特開 2023-62163 細胞培養システムおよび細胞培養装置

(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】P2023062163

(43)【公開日】2023-05-02

(54)【発明の名称】細胞培養システムおよび細胞培養装置

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20230425BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 A

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023025919

(22)【出願日】2023-02-22

(62)【分割の表示】P 2018248031の分割

【原出願日】2018-12-28

(71)【出願人】

【識別番号】000002059

【氏名又は名称】シンフォニアテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137486

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 雅直

(72)【発明者】

【氏名】堀井 大地

(72)【発明者】

【氏名】逵 一弘

(72)【発明者】

【氏名】西川 慶彦

(72)【発明者】

【氏名】竹内 晴紀

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高いグレードのクリーン環境を必要とすることがなく、スペース的な制約の多いなかで多段棚型の細胞培養容器のハンドリングを適切に行うことのできる、従来にはない細胞培養システムを実現する。
【解決手段】細胞培養容器２と、細胞培養容器２に供給する培地や試薬等の液を保存する冷蔵庫１と、細胞培養容器２で培養された細胞を回収する細胞回収部３との間が、少なくとも細胞培養容器２に対する液の移送から培養された細胞の取り出しまでの間に空間的に閉じた閉鎖系のラインＬとなるように構成されるものであり、細胞培養容器２を給排液ポートを有する多段棚型にしてインキュベータ４内に配置し、インキュベータ４内で、閉鎖ライン状態を保ったままで給排液ポートを通じて各棚に液を分配する姿勢と、給排液ポートを通じて各棚から液を集めて排液する姿勢とに姿勢変更可能な細胞培養システムＣＣＳとした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

細胞培養容器と、前記細胞培養容器に供給する培地や試薬等の液を保存する液貯留部と、前記細胞培養容器で培養された細胞を回収する細胞回収部との間が、少なくとも細胞培養容器に対する液の移送から培養された細胞の取り出しまでの間に空間的に閉じた閉鎖系のラインとなるように構成されるものであり、
前記細胞培養容器を給排液ポートを有する多段棚型にしてインキュベータ内に配置し、インキュベータ内で、前記閉鎖ライン状態を保ったままで給排液ポートを通じて各棚に液を分配する姿勢と、給排液ポートを通じて各棚から液を集めて排液する姿勢とに姿勢変更可能としたことを特徴とする、細胞培養システム。

【請求項2】

前記細胞培養容器をインキュベータ内に複数個配置するとともに、少なくとも細胞培養容器同士の間が閉鎖系のラインを介して培養細胞の継代が可能なように接続されている、請求項１に記載の細胞培養システム。

【請求項3】

インキュベータ内に配置されて給排液ポートを有する多段棚型の細胞培養容器と、この細胞培養容器を、給排液ポートを通じて各棚に液を分配する姿勢と、各棚の液を集めて給排液ポートを通じて排液する姿勢とに姿勢変更可能とする駆動機構と、当該駆動の間に前記給排液ポートに接続された状態を保つ給排液チューブとを備えたことを特徴とする、細胞培養装置。

【請求項4】

給排液ポートは、各棚への給液を行う給液ポート、および各棚からの液の排出を行う排液ポートの役割を兼ね、前記駆動機構は、給液時と排液時で姿勢が異なるように細胞培養容器を駆動する、請求項３に記載の細胞培養装置。

【請求項5】

前記細胞培養容器は、多段棚構造をなす各棚の一端縁側に各棚空間に対する連通部を有し、各棚空間の間は前記連通部以外の部分が相互に仕切られていて、前記一端縁には棚が水平なときに棚面に液を貯留可能な立壁を具備し、前記駆動機構は、前記連通部が下方に位置するように各棚面を起立させて各棚に均等に液を侵入させる給液姿勢と、その状態から連通部が上に位置するように前記細胞培養容器を回転させて各棚空間の液を分離する中間姿勢と、引き続き各棚の棚面が水平となるように回転させることで各棚面上に液を略均等に行き渡らせる培養姿勢とを、順次とらせる駆動を行うことを特徴とする、請求項４に記載の細胞培養装置。

【請求項6】

前記駆動機構は、第１軸の回りに前記細胞培養容器を回転駆動する第１駆動部と、前記第１軸と直交する第２軸の回りに前記細胞培養容器を回転駆動する第２駆動部と、これらの駆動部を制御する制御部とを備え、前記第１駆動部は前記第１軸に沿った方向に位置し、前記第２駆動部は前記第１駆動部の近傍に配置されて前記第２軸との間を前記第１軸に平行な方向に沿って動力を伝達する伝達部を介して接続されている、請求項３～６の何れかに記載の細胞培養装置。

【請求項7】

給排液チューブを接続した状態で姿勢変更する細胞培養容器に対して、前記給排液チューブに一定のテンションを掛けた状態で余長を巻き取る自動巻き取り機構を更に備える、請求項３～６の何れかに記載の細胞培養装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多量培養を簡易且つ適切に行う上で好適となる、細胞培養システムおよび細胞培養装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、細胞を多量に培養するために、培養液に播種した細胞を、複数のトレイを内蔵する多層構造の細胞培養容器を用いて培養する細胞培養技術が知られている。このような細胞培養技術において、作業者の負担を軽減するために、細胞を播種した培養液などを細胞培養容器に導入または細胞培養容器から回収するために、細胞培養容器を保持し回転させるなどのハンドリング操作を行う細胞培養装置が利用されている（特許文献１参照）

【0003】

このものは、複数のトレイを内蔵する多層型の細胞培養容器を搭載して移動可能な台車装置と、前記細胞培養容器を保持して回転させることが可能な操作装置と、を有する細胞培養システムであって、前記台車装置は、車輪を有する台車と、前記台車の上に前記台車と着脱自在に搭載され、前記細胞培養容器を前記台車に固定する固定部材と、を有し、前記操作装置は、前記固定部材ごと前記細胞培養容器を保持し、前記細胞培養容器を第１回転軸および／または第２回転軸で回転させる回転動作を行う回転部を備えて構成されている。

【0004】

細胞培養が終わったら細胞培養容器を装置から外して台車ごと他の場所に移送して細胞を回収し、次に培養が必要な細胞と培地の懸濁液を細胞培養容器に入れて、再び台車で移動し上記装置にセットするといった使い方がなされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１３８０５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、このような構成では、細胞培養容器がインキュベータ外に出されるため細胞の温度低下で細胞に刺激を与える問題がある。また、細胞培養容器をインキュベータ外に出し、運搬することで培地が揺れ、細胞に衝撃が加わり、細胞の剥離や刺激を与えるおそれがある。さらに、多層型の培養容器になると容器重量が重く、手技で行うと運搬が容易ではない。さらにまた、送液するチューブを繋ぎ変えるため、コンタミなどで細胞を破棄しなければいけないという問題がある。

【0007】

そこで、インキュベータ内で培地交換を行うべく、例えば特許文献１の構成を縮小したものをインキュベータ内に持ち込むように構成することも考えられる。しかしながら、たとえインキュベータ内であっても、チューブの繋ぎ変え等は菌の混入によるコンタミの原因になる。そのため、少なくともインキュベータ内をクリーンな雰囲気にする必要があり、さらにインキュベータの扉の開閉を考えると、結局のところ、インキュベータが設置された室内にも高いクリーン度が要求されることになる。

【0008】

インキュベータ内で細胞培養容器に対するチューブの着脱等を行うと、内部にはＣＯ２ガス等も導入されているため、ガスが漏出して室内が加湿され、錆の原因になる。このため、湿度管理も必要になる。

【0009】

さらに、インキュベータという空間的に制約の多い場所にあって、多層型の細胞培養容器をハンドリングするためには、相応の工夫も必要になる。

【0010】

本発明は、このような課題に着目し、高いグレードのクリーン環境を必要とすることがなく、スペース的な制約の多いなかで多層型の細胞培養容器のハンドリングを適切に行うことのできる、従来にはない細胞培養システムおよび細胞培養装置を実現することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

【0012】

すなわち、本発明の細胞培養システムは、細胞培養容器と、前記細胞培養容器に供給する培地や試薬等の液を保存する液貯留部と、前記細胞培養容器で培養された細胞を回収する細胞回収部との間が、少なくとも細胞培養容器に対する液の移送から培養された細胞の取り出しまでの間に空間的に閉じた閉鎖系のラインとなるように構成されるものであり、前記細胞培養容器を給排液ポートを有する多層構造たる多段棚型にしてインキュベータ内に配置し、インキュベータ内で、前記閉鎖ライン状態を保ったままで給排液ポートを通じて各層の棚に液を万遍なく広げて分配する姿勢と、給排液ポートを通じて各棚から液を集めて排液する姿勢とに姿勢変更可能としたことを特徴とする。

【0013】

このようにすれば、多段棚型の細胞培養容器を使用することで多量培養に対応することができる。その際、細胞培養容器がインキュベータ外に持ち出されることがないため、温度変化や振動で細胞にダメージを与えることがなく、手技を必要としないため、労力の軽減にもなる。さらに、閉鎖系を保つため、菌の混入などによってコンタミが生じることも防ぐことができ、また、インキュベータひいては室内を高いグレードのクリーン度に保つ必要がなくなるため、作業者が装置を操作する際に過度なクリーン服を着るなどの手間も省ける。同様に、閉鎖系のラインであるがゆえにインキュベータ内にガスが漏出することもないため、インキュベータ内を湿度管理する必要もなくなる。さらにまた、各棚に対して給排液ポートからの液の分配、回収を行うことにより、給排液ポートの数を削減することができるので、インキュベータ内で可動する細胞培養容器の周辺構造の簡素化も図ることができる。

【0014】

この場合、前記細胞培養容器をインキュベータ内に複数個配置するとともに、少なくとも細胞培養容器同士の間が閉鎖系のラインを介して培養細胞の継代が可能なように接続されているようにすれば、本発明の基本的な作用効果を維持しつつ、培養率を大幅に高めることができる。

【0015】

また、本発明の細胞培養装置は、インキュベータ内に配置されて給排液ポートを有する多段棚型の細胞培養容器と、この細胞培養容器を、給排液ポートを通じて各棚に液を分配する姿勢と、各棚の液を集めて給排液ポートを通じて排液する姿勢とに姿勢変更可能とする駆動機構と、当該駆動の間に前記給排液ポートに接続された状態を保つ給排液チューブとを備えたことを特徴とする。

【0016】

このようにすれば、細胞培養容器に接続された状態で可動する給排液チューブの数を極力抑えつつ、細胞培養容器の適切なハンドリングを行うことができる。

【0017】

その際、給排液ポートを給液ポートと排液ポートから構成し、それぞれに給液チューブや排液チューブを接続することもできるが、給排液ポートが、各棚への給液を行う給液ポート、および各棚からの液の排出を行う排液ポートの役割を兼ね、前記駆動機構が、給液時と排液時で姿勢が異なるように細胞培養容器を駆動するものであれば、更にポートやチューブの数も減らすことができる。

【0018】

以上において、前記細胞培養容器は、多段棚構造をなす各棚の一端縁側に各棚空間に対する連通部を有し、各棚空間の間は前記連通部以外の部分が相互に仕切られていて、前記一端縁には棚が水平なときに棚面に液を貯留可能な立壁を具備し、前記駆動機構は、前記連通部が下方に位置するように各棚面を起立させて各棚に均等に液を侵入させる給液姿勢と、その状態から連通部が上に位置するように前記細胞培養容器を回転させて各棚空間の液を分離する中間姿勢と、引き続き各棚の棚面が水平となるように回転させることで各棚面上に液を略均等に行き渡らせる培養姿勢とを、順次とらせる駆動を行うように構成することが有効である。

【0019】

給液姿勢から直ぐに培養姿勢に移行すると、経過的に下の棚ほど液が入り易く、上の棚ほど液が入りにくい不均等な状態になるため、それを防ぐために細胞培養容器を急いで回転させなければならない。このため、細胞にダメージを与える恐れがあり、細胞が乾燥することも懸念される。一方、上記のような中間姿勢を介在させると、細胞培養容器を急いで回転させずとも給液姿勢から中間姿勢までは棚に上下関係を作らず、各棚空間に均一に液が分離されるので、その後の中間姿勢から培養姿勢までの回転も急いで回転させずとも、各棚空間に入った液がその分量のまま水平な棚面上に貯留した状態に移行することができる。この結果、細胞培養容器を適切な速度で姿勢変更することができ、細胞に与えるダメージを軽減し、細胞が乾燥することも防止することが可能となる。

【0020】

また、駆動機構としては、第１軸の回りに前記細胞培養容器を回転駆動する第１駆動部と、前記第１軸と直交する第２軸の回りに前記細胞培養容器を回転駆動する第２駆動部と、これらの駆動部を制御する制御部とを備え、前記第１駆動部は前記第１軸に沿った方向に位置し、前記第２駆動部は前記第１駆動部の近傍に配置されて前記第２軸との間を前記第１軸に平行な方向に沿って動力を伝達する伝達部を介して接続されていることが有効である。

【0021】

このようにすれば、少なくとも駆動機構は第２軸方向には嵩張らないので、空間的な制限の大きいインキュベータ内に適切に配置することができる。

【0022】

さらに、給排液チューブを接続した状態で姿勢変更する細胞培養容器に対して、前記給排液チューブに一定のテンションを掛けた状態で余長を巻き取る自動巻き取り機構を更に備えるものとすれば、給排液チューブを接続した状態で細胞培養容器を回転させても、給排液チューブが周囲に絡まることを有効に防止することができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明は、以上説明した構成であるから、高いグレードのクリーン環境を必要とすることがなく、スペース的な制約の多いなかで多段棚型の細胞培養容器のハンドリングを適切に行うことのできる、新規有用な細胞培養システムおよび細胞培養装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態に係る細胞培養システムの概略的な構成図。

【図2】同システムにおいて、細胞培養容器を収容したインキュベータを示す図。

【図3】同細胞培養容器の棚構造を示す図。

【図4】細胞培養容器を駆動機構とともに示す図。

【図5】細胞培養容器を駆動機構とともに示す図。

【図6】細胞培養容器を駆動機構とともに示す図。

【図7】細胞培養容器の駆動手順を示す図。

【図8】細胞培養容器の駆動手順を示す図。

【図9】細胞培養容器の駆動手順を示す図。

【図10】細胞培養容器の駆動手順を示す図。

【図11】細胞培養容器の駆動手順を示す図。

【図12】本発明の変形例を示す図。

【図13】本発明の上記以外の変形例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

【0026】

図１は、この実施形態の細胞培養システムＣＣＶを簡易的に示す系統図である。この細胞培養システムＣＣＶは、細胞培養容器２と、細胞培養容器２に供給する培地や各種試薬等の液を保存する液貯留部たる冷蔵庫１と、細胞培養容器２で培養された細胞を回収する細胞回収部３とを備える。細胞培養容器２、冷蔵庫１、細胞回収部３の間は、適宜箇所が図示しない無菌コネクタで接続され、組み上げた後に一旦運転を始めた以後は、運転を終了するまで系統内は閉鎖系のラインＬとされて、外部からの菌の侵入が防止される。

【0027】

冷蔵庫１は、内部を培地や各種試薬を保冷するために必要な温度、例えば５℃程度に保たれる。

【0028】

細胞培養容器２は、平面状に展開した培地の中で細胞を培養する棚構造のもので、細胞の分裂を促進すべく、約３７℃の温度環境下に置かれる。

【0029】

細胞回収部３は、細胞培養容器２で培養を終えた後に取り出された液中の細胞が回収される。細胞培養容器２と細胞回収部３の間には、必要に応じて細胞の状態を分析する分析部や細胞を含む懸濁液の希釈度を調整する調整部等の中間処理部ＩＰが介在される。この中間処理部ＩＰ中のラインも全て閉鎖系のラインＬで構成される。

【0030】

このような閉鎖系のラインＬのなかで、冷蔵庫１に培地や試薬等の液を準備した後、それらの液を冷蔵庫１から細胞培養容器２に移送する工程、細胞培養容器２内で細胞を培養する工程、培養した細胞を細胞培養容器２から取り出して細胞回収部３に回収する工程、回収前に細胞培養容器２から取り出した液に対して中間処理部ＩＰで各種中間処理を行う工程等を、人手を介さずに全て自動で行うシステムが構築される。

【0031】

そのために、各ラインＬに必要に応じてバルブＶやポンプＰ（圧送ポンプＰ（ａ）や吸引ポンプＰ（ｂ））等が接続され、これらバルブＶやポンプＰがコントローラＣＴからの制御指令ＳＧによって制御される。

【0032】

そして本実施形態では、閉鎖系のラインＬを崩さずに細胞培養容器２を所定温度に保持するために、細胞培養容器２および周辺要素部品を含む細胞培養装置ＣＶを、閉鎖系のラインＬの一部を構成する給排液チューブ６１を接続したままで図１、図２に示すようにインキュベータ４内に配置する。

【0033】

これにより、細胞培養容器２は空間的制約を受ける。そのため、極力多量の培養を可能にするためには、細胞培養容器２における培養率を高める必要がある。

【0034】

そこで本実施形態は、細胞培養容器２を多段棚構造にして、棚２１の数だけ培養面積を増やす構成を採用する。多段棚構造であるがゆえに、外部からの給液を各棚２１に行き渡らせ、培養が終わった後は、各棚２１から外部に排液を行うプロセスが必要である。その際、接続する閉鎖系のラインＬを極力減らすために、給液ポートと排液ポートを兼ねた給排液ポート２２を細胞培養容器２の筐体に設け、給排液ポート２２は各棚２１に共通のものとして、細胞培養容器２をインキュベータ４内で閉鎖ライン状態を保ったままで姿勢変更することで、各棚２１への供液と、各棚２１からの排液とを実現する。

【0035】

具体的に細胞培養容器２は、図３に示すように、各棚２１の一端縁２１ａ側のコーナー部Ｃに各棚空間Ｓに均等に液が入り込むように棚面２１ｂの一部を切り欠いて連通部２１ｃを設け、棚空間Ｓ同士の間は、連通部２１ｃ以外の部分においては棚面２１ｂや側面２１ｄによって仕切られるように構成される。そして、連通部２１ｃと棚面２１ｂの境界部分に、棚面２１ｂが水平状態にある時に液を貯留し、棚面２１ｂが傾斜または倒置されたときにその液を排出可能なように、側面２１ｄよりも高さの低い立壁２１ｅを設けている。つまり、図３（ｂ）においてハッチングで示す部分は、水平時に液を貯留できる領域を示している。

【0036】

細胞培養装置ＣＶは、図４～図６に示すように、細胞培養容器２の姿勢を変更するための駆動機構５を備える。

【0037】

駆動機構５は、ベース５１と、このベース５１に第１軸Ｘの回りに回転可能に取り付けた回転台５２と、この回転台５２に第２軸Ｙの回りに回転可能に取り付けた容器保持部材５３と、第１軸Ｘの回りに回転台５２を回転駆動する第１駆動部５４と、第２軸Ｙの回りに容器保持部材５３を回転駆動する第２駆動部５５と、これらの駆動部５４、５５を制御する制御部たる前記コントローラＣＴとを備え、容器保持部材５３に弾性力を利用した挟持部５３ａを介して細胞培養容器２を着脱可能に取り付け得るようにしている。

【0038】

第１駆動部５４は細胞培養容器２から第１軸Ｘに沿った方向に位置し、第２駆動部５５は第１駆動部５４の近傍に配置されて第２軸Ｙとの間が第１軸Ｘに沿って動力を伝達するベルトやチェーン等を用いた伝達機構５６（図７参照）を介して接続されている、

【0039】

すなわち、第１駆動部５４のみを駆動すれば、図７に示すように回転台５２、容器保持部材５３、細胞培養容器２が第１軸Ｘの回りに回転し、第２駆動部５５のみを駆動すれば、図６に示すように回転台５２は回転せずに容器保持部材５３、細胞培養容器２が第２軸Ｙの回りに回転し、更に、第１駆動部５４と第２駆動部５５を同時に駆動すれば、回転台５２、容器保持部材５３、細胞培養容器２が図７に示すように第１軸Ｘの回りに回転し、その回転台５２に対して更に、容器保持部材５３、容器２が図６のように第２軸Ｙの回りに回転することが可能である。駆動機構５は、オープン制御で細胞培養容器２の姿勢を制御してもよいし、棚面２１ｂの姿勢を検出するセンサ等を設けて細胞培養容器２の姿勢をフィードバック制御しても構わない。

【0040】

細胞培養容器２を旋回させる際は、培地が揺れて細胞に過剰な刺激を与えないような速度で回転させる必要があり、且つ、各棚２１に均等に液を供給する必要がある。そのため、以下のような手順で姿勢制御を行う。

【0041】

先ず、前記駆動部５４、５５を駆動する図１のコントローラＣＴは、図７に示すように連通部２１ｃが下方に位置するように第１駆動部５４を駆動して細胞培養容器２を第１軸Ｘ回りに９０°回転させ、各棚面２１ｂを起立させて、給液姿勢にする。そして、水平方向を向いた給排液ポート２２に対し図７における紙面手前から奥に向かって液を供給して各棚空間Ｓに均等に液を侵入させる。この段階では、各棚空間Ｓの間で液は細胞培養容器２の姿勢が変わると行き来できる状態にある。

【0042】

その状態から第２駆動部５５を駆動して細胞培養容器２を第２軸Ｙ回りに９０°回転させ（図８参照）、更に第１駆動部５４を駆動して細胞培養容器２を第１軸Ｘ回りに９０°回転させて（図９参照）、中間姿勢にする。これにより、連通部２１ｃは上方に位置し、液は各棚空間Ｓに略均等に分割される。この段階で、各棚空間Ｓに入った液は細胞培養容器２の姿勢が変わっても行き来できない状態になる。

【0043】

さらに、第２駆動部５５を駆動して細胞培養容器２を第２軸Ｙ回りに９０°回転させ、各棚面２１ｂを水平な培養姿勢にして、各棚面２１ｂ上に液を略均等に行き渡らせる（図１０参照）。液は図１０（ｂ）においてハッチングで示した領域に貯留され、この状態で培養が進められる。

【0044】

排液時には、図１１に示すように、給排液ポート２２が下を向き、各棚空間Ｓの液が連通部２１ｃに出て給排液ポート２２に至るように、第１駆動部５４を第１軸Ｘ回りに駆動して水平に対し角度θ１に、第２駆動部５５を第２軸Ｙ回りに駆動して水平に対し角度θ２に、それぞれ保持する（排液姿勢）。θ１、θ２は、例えば３０°程度として、残液しないようにする。

【0045】

排液を終えたら、次の給液のために図７の姿勢に戻る。

【0046】

図１に示すコントローラＣＴ内には、このような一連の駆動部５４、５５による駆動、給排液のためのポンプＰ（Ｐ（ａ）、Ｐ（ｂ））や各部位におけるバルブＶの制御等に関するシーケンスが組み込まれている。

【0047】

なお、培養時は培地を所定頻度（例えば１日１回の割合）で交換する必要がある。また、図１、図２に示すようにインキュベータ４内に複数台（図示例では２台）の細胞培養容器２（Ａ）、２（Ｂ）を設置し、それぞれに駆動機構５や給排液チューブ６１を接続して、１台目で培養した細胞を２台目に移して更に増殖する、いわゆる継代を行う場合もある。このため、図１に示すコントローラＣＴには、各細胞培養容器２（Ａ）、２（Ｂ）ごとの培地の交換を行うためのシーケンスや、１台目の細胞培養容器２（Ａ）で培養した細胞を剥離して給排液ポート２２から排液し、これを２台目の細胞培養容器２（Ｂ）の給排液ポート２２から導入するためのシーケンス等も組み込まれている。

【0048】

また、各図において符合２３で示すものは給排気ポートであり、給排液ポート２２を通じて給液するときには内部のガスを抜き、給排液ポート２２を通じて排液するときには内部にガスを入れて、給排液をスムーズに行う。符合６２で示すものは給排気チューブである。そして、給排液ポート２２は細胞培養容器２の下から出し入れすることで、液中にガスの気泡が混入することが防止される。

【0049】

一連の動作においては、給排液チューブ６１や給排気チューブ６２が絡まないように、駆動部５４、５５による細胞培養容器２の駆動を、極力、Ｘ軸、Ｙ軸回りに１８０°以上回転させないように制御される。
図中符合２１ｃ´で示すものは各棚面２１ｂを切り欠いて設けられた、給排気ポート２３に連通する連通部であり、図中符合２１ｅ´で示すものは各棚面２１ｂに液を貯留するための立壁である。

【0050】

以上のように、本実施形態の細胞培養システムＣＣＳは、細胞培養容器２と、細胞培養容器２に供給する培地や試薬等の液を保存する液貯留部たる冷蔵庫１と、前記細胞培養容器２で培養された細胞を回収する細胞回収部３との間が、少なくとも細胞培養容器２に対する液の移送から培養された細胞の取り出しまでの間に空間的に閉じた閉鎖系のラインＬとなるように構成されるものであり、細胞培養容器２を給排液ポート２２を有する多段棚型にしてインキュベータ４内に配置し、インキュベータ４内で、閉鎖ライン状態を保ったままで給排液ポート２２を通じて各棚２１に液を分配する姿勢と、給排液ポート２２を通じて各棚２１から液を集めて排液する姿勢とに姿勢変更可能としたことを特徴とする。

【0051】

このようにすれば、多段棚型の細胞培養容器２を使用することで多量培養に対応することができる。その際、細胞培養容器２がインキュベータ４外に持ち出されることがないため、温度変化や振動で細胞にダメージを与えることがなく、手技を必要としないため、労力の軽減にもなる。さらに、閉鎖系を保つため、菌の混入などによってコンタミが生じることも防ぐことができ、また、インキュベータ４内ひいては室内を高いグレードのクリーン度に保つ必要がなくなるため、作業者が装置を操作する際に過度なクリーン服を着るなどの手間も省ける。同様に、閉鎖系のラインＬであるがゆえにインキュベータ４内にガスが漏出することもないため、インキュベータ４内を湿度管理する必要もなくなる。さらにまた、各棚２１に対して給排液ポート２２からの液の分配、回収を行うことにより、給排液ポート２２の数を削減することができるので、インキュベータ４内で可動する細胞培養容器２の周辺構造の簡素化も図ることができる。

【0052】

また、細胞培養容器２をインキュベータ４内に複数個（２（Ａ）、２（Ｂ））配置するとともに、少なくとも細胞培養容器２（Ａ）、２（Ｂ）同士の間が閉鎖系のラインＬを介して培養細胞の継代が可能なように接続されているので、本実施形態の基本的な作用効果を維持しつつ、培養率を大幅に高めることができる。

【0053】

一方、本実施形態の細胞培養装置ＣＶは、インキュベータ４内に配置されて給排液ポート２２を有する多段棚型の細胞培養容器２と、この細胞培養容器２を、給排液ポート２２を通じて各棚２１に液を分配する姿勢と、各棚２１の液を集めて給排液ポート２２を通じて排液する姿勢とに姿勢変更可能とする駆動機構５と、当該駆動の間に給排液ポート２２に接続された状態を保つ給排液チューブ６１とを備えているため、細胞培養容器２に接続された状態で可動する給排液チューブ６１の数を極力抑えつつ、細胞培養容器２の適切なハンドリングを行うことができる。

【0054】

給排液ポート２２を図示しない構成において給液ポートと排液ポートとし、それぞれに給液チューブや排液チューブを接続することもできるが、本実施形態において給排液ポート２２は、各棚２１への給液を行う給液ポート、および各棚２１からの液の排出を行う排液ポートの役割を兼ね、駆動機構５は、給液時と排液時で姿勢が異なるように細胞培養容器２を駆動するように構成されているため、更にポートやチューブの数も減らすことができる。

【0055】

その際、細胞培養容器２は、多段棚構造をなす各棚の一端縁２１ａ側に各棚空間Ｓに対する連通部２１ｃを有し、各棚空間Ｓの間は連通部２１ｃ以外の部分が相互に仕切られていて、一端縁２１ａには棚２１が水平なときに棚面２１ｂに液を貯留可能な立壁２１ｅを備えている。そして、駆動機構５に、連通部２１ｃが下方に位置するように各棚２１を起立させて各棚面２１ｂに均等に液を侵入させる給液姿勢（図７参照）と、その状態から連通部２１ｃが上に位置するように細胞培養容器２を回転させて各棚空間Ｓの液を分離する中間姿勢（図９参照）と、引き続き各棚２１の棚面２１ｂが水平となるように回転させることで各棚面２１ｂ上に液を略均等に行き渡らせる培養姿勢（図１０参照）とを、順次とらせる駆動を行わせるようにしている。

【0056】

すなわち、図７に示す給液姿勢から直ぐに細胞培養容器２を第１軸Ｘ回りに回転して図１０に示す培養姿勢に移行すると、経過的に下の棚２１ほど液が入り易く、上の棚２１ほど液が入りにくい不均等な状態になるため、それを防ぐために細胞培養容器２を急いで回転させなければならない。このため、細胞にダメージを与える恐れがある。一方、上記のような中間姿勢を介在させると、細胞培養容器２を急いで回転させずとも図７に示す給液姿勢から図９に示す中間姿勢に至るまでは棚２１に上下関係を作らず、各棚空間Ｓに均一に液が分離されるので、その後の中間姿勢から培養姿勢までの回転も急いで回転させずとも、各棚空間Ｓに入った液がその分量のまま水平な棚面２１ｂ上に貯留した状態に移行することができる。この結果、細胞培養容器２を適切な速度で姿勢変更することができ、細胞に与えるダメージを軽減することが可能となる。

【0057】

また、駆動機構５としては、第１軸Ｘの回りに細胞培養容器２を回転駆動する第１駆動部５４と、第１軸Ｘと直交する第２軸Ｙの回りに細胞培養容器２を回転駆動する第２駆動部５５と、これらの駆動部５４、５５を制御する制御部たるコントローラＣＴとを備え、第１駆動部５４は第１軸Ｘに沿った方向に位置し、第２駆動部５５は第１駆動部５４の近傍に配置されて第２軸Ｙとの間を第１軸Ｘに平行な方向に沿って動力を伝達する伝達部５６を介して接続されており、少なくとも駆動機構５は第２軸Ｙ方向には嵩張らないので、空間的な制約の大きいインキュベータ４内に適切に配置することができる。

【0058】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は上述した実施形態のみに限定されるものではない。

【0059】

例えば、給排液チューブ６１を接続した状態で姿勢変更する細胞培養容器２に対して、図１２に示すように、給排液チューブ６１に一定のテンションを掛けた状態で余長を巻き取る自動巻き取り機構７を更に備えることも有効である。

【0060】

これによれば、給排液チューブ６１が垂れて、周囲に絡まることが無くなる。また、給排液チューブ６１が垂れないため、給排液チューブ６１の垂れた部分に残るような液を無くすことができる。自動巻き取り機構７としては、例えばアクチュエータを付けた回転機構に給排液チューブ６１を巻き、細胞培養容器２を旋回させる角度に合わせて回転機構のアクチュエータを正逆転し給排液チューブを出し入れすることで細胞培養容器２がどの角度にいても一定のテンションを保てるようにしたものが挙げられる。

【0061】

また、給排液ポートや給排液チューブを、給液と排液に分けて構成することを妨げるものではない。

【0062】

さらに、駆動機構の構成や細胞培養容器を姿勢変更する手順も、中間姿勢を経由できれば、上記以外の構成や手順であってもよい。

【0063】

さらにまた、上記実施形態は、液貯留部たる冷蔵庫１を外部に配置し、この冷蔵庫１内の液をインキュベータ４内の細胞培養容器２（２（Ａ）、２（Ｂ））に直接給液するように表しているが、図１３に示すように、インキュベータ４内に液貯留部たるバッグ１０１を吊り下げるなどして配置し、このバッグ１０１から細胞培養容器２（２（Ａ）、２（Ｂ））に給液を行うように構成してもよい。

【0064】

この場合、図１３（ａ）に示すように、冷蔵庫１からの液を一旦バッグ１０１で蓄積し、その後に細胞培養容器２（２（Ａ）、２（Ｂ））に供給する態様、あるいは、図１３（ｂ）に示すように、外部の冷蔵庫１を持たず、バッグ１０１からの給液のみを行う態様の何れによっても実施可能である。

【0065】

このうち、図１３（ａ）の構成においては、インキュベータ４内に導入する手前で液を予熱する予熱部１０１ａを設けることも有効である。予熱せずに低温の溶液を細部御培養容器２（２（Ａ）、２（Ｂ））に入れると細胞に刺激を与えるおそれがあるが、予め予熱しておけば、インキュベータ４内の温度が変動することを防止することができ、インキュベータ４内の温度制御を適正に行うことが可能になる。

【0066】

このような予熱部１０１ａは、図１の構成に適用することも勿論有効であり、インキュベータ４に導入する手前の液を予熱することで、温度制御の適正化を図ることが可能になる。

【0067】

勿論、インキュベータ４内に導入した液をインキュベータ４内で加熱して細胞培養容器２（２（Ａ）、２（Ｂ））に供給する構成も適宜採用することができる。

【0068】

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0069】

１…液貯留部（冷蔵庫）
２、２（Ａ）、２（Ｂ）…細胞培養容器
３…細胞回収部
４…インキュベータ
５…駆動機構
７…自動巻き取り機構
２１…棚
２１ａ…一端縁
２１ｂ…棚面
２１ｃ…連通部
２１ｅ…立壁
２２…給排液ポート
５４…第１駆動機構
５５…第２駆動機構
１０１…液貯留部（バッグ）
ＣＣＳ…細胞培養システム
ＣＤ…細胞培養装置
ＣＴ…制御部（コントローラ）
Ｌ…閉鎖系のライン
Ｓ…棚空間
Ｘ…第１軸
Ｙ…第２軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【手続補正書】

【提出日】2023-03-23

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多段棚型の細胞培養容器と、
前記細胞培養容器を内部に収容するインキュベータとを有し、
前記細胞培養容器は、細胞培養姿勢において上面に配置された給液ポートおよび排液ポートを有しており、
前記インキュベータ内で前記細胞培養容器の姿勢を変更することにより、前記細胞培養容器の各棚に液を分配する姿勢と、前記細胞培養容器の各棚から液を集めて排液する姿勢とに姿勢変更可能としたことを特徴とする細胞培養システム。

【請求項2】

前記細胞培養容器は、多段棚構造をなす各棚の一端縁側に各棚空間に対する連通部を有し、各棚空間の間は前記連通部以外の部分が相互に仕切られていて、前記連通部が下方に位置するように各棚面を起立させて各棚に均等に液を侵入させる給液姿勢と、その状態から連通部が上に位置するように前記細胞培養容器を回転させて各棚空間の液を分離する中間姿勢と、引き続き各棚の棚面が水平となるように回転させることで各棚面上に液を略均等に行き渡らせる培養姿勢とを取り得ることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養システム。

【請求項3】

前記細胞培養容器は、前記給液ポートに給液チューブが接続され且つ前記排液ポートに排液チューブが接続された状態で、前記インキュベータ内で姿勢を変更可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の細胞培養システム。

【請求項4】

前記給液ポートと前記排液ポートとは、それらを兼ねた給排液ポートとして設けられることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の細胞培養システム。

【請求項5】

前記細胞培養容器は、第１軸の回りを移動して姿勢を変更可能であるとともに、前記第１軸と直交する第２軸の回りを移動して姿勢を変更可能であることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の細胞培養システム。

【請求項6】

前記第１軸は、前記細胞培養容器を通過する回転軸であり、且つ、前記第２軸は、前記細胞培養容器を通過する回転軸であることを特徴とする請求項５に記載の細胞培養システム。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0012】

すなわち、本発明の細胞培養システムは、多段棚型の細胞培養容器と、前記細胞培養容器を内部に収容するインキュベータとを有し、前記細胞培養容器は、細胞培養姿勢において上面に配置された給液ポートおよび排液ポートを有しており、前記インキュベータ内で前記細胞培養容器の姿勢を変更することにより、前記細胞培養容器の各棚に液を分配する姿勢と、前記細胞培養容器の各棚から液を集めて排液する姿勢とに姿勢変更可能としたことを特徴とする。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0014】

本発明の細胞培養システムにおいて、前記細胞培養容器は、多段棚構造をなす各棚の一端縁側に各棚空間に対する連通部を有し、各棚空間の間は前記連通部以外の部分が相互に仕切られていて、前記連通部が下方に位置するように各棚面を起立させて各棚に均等に液を侵入させる給液姿勢と、その状態から連通部が上に位置するように前記細胞培養容器を回転させて各棚空間の液を分離する中間姿勢と、引き続き各棚の棚面が水平となるように回転させることで各棚面上に液を略均等に行き渡らせる培養姿勢とを取り得ることが好適である。
給液姿勢から直ぐに培養姿勢に移行すると、経過的に下の棚ほど液が入り易く、上の棚ほど液が入りにくい不均等な状態になるため、それを防ぐために細胞培養容器を急いで回転させなければならない。このため、細胞にダメージを与える恐れがあり、細胞が乾燥することも懸念される。一方、上記のような中間姿勢を介在させると、細胞培養容器を急いで回転させずとも給液姿勢から中間姿勢までは棚に上下関係を作らず、各棚空間に均一に液が分離されるので、その後の中間姿勢から培養姿勢までの回転も急いで回転させずとも、各棚空間に入った液がその分量のまま水平な棚面上に貯留した状態に移行することができる。この結果、細胞培養容器を適切な速度で姿勢変更することができ、細胞に与えるダメージを軽減し、細胞が乾燥することも防止することが可能となる。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0015】

本発明の細胞培養システムにおいて、前記細胞培養容器は、前記給液ポートに給液チューブが接続され且つ前記排液ポートに排液チューブが接続された状態で、前記インキュベータ内で姿勢を変更可能であることが好適である。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0016】

本発明の細胞培養システムにおいて、前記給液ポートと前記排液ポートとは、それらを兼ねた給排液ポートとして設けられることが好適である。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0017】

本発明の細胞培養システムにおいて、前記細胞培養容器は、第１軸の回りを移動して姿勢を変更可能であるとともに、前記第１軸と直交する第２軸の回りを移動して姿勢を変更可能であることが好適である。

【手続補正7】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0018】

本発明の細胞培養システムにおいて、前記第１軸は、前記細胞培養容器を通過する回転軸であり、且つ、前記第２軸は、前記細胞培養容器を通過する回転軸であることが好適である。

【手続補正8】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正9】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正10】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正11】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】削除

【補正の内容】