細胞培養装置
【課題】可搬性が良好になると共に、培養容器及び給液容器への液回路の接続作業が容易な細胞培養装置を提供する。
【解決手段】細胞培養装置１は、培養容器１３、１４と給液容器２１〜２６とを接続する給液回路３を備えている。この給液回路３は、複数の送液用チューブからなる第１分岐通路３２、第２分岐通路３３を、２枚のシート状部材３５によって一体化して形成されている。また、シート状部材３５の所定位置にはポンプ手段としての給液ポンプ３６用の開口部３５Ａと、バルブ手段としてのピンチバルブＰＶ１１、ＰＶ１２用の開口部３５Ｂ，３５Ｃを形成している。
【解決手段】細胞培養装置１は、培養容器１３、１４と給液容器２１〜２６とを接続する給液回路３を備えている。この給液回路３は、複数の送液用チューブからなる第１分岐通路３２、第２分岐通路３３を、２枚のシート状部材３５によって一体化して形成されている。また、シート状部材３５の所定位置にはポンプ手段としての給液ポンプ３６用の開口部３５Ａと、バルブ手段としてのピンチバルブＰＶ１１、ＰＶ１２用の開口部３５Ｂ，３５Ｃを形成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は再生医療等で実施される細胞培養のための操作を自動化した細胞培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞を培養するための培地の交換などの手作業を省略できるようにした細胞培養装置が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２）。
こうした従来の細胞培養装置は、細胞を培養させる培養容器と、少なくとも培地と薬剤をそれぞれ収容した複数の給液容器と、上記培養容器と上記給液容器とを接続して該給液容器から培養容器に対して培地および薬剤を流入可能とする液回路とを備えて、給液容器から培養容器への送液を自働制御するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−２７５６５９号公報
【特許文献２】特開２００４−８９０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の細胞培養装置における液回路は複数のチューブを備えており、これら複数のチューブの一端を培養容器と接続し、他端を給液容器と接続するようにしている。
これら培養容器、給液容器、チューブは、実施する培養毎に新しいものを使用するため、そのつど細胞培養装置に決められた液回路を形成するよう接続する必要があり、作業が煩雑であり、接続ミスが生じる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した事情に鑑み、請求項１に記載した本発明は、培地や薬液を収容した複数の給液容器と、細胞を培養するための複数の培養容器と、これらを接続する送液用のチューブを備え、上記培養容器に対し上記チューブを介して送液するようにした細胞培養装置において、
上記チューブを介して送液するポンプ手段と、上記チューブを外部から閉塞させるバルブ手段を備えるとともに、上記チューブは、上記複数の給液容器に接続できるよう分岐された第１分岐通路と、上記複数の培養容器に接続できるよう分岐された第２分岐通路とを備えており、これら分岐通路が所定位置に位置するように上記チューブをシート状部材に配置させて固定し、該シート状部材には、固定されたチューブが上記ポンプ手段および上記バルブ手段と対応する位置に、これらポンプ手段およびバルブ手段を挿入可能な開口部が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
このような構成によれば、上記チューブはシート状部材に固定されて液回路は全体としてシート状となるので、可搬性が良好になるとともに、培養容器および給液容器への液回路の接続作業も容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において１は細胞を継代培養する細胞培養装置であり、その本体１Ａの上面を示している。
この細胞培養装置１は、細胞を培養する培養部２と、給液回路３を介して上記培養部２へ培地やその他の液体を供給する給液部４と、上記培養部２で使用した液体を排液回路５を介して回収する排液部６と、滅菌ガス供給装置７および気体供給装置８と接続させた循環回路１１と、ポンプ手段として給液部４に備えた給液ポンプ３６、排液部６に備えた排液ポンプ４６、および、バルブ手段として所定位置に配置した多数のピンチバルブＰＶの作動を制御する制御装置１２とを備えており、これらがそれぞれ本体１Ａ上面の同一平面上に配置されている。
【０００７】
培養部２には、１個の一次培養容器１３と、この一次培養容器１３と同じ容器を２個並列に並べた二次培養容器１４ａ、１４ｂとが備えられ、これら一次培養容器１３と二次培養容器１４ａ、１４ｂを載置させそれらを約３７℃に加温および保温するプレートヒータからなる加温体１５が設けられている。
一次培養容器１３はほぼ直方体に形成され、その長手方向の一端側を供給口１３Ａとしてあり、他端側を排出口１３Ｂとしている。また、これと同様に各二次培養容器１４ａ、１４ｂも長手方向の一端側を供給口１４Ａとしてあり、他端側を排出口１４Ｂとしている。
そして、上記各培養容器１３、１４は並列に配置され、各供給口１３Ａ、１４Ａに給液回路３を接続し、各排出口１３Ｂ、１４Ｂに排液回路５を接続している。
【０００８】
給液部４には、給液容器として、接着系細胞を収容した第１容器２１と、加湿用の純水を収容した第２容器２２と、細胞の剥離剤としてトリプシンを収容した第３容器２３と、培地を収容した第４容器２４と、血清を収容した第５容器２５と、さらに培養容器の洗浄に用いるＰＢＳ（燐酸緩衝生理食塩水）を収容した第６容器２６とが備えられている。
これら各給液容器２１〜２６には、それぞれ送液用のシリコーンチューブからなる給排部２１Ａ〜２６Ａを設けてあり、各給排部２１Ａ〜２６Ａを介して給液回路３と接続するようになっている。なお、各給液容器２１〜２６の容量は各々の必要量に応じて設定されている。
さらに、各給液容器２１〜２６は、図２に示すように偏平に形成されており、各給排部２１Ａ〜２６Ａを平行に揃えた状態で、各給液容器２１〜２６を２枚の薄い矩形状のシリコーン製のシート状部材２７ａ、２７ｂで挟み込み、これらシート状部材２７ａ、２７ｂ同士を接着して固定し、一枚の偏平なシート状体２７を構成している。これにより、各給液容器２１〜２６は、給排部２１Ａ〜２６Ａの先端をシート状体２７の一辺から突出させた状態で一体化されている。
【０００９】
各給液容器２１〜２６を一体化させたシート状体２７は、細胞培養装置１の本体１Ａの側部寄りの所定位置に設けられたペルチェ素子による冷却体２８上に載置されるようになっており、この冷却体２８によって各給液容器２１〜２６の内容物が常に約４℃に保冷されるようになっている。
そして、上記冷却体２８の隣接位置にシート状体２７から突出した各給排部２１Ａ〜２６Ａに対応させてピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６が設けられており、それらピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６が備えるピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢの間に、給排部２１Ａ〜２６Ａを位置させるようになっている。
各ピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６は、制御装置１２によって各々が独立して作動を制御されるようになっており、制御装置１２がピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢを開放させた状態では給排部２１Ａ〜２６Ａは流通可能となり、他方、閉鎖させた状態では給排部２１Ａ〜２６Ａは外部から閉塞されて、内部の流通が阻止されるようになっている。なお、本実施例において、全てのピンチバルブＰＶの動作、構成は共通している。
【００１０】
給液回路３はシリコーンチューブを連結させて構成されており、その中心として給液ポンプ３６に装着される主液通路３１を備え、この主液通路３１には上流側となる一端側で分岐させる第１分岐通路３２と、下流側となる他端側で分岐させる第２分岐通路３３とが接続されている。
第１分岐通路３２は、各給液容器２１〜２６の給排部２１Ａ〜２６Ａに対応させて６本に分岐させた分岐接続部３２Ａ〜３２Ｆを備えており、他方、第２分岐通路３３は、一次培養容器１３の供給口１３Ａと２つの二次培養容器１４ａ、１４ｂの各供給口１４Ａに対応させて３本に分岐させた分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃを備えている。
第１分岐通路３２の分岐接続部３２Ａ〜３２Ｆは、３２Ａから順番に給液容器２１〜２６の各給排部２１Ａ〜２６Ａと着脱可能に接続されるようになっており、第２分岐通路３３の分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃは、分岐接続部３３Ａを一次培養容器１３の供給口１３Ａに固着させ、３３Ｂを二次培養容器１４Ａの供給口１４Ａに、３３Ｃを二次培養容器１４ｂの供給口１４Ａにそれぞれ固着して接続させている。また、第１分岐通路３２には分岐接続部３２Ａと直交するように分岐接続部３２Ｇを設けてあり、該分岐接続部３２Ｇと滅菌ガス供給装置７および気体供給装置８とが接続された循環回路１１の下流側端部１１Ａと着脱可能に接続するようになっており、この分峡接続部３２Ｇに対応させてピンチバルブＰＶ７が設けられている。
【００１１】
培養部２と給液部４の間には、一次培養容器１３および二次培養容器１４ａ、１４ｂに接続された分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃの各位置に対応させてピンチバルブＰＶ８〜ＰＶ１０を設けており、制御装置１２の指令によりこれらを開閉作動させることで、分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃの内部の流通を開放、遮断するようになっている。
また、給液部４には給液回路３の主液通路３１に対応させて給液ポンプ３６が設けられており、主液通路３１のチューブを湾曲させて該給液ポンプ３６のガイド部３６Ａに装着し、ローター３６Ｂを回転（図１の場合は時計回転）させることで、主液通路３１を構成するチューブが外部から扱かれて該チューブを介して給液容器２１〜２６側から培養容器１３、１４ａ、１４ｂの方向へ送液できるようになっている。よって、制御装置１２の指令によってピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６のいずれかと、ピンチバルブＰＶ８〜ＰＶ１０のいずれかを開放させた状態で、給液ポンプ３６を作動させることで、給液容器２１〜２６の必要な液体を培養容器１３、１４ａ、１４ｂのいずれかに供給することができるようになっている。
給液回路３にはさらに、第２分岐通路３３の分岐接続部３３Ａと主液通路３１の給液ポンプ３６の上流側とを直接的に接続する戻し通路３４を備えている。また、該戻し通路３４に対応させてピンチバルブＰＶ１１が設けられるとともに、分岐接続部３３Ａと分岐接続部３３Ｂの間で第２分岐通路３３を閉塞可能なピンチバルブＰＶ１２が設けられている。該戻し通路３４は一次培養容器１３から二次培養容器１４ａ、１４ｂへ送液を行う場合に使用し、ピンチバルブＰＶ８、ＰＶ９、ＰＶ１１を開放し、ＰＶ１０、ＰＶ１２を閉鎖した状態で給液ポンプ３６を回転させることで、戻し通路３４を流通させて一次培養容器１３から二次培養容器１４ａへの送液が可能となり、この状態からＰＶ９を閉鎖させてＰＶ１０を開放することで一次培養容器１３から二次培養容器１４bへの送液が可能となる。
【００１２】
この様な給液回路３もまた、図２に示すように、複数のシリコーンチューブを連結させて、第１分岐通路３２、主液通路３１、第２分岐通路３３、戻し通路３４を構成し、これを２枚の薄い矩形状のシリコーン製のシート状部材３５ａ、３５bで上下から挟み込み、これらシート状部材３５ａ、３５ｂ同士を接着して、必要な配置に位置決めした状態にてチューブを固定し、１枚の偏平なシート状体３５を構成して一体化させている。この様なシー卜状体３５においては、その一辺には第１分岐通路３２の分岐接続部３２Ａ〜３２Ｆが、給液容器２１〜２６の各給排部２１Ａ〜２６Ａと着脱可能となるように開口され、これと対向する辺からは分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃが突出されて、培養容器１３、１４の供給口１３Ａ、１４Ａと固着されている。また、分岐接続部３２Ａ〜３２Ｆが配置された上記一辺と、分岐接続部３２Ａ側で交差する辺には分岐接続部３２Ｇが突出されている。
また、該シート状体３５においては、給液ポンプ３６の位置に対応する部分を矩形状にくり抜き、該給液ポンプ３６を挿入可能な開口部３５Ａとしてあり、シート状体３５を細胞培養装置１の本体１Ａ上に載置させた際に、給液ポンプ３６が開口部３５Ａ内に位置するようになっている。開口部３５Ａには主液通路３１を構成するチューブが給液ポンプ３６の装着に必要な長さだけ引き出されて露出されている。さらに、ピンチバルブＰＶ１１、ＰＶ１２の位置に対応する部分も矩形状にくり抜いて、これらピンチバルブＰＶ１１、ＰＶ１２を挿入可能な開口部３５Ｂ、３５Ｃとしてあり、シート状体３５を細胞培養装置１の本体１Ａ上に載置させた際に、開口部３５ＢにはピンチバルブＰＶ１１が位置し、開口部３５ＣにはピンチバルブＰＶ１２が位置するようになっている。開口部３５Ｂには戻り通路３４のチューブが露出され、開口部３５Ｃには分岐接続部３３Ａと分岐接続部３３Ｂの間となる第２分岐通路３３のチューブが露出されている。
【００１３】
排液部６を構成する排液回路５も、上記給液回路３と同様にシリコーンチューブを連結させて構成されており、その中心として排液ポンプ４６に装着される主排液通路４３と、この主排液通路４３を上流側で分岐させる排液分岐通路４４とを備えている。排液分岐通路４４は３本の分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃに分岐させてあり、分岐接続部４４Ａを一次培養容器１３の排液口１３Ｂに固着させ、４４Ｂを二次培養容器１４ａの排液ロ１４Ｂに、４４Ｃを二次培養容器１４ｂの排液口１４Ｂにそれぞれ固着させて接続している。また、排液分岐通路４４には分岐接続部４４Ａと直交するように分岐接続部４４Ｄを設けてあり、該分岐接続部４４Ｄと滅菌ガス供給装置７および気体供給装置８と接続された循環回路１１の上流側端部１１Ｂと着脱可能に接続するようになっている。
【００１４】
培養部２と排液部６の間には、一次培養容器１３および二次培養容器１４ａ、１４ｂに接続された分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃの各位置に対応させてピンチバルブＰＶ１３〜ＰＶ１５を設けており、制御装置１２の指令によりこれらを開閉作動させることで、分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃの内部の流通を開放、遮断するようになっている。また、分岐接続部４４Ｄの位置に対応させてピンチバルブＰＶ１６を設けている。
排液部６には排液回路５の主排液通路４３に対応させて排液ポンプ４６が設けられており、主排液通路４３のチューブを湾曲させて該排液ポンプ４６のガイド部４６Ａに装着し、ローター４６Ｂを回転（図１の場合は時計回転）させることで、主排液通路４３を構成するチューブが外部から扱かれて、該チューブを介して両培養容器１３、１４ａ、１４ｂ側から、主排液通路４３の下流側端部４３Ｂに接続した排液容器６Ａの方向へ送液できるようになっている。さらに、排液部６には排液ポンプ４６の手前に位置させてピンチバルブＰＶ１７を設けており、該ピンチバルブＰＶ１７により主排液通路４３を排液ポンプ４６の上流側で開閉するようになっている。
これにより、制御装置１２の指令によってピンチバルブＰＶ１３〜ＰＶ１５のいずれかと、ピンチバルブＰＶ１７を開放させた状態で、排液ポンプ４６を作動させることで、培養容器１３、１４ａ、１４ｂのいずれかから排液容器６Ａに排液できるようになっている。
【００１５】
この様な排液回路５についても給液回路３と同様に、複数のシリコーンチューブを連結させて、排液分岐通路４４、主排液通路４３を構成し、これを２枚の薄い矩形状のシリコーン製のシー卜状部材４５ａ、４５ｂで上下から挟み込み、これらシート状部材４５ａ、４５ｂ同士を接着して、必要な配置に位置決めした状態にてチューブを固定し、１枚の扁平なシート状体４５を構成して一体化させている。この様なシート状体４５においては、その一辺には排液分岐通路４４の分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃが突出されて培養容器１３、１４ａ、１４ｂの排液口１３Ｂ、１４Ｂと固着され、これと対向する辺には主排液通路４３の下流側端部４３Ｂが突出されている。さらに、分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃが突出された一辺と交差する分岐接続部４４Ａ側の辺には、分岐接続部４４Ｄが突出されている。
【００１６】
また、該シート状体４５においては、排液ポンプ４６の位置およびこの上流側に隣接するピンチバルブＰＶ１７の位置に対応する部分を、両者を網羅するように矩形を合わせて多角形状にくり抜き、これら排液ポンプ４６、ピンチバルブＰＶ１７を挿入可能な開口部４５Ａとしてあり、シート状体４５を細胞培養装置１の本体１Ａ上に載置させた際に、排液ポンプ４６およびピンチバルブＰＶ１７が開口部４５Ａ内に位置するようになっている。開口部４５Ａには主排液通路４３を構成するチューブが、ピンチバルブＰＶ１７のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢの間に位置され、さらに排液ポンプ４６の装着に必要な長さだけ引き出されて露出されている。
【００１７】
循環回路１１は、細胞培養装置１の本体上１Ａに設けられた滅菌ガス供給装置７および気体供給装置８と接続されて、細胞培養装置１に設けられて、その上流側端部１１Ｂは排液回路５と接続され、下流側端部１１Ａは給液回路３と接続されるようになっている。
循環回路１１は上流側端部１１Ｂの下流で第１通路４１と第２通路４２に分岐され、第１通路４１は滅菌ガス供給装置７と接続され、第２通路４２は気体供給装置８に接続されている。また．第１通路４１と第２通路４２は、滅菌ガス供給装置７および気体供給装置８の下流側で合流されて下流側端部１１Ａに至っている。
滅菌ガス供給装置７の上流側には、第１通路４１に対応させてピンチバルブＰＶ１８が、下流側にはピンチバルブＰＶ１９がそれぞれ設けられ、気体供給装置８の上流側には、第２通路４２に対応させてピンチバルブＰＶ２０が、下流側にはピンチバルブＰＶ２１がそれぞれ設けられている。
滅菌ガス供給装直７は過酸化水素蒸気等の滅菌ガスを発生させ、循環回路１１から給液回路３を介して培養容器１３、１４ａ、１４ｂへ供給し、排液回路５から回収するようになっている。また、気体供給装置８は第２容器２２の純水を供給されて蒸気を発生させ、これをボンベ等から供給された二酸化炭素とともに循環回路１１から給液回路３を介して培養容器１３、１４ａ、１４ｂへ供給し、排液回路５から回収してこれを循環させるようになっている。このような気体供給装置８では、その内部で回路内の圧力を検出して蒸気供給を制御するとともに、二酸化炭素濃度を検出して二酸化炭素の供給を制御することで、培養容器１３、１４ａ、１４ｂ内を湿度１００％に維持するとともに二酸化炭素濃度を所定濃度に保つようにしている。
【００１８】
以上のように構成した細胞培養装置１によって細胞を培養する場合の作業手順と作動を説明する。
上記細胞培養装置１による細胞の培養作業の開始前の状態では、各給液容器２１〜２６、給液回路３、一次培養容器１３，二次培養容器１４ａ、１４ｂおよび排液回路５は、細胞培養装置１の本体１Ａに取付けられておらず、各給液容器２１〜２６はシート状体２７として一体化された状態で、予め滅菌されて包装されている。また、シート状体３５として一体化された給液回路３、および、シート状体４５として一体化された排液回路５は、それぞれ培養容器１３、１４ａ、１４ｂに接続された状態にて予め滅菌されて、シート状体３５,４５をそれぞれ培養容器１３，１４に重ねるように折り畳んだ状態で包装されている。
先ず、作業者はクリーンベンチ等の無菌空間内で、第１給液容器２１〜第６給液容器２６にそれぞれ収容すべき液体を各給排部２１Ａ〜２６Ａを介して注入し、各給排部２１Ａ〜２６Ａを図示しないピンチコックで挟んで密封する。
また、培養容器１３、１４ａ、１４ｂを培養部２の加温体１５上に載置するとともに、シート状体３５からなる給液回路３を給液部４の所定位置に装着し、シート状体４５からなる排液回路５を排液部６の所定位置に装着する。
【００１９】
給液回路３の装着にあたっては、第２分岐通路３３の各分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃをそれぞれに対応する開放状態のピンチバルブＰＶ８〜ＰＶ１０のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させる。また、シート状体３５の開口部３５Ｂに露出する戻し通路３４のチューブをピンチバルブＰＶ１１のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させるとともに、開口部３５Ｃに露出する第２分岐通路３３のチューブをピンチバルブＰＶ１２のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させる。
さらに開口部３５Ａに露出する主液通路３１のチューブを、湾曲させてポンプ３６のガイド部３６Ａに装着させる。また、第１分岐通路３２の分岐接続部３２Ｇを循環回路１１の下流側端部１１Ａに接続するとともに、ピンチバルブＰＶ７のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢの間に位置させる。
一方、排液回路５の装着にあたっては、排液分岐通路４４の各分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃをそれぞれに対応する開放状態のピンチバルブＰＶ１３〜ＰＶ１５のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させ、さらに、開口部４５Ａに露出する主排液通路４３のチューブをピンチバルブＰＶ１７のピンチャーＰＶＡ，ＰＶＢ間に位置させるとともに、湾曲させて排液ポンプ４６のガイド部４６Ａに装着させる。
また、主排液通路４３の下流側端部４３Ｂを排液容器６Ａに接続するとともに、分岐接続部４４Ｄを循環回路１１の上流側端部１１Ｂに接続するとともに、ピンチバルブＰＶ１６のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させる。
【００２０】
また、シート状体２７からなる各容器２１〜２６については、給液部４の冷却体２８上に載置させ、かつすでに装着されている給液回路３の各分岐接続部３２Ａ〜３２Ｆと対向する各給排部２１Ａ〜２６Ａを各々接続するとともに、ピンチコックで挟んだ位置よりも先で各ピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させてから、制御装置１２を介した手動操作によりピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６を一斉に閉塞状態とし、その後で各給排部２１Ａ〜２６Ａからピンチコックを取り外す。
【００２１】
以上のようにして、各給液容器２１〜２６、給液回路３、培養容器１３、１４ａ、１４ｂ、排液回路５の細胞培養装置１本体１Ａへの装着が完了したら、培養作業を開始する前に、今回接続したチューブの接続箇所および気体供給装置８の滅菌を行う。
すなわち、制御装置１２は、ピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６は閉鎖したまま、ピンチバルブＰＶ１９、ＰＶ７、ＰＶ１２、ＰＶ８、ＰＶ１３、ＰＶ１６、ＰＶ１８を開放させ、他のピンチバルブＰＶは閉鎖した状態にて、滅菌ガス供給装置７および給液ポンプ３６を作動させる。これにより、滅菌ガスが給液回路３から一次培養容器１３を通過し、排液回路５を経て循環回路１１へ流通する。これにより、今回の接続箇所に滅菌ガスが行き渡り滅菌される。制御装置１２は所定時間の間、滅菌ガスを循環させると、滅菌ガスに替えて無菌エアを循環させてエアレーションにより滅菌ガス成分を除去する。
接続箇所の滅菌が終了したら、ピンチバルブＰＶ７、ＰＶ１２、ＰＶ８、ＰＶ１３、ＰＶ１６を閉じてＰＶ２１、ＰＶ２０を開き、気体供給装置８を対象に滅菌とエアレーションを行う。
【００２２】
このようにして、滅菌操作が終了すると、制御装置１２はピンチバルブＰＶ２、ＰＶ１２、ＰＶ８、ＰＶ１３、ＰＶ１６、ＰＶ２０を開放させ、他のピンチバルブＰＶは閉鎖させた状態で給液ポンプ３６を作動させて、第２容器２２内の純水を気体供給装置８に内蔵したバッファタンクに送液する。
気体供給装置８に純水が供給されたら、一次培養のための細胞の播種を行う。すなわち、制御装置１２はピンチバルブＰＶ２を閉じてピンチバルブＰＶ１を開き、また、ピンチバルブＰＶ１６、ＰＶ２０を閉じてＰＶ１７を開いて給液ポンプ３６および排液ポンプ４６を作動させる。これにより、第１容器２１内の細胞が一次培養容器１３に供給される。これに引き続き、ピンチバルブＰＶ１を閉じてピンチバルブＰＶ５を開いて、一次培養容器１３に所定量の血清を供給し、さらにピンチバルブＰＶ５を閉じてピンチバルブＰＶ４を開いて所定量の培地を供給する。なお、一次培養容器１３への供給の間、排液ポンプ４６を作動させることで、容器やチューブ内に収容されている気体を、ベントフィルタを介して外気に開放されている排液容器６Ａに送気している。
【００２３】
このように、細胞、血清、培地が一次培養容器１３に供給されたら、制御装置１２は、ピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ７、ＰＶ１２、ＰＶ８、ＰＶ１３、ＰＶ１６、ＰＶ２０を開放させ、その他のピンチバルブＰＶは閉鎖させ、給液ポンプ３６は作動させた状態として、循環回路１１の第２通路４２、給液回路３、一次培養容器１３、排液回路５から再び第２通路４２という循環経路を形成し、気体供給装置８から蒸気と二酸化炭素を供給して循環させるようになっている。このようにして一次培養容器１３内で所定時間にわたって一次培養が行われ、この培養中においては、加温体１５によって一次培養容器１３は３７℃に保温されており、また、上記循環経路は閉回路として形成されているため、気体供給装置８で蒸気を発生させることで、一次培養容器１３内の湿度をほぼ１００％に保つことができる。また、二酸化炭素を循環させながら、気体供給装置８で濃度を測定し消費分を補うため、一次培養容器１３内を必要な二酸化炭素濃度に保つことができる。また、気体供給装置８で圧力を測定し、圧が高まり過ぎた場合には、ピンチバルブＰＶ１７を開放し、排液ポンプ４６を作動させて圧を大気圧に下げるようにする。
【００２４】
一次培養容器１３で培養を開始してから所定時間が経過したら、制御装置１２は排液部６のピンチバルブＰＶ１３、ＰＶ１７を開放するとともに、ピンチバルブＰＶ１６、ＰＶ２０は閉じて排液ポンプ４６を所定時間作動させ、一次培養容器１３の培地を排液容器６へ排出させる。なお、この際には細胞は一次培養容器１３の底部に接着しており流出することはない。
この後、制御装置１２は、給液ポンプ３６は作動させたまま、ピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ７は閉鎖してピンチバルブＰＶ５を開放し、一次培養容器１３に給液容器２５から血清を所定量供給するとともに、引き続いてピンチバルブＰＶ５を閉じてＰＶ４を開き、給液容器２４から培地を所定量供給する。これにより、培地交換作業が完了し、再び気体供給装置８から蒸気と二酸化炭素を供給させる循環経路を形成して、一次培養が継続される。
【００２５】
必要な回数の培地交換を行いながら、培養開始から所定時間が経過して培養が充分に進行したら、一次培養容器１３から二次培養容器１４ａ、１４ｂへ細胞を移す継代作業に入る。すなわち、制御装置１２は気体供給装置８からの供給状態のまま、ピンチバルブＰＶ１３、ＰＶ１７を開放するとともにピンチバルブＰＶ１６、ＰＶ２０を閉鎖し、排液ポンプ４６を所定時間作動させて、一次培養容器１３から培地を排液容器６Ａへ排出し、さらに、ピンチバルブＰＶ６を開放し、給液ポンプ３６は作動させてピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ７を閉鎖し、給液容器２６からＰＢＳを一次培養容器１３に供給する。供給後、再びピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ７を開いてＰＶ６を閉じ、一次培養容器１３からＰＢＳを排液させて容器内を洗い流す。
その後、ピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ１７を閉鎖し、ＰＶ３を開放させて、給液容器２３から一次培養容器１３にトリプシンを供給し、細胞を一次培養容器１３の底部から剥離させる。なお、この際に、容器に振動を与えたり、傾斜させる機構を備えても良い。
この後、制御装置１２はピンチバルブＰＶ３を閉鎖するとともにＰＶ４を開放させて、給液ポンプ３６は作動させた状態にて、一次培養容器１３に培地を所定量供給してから、ピンチバルブＰＶ８，ＰＶ１１、ＰＶ９を開き、ＰＶ１２を閉鎖状態として、戻し通路３４を使用して一次培養容器１３から二次培養容器１４ａへ細胞を送り、さらに所定時間経過後、ピンチバルブＰＶ９を閉じてＰＶ１０を開き、二次培養容器１４ｂへ細胞を送る。なお、この間、ピンチバルブＰＶ１７は閉鎖状態として排液ポンプ４６を停止させ、ピンチバルブＰＶ１３とＰＶ１４を開放して二次培養容器１４ａから一次培養容器１３へ、また、ＰＶ１３とＰＶ１５を開放して二次培養容器１４ｂから一次培養容器１３へ気体が流通できるようにしている。
【００２６】
これらに引き続き、ピンチバルブＰＶ５、ＰＶ９を開いて給液ポンプ３６を作動させた状態で、ＰＶ１３、ＰＶ１５は閉じてＰＶ１４、ＰＶ１７を開き排液ポンプ４６を作動させて二次培養容器１４ａに血清を供給してトリプシンの作用を失活させ、その後、ピンチバルブＰＶ５を閉じてＰＶ４を開き、培地を供給する。これに引き続き、ピンチバルブＰＶ９、ＰＶ１４を閉鎖状態とし、ＰＶ１０、ＰＶ１５を開放状態として、二次培養容器１４ｂを対象に血清と培地の供給を行う。これにより、継代作業が完了し、二次培養容器１４ａ、１４ｂにおいて二次培養が始まる。
その後は、一次培養の場合と同様にして、両二次培養容器１４ａ、１４ｂ毎に培地交換作業を行いながら、所定時間にわたって培養を行い、充分な培養が確認されたら培養作業を終了する。
なお、この二次培養の際には、二次培養容器１４ａ、１４ｂに対して、それぞれ所定時間ずつ交互に蒸気と二酸化炭素を循環させて供給しており、二次培養容器１４ａの場合はピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ７、ＰＶ９、ＰＶ１４、ＰＶ１６、ＰＶ２０を開放状態とし、他のピンチバルブＰＶは閉鎖状態として循環経路を形成し、二次培養容器１４ｂへ切り替える場合は、ＰＶ９、ＰＶ１４を閉じてＰＶ１０、ＰＶ１５を開くようにする。いずれの場合も給液ポンプ３６は作動状態としている。
【００２７】
上述した本実施例によれば、制御装置１２によって各ピンチバルブＰＶ、給液ポンプ３６、排液ポンプ４６を作動させることにより、自動的に細胞培養を実施することができる。また給液回路３、排液回路５は、全体としてシート状となっており、各液回路を構成するチューブは位置決めされているので、可搬性が良好となり、また、接続作業も容易で、接続ミスを防止することができる。
【００２８】
なお、上記実施例においては、給液回路３、培養容器１３、１４および排液回路５を予め接続して一体化しているが、各々を分割し、または、給液容器２１〜２６を一体化したシート状体２７を加えて一体化するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例を示す細胞培養装置１の平面図。
【図２】シート状体２７、シート状体３５を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３０】
１…細胞培養装置 ３…給液回路
１３…一次培養容器 １４…二次培養容器
２１…第１容器（給液容器） ２２…第２容器（給液容器）
２３…第３容器（給液容器） ２４…第４容器（給液容器）
２５…第５容器（給液容器） ２６…第６容器（給液容器）
３１…主液通路 ３２…第１分岐通路
３３…第２分岐通路 ３４…戻し通路
３５…シート状体 ３５ａ、３５ｂ…シート状部材
３５Ａ…開口部 ３５Ｂ…開口部
３５Ｃ…開口部 ３６…給液ポンプ（ポンプ手段）
ＰＶ１〜２１…ピンチバルブ（バルブ手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は再生医療等で実施される細胞培養のための操作を自動化した細胞培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞を培養するための培地の交換などの手作業を省略できるようにした細胞培養装置が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２）。
こうした従来の細胞培養装置は、細胞を培養させる培養容器と、少なくとも培地と薬剤をそれぞれ収容した複数の給液容器と、上記培養容器と上記給液容器とを接続して該給液容器から培養容器に対して培地および薬剤を流入可能とする液回路とを備えて、給液容器から培養容器への送液を自働制御するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−２７５６５９号公報
【特許文献２】特開２００４−８９０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の細胞培養装置における液回路は複数のチューブを備えており、これら複数のチューブの一端を培養容器と接続し、他端を給液容器と接続するようにしている。
これら培養容器、給液容器、チューブは、実施する培養毎に新しいものを使用するため、そのつど細胞培養装置に決められた液回路を形成するよう接続する必要があり、作業が煩雑であり、接続ミスが生じる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した事情に鑑み、請求項１に記載した本発明は、培地や薬液を収容した複数の給液容器と、細胞を培養するための複数の培養容器と、これらを接続する送液用のチューブを備え、上記培養容器に対し上記チューブを介して送液するようにした細胞培養装置において、
上記チューブを介して送液するポンプ手段と、上記チューブを外部から閉塞させるバルブ手段を備えるとともに、上記チューブは、上記複数の給液容器に接続できるよう分岐された第１分岐通路と、上記複数の培養容器に接続できるよう分岐された第２分岐通路とを備えており、これら分岐通路が所定位置に位置するように上記チューブをシート状部材に配置させて固定し、該シート状部材には、固定されたチューブが上記ポンプ手段および上記バルブ手段と対応する位置に、これらポンプ手段およびバルブ手段を挿入可能な開口部が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００５】
このような構成によれば、上記チューブはシート状部材に固定されて液回路は全体としてシート状となるので、可搬性が良好になるとともに、培養容器および給液容器への液回路の接続作業も容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下図示実施例について本発明を説明すると、図１において１は細胞を継代培養する細胞培養装置であり、その本体１Ａの上面を示している。
この細胞培養装置１は、細胞を培養する培養部２と、給液回路３を介して上記培養部２へ培地やその他の液体を供給する給液部４と、上記培養部２で使用した液体を排液回路５を介して回収する排液部６と、滅菌ガス供給装置７および気体供給装置８と接続させた循環回路１１と、ポンプ手段として給液部４に備えた給液ポンプ３６、排液部６に備えた排液ポンプ４６、および、バルブ手段として所定位置に配置した多数のピンチバルブＰＶの作動を制御する制御装置１２とを備えており、これらがそれぞれ本体１Ａ上面の同一平面上に配置されている。
【０００７】
培養部２には、１個の一次培養容器１３と、この一次培養容器１３と同じ容器を２個並列に並べた二次培養容器１４ａ、１４ｂとが備えられ、これら一次培養容器１３と二次培養容器１４ａ、１４ｂを載置させそれらを約３７℃に加温および保温するプレートヒータからなる加温体１５が設けられている。
一次培養容器１３はほぼ直方体に形成され、その長手方向の一端側を供給口１３Ａとしてあり、他端側を排出口１３Ｂとしている。また、これと同様に各二次培養容器１４ａ、１４ｂも長手方向の一端側を供給口１４Ａとしてあり、他端側を排出口１４Ｂとしている。
そして、上記各培養容器１３、１４は並列に配置され、各供給口１３Ａ、１４Ａに給液回路３を接続し、各排出口１３Ｂ、１４Ｂに排液回路５を接続している。
【０００８】
給液部４には、給液容器として、接着系細胞を収容した第１容器２１と、加湿用の純水を収容した第２容器２２と、細胞の剥離剤としてトリプシンを収容した第３容器２３と、培地を収容した第４容器２４と、血清を収容した第５容器２５と、さらに培養容器の洗浄に用いるＰＢＳ（燐酸緩衝生理食塩水）を収容した第６容器２６とが備えられている。
これら各給液容器２１〜２６には、それぞれ送液用のシリコーンチューブからなる給排部２１Ａ〜２６Ａを設けてあり、各給排部２１Ａ〜２６Ａを介して給液回路３と接続するようになっている。なお、各給液容器２１〜２６の容量は各々の必要量に応じて設定されている。
さらに、各給液容器２１〜２６は、図２に示すように偏平に形成されており、各給排部２１Ａ〜２６Ａを平行に揃えた状態で、各給液容器２１〜２６を２枚の薄い矩形状のシリコーン製のシート状部材２７ａ、２７ｂで挟み込み、これらシート状部材２７ａ、２７ｂ同士を接着して固定し、一枚の偏平なシート状体２７を構成している。これにより、各給液容器２１〜２６は、給排部２１Ａ〜２６Ａの先端をシート状体２７の一辺から突出させた状態で一体化されている。
【０００９】
各給液容器２１〜２６を一体化させたシート状体２７は、細胞培養装置１の本体１Ａの側部寄りの所定位置に設けられたペルチェ素子による冷却体２８上に載置されるようになっており、この冷却体２８によって各給液容器２１〜２６の内容物が常に約４℃に保冷されるようになっている。
そして、上記冷却体２８の隣接位置にシート状体２７から突出した各給排部２１Ａ〜２６Ａに対応させてピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６が設けられており、それらピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６が備えるピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢの間に、給排部２１Ａ〜２６Ａを位置させるようになっている。
各ピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６は、制御装置１２によって各々が独立して作動を制御されるようになっており、制御装置１２がピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢを開放させた状態では給排部２１Ａ〜２６Ａは流通可能となり、他方、閉鎖させた状態では給排部２１Ａ〜２６Ａは外部から閉塞されて、内部の流通が阻止されるようになっている。なお、本実施例において、全てのピンチバルブＰＶの動作、構成は共通している。
【００１０】
給液回路３はシリコーンチューブを連結させて構成されており、その中心として給液ポンプ３６に装着される主液通路３１を備え、この主液通路３１には上流側となる一端側で分岐させる第１分岐通路３２と、下流側となる他端側で分岐させる第２分岐通路３３とが接続されている。
第１分岐通路３２は、各給液容器２１〜２６の給排部２１Ａ〜２６Ａに対応させて６本に分岐させた分岐接続部３２Ａ〜３２Ｆを備えており、他方、第２分岐通路３３は、一次培養容器１３の供給口１３Ａと２つの二次培養容器１４ａ、１４ｂの各供給口１４Ａに対応させて３本に分岐させた分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃを備えている。
第１分岐通路３２の分岐接続部３２Ａ〜３２Ｆは、３２Ａから順番に給液容器２１〜２６の各給排部２１Ａ〜２６Ａと着脱可能に接続されるようになっており、第２分岐通路３３の分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃは、分岐接続部３３Ａを一次培養容器１３の供給口１３Ａに固着させ、３３Ｂを二次培養容器１４Ａの供給口１４Ａに、３３Ｃを二次培養容器１４ｂの供給口１４Ａにそれぞれ固着して接続させている。また、第１分岐通路３２には分岐接続部３２Ａと直交するように分岐接続部３２Ｇを設けてあり、該分岐接続部３２Ｇと滅菌ガス供給装置７および気体供給装置８とが接続された循環回路１１の下流側端部１１Ａと着脱可能に接続するようになっており、この分峡接続部３２Ｇに対応させてピンチバルブＰＶ７が設けられている。
【００１１】
培養部２と給液部４の間には、一次培養容器１３および二次培養容器１４ａ、１４ｂに接続された分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃの各位置に対応させてピンチバルブＰＶ８〜ＰＶ１０を設けており、制御装置１２の指令によりこれらを開閉作動させることで、分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃの内部の流通を開放、遮断するようになっている。
また、給液部４には給液回路３の主液通路３１に対応させて給液ポンプ３６が設けられており、主液通路３１のチューブを湾曲させて該給液ポンプ３６のガイド部３６Ａに装着し、ローター３６Ｂを回転（図１の場合は時計回転）させることで、主液通路３１を構成するチューブが外部から扱かれて該チューブを介して給液容器２１〜２６側から培養容器１３、１４ａ、１４ｂの方向へ送液できるようになっている。よって、制御装置１２の指令によってピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６のいずれかと、ピンチバルブＰＶ８〜ＰＶ１０のいずれかを開放させた状態で、給液ポンプ３６を作動させることで、給液容器２１〜２６の必要な液体を培養容器１３、１４ａ、１４ｂのいずれかに供給することができるようになっている。
給液回路３にはさらに、第２分岐通路３３の分岐接続部３３Ａと主液通路３１の給液ポンプ３６の上流側とを直接的に接続する戻し通路３４を備えている。また、該戻し通路３４に対応させてピンチバルブＰＶ１１が設けられるとともに、分岐接続部３３Ａと分岐接続部３３Ｂの間で第２分岐通路３３を閉塞可能なピンチバルブＰＶ１２が設けられている。該戻し通路３４は一次培養容器１３から二次培養容器１４ａ、１４ｂへ送液を行う場合に使用し、ピンチバルブＰＶ８、ＰＶ９、ＰＶ１１を開放し、ＰＶ１０、ＰＶ１２を閉鎖した状態で給液ポンプ３６を回転させることで、戻し通路３４を流通させて一次培養容器１３から二次培養容器１４ａへの送液が可能となり、この状態からＰＶ９を閉鎖させてＰＶ１０を開放することで一次培養容器１３から二次培養容器１４bへの送液が可能となる。
【００１２】
この様な給液回路３もまた、図２に示すように、複数のシリコーンチューブを連結させて、第１分岐通路３２、主液通路３１、第２分岐通路３３、戻し通路３４を構成し、これを２枚の薄い矩形状のシリコーン製のシート状部材３５ａ、３５bで上下から挟み込み、これらシート状部材３５ａ、３５ｂ同士を接着して、必要な配置に位置決めした状態にてチューブを固定し、１枚の偏平なシート状体３５を構成して一体化させている。この様なシー卜状体３５においては、その一辺には第１分岐通路３２の分岐接続部３２Ａ〜３２Ｆが、給液容器２１〜２６の各給排部２１Ａ〜２６Ａと着脱可能となるように開口され、これと対向する辺からは分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃが突出されて、培養容器１３、１４の供給口１３Ａ、１４Ａと固着されている。また、分岐接続部３２Ａ〜３２Ｆが配置された上記一辺と、分岐接続部３２Ａ側で交差する辺には分岐接続部３２Ｇが突出されている。
また、該シート状体３５においては、給液ポンプ３６の位置に対応する部分を矩形状にくり抜き、該給液ポンプ３６を挿入可能な開口部３５Ａとしてあり、シート状体３５を細胞培養装置１の本体１Ａ上に載置させた際に、給液ポンプ３６が開口部３５Ａ内に位置するようになっている。開口部３５Ａには主液通路３１を構成するチューブが給液ポンプ３６の装着に必要な長さだけ引き出されて露出されている。さらに、ピンチバルブＰＶ１１、ＰＶ１２の位置に対応する部分も矩形状にくり抜いて、これらピンチバルブＰＶ１１、ＰＶ１２を挿入可能な開口部３５Ｂ、３５Ｃとしてあり、シート状体３５を細胞培養装置１の本体１Ａ上に載置させた際に、開口部３５ＢにはピンチバルブＰＶ１１が位置し、開口部３５ＣにはピンチバルブＰＶ１２が位置するようになっている。開口部３５Ｂには戻り通路３４のチューブが露出され、開口部３５Ｃには分岐接続部３３Ａと分岐接続部３３Ｂの間となる第２分岐通路３３のチューブが露出されている。
【００１３】
排液部６を構成する排液回路５も、上記給液回路３と同様にシリコーンチューブを連結させて構成されており、その中心として排液ポンプ４６に装着される主排液通路４３と、この主排液通路４３を上流側で分岐させる排液分岐通路４４とを備えている。排液分岐通路４４は３本の分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃに分岐させてあり、分岐接続部４４Ａを一次培養容器１３の排液口１３Ｂに固着させ、４４Ｂを二次培養容器１４ａの排液ロ１４Ｂに、４４Ｃを二次培養容器１４ｂの排液口１４Ｂにそれぞれ固着させて接続している。また、排液分岐通路４４には分岐接続部４４Ａと直交するように分岐接続部４４Ｄを設けてあり、該分岐接続部４４Ｄと滅菌ガス供給装置７および気体供給装置８と接続された循環回路１１の上流側端部１１Ｂと着脱可能に接続するようになっている。
【００１４】
培養部２と排液部６の間には、一次培養容器１３および二次培養容器１４ａ、１４ｂに接続された分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃの各位置に対応させてピンチバルブＰＶ１３〜ＰＶ１５を設けており、制御装置１２の指令によりこれらを開閉作動させることで、分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃの内部の流通を開放、遮断するようになっている。また、分岐接続部４４Ｄの位置に対応させてピンチバルブＰＶ１６を設けている。
排液部６には排液回路５の主排液通路４３に対応させて排液ポンプ４６が設けられており、主排液通路４３のチューブを湾曲させて該排液ポンプ４６のガイド部４６Ａに装着し、ローター４６Ｂを回転（図１の場合は時計回転）させることで、主排液通路４３を構成するチューブが外部から扱かれて、該チューブを介して両培養容器１３、１４ａ、１４ｂ側から、主排液通路４３の下流側端部４３Ｂに接続した排液容器６Ａの方向へ送液できるようになっている。さらに、排液部６には排液ポンプ４６の手前に位置させてピンチバルブＰＶ１７を設けており、該ピンチバルブＰＶ１７により主排液通路４３を排液ポンプ４６の上流側で開閉するようになっている。
これにより、制御装置１２の指令によってピンチバルブＰＶ１３〜ＰＶ１５のいずれかと、ピンチバルブＰＶ１７を開放させた状態で、排液ポンプ４６を作動させることで、培養容器１３、１４ａ、１４ｂのいずれかから排液容器６Ａに排液できるようになっている。
【００１５】
この様な排液回路５についても給液回路３と同様に、複数のシリコーンチューブを連結させて、排液分岐通路４４、主排液通路４３を構成し、これを２枚の薄い矩形状のシリコーン製のシー卜状部材４５ａ、４５ｂで上下から挟み込み、これらシート状部材４５ａ、４５ｂ同士を接着して、必要な配置に位置決めした状態にてチューブを固定し、１枚の扁平なシート状体４５を構成して一体化させている。この様なシート状体４５においては、その一辺には排液分岐通路４４の分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃが突出されて培養容器１３、１４ａ、１４ｂの排液口１３Ｂ、１４Ｂと固着され、これと対向する辺には主排液通路４３の下流側端部４３Ｂが突出されている。さらに、分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃが突出された一辺と交差する分岐接続部４４Ａ側の辺には、分岐接続部４４Ｄが突出されている。
【００１６】
また、該シート状体４５においては、排液ポンプ４６の位置およびこの上流側に隣接するピンチバルブＰＶ１７の位置に対応する部分を、両者を網羅するように矩形を合わせて多角形状にくり抜き、これら排液ポンプ４６、ピンチバルブＰＶ１７を挿入可能な開口部４５Ａとしてあり、シート状体４５を細胞培養装置１の本体１Ａ上に載置させた際に、排液ポンプ４６およびピンチバルブＰＶ１７が開口部４５Ａ内に位置するようになっている。開口部４５Ａには主排液通路４３を構成するチューブが、ピンチバルブＰＶ１７のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢの間に位置され、さらに排液ポンプ４６の装着に必要な長さだけ引き出されて露出されている。
【００１７】
循環回路１１は、細胞培養装置１の本体上１Ａに設けられた滅菌ガス供給装置７および気体供給装置８と接続されて、細胞培養装置１に設けられて、その上流側端部１１Ｂは排液回路５と接続され、下流側端部１１Ａは給液回路３と接続されるようになっている。
循環回路１１は上流側端部１１Ｂの下流で第１通路４１と第２通路４２に分岐され、第１通路４１は滅菌ガス供給装置７と接続され、第２通路４２は気体供給装置８に接続されている。また．第１通路４１と第２通路４２は、滅菌ガス供給装置７および気体供給装置８の下流側で合流されて下流側端部１１Ａに至っている。
滅菌ガス供給装置７の上流側には、第１通路４１に対応させてピンチバルブＰＶ１８が、下流側にはピンチバルブＰＶ１９がそれぞれ設けられ、気体供給装置８の上流側には、第２通路４２に対応させてピンチバルブＰＶ２０が、下流側にはピンチバルブＰＶ２１がそれぞれ設けられている。
滅菌ガス供給装直７は過酸化水素蒸気等の滅菌ガスを発生させ、循環回路１１から給液回路３を介して培養容器１３、１４ａ、１４ｂへ供給し、排液回路５から回収するようになっている。また、気体供給装置８は第２容器２２の純水を供給されて蒸気を発生させ、これをボンベ等から供給された二酸化炭素とともに循環回路１１から給液回路３を介して培養容器１３、１４ａ、１４ｂへ供給し、排液回路５から回収してこれを循環させるようになっている。このような気体供給装置８では、その内部で回路内の圧力を検出して蒸気供給を制御するとともに、二酸化炭素濃度を検出して二酸化炭素の供給を制御することで、培養容器１３、１４ａ、１４ｂ内を湿度１００％に維持するとともに二酸化炭素濃度を所定濃度に保つようにしている。
【００１８】
以上のように構成した細胞培養装置１によって細胞を培養する場合の作業手順と作動を説明する。
上記細胞培養装置１による細胞の培養作業の開始前の状態では、各給液容器２１〜２６、給液回路３、一次培養容器１３，二次培養容器１４ａ、１４ｂおよび排液回路５は、細胞培養装置１の本体１Ａに取付けられておらず、各給液容器２１〜２６はシート状体２７として一体化された状態で、予め滅菌されて包装されている。また、シート状体３５として一体化された給液回路３、および、シート状体４５として一体化された排液回路５は、それぞれ培養容器１３、１４ａ、１４ｂに接続された状態にて予め滅菌されて、シート状体３５,４５をそれぞれ培養容器１３，１４に重ねるように折り畳んだ状態で包装されている。
先ず、作業者はクリーンベンチ等の無菌空間内で、第１給液容器２１〜第６給液容器２６にそれぞれ収容すべき液体を各給排部２１Ａ〜２６Ａを介して注入し、各給排部２１Ａ〜２６Ａを図示しないピンチコックで挟んで密封する。
また、培養容器１３、１４ａ、１４ｂを培養部２の加温体１５上に載置するとともに、シート状体３５からなる給液回路３を給液部４の所定位置に装着し、シート状体４５からなる排液回路５を排液部６の所定位置に装着する。
【００１９】
給液回路３の装着にあたっては、第２分岐通路３３の各分岐接続部３３Ａ〜３３Ｃをそれぞれに対応する開放状態のピンチバルブＰＶ８〜ＰＶ１０のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させる。また、シート状体３５の開口部３５Ｂに露出する戻し通路３４のチューブをピンチバルブＰＶ１１のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させるとともに、開口部３５Ｃに露出する第２分岐通路３３のチューブをピンチバルブＰＶ１２のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させる。
さらに開口部３５Ａに露出する主液通路３１のチューブを、湾曲させてポンプ３６のガイド部３６Ａに装着させる。また、第１分岐通路３２の分岐接続部３２Ｇを循環回路１１の下流側端部１１Ａに接続するとともに、ピンチバルブＰＶ７のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢの間に位置させる。
一方、排液回路５の装着にあたっては、排液分岐通路４４の各分岐接続部４４Ａ〜４４Ｃをそれぞれに対応する開放状態のピンチバルブＰＶ１３〜ＰＶ１５のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させ、さらに、開口部４５Ａに露出する主排液通路４３のチューブをピンチバルブＰＶ１７のピンチャーＰＶＡ，ＰＶＢ間に位置させるとともに、湾曲させて排液ポンプ４６のガイド部４６Ａに装着させる。
また、主排液通路４３の下流側端部４３Ｂを排液容器６Ａに接続するとともに、分岐接続部４４Ｄを循環回路１１の上流側端部１１Ｂに接続するとともに、ピンチバルブＰＶ１６のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させる。
【００２０】
また、シート状体２７からなる各容器２１〜２６については、給液部４の冷却体２８上に載置させ、かつすでに装着されている給液回路３の各分岐接続部３２Ａ〜３２Ｆと対向する各給排部２１Ａ〜２６Ａを各々接続するとともに、ピンチコックで挟んだ位置よりも先で各ピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６のピンチャーＰＶＡ、ＰＶＢ間に位置させてから、制御装置１２を介した手動操作によりピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６を一斉に閉塞状態とし、その後で各給排部２１Ａ〜２６Ａからピンチコックを取り外す。
【００２１】
以上のようにして、各給液容器２１〜２６、給液回路３、培養容器１３、１４ａ、１４ｂ、排液回路５の細胞培養装置１本体１Ａへの装着が完了したら、培養作業を開始する前に、今回接続したチューブの接続箇所および気体供給装置８の滅菌を行う。
すなわち、制御装置１２は、ピンチバルブＰＶ１〜ＰＶ６は閉鎖したまま、ピンチバルブＰＶ１９、ＰＶ７、ＰＶ１２、ＰＶ８、ＰＶ１３、ＰＶ１６、ＰＶ１８を開放させ、他のピンチバルブＰＶは閉鎖した状態にて、滅菌ガス供給装置７および給液ポンプ３６を作動させる。これにより、滅菌ガスが給液回路３から一次培養容器１３を通過し、排液回路５を経て循環回路１１へ流通する。これにより、今回の接続箇所に滅菌ガスが行き渡り滅菌される。制御装置１２は所定時間の間、滅菌ガスを循環させると、滅菌ガスに替えて無菌エアを循環させてエアレーションにより滅菌ガス成分を除去する。
接続箇所の滅菌が終了したら、ピンチバルブＰＶ７、ＰＶ１２、ＰＶ８、ＰＶ１３、ＰＶ１６を閉じてＰＶ２１、ＰＶ２０を開き、気体供給装置８を対象に滅菌とエアレーションを行う。
【００２２】
このようにして、滅菌操作が終了すると、制御装置１２はピンチバルブＰＶ２、ＰＶ１２、ＰＶ８、ＰＶ１３、ＰＶ１６、ＰＶ２０を開放させ、他のピンチバルブＰＶは閉鎖させた状態で給液ポンプ３６を作動させて、第２容器２２内の純水を気体供給装置８に内蔵したバッファタンクに送液する。
気体供給装置８に純水が供給されたら、一次培養のための細胞の播種を行う。すなわち、制御装置１２はピンチバルブＰＶ２を閉じてピンチバルブＰＶ１を開き、また、ピンチバルブＰＶ１６、ＰＶ２０を閉じてＰＶ１７を開いて給液ポンプ３６および排液ポンプ４６を作動させる。これにより、第１容器２１内の細胞が一次培養容器１３に供給される。これに引き続き、ピンチバルブＰＶ１を閉じてピンチバルブＰＶ５を開いて、一次培養容器１３に所定量の血清を供給し、さらにピンチバルブＰＶ５を閉じてピンチバルブＰＶ４を開いて所定量の培地を供給する。なお、一次培養容器１３への供給の間、排液ポンプ４６を作動させることで、容器やチューブ内に収容されている気体を、ベントフィルタを介して外気に開放されている排液容器６Ａに送気している。
【００２３】
このように、細胞、血清、培地が一次培養容器１３に供給されたら、制御装置１２は、ピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ７、ＰＶ１２、ＰＶ８、ＰＶ１３、ＰＶ１６、ＰＶ２０を開放させ、その他のピンチバルブＰＶは閉鎖させ、給液ポンプ３６は作動させた状態として、循環回路１１の第２通路４２、給液回路３、一次培養容器１３、排液回路５から再び第２通路４２という循環経路を形成し、気体供給装置８から蒸気と二酸化炭素を供給して循環させるようになっている。このようにして一次培養容器１３内で所定時間にわたって一次培養が行われ、この培養中においては、加温体１５によって一次培養容器１３は３７℃に保温されており、また、上記循環経路は閉回路として形成されているため、気体供給装置８で蒸気を発生させることで、一次培養容器１３内の湿度をほぼ１００％に保つことができる。また、二酸化炭素を循環させながら、気体供給装置８で濃度を測定し消費分を補うため、一次培養容器１３内を必要な二酸化炭素濃度に保つことができる。また、気体供給装置８で圧力を測定し、圧が高まり過ぎた場合には、ピンチバルブＰＶ１７を開放し、排液ポンプ４６を作動させて圧を大気圧に下げるようにする。
【００２４】
一次培養容器１３で培養を開始してから所定時間が経過したら、制御装置１２は排液部６のピンチバルブＰＶ１３、ＰＶ１７を開放するとともに、ピンチバルブＰＶ１６、ＰＶ２０は閉じて排液ポンプ４６を所定時間作動させ、一次培養容器１３の培地を排液容器６へ排出させる。なお、この際には細胞は一次培養容器１３の底部に接着しており流出することはない。
この後、制御装置１２は、給液ポンプ３６は作動させたまま、ピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ７は閉鎖してピンチバルブＰＶ５を開放し、一次培養容器１３に給液容器２５から血清を所定量供給するとともに、引き続いてピンチバルブＰＶ５を閉じてＰＶ４を開き、給液容器２４から培地を所定量供給する。これにより、培地交換作業が完了し、再び気体供給装置８から蒸気と二酸化炭素を供給させる循環経路を形成して、一次培養が継続される。
【００２５】
必要な回数の培地交換を行いながら、培養開始から所定時間が経過して培養が充分に進行したら、一次培養容器１３から二次培養容器１４ａ、１４ｂへ細胞を移す継代作業に入る。すなわち、制御装置１２は気体供給装置８からの供給状態のまま、ピンチバルブＰＶ１３、ＰＶ１７を開放するとともにピンチバルブＰＶ１６、ＰＶ２０を閉鎖し、排液ポンプ４６を所定時間作動させて、一次培養容器１３から培地を排液容器６Ａへ排出し、さらに、ピンチバルブＰＶ６を開放し、給液ポンプ３６は作動させてピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ７を閉鎖し、給液容器２６からＰＢＳを一次培養容器１３に供給する。供給後、再びピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ７を開いてＰＶ６を閉じ、一次培養容器１３からＰＢＳを排液させて容器内を洗い流す。
その後、ピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ１７を閉鎖し、ＰＶ３を開放させて、給液容器２３から一次培養容器１３にトリプシンを供給し、細胞を一次培養容器１３の底部から剥離させる。なお、この際に、容器に振動を与えたり、傾斜させる機構を備えても良い。
この後、制御装置１２はピンチバルブＰＶ３を閉鎖するとともにＰＶ４を開放させて、給液ポンプ３６は作動させた状態にて、一次培養容器１３に培地を所定量供給してから、ピンチバルブＰＶ８，ＰＶ１１、ＰＶ９を開き、ＰＶ１２を閉鎖状態として、戻し通路３４を使用して一次培養容器１３から二次培養容器１４ａへ細胞を送り、さらに所定時間経過後、ピンチバルブＰＶ９を閉じてＰＶ１０を開き、二次培養容器１４ｂへ細胞を送る。なお、この間、ピンチバルブＰＶ１７は閉鎖状態として排液ポンプ４６を停止させ、ピンチバルブＰＶ１３とＰＶ１４を開放して二次培養容器１４ａから一次培養容器１３へ、また、ＰＶ１３とＰＶ１５を開放して二次培養容器１４ｂから一次培養容器１３へ気体が流通できるようにしている。
【００２６】
これらに引き続き、ピンチバルブＰＶ５、ＰＶ９を開いて給液ポンプ３６を作動させた状態で、ＰＶ１３、ＰＶ１５は閉じてＰＶ１４、ＰＶ１７を開き排液ポンプ４６を作動させて二次培養容器１４ａに血清を供給してトリプシンの作用を失活させ、その後、ピンチバルブＰＶ５を閉じてＰＶ４を開き、培地を供給する。これに引き続き、ピンチバルブＰＶ９、ＰＶ１４を閉鎖状態とし、ＰＶ１０、ＰＶ１５を開放状態として、二次培養容器１４ｂを対象に血清と培地の供給を行う。これにより、継代作業が完了し、二次培養容器１４ａ、１４ｂにおいて二次培養が始まる。
その後は、一次培養の場合と同様にして、両二次培養容器１４ａ、１４ｂ毎に培地交換作業を行いながら、所定時間にわたって培養を行い、充分な培養が確認されたら培養作業を終了する。
なお、この二次培養の際には、二次培養容器１４ａ、１４ｂに対して、それぞれ所定時間ずつ交互に蒸気と二酸化炭素を循環させて供給しており、二次培養容器１４ａの場合はピンチバルブＰＶ２１、ＰＶ７、ＰＶ９、ＰＶ１４、ＰＶ１６、ＰＶ２０を開放状態とし、他のピンチバルブＰＶは閉鎖状態として循環経路を形成し、二次培養容器１４ｂへ切り替える場合は、ＰＶ９、ＰＶ１４を閉じてＰＶ１０、ＰＶ１５を開くようにする。いずれの場合も給液ポンプ３６は作動状態としている。
【００２７】
上述した本実施例によれば、制御装置１２によって各ピンチバルブＰＶ、給液ポンプ３６、排液ポンプ４６を作動させることにより、自動的に細胞培養を実施することができる。また給液回路３、排液回路５は、全体としてシート状となっており、各液回路を構成するチューブは位置決めされているので、可搬性が良好となり、また、接続作業も容易で、接続ミスを防止することができる。
【００２８】
なお、上記実施例においては、給液回路３、培養容器１３、１４および排液回路５を予め接続して一体化しているが、各々を分割し、または、給液容器２１〜２６を一体化したシート状体２７を加えて一体化するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例を示す細胞培養装置１の平面図。
【図２】シート状体２７、シート状体３５を示す斜視図。
【符号の説明】
【００３０】
１…細胞培養装置 ３…給液回路
１３…一次培養容器 １４…二次培養容器
２１…第１容器（給液容器） ２２…第２容器（給液容器）
２３…第３容器（給液容器） ２４…第４容器（給液容器）
２５…第５容器（給液容器） ２６…第６容器（給液容器）
３１…主液通路 ３２…第１分岐通路
３３…第２分岐通路 ３４…戻し通路
３５…シート状体 ３５ａ、３５ｂ…シート状部材
３５Ａ…開口部 ３５Ｂ…開口部
３５Ｃ…開口部 ３６…給液ポンプ（ポンプ手段）
ＰＶ１〜２１…ピンチバルブ（バルブ手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培地や薬液を収容した複数の給液容器と、細胞を培養するための複数の培養容器と、これらを接続する送液用のチューブを備え、上記培養容器に対し上記チューブを介して送液するようにした細胞培養装置において、
上記チューブを介して送液するポンプ手段と、上記チューブを外部から閉塞させるバルブ手段を備えるとともに、上記チューブは、上記複数の給液容器に接続できるよう分岐された第１分岐通路と、上記複数の培養容器に接続できるよう分岐された第２分岐通路とを備えており、これら分岐通路が所定位置に位置するように上記チューブをシート状部材に配置させて固定し、該シート状部材には、固定されたチューブが上記ポンプ手段および上記バルブ手段と対応する位置に、これらポンプ手段およびバルブ手段を挿入可能な開口部が形成されていることを特徴とする細胞培養装置。
【請求項２】
上記培養容器は一次培養容器と二次培養容器からなり、上記チューブは、一端側に上記第１分岐通路を接続し、他端側に第２分岐通路を接続した主液通路を備えるとともに、該主液通路を上記ポンプ手段に対応させて配置し、さらに、上記第２分岐通路と上記主液通路のポンプ手段の上流側とを接続する戻し通路を備え、該戻し通路を使用して一次培養容器から二次培養容器へ送液することを特徴とする請求項１に記載の細胞培養装置。
【請求項３】
該細胞培養装置は、上記給液容器から上記培養容器へ送液するための給液回路と、上記培養容器から排液するための排液回路と、上記給液回路と上記排液回路とを接続する循環回路を備え．該循環回路に気体供給装置を接続して、上記循環回路、上記給液回路、上記培養容器および上記排液回路を介して気体を循環させて、上記培養容器に気体を供給するようにしたことを特徴とする請求項２または３に記載の細胞培養装置。
【請求項１】
培地や薬液を収容した複数の給液容器と、細胞を培養するための複数の培養容器と、これらを接続する送液用のチューブを備え、上記培養容器に対し上記チューブを介して送液するようにした細胞培養装置において、
上記チューブを介して送液するポンプ手段と、上記チューブを外部から閉塞させるバルブ手段を備えるとともに、上記チューブは、上記複数の給液容器に接続できるよう分岐された第１分岐通路と、上記複数の培養容器に接続できるよう分岐された第２分岐通路とを備えており、これら分岐通路が所定位置に位置するように上記チューブをシート状部材に配置させて固定し、該シート状部材には、固定されたチューブが上記ポンプ手段および上記バルブ手段と対応する位置に、これらポンプ手段およびバルブ手段を挿入可能な開口部が形成されていることを特徴とする細胞培養装置。
【請求項２】
上記培養容器は一次培養容器と二次培養容器からなり、上記チューブは、一端側に上記第１分岐通路を接続し、他端側に第２分岐通路を接続した主液通路を備えるとともに、該主液通路を上記ポンプ手段に対応させて配置し、さらに、上記第２分岐通路と上記主液通路のポンプ手段の上流側とを接続する戻し通路を備え、該戻し通路を使用して一次培養容器から二次培養容器へ送液することを特徴とする請求項１に記載の細胞培養装置。
【請求項３】
該細胞培養装置は、上記給液容器から上記培養容器へ送液するための給液回路と、上記培養容器から排液するための排液回路と、上記給液回路と上記排液回路とを接続する循環回路を備え．該循環回路に気体供給装置を接続して、上記循環回路、上記給液回路、上記培養容器および上記排液回路を介して気体を循環させて、上記培養容器に気体を供給するようにしたことを特徴とする請求項２または３に記載の細胞培養装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−５４６０３（Ｐ２００８−５４６０３Ａ）
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２３６８１７（Ｐ２００６−２３６８１７）
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【出願人】（０００２５３０１９）澁谷工業株式会社 (503)
【Ｆターム（参考）】
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