特許 7030980 細胞培養装置及び撹拌方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-02-25

(45)【発行日】2022-03-07

(54)【発明の名称】細胞培養装置及び撹拌方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 3/02 20060101AFI20220228BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20220228BHJP

   C12M 1/02 20060101ALI20220228BHJP

   C12M 1/34 20060101ALN20220228BHJP

【ＦＩ】

C12M3/02

C12M1/00 A

C12M1/02 A

C12M1/34 D

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020528835

(86)(22)【出願日】2019-06-28

(86)【国際出願番号】 JP2019025813

(87)【国際公開番号】W WO2020009017

(87)【国際公開日】2020-01-09

【審査請求日】2020-11-25

(31)【優先権主張番号】P 2018128455

(32)【優先日】2018-07-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲田 淳史

(72)【発明者】

【氏名】加藤 伸彦

(72)【発明者】

【氏名】高山 英俊

【審査官】天野 皓己

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１５／０５６３０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０１５５６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０２１０２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１５５５００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０１３３９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０１３３９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０５６１４２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／１２１２９５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１２Ｍ １／００ ー ３／１０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

３つ以上の複数の培養容器と、
前記複数の培養容器を相互に接続する流路と、
前記複数の培養容器のうちのいずれかに収容された細胞懸濁液を、前記流路を介して前記複数の培養容器のうちの他のいずれかに移送する移送制御を行う移送制御部と、
前記流路の途中に配置され、前記流路を通過する細胞懸濁液に含まれる細胞をモニタするモニタ装置と、
を含み、
前記移送制御部は、前記移送制御において移送する細胞懸濁液を、前記流路の、前記モニタ装置が配置された部位を通過させ、
前記移送制御部は、前記モニタ装置によってモニタされた細胞の状態に基づいて、当該細胞を含む細胞懸濁液の次の移送までの期間を定める、
細胞培養装置。

【請求項2】

前記複数の培養容器を収容する収容容器を更に含む
請求項１に記載の細胞培養装置。

【請求項3】

前記モニタ装置は、前記流路を通過する細胞懸濁液に含まれる細胞を撮像する撮像装置を含む
請求項１に記載の細胞培養装置。

【請求項4】

前記移送制御部は、前記モニタ装置によってモニタされた細胞凝集体のサイズが大きい程、当該細胞凝集体を含む細胞懸濁液の次の移送までの期間を短くする、
請求項１に記載の細胞培養装置。

【請求項5】

３つ以上の複数の培養容器と、
前記複数の培養容器を相互に接続する流路と、
前記複数の培養容器のうちのいずれかに収容された細胞懸濁液を、前記流路を介して前記複数の培養容器のうちの他のいずれかに移送する移送制御を行う移送制御部と、
前記流路の途中に配置され、前記流路を通過する細胞懸濁液に含まれる細胞をモニタするモニタ装置と、
を含み、
前記モニタ装置は、第１の流通口及び前記第１の流通口に連通する第２の流通口を有するフローセルを含み、
前記流路は、前記第１の流通口及び前記複数の培養容器のうちのいずれか１つ以上を含む第１の群に接続された第１の流路と、前記第２の流通口及び前記複数の培養容器のうちの他の２つ以上を含む第２の群に接続された第２の流路と、を含み、
前記移送制御部は、前記第１の群の培養容器のいずれかから前記第２の群の培養容器のいずれかへ、又は前記第２の群の培養容器のいずれかから前記第１の群の培養容器のいずれかへ、収容された細胞懸濁液を移送する、
細胞培養装置。

【請求項6】

前記移送制御部は、前記移送制御において、前記複数の培養容器のうちのいずれか２つ以上に収容された細胞懸濁液を、前記複数の培養容器のうちの他の１つの培養容器に移送することにより混合する
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の細胞培養装置。

【請求項7】

前記移送制御部は、前記移送制御において、前記培養容器の内部の圧力制御により細胞懸濁液の移送を行う
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の細胞培養装置。

【請求項8】

前記圧力制御は、前記複数の培養容器のうちの移送対象の細胞懸濁液が収容された培養容器の内部への気体の導入により行われる
請求項７に記載の細胞培養装置。

【請求項9】

前記気体として、温度及び組成が調整されたガスが用いられる
請求項８に記載の細胞培養装置。

【請求項10】

前記複数の培養容器の各々に接する伝熱媒体と、
前記伝熱媒体を加熱する熱源と、
を更に含む請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の細胞培養装置。

【請求項11】

３つ以上の複数の培養容器と、前記複数の培養容器を相互に接続する流路と、を含む細胞培養装置の、前記複数の培養容器のうちのいずれかに収容された細胞懸濁液を撹拌する撹拌方法であって、
前記複数の培養容器のうちのいずれかに収容された細胞懸濁液を、前記流路を介して前記複数の培養容器のうちの他のいずれかに移送することにより移送対象の細胞懸濁液を撹拌し、
前記移送対象の細胞懸濁液が、前記流路を通過している間に、前記移送対象の細胞懸濁液に含まれる細胞をモニタし、
モニタされた細胞の状態に基づいて、当該細胞を含む細胞懸濁液の次の移送までの期間を定める、
撹拌方法。

【請求項12】

モニタされた細胞凝集体のサイズが大きい程、当該細胞凝集体を含む細胞懸濁液の次の移送までの期間を短くする
請求項１１に記載の撹拌方法。

【請求項13】

前記複数の培養容器のうちのいずれか２つ以上に収容された細胞懸濁液を、前記複数の培養容器のうちの他の１つの培養容器に移送することにより混合する
請求項１１又は請求項１２に記載の撹拌方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は２０１８年７月５日出願の日本出願第２０１８－１２８４５５号の優先権を主張すると共に、その全文を参照により本明細書に援用する。
開示の技術は、細胞培養装置及び撹拌方法に関する。

【背景技術】

【0002】

細胞培養装置に関する技術として、例えば、以下の技術が知られている。

【0003】

例えば、特表２００２－５３１１１４号公報には、培養菌を収容するための第１及び第２の培養容器、ガス源、培地源、殺菌剤源を含み、２つの培養容器の一方を培地源に、並びに２つの培養容器を互いに選択的に連結させ、他方の培養容器を殺菌剤源に選択的に連結させるための手段を有する導管系を含む装置が記載されている。

【0004】

また、特開２０１５－１８８３９２号公報には、複数の培養容器に培地を供給する培地供給容器と、複数の培養容器として、培養面積の異なる培養容器を備え、複数の培養容器が、それぞれ他の容器との内容物の移送用のポートを一つ備え、培地供給容器に複数の培養容器が培養面積の小さい順にチューブを用いて接続された細胞培養システムが記載されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

大量の細胞を培地とともに培養容器に収容して培養する場合、細胞の増殖に必要な栄養分及び酸素を、細胞全体に行き渡らせるために、細胞及び培地を含む細胞懸濁液を、撹拌翼を用いて撹拌することが行われている。しかしながら、撹拌翼を用いて細胞懸濁液を撹拌すると、細胞にせん断力が作用し、これによって細胞がダメージを受け、その結果、細胞の増殖性が低下したり、生存率が低下したりするおそれがある。

【0006】

大量培養においては、培地中における栄養分及び酸素の偏りが生じやすくなることから、撹拌処理の重要性が高まる一方、撹拌に必要なエネルギーが大きくなるため、細胞へのダメージが大きくなるものと考えられる。

【0007】

開示の技術は、上記の点に鑑みてなされたものであり、細胞懸濁液の撹拌を、細胞へのダメージを抑制しつつ行うことができる細胞培養装置及び撹拌方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

開示の技術に係る細胞培養装置は、３つ以上の複数の培養容器と、複数の培養容器を相互に接続する流路と、複数の培養容器のうちのいずれかに収容された細胞懸濁液を、流路を介して前記複数の培養容器のうちの他のいずれかに移送する移送制御を行う移送制御部と、を含む。

【0009】

これにより、細胞懸濁液の撹拌を、細胞へのダメージを抑制しつつ行うことが可能となる。

【0010】

開示の技術に係る細胞培養装置は、複数の培養容器を収容する収容容器を更に含んでいてもよい。

【0011】

収容容器がインキュベータとして機能することで、細胞にとって好ましい培養環境を形成することができる。

【0012】

開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置は、流路の途中に配置され、流路を通過する細胞懸濁液に含まれる細胞をモニタするモニタ装置を更に含んでいてもよい。

【0013】

これにより、細胞懸濁液の撹拌処理に並行して、細胞懸濁液に含まれる細胞の全数観察が可能となる。

【0014】

モニタ装置は、流路を通過する細胞懸濁液に含まれる細胞を撮像する撮像装置を含んでいてもよい。

【0015】

これにより、細胞懸濁液の撹拌処理に並行して、細胞懸濁液に含まれる細胞の画像を取得することが可能である。

【0016】

移送制御部は、移送制御において移送する細胞懸濁液を、流路の、モニタ装置が配置された部位を通過させることが好ましい。

【0017】

これにより、細胞懸濁液の撹拌処理に並行して、細胞懸濁液に含まれる細胞の全数観察が可能となる。

【0018】

移送制御部は、モニタ装置によってモニタされた細胞の状態に基づいて、当該細胞を含む細胞懸濁液の次の移送までの期間を定める。

【0019】

これにより、移送制御において、細胞の状態に応じた適切なサイクルタイムを設定することが可能となる。

【0020】

培養容器は４つ以上であってもよい。モニタ装置は、第１の流通口及び第１の流通口に連通する第２の流通口を有するフローセルを含んでいてもよい。流路は、第１の流通口及び複数の培養容器のうちのいずれか２つ以上に接続された第１の流路と、第２の流通口及び複数の培養容器のうちの他の２つ以上に接続された第２の流路と、を含んでいてもよい。

【0021】

これにより、培養容器間で細胞懸濁液を往復移動させることなく、１サイクルの移送制御を完了させることができるので、細胞懸濁液の撹拌処理を効率的に行うことが可能となる。

【0022】

移送制御部は、移送制御において、複数の培養容器のうちのいずれか２つ以上に収容された細胞懸濁液を、複数の培養容器のうちの他の１つの培養容器に移送することにより混合してもよい。

【0023】

これにより、複数の培養容器に収容された細胞懸濁液について、撹拌処理と並行して混合処理を行いことができるので、培養容器間での細胞の品質のばらつきを抑制することができる。

【0024】

移送制御部は、移送制御において、培養容器の内部の圧力制御により細胞懸濁液の移送を行ってもよい。また、上記の圧力制御は、複数の培養容器のうちの移送対象の細胞懸濁液が収容された培養容器の内部への気体の導入により行われてもよい。

【0025】

これにより、細胞懸濁液の移送を、細胞へのダメージを抑制しつつ行うことが可能である。

【0026】

上記の圧力制御において、培養容器の内部に導入される気体として、温度及び組成が調整されたガスが用いられてもよい。

【0027】

これにより、細胞にとって好ましい培養環境を形成することができる。

【0028】

開示の技術に係る細胞培養装置は、培養容器の各々に接する伝熱媒体と、伝熱媒体を加熱する熱源と、を更に含んでいてもよい。

【0029】

これにより、培養容器に収容された細胞懸濁液の温度を所望の温度に制御することでき、細胞にとって好ましい培養環境を形成することができる。

【0030】

開示の技術に係る撹拌方法は、３つ以上の複数の培養容器と、複数の培養容器を相互に接続する流路と、を含む細胞培養装置の、複数の培養容器のうちのいずれかに収容された細胞懸濁液を撹拌する撹拌方法であって、複数の培養容器のうちのいずれかに収容された細胞懸濁液を、流路を介して複数の培養容器のうちの他のいずれかに移送することにより移送対象の細胞懸濁液を撹拌することを含む。

【0031】

これにより、細胞懸濁液の撹拌を、細胞へのダメージを抑制しつつ行うことが可能となる。

【0032】

開示の技術に係る撹拌方法は、移送対象の細胞懸濁液が、流路を通過している間に、移送対象の細胞懸濁液に含まれる細胞をモニタすることを含んでいてもよい。

【0033】

これにより、細胞懸濁液の撹拌処理に並行して、細胞懸濁液に含まれる細胞の全数観察が可能となる。

【0034】

開示の技術に係る撹拌方法は、モニタされた細胞の状態に基づいて、当該細胞を含む細胞懸濁液の次の移送までの期間を定めることを含んでいてもよい。この場合、モニタされた細胞凝集体のサイズが大きい程、当該細胞凝集体を含む細胞懸濁液の次の移送までの期間を短くすることが好ましい。

【0035】

これにより、細胞の状態に応じた適切なサイクルタイムを設定することが可能となる。

【0036】

開示の技術に係る撹拌方法は、複数の培養容器のうちのいずれか２つ以上に収容された細胞懸濁液を、複数の培養容器のうちの他の１つの培養容器に移送することにより混合することを含む。

【0037】

これにより、複数の培養容器に収容された細胞懸濁液について、撹拌処理と並行して混合処理を行いことができるので、培養容器間での細胞の品質のばらつきを抑制することができる。

【発明の効果】

【0038】

開示の技術によれば、細胞懸濁液の撹拌を、細胞へのダメージを抑制しつつ行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0039】

【図1】開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置の構成の一例を示す図である。

【図2A】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図2B】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図2C】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図2D】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図2E】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図2F】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図2G】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図3】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示すタイミングチャートである。

【図4】開示の技術の実施形態に係る移送制御部が移送制御を行う場合に実施する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図5】開示の技術の実施形態に係るヒータを備えた伝熱媒体の構成の一例を示す斜視図である。

【図6】開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置の構成の一例を示す図である。

【図7】開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置の構成の一例を示す図である。

【図8A】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図8B】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図8C】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図8D】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図8E】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図9】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示すタイミングチャートである。

【図10A】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図10B】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図10C】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図11A】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図11B】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図11C】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図12】開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置の構成の一例を示す図である。

【図13A】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図13B】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図13C】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図13D】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図13E】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図13F】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示す図である。

【図14】開示の技術の実施形態に係る移送制御の一例を示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、本開示の実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。

【0041】

［第１の実施形態］
図１は、開示の技術の第１の実施形態に係る細胞培養装置１の構成の一例を示す図である。細胞培養装置１は、複数の培養容器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、モニタ装置３０および移送制御部４０を含んで構成されている。

【0042】

培養容器１０Ａ～１０Ｄの各々は、複数の細胞及び細胞凝集体の少なくとも一方を含む細胞懸濁液が収容される容器である。培養容器１０Ａ～１０Ｄの形態は、特に限定されず、例えば、ガラス製またはステンレス製の容器またはガス透過性を有するプラスチックフィルムを含んで構成されるバッグの形態を有する容器を使用することが可能である。なお、図１に示す例では、４つの培養容器１０Ａ～１０Ｄを含む構成が例示されているが、細胞培養装置１は、３つまたは５つ以上の培養容器を含んでいてもよい。

【0043】

培養容器１０Ａ～１０Ｄは、流路２０によって相互に接続されている。流路２０は、培養容器１０Ａ～１０Ｄの各々に対応して設けられた個別流路２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄと、個別流路２１Ａ～２１Ｄを相互に接続する共通流路２２を含んで構成されている。個別流路２１Ａ～２１Ｄの途中には、それぞれ、バルブ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄが設けられている。

【0044】

細胞培養装置１は、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部の圧力を調整するための圧力調整機構５０を有する。圧力調整機構５０は、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部に導入されるガスが流通するガス導入配管５１と、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部から排出されたガスが流通するガス排出配管５２とを有する。ガス導入配管５１は、培養容器１０Ａ～１０Ｄの各々に対応して設けられた個別配管５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄを有する。個別配管５１Ａ～５１Ｄの途中には、それぞれ、バルブ６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄが設けられている。ガス排出配管５２は、培養容器１０Ａ～１０Ｄの各々に対応して設けられた個別配管５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄを有する。個別配管５２Ａ～５２Ｄの途中には、それぞれ、バルブ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄが設けられている。圧力調整機構５０によって、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部の圧力のバランスを調整することにより、培養容器１０Ａ～１０Ｄの相互間で、これらに収容されている細胞懸濁液が移送される。なお、培養容器１０Ａ～１０Ｄに導入するガスとして、温度及び組成が調整されたガスを用いてもよい。これにより、培養容器１０Ａ～１０Ｄにおいて、好ましい培養環境を形成することが可能となる。

【0045】

共通流路２２の、個別流路２１Ｃとの接続部と、個別流路２１Ｄとの接続部との間の区間Ｘには、モニタ装置３０が設けられている。モニタ装置３０は、共通流路２２の区間Ｘを通過する細胞懸濁液に含まれる細胞をモニタする。モニタ装置３０は、フローセル３１及び撮像装置３３を含んで構成されている。

【0046】

フローセル３１は、その全体が、ガラスまたはプラスチック等の光透過性を有する材料で構成されている。フローセル３１は、第１の流通口３２ａと、第１の流通口３２ａに連通する第２の流通口３２ｂとを有している。

【0047】

撮像装置３３は、フローセル３１の第１の流通口３２ａと第２の流通口３２ｂとの間の領域に撮像視野が設定されており、第１の流通口３２ａ及び第２の流通口３２ｂのうちの一方から他方に向けて流れる細胞懸濁液に含まれる細胞（細胞凝集体）を、フローセル３１越しに連続的に撮像する。撮像装置３３によって撮像された複数の画像は、移送制御部４０に送信される。

【0048】

移送制御部４０は、培養容器１０Ａ～１０Ｄのうちのいずれかに収容された細胞懸濁液を、流路２０を介して他のいずれかの培養容器に移送する移送制御を行う。移送制御部４０は、バルブ６０Ａ～６０Ｄ、バルブ６１Ａ～６１Ｄ、バルブ６２Ａ～６２Ｄに対して制御信号Ｓｃを供給して、これらのバルブを選択的に開閉することにより上記の移送制御を行う。移送制御によって移送される細胞懸濁液の液流によって、細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素を細胞全体に行き渡らせることができる。移送制御部４０は、細胞懸濁液が、モニタ装置３０が配置された共通流路２２の区間Ｘを通過するように、移送制御を行う。

【0049】

移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送を、培養容器１０Ａ～１０Ｄ毎に、断続的に行う。移送制御部４０は、モニタ装置３０によってモニタされた細胞（細胞凝集体）の状態に基づいて、当該細胞（細胞凝集体）を含む細胞懸濁液の次の移送までの期間を定める。より具体的には、移送制御部４０は、モニタ装置３０を構成する撮像装置３３から供給される複数の画像から、移送対象の細胞懸濁液に含まれる複数の細胞凝集体の平均サイズを導出する。移送制御部４０は、導出した細胞凝集体の平均サイズに基づいて、当該細胞凝集体を含む細胞懸濁液の次の移送までの期間を定める。

【0050】

以下において、移送制御部４０における移送制御の一例を、図２Ａ～図２Ｇを参照しつつ説明する。

【0051】

初期状態において、図２Ａに示すように、培養容器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃには、それぞれ、複数の細胞（細胞凝集体）を含む細胞懸濁液が収容されており、培養容器１０Ｄは空状態であるものとする。培養容器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃには、複数の細胞（細胞凝集体）が、培地中に静止した状態で浮遊している。培地中に複数の細胞（細胞凝集体）を浮遊させるために、培地には増粘剤が添加されていてもよい。また、初期状態において、バルブ６０Ａ～６０Ｄ、６１Ａ～６１Ｄ、６２Ａ～６２Ｄは、それぞれ閉状態であるものとする。

【0052】

移送制御部４０は、バルブ６０Ａ、６０Ｄ、６１Ａ、６２Ｄにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ａの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ａの内部が加圧され、図２Ｂに示すように、培養容器１０Ａの内部に収容されている細胞懸濁液は、個別流路２１Ａ及び共通流路２２を経由して、培養容器１０Ｄに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。すなわち、モニタ装置３０を構成する撮像装置３３は、フローセル３１を通過する細胞懸濁液に含まれる細胞を連続的に撮像する。撮像装置３３は、例えば、移送対象の細胞懸濁液に含まれる全ての細胞（細胞凝集体）を撮像可能な間隔で撮像を行う。なお、撮像装置３３は、移送対象の細胞懸濁液に含まれる一部の細胞（細胞凝集体）を撮像してもよい。撮像装置３３によって撮像された細胞の画像は、移送制御部４０に供給される。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ａ、６０Ｄ、６１Ａ、６２Ｄを閉状態に制御する。

【0053】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ａ、６０Ｄ、６２Ａ、６１Ｄを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｄの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｄの内部が加圧され、図２Ｃに示すように、培養容器１０Ｄの内部に収容されている細胞懸濁液は、個別流路２１Ｄ及び共通流路２２を経由して、培養容器１０Ａに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ａ、６０Ｄ、６２Ａ、６１Ｄを閉状態に制御する。

【0054】

このように、移送制御部４０は、初期状態において、培養容器１０Ａに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ｄに移送した後、培養容器１０Ａに戻す移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。なお、培養容器１０Ｄから培養容器１０Ａに細胞懸濁液を戻す場合には、モニタ装置３０による細胞のモニタを省略してもよい。

【0055】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ｂ、６０Ｄ、６１Ｂ、６２Ｄにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｂの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｂの内部が加圧され、図２Ｄに示すように、培養容器１０Ｂの内部に収容されている細胞懸濁液は、個別流路２１Ｂ及び共通流路２２を経由して、培養容器１０Ｄに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ｂ、６０Ｄ、６１Ｂ、６２Ｄを閉状態に制御する。

【0056】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ｂ、６０Ｄ、６２Ｂ、６１Ｄを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｄの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｄの内部が加圧され、図２Ｅに示すように、培養容器１０Ｄの内部に収容されている細胞懸濁液は、個別流路２１Ｄ及び共通流路２２を経由して、培養容器１０Ｂに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ｂ、６０Ｄ、６２Ｂ、６１Ｄを閉状態に制御する。

【0057】

このように、移送制御部４０は、初期状態において、培養容器１０Ｂに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ｄに移送した後、培養容器１０Ｂに戻す移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。なお、培養容器１０Ｄから培養容器１０Ｂに細胞懸濁液を戻す場合には、モニタ装置３０による細胞のモニタを省略してもよい。

【0058】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ｃ、６０Ｄ、６１Ｃ、６２Ｄにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｃの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｃの内部が加圧され、図２Ｆに示すように、培養容器１０Ｃの内部に収容されている細胞懸濁液は、個別流路２１Ｃ及び共通流路２２を経由して、培養容器１０Ｄに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ｃ、６０Ｄ、６１Ｃ、６２Ｄを閉状態に制御する。

【0059】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ｃ、６０Ｄ、６２Ｃ、６１Ｄを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｄの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｄの内部が加圧され、図２Ｇに示すように、培養容器１０Ｄの内部に収容されている細胞懸濁液は、個別流路２１Ｄ及び共通流路２２を経由して、培養容器１０Ｃに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ｃ、６０Ｄ、６２Ｃ、６１Ｄを閉状態に制御する。

【0060】

このように、移送制御部４０は、初期状態において、培養容器１０Ｃに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ｄに移送した後、培養容器１０Ｃに戻す移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。なお、培養容器１０Ｄから培養容器１０Ｃに細胞懸濁液を戻す場合には、モニタ装置３０による細胞のモニタを省略してもよい。

【0061】

以上のように、本実施形態に係る細胞培養装置１によれば、細胞懸濁液の移送は、培養容器毎に行われ、１つの培養容器に収容された細胞懸濁液の移送は、間欠的に行われる。

【0062】

図３は、図２Ａ～図２Ｇに示す一連の移送制御に対応するタイミングチャートである。図３には、細胞懸濁液の「存在」及び「不存在」が培養容器毎に示されている。図３において、細胞懸濁液の「存在」がハイレベルに対応し、細胞懸濁液の「不存在」がローレベルに対応する。図３に示すように、移送制御部４０は、培養容器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各々と、培養容器１０Ｄとの間での細胞懸濁液の各１往復の移送を１セットとする移送制御を、繰り返し実施する。移送制御部４０は、モニタ装置３０によってモニタされた細胞（細胞凝集体）の状態に基づいて、培養容器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃに収容されている細胞懸濁液の次の移送までの期間（サイクルタイムＴ）を定める。

【0063】

図４は、移送制御部が、一例として、培養容器１０Ａに収容された細胞懸濁液について移送制御を行う場合に実施する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【0064】

ステップＳ１において、移送制御部４０は、バルブ６０Ａ、６０Ｄ、６１Ａ、６２Ｄにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ａの内部に収容されている細胞懸濁液は、培養容器１０Ｄに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞（細胞凝集体）が、撮像装置３３によって撮像される。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ａ、６０Ｄ、６１Ａ、６２Ｄを閉状態に制御する。

【0065】

ステップＳ２において、移送制御部４０は、撮像装置３３によって撮像された細胞の複数の画像を取得する。

【0066】

ステップＳ３において、移送制御部４０は、バルブ６０Ａ、６０Ｄ、６２Ａ、６１Ｄを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｄの内部に収容されている細胞懸濁液は、培養容器１０Ａに移送される。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ａ、６０Ｄ、６２Ａ、６１Ｄを閉状態に制御する。

【0067】

ステップＳ４において、移送制御部４０は、ステップＳ２において取得した複数の画像から、当該細胞懸濁液に含まれる細胞凝集体の平均サイズを導出する。例えば、当該細胞懸濁液に含まれる細胞凝集体の各々について、球形近似して得られる直径の算術平均値を、細胞凝集体の平均サイズとして適用してもよい。

【0068】

ステップＳ５において、移送制御部４０は、例えば、下記の表１に例示されるテーブルを参照することにより、ステップＳ４において導出した細胞凝集体の平均サイズに対応するサイクルタイムＴを導出する。表１に例示されるテーブルにおいて、細胞凝集体の平均サイズ１００μｍ以上１５０μｍ未満に対してサイクルタイムＴ１（例えば６時間～１２時間）が割り当てられ、細胞凝集体の平均サイズ１５０μｍ以上２５０μｍ未満に対してサイクルタイムＴ２（例えば４時間～１０時間）が割り当てられ、細胞凝集体の平均サイズ２５０μｍ以上５００μｍ未満に対してサイクルタイムＴ３（２時間～８時間）が割り当てられている。なお、Ｔ１≧Ｔ２≧Ｔ３である。移送制御部４０は、テーブルを参照することにより導出したサイクルタイムＴを、培養容器１０Ａに収容された細胞懸濁液の次の移送までの期間として定める。

【表1】

【0069】

移送制御部４０は、培養容器１０Ｂ及び１０Ｃに収容された細胞懸濁液について移送制御を行う場合についても、上記と同様の処理を実施する。なお、培養容器１０Ａ～１０Ｃの各々に収容される細胞懸濁液に含まれる細胞凝集体の平均サイズが概ね同じであることが想定される場合には、培養容器１０Ａ～１０Ｃのいずれかに収容された細胞懸濁液に含まれる細胞凝集体の平均サイズに基づいて導出したサイクルタイムＴを、他の培養容器に収容された細胞懸濁液の移送制御において適用してもよい。

【0070】

以上のように、開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置１によれば、培養容器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃと、培養容器１０Ｄとの間で細胞懸濁が移送されることで、細胞懸濁液が撹拌される。これにより、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。細胞懸濁液の撹拌を、細胞懸濁液の移送によって行うことで、撹拌翼を用いて撹拌を行う場合と比較して、細胞へのダメージを小さくすることができる。すなわち、開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置１によれば、細胞懸濁液の撹拌を、細胞へのダメージを抑制しつつ行うことが可能となる。

【0071】

また、開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置１によれば、モニタ装置３０が、共通流路２２の区間Ｘに配置されており、細胞懸濁液の移送が行われている間、移送対象の細胞懸濁液に含まれる細胞（細胞凝集体）がモニタ装置３０によってモニタされる。これにより、細胞懸濁液の撹拌処理と並行して、当該細胞懸濁液に含まれる細胞（細胞凝集体）の全数観察を行うことが可能となる。

【0072】

また、モニタ装置３０によってモニタされた細胞（細胞凝集体）の状態に応じて移送制御のサイクルタイムＴが定められる。より具体的には、撮像装置３３によって撮像された画像から導出された細胞凝集体の平均サイズが相対的に小さい場合には、移送制御のサイクルタイムＴとして相対的に長い期間が設定される。一方、撮像装置３３によって撮像された画像から導出された細胞凝集体の平均サイズが相対的に大きい場合には、移送制御のサイクルタイムＴとして相対的に短い期間が設定される。サイズが相対的に小さい細胞凝集体は、細胞懸濁液の液流によって生じるせん断力に対する耐性が相対的に低く、且つ栄養分及び酸素の必要量は相対的に少ない。一方、サイズが相対的に大きい細胞凝集体は、細胞懸濁液の液流によって生じるせん断力に対する耐性が相対的に高く、且つ栄養分及び酸素の必要量は相対的に多い。従って、上記のように、細胞凝集体の平均サイズに応じて移送制御のサイクルタイムＴを定めることで、細胞凝集体のサイズに適した移送制御（撹拌処理）のサイクルタイムＴの設定を行うことができる。

【0073】

なお、モニタ装置３０による細胞のモニタ結果を、移送制御のサイクルタイムＴの設定以外の目的で利用してもよい。例えば、撮像装置３３によって撮像された細胞（細胞凝集体）の画像に基づいて、培地交換または継代処理を実施するタイミングを定めてもよい。また、撮像装置３３によって撮像された細胞（細胞凝集体）の画像に基づいて、細胞の良否判定を行ってもよい。

【0074】

また、細胞培養装置１は、図５に示すように、培養容器１０Ａ～１０Ｄの各々と接する伝熱媒体８０と、伝熱媒体８０を加熱するヒータ（熱源）８１とを備えていてもよい。伝熱媒体８０は、金属または樹脂等の熱伝導率の比較的高い一対の板状部材を含んで構成されており、培養容器１０Ａ～１０Ｄの各々は、一対の板状部材の間に挟まれる。一対の板状部材は、相互の間隔が一定となるように構成されている。ヒータ８１は、伝熱媒体８０の、培養容器１０Ａ～１０Ｄの接触面とは反対側の面に取り付けられている。ヒータ８１から発せられる熱は、伝熱媒体８０を介して、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部に収容された細胞懸濁液に伝導する。ヒータ８１の温度は、培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容された細胞懸濁液が所望の温度（例えば３７℃）を維持するように制御される。

【0075】

このように、培養容器１０Ａ～１０Ｄを、伝熱媒体８０を構成する一対の板状部材の間に挟むことで、培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容された細胞懸濁液の温度を所望の温度に制御することでき、細胞にとって好ましい培養環境を形成することができる。また、培養容器１０Ａ～１０Ｄが、例えばプラスチックフィルムを含んで構成されるバッグの形態を有する場合、細胞懸濁液を移送する際に、移送対象の細胞懸濁液を収容した培養容器の内部を加圧すると、当該培養容器の容積が拡大する。その結果、培養容器の内部の圧力制御が困難となり、細胞懸濁液の払い出し制御が困難となる。培養容器１０Ａ～１０Ｄを、伝熱媒体８０を構成する一対の板状部材の間に挟むことで、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部を加圧した場合の容積の拡大を拘束することができるので、培養容器の内部の圧力制御が容易となり、細胞懸濁液の払い出し制御が容易となる。

【0076】

［第２の実施形態］
図６は、開示の技術の第２の実施形態に係る細胞培養装置１Ａの構成の一例を示す図である。

【0077】

細胞培養装置１Ａは、培養容器１０Ａ～１０Ｄを収容する収容容器７０を含んでいる。収容容器７０は、インキュベータとしての機能を備えており、収容容器７０の内部の温度を一定（例えば３７℃）に保持する温度制御機構を有する。また、培養容器１０Ａ～１０Ｄがガス透過性を有するプラスチックフィルムを含んで構成されるバッグの形態を有する場合、収容容器７０の内部には、組成が調整された酸素及び二酸化炭素を含むガスが導入される。これにより、培養容器１０Ａ～１０Ｄ内に収容された細胞懸濁液に、細胞の増殖に必要な酸素及び二酸化炭素を取り込むことができる。なお、本実施形態において、個別流路２１Ａ～２１Ｄ、共通流路２２、ガス導入配管５１、ガス排出配管５２、モニタ装置３０及び移送制御部４０は、収容容器７０の外部に設けられている。

【0078】

本実施形態に係る細胞培養装置１Ａによれば、培養容器１０Ａ～１０Ｄは、インキュベータとして機能する収容容器７０の内部に収容されるので、培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容された細胞にとって好ましい培養環境を形成することができる。

【0079】

［第３の実施形態］
図７は、開示の技術の第３の実施形態に係る細胞培養装置１Ｂの構成の一例を示す図である。

【0080】

細胞培養装置１Ｂは、培養容器１０Ａ～１０Ｄの容積よりも大きい容積を有する培養容器１０Ｅを備える。培養容器１０Ｅは、個別流路２１Ｅを介して共通流路２２に接続されている。個別流路２１Ｅの途中には、バルブ６０Ｅが設けられている。ガス導入配管５１は、培養容器１０Ｅに対応して設けられた個別配管５１Ｅを有する。個別配管５１Ｅの途中にはバルブ６１Ｅが設けられている。ガス排出配管５２は、培養容器１０Ｅに対応して設けられた個別配管５２Ｅを有する。個別配管５２Ｅの途中にはバルブ６２Ｅが設けられている。モニタ装置３０は、共通流路２２の、個別流路２１Ｄとの接続部と、個別流路２１Ｅとの接続部との間の区間Ｘに設けられている。

【0081】

図８Ａ～図８Ｅは、本実施形態に係る細胞培養装置１Ｂの移送制御部４０における移送制御の一例を示す図である。

【0082】

初期状態において、図８Ａに示すように、培養容器１０Ａ～１０Ｄには、それぞれ、複数の細胞（細胞凝集体）を含む細胞懸濁液が収容されており、培養容器１０Ｅは空状態であるものとする。培養容器１０Ａ～１０Ｄには、複数の細胞（細胞凝集体）が、培地中に静止した状態で浮遊している。

【0083】

また、初期状態において、バルブ６０Ａ～６０Ｅ、６１Ａ～６１Ｅ、６２Ａ～６２Ｅは、それぞれ閉状態であるものとする。

【0084】

移送制御部４０は、バルブ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｅ、６１Ａ、６１Ｂ、６２Ｅにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ａ及び１０Ｂの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ａ及び１０Ｂの内部が加圧され、図８Ｂに示すように、培養容器１０Ａ及び１０Ｂの内部に収容されている細胞懸濁液は、培養容器１０Ｅに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。すなわち、モニタ装置３０を構成する撮像装置３３は、フローセル３１を通過する細胞懸濁液に含まれる細胞を連続的に撮像する。撮像装置３３は、例えば、移送対象の細胞懸濁液に含まれる全ての細胞（細胞凝集体）を撮像可能な間隔で撮像を行う。撮像装置３３によって撮像された細胞の画像は、移送制御部４０に供給される。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｅ、６１Ａ、６１Ｂ、６２Ｅを閉状態に制御する。

【0085】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｅ、６２Ａ、６２Ｂ、６１Ｅを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｅの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｅの内部が加圧され、図８Ｃに示すように、培養容器１０Ｅの内部に収容されている細胞懸濁液は、培養容器１０Ａ及び１０Ｂに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｅ、６２Ａ、６２Ｂ、６１Ｅを閉状態に制御する。

【0086】

このように、移送制御部４０は、初期状態において、培養容器１０Ａ及び１０Ｂに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ｅに移送した後、培養容器１０Ａ及び１０Ｂに戻す移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。また、初期状態において、培養容器１０Ａ及び１０Ｂに収容されている細胞懸濁液は、移送先の培養容器１０Ｅ内において混合される。なお、本実施形態では、培養容器１０Ａと培養容器１０Ｅとの間での細胞懸濁液の移送と、培養容器１０Ｂと培養容器１０Ｅとの間での細胞懸濁液の移送とを同時に行う場合を例示したが、これらの移送を順次行ってもよい。また、培養容器１０Ｅから培養容器１０Ａ及び１０Ｂに細胞懸濁液を戻す場合には、モニタ装置３０による細胞のモニタを省略してもよい。

【0087】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、６１Ｃ、６１Ｄ、６２Ｅにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｃ及び１０Ｄの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｃ及び１０Ｄの内部が加圧され、図８Ｄに示すように、培養容器１０Ｃ及び１０Ｄの内部に収容されている細胞懸濁液は、培養容器１０Ｅに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、６１Ｃ、６１Ｄ、６２Ｅを閉状態に制御する。

【0088】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、６２Ｃ、６２Ｄ、６１Ｅを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｅの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｅの内部が加圧され、図８Ｅに示すように、培養容器１０Ｅの内部に収容されている細胞懸濁液は、培養容器１０Ｃ及び１０Ｄに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、６２Ｃ、６２Ｄ、６１Ｅを閉状態に制御する。

【0089】

このように、移送制御部４０は、初期状態において、培養容器１０Ｃ及び１０Ｄに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ｅに移送した後、培養容器１０Ｃ及び１０Ｄに戻す移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。また、初期状態において、培養容器１０Ｃ及び１０Ｄに収容されている細胞懸濁液は、移送先の培養容器１０Ｅ内において混合される。なお、本実施形態では、培養容器１０Ｃと培養容器１０Ｅとの間での細胞懸濁液の移送と、培養容器１０Ｄと培養容器１０Ｅとの間での細胞懸濁液の移送とを同時に行う場合を例示したが、これらの移送を順次行ってもよい。また、培養容器１０Ｅから培養容器１０Ｃ及び１０Ｄに細胞懸濁液を戻す場合には、モニタ装置３０による細胞のモニタを省略してもよい。

【0090】

図９は、図８Ａ～図８Ｅに示す一連の移送制御に対応するタイミングチャートである。図９には、細胞懸濁液の「存在」及び「不存在」が、培養容器毎に示されている。図９において、細胞懸濁液の「存在」がハイレベルに対応し、細胞懸濁液の「不存在」がローレベルに対応する。

【0091】

図９に示すように、移送制御部４０は、培養容器１０Ａ～１０Ｄの各々と、培養容器１０Ｅとの間での細胞懸濁液の各１往復の移送を１セットとする移送制御を、繰り返し実施する。移送制御部４０は、モニタ装置３０によってモニタされた細胞の状態に基づいて、培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容された細胞懸濁液の次の移送までの期間（サイクルタイムＴ）を定める。

【0092】

本実施形態に係る細胞培養装置１Ｂによれば、第１の実施形態に係る細胞培養装置１（図１参照）と同様、細胞懸濁液の撹拌を、細胞へのダメージを抑制しつつ行うことが可能である。また、本実施形態に係る細胞培養装置１Ｂによれば、培養容器１０Ａ及び１０Ｂに収容されている細胞懸濁液が移送先の培養容器１０Ｅにおいて混合され、培養容器１０Ｃ及び１０Ｄに収容されている細胞懸濁液が移送先の培養容器１０Ｅにおいて混合される。これにより、培養容器間での細胞の品質のばらつきを抑制することが可能となる。

【0093】

図１０Ａ～図１０Ｃは、本実施形態に係る細胞培養装置１Ｂの移送制御部４０における移送制御の他の例を示す図である。

【0094】

初期状態において、図１０Ａに示すように、培養容器１０Ａ～１０Ｄには、それぞれ、複数の細胞（細胞凝集体）を含む細胞懸濁液が収容されており、培養容器１０Ｅは空状態であるものとする。培養容器１０Ａ～１０Ｄには、複数の細胞（細胞凝集体）が、培地中に静止した状態で浮遊している。また、初期状態において、バルブ６０Ａ～６０Ｅ、６１Ａ～６１Ｅ、６２Ａ～６２Ｅは、それぞれ閉状態であるものとする。

【0095】

移送制御部４０は、バルブ６０Ａ～６０Ｅ、６１Ａ～６１Ｄ、６２Ｅにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部が加圧され、図１０Ｂに示すように、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部に収容されている細胞懸濁液は、培養容器１０Ｅに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。すなわち、モニタ装置３０を構成する撮像装置３３は、フローセル３１を通過する細胞懸濁液に含まれる細胞を連続的に撮像する。撮像装置３３は、例えば、移送対象の細胞懸濁液に含まれる全ての細胞（細胞凝集体）を撮像可能な間隔で撮像を行う。撮像装置３３によって撮像された細胞の画像は、移送制御部４０に供給される。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ａ～６０Ｅ、６１Ａ～６１Ｄ、６２Ｅを閉状態に制御する。

【0096】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ａ～６０Ｅ、６２Ａ～６２Ｄ、６１Ｅを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｅの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｅの内部が加圧され、図１０Ｃに示すように、培養容器１０Ｅの内部に収容されている細胞懸濁液は、培養容器１０Ａ～１０Ｄに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ａ～６０Ｅ、６２Ａ～６２Ｄ、６１Ｅを閉状態に制御する。

【0097】

このように、移送制御部４０は、初期状態において培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ｅに移送した後、培養容器１０Ａ～１０Ｄに戻す移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。更に、初期状態において、培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容されている細胞懸濁液は、移送先の培養容器１０Ｅ内において混合される。なお、本実施形態では、培養容器１０Ａ～１０Ｄの各々と培養容器１０Ｅとの間での細胞懸濁液の移送を同時に行う場合を例示したが、これらの移送を順次行ってもよい。また、培養容器１０Ｅから培養容器１０Ａ～１０Ｄに細胞懸濁液を戻す場合には、モニタ装置３０による細胞のモニタを省略してもよい。

【0098】

移送制御部４０は、培養容器１０Ａ～１０Ｄの各々と、培養容器１０Ｅとの間での細胞懸濁液の各１往復の移送を１セットとする移送制御を、繰り返し実施する。移送制御部４０は、モニタ装置３０によってモニタされた細胞の状態に基づいて、培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容された細胞懸濁液の次の移送までの期間（サイクルタイムＴ）を定める。

【0099】

図１０Ａ～図１０Ｃに示す移送制御によれば、培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容されている全ての細胞懸濁液が、移送先の培養容器１０Ｅにおいて混合される。これにより、培養容器間での細胞の品質のばらつきを抑制する効果を更に高めることができる。

【0100】

図１１Ａ～図１１Ｃは、本実施形態に係る細胞培養装置１Ｂの移送制御部４０における移送制御の他の例を示す図である。

【0101】

初期状態において、図１１Ａに示すように、培養容器１０Ａ～１０Ｄには、それぞれ、複数の細胞（細胞凝集体）を含む細胞懸濁液が収容されており、培養容器１０Ｅは空状態であるものとする。培養容器１０Ａ～１０Ｄには、複数の細胞（細胞凝集体）が、培地中に静止した状態で浮遊している。また、初期状態において、バルブ６０Ａ～６０Ｅ、６１Ａ～６１Ｅ、６２Ａ～６２Ｅは、それぞれ閉状態であるものとする。

【0102】

移送制御部４０は、バルブ６０Ａ～６０Ｅ、６１Ａ～６１Ｄ、６２Ｅにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部が加圧され、図１１Ｂに示すように、培養容器１０Ａ～１０Ｄの内部に収容されている細胞懸濁液は、培養容器１０Ｅに移送される。本実施形態では、培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容されている細胞懸濁液の一部（例えば半分）が、それぞれ培養容器１０Ｅに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。すなわち、モニタ装置３０を構成する撮像装置３３は、フローセル３１を通過する細胞懸濁液に含まれる細胞を連続的に撮像する。撮像装置３３は、例えば、移送対象の細胞懸濁液に含まれる全ての細胞（細胞凝集体）を撮像可能な間隔で撮像を行う。撮像装置３３によって撮像された細胞の画像は、移送制御部４０に供給される。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ａ～６０Ｅ、６１Ａ～６１Ｄ、６２Ｅを閉状態に制御する。

【0103】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ａ～６０Ｅ、６２Ａ～６２Ｄ、６１Ｅを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｅの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｅの内部が加圧され、図１１Ｃに示すように、培養容器１０Ｅの内部に収容されている細胞懸濁液は、培養容器１０Ａ～１０Ｄに移送される。細胞懸濁液が、共通流路２２の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ａ～６０Ｅ、６２Ａ～６２Ｄ、６１Ｅを閉状態に制御する。移送制御部４０は、培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容されている細胞懸濁液の一部を培養容器１０Ｅに移送した後、培養容器１０Ａ～１０Ｄに戻す処理を、繰り返し実施する。

【0104】

このように、移送制御部４０は、初期状態において培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ｅとの間で複数回に亘り往復させる移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。更に、初期状態において、培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容されている細胞懸濁液は、移送先の培養容器１０Ｅ内において混合される。なお、本実施形態では、培養容器１０Ａ～１０Ｄと培養容器１０Ｅとの間での細胞懸濁液の移送を同時に行う場合を例示したが、これらの移送を順次行ってもよい。また、培養容器１０Ｅから培養容器１０Ａ～１０Ｄに細胞懸濁液を戻す場合には、モニタ装置３０による細胞のモニタを省略してもよい。

【0105】

移送制御部４０は、培養容器１０Ａ～１０Ｄの各々と、培養容器１０Ｅとの間での細胞懸濁液の所定回数に亘る往復移動を１セットとする移送制御を、繰り返し実施する。移送制御部４０は、モニタ装置３０によってモニタされた細胞の状態に基づいて、培養容器１０Ａ～１０Ｄに収容された細胞懸濁液の次の移送までの期間（サイクルタイムＴ）を定める。

【0106】

[第４の実施形態]
図１２は、開示の技術の第４の実施形態に係る細胞培養装置１Ｃの構成の一例を示す図である。細胞培養装置１Ｃは、複数の培養容器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ及び１０Ｆを備えている。

【0107】

培養容器１０Ａ～１０Ｆは、第１の流路２０Ｌ及び第２の流路２０Ｒを介して相互に接続されている。第１の流路２０Ｌは、培養容器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各々に対応して設けられた個別流路２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃと、個別流路２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ及びフローセル３１の第１の流通口３２ａに接続された共通流路２２Ｌと、を含んで構成されている。個別流路２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの途中には、それぞれ、バルブ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃが設けられている。第２の流路２０Ｒは、培養容器１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆの各々に対応して設けられた個別流路２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆと、個別流路２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆ及びフローセル３１の第２の流通口３２ｂに接続された共通流路２２Ｒと、を含んで構成されている。個別流路２１Ｄ、２１Ｅ、２１Ｆの途中には、それぞれ、バルブ６０Ｄ、６０Ｅ、６０Ｆが設けられている。

【0108】

図１３Ａ～図１３Ｆは、本実施形態に係る細胞培養装置１Ｃの移送制御部４０における移送制御の一例を示す図である。

【0109】

初期状態において、図１３Ａに示すように、培養容器１０Ａ～１０Ｅには、それぞれ、複数の細胞（細胞凝集体）を含む細胞懸濁液が収容されており、培養容器１０Ｆは空状態であるものとする。培養容器１０Ａ～１０Ｅには、複数の細胞（細胞凝集体）が、培地中に静止した状態で浮遊している。また、初期状態において、バルブ６０Ａ～６０Ｆ、６１Ａ～６１Ｆ、６２Ａ～６２Ｆは、それぞれ閉状態であるものとする。

【0110】

移送制御部４０は、バルブ６０Ａ、６０Ｆ、６１Ａ、６２Ｆにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ａの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ａの内部が加圧され、図１３Ｂに示すように、培養容器１０Ａの内部に収容されている細胞懸濁液は、第１の流路２０Ｌ及び第２の流路２０Ｒを経由して、培養容器１０Ｆに移送される。細胞懸濁液が、第１の流路２０Ｌと第２の流路２０Ｒとの間の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。すなわち、モニタ装置３０を構成する撮像装置３３は、フローセル３１を通過する細胞懸濁液に含まれる細胞を連続的に撮像する。撮像装置３３は、例えば、移送対象の細胞懸濁液に含まれる全ての細胞（細胞凝集体）を撮像可能な間隔で撮像を行う。なお、撮像装置３３は、移送対象の細胞懸濁液に含まれる一部の細胞（細胞凝集体）を撮像してもよい。撮像装置３３によって撮像された細胞の画像は、移送制御部４０に供給される。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ａ、６０Ｆ、６１Ａ、６２Ｆを閉状態に制御する。

【0111】

このように、移送制御部４０は、初期状態において、培養容器１０Ａに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ｆに移送する移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。

【0112】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ｄ、６０Ａ、６１Ｄ、６２Ａにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｄの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｄの内部が加圧され、図１３Ｃに示すように、培養容器１０Ｄの内部に収容されている細胞懸濁液は、第１の流路２０Ｌ及び第２の流路２０Ｒを経由して、培養容器１０Ａに移送される。細胞懸濁液が、第１の流路２０Ｌと第２の流路２０Ｒとの間の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。撮像装置３３によって撮像された細胞の画像は、移送制御部４０に供給される。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ｄ、６０Ａ、６１Ｄ、６２Ａを閉状態に制御する。

【0113】

このように、移送制御部４０は、初期状態において、培養容器１０Ｄに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ａに移送する移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。

【0114】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ｂ、６０Ｄ、６１Ｂ、６２Ｄにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｂの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｂの内部が加圧され、図１３Ｄに示すように、培養容器１０Ｂの内部に収容されている細胞懸濁液は、第１の流路２０Ｌ及び第２の流路２０Ｒを経由して、培養容器１０Ｄに移送される。細胞懸濁液が、第１の流路２０Ｌと第２の流路２０Ｒとの間の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。撮像装置３３によって撮像された細胞の画像は、移送制御部４０に供給される。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ｂ、６０Ｄ、６１Ｂ、６２Ｄを閉状態に制御する。

【0115】

このように、移送制御部４０は、初期状態において、培養容器１０Ｂに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ｄに移送する移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。

【0116】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ｅ、６０Ｂ、６１Ｅ、６２Ｂにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｅの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｅの内部が加圧され、図１３Ｅに示すように、培養容器１０Ｅの内部に収容されている細胞懸濁液は、第２の流路２０Ｒ及び第１の流路２０Ｌを経由して、培養容器１０Ｂに移送される。細胞懸濁液が、第１の流路２０Ｌと第２の流路２０Ｒとの間の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。撮像装置３３によって撮像された細胞の画像は、移送制御部４０に供給される。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ｅ、６０Ｂ、６１Ｅ、６２Ｂを閉状態に制御する。

【0117】

このように、移送制御部４０は、初期状態において、培養容器１０Ｅに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ｂに移送する移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。

【0118】

次に、移送制御部４０は、バルブ６０Ｃ、６０Ｅ、６１Ｃ、６２Ｅにそれぞれ制御信号Ｓｃを供給することで、これらのバルブを開状態に制御する。これにより、培養容器１０Ｃの内部にガス導入配管５１を介してガスが導入され、培養容器１０Ｃの内部が加圧され、図１３Ｆに示すように、培養容器１０Ｃの内部に収容されている細胞懸濁液は、第１の流路２０Ｌ及び第２の流路２０Ｒを経由して、培養容器１０Ｅに移送される。細胞懸濁液が、第１の流路２０Ｌと第２の流路２０Ｒとの間の区間Ｘを通過する間、当該細胞懸濁液に含まれる細胞が、モニタ装置３０によってモニタされる。撮像装置３３によって撮像された細胞の画像は、移送制御部４０に供給される。移送制御部４０は、細胞懸濁液の移送完了後、バルブ６０Ｃ、６０Ｅ、６１Ｃ、６２Ｅを閉状態に制御する。

【0119】

このように、移送制御部４０は、初期状態において、培養容器１０Ｃに収容されている細胞懸濁液を、培養容器１０Ｅに移送する移送制御を行う。これにより、移送された細胞懸濁液は撹拌され、培地に含まれる栄養分及び酸素が細胞全体に行き渡る。

【0120】

図１４は、図１３Ａ～図１３Ｆに示す一連の移送制御に対応するタイミングチャートである。図１４には、細胞懸濁液の「存在」及び「不存在」が、培養容器毎に示されている。図１４において、細胞懸濁液の「存在」がハイレベルに対応し、細胞懸濁液の「不存在」がローレベルに対応する。図１４に示すように、移送制御部４０は、培養容器１０Ａ～１０Ｆの相互間での細胞懸濁液の各１回の移送を１セットとする移送制御を、繰り返し実施する。移送制御部４０は、モニタ装置３０によってモニタされた細胞の状態に基づいて、培養容器１０Ａ～１０Ｆに収容された細胞懸濁液の次の移送までの期間（サイクルタイムＴ）を定める。

【0121】

本実施形態に係る細胞培養装置１Ｃによれば、第１の実施形態に係る細胞培養装置１（図１参照）と同様、細胞懸濁液の撹拌を、細胞へのダメージを抑制しつつ行うことが可能である。また、本実施形態に係る細胞培養装置１Ｃによれば、第１の流路２０Ｌに接続された培養容器１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃのいずれかと、第２の流路２０Ｒに接続された培養容器１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆのいずれかとの間で、細胞懸濁液を往復移動させることなく、１サイクルの移送制御を完了させることができるので、細胞懸濁液の撹拌処理を効率的に行うことが可能となる。

【0122】

なお、本実施形態では、１つの培養容器に収容された細胞懸濁液を他の１つの培養容器に移送する場合を例示したが、２つ以上の培養容器に収容された細胞懸濁液を、他の１つまたは２つ以上の培養容器に移送してもよい。これにより、２つ以上の培養容器に収容された細胞懸濁液を移送先の培養用容器において混合してもよい。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図8E】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図11A】

【図11B】

【図11C】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図13D】

【図13E】

【図13F】

【図14】