(57)【要約】【課題】培地を延命することによって培地交換の頻度を低減し、かつ、装置の小型化、コストの低減および機械的強度の向上を図る。【解決手段】細胞Ｓおよび培養液Ｃを収容可能な培養容器３と、細胞Ｓよりも孔径が小さく、かつ、培養液Ｃ中の夾雑物よりも孔径が大きい吸着孔を有する多孔性材料によって形成され、少なくとも一部が培養容器３内の培養液Ｃに浸漬した状態において、吸着孔により細胞Ｓを吸着せずに培養液Ｃ中の夾雑物を吸着する吸着部材７とを備える細胞培養装置１である。【選択図】図１
2020110077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞および培地を収容可能な培養容器と、
前記細胞よりも孔径が小さく、かつ、前記培地中の夾雑物よりも孔径が大きい吸着孔を有する多孔性材料によって形成され、少なくとも一部が前記培養容器内の前記培地に浸漬した状態において、前記吸着孔により前記細胞を吸着せずに前記夾雑物を吸着する吸着部材とを備える細胞培養装置。
【請求項２】
前記吸着孔の孔径が、前記培地に含まれるタンパク質よりも小さい請求項１に記載の細胞培養装置。
【請求項３】
前記吸着部材が、活性炭、シリカ、アルミナ、またはゼオライトである請求項１または請求項２に記載の細胞培養装置。
【請求項４】
前記培養容器内に配置され、所定の回転軸回りに回転可能な攪拌翼を有する攪拌機構を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の細胞培養装置。
【請求項５】
前記吸着部材が、前記攪拌翼の少なくとも一部を構成する請求項４に記載の細胞培養装置。
【請求項６】
前記吸着部材が、前記培養容器の内壁面の少なくとも一部を構成する請求項４に記載の細胞培養装置。
【請求項７】
前記吸着部材が、前記培養容器に挿脱可能な挿入部材の少なくとも一部を構成する請求項４に記載の細胞培養装置。
【請求項８】
前記培養容器の開口部を閉塞する蓋部を備え、
前記吸着部材が前記蓋部の内面に設けられている請求項１から請求項４のいずれかに記載の細胞培養装置。
【請求項９】
前記培養容器内に配置され、前記培養容器内の前記培地に含まれる特定物質の濃度を測定する濃度測定部を備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の細胞培養装置。
【請求項１０】
前記濃度測定部により測定された前記特定物質の濃度を表示する表示部を備える請求項９に記載の細胞培養装置。
【請求項１１】
前記培養容器内の前記培地に前記特定物質を供給する特定物質供給部を備える請求項９または請求項１０に記載の細胞培養装置。
【請求項１２】
前記特定物質供給部が、前記濃度測定部により測定された濃度が所定の閾値以下になった場合に、前記培地に前記特定物質を供給する請求項１１に記載の細胞培養装置。
【請求項１３】
前記吸着部材を被覆可能、かつ、前記吸着部材に対して着脱可能な被覆部材を備える請求項１から請求項１２のいずれかに記載の細胞培養装置。
【請求項１４】
前記被覆部材が水溶性物質である請求項１３に記載の細胞培養装置。
【請求項１５】
前記濃度測定部で測定された前記培地に含まれる特定物質の濃度が所定の閾値を下回った場合に、前記吸着部材が前記培地に接する請求項９から請求項１２のいずれかに記載の細胞培養装置。
【請求項１６】
前記培養容器に接続され、該培養容器内の前記培地を排出する培地排出部と、
前記培養容器に接続され、該培養容器内に前記培地を供給する培地供給部とを備える請求項１から請求項１５のいずれかに記載の細胞培養装置。
【請求項１７】
前記培養容器内において前記培地排出部と前記培地供給部との間に配置され、前記培地供給部側から前記培地排出部側に向けて前記夾雑物が通過可能で前記細胞が通過不可能な透過部を備える請求項１６に記載の細胞培養装置。
【請求項１８】
前記吸着部材が、前記細胞が排出した老廃物を吸着する請求項１から請求項１７のいず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、細胞培養装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ｉＰＳ細胞（人工多能性幹細胞）などの培養細胞を使用する再生医療分野において、細胞培養のスケールアップが望まれている。バイオリアクタと呼ばれる浮遊培養容器を用いた浮遊培養は、ウェルプレートやディッシュと呼ばれる容器を用いた接着培養と異なり培養効率が細胞の接着面積に左右されないことから、細胞の大量生産に向けて主流になりつつある。
【０００３】
ところで、細胞培養では、培地の劣化や細胞による老廃物の排出は避けられない。浮遊培養においては、大きなスケールに合わせた培地調整方法が必要であり、例えば、培地を交換する方法および培地を延命する方法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。特許文献１に記載の培地調整方法は、培地を交換する方法であり、廃液および劣化培地を排出する一方で新しい培地を供給する灌流培養である。特許文献２，３に記載の培地調整方法は、培地中の老廃物を除去することによって培地を延命する方法であり、代謝老廃物（小分子）を除去する一方、タンパク質や細胞などの増殖因子（高分子）は保持する透析、または、劣化培地を奇麗にした後に培養容器に戻す馴化培養である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１３６３３０号公報
【特許文献２】特開２００３−１８０３３４号公報
【特許文献３】特開昭５９−１７５８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
再生医療用途において細胞を培養する場合は、将来的に工業レベルへのスケールアップを避けて通ることができない。従来の培地を交換する方法では、再生医療用培地は高価であり、工業レベルで灌流培養や培地交換を行うのはコスト面で非現実的という問題がある。また、浮遊培養の場合は、細胞を培地から分離する必要があり、培地交換自体が困難という問題がある。
【０００６】
また、透析膜や中空糸膜を用いた従来の老廃物除去方法では、スケールアップした場合において、透析部、廃液処理部および培地交換部等を備える必要があり、装置が巨大化しコストが高くなるという問題がある。また、透過膜は、機械的強度が低いため、工業レベルに耐え得るものが必要になるという問題がある。
【０００７】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、培地を延命することによって培地交換の頻度を低減し、かつ、装置の小型化、コストの低減および機械的強度の向上を図ることができる細胞培養装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、細胞および培地を収容可能な培養容器と、前記細胞よりも孔径が小さく、かつ、前記培地中の夾雑物よりも孔径が大きい吸着孔を有する多孔性材料によって形成され、少なくとも一部が前記培養容器内の前記培地に浸漬した状態において、前記吸着孔により前記細胞を吸着せずに前記夾雑物を吸着する吸着部材とを備える細胞培養装置である。
【０００９】
本態様に係る細胞培養装置によれば、培養容器に培地とともに細胞を収容し、吸着部材の少なくとも一部が培養容器内の培地に浸漬すると、吸着孔の孔径よりも大きい細胞は吸着部材によって吸着されず、吸着孔の孔径よりも小さい培地中の夾雑物が吸着部材によって吸着される。
【００１０】
この場合において、細胞が排出する老廃物は、通常は細胞よりも大きさが小さいので、培地中の夾雑物として吸着部材により吸着される。したがって、吸着部材により細胞の老廃物を効率的に除去することができ、これにより、培地を延命することができる。また、細胞とその老廃物とを吸着部材の吸着孔の孔径によって篩い分ける簡易な構成で済み、スケールアップした場合においても透析部、廃液処理部および培地交換部等を備える必要がない。さらに、透析膜と比較して、変形や破壊に対する吸着部材の抵抗力も期待できる。よって、培地交換の頻度を低減し、かつ、装置の小型化、コストの低減および機械的強度の向上を図ることができる。
【００１１】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記吸着孔の孔径が、前記培地に含まれるタンパク質よりも小さいこととしてもよい。
この構成によって、培地に含まれる細胞の生育に必要な物質であるタンパク質が培地中の夾雑物として吸着部材によって吸着されるのを防ぐことができる。
【００１２】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記吸着部材が、活性炭、シリカ、アルミナ、またはゼオライトであってもよい。
この構成によって、多孔性材料として一般的に入手可能な物質を用いることができ、コストをより低減することができる。
【００１３】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記培養容器内に配置され、所定の回転軸回りに回転可能な攪拌翼を有する攪拌機構を備えることとしてもよい。
この構成によって、培養容器内において攪拌機構の攪拌翼を所定の回転軸回りに回転させることにより、培養容器内の培地を攪拌することができる。したがって、攪拌機構により培地を攪拌する簡易な構成によって、培養容器内において細胞を培地中に浮遊させた状態で培養することができる。
【００１４】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記吸着部材が、前記攪拌翼の少なくとも一部を構成することとしてもよい。
この構成によって、攪拌機構の攪拌翼を回転させると、培養容器内の培地を攪拌しながら、吸着部材により培地中の夾雑物を吸着することができる。この場合において、攪拌翼の回転に伴い、培養容器内の培地全体の夾雑物に吸着部材を積極的に接触させることができ、夾雑物を高効率に吸着することができる。
【００１５】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記吸着部材が、前記培養容器の内壁面の少なくとも一部を構成することとしてもよい。
この構成によって、培養容器の内壁面に接した培地中の夾雑物を吸着部材によって吸着することができる。この場合において、攪拌機構により培地を攪拌することによって、培養容器の内壁面に培地全体の夾雑物を積極的に接触させ、吸着部材による夾雑物の吸着効率を向上することができる。
【００１６】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記吸着部材が、前記培養容器に挿脱可能な挿入部材の少なくとも一部を構成することとしてもよい。
この構成によって、培地中の老廃物を除去する必要性に応じて挿入部材を培養容器に挿入したり培養容器から脱離させたりすることにより、吸着部材によって培地中の夾雑物を効率的に吸着することができる。
【００１７】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記培養容器の開口部を閉塞する蓋部を備え、前記吸着部材が前記蓋部の内面に設けられていることとしてもよい。
この構成によって、培養容器の開口部を蓋部によって閉塞した状態で蓋部の内面に培地が接することにより、培地中の夾雑物が吸着部材によって吸着される。
【００１８】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記培養容器内に配置され、前記培養容器内の前記培地に含まれる特定物質の濃度を測定する濃度測定部を備えることとしてもよい。
この構成によって、濃度測定部により、培地中の特定物質の量を把握することができる。特定物質としては、例えば、細胞が活動するためのエネルギー源であるグルコース等が挙げられる。
【００１９】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記濃度測定部により測定された前記特定物質の濃度を表示する表示部を備えることとしてもよい。
この構成によって、表示部により、培地中の特定物質の量を容易に把握することができる。
【００２０】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記培養容器内の前記培地に前記特定物質を供給する特定物質供給部を備えることとしてもよい。
この構成によって、培養容器内の培地に含まれる特定物質が足りなくなった場合に、特定物質供給部により、培地に特定物質を補充することができる。
【００２１】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記特定物質供給部が、前記濃度測定部により測定された濃度が所定の閾値以下になった場合に、前記培地に前記特定物質を供給することとしてもよい。
この構成によって、培養容器内の培地中の特定物質の量に応じて、特定物質供給部により、培地に特定物質を効率的に補充することができる。
【００２２】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記吸着部材を被覆可能、かつ、前記吸着部材に対して着脱可能な被覆部材を備えることとしてもよい。
この構成によって、被覆部材により吸着部材を被覆した状態では、吸着部材の吸着孔が露出せず、培地中の夾雑物は吸着されない。この場合において、例えば、培養開始の初期段階から吸着孔を露出した状態で吸着部材を培地に浸漬してしまうと、細胞が老廃物を排出する前に培地中の栄養物質が夾雑物として吸着部材によって吸着されてしまう虞がある。これに対し、培養容器内の培地に吸着部材を浸漬させた状態において、培地中の老廃物を除去する必要性に応じて、被覆部材によって吸着部材の吸着孔を露出させるタイミングを調整することにより、培地中の栄養物質の吸着を抑制することができる。
【００２３】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記被覆部材が水溶性物質であってもよい。
この構成によって、被覆部材により吸着部材を被覆した状態で、培養容器内の培地に吸着部材を浸漬させておけば、時間経過とともに被覆部材が培地に溶解するので、吸着部材の吸着孔を露出させるタイミングを調整することができる。
【００２４】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記濃度測定部で測定された前記培地に含まれる特定物質の濃度が所定の閾値を下回った場合に、前記吸着部材が前記培地に接することとしてもよい。
この構成によって、培地に含まれる特定物質の濃度が所定の閾値を下回るまでは、培地中の栄養物質が夾雑物として吸着部材によって吸着されるのを防ぐことができる。培地に含まれる特定物質の濃度が所定の閾値を下回ってからは、吸着部材が培地に接することによって、吸着部材により細胞の老廃物を除去し、培地の延命を図ることができる。
【００２５】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記培養容器に接続され、該培養容器内の前記培地を排出する培地排出部と、前記培養容器に接続され、該培養容器内に前記培地を供給する培地供給部とを備えることとしてもよい。
この構成によって、培地排出部により培養容器内の古い培地を排出し、培地供給部により培養容器内に新しい培地を供給することによって、培養容器内の培地を交換することができる。
【００２６】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記培養容器内において前記培地排出部と前記培地供給部との間に配置され、前記培地供給部側から前記培地排出部側に向けて前記夾雑物が通過可能で前記細胞が通過不可能な透過部を備えることとしてもよい。
この構成によって、培養容器内の培地を交換する際に、透過部によって、細胞が培地とともに培養容器から排出されてしまうのを防ぐことができる。
【００２７】
上記態様に係る細胞培養装置は、前記吸着部材が、前記細胞が排出した老廃物を吸着することとしてもよい。
吸着部材により細胞の老廃物を除去することによって、培地を延命することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、培地を延命することによって培地交換の頻度を低減し、かつ、装置の小型化、コストの低減および機械的強度の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る細胞培養装置の概略構成図である。
【図２】吸着部材の吸着孔の一例を示す吸着部材の拡大図である。
【図３】本発明の第１実施形態の第１変形例に係る細胞培養装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態の第２変形例に係る細胞培養装置の概略構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態の第３変形例に係る細胞培養装置の概略構成図である。
【図６】本発明の第２実施形態例に係る細胞培養装置の概略構成図である。
【図７】本発明の第２実施形態例の変形例に係る細胞培養装置の概略構成図である。
【図８】本発明の第３実施形態例に係る細胞培養装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る細胞培養装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細胞培養装置１は、例えば、図１に示すように、細胞Ｓおよび培養液（培地）Ｃを収容可能な培養容器３と、培養容器３内の培養液Ｃを攪拌する攪拌機構５と、培養液Ｃ中の夾雑物を吸着する吸着部材７とを備えている。
【００３１】
夾雑物とは、培養液Ｃに含まれる例えば細胞膜断片等の固形物のほか、細胞Ｓから排出される老廃物Ｗ等の細胞由来の分泌物等が挙げられる。老廃物Ｗとしては、例えば、乳酸、アンモニア、二酸化炭素等が挙げられる。
【００３２】
培養容器３は、例えば、上面が閉塞された有底円筒状の容器である。
攪拌機構５は、培養容器３の底部を経由して培養容器３内に挿入された攪拌軸１１と、攪拌軸１１に設けられた複数の攪拌翼１３と、攪拌軸１１を長手軸回りに回転させるモータ等の駆動部１５とを備えている。
【００３３】
複数の攪拌翼１３は、例えば、攪拌軸１１の長手方向の３ヶ所において、それぞれ攪拌軸１１の周方向に間隔をあけて複数枚ずつ配置されている。これら複数の攪拌翼１３は、攪拌軸１１が長手軸回りに回転することによって、培養容器３内を攪拌軸１１回りに回転する。
【００３４】
この攪拌機構５は、駆動部１５により、攪拌翼１３を攪拌軸１１回りに回転させることによって、培養容器３内の培養液Ｃを攪拌することができる。そして、攪拌機構５により培養液Ｃを攪拌することによって、培養液Ｃ中に細胞Ｓを浮遊させながら培養することができる。
【００３５】
吸着部材７は、例えば、図２に示すように、細胞Ｓよりも孔径が小さく、かつ、培養液Ｃ中の老廃物Ｗ等の夾雑物よりも孔径が大きい多数の吸着孔７ａを有する多孔性材料によって形成され、攪拌翼１３の少なくとも一部を構成している。吸着部材７は、例えば、攪拌翼１３自体を構成するものであってもよいし、攪拌翼１３の全体または一部の表面を覆うものであってもよい。
【００３６】
吸着部材７としては、例えば、ゼオライトが用いられる。ゼオライトは吸着孔表面が極性であり、極性分子を吸着する性質を有している。吸着部材７としてゼオライトを採用することにより、例えば、老廃物Ｗである培養液Ｃ中のアンモニアを吸着することができる。
【００３７】
吸着部材７としてゼオライトを採用した場合は、老廃物Ｗである培養液Ｃ中のアンモニアを選択的に吸着することができる。ゼオライトはイオン交換能力を持ち、ゼオライトが有するナトリウムイオンＮａ＋が培地中のアンモニウムイオンＮＨ４＋に置き換えられることで、アンモニアに対する選択的吸着能力を発揮することができる。なお、アンモニアは水中ではアンモニウムイオンの形で存在する。
【００３８】
本実施形態の細胞培養装置１で培養する細胞Ｓとして、例えばヒトのｉＰＳ細胞を挙げることができる。ヒトのｉＰＳ細胞は、例えば、多くが直径１０μｍ〜３０μｍである。細胞Ｓの増殖因子である血清成分のタンパク質は、例えば、粒子径が数ｎｍ〜数十ｎｍである。乳酸、アンモニア、二酸化炭素等の老廃物Ｗ、および、細胞Ｓが活動するためのエネルギー源であるグルコース（特定物質）は、例えば、いずれも粒子径が１ｎｍ未満である。
【００３９】
本実施形態の吸着部材７は、吸着孔７ａが直径２ｎｍ以下のマイクロ孔によって構成されている。吸着孔７ａが直径２ｎｍ以下のマイクロ孔によって構成されていることにより、吸着部材７は、培養容器３内の培養液Ｃに浸漬した状態において、細胞Ｓを吸着しないだけでなく、細胞Ｓの生育に必要な増殖因子などのタンパク質も吸着せずに、培養液Ｃ中の老廃物Ｗを選択的に吸着することできる。ただし、吸着孔７ａは水分子の分子径０．３８ｎｍよりも大きいものとする。
【００４０】
次に、本実施形態に係る細胞培養装置１の作用について説明する。
上記構成の細胞培養装置１により細胞Ｓを培養する場合は、まず、培養容器３に培養液Ｃとともに細胞Ｓを収容し、攪拌機構５により、培養容器３内の培養液Ｃを攪拌する。これにより、培養容器３内において、細胞Ｓを培養液Ｃ中に浮遊させた状態で培養することができる。
【００４１】
ここで、培養液Ｃ中で攪拌機構５の攪拌翼１３を回転させると、培養容器３内の培養液Ｃが攪拌されるとともに、攪拌翼１３を構成する吸着部材７により、吸着孔７ａの孔径よりも大きい細胞Ｓは吸着されず、吸着孔７ａの孔径よりも小さい培養液Ｃ中の夾雑物が吸着される。この場合において、細胞Ｓが排出する老廃物Ｗは通常は細胞Ｓよりも大きさが小さいので、吸着部材７により、培養液Ｃ中の夾雑物として老廃物Ｗを吸着することができる。
【００４２】
したがって、本実施形態に係る細胞培養装置１によれば、吸着部材７により細胞Ｓの老廃物Ｗを効率的に除去することができ、これにより、培養液Ｃを延命することができる。また、細胞Ｓとその老廃物Ｗとを吸着部材７の吸着孔７ａの孔径によって篩い分ける簡易な構成で済み、スケールアップした場合においても透析部、廃液処理部および培地交換部等を備える必要がない。さらに、活性炭等の吸着部材７は、透析膜と比較して、変形や破壊に対する抵抗力も期待できる。よって、培地交換の頻度を低減し、かつ、装置の小型化、コストの低減および機械的強度の向上を図ることができる。
【００４３】
また、吸着部材７が攪拌翼１３の少なくとも一部を構成することによって、攪拌翼１３の回転に伴い、培養容器３内の培養液Ｃ全体の夾雑物に吸着部材７を積極的に接触させることができる。したがって、吸着部材７により老廃物Ｗを高効率に吸着することができる。
【００４４】
本実施形態においては、吸着部材７として、ゼオライトを例示して説明したが、これに代えて、例えば、シリカ、アルミナ、または活性炭等を採用することとしてもよい。活性炭は、吸着孔表面が無極性であり、極性分子よりも無極性分子を容易に吸着する性質を有している。また、活性炭は老廃物Ｗである培養液Ｃ中の乳酸を吸着することができる。ただし、活性炭は、ｐＨが酸性側の場合に乳酸の吸着率が向上し、例えば、培養液Ｃが劣化することによってｐＨが低下するほど吸着力が向上する性質を有する。
【００４５】
本実施形態は以下の構成に変形することができる。
第１変形例としては、例えば、図３に示すように、吸着部材７が、培養容器３の内壁面の少なくとも一部を構成することとしてもよい。図３は、説明の便宜上、攪拌機構５の図示を省略している。図４〜８も同様に攪拌機構５を省略している。
【００４６】
本変形例によれば、培養容器３の内壁面に接した培養液Ｃ中の老廃物Ｗを吸着部材７によって吸着することができる。この場合において、攪拌機構５（図１参照。）により培養液Ｃを攪拌することによって、培養容器３の内壁面に培養液Ｃ全体の夾雑物を積極的に接触させ、吸着部材７による老廃物Ｗの吸着効率を向上することができる。
【００４７】
第２変形例としては、例えば、図４に示すように、吸着部材７が、培養容器３に挿脱可能な挿入部材１７の少なくとも一部を構成することとしてもよい。挿入部材１７は、例えば、細長い形状を有し、培養容器３内に２つ挿入されている。
吸着部材７は、例えば、挿入部材１７自体を構成することとしてもよいし、挿入部材１７の全体または一部の表面を覆うこととしてもよい。
【００４８】
本変形例によれば、培養液Ｃ中の老廃物Ｗを除去する必要性に応じて、挿入部材１７を培養容器３内の培養液Ｃに浸漬したり培養容器３から脱離させたりすることにより、吸着部材７によって培養液Ｃ中の老廃物Ｗを効率的に吸着することができる。老廃物Ｗは培養工程が進むに連れて増加するので、老廃物Ｗがある程度蓄積した段階で培養液Ｃに挿入部材１７を浸漬することにより、老廃物Ｗを効率的に吸着させることができる。つまり、老廃物Ｗの濃度が高い状態においては、細胞Ｓにとって必要な物質を吸着してしまう割合が相対的に低下するので、効率的に老廃物Ｗを除去することができる。また、吸着部材７が汚れたり吸着する性能が低下したりした場合において、吸着部材７を挿入部材１７ごと使い捨てにすることができる。図４では、細長い形状の２本の挿入部材１７を例示したが、挿入部材１７の個数および成形形状はこれに限定されるものでない。
【００４９】
第２変形例において、後述するセンサ２１によって測定した特定物質の濃度を用いて、培養液Ｃへの吸着部材７の浸漬や脱離のタイミングを決定してもよい。この場合、培養液Ｃ中の特定物質の濃度が所定の閾値を下回った場合に、吸着部材７を培養液Ｃ中に浸漬すればよい。これにより、細胞Ｓにとって必要な物質の吸着を効率的に防ぐことができる。
【００５０】
第３変形例としては、例えば、図５に示すように、培養容器３の開口部を閉塞する蓋部１９に吸着部材７を設けることとしてもよい。
本変形例によれば、培養容器３の開口部を蓋部１９によって閉塞した状態で蓋部１９の内面に培養液Ｃが接することにより、培養液Ｃ中の老廃物Ｗを吸着部材７によって吸着することができる。
【００５１】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る細胞培養装置について説明する。
本実施形態に係る細胞培養装置１は、図６に示すように、培養液Ｃ中の栄養分子（特定物質）を監視するセンサ（濃度測定部）２１と、培養容器３内の培養液Ｃに栄養分子を供給する供給部（特定物質供給部）２３を備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る細胞培養装置１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
センサ２１は、培養容器３内に配置され、培養容器３内の培養液Ｃに含まれる特定物質の濃度を測定する。特定物質としては、例えば、グルコースが挙げられる。以下、特定物質としてグルコースの例を示すが、特定物質はグルコースに限らず、例えば特定のアミノ酸や脂肪酸などであってもよい。
供給部２３は、培養容器３内の培養液Ｃにグルコースを供給する。
本実施形態においては、吸着部材７が、例えば、培養容器３に挿脱可能な挿入部材１７の少なくとも一部を構成している。
【００５３】
本実施形態に係る細胞培養装置１によれば、センサ２１により、培養液Ｃ中のグルコースの量をユーザが把握することができる。そして、培養容器３内の培養液Ｃに含まれるグルコースが足りなくなった場合には、供給部２３により、培養液Ｃにグルコースを補充することができる。
【００５４】
本実施形態においては、例えば、図６に示すように、センサ２１により測定されたグルコースの濃度を表示する表示部２５を設けることとしてもよい。表示部２５により、ユーザが、培養液Ｃ中のグルコースの量を容易に把握することができる。
【００５５】
また、本実施形態においては、センサ２１により測定された濃度が所定の閾値以下になった場合に、供給部２３が自動的に培養液Ｃにグルコースを補充する構成としてもよい。この場合、例えば、ハードディスクドライブ等の記憶部、ＣＰＵおよびＲＡＭ等を備える制御部（図示略）により、供給部２３を制御することとすればよい。
【００５６】
具体的には、記憶部により、ＣＰＵが実行する供給プログラムを記憶しておき、ＣＰＵが、記憶部に記憶されている供給プログラムを読み込んで、センサ２１により測定された濃度が所定の閾値以下になったか否かを判定し、所定の閾値になったと判定した場合に、供給部２３からグルコースを供給させることとすればよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、センサ２１を採用せず、例えば、透析膜を採用することとしてもよい。この場合、培養容器３内における供給部２３からのグルコースの供給場所に透析膜を設けておき、培養液Ｃ中のグルコース濃度が低下すると、濃度勾配により、グルコースが透析膜を自動的に通過して培養液Ｃ中に供給される構成としてもよい。
【００５８】
本実施形態においては、例えば、図７に示すように、吸着部材７を被覆し、かつ、吸着部材７に対して着脱可能な被覆部材２７を備えることとしてもよい。被覆部材２７は、例えば、挿入部材１７を収容可能な筒形状を有し、吸着部材７を被覆した状態では、吸着部材７の吸着孔７ａを露出させないものが望ましい。図７は、被覆部材２７から吸着部材７の一部を露出させた状態を示している。
【００５９】
この場合において、例えば、培養開始の初期段階から吸着孔７ａを露出した状態で吸着部材７を培養液Ｃに浸漬してしまうと、細胞Ｓが老廃物Ｗを排出する前に培養液Ｃ中の栄養物質が夾雑物として吸着部材７によって吸着されてしまう虞がある。これに対し、被覆部材２７により吸着部材７を被覆した状態で、培養容器３内の培養液Ｃに吸着部材７を浸漬させておき、培養液Ｃ中の老廃物Ｗを除去する必要性に応じて、吸着部材７から被覆部材２７を脱離させて吸着孔７ａを露出させることによって、培養液Ｃ中の栄養物質の吸着を抑制することができる。
【００６０】
また、被覆部材２７を水溶性物質としてもよい。水溶性物質は例えば、デンプンである。水溶性物質で構成された被覆部材２７により吸着部材７を被覆した状態で、培養容器３内の培養液Ｃに吸着部材７を浸漬させておけば、時間経過とともに被覆部材２７が培養液Ｃに溶解するので、吸着孔７ａが露出するタイミングを調整することができる。
【００６１】
また、センサ２１により測定されたグルコースの濃度が所定の閾値以下になった場合に被覆部材２７が動作し、吸着孔７ａが培養液Ｃに露出される構成としてもよい。この場合、例えば、被覆部材２７が、グルコースの濃度が所定の閾値以下になったことを示すセンサ２１からの信号に基づいて開放される窓部を有することとしてもよい。そして、被覆部材２７の窓部が開放されることによって、吸着孔７ａが露出することとしてもよい。
【００６２】
これにより、培養液Ｃ中の栄養物質が夾雑物として吸着部材７に吸着されるのを防ぐことができる。加えて、被覆部材２７の着脱のタイミングをセンサ２１により測定されたグルコースの濃度によって制御することにより、被覆部材２７の着脱のタイミングを培養者（ユーザ）の感覚に頼らずに定量化することができる。
【００６３】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る細胞培養装置について説明する。
本実施形態に係る細胞培養装置１は、図８に示すように、培養容器３内の培養液Ｃを排出する培地排出部２９と、培養容器３内に培養液Ｃを供給する培地供給部３１とを備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る細胞培養装置１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００６４】
培地排出部２９および培地供給部３１は、いずれも培養容器３に接続されている。
培養容器３内には、培地排出部２９と培地供給部３１との間に、夾雑物が通過可能で細胞Ｓが通過不可能な透過部（図示略）が設けられている。透過部としては、例えば、透析膜が挙げられる。
【００６５】
本実施形態に係る細胞培養装置１によれば、培地排出部２９により培養容器３内の古い培養液Ｃを排出し、培地供給部３１により培養容器３内に新しい培養液Ｃを供給することによって、培養容器３内の培養液Ｃを交換することができる。この場合において、培養液Ｃを交換する際に、透過部によって、細胞Ｓが培養液Ｃとともに培養容器３から排出されてしまうのを防ぐことができる。排出した培養液Ｃは再利用することとしてもよい。
【００６６】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。また、上記各実施形態においては、攪拌機構５を備える構成を例示して説明したが、攪拌機構５を備えない構成に吸着部材７を適用することとしてもよい。
【００６７】
上記実施形態においては、培養する細胞ＳとしてヒトのｉＰＳ細胞を例として説明したが、培養する細胞Ｓとしては浮遊培養できる細胞であれば他の細胞でもよい。例えば、赤血球、血小板、リンパ球などの血球系細胞でもよい。例えば、粒子状の基材に接着細胞を接着させることによって浮遊培養してもよい。培養する細胞Ｓにより吸着部材の孔径を最適化すればよい。
【００６８】
本発明によれば、細胞および培地を収容可能な培養容器内の細胞および培地を撹拌するための攪拌翼であって、前記細胞よりも孔径が小さく、かつ、前記培地中の夾雑物よりも孔径が大きい吸着孔を有する多孔性材料によって少なくとも一部が形成され、前記吸着孔により前記細胞を吸着せずに前記夾雑物を吸着する攪拌翼を提供できる。当該攪拌翼を細胞培養中の適当なタイミングで適宜交換することによって、効率よく老廃物を培養系から除去することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１      細胞培養装置
３      培養容器
５      攪拌機構
７      吸着部材
７ａ    吸着孔
１３    攪拌翼
１７    挿入部材
１９    蓋部
２１    センサ（濃度測定部）
２３    供給部（特定物質供給部）
２５    表示部
２７    被覆部材
２９    培地排出部
３１    培地供給部
Ｃ      培養液（培地）
Ｓ      細胞
Ｗ      老廃物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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