(57)【要約】【課題】培養液を撹拌しながら培養工程を行う培養装置において、培養液の撹拌の効率化を図りつつ培養対象物に与えるダメージを軽減することが可能で、培養液に淀みが生じることを低減した培養装置の提供。【解決手段】培養液を保持する培養槽（培養容器１及び支持体２）と、前記培養槽内で前記培養液に旋回流を生じさせる撹拌装置３１と、を備える培養装置において、培養槽（培養容器１及び支持体２）の水平方向の断面を扁平円形状とすることにより、培養液の撹拌の効率化を図りつつ、培養液に淀みが生じることを低減した培養装置１００。【選択図】図２
2020043787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養液を保持する培養槽と、
前記培養槽内で、前記培養液に旋回流を生じさせる撹拌装置と、
を備え、
前記培養槽は、水平方向の断面が扁平円形状となっている培養装置。
【請求項２】
前記培養槽は、
変形可能に構成された内容器と、
前記内容器を支持する支持体と、
を有する、請求項１に記載の培養装置。
【請求項３】
前記内容器は、端部領域が接合された、対向する二枚の平らなシートを有し、
前記二枚のシートの接合部によって区画された領域で、前記培養液を保持する請求項２に記載の培養装置。
【請求項４】
前記内容器は、前記接合部が前記断面の長軸を通る垂直面上に配置される請求項３に記載の培養装置。
【請求項５】
前記シートは、矩形領域と、前記矩形領域の下端に延設される下に凸の曲線状に構成された延設部とを有する請求項３又は４に記載の培養装置。
【請求項６】
前記支持体は、筒状に延びる筒状部と、前記筒状部の底部から下側に膨出した底面膨出部とを有し、
前記シートの矩形領域は、幅方向の寸法が前記筒状部の内周の略半分であり、
前記シートの延設部は、高さ方向の寸法が、前記断面の短軸を通る垂直面と前記底面膨出部内面との交線の略半分である請求項５に記載の培養装置。
【請求項７】
筒状部及び当該筒状部の下部に形成された底面膨出部を有する支持体で支持されて培養液を保持する変形可能な培養容器であって、
対向する二枚の平らなシートを有し、
前記二枚のシートが接続された接合部で区画された領域で、培養液を保持する培養容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞や微生物等を培養するための培養容器及びこれを備える培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
培養装置は、細胞や組織の一部もしくは微生物等を、効率的に培養するための装置である。培養装置には目的に応じた種々の形式のものがあるが、その中の１つに、培養容器内の培地（培養液）を撹拌することで、細胞などの培養対象と培地成分が効率よく接するようにするものがある。撹拌型の培養装置についても、培養槽に保持された培養液を、撹拌羽根などの撹拌手段を利用して撹拌するものや、ピロー型の比較的小さな培養容器を搖動させる方式のもの等、種々の形式がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５９５９０２４号公報
【特許文献２】特許第５７０９８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
培養槽に培養液と培養対象物を保持させて培養工程を行う場合、特許文献１にあるように、当該培養工程は、培養液を撹拌しながら行われることが一般的である。ここで、培養液を撹拌するにあたっては、効率よく撹拌するとともに、培養対象物に与えるダメージを低減することが要請される。
また、培養槽として、使い捨てを想定した可撓性の培養バッグ（培養容器）を利用する技術が知られているが、長期の培養に耐えうる信頼性の高い培養バッグを作成することは困難であった（特許文献２参照）。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑み、培養液を撹拌しながら培養工程を行う培養装置において、培養液の撹拌の効率化を図りつつ培養対象物に与えるダメージを軽減することが可能で、培養液に淀みが生じることを低減した培養装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（構成１）
培養液を保持する培養槽と、前記培養槽内で前記培養液に旋回流を生じさせる撹拌装置と、を備え、前記培養槽は、水平方向の断面が扁平円形状となっている培養装置。
【０００７】
（構成２）
前記培養槽は、変形可能に構成された内容器と、前記内容器を支持する支持体と、を有する、構成１に記載の培養装置。
【０００８】
（構成３）
前記内容器は、端部領域が接合された、対向する二枚の平らなシートを有し、前記二枚のシートの接合部によって区画された領域で、前記培養液を保持する構成２に記載の培養装置。
【０００９】
（構成４）
前記内容器は、前記接合部が前記断面の長軸を通る垂直面上に配置される構成３に記載の培養装置。
【００１０】
（構成５）
前記シートは、矩形領域と、前記矩形領域の下端に延設される下に凸の曲線状に構成された延設部とを有する構成３又は４に記載の培養装置。
【００１１】
（構成６）
前記支持体は、筒状に延びる筒状部と、前記筒状部の底部から下側に膨出した底面膨出部とを有し、前記シートの矩形領域は、幅方向の寸法が前記筒状部の内周の略半分であり、前記シートの延設部は、高さ方向の寸法が、前記断面の短軸を通る垂直面と前記底面膨出部内面との交線の略半分である構成５に記載の培養装置。
【００１２】
（構成７）
筒状部及び当該筒状部の下部に形成された底面膨出部を有する支持体で支持されて培養液を保持する変形可能な培養容器であって、対向する二枚の平らなシートを有し、前記二枚のシートが接続された接合部で区画された領域で、培養液を保持する培養容器。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の培養装置によれば、培養液に旋回流を生じさせる撹拌装置を備える培養装置において、培養液の撹拌の効率化を図りつつ、培養液に淀みが生じることを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施形態の培養装置の概略断面図
【図２】支持体を示す概略図
【図３】培養容器（内容器）を構成するシート材を示す図
【図４】支持体を示す概略図
【図５】培養容器（内容器）の概略を示す斜視図
【図６】培養容器（内容器）の別の例の概略を示す図
【図７】支持体の別の例の概略を示す図
【図８】培養容器（内容器）を構成するシート材の別の例を示す図
【図９】培養容器（内容器）を構成するシート材の別の例を示す図
【図１０】培養容器（内容器）を構成するシート材の別の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。
【００１６】
図１は、本発明に係る実施形態の培養装置の概略を示す断面図である。なお、図１におけるＷＬは、培養液の水位の一例を示したものである。
図１に示されるように、本実施形態の培養装置１００は、大まかな構成として、培養容器（内容器）１と、これを支持する支持体２とによって構成される培養槽と、培養容器１内に備えられる撹拌装置（撹拌羽根）３１と、これを回転駆動するための駆動ユニット３を備える。
なお、培養装置としては、培養容器１内の培養液に気体を供給するためのガス供給手段や、培養液の温度を調節するための温調手段、培養液の溶存酸素濃度やｐＨ、温度等を測定する各種のセンサ、培養容器１に培養液を供給するための供給手段や、培養容器１から培養液を抜き出すための抜き出し手段や、これらの制御を行うための制御装置等も備えられるが、ここでは基本的に本発明に関する部分について説明し、従来の培養装置と同様の構成となるものについては、説明を省略若しくは簡略化する。
【００１７】
支持体２は、培養容器１を支持するためのものである。本実施形態では、培養容器１が可撓性を有する（変形可能な）プラスチックバッグによって構成され、この培養容器１を内部に保持する容器が、支持体２である。
図２は、支持体２の容器部分の概略を示す図であり、図２（ａ）は図２（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った水平方向の断面図、図２（ｂ）は正面図、図２（ｃ）は側面図である。
本実施形態の支持体２の容器部分は、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示されるように、その基本態様として、上下に筒状に延びる形状を有する筒状部２１と、筒状部２１の底部から下側に膨出した底面膨出部２２と、を有している。
支持体２の容器部分は、図２（ａ）に示すように、水平方向の断面が扁平円形状（本実施形態では楕円形状）として形成されており、筒状部２１及び底面膨出部２２の何れにおいてもその水平方向の断面が扁平円形状（楕円形状）である。
筒状部２１の側面には、補強用のリブ２３が複数設けられており、支持体２は、当該容器部分を支持する台座や支柱等を有する。
底面膨出部２２は、正面視（図２（ｂ））及び側面視（図２（ｃ））において、下に凸の曲線状（略楕円形状の弧）に形成され、その先端部（最下部）に、培養容器１内の液体を排出するドレイン２４が設けられている。
【００１８】
駆動ユニット３は、支持体２の上部に配置され（駆動ユニット３を支持する構造については図示省略）、培養容器１内で上部から吊るされるように配置される撹拌装置（回転体）３１を回転駆動する。
撹拌装置３１が回転駆動されることにより、培養容器１内の培養液に旋回流が生じる。すなわち、本実施の形態では、撹拌装置（撹拌羽根）３１が回転することにより、培養液に水平方向成分を持つ流れを生じさせる。これにより、培養液は、上視図において、培養槽（培養容器１）内を周回することとなる。なお、本実施形態では撹拌装置（回転体）３１が、培養容器１内に上部から吊るされるように配置されるものを例としているが、撹拌装置としては培養液に水平方向成分を持つ流れを生じさせるものであればよく、任意の方式の撹拌装置を用いることができる。
【００１９】
本実施形態の培養容器１（内容器）は、可撓性を有するプラスチックバッグであり、端部領域が接合された、対向する二枚の平らなシートを有し、当該二枚のシートの接合部によって区画された領域で、前記培養液を保持する。なお、上記のように培養容器１は支持体２に保持されることから、培養中の培養容器１は培養液によって支持体２の内面に押し付けられ、支持体２の内面と同様の形状（内面に沿った形状）となる。
図３は、培養容器１を構成する平らなシート１１を示す図である。
シート１１は、矩形領域１１１と、当該矩形領域１１１の下端に延設される下に凸の曲線状（本実施形態では楕円の弧）に構成された延設部１１２とを有する。
矩形領域１１１は、幅方向の寸法ｘが、支持体２の筒状部２１の内周の略半分である（以下で説明するのりしろＭ分を除く）。延設部１１２は、その高さ方向の寸法ｙが、支持体２の容器部分の水平方向の断面の短軸を通る垂直面ＶＰ（図４参照）と、底面膨出部２２の内面との交線ＩＬ（図４参照）の略半分である（以下で説明するのりしろＭ分を除く）。
培養容器１は、上記構成のシート１１が二枚接合されることによって接合部を形成し、当該接合部は、図５に示されるように袋状の構成となる。当該接合部（接合部及びシート１１）で区画された領域で、培養液が保持されるものである。
二枚のシート１１の接合は、その上部を除いた外周部ののりしろＭを溶着されることによって行われる。接合部であるのりしろＭは、水平方向の断面の楕円形の長軸を通る垂直面上に配置される。
なお、図５では理解の容易のため、シート１１の厚さとのりしろＭの大きさを誇張して描いているが、シート１１の厚み及びのりしろＭの大きさは、培養容器１に要求される強度などに適合するように設定することが出来る。
【００２０】
培養容器１の上部には、別途楕円状に形成されたふたシート（特に図示せず）が接合（溶着）され、これにより培養容器１は密閉構造となる。ふたシートは、シート１１と同一の素材によって形成され、培養容器１内に液体や気体を供給するためのパイプ等を接続するための接続部が適宜形成される。
また、図５では省略しているが、培養容器１には、培養液の溶存酸素濃度やｐＨ、温度等を測定する各種のセンサを取り付けるための取り付け部や、前述した撹拌装置が取り付けられ、支持体２のドレイン２４に対向する位置において排出口が設けられる。
【００２１】
以上の構成を有する本実施形態の培養装置１００によれば、培養液に旋回流を生じさせる撹拌装置を備える培養装置において、培養液の撹拌の効率化を図りつつ、培養液に淀みが生じることを低減することができる。
即ち、通常、培養槽内で培養液に旋回流を生じさせると、培養液が培養槽内を周回する。ここで、培養装置１００によれば、培養槽の水平方向の断面が扁平円形状となっていることから、培養槽内を周回する培養液は、培養槽の場所によって移動速度（線速度）が変化する。そのため、培養装置１００によると、例えば邪魔板などの撹拌補助部材を利用しない場合でも、培養液を効率よく撹拌することが可能になる。
また、培養槽の内面（培養液が存在する部分）が全体的に滑らかな曲面状に形成されるため、培養液に淀みが生じることが低減され、且つ、細胞の衝突死等が抑止される。特に、培養槽の内壁を、内側に向けて凸部を有しない構成とすることで、細胞にダメージを与えることなく、撹拌効率を高めることができるとともに、培養液の淀みを低減することができる。
また、培養槽を楕円等の扁平円形状とすることにより、培養槽を複数並べて設置するような場合において、設置効率を向上させることができる。
なお、本実施形態では、培養槽が培養容器（内容器）１と、これを支持する支持体とによって構成されるもの（使い捨ての培養容器を取り換え可能な構成）を例としているが、本発明をこれに限るものではない。例えば、培養槽が一体的な槽として形成されて繰り返し使用するものにおいても、当該槽の水平方向の断面形状を扁平円形状とすることによって本発明を適用することができる。
【００２２】
また、本実施形態の培養容器（内容器）１によれば、培養液を保持する部分を、二枚のシート（平らなシート１１）の溶着で形成することができるため、不良率の小さい培養容器を低コストにて形成することができる。
従来、数百リットルという容量の培養容器をシートの張り合わせによって形成する場合、立体的な構造とするため三枚以上のシートの張り合わせを要し、三枚のシートを接合する箇所が不可避的に生じるものであった。三枚のシートを接合（溶着）する箇所においては、溶着不良などが発生し易くなるという問題があった。三枚のシートを接合する箇所は、培養容器の底面部や上面部に現れ、上面部については多少溶着が弱い程度のことであれば特に問題はないが、底面部では培養液による水圧がかかるため、溶着が弱い箇所があるとそこから液漏れを生じるおそれがある。
これに対し、本実施形態の培養容器（内容器）１によれば、培養液を保持する部分を二枚のシートの溶着で形成することができるため、溶着不良などの発生が低減されるものである。
特に、本実施形態では、培養容器の水平方向の断面が扁平円形状となっており、これにより、二枚のシートを溶着して構成された培養容器（内容器）１を利用した場合でも、培養容器１に発生する皺を、培養に許容できる程度に低減することが可能になる。特に、本実施形態に示すように、支持体２の容器部が筒状に延びる筒状部２１と、筒状部の底部から下側に膨出した底面膨出部２２とを有し、シート１１を、矩形領域１１１と、矩形領域１１１の下端に延設される下に凸の曲線状に構成された延設部１１２とを有する構成とすることにより、培養容器に発生する皺を小さくすることが可能になる。さらに、シート１１の矩形領域１１１の幅方向の寸法を、筒状部２１の内周の略半分とし、延設部１１２の高さ方向の寸法を、筒状部２１の水平断面（扁平円）の短軸を通る垂直面と底面膨出部２２内面との交線の略半分とすることで、培養容器に発生する皺を、より小さくすることが可能になる。
なお、本実施形態では、培養容器１の上面部に、別途楕円状に形成されたふたシートが接合されるものを例としたが、本発明をこれに限るものではなく、底面部と同様に、上面部も二枚のシートの溶着としてもよい。この際に、底面部と同様に、シート１１の矩形領域１１１の上端に、上に凸の延設部を形成し、当該延設部の周囲の溶着によって上面部を形成してもよいし、単に図３のシート１１の上端部同士を溶着させるようなもの（即ち、２枚の図３のシート１１の外周部分の全てを相互に溶着するもの）であっても構わない。
【００２３】
なお、本実施形態では、培養容器１の水平方向の断面が楕円状のものを例としたが、本発明をこれに限るものではなく、“扁平円形状”であればよい。例えば、培養容器を、水平方向の断面が、長円形（図６参照）や、角丸四角形となるように構成してもよい。可撓性の内容器と支持体を有する構成とする場合、内容器の形状は支持体の内面に規制されるため、支持体の形状を調整することにより、培養容器を所望の形状に構成することが可能になる。例えば、図７に例示した、水平断面が角丸四角形の支持体を用いて、可撓性の内容器を支持させることにより、内容器の水平の断面の形状を概ね角丸四角形とすることができる。
また、内容器を構成するシートについても、支持体内で皺が小さくなるように、種々の変形が可能である。例えば、延設部が長円形を半分にした形状（図８参照）や、多角形状（図９参照）とすることも可能であり、支持体の形状に応じて選定することができる。
なお、可撓性の内容器を構成する二枚の平らなシートは、前述の通り、独立した二枚のシートとすることも可能であるが、一枚の平らなシートを折り返すことにより、対向する二枚の平らなシートとすることも可能である。すなわち、図１０に示すように、溶着前の段階でその一部がつながった形状のシートを利用して、可撓性の内容器を構成することができる。例えば図１０（ａ）に示すシート１２を破線１２１で折り返すことにより、側辺の一方が予め接合された二枚の平らなシートを対向させ、その他の端部領域を溶着することにより内容器を構成することができる。あるいは、図１０（ｂ）に示すシート１３を破線１３１で折り返すことにより、上辺が予め接合された二枚の平らなシートを対向させ、その他の端部領域を溶着することにより内容器を構成することができる。これらのシートは１枚のシートから切り出して作ることができる。このようにすることで溶着部が少なくなり、信頼性をさらに高めることが可能になる。
【符号の説明】
【００２４】
１００．．．培養装置
１．．．培養容器（内容器）
１１．．．平らなシート
１１１．．．矩形領域
１１２．．．延設部
２．．．支持体
２１．．．筒状部
２２．．．底面膨出部
【図１】
2020043787.tif 000003
【図２】
2020043787.tif 000004
【図３】
2020043787.tif 000005
【図４】
2020043787.tif 000006
【図５】
2020043787.tif 000007
【図６】
2020043787.tif 000008
【図７】
2020043787.tif 000009
【図８】
2020043787.tif 000010
【図９】
2020043787.tif 000011
【図１０】
2020043787.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月17日(2019.7.17)
【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】
筒状部及び当該筒状部の下部に形成された底面膨出部を有する支持体で支持されて培養液を保持する変形可能な培養容器であって、
対向する二枚の平らなシートを有し、
前記二枚のシートが接続された接合部で区画された領域で、培養液を保持する培養容器。
【請求項２】
対向する二枚の平らなシートを有し、前記二枚のシートが接続された接合部で区画された領域で、培養液を保持する培養容器と、
筒状部及び当該筒状部の下部に形成された底面膨出部を有し、前記培養容器を支持する支持体と、
前記培養容器内で、前記培養液に旋回流を生じさせる撹拌装置と、
を備え、
前記培養容器は、水平方向の断面が扁平円形状となっている培養装置。
【請求項３】
前記培養容器が、変形可能に構成されている、請求項２に記載の培養装置。
【請求項４】
前記培養容器は、前記接合部が前記断面の長軸を通る垂直面上に配置される請求項２又は３に記載の培養装置。
【請求項５】
前記シートは、矩形領域と、前記矩形領域の下端に延設される下に凸の曲線状に構成された延設部とを有する請求項２から４の何れかに記載の培養装置。
【請求項６】
前記シートの矩形領域は、幅方向の寸法が前記筒状部の内周の略半分であり、
前記シートの延設部は、高さ方向の寸法が、前記断面の短軸を通る垂直面と前記底面膨出部内面との交線の略半分である請求項５に記載の培養装置。