(57)【要約】【課題】培養バッグとハウジングを備える培養槽において、培養バッグ内での培養のための空間の容積が変化する場合に、培養バッグの拡張余地部分に起因する弊害を抑制し、また、蓋と培養槽との間の清掃不可能の問題を解消し、蓋の上下動時の培養槽との摺動により発生する異物の培養液への混入を防止する。【解決手段】フレキシブル培養装置１は、内部に培養を行うための培養空間Ｓを形成可能な可撓性の培養バッグ２と、培養バッグ２を収容するハウジング３とを備える。培養空間Ｓの容積は、培養バッグ２の最大容積以下で可変に設定可能である。培養空間Ｓの容積が、培養バッグ２の最大容積未満に設定されている場合に、培養バッグ２が、培養空間Ｓを形成する下側の使用部分２ａと、その上側の拡張余地部分２ｂとを有する。使用部分２ａと拡張余地部分２ｂの境界部２ｃをシール及びシール解放可能な第１シール機構Ｍｓ１と、培養空間Ｓの容積の変化に伴い、第１シール機構Ｍｓ１を上下動可能な第１上下動機構Ｍｍ１とが配設されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に培養を行うための培養空間を形成可能な可撓性の培養バッグと、前記培養バッグを収容するハウジングとを備えたフレキシブル培養装置において、
前記培養空間の容積は、前記培養バッグの最大容積以下で可変に設定可能であり、
前記培養空間の容積が、前記培養バッグの最大容積未満に設定されている場合に、前記培養バッグが、前記培養空間を形成する下側の使用部分と、その上側の拡張余地部分とを有し、
前記使用部分と前記拡張余地部分の境界部をシール及びシール解放可能なシール機構と、前記培養空間の容積の変化に伴い、前記シール機構を上下動可能な上下動機構とが配設されていることを特徴とするフレキシブル培養装置。
【請求項２】
前記シール機構が、上下に複数段配設され、
複数段の前記シール機構が、互いに独立して前記境界部をシール及びシール解放可能であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル培養装置。
【請求項３】
複数段の前記シール機構が、互いに独立して上下動可能であることを特徴とする請求項２に記載のフレキシブル培養装置。
【請求項４】
前記シール機構が、前記ハウジングに対して前記境界部を押圧することによって前記境界部をシールする押圧部材を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフレキシブル培養装置。
【請求項５】
前記シール機構が、前記培養バッグの上方に配設される支持部材を有し、
前記支持部材の外周に、前記押圧部材が配設されていることを特徴とする請求項４に記載のフレキシブル培養装置。
【請求項６】
前記押圧部材が、膨張及び収縮可能な膨張シールであることを特徴とする請求項４又は５に記載のフレキシブル培養装置。
【請求項７】
前記シール機構が、前記境界部を挟持することによって前記境界部をシールする一対の挟持部材を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフレキシブル培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、バイオ医薬品等の製造に使用されるフレキシブル培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、バイオ医薬品等を製造する際には、哺乳類細胞、バクテリア、ウイルス等（以下、細胞等と記す）を培養槽で培養することが行われる。このような培養槽として、可撓性を有する培養バッグと、培養バッグを収容するハウジングとを備えるものが使用される場合がある（例えば特許文献１〜３参照）。このタイプの培養槽は、培養バッグ内の細胞等を含む培養液を移し変えることなく、設置面積不変で、培養槽移送不要、培養バッグの外部から培養液に異物等が混入することがなく、コンタミネーションを防げるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１４−５０１５３７号公報
【特許文献２】特表２０１４−５３００９４号公報
【特許文献３】特開２０１８−１９６１５号公報
【特許文献４】特表２００５−５０２３０６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、培養槽で細胞等の培養を行う際に、例えば細胞等の密度（濃度）を一定にし、細胞等の増加に伴って培養液を増殖させる場合がある（例えば、特許文献４参照）。
【０００５】
このように培養液の量が変化する場合に、培養槽として、上述の培養バッグとハウジングを備えたものを使用すると、培養バッグ内で（培養液や培養用ガスを収容する）培養のための空間の容積が変化することになるため、次のような問題が考えられる。
【０００６】
使用する培養バッグの容量は、培養のための空間の容積の最大値を考慮して決定される。そのため、培養のための空間の容積が小さい状態では、培養バッグの上部には、内部に培養液が存在しない拡張余地部分が存在する。培養バッグの下部は、培養液の重量で形状が安定するが、培養液が存在しない拡張余地部分は、不定形である。この不定形な拡張余地部分の内部に、培養液が入って溜まることがあれば、品質管理上の問題となる。また、拡張余地部分の内部に、培養液が蒸発していき、培養液が減少すると、培養液が高価なので、コスト損失が大きくなる。また、拡張余地部分自体が、培養液中に入ると、培養液の撹拌を妨害する可能性がある。
【０００７】
一方、培養槽として、上述の培養バッグを備えず、（培養液や培養用ガスを収容する）培養のための空間を形成するために、蓋により、培養槽の上方の開口を閉塞したものを採用することが考えられる。このような培養槽では、培養液の量の変化に対しては、培養のための空間の容積の変化に伴い、蓋を上下動させることが考えられる。
【０００８】
しかしながら、この場合、蓋の周縁と培養槽の内面が密着しており、これらの部位の清掃が不可能である。また、蓋の周縁を培養槽の内面に密着させたまま、蓋を上下動すると、摺動により異物が発生し、この異物が培養液に混入する可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、培養バッグとハウジングを備える培養槽において、培養バッグ内での培養のための空間の容積が変化する場合に、培養バッグの拡張余地部分に起因する弊害を抑制し、また、蓋と培養槽との間の清掃不可能の問題を解消し、蓋の上下動時の培養槽との摺動により発生する異物の培養液への混入を防止することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために創案された本発明に係るフレキシブル培養装置は、内部に培養を行うための培養空間を形成可能な可撓性の培養バッグと、前記培養バッグを収容するハウジングとを備えたフレキシブル培養装置において、前記培養空間の容積は、前記培養バッグの最大容積以下で可変に設定可能であり、前記培養空間の容積が、前記培養バッグの最大容積未満に設定されている場合に、前記培養バッグが、前記培養空間を形成する下側の使用部分と、その上側の拡張余地部分とを有し、前記使用部分と前記拡張余地部分の境界部をシール及びシール解放可能なシール機構と、前記培養空間の容積の変化に伴い、前記シール機構を上下動可能な上下動機構とが配設されていることを特徴とする。ここで、培養空間には、培養の対象となる細胞等を含む培養液（培地）を収容する空間の他、培養のためのガスを収容する空間も含む。
【００１１】
この構成によれば、シール機構により、培養バッグにおける使用部分と拡張余地部分の境界部をシールすることができる。そのため、拡張余地部分の内部に、培養液が溜まることを防止することができる。また、拡張余地部分の内部に、培養液が蒸発していくことも防止することができる。また、拡張余地部分が、培養液内に入ることも防止することができる。従って、培養バッグの拡張余地部分に起因する弊害を抑制することができる。そして、このシール機構は、上下動機構により、培養空間の容積の変化に伴い、上下動可能であるので、培養空間の容積が変化し、培養バッグにおける使用部分と拡張余地部分の境界部が上下動しても、この境界部をシールすることが可能である。すなわち、本発明のフレキシブル培養装置によれば、培養バッグとハウジングを備える培養槽において、培養バッグ内での培養のための空間の容積が変化する場合に、培養バッグの拡張余地部分に起因する弊害を抑制することが可能である。
【００１２】
また、上記の構成では、培養バッグの内部に培養空間を形成するので、培養のための空間を形成するために、培養槽の内面と密着する周縁を有する蓋を設ける必要が無い。従って、本発明のフレキシブル培養装置によれば、蓋と培養槽との間の清掃不可能の問題を解消し、蓋の上下動時の培養槽との摺動により発生する異物の培養液への混入を防止することが可能である。
【００１３】
上記の構成において、前記シール機構が、上下に複数段配設され、複数段の前記シール機構が、互いに独立して前記境界部をシール及びシール解放可能であってもよい。
【００１４】
この構成において、複数段の前記シール機構が、互いに独立して上下動可能であってもよい。
【００１５】
上記の構成において、前記シール機構が、前記ハウジングに対して前記境界部を押圧することによって前記境界部をシールする押圧部材を有してもよい。
【００１６】
この構成において、前記シール機構が、前記培養バッグの上方に配設される支持部材を有し、前記支持部材の外周に、前記押圧部材が配設されていてもよい。
【００１７】
上記の構成において、前記押圧部材が、膨張及び収縮可能な膨張シールであってもよい。
【００１８】
ここで、膨張シールとは、ゴム等の弾性部材で形成された中空のガスケットであり、中空部に空気等の流体を供給することで膨張して他部材と接触し、シール機能を発揮し、中空部から流体を排出することで収縮して他部材から離隔し、シール機能を解除するものである（以下、同様）。
【００１９】
上記の構成において、前記シール機構が、前記境界部を挟持することによって前記境界部をシールする一対の挟持部材を有してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、培養バッグとハウジングを備える培養槽において、培養バッグ内での培養のための空間の容積が変化する場合に、培養バッグの拡張余地部分に起因する弊害を抑制し、また、蓋と培養槽との間の清掃不可能の問題を解消し、蓋の上下動時の培養槽との摺動により発生する異物の培養液への混入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフレキシブル培養装置を概念的に示す断面図である。
【図２】培養液が増加した状態のフレキシブル培養装置を概念的に示す断面図である。
【図３】図１のＡ部の拡大図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るフレキシブル培養装置を概念的に示す断面図である。
【図５】図４のＢ部の拡大図である。
【図６】シール機構の動作を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るフレキシブル培養装置を概念的に示す断面図である。
【図８】図７のｘ−ｘ線矢視断面図である。
【図９】培養液が増加した状態のフレキシブル培養装置を概念的に示す断面図である。
【図１０】第３実施形態に係るフレキシブル培養装置の変形例を概念的に示す断面図である。
【図１１】図１０のｙ−ｙ線矢視断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係るフレキシブル培養装置を概念的に示す断面図である。
【図１３】シール機構の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１実施形態に係るフレキシブル培養装置を概念的に示す断面図である。この実施形態に係るフレキシブル培養装置１は、バイオ医薬品等の製造に使用されるものであるが、これに限定されず、例えば、その他の食品、燃料等を製造するために使用されてもよい。
【００２４】
フレキシブル培養装置１は、培養バッグ２と、培養バッグ２を収容して支持するハウジング３とを備える。また、フレキシブル培養装置１は、培養バッグ２の上方に配設される第１蓋部材４（支持部材）と、第１蓋部材４を吊り下げ支持する第１ワイヤロープ５と、第１ワイヤロープ５を巻き取り及び送り出し可能な第１ウインチ６とを備える。
【００２５】
培養バッグ２は、樹脂フィルム等で形成されており、可撓性を有する。本実施形態では、滅菌済みで供給され、１回の使用後に廃棄される所謂シングルユース（単回使用）用であるが、勿論、これに限定されるものではなく、例えば、洗浄・滅菌等した後に再使用されるものであってもよい。
【００２６】
培養バッグ２は、その内部空間に、培養を行うための培養空間Ｓを形成可能である。培養空間Ｓには、培養の対象となる細胞等（不図示）と、培養のための培養液Ｌ（培地）と、培養のためのガスＧが入れられている。本実施形態では、培養バッグ２は、最大に膨らんだ状態（最大容積の状態）で、側面が円筒状であって上下面が略平面状である略円柱形状であるが、勿論、培養バッグ２の形状は、これに限定されるものでは無い。
【００２７】
培養空間Ｓの容積は、培養バッグ２の最大容積以下で可変に設定可能である。図１に示すように、培養空間Ｓの容積が、培養バッグ２の最大容積未満に設定されている場合に、培養バッグ２は、培養空間Ｓを形成する下側の使用部分２ａと、その上側の拡張余地部分２ｂとを有する。拡張余地部分２ｂは、培養バッグ２の上部の外周側に設けられ、上端で折り返された状態になっている。
【００２８】
培養バッグ２内の培養液Ｌ内には、培養液Ｌを撹拌するための撹拌羽根７が配設されている。撹拌羽根７は、ハウジング３外に配設された駆動機構（不図示）により駆動回転される。なお、撹拌には羽根撹拌の他、揺動撹拌など他の撹拌方式を使用することもある。
【００２９】
また、培養バッグ２内の培養液Ｌ内には、液相ガス供給管（不図示）から供給されたガスを培養液Ｌ内に気泡Ｇｂとして放出するスパージャ８が配設されている。なお、この気泡Ｇｂのガスと、後述の気相ガス供給管からのガスとが混ざり、ガスＧが構成される。
【００３０】
また、図示を省略するが、培養バッグ２には、培養液Ｌの液面より上方の培養空間Ｓに、ガスを供給する気相ガス供給管や、培養液Ｌの液面より上方の培養空間ＳからガスＧを排出するガス排出管や、培養空間Ｓ内に培養液Ｌを供給する培養液供給管、培養空間Ｓ内から細胞等と共に培養液Ｌを排出する培養液排出管等が配設されている。
【００３１】
ハウジング３は、上部が開口した有底円筒状であり、底壁部３ａと円筒状の側壁部３ｂを有するが、培養バッグ２を収容して支持できれば、これに限定されるものではない。ハウジング３の材質は、例えばステンレス等の金属であるが、培養バッグ２を収容して支持できれば、これに限定されず、例えば、樹脂、セラミックス等であってもよい。また、図示例では、ハウジング３の側壁部３ｂには、ＬＥＤ照明付きの覗き窓３ｃが設けられている。
【００３２】
第１蓋部材４は、円板状であり、材質は、例えばステンレス等の金属、シリコーン等の樹脂であるが、勿論、これに限定されるものではない。第１蓋部材４は、その下側に複数のクッション材４ａを有する。第１蓋部材４は、クッション材４ａを介し、培養バッグ２の上部を固定（あるいは培養バッグ２の上部に固着）することによって、培養バッグ２の上面と一体化し、培養バッグ２の上部の形状を安定化する作用がある。
【００３３】
第１蓋部材４には、その外周の全周に亘って、膨張及び収縮可能な第１膨張シール９（押圧部材）が配設されている。なお、本実施形態では、第１膨張シール９は空気圧で作動する。
【００３４】
第１膨張シール９は、膨張した状態で、ハウジング３に対して、培養バッグ２の使用部分２ａと拡張余地部分２ｂの境界部２ｃを培養バッグ２の外側から押圧する。これによって、第１膨張シール９は境界部２ｃをシールして所定位置に固定する。この境界部２ｃを第１膨張シール９でシールした状態から、第１膨張シール９を、収縮状態にすると、ハウジング３に対する境界部２ｃのシールが解放（シール解放）され、境界部２ｃが所定位置から解放される。このように、第１蓋部材４と第１膨張シール９は、境界部２ｃをシール及びシール解放可能な第１シール機構Ｍｓ１を構成する。
【００３５】
第１ワイヤロープ５は、複数の第１滑車５ａを介してウインチに取り付けられており、第１ワイヤロープ５を第１ウインチ６で巻き取ったり、送り出したりすることにより、培養空間Ｓの容積の変化に伴い、第１蓋部材４を、水平姿勢を維持しつつ無段階で上下動させることができる。つまり、第１ワイヤロープ５と第１ウインチ６は、培養空間Ｓの容積の変化に伴い、第１シール機構Ｍｓ１を上下動可能な第１上下動機構Ｍｍ１を構成する。
【００３６】
次に、本実施形態のフレキシブル培養装置１の特徴となる培養空間Ｓ内の培養液Ｌの量を増加させる場合の動作について説明する。
【００３７】
図１の状態では、図３に実線で示すように、第１膨張シール９は膨張した状態で、ハウジング３に対して、培養バッグ２の境界部２ｃを押圧しており、これによって境界部２ｃをシールしている。
【００３８】
最初に、図３に点線で示すように、第１膨張シール９を収縮させて、境界部２ｃの押圧を解除して境界部２ｃのシールを解放し、第１膨張シール９と境界部２ｃとの間に隙間を形成する。
【００３９】
そして、培養空間Ｓ内に培養液Ｌを供給し、培養空間Ｓ内の培養液Ｌの量を増加させると同時に、第１ワイヤロープ５を第１ウインチ６で巻き取ることにより、第１蓋部材４を上昇させる。すると、培養空間Ｓの容積が増加すると共に、境界部２ｃは上昇する。この際に、境界部２ｃは、シール解放されているため、内部で摺動すること無く、内部で異物等の発生も無い。また、第１蓋部材４のクッション材４ａが、培養バッグ２の上部を固定（あるいは培養バッグ２の上部に固着）することにより、培養バッグ２の上面と第１蓋部材４が一体化し、培養バッグ２の上部の形状が安定する。
【００４０】
その後、培養空間Ｓ内の培養液Ｌが所定量に達したら、培養液Ｌの供給を停止する。また、第１蓋部材４が所定位置に達したら、第１ワイヤロープ５の第１ウインチ６による巻き取りを停止し、第１蓋部材４の上昇を停止する。この状態で、再び、図３に実線で示すように、第１膨張シール９を膨張させ、ハウジング３に対して、培養バッグ２の境界部２ｃを押圧し、境界部２ｃをシールする。
【００４１】
以上で、１回の培養液Ｌの増量の際の動作は完了である。この動作を、培養状況に応じて、図２に示すように、培養空間Ｓの容積が培養バッグ２の最大容積となるまで複数回行う。
【００４２】
以上のように構成された本実施形態のフレキシブル培養装置１では、以下の効果を享受できる。
【００４３】
第１シール機構Ｍｓ１により、培養バッグ２における使用部分２ａと拡張余地部分２ｂの境界部２ｃをシール固定することができる。そのため、拡張余地部分２ｂの内部に、培養液Ｌが入って溜まることを防止することができる。また、拡張余地部分２ｂの内部に、培養液Ｌが蒸発していくことも防止することができる。また、拡張余地部分２ｂ自体が、培養液Ｌ内に入ることも防止することができる。従って、培養バッグ２の拡張余地部分２ｂに起因する弊害を抑制することができる。そして、この第１シール機構Ｍｓ１は、第１上下動機構Ｍｍ１により、培養空間Ｓの容積の増加に伴い、上下動可能であるので、培養空間Ｓの容積が増加する際に、培養バッグ２における使用部分２ａと拡張余地部分２ｂの境界部２ｃが上昇しても、この境界部２ｃをシールすることが可能である。すなわち、本実施形態のフレキシブル培養装置１によれば、培養バッグとハウジングを備える培養槽において、培養バッグ内での培養のための空間の容積が変化する場合に、培養バッグの拡張余地部分に起因する弊害を抑制することが可能である。
【００４４】
また、培養バッグ２の内部に培養空間Ｓを形成するので、培養のための空間を形成するために、培養槽の内面と密着する周縁を有する蓋を設ける必要が無い。従って、本実施形態のフレキシブル培養装置１によれば、蓋と培養槽との間の清掃不可能の問題を解消し、蓋の上下動時の培養槽との摺動により発生する異物の培養液への混入を防止することが可能である。
【００４５】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
【００４６】
図４に示す第２実施形態の第１実施形態との主要な相違点は、第２蓋部材１０（支持部材）が第１蓋部材４の上方に配設されている点である。以下、この点を中心に説明し、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その構成の詳細な説明を省略する。なお、本実施形態のフレキシブル培養装置１は、第１膨張シール９と第２膨張シール１１を交互に膨張、交互に上昇させることにより、拡張余地部分２ｂをより確実にシールしようとするものである。
【００４７】
第２蓋部材１０の形状、材質は、第１蓋部材４と同様である。ただし、第２蓋部材１０は、下側にクッション材４ａを有さない。
【００４８】
第２蓋部材１０にも、その外周の全周に亘って、膨張及び収縮可能な第２膨張シール１１（押圧部材）が配設されている。第２膨張シール１１も空気圧で作動するが、第２膨張シール１１の膨張及び収縮動作は、第１膨張シール９の膨張及び収縮動作とは独立して行うことが可能となっている。
【００４９】
第２膨張シール１１は、膨張した状態で、ハウジング３に対して、培養バッグ２の使用部分２ａと拡張余地部分２ｂの境界部２ｃを培養バッグ２の外側から押圧する。これによって、第２膨張シール１１は境界部２ｃをシールして所定位置に固定する。この境界部２ｃを第２膨張シール１１でシールした状態から、第２膨張シール１１を、収縮状態にすると、ハウジング３に対する境界部２ｃのシールが解放（シール解放）され、境界部２ｃが所定位置から解放される。このように、第２蓋部材１０と第２膨張シール１１は、境界部２ｃをシール及びシール解放可能な第２シール機構Ｍｓ２を構成する。従って、本実施形態では、境界部２ｃをシール及びシール解放可能なシール機構が、上下に２段（第１シール機構Ｍｓ１と第２シール機構Ｍｓ２）配設されている。また、第１シール機構Ｍｓ１と第２シール機構Ｍｓ２が、互いに独立して境界部２ｃをシール及びシール解放可能である。
【００５０】
図４に示すように、第２蓋部材１０を吊り下げ支持する第２ワイヤロープ１２と、第２ワイヤロープ１２を巻き取り及び送り出し可能な第２ウインチ１３とが配設されている。第２ワイヤロープ１２は、複数の第２滑車１２ａを介して第２ウインチに取り付けられており、第２ワイヤロープ１２を第２ウインチ１３で巻き取ったり、送り出したりすることにより、培養空間Ｓの容積の変化に伴い、第２蓋部材１０を、水平姿勢を維持しつつ無段階で上下動させることができる。つまり、第２ワイヤロープ１２と第２ウインチ１３は、培養空間Ｓの容積の変化に伴い、第２シール機構Ｍｓ２を上下動可能な第２上下動機構Ｍｍ２を構成する。従って、本実施形態では、第１シール機構Ｍｓ１と第２シール機構Ｍｓ２とが、互いに独立して上下動可能である。
【００５１】
次に、本実施形態のフレキシブル培養装置１の特徴となる培養空間Ｓ内の培養液Ｌの量を増加させる場合の動作について説明する。
【００５２】
図４の状態では、図５に実線で示すように、第１膨張シール９及び第２膨張シール１１は膨張した状態で、ハウジング３に対して、培養バッグ２の境界部２ｃの上下端を押圧しており、これによって境界部２ｃの上下端をシールしている。
【００５３】
最初に、図５に点線で示すように、第２膨張シール１１を収縮させて、境界部２ｃの上端の押圧を解除して境界部２ｃの上端のシールを解放し、第２膨張シール１１と境界部２ｃの上端との間に隙間を形成する（図６（Ａ）の状態）。
【００５４】
そして、第２ワイヤロープ１２を第２ウインチ１３で巻き取ることにより、第２蓋部材１０を上昇させる。この際に、境界部２ｃは、シール解放されているため、内部で摺動すること無く、内部で異物等の発生も無い。
【００５５】
次に、第２蓋部材１０が所定の位置に上昇したら、第２ワイヤロープ１２の第２ウインチ１３による巻き取りを停止し、第２蓋部材１０の上昇を停止する。この状態で、再び、図５に実線で示すように、第２膨張シール１１を膨張させ、ハウジング３に対して、培養バッグ２の境界部２ｃの上端を押圧し、境界部２ｃの上端をシールする（図６（Ｂ）の状態）。
【００５６】
その後、図５に点線で示すように、第１膨張シール９を収縮させて、境界部２ｃの下端の押圧を解除して境界部２ｃの下端のシールを解放し、第１膨張シール９と境界部２ｃの下端との間に隙間を形成する。そして、培養空間Ｓ内に培養液Ｌを供給し、培養空間Ｓ内の培養液Ｌの量を増加させると同時に、第１ワイヤロープ５を第１ウインチ６で巻き取ることにより、第１蓋部材４を上昇させる。すると、培養空間Ｓの容積が増加すると共に、境界部２ｃの下端は上昇する。この際に、境界部２ｃは、シール解放されているため、内部で摺動すること無く、内部で異物等の発生も無い。また、第１蓋部材４のクッション材４ａが、培養バッグ２の上部を固定（あるいは培養バッグ２の上部に固着）することにより、培養バッグ２の上面と第１蓋部材４が一体化し、培養バッグ２の上部の形状が安定する。また、境界部２ｃの上端が、既に、第２膨張シール１１でシールされているために、この際に、拡張余地部分２ｂに空気が浸入することを防止できる。拡張余地部分２ｂへの空気侵入を防止することは、培養の品質管理上、重要である。
【００５７】
その後、培養空間Ｓ内の培養液Ｌが所定量に達したら、培養液Ｌの供給を停止する。また、第１蓋部材４が所定位置に達したら、第１ワイヤロープ５の第１ウインチ６による巻き取りを停止し、第１蓋部材４の上昇を停止する。この状態で、再び、図５に実線で示すように、第１膨張シール９を膨張させ、ハウジング３に対して、培養バッグ２の境界部２ｃの下端を押圧し、境界部２ｃの下端をシールする（図６（Ｃ）の状態）。
【００５８】
この状態では、培養バッグ２のたるみ部分２ｄが第１蓋部材４と第２蓋部材１０の間に生じている。そこで、再び、図５に点線で示すように、第２膨張シール１１を収縮させて、境界部２ｃの上端の押圧を解除して境界部２ｃの上端のシールを解放し、第２膨張シール１１と境界部２ｃの上端との間に隙間を形成する。そして、たるみ部分２ｄを上方に伸ばす。これにより、拡張余地部分２ｂが増加する。次に、再び、図５に実線で示すように、第２膨張シール１１を膨張させ、ハウジング３に対して、培養バッグ２の境界部２ｃの上端を押圧し、境界部２ｃの上端をシールする。
【００５９】
以上で、１回の培養液Ｌの増量の際の動作は完了である。この動作を、培養状況に応じて、培養空間Ｓの容積が培養バッグ２の最大容積となるまで複数回行う。
【００６０】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
【００６１】
図７に示す第３実施形態の第１実施形態との主要な相違点は、培養バッグ２の拡張余地部分２ｂが、培養バッグ２の上部の内周側に設けられている点と、使用部分２ａと拡張余地部分２ｂの境界部２ｃを挟持することによって境界部２ｃをシールする一対の第３膨張シール１４（挟持部材）が配設されている点である。以下、この点を中心に説明し、第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その構成の詳細な説明を省略する。
【００６２】
培養バッグ２の拡張余地部分２ｂの上側は、上下動部材１５に軸方向両端が回転自在に支持された巻芯１６に巻き付けられた状態になっている。上下動部材１５は、不図示の駆動機構により上下動可能になっている。
【００６３】
一対の第３膨張シール１４は、対向配置するように第１枠部材１７の一対の第１延在部１７ａに配設されている。図８に示すように、第３膨張シール１４は横方向にストレート状に延びて配設されている。第１枠部材１７の一対の第１延在部１７ａは、第３膨張シールの延びる方向に、ストレート状に延びた形状となっている。そして、一対の第１延在部１７ａの長手方向の両端は、第１固定部１７ｂで固定されている。
【００６４】
第３膨張シール１４も、膨張及び収縮可能であり、本実施形態では、空気圧で作動する。一対の第３膨張シール１４は、膨張した状態で、培養バッグ２の使用部分２ａと拡張余地部分２ｂの境界部２ｃを培養バッグ２の外側から挟持する。これによって、第３膨張シール１４は境界部２ｃをシールして所定位置に固定する。この境界部２ｃを第３膨張シール１４でシールした状態から、第３膨張シール１４を、収縮状態にすると、境界部２ｃのシールが解放（シール解放）され、境界部２ｃが所定位置から解放される。このように、第１枠部材１７と一対の第３膨張シール１４は、境界部２ｃをシール及びシール解放可能な第３シール機構Ｍｓ３を構成する。
【００６５】
第１枠部材１７は、第１補助ワイヤロープ１８、板状の第１補助部材１９を介して第３ワイヤロープ２０で吊下げ支持されている。また、第３ワイヤロープ２０を複数の第３滑車２０ａを介して巻き取り及び送り出し可能な第３ウインチ２１が配設されている。なお、図８に示すように、培養バッグ２の境界部２ｃと拡張余地部分２ｂは、折り畳まれた状態である。また、第１枠部材１７、第１補助部材１９の材質は、第１蓋部材４と同様である。
【００６６】
第３ワイヤロープ２０を第３ウインチ２１で巻き取ったり、送り出したりすることにより、培養空間Ｓの容積の変化に伴い、第１枠部材１７を、水平姿勢を維持しつつ無段階で上下動させることができる。つまり、第３ワイヤロープ２０と第３ウインチ２１は、培養空間Ｓの容積の変化に伴い、第３シール機構Ｍｓ３を上下動可能な第３上下動機構Ｍｍ３を構成する。
【００６７】
次に、本実施形態のフレキシブル培養装置１の特徴となる培養空間Ｓ内の培養液Ｌの量を増加させる場合の動作について説明する。
【００６８】
図７の状態では、一対の第３膨張シール１４は、膨張した状態で、境界部２ｃを挟持しており、これによって境界部２ｃをシールしている。
【００６９】
最初に、上下動部材１５を上昇させる。すると、巻芯１６が上下動部材１５に対し回転自在であり、境界部２ｃが一対の第３膨張シール１４に挟持固定されているため、巻芯１６に巻き付けられた状態の拡張余地部分２ｂは、下方に伸ばされていく。そして、上下動部材１５が所定の位置に達したら、上下動部材１５の上昇を停止する。
【００７０】
次に、一対の第３膨張シール１４を収縮させて、境界部２ｃの挟持を解除して境界部２ｃのシールを解放し、一対の第１膨張シール９と境界部２ｃとの間に隙間を形成する。
【００７１】
そして、第３ワイヤロープ２０を第３ウインチ２１で巻き取ることにより、第１枠部材１７を上昇させる。この際に、境界部２ｃは、シール解放されているため、内部で摺動すること無く、内部で異物等の発生も無い。
【００７２】
その後、第１枠部材１７が所定の位置に達したら、第３ワイヤロープ２０の第３ウインチ２１による巻き取りを停止し、第１枠部材１７の上昇を停止する。この状態で、再び、一対の第３膨張シール１４を膨張させ、境界部２ｃの上端を挟持させ、境界部２ｃの上端をシールする。
【００７３】
それから、培養空間Ｓ内に培養液Ｌを供給し、培養空間Ｓ内の培養液Ｌの量を増加させる。すると、培養空間Ｓの容積が増加すると共に、境界部２ｃの下端が上昇する。培養空間Ｓ内の培養液Ｌが所定量に達したら、培養液Ｌの供給を停止する。
【００７４】
以上で、１回の培養液Ｌの増量の際の動作は完了である。この動作を、培養状況に応じて、図９に示すように、培養空間Ｓの容積が培養バッグ２の最大容積となるまで複数回行う。
【００７５】
本実施形態では、一対の第３膨張シール１４で、培養バッグ２の境界部２ｃを挟持していたが、図１０及び図１１に示すように、１つの第３膨張シール１４（挟持部材）と第１枠部材１７（挟持部材）で培養バッグ２の境界部２ｃを挟持するようにしてもよい。この場合は、第３シール機構Ｍｓ３が、培養バッグ２の境界部２ｃを挟持することによって境界部２ｃをシールする一対の挟持部材（第３膨張シール１４、第１枠部材１７）を有することになる。
【００７６】
詳述すると、第１枠部材１７の一対の第１延在部１７ａの一方には、第３膨張シール１４が配設されておらず、膨張した状態の１つの第３膨張シール１４と、第３膨張シール１４に対向する第１延在部１７ａとで培養バッグ２の境界部２ｃを培養バッグ２の外側から挟持する。その他の構成については、図７〜図９で説明した第３実施形態と同様なので、同一の構成には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７７】
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
【００７８】
図１２に示す第４実施形態が、第３実施形態と主に相違する点は、第２枠部材２２が第１枠部材１７の上方に配設されている点である。以下、この点を中心に説明し、第３実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、その構成の詳細な説明を省略する。
【００７９】
第２枠部材２２の形状、材質は、第１枠部材１７と同様である。第２枠部材２２にも、膨張及び収縮可能な第４膨張シール２３（挟持部材）が配設されている。一対の第４膨張シール２３も、境界部２ｃを挟持することによって境界部２ｃをシールする。
【００８０】
一対の第４膨張シール２３が、対向配置するように第２枠部材２２に配設されている。第２枠部材２２は、第１枠部材１７と同様の形状であり、第１枠部材１７の第１延在部１７ａに対応する第２枠部材２２の第２延在部２２ａに、第４膨張シール２３は配設されている。また、第１枠部材１７の第１固定部１７ｂに対応する第２枠部材２２の第２固定部２２ｂで、一対の第２延在部２２ａの長手方向の両端は固定されている。また、第４膨張シール２３の形状は、第３膨張シール１４と同様である。
【００８１】
第４膨張シール２３も、第３膨張シール１４と同様に作動する。従って、第２枠部材２２と一対の第４膨張シール２３は、境界部２ｃを培養バッグ２の外側からシール及びシール解放可能な第４シール機構Ｍｓ４を構成する。従って、本実施形態では、境界部２ｃをシール及びシール解放可能なシール機構が、上下に２段（第３シール機構Ｍｓ３と第４シール機構Ｍｓ４）配設されている。また、第４膨張シール１１の膨張及び収縮動作は、第３膨張シール１４の膨張及び収縮動作とは独立して行うことが可能となっている。従って、第３シール機構Ｍｓ３と第４シール機構Ｍｓ４が、互いに独立して境界部２ｃをシール及びシール解放可能である。
【００８２】
第２枠部材２２は、第２補助ワイヤロープ２４、第２補助部材２５を介して第４ワイヤロープ２６で吊下げ支持されている。また、第４ワイヤロープ２６を複数の第４滑車２６ａを介して巻き取り及び送り出し可能な第４ウインチ２７が配設されている。なお、培養バッグ２の境界部２ｃと拡張余地部分２ｂは、第３実施形態と同様に、折り畳まれた状態である（図８参照）。また、第２補助部材２５の形状、材質は、第１補助部材１９と同様である。
【００８３】
第４ワイヤロープ２６を第４ウインチ２７で巻き取ったり、送り出したりすることにより、培養空間Ｓの容積の変化に伴い、第２枠部材２２を、水平姿勢を維持しつつ無段階で上下動させることができる。つまり、第４ワイヤロープ２６と第４ウインチ２７は、培養空間Ｓの容積の変化に伴い、第４シール機構Ｍｓ４を上下動可能な第４上下動機構Ｍｍ４を構成する。従って、本実施形態では、第３シール機構Ｍｓ３と第４シール機構Ｍｓ４とが、互いに独立して上下動可能である。
【００８４】
次に、本実施形態のフレキシブル培養装置１の特徴となる培養空間Ｓ内の培養液Ｌの量を増加させる場合の動作について説明する。
【００８５】
図１２の状態では、一対の第３膨張シール１４及び一対の第４膨張シール２３は膨張した状態で、培養バッグ２の境界部２ｃの上下端を挟持しており、これによって境界部２ｃの上下端をシールしている（図１３（Ａ）の状態）。
【００８６】
最初に、上下動部材１５を上昇させる。すると、巻芯１６が上下動部材１５に対し回転自在であり、境界部２ｃが一対の第３膨張シール１４に挟持固定されているため、巻芯１６に巻き付けられた状態の拡張余地部分２ｂは、下方に伸ばされていく。
【００８７】
それから、一対の第４膨張シール２３を収縮させて、境界部２ｃの上端の挟持を解除して境界部２ｃ上端のシールを解放し、一対の第４膨張シール２３と境界部２ｃの上端との間に隙間を形成する。
【００８８】
そして、第４ワイヤロープ２６を第４ウインチ２７で巻き取ることにより、第２枠部材２２を上昇させる。この際に、境界部２ｃは、シール解放されているため、内部で摺動すること無く、内部で異物等の発生も無い。
【００８９】
次に、上下動部材１５が所定の位置に達したら、上下動部材１５の上昇を停止する。そして、第２枠部材２２が所定の位置に上昇したら、第４ワイヤロープ２６の第４ウインチ２７による巻き取りを停止し、第２枠部材２２の上昇を停止する。この状態で、再び、一対の第４膨張シール２３を膨張させ、培養バッグ２の境界部２ｃの上端を挟持し、境界部２ｃの上端をシールする（図１３（Ｂ）の状態）。
【００９０】
その後、一対の第３膨張シール１４を収縮させて、境界部２ｃの下端の挟持を解除して境界部２ｃの下端のシールを解放し、一対の第３膨張シール１４と境界部２ｃの下端との間に隙間を形成する。そして、第３ワイヤロープ２０を第３ウインチ２１で巻き取ることにより、第１枠部材１７を上昇させる。この際に、境界部２ｃは、シール解放されているため、内部で摺動すること無く、内部で異物等の発生も無い。また、境界部２ｃの上端が、既に、第４膨張シール２３でシールされているために、この際に、拡張余地部分２ｂに空気が浸入することを防止できる。
【００９１】
その後、第１枠部材１７が所定の位置に上昇したら、第３ワイヤロープ２０の第３ウインチ２１による巻き取りを停止し、第１枠部材１７の上昇を停止する。この状態で、再び、第３膨張シール１４を膨張させ、培養バッグ２の境界部２ｃを挟持し、境界部２ｃをシールする（図１３（Ｃ）の状態）。
【００９２】
なお、第２実施形態とは異なり、この状態で、培養バッグ２のたるみ部分２ｄが第１枠部材１７と第２枠部材２２の間に生じない。そのため、培養バッグ２のたるみ部分２ｄを伸ばすための動作が不要である。
【００９３】
その後、培養空間Ｓ内に培養液Ｌを供給し、培養空間Ｓ内の培養液Ｌの量を増加させる。すると、培養空間Ｓの容積が増加すると共に、境界部２ｃの下端が上昇する。培養空間Ｓ内の培養液Ｌが所定量に達したら、培養液Ｌの供給を停止する。
【００９４】
以上で、１回の培養液Ｌの増量の際の動作は完了である。この動作を、培養状況に応じて、培養空間Ｓの容積が培養バッグ２の最大容積となるまで複数回行う。
【００９５】
本発明は、上記実施形態に限定されるものでは無く、その技術的思想の範囲内で、様々な変形が可能である。例えば、第１及び第２実施形態では、外周に膨張シールが配設される支持部材が円板状の蓋部材であったが、外周に膨張シールが配設できればよく、支持部材は、例えば円環状の板部材であってもよい。
【００９６】
また、上記実施形態では、シール機構として膨張シールを有するものを使用していたが、培養バッグの境界部をシール及びシール解放することができる機構であればよく、例えば、シリンダ機構等を有するものを使用してもよい。
【００９７】
また、上記実施形態では、上下動機構として、ワイヤロープとウインチを有するものを使用していたが、シール機構を上下動可能であればよく、シール機構を、例えば、エアーシリンダー、油圧シリンダーなど、他の機構で上下動させてもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１      フレキシブル培養装置
２      培養バッグ
２ａ    使用部分
２ｂ    拡張余地部分
２ｃ    境界部
３      ハウジング
４      第１蓋部材（支持部材）
９      第１膨張シール（押圧部材）
１０    第２蓋部材（支持部材）
１１    第２膨張シール（押圧部材）
１４    第３膨張シール（挟持部材）
１７    第１枠部材（挟持部材）
１７ａ  第１延在部
１７ｂ  第１固定部
２２    第２枠部材（挟持部材）
２２ａ  第２延在部
２２ｂ  第２固定部
２３    第４膨張シール（挟持部材）
Ｍｍ１  第１上下動機構
Ｍｍ２  第２上下動機構
Ｍｍ３  第３上下動機構
Ｍｍ４  第４上下動機構
Ｍｓ１  第１シール機構
Ｍｓ２  第２シール機構
Ｍｓ３  第３シール機構
Ｍｓ４  第４シール機構
Ｓ      培養空間
【図１】
2020080694.tif 000003
【図２】
2020080694.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020080694.tif 000006
【図５】
2020080694.tif 000007
【図６】
2020080694.tif 000008
【図７】
2020080694.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020080694.tif 000011
【図１０】
2020080694.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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