への培養液Ｌの流通を禁止する。流量センサ８５は、送液配管４２Ａを流れる培養液Ｌの流量、すなわち送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ供給される培養液Ｌの流量を検出する。

【0045】

細胞培養槽５０には、タンク３４から送液配管４２Ａ，４２Ｂを介して培養液Ｌが送液（供給）される。詳しくは、送液配管４２Ｂを介して細胞収納部５１へ培養液Ｌが直接送液される。これにより、細胞組織Ｂ内に培養液Ｌの流路Ｂｐが形成され、細胞組織Ｂ内に培養液Ｌの流れが生じる。流路Ｂｐ内を流れた培養液Ｌは、破線矢印で示すように細胞収納部５１の外部へ流出する。細胞組織Ｂは、例えば血管を有する動物細胞組織である。細胞組織Ｂは、培養液Ｌにより培養され、所定の生体機能を発現する。その際に、細胞の活動により細胞培養槽５０内の培養液Ｌの溶存酸素濃度ＤＯ及びｐＨが変化する。

【0046】

細胞組織Ｂの培養時において、細胞組織Ｂの血管を損傷しないように、培養液Ｌは損傷圧力Ｐｄ［ｍｍＨｇ］よりも低い圧力（加圧）で細胞培養槽５０の細胞収納部５１へ送液される。損傷圧力Ｐｄは、細胞組織Ｂが損傷し始める所定の圧力（例えば５～１０［ｍｍＨｇ］）であり、細胞組織Ｂの種類によって変化する。また、細胞組織Ｂが所定の生体機能を発現するためには、目標流量の培養液Ｌを送液する流量制御送液ではなく、目標圧力で培養液Ｌを送液する圧力制御送液とすることが望ましい。この理由は、実際の動物の動物細胞組織では、心臓により血液が送液されており、流量制御送液よりも圧力制御送液に近いためである。さらに、細胞組織Ｂが所定の生体機能を発現するためには、細胞組織Ｂに作用する圧力が安定していることが望ましい。なお、培養液Ｌを損傷圧力Ｐｄ［ｍｍＨｇ］よりも低い圧力（加圧）で細胞収納部５１へ送液する場合、培養液Ｌの流量は培養流量Ｆｇ［ｍＬ／ｍｉｎ］よりも小さくなる。培養流量Ｆｇ（第２流量）は、細胞組織Ｂの培養に適した流量であり、例えば１～３［ｍＬ／ｍｉｎ］である。

【0047】

細胞培養槽５０に貯留された培養液Ｌの中には、酸素濃度センサ８１、ｐＨセンサ８２、及び温度センサ８３が挿入されている。酸素濃度センサ８１（状態センサ）は、細胞培養槽５０内の培養液Ｌの溶存酸素濃度ＤＯ（状態）を検出する。ｐＨセンサ８２（状態センサ）は、細胞培養槽５０内の培養液ＬのｐＨ（状態）を検出する。ｐＨセンサ８２により培養液ＬのｐＨを検出する際には、ｐＨセンサ８２から基準液（内部液）が培養液Ｌへ若干漏れ出すことがある。温度センサ８３（状態センサ）は、細胞培養槽５０内の培養液Ｌの温度（状態）を検出する。また、細胞組織Ｂの流路Ｂｐ（細胞組織Ｂ）の中には、圧力センサ８４が挿入されている。圧力センサ８４は、流路Ｂｐ内の培養液Ｌの圧力、すなわち送液配管４２Ｂにより細胞収納部５１（細胞培養槽５０）へ供給される培養液Ｌの圧力を検出する。

【0048】

細胞培養槽５０には、ヒータ５２が設けられている。ヒータ５２（状態調節部）は、細胞培養槽５０内に貯留された培養液Ｌを加熱する。ヒータ５２は、制御部４５によって制御される。なお、細胞培養槽５０の内部の培養液Ｌは、図示しないスターラにより撹拌されている。

【0049】

細胞培養槽５０は、返液配管４３によりタンク３４に接続されている。返液配管４３には、ポンプ９０及びチェック弁９２が設けられている。ポンプ９０は、液面センサ４１により検出された液面の位置が所定位置よりも下がった場合（液面センサ４１：ＯＦＦ）に、培養液Ｌを圧送する。そして、ポンプ９０は、液面センサ４１により検出された液面の位置が所定位置よりも上がった場合（液面センサ４１：ＯＮ）に、培養液Ｌの圧送を停止する。チェック弁９２（逆止弁）は、ポンプ９０からタンク３４への培養液Ｌの流通を許容し、タンク３４からポンプ９０への培養液Ｌの流通を禁止する。返液配管４３は、タンク３４において培養液Ｌの液面よりも低く、且つ送液配管４２Ａの下端よりも高い位置に接続されている。

【0050】

制御部４５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータである。制御部４５は、目標圧力で培養液Ｌを細胞培養槽５０へ送液すべく、流量比例弁２４を制御する。すなわち、圧力制御送液部２０は、送液配管４２Ａ，４２Ｂに流れる培養液Ｌの流量を調節する。

【0051】

制御部４５は、圧力制御送液部２０を制御してタンク３４から送液配管４２Ａ，４２Ｂを介して培養液Ｌを細胞培養槽５０へ送液する際に、所定条件に基づき算出した目標流量の空気が供給されるように流量比例弁２４を制御する。制御部４５は、タンク３４内の圧力Ｐｖが平衡するまで、その状態を５［Ｓ］以下の所定時間（例えば３［Ｓ］）維持する。本実施形態では、略１［Ｓ］で、圧力Ｐｖが平衡する。その結果、培養液Ｌが目標圧力で細胞培養槽５０へ送液される。

【0052】

空気供給源２１から空気を供給し始めてから、タンク３４の内部の圧力Ｐｖを平衡させるまでの時間は、タンク３４の容積が大きいほど、絞り弁２７の有効断面積Ｓが大きいほど、タンク３４の内部の目標圧力が高いほど、長くなる。この点、血管を有する細胞組織Ｂの培養では、損傷圧力Ｐｄ［ｍｍＨｇ］よりも低い微圧で細胞培養槽５０へ培養液Ｌを送液する必要があるため、タンク３４の内部の目標圧力を非常に低く設定している。したがって、圧力Ｐｖが平衡するまでの時間は非常に短くなる。

【0053】

制御部４５は、タンク３４から送液配管４２Ａ，４２Ｂを介して培養液Ｌを細胞培養槽５０へ送液する際に、タンク３４の内部の圧力を平衡させた状態における空気供給源２１から供給される空気の流量とタンク３４の内部の圧力との所定の相関関係に基づいて、タンク３４の内部の目標圧力に対応する目標流量の空気が供給されるように流量比例弁２４を制御した状態でタンク３４の内部の圧力を平衡させる。換言すれば、制御部４５は、タンク３４の内部の圧力を平衡させた状態における空気供給源２１から供給される空気の流量とタンク３４の内部の圧力との所定の相関関係に基づいて、タンク３４の内部の目標圧力に対応する目標流量の空気が供給されるように流量比例弁２４を制御した状態でタンク３４の内部の圧力を平衡させて、タンク３４から送液配管４２Ａ，４２Ｂを介して培養液Ｌを細胞培養槽５０へ送液させる。

【0054】

酸素ボンベ（図示略）、二酸化炭素ボンベ（図示略）、及び窒素ボンベ（図示略）から供給される酸素、二酸化炭素、及び窒素は、それぞれＭＦＣ６１～６３を介して混合器６０へ供給される。ＭＦＣ６１～６３（状態調節部）は、それぞれ酸素、二酸化炭素、及び窒素の流量を調節する。ＭＦＣ６１～６３は、制御部４５によって制御される。混合器６０は、これらの気体を混合する。混合器６０は、細胞培養槽５０に接続されている。そして、混合器６０において混合された酸素、二酸化炭素、及び窒素は、ガス配管６５を介して細胞培養槽５０へ供給される。なお、細胞培養槽５０へ供給された気体は、細胞培養槽５０のガス排出口あるいは隙間から細胞培養槽５０の外部へ排出される。

【0055】

表示部７０は、タッチパネル（液晶パネル＋タッチパッド）により構成されている。表示部７０（圧力受付部、流量受付部、確認受付部）は、画像を表示するとともに、ユーザによるタッチ操作を受け付ける。タッチ操作は、表示されたボタン（アイコン）を押す操作、数値の入力等を含む。

【0056】

以上説明した細胞培養システム１０において、細胞組織Ｂの培養工程を開始する前には、準備工程を実行する必要がある。準備工程では、例えば溶存ガス濃度及び温度Ｔを調節した培養液Ｌを、細胞培養槽５０に貯留する。細胞培養システム１０は、スタンバイモードにより準備工程を実行し、培養モードにより培養工程を実行する。

【0057】

スタンバイモード（第１モード）では、制御部４５は、送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ培養液Ｌを第１流量Ｆ１で供給すべく圧力制御送液部２０を制御する。詳しくは、ユーザは予め表示部７０により表示された画像を操作して、スタンバイモードにおいて圧力センサ３７により検出される圧力Ｐ１の目標値である設定圧力Ｐ１ｓを入力する。設定圧力Ｐ１ｓは、上記損傷圧力Ｐｄよりも低い圧力であり、且つ細胞培養槽５０に培養液Ｌを速やかに送液することのできる圧力である。また、表示部７０は、ユーザによるスタンバイモードの開始操作を受け付ける。表示部７０は、スタンバイモードの開始を指示する「スタンバイ」ボタンを表示する。制御部４５は、「スタンバイ」ボタンが押された場合にスタンバイモードを開始する。

【0058】

培養モード（第２モード）では、制御部４５は、スタンバイモードの終了後に圧力センサ８４により検出される圧力Ｐ２を損傷圧力Ｐｄよりも低くし且つ送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ培養液Ｌを第１流量Ｆ１よりも小さい第２流量Ｆ２で供給すべく圧力制御送液部２０を制御する。詳しくは、第１流量Ｆ１は第２流量Ｆ２の５倍よりも大きい（第１流量Ｆ１のオーダーは第２流量Ｆ２オーダーよりも大きい）。制御部４５は、スタンバイ（準備工程）が完了した場合に、表示部７０により「スタンバイ完了」及び「確認」ボタンをポップアップ表示させる。制御部４５は、「確認」ボタンがユーザにより長押し（操作）された（スタンバイが完了したことを確認した操作が表示部７０により受け付けられた）場合に、スタンバイが完了したことをユーザが確認したと判定する。制御部４５は、スタンバイが完了したことをユーザが確認したと判定したことを条件として、培養モードを実行する。

【0059】

制御部４５は、培養モードとして、圧力制御モードと流量制御モードとを選択的に実行する。表示部７０は、「圧力制御モード」ボタンと、「流量制御モード」ボタンとを表示する。ユーザは、予め「圧力制御モード」ボタン又は「流量制御モード」ボタンを押して（操作して）、圧力制御モード又は流量制御モードを選択する。

【0060】

圧力制御モードでは、ユーザは予め表示部７０により表示された画像を操作して、圧力センサ８４により検出される圧力Ｐ２の目標値である設定圧力Ｐ２ｓを入力する。設定圧力Ｐ２ｓは、上記損傷圧力Ｐｄよりも低い圧力であり、且つ細胞組織Ｂの培養に適した圧力である。制御部４５は、圧力制御モード（培養モード、第２モード）として、圧力センサ８４により検出される圧力Ｐ２を設定圧力Ｐ２ｓにすべく圧力制御送液部２０を制御する。

【0061】

流量制御モードでは、ユーザは予め表示部７０により表示された画像を操作して、流量センサ８５により検出される流量Ｆの目標値である設定流量Ｆｓを入力する。設定流量Ｆｓは、細胞組織Ｂの培養に適した流量である。制御部４５は、流量制御モード（培養モード、第２モード）として、流量センサ８５により検出される流量Ｆを設定流量Ｆｓにすべく圧力制御送液部２０を制御する。

【0062】

図２は、スタンバイモードの手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ユーザにより表示部７０に対してスタンバイモードの開始操作が実行された場合に、制御部４５によって実行される。

【0063】

まず、液面センサ４１がＯＮ、且つ圧力Ｐ１＜閾圧力Ｐ１ｒであるか否か判定する（S１０）。すなわち、液面センサ４１により検出された液面の位置が所定位置よりも上がっており、且つ圧力センサ３７により検出されたタンク３４の下部における培養液Ｌの圧力Ｐ１（以下、「タンク３４の内部の圧力Ｐ１」という）が閾圧力Ｐ１ｒよりも低いか否か判定する。閾圧力Ｐ１ｒは、上記損傷圧力Ｐｄよりも低く、且つ細胞培養槽５０に培養液Ｌを速やかに送液することを妨げない圧力である。この判定において、液面センサ４１がＯＮでない、又は圧力Ｐ１＜閾圧力Ｐ１ｒでないと判定した場合（S１０：ＮＯ）、Ｓ１０の判定を再度実行する。

【0064】

一方、液面センサ４１がＯＮ、且つ圧力Ｐ１＜閾圧力Ｐ１ｒであると判定した場合（S１０：ＹＥＳ）、タンク３４から細胞培養槽５０への培養液Ｌの送液を可能とする電磁弁４６を開く（Ｓ１１）。

【0065】

続いて、圧力Ｐ２＜閾圧力Ｐ２ｒであるか否か判定する（S１２）。すなわち、圧力センサ８４により検出された細胞組織Ｂの内部の圧力Ｐ２が、閾圧力Ｐ２ｒよりも低いか否か判定する。閾圧力Ｐ２ｒは、損傷圧力Ｐｄよりも低く、且つ細胞培養槽５０に培養液Ｌを速やかに送液することを妨げない圧力である。なお、閾圧力Ｐ１ｒと閾圧力Ｐ２ｒとは同一でもよいし、異なっていてもよい。この判定において、圧力Ｐ２＜閾圧力Ｐ２ｒでないと判定した場合（S１２：ＮＯ）、タンク３４の内部の圧力を降下させるように圧力制御送液部２０を制御する（Ｓ１３）。その後、Ｓ１２の判定から再度実行する。

【0066】

一方、圧力Ｐ２＜閾圧力Ｐ２ｒであると判定した場合（S１２：ＹＥＳ）、圧力Ｐ１≒設定圧力Ｐ１ｓであるか否か判定する（S１４）。すなわち、圧力センサ３７により検出されたタンク３４の内部の圧力Ｐ１が、上記設定圧力Ｐ１ｓと略等しいか否か判定する。圧力Ｐ１≒設定圧力Ｐ１ｓである場合は、送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ培養液Ｌが上記第１流量Ｆ１で供給される。この判定において、圧力Ｐ１≒設定圧力Ｐ１ｓでないと判定した場合（S１４：ＮＯ）、タンク３４の内部の圧力を設定圧力Ｐ１ｓに近付けるように圧力制御送液部２０を制御する（Ｓ１５）。その後、Ｓ１２の判定から再度実行する。

【0067】

一方、Ｓ１４の判定において、圧力Ｐ１≒設定圧力Ｐ１ｓであると判定した場合（S１４：ＹＥＳ）、タンク３４の内部の圧力を設定圧力Ｐ１ｓで維持するように圧力制御送液部２０を制御する（Ｓ１６）。

【0068】

続いて、溶存酸素濃度ＤＯ≒目標溶存酸素濃度、且つｐＨ≒目標ｐＨ、且つ温度Ｔ≒目標温度であるか否か判定する（Ｓ１７）。なお、制御部４５は、図２のフローチャートとは別の培養液調質制御において、溶存酸素濃度ＤＯ≒目標溶存酸素濃度、且つｐＨ≒目標ｐＨ、且つ温度Ｔ≒目標温度となるように、それぞれＭＦＣ６１～６３、及びヒータ５２を制御している。この判定において、ｐＨ、溶存酸素濃度ＤＯ、及び温度Ｔのいずれかが目標値と略等しくないと判定した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、Ｓ１２の処理から再度実行する。

【0069】

一方、溶存酸素濃度ＤＯ≒目標溶存酸素濃度、且つｐＨ≒目標ｐＨ、且つ温度Ｔ≒目標温度であると判定した場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、表示部７０により「スタンバイ完了」及び「確認」ボタンをポップアップ表示させる（Ｓ１８）。すなわち、スタンバイモードにおいて、センサ８１～８３により検出される培養液Ｌの状態を目標状態にすべくＭＦＣ６１～６３、及びヒータ５２を制御し、センサ８１～８３により検出される培養液Ｌの状態が目標状態になったことを条件として、スタンバイが完了したことを示す画像を表示部７０により表示させる。

【0070】

続いて、スタンバイが完了したことをユーザが確認したか否か判定する（Ｓ１９）。この判定において、スタンバイが完了したことをユーザが確認していないと判定した場合（Ｓ１９：ＮＯ）、Ｓ１２の処理から再度実行する。すなわち、スタンバイが完了したことを示す画像を表示部７０により表示させた後、表示部７０によりスタンバイ完了の確認操作を受け付けるまで、センサ８１～８３により検出される培養液Ｌの状態を目標状態に維持すべくＭＦＣ６１～６３、及びヒータ５２を制御する。

【0071】

一方、Ｓ１９の判定において、スタンバイが完了したことをユーザが確認したと判定した場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）、電磁弁４６を閉じ、混合器６０への酸素、二酸化炭素、及び窒素の供給を停止させ、圧力制御送液部２０によるタンク３４の内部の圧力制御を停止させる（Ｓ２０）。すなわち、スタンバイが完了したことを確認した操作が表示部７０により受け付けられた場合に、送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ培養液Ｌが供給されること、及びガス配管６５により細胞培養槽５０へ気体が供給されることを停止させる。その後、この一連の処理を終了し（ＥＮＤ）、ユーザは細胞培養槽５０の内部へ細胞組織Ｂを入れて培養可能な状態にする。詳しくは、細胞組織Ｂが収納された細胞収納部５１を細胞培養槽５０の内部へ設置し、細胞収納部５１に送液配管４２Ｂを接続する。

【0072】

図３は、培養モードの手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、ユーザにより表示部７０に対して培養モードの開始操作が実行された場合に実行される。

【0073】

まず、ポンプ９０はタンク液面制御を実行する（Ｓ３０）。詳しくは、ポンプ９０は、液面センサ４１により検出された液面の位置が所定位置よりも下がった場合（液面センサ４１：ＯＦＦ）に、培養液Ｌを圧送する。そして、ポンプ９０は、液面センサ４１により検出された液面の位置が所定位置よりも上がった場合（液面センサ４１：ＯＮ）に、培養液Ｌの圧送を停止する。

【0074】

続いて、制御部４５は培養液調質制御を実行する（Ｓ３１）。詳しくは、制御部４５は、溶存酸素濃度ＤＯ≒目標溶存酸素濃度、且つｐＨ≒目標ｐＨ、且つ温度Ｔ≒目標温度となるように、それぞれＭＦＣ６１～６３、及びヒータ５２を制御する。

【0075】

続いて、制御部４５は送液制御を実行する（Ｓ３２）。図４は、送液制御の手順を示すフローチャートである。

【0076】

同図に示すように、圧力Ｐ２＜閾圧力Ｐ２ｒであるか否か判定する（S３２１）。すなちわ、圧力センサ８４により検出された細胞組織Ｂの内部の圧力Ｐ２が、上記閾圧力Ｐ２ｒよりも低いか否か判定する。この判定において、圧力Ｐ２＜閾圧力Ｐ２ｒでないと判定した場合（S３２１：ＮＯ）、タンク３４の内部の圧力を降下させるように圧力制御送液部２０を制御する（Ｓ３２２）。その後、図３のＳ３２の次の処理へ戻る（ＲＥＴ）。

【0077】

一方、圧力Ｐ２＜閾圧力Ｐ２ｒであると判定した場合（S３２１：ＹＥＳ）、圧力Ｐ２≒設定圧力Ｐ２ｓであるか、又は流量Ｆ≒設定流量Ｆｓであるか否か判定する（S３２３）。すなわち、圧力制御モードの実行中であれば、圧力センサ８４により検出された細胞組織Ｂの内部の圧力Ｐ２が、上記設定圧力Ｐ２ｓと略等しいか否か判定する。この判定において、圧力Ｐ２≒設定圧力Ｐ２ｓでないと判定した場合（S３２３：ＮＯ）、圧力Ｐ２を設定圧力Ｐ２ｓに近付けるように圧力制御送液部２０を制御する（Ｓ３２４）。また、流量制御モードの実行中であれば、流量センサ８５により検出された培養液Ｌの流量が、上記設定流量Ｆｓと略等しいか否か判定する。この判定において、流量Ｆ≒設定流量Ｆｓでないと判定した場合（S３２３：ＮＯ）、流量Ｆを設定流量Ｆｓに近付けるように圧力制御送液部２０を制御する（Ｓ３２４）。その後、図３のＳ３２の次の処理へ戻る（ＲＥＴ）。

【0078】

一方、Ｓ３２３の判定において、圧力Ｐ２≒設定圧力Ｐ２ｓである、又は流量Ｆ≒設定流量Ｆｓであると判定した場合（S３２３：ＹＥＳ）、タンク３４の内部の圧力を現在の圧力で維持するように圧力制御送液部２０を制御する（Ｓ３２５）。その後、図３のＳ３２の次の処理へ戻る（ＲＥＴ）。

【0079】

図３に戻り、Ｓ３３の処理では、制御部４５はユーザによる培養停止操作があったか否か判定する（Ｓ３３）。詳しくは、ユーザにより表示部７０に対して培養モードの停止操作が実行されたか否か判定する。この判定において、ユーザによる培養停止操作がなかったと判定した場合（Ｓ３３：ＮＯ）、Ｓ３０の処理から再度実行する。一方、この判定において、ユーザによる培養停止操作があったと判定した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

【0080】

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

【0081】

・制御部４５は、送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ培養液Ｌを第１流量Ｆ１で供給すべく圧力制御送液部２０を制御するスタンバイモードを実行する。このため、細胞培養槽５０に細胞組織Ｂが収納される前、すなわち細胞組織Ｂが損傷するおそれがない状態でスタンバイモードを実行し、送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ培養液Ｌを第１流量Ｆ１で供給することができる。したがって、細胞培養を開始するまでの準備工程（例えば溶存ガス濃度を調節した培養液Ｌを細胞培養槽５０に貯留する工程）にかかる時間を短縮することができる。

【0082】

そして、制御部４５は、スタンバイモードの終了後に圧力センサ８４により検出される圧力Ｐ２を所定の細胞組織Ｂが損傷し始める所定の損傷圧力Ｐｄよりも低くし且つ送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ培養液Ｌを第１流量Ｆ１よりも小さい第２流量Ｆ２で供給すべく圧力制御送液部２０を制御する培養モードを実行する。したがって、細胞培養槽５０に細胞組織Ｂが収納された後に培養モードを実行し、送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ供給される培養液Ｌの圧力Ｐ２を圧力センサ８４により検出して、培養液Ｌの圧力Ｐ２を損傷圧力Ｐｄよりも低くし且つ培養液Ｌの流量Ｆを第１流量Ｆ１よりも小さい第２流量Ｆ２にすることより、培養液Ｌの流れにより所定の細胞組織Ｂが損傷することを抑制することができる。しかも、スタンバイモードの後に培養モード実行することにより、細胞培養を開始するまでの準備工程（スタンバイ）と細胞培養工程とを容易に実行することができ、細胞組織Ｂ培養を実行するユーザの手間を減らすことができる。

【0083】

・細胞収納部５１は細胞組織Ｂを収納する。細胞収納部５１は、細胞培養槽５０の内部に収納されている。このため、所定の細胞組織Ｂを収納した細胞収納部５１を細胞培養槽５０の中へ設置することにより、細胞組織Ｂを細胞培養槽５０の中へ容易に設置することができる。

【0084】

・送液配管４２Ｂは、細胞培養槽５０の外部から内部へ挿入されて細胞収納部５１に接続されている。このため、細胞収納部５１の内部へ培養液Ｌを直接供給することができ、細胞収納部５１に収納された細胞組織Ｂの内部に培養液Ｌの流れを生じさせ易くなる。したがって、細胞組織Ｂの内部に培養液Ｌの流れを生じさせた適切な環境で細胞組織Ｂを培養し易くなり、細胞組織Ｂの培養を促進することができる。しかも、圧力センサ８４により検出される圧力Ｐ２を所定の細胞組織Ｂが損傷し始める所定の損傷圧力Ｐｄよりも低くしているため、培養液Ｌの流れにより細胞組織Ｂが損傷することを抑制することができる。

【0085】

・圧力センサ８４は、細胞組織Ｂの内部において、送液配管４２Ｂにより細胞培養槽５０へ供給される培養液Ｌの圧力Ｐ２を検出する。こうした構成によれば、圧力センサ８４により細胞組織Ｂの内部における培養液Ｌの圧力Ｐ２を検出することができるため、培養液Ｌの流れにより細胞組織Ｂが損傷することをさらに抑制することができる。また、細胞組織Ｂが培養される環境として細胞組織Ｂの内部における培養液Ｌの圧力Ｐ２を、より正確に把握することができる。

【0086】

・圧力受付部（表示部７０）は、設定圧力Ｐ２ｓの入力を受け付ける。このため、細胞培養工程における培養液Ｌの圧力を任意に設定することができる。ただし、設定圧力Ｐ２ｓは、損傷圧力Ｐｄよりも低く、且つ培養液Ｌの流量Ｆが第１流量Ｆ１よりも小さい第２流量Ｆ２となるように設定する必要がある。そして、制御部４５は、培養モードとして、圧力センサ８４により検出される圧力Ｐ２を圧力受付部により受け付けた設定圧力Ｐ２ｓにすべく圧力制御送液部２０を制御する圧力制御モードを実行する。したがって、培養モードとして圧力制御モードを実行し、圧力センサ８４により検出される圧力Ｐ２を設定圧力Ｐ２ｓに維持した状態で、細胞培養を実行することができる。

【0087】

・流量受付部（表示部７０）は、設定流量Ｆｓの入力を受け付ける。このため、細胞培養工程における培養液Ｌの流量Ｆを任意に設定することができる。ただし、設定流量Ｆｓは、第１流量Ｆ１よりも小さく設定する必要がある。そして、制御部４５は、培養モードとして、流量センサ８５により検出される流量Ｆを流量受付部により受け付けた設定流量Ｆｓにすべく圧力制御送液部２０を制御する流量制御モードを実行する。したがって、培養モードとして流量制御モードを実行し、流量センサ８５により検出される流量Ｆを設定流量Ｆｓに維持した状態で、細胞培養を実行することができる。

【0088】

・制御部４５は、圧力制御モードと、流量制御モードとを選択的に実行することができる。したがって、目的や細胞組織Ｂの種類に応じて、培養に適したモードを選択して実行することができる。

【0089】

・第１流量Ｆ１は、第２流量Ｆ２の５倍よりも大きい。したがって、スタンバイモードでの培養液Ｌの第１流量Ｆ１を培養モードでの培養液Ｌの第２流量Ｆ２の５倍よりも大きくすることができ、準備工程にかかる時間を大場に短縮することができる。

【0090】

・スタンバイモードは、基本的には、細胞培養槽５０に細胞組織Ｂが収納される前、すなわち細胞組織Ｂが損傷するおそれがない状態で実行される。しかし、スタンバイモードにおける培養液Ｌの圧力が損傷圧力Ｐｄよりも高いと、培養モードに切り替えた際に一時的に損傷圧力Ｐｄよりも高い圧力の培養液Ｌが細胞組織Ｂへ流れるおそれがある。この点、制御部４５は、スタンバイモードにおいて、圧力センサ３７により検出される圧力Ｐ１を損傷圧力Ｐｄ（閾圧力Ｐ１ｒ）よりも低くする。したがって、スタンバイモードから培養モードに切り替えた際に、一時的に損傷圧力Ｐｄよりも高い圧力の培養液Ｌが細胞組織Ｂへ流れることを避けることができる。

【0091】

・センサ８１～８３は培養液Ｌの状態を検出する。培養液Ｌの状態として、培養液ＬのｐＨ、溶存酸素濃度ＤＯ、温度Ｔを採用している。ＭＦＣ６１～６３及びヒータ５２は、培養液Ｌの状態を調節する。具体的には、培養液Ｌに二酸化炭素を溶解させることによりｐＨを調節し、培養液Ｌに酸素を溶解させることにより溶存酸素濃度ＤＯを調節し、培養液Ｌをヒータ５２で加熱することにより温度Ｔを調節することができる。

【0092】

・制御部４５は、スタンバイモードにおいて、センサ８１～８３により検出される状態を目標状態にすべくＭＦＣ６１～６３及びヒータ５２を制御する。このため、スタンバイモードを実行することにより、培養液Ｌの実際の状態を目標状態にすることができる。そして、制御部４５は、センサ８１～８３により検出される状態が目標状態になったことを条件として、準備工程が完了したことを示す画像を表示部７０により表示させる。したがって、ユーザは、準備工程が完了したことを示す画像が表示部７０により表示されたことを確認することにより、準備工程が完了したことを容易に把握することができる。また、ユーザは、準備工程が完了したことを示す画像が表示部７０により表示されていないことを確認することにより、準備工程が完了していないことを容易に把握することができる。

【0093】

・確認受付部（表示部７０）は、準備工程が完了したことを確認した操作を受け付ける。そして、制御部４５は、確認受付部により操作を受け付けた場合に、送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ培養液Ｌが供給されることを停止させる。したがって、準備工程が完了したことを確認した操作をユーザが実行した場合に、細胞培養槽５０への培養液Ｌの供給を停止させることができ、細胞培養槽５０に細胞組織Ｂを収納する工程へ安全に移行することができる。

【0094】

・制御部４５は、準備工程が完了したことを示す画像を表示部７０により表示させた後、確認受付部により操作を受け付けるまで、センサ８１～８３により検出される状態を目標状態に維持すべくＭＦＣ６１～６３及びヒータ５２を制御する。こうした構成によれば、準備工程が完了した後に、準備工程が完了したことを確認した操作をユーザが実行するまで、培養液Ｌの状態を目標状態に維持することができる。したがって、ユーザが望む時期に、準備工程が完了したことを確認した操作を実行して細胞培養を開始することができる。さらに、確認受付部により操作を受け付けるまで、センサ８１～８３により検出される状態が目標状態に維持されるため、細胞培養を開始する条件を揃えることができ、細胞培養の再現性を向上させることができる。

【0095】

・スタンバイモードを実行中に、培養液ＬのｐＨ、溶存酸素濃度ＤＯ、及び温度Ｔを、それぞれ目標ｐＨ、目標溶存酸素濃度、及び目標温度にすることができる。したがって、スタンバイモード完了後に速やかに細胞培養工程に移行することができ、ユーザの手間を減らすことができる。

【0096】

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0097】

・図２のＳ１３，Ｓ１５の処理、及び図４のＳ３２２，Ｓ３２４の処理において、タンク３４の内部の圧力を変化させる幅、及び圧力を変化させる周期を、可変設定できるようにしてもよい。また、圧力Ｐ１≒Ｐ１ｓとみなす圧力の幅、及び圧力Ｐ２≒Ｐ２ｓとみなす圧力の幅を、可変設定できるようにしてもよい。

【0098】

・制御部４５は、流量センサ８５により検出される流量Ｆが異常流量である場合に、圧力制御送液部２０を停止させてもよい。こうした構成によれば、培養液Ｌを正常に流通させることができない場合に、培養液Ｌの流通を停止させることができる。したがって、スタンバイモード及び培養モード中に、細胞培養システム１０をユーザが監視する負担を軽減することができる。また、制御部４５は、流量センサ８５により検出される流量Ｆが異常流量である場合に、表示部７０や警告灯により培養液Ｌの流通が異常であることを報知してもよい。

【0099】

・制御部４５は、センサ８１～８３により検出される状態が異常状態である場合に、ＭＦＣ６１～６３及びヒータ５２を停止させてもよい。こうした構成によれば、培養液Ｌの状態を正常に調節することができない場合に、培養液Ｌの状態の調節を停止させることができる。したがって、スタンバイモード及び培養モード中に、細胞培養システム１０をユーザが監視する負担を軽減することができる。また、制御部４５は、センサ８１～８３により検出される状態が異常状態である場合に、表示部７０や警告灯により培養液Ｌの状態が異常であることを報知してもよい。

【0100】

・制御部４５は、準備工程が完了したことを示す画像を表示部７０により表示させた後、確認受付部により操作を受け付けるまで、センサ８１～８３により検出される状態を目標状態に維持する制御を省略することもできる。

【0101】

・制御部４５は、準備工程が完了したことを確認した操作を確認受付部により受け付けた場合に、送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ培養液Ｌが供給されることを停止させる処理を省略することもできる。また、送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ培養液Ｌが供給されることを手動操作で停止させてもよい。

【0102】

・培養液Ｌの目標状態を、予めプログラムにより設定しておくこともできる。

【0103】

・培養液ＬのｐＨ、溶存酸素濃度ＤＯ、及び温度Ｔの少なくとも１つの調節を、省略することもでき、また手動操作で実行することもできる。これに伴って、培養液ＬのｐＨ、溶存酸素濃度ＤＯ、及び温度Ｔの少なくとも１つの検出を、省略することもでき、また手動操作で実行することもできる。

【0104】

・制御部４５は、スタンバイモードにおいて、必ずしも圧力センサ３７により検出される圧力Ｐ１を損傷圧力Ｐｄよりも低くしなくてもよい。

【0105】

・第１流量Ｆ１は、第２流量Ｆ２の５倍よりも大きい設定に限定されず、第２流量Ｆ２の２倍よりも大きい設定であってもよいし、第２流量Ｆ２の１倍よりも大きい設定であってもよい。

【0106】

・培養液Ｌの設定圧力Ｐ１ｓ，Ｐ２ｓ及び設定流量Ｆｓを、予めプログラムにより設定しておくこともできる。

【0107】

・制御部４５は、圧力制御モードと、流量制御モードとの一方のみを実行する構成であってもよい。

【0108】

・細胞組織Ｂ（流路Ｂｐ）の内部の圧力を検出する圧力センサ８４を、送液配管４２Ｂから細胞組織Ｂの内部へ挿入することもできる。また、送液配管４２Ａ，４２Ｂにより細胞培養槽５０へ供給される培養液Ｌの圧力Ｐ２として、図１に破線で示すように、送液配管４２Ｂにおいて細胞培養槽５０の直前の培養液Ｌの圧力Ｐ２を圧力センサ８６により検出してもよい。

【0109】

・圧力制御送液部２０に代えて、容量可変式の精密ポンプを採用することもできる。

【0110】

・細胞培養システム１０は、記憶装置を備え、任意のタイミングから各種パラメータを記憶装置に記憶可能としてもよい。また、細胞培養システム１０は、外部記憶媒体を挿入可能とし、任意のタイミングから各種パラメータを外部記憶媒体に記憶可能としてもよい。これらの構成によれば、試験の証拠を容易に残すことができる。なお、各種パラメータを記憶する時間間隔を可変設定できるようにしてもよい。

【0111】

・細胞培養システム１０を外部機器と通信可能とし、外部機器により各種データを取得したり、各種設定を実行したりできるようにしてもよい。また、細胞培養システム１０はクラウドに各種データを保存可能としてもよい。また、通信機能により、遠隔地にいるユーザ同士で、リアルタイムにデータを共有したり、リアルタイムに打ち合わせをしたりすることもできる。また、表示部７０に対してユーザが操作しにくい場合に、細胞培養システム１０と通信可能なタブレット端末等により同様の操作を実行することもできる。

【符号の説明】

【0112】

１０…細胞培養システム、２０…圧力制御送液部（流量調節部）、３４…タンク、３７…圧力センサ、４２Ａ…送液配管（供給配管）、４２Ｂ…送液配管（供給配管）、４５…制御部、５０…細胞培養槽（培養槽）、５１…細胞収納部、７０…表示部（圧力受付部、流量受付部、確認受付部）、８１…酸素濃度センサ（状態センサ）、８２…ｐＨセンサ（状態センサ）、８３…温度センサ（状態センサ）、８４…圧力センサ、８５…流量センサ、８６…圧力センサ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】