(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養液が溜められるとともに、被培養物を収容させる収容部と、
前記収容部と連通させ、外部圧力を前記培養液に伝達させる圧力伝達部と、
前記圧力伝達部を介して前記収容部に接続され、前記培養液を前記圧力伝達部を通して前記収容部に循環させる培養液循環路と、
前記培養液循環路に設置され、前記圧力伝達部の上流側で前記培養液の逆流を防止する第１の弁と、
前記培養液循環路に設置され、前記収容部の下流側で前記培養液の循環を閉止する第２の弁と、
前記第２の弁の開閉とともに、前記圧力伝達部へ作用する前記外部圧力を制御する制御部とを備え、
前記被培養物への加圧時、前記制御部が前記第２の弁を閉止させるとともに、前記収容部から前記培養循環路に前記培養液が循環しない状態で前記圧力伝達部に前記外部圧力を作用させることにより、該外部圧力を前記培養液を通して前記被培養物に伝達し、前記培養液の送液時、前記制御部が前記第２の弁を開放させるとともに、前記圧力伝達部への前記外部圧力を制御することにより、前記収容部から前記培養循環路への前記培養液の流出と、前記培養循環路から前記収容部及び前記圧力伝達部への前記培養液の引き込みとを行うことを特徴とする、加圧循環培養装置。
【請求項２】
更に、前記圧力伝達部に加圧回路を介して接続された圧力発生源を備え、該圧力発生源に発生させた前記外部圧力を前記加圧回路により前記圧力伝達部に供給することを特徴とする、請求項１記載の加圧循環培養装置。
【請求項３】
培養本体部を備え、この培養本体部に前記収容部と、前記圧力伝達部とを備えることを特徴とする、請求項１記載の加圧循環培養装置。
【請求項４】
前記圧力伝達部は、前記培養液を溜める培養液溜め部と、この培養液溜め部に圧力伝達膜を介して設置され、外部圧力を作用させる外部圧力作用部とを備え、外部圧力によって前記圧力伝達膜を進退させて前記培養液に外部圧力を伝達することを特徴とする、請求項１記載の加圧循環培養装置。
【請求項５】
培養液が溜められるとともに、被培養物を収容させる収容部と、
前記収容部と連通させ、外部圧力を前記培養液に伝達させる圧力伝達部と、
前記圧力伝達部を介して前記収容部に接続され、前記培養液を前記圧力伝達部を通して前記収容部に循環させる培養液循環路と、
前記培養液循環路に設置され、前記圧力伝達部の上流側で前記培養液の逆流を防止する第１の弁と、
前記培養液循環路に設置され、前記収容部の下流側で前記培養液の循環を閉止する第２の弁と、
を備える複数の培養ユニットとともに、これら培養ユニットの前記圧力伝達部に付与する外部圧力を発生する加圧駆動部と、前記第２の弁の開閉とともに前記加圧駆動部を制御する制御部とを備え、
各培養ユニットの前記収容部にある前記被培養物への加圧時、前記制御部が前記第２の弁を閉止させるとともに、前記収容部から前記培養循環路に前記培養液が循環しない状態で前記圧力伝達部に前記加圧駆動部に発生させた前記外部圧力を付与させることにより、該外部圧力を前記培養液を通して前記被培養物に伝達し、前記培養液の送液時、前記制御部が前記第２の弁を開放させるとともに、前記加圧駆動部を制御することにより、前記収容部から前記培養循環路への前記培養液の流出と、前記培養循環路から前記収容部及び前記圧力伝達部への前記培養液の引き込みとを行うことを特徴とする、加圧循環培養システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の細胞や組織の培養に用いられる培養装置に関し、例えば、細胞や組織の培養研究や治療用組織等の培養に用いられ、被培養物に循環供給する培養液の送液、該培養液を用いた被培養物に対する加圧刺激が行える加圧循環培養装置及び加圧循環培養システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の細胞や組織の培養や、生体の部位に応じた細胞や組織を培養することが実用化され、広く活用されている。
【０００３】
斯かる培養に用いられる培養装置に関し、培養液を循環させ、その培養液を用いて被培養物を加圧することが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
複数の送液シリンダーと培養カラムを接続して複数対の培養システムが構成され、１つの培養装置で複数の送液シリンダーを駆動することが知られている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３８６６３号公報
【特許文献２】特開２００３−１２５７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、被培養物の培養には、培養液の循環供給と、物理的刺激とが必要である。培養液の供給は、被培養物に対して新鮮な培養液を供給するための送液である。物理的刺激は、培養液を通じた加圧である。このような送液は、培養液を流すことであり、加圧は、閉じ込められた培養液の圧力を高めることにより実現される。このような送液と加圧は、対象が培養液であるにも拘わらず、それぞれは全く異なる態様で実現しなければならない。即ち、従来では、別個の機構や部位で行われ、機構が複雑となる課題がある。
【０００７】
また、被培養物が単一であることは稀であり、むしろ、複数の被培養物を同時培養し、培養の推移や被培養物の成長過程を比較することが要請される。斯かる場合には、複数の培養装置を設置し、同一条件下で同時培養が必要となるが、異なる培養装置を併置した場合には、同一条件の設定に手間取るという課題があった。
【０００８】
そこで、本発明の加圧循環培養装置の目的は、被培養物に供給する培養液の加圧及び循環をする機構を簡略化することにある。
【０００９】
また、本発明の加圧循環培養システムの目的は、複数の被培養物の同時培養を容易化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の加圧循環培養装置は、収容部と、圧力伝達部と、培養液循環路と、第１の弁と、第２の弁と、制御部とを備える。前記収容部は、培養液が溜められるとともに、被培養物を収容させる手段である。前記圧力伝達部は、前記収容部と連通させ、外部圧力を前記培養液に伝達させる手段である。前記培養液循環路は、前記圧力伝達部を介して前記収容部に接続され、前記培養液を前記圧力伝達部を通して前記収容部に循環させる手段である。前記第１の弁は、前記培養液循環路に設置され、前記圧力伝達部の上流側で前記培養液の逆流を防止する手段である。前記第２の弁は、前記培養液循環路に設置され、前記収容部の下流側で前記培養液の循環を閉止する手段である。前記制御部は、前記第２の弁の開閉とともに、前記圧力伝達部へ作用する前記外部圧力を制御する手段である。この加圧循環培養装置では、斯かる構成を備え、前記被培養物への加圧時、前記制御部が前記第２の弁を閉止させるとともに、前記収容部から前記培養循環路に前記培養液が循環しない状態で前記圧力伝達部に前記外部圧力を作用させることにより、該外部圧力を前記培養液を通して前記被培養物に伝達し、前記培養液の送液時、前記制御部が前記第２の弁を開放させるとともに、前記圧力伝達部への前記外部圧力を制御することにより、前記収容部から前記培養循環路への前記培養液の流出と、前記培養循環路から前記収容部及び前記圧力伝達部への前記培養液の引き込みとが行える。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明の加圧循環培養システムは、既述の加圧循環培養装置の前記収容部と、前記圧力伝達部と、前記培養液循環路と、第１の弁と、第２の弁とを備える複数の培養ユニットを構成し、この培養ユニットの前記圧力伝達部に付与する外部圧力を発生する加圧駆動部と、前記第２の弁の開閉とともに前記加圧駆動部を制御する制御部とを備えたものである。斯かる加圧循環培養システムでは、各培養ユニットの前記収容部にある前記被培養物への加圧時、前記制御部が前記第２の弁を閉止させるとともに、前記収容部から前記培養循環路に前記培養液が循環しない状態で前記圧力伝達部に前記加圧駆動部に発生させた前記外部圧力を付与させることにより、該外部圧力を前記培養液を通して前記被培養物に伝達し、前記培養液の送液時、前記制御部が前記第２の弁を開放させるとともに、前記加圧駆動部を制御することにより、前記収容部から前記培養循環路への前記培養液の流出と、前記培養循環路から前記収容部及び前記圧力伝達部への前記培養液の引き込みとが行える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の加圧循環培養装置によれば、次のような効果が得られる。
【００１３】
(1) 被培養物に供給する培養液の加圧と循環とを簡略化した機構で実現でき、構造の簡素化とともに、使用の容易化が図られ、装置コストを低減できる。
【００１４】
(2) 複数の収容部として併置することが可能であり、培養液を介して複数の被培養物に対する共通の加圧動作が行うことができるとともに、被培養物に対する培養液の循環は収容部毎に行うことができる。
【００１５】
また、本発明の加圧循環培養システムによれば、上記効果に加え複数の収容部を接続し、培養液を介して複数の被培養物に対する共通の加圧動作が行え、被培養物に対する培養液の循環は収容部毎に行うことができ、被培養物の多数培養及びその生産や、実験的な比較培養に供することができる。
【００１６】
そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態に係る加圧循環培養装置の一例を示す図である。
【図２】第２の実施の形態に係る加圧循環培養装置の一例を示す図である。
【図３】インキュベータの貫通部の一例を示す図である。
【図４】培養部の一例を示す図である。
【図５】培養部本体と閉止弁駆動部及びジョイント部との分離を示す図である。
【図６】圧力ジェネレータ部の一例を示す図である。
【図７】制御部の一例を示す図である。
【図８】メインルーティンの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】圧力の０調整の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】圧力の０調整動作を示す図である。
【図１１】加圧運転の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】加圧運転動作を示す図である。
【図１３】加圧運転動作を示す図である。
【図１４】送液処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】送液動作を示す図である。
【図１６】送液動作を示す図である。
【図１７】加圧運転時のピストンの往復動作に対応する圧力及び液量を示す図である。
【図１８】送液運転時のピストンの往復動作に対応する圧力及び液量を示す図である。
【図１９】第３の実施の形態に係る加圧循環培養装置の一例を示す図である。
【図２０】第４の実施の形態に係る加圧循環培養システムの一例を示す図である。
【図２１】送液処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】ピストンの往復動作の処理手順を示すフローチャートである。
【図２３】第５の実施の形態に係る加圧循環培養システムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１の実施の形態〕
【００１９】
第１の実施の形態は、被培養物を収容する収容部と圧力伝達部とを連通させ、圧力伝達部に対する外部圧力を培養液に伝達させる構成である。
【００２０】
この第１の実施の形態について、図１を参照する。図１は第１の実施の形態に係る加圧循環培養装置の一例を示す図である。
【００２１】
この加圧循環培養装置２Ａは、本発明の加圧循環培養装置の一例であって、機能部として培養部４と、培養部本体６と、培養チャンバー部７と、圧力伝達部８と、圧力ジェネレータ部９と、加圧配管１０Ａ、１０Ｂと、インキュベータ１２とを備える。
【００２２】
培養部４は、培養液１４（図２）の供給とともに、圧力ジェネレータ部９で生成させた圧力を培養チャンバー部７に伝達する培養手段であって、培養部本体６を着脱可能に備え、培養部本体６は、培養チャンバー部７と、圧力伝達部８の培養液側圧力伝達部８Ａとを備える。
【００２３】
培養チャンバー部７は、被培養物を収容する収容部の一例であって、生体の細胞や組織からなる被培養物として、例えば、細胞又は細胞とスキャフォルドからなる三次元構成体等を収容し、細胞が分化、増殖、細胞外マトリクスの産生等をする手段であって、圧力伝達部８に矢印１３で示すように着脱可能である。この実施の形態では、培養チャンバー部７は、培養部４とともにインキュベータ１２に設置される。
【００２４】
圧力伝達部８は、既述の培養液側圧力伝達部８Ａと加圧媒体側圧力伝達部８Ｂとを備え、例えば、圧力ジェネレータ部９で生成させた圧力を加圧媒体側圧力伝達部８Ｂを通して培養液側圧力伝達部８Ａから培養チャンバー部７に伝達する。加圧媒体側圧力伝達部８Ｂは、培養チャンバー部７の開閉を行う閉止弁駆動部１８とともに連結部２０によって連結されている。
【００２５】
圧力ジェネレータ部９は、培養チャンバー部７に対する圧力や、培養液１４（図２）の循環のための圧力を発生させる圧力発生手段であって、その圧力を加圧配管１０Ａ、１０Ｂに出力する。
【００２６】
加圧配管１０Ａ、１０Ｂは圧力伝達管の一例であって、加圧配管１０Ａ、１０Ｂには耐圧性、耐熱性、柔軟性を備えたチューブを用いればよく、例えば、耐圧チューブで構成される。圧力ジェネレータ部９に生成させた圧力が加圧配管１０Ａ、１０Ｂを通して圧力伝達部８に加えられる。
【００２７】
インキュベータ１２は、培養庫の一例であって、外界と遮断された密閉性を有する。このインキュベータ１２には加圧配管１０Ａ、１０Ｂを貫通させるための貫通部２２が備えられている。貫通部２２は、インキュベータ１２の内外を封止するシーリングを備えている。この実施の形態では、２本の加圧配管１０Ａ、１０Ｂで構成し、圧力ジェネレータ部９から加圧配管１０Ａを通して圧力伝達部８に加えられた圧力を加圧配管１０Ｂで圧力ジェネレータ部９に戻す構成であるが、このような構成に代え、単一の加圧配管１０で構成してもよい。
【００２８】
このような構成を備え、圧力ジェネレータ部９で生成した圧力は、加圧配管１０Ａ、１０Ｂから圧力伝達部８に加えられ、この圧力伝達部８から培養チャンバー部７にある被培養物に加えられる。また、培養液は、圧力伝達部８に加えられる圧力を受け、培養チャンバー部７に循環させることができる。
【００２９】
〔第２の実施の形態〕
【００３０】
第２の実施の形態は第１の実施の形態に係る既述の機能部を具体化した構成例である。
【００３１】
この第２の実施の形態について、図２を参照する。図２は第２の実施の形態に係る加圧循環培養装置の一例を示す図である。図２において、図１と同一部分には同一符号を付してある。
【００３２】
この加圧循環培養装置２Ｂでは、被培養物６２（図４）を収容した培養チャンバー部７、培養液配管２４Ａ、２４Ｂ、培養液溜め２６からなる閉鎖系の培養回路３０を備える培養ユニットとして培養部４を備える。この場合、培養部本体６も着脱可能なユニットを構成する。培養回路３０は培養液１４で満たされ、培養チャンバー部７は、圧力伝達部８と接続され、インキュベータ１２内に設置されている。圧力伝達部８と圧力ジェネレータ９は、加圧配管（例えば、耐圧チューブ）１０Ａ、１０Ｂで接続されることにより加圧回路５２が形成され、この加圧回路５２は加圧媒体（水等）３４で満たされる。加圧配管１０Ｂは例えば、ポート部１５６を介して加圧媒体側圧力伝達部８Ｂに接続されている。加圧水閉塞弁３６は、圧力ジェネレータ部９側に設置されているが、インキュベータ１２側に設置し、加圧媒体３４は圧力ジェネレータ部９に戻さない構成としてもよい。
【００３３】
培養回路３０と、閉止弁駆動部１８と、圧力伝達部８は、インキュベータ１２内に設置され、加圧配管１０Ａ、１０Ｂと閉止弁駆動用配線３２は、インキュベータ１２の貫通部２２を貫通させている。この貫通部２２はシーリング処理を行い、インキュベータ１２の窒素、炭酸ガスの消費を最小限にする。
【００３４】
そこで、培養部４には培養液配管２４Ａ、２４Ｂを介して培養液溜め２６が接続され、この培養液溜め２６から培養液配管２４Ａを介して培養液１４が注入される。培養部本体６は、培養液排出部２８に連結されており、培養部本体６に循環した培養液１４は培養液排出部２８から培養液配管２４Ｂを介して培養液溜め２６に戻る。このように、培養液１４を循環させて培養部本体６内の被培養物を培養する回路として培養回路３０が構成されている。この場合、培養部本体６を循環した培養液１４は、培養液溜め２６に戻すことなく、培養液溜め２６以外に排出させる構成としてもよい。
【００３５】
閉止弁駆動部１８には閉止弁駆動用配線３２が接続され、この閉止弁駆動用配線３２は貫通部２２を介してインキュベータ１２の外部に導出され、圧力ジェネレータ部９側に接続されている。閉止弁駆動部１８は、加圧時「閉」、培養液１４の循環時「開」に閉止弁を駆動する駆動手段である。駆動手段の発熱を最小限にするには、非通電時「閉」とする常閉とするのが望ましい。この実施の形態では、圧力ジェネレータ部９に閉止弁駆動部１８の制御手段が内蔵されている。
【００３６】
インキュベータ１２は被培養物の培養に適する最適環境を実現する最適環境室を構成し、最適な酸素濃度、炭酸ガス濃度、温度及び湿度に設定される。
【００３７】
圧力ジェネレータ部９は、発生した圧力を加圧水等の加圧媒体３４を用いて圧力を加圧配管１０Ａ、１０Ｂを介して圧力伝達部８に作用させる。そこで、圧力ジェネレータ部９には、加圧水閉塞弁３６、３８が接続されている。これら加圧水閉塞弁３６、３８は加圧媒体３４の注入口と排出口に配置され、注入された加圧媒体３４を封止する手段である。これら加圧水閉塞弁３６、３８を開き、チューブ４０にルアーコネクタ４２等を介して接続された吸引手段としての注射器４４を用いて、容器４６内の加圧媒体３４がチューブ４８を介して圧力ジェネレータ部９に導入され、さらに加圧配管１０Ａ、１０Ｂに導かれる。矢印５０は、加圧媒体３４を引き込む際の注射器４４のピストンの移動方向を示す。そこで、圧力ジェネレータ部９、加圧配管１０Ａ、１０Ｂ及び圧力伝達部８を以て加圧回路５２が構成されている。この部分は、無菌性が必要とされない部分である。
【００３８】
圧力ジェネレータ部９には、入力情報や出力情報を視覚的に表示する表示部５４が設置されている。
【００３９】
貫通部２２は例えば、図３に示すように、インキュベータ１２の本体側とドア側とを仕切るドアパッキン５６が設置され、このドアパッキン５６には、加圧配管１０Ａ、１０Ｂの貫通部５８Ａ、５８Ｂ、閉止弁駆動用配線３２を貫通する貫通部５８Ｃ等が設けられている。貫通部５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは、ドアパッキン５６に設けられた貫通部シーリングに形成すればよい。
【００４０】
次に、培養部４について、図４を参照する。図４は培養部の一例を示す図である。図４において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付してある。
【００４１】
この培養部４には培養部本体６が備えられ、この培養部本体６は例えば、ステンレス等の生体毒性を示さない耐腐食性材料で形成されている。この培養部本体６には、培養チャンバー部７と、圧力伝達部８とが備えられている。
【００４２】
培養部本体６は、圧力が伝えられる耐圧容器であって、密封カバー８８、圧力伝達フィルム１０４、閉止弁部７２の弁部８２を取り付け、培養液溜め２６である培養液バッグや、シリコーンチューブ等の培養液配管２４Ａ、２４Ｂからなる培養液１４の培養回路３０を備え、密閉の閉鎖系培養回路を構成する。
【００４３】
培養チャンバー部７には被培養物６２が収容される収容空間部６４が形成され、この収容空間部６４は円筒形である。この収容空間部６４には、直径方向に通路部６６、６８が形成され、通路部６６は圧力伝達部８に連通されるとともに、通路部６８は培養液配管２４Ｂに連通される。培養チャンバー部７と密閉カバー８８とはシーリング材８９によって密封される。
【００４４】
収容空間部６４は、被培養物６２として、細胞又は細胞とスキャフォルドからなる三次元構成体等を収容し、細胞が分化、増殖、細胞外マトリクスの産生等をする部分である。培養時には、温度、酸素濃度、炭酸ガス濃度等の環境の整えられた、インキュベータ１２や恒温槽の中に培養チャンバー部７が設置される。変温動物の細胞を培養するとき等は、インキュベータ１２を使用しない場合もある。
【００４５】
通路部６８側には逆止弁７０及び閉止弁部７２が備えられている。逆止弁７０は、収容空間部６４から排出した培養液１４を収容空間部６４に逆流するのを阻止する手段であって、培養液出口に設置され、ボール弁７４とスプリング７６とで構成されている。ボール弁７４には圧縮状態にあるスプリング７６の復元力が作用しており、通路部６８に培養液１４を流すには、スプリング７６の押圧力に打ち勝つ液圧が必要である。この逆止弁７０は必ずしも設置しなくてもよい。
【００４６】
閉止弁部７２は、通路部６８に通じた弁室７８と、この弁室７８に突出させた円錐台状の弁座部８０と、この弁座部８０に当接する弾性体からなる弁部８２を備える。この弁部８２には、閉止弁駆動部１８が備えるプランジャ８４が取り付けられている。閉止弁駆動部１８は、電気信号を受けてプランジャ８４を進退させ、弁座部８０と弁部８２とを開閉する。弁室７８の培養液排出部２８には培養液配管２４Ｂが接続されており、閉止弁部７２が開かれたとき、培養液１４が弁室７８から培養液配管２４Ｂ側に流出可能となる。
【００４７】
培養チャンバー部７には開閉可能な密封カバー８８が設置され、培養回路３０の密封状態が維持される。また、この培養チャンバー部７の底面部には覗き窓９０が形成され、この覗き窓９０は透明部材で閉塞されている。覗き窓９０は、加圧中あるいは加圧を一時中断して、内部の細胞等の状態を観察するための小窓で、石英、人工サファイヤ等、十分圧力に耐えられ、変形の少ない、透明で顕微鏡観察に悪影響を及ぼさない材料で構成される。この覗き窓９０には例えば、顕微鏡接眼レンズ９２が設置され、被培養物６２の状況を外部から監視することができる。密封カバー８８は、収容空間部６４を閉じる蓋であって、顕微鏡観察のためには培養チャンバー部７に導光可能な透明な部材で構成することが望ましい。
【００４８】
また、圧力伝達部８には、培養液１４を溜め、圧力を培養液１４に伝達する培養液溜め部としての圧力伝達空間部９４が形成され、この圧力伝達空間部９４は偏平な筒形である。この圧力伝達空間部９４には、直径方向に既述の通路部６６と、通路部９６が形成され、通路部９６には逆止弁９８が備えられ、培養液配管２４Ａが接続されている。逆止弁９８は、培養液１４が圧力伝達空間部９４から培養液配管２４Ａに逆流するのを阻止する手段であって、培養液入口に取り付けられ、ボール弁１００とスプリング１０２とで構成されている。ボール弁１００には圧縮状態にあるスプリング１０２の復元力が作用しており、通路部９６に培養液１４を流すには、スプリング１０２の押圧力に打ち勝つ液圧が必要である。
【００４９】
この圧力伝達部８には、圧力伝達空間部９４を閉じる圧力伝達フィルム１０４が設置されているとともに、この圧力伝達フィルム１０４とジョイント部１０６との間に加圧媒体空間部１０８が形成されている。この加圧媒体空間部１０８は、インキュベータ１２の外部から圧力を圧力伝達媒体を介して外部圧力を作用させる外部圧力作用部の一例である。圧力伝達フィルム１０４は、外部圧力を培養液１４に伝達する圧力伝達膜の一例であって、培養チャンバー部７及び圧力伝達空間部９４を密閉し、圧力ジェネレータ部９からの圧力を収容空間部６４に伝達する機能部である。この圧力伝達フィルム１０４には、薄いエラストマーの膜や、プラスティックフィルム等を用いればよい。この圧力伝達フィルム１０４は、取り付け状態で張力がほとんど無視できるほど柔軟な状態であれば、圧力はほとんど変化無く圧力伝達空間部９４に伝わる。圧力伝達フィルム１０４で仕切られた圧力伝達空間部９４の圧力は収容空間部６４に伝達される。圧力差で張力が発生するようなことがあっても、培養プログラムで無視できるように設定すればよい。
【００５０】
ジョイント部１０６は、圧力ジェネレータ部９に生成させた圧力を培養チャンバー部７に伝達する手段であって、培養部本体６に着脱可能に構成されている。圧力伝達空間部９４と加圧媒体空間部１０８とは、圧力伝達フィルム１０４を介して接している。ジョイント部１０６は、加圧媒体空間部１０８を閉塞する閉塞手段であるとともに、加圧配管１０Ａ、１０Ｂからの圧力を圧力伝達フィルム１０４に作用させる手段である。このジョイント部１０６は、培養チャンバー部７と嵌合させ、圧力ジェネレータ部９で生成した圧力を培養チャンバー部７に伝える。この場合、加圧配管１０Ａ、１０Ｂは、内径５〔ｍｍ〕以下程度の柔軟性のある耐圧チューブを用いればよい。管を細くすれば、空気が途中で止まることがなく、且つ耐圧性が高まる。ジョイント部１０６のポート部１１０、１１２には加圧配管１０Ａ、１０Ｂが接続されている。このジョイント部１０６には、加圧媒体空間部１０８に挿入する挿入部１１４が形成され、この挿入部１１４には加圧媒体空間部１０８との気密性を維持するためのシーリング材１１６が設けられている。このシーリング材１１６は、ジョイント部１０６と圧力伝達部８との接続部の気密性を保ち、圧力伝達を可能にする。
【００５１】
加圧媒体空間部１０８は、圧力伝達部８を嵌合させたときにできる空間部である。この部分は、加圧媒体３４で満たされる。空気の残留を極力減らすため、隙間は、最小限（４〔ｍｍ〕以下）とし、空気を追い出し易く、空気が残らないようにする。この部分の圧力は、圧力伝達フィルム１０４を通じて圧力伝達空間部９４に伝えられる。この部分は、内部が培養液１４や細胞組織と接するので、無菌性が要求される。
【００５２】
斯かる構成の培養部４では、図５に示すように、ジョイント部１０６及び閉止弁駆動部１８から培養部本体６を必要に応じて分離させ、又は合体させることができる。なお、逆止弁７０、９８は、培養液１４の逆流防止のための手段であるから、例えば、逆流防止が可能な電磁弁を用いても良いし、いわゆるチェックバルブを使ってもよいし、併用しても良い。培養時には、培養液出口側の閉止弁駆動部１８で閉止弁部７２を開閉する。
【００５３】
次に、圧力ジェネレータ部９について、図６を参照する。図６は圧力ジェネレータ部の一例を示す図である。図６において、図１、図２、図４と同一部分には同一符号を付してある。
【００５４】
圧力ジェネレータ部９は、設定された圧力値や培養液の循環量に応じて動作させるための駆動源である。この圧力ジェネレータ部９には、加圧装置１１８と、制御部１２０とが備えられている。加圧装置１１８には、圧力容器としてシリンダ１２２が設置され、このシリンダ１２２は、加圧媒体３４を収容し、ピストン１２８の動作によって生じた圧力を保持し、圧力伝達部８にその圧力を伝える。このシリンダ１２２にはポート部１２４、１２６が形成され、ピストン１２８が備えられている。ピストン１２８は圧力容器としてのシリンダ１２２の加圧媒体３４を圧縮し、シリンダ１２２を加圧し又は減圧し、培養液１４の循環時にはポンプの役割も果たす。加圧媒体３４は、水、オイル等の流体であればよい。ポート部１２４には加圧配管１０Ａが接続され、ポート部１２６にはチューブ４０が接続されている。加圧配管１０Ａ、１０Ｂはシリンダ１２２内の圧力を培養チャンバー部７に伝達するための配管であって、耐圧性があり且つ柔軟な管であり、加圧媒体３４を満たすための管である。ピストン１２８にはスプリング１３０を介して加圧駆動部１３２が連結されている。加圧駆動部１３２は、ピストン１２８を進退させる駆動手段であって、制御部１２０から制御出力を受け、シリンダ１２２の加圧方向にピストン１２８を移動させる駆動力と、シリンダ１２２の減圧方向にピストン１２８を移動させる駆動力を発生する。
【００５５】
スプリング１３０は、加圧方向の駆動力に対して圧縮されて抗力を生じ、減圧方向の駆動力によって圧縮が解除される。即ち、スプリング１３０が圧縮されたときの抗力がピストン１２８を介して、シリンダ１２２内の加圧媒体に圧力として伝わる。矢印ｍはスプリング１３０の圧縮量を示し、矢印ｎはピストン１２８の移動量を示している。加圧駆動部１３２は、ステッピングモータ等の駆動装置を備えてスプリング１３０を圧縮させる。スプリング１３０を備えることにより、モータ等の動作範囲が広がり、圧力を制御し易くなり、精度も上がる。このスプリング１３０に代えて出力調節可能なサーボモータ等を用いて加圧駆動部１３２の出力調節を行い、ピストン１２８の押圧力を調節してもよい。
【００５６】
このスプリング１３０について、その圧縮量は、圧縮力即ち、流体に伝わる圧力と比例するので、圧力を制御し易くなる。血圧レベルの低い圧力で加圧循環培養をする場合は、寸法的に互換性のある最大測定圧力が低い圧力センサと寸法的に互換性のあるばね定数が小さいスプリングをセットで交換する。例えばフルスケールが１〔ＭＰａ〕の圧力センサ１３４を１００〔ｋＰａ〕のものに、スプリングをばね定数が１／１０のものに、変更する。この場合、表示される値の読みを１／１０にすればよい（例えば、０．５〔ＭＰａ〕の表示は、５０〔ｋＰａ〕と読み替える）。或いは、入力部１４２から低圧用部品を使用していることを入力して、それに応じた演算プログラムによって正しい圧力表示を表示させることでも良い。トルク調節可能なサーボモータを使い、スプリングを省く方法でも良い。
【００５７】
シリンダ１２２には既述の圧力センサ１３４が設置され、その検出圧力値が制御部１２０に伝達される。圧力センサ１３４は、シリンダ１２２の圧力をセンシングする。静止流体においては、連続している場所のどこでも圧力は等しいため、シリンダ１２２の圧力は、培養チャンバー部７内の圧力と等しく、シリンダ１２２の圧力計測により、培養チャンバー部７内の圧力を培養液１４に非接触で間接的に知ることができる。圧力センサ１３４は、加える圧力に応じて選択すればよい。
【００５８】
シリンダ１２２に隣接する位置には、加圧配管部１３５が設置され、この加圧配管部１３５の一方のポート部１３６には加圧配管１０Ｂが接続され、他方のポート部１３８にはチューブ４０が接続されている。
【００５９】
制御部１２０は、駆動電源１４０から給電されるとともに、入力部１４２から（動作）設定値が入力され、既述の加圧駆動部１３２の制御出力を発生するとともに、閉止弁駆動部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに対する制御出力を発生する。即ち、制御部１２０は、設定入力に従って圧力をセンシングしながら運転を制御する手段である。この実施の形態の圧力ジェネレータ部９には複数の培養部４を併置する場合を想定し、複数の閉止弁駆動部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに対する制御出力を発生することができる。この制御部１２０には、入力部１４２から設定入力が加えられ、また、表示部５４に対する表示出力が得られる。入力部１４２から例えば、圧力の強さ、圧力の周期、培養液の循環量等の設定情報が入力される。表示部５４には入力値や加圧動作中の圧力値等の入出力情報が表示される。
【００６０】
制御部１２０は、例えば、図７に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）１４４と、入出力部（Ｉ／Ｏ）１４６と、記憶部１４８と、タイマー部１４９とを備える。ＣＰＵ１４４は、ＯＳ（Operating System）や培養プログラムの実行により、培養処理のための各種機能部の制御やデータの読取りや読出しを行う。Ｉ／Ｏ１４６は、入力部１４２からの入力データの取込みや、表示部５４に対する表示データの出力等に用いられる。
【００６１】
記憶部１４８は、プログラムやデータ等の記録媒体であって、プログラム記憶部１５０と、データ記憶部１５２と、ＲＡＭ（Random-Access Memory）１５４とを備える。プログラム記憶部１５０は記録媒体で構成され、このプログラム記憶部１５０にはＯＳの他、培養プログラム、加圧循環培養制御プログラム等のファームウェアや各種アプリケーションが格納されている。ＲＡＭ１５４は、プログラム処理に用いられる。
【００６２】
また、タイマー部１４９は計時手段の一例であって、加圧動作における経過時間の計測や、単位時間当たりの加圧動作を算出するための時間計測等に用いられる。
【００６３】
次に、培養処理について、図８を参照する。図８はメインルーティンの処理手順を示すフローチャートである。
【００６４】
この培養処理のメインルーティンでは、図８に示すように、電源の投入により、初期設定（ステップＳ１１）が実行される。この初期設定は、制御部１２０のＩ／Ｏ１４６の初期化や各種初期値のセット等を行う。
【００６５】
初期設定が完了すると、動作設定の有無の判断が行われる（ステップＳ１２）。この動作設定では、入力部１４２で動作設定を行うモードの選択の有無が判断され、動作設定を行う場合には (ステップＳ１２のＹＥＳ) 、各種設定の変更を行うことができる（ステップＳ１３）。設定又は変更可能な項目には、最高圧力（Ｐｍａｘ）、最高圧力継続時間（Ｐｍａｘ時間）、最低圧力（Ｐｍｉｎ）、最低圧力継続時間（Ｐｍｉｎ時間）、加圧運転時のＰｍａｘとＰｍｉｎの繰り返し回数（加圧運転内サイクル数）、加圧運転と送液動作の繰り返し回数（加圧・送液サイクル数）、送液量の設定等が含まれる。
【００６６】
最高圧力（Ｐｍａｘ）は、圧力ジェネレータ部９から培養チャンバー部７に加える最大圧力であり、最高圧力継続時間（Ｐｍａｘ時間）は、その継続時間である。最低圧力（Ｐｍｉｎ）は、圧力ジェネレータ部９から培養チャンバー部７に加える最小圧力であり、最低圧力継続時間（Ｐｍｉｎ時間）は、その継続時間である。加圧運転時のＰｍａｘとＰｍｉｎの繰り返し回数（加圧運転内サイクル数）は、加圧運転時の圧力変化の回数を表す。加圧運転と送液動作の繰り返し回数（加圧・送液サイクル数）は、単位時間当たりの回数を表す。また、送液量は、培養チャンバー部７に循環させる培養液１４の１回当たりの送液量である。
【００６７】
この動作設定を完了すると、ステップＳ１２に戻り、再び動作設定の判断を行う（ステップＳ１２）。動作設定がなければ（ステップＳ１２のＮＯ）、運転開始の指示を判断する（ステップＳ１４）。入力部１４２から運転開始が指示されると (ステップＳ１４のＹＥＳ) 、圧力の０調整を行う（ステップＳ１５) 。
【００６８】
０調整の完了の後、加圧運転に移行し（ステップＳ１６）、送液動作が行われる（ステップＳ１７）。加圧運転と送液動作とは交互に行われ、加圧・送液サイクルの終了か否かが監視される（ステップＳ１８）。また、加圧・送液サイクルの途中で圧力の０調整を行ってもよい。このステップＳ１８では、加圧・送液サイクル数が所定数に到達したか否かが判断され、所定数に到達するまで加圧運転と送液動作を継続させ、加圧・送液サイクル数が所定数に到達した場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）、ステップＳ１２に戻る。加圧・送液サイクルの終了は、ステップＳ１８に代え、使用者によって運転停止を行ってもよい。
【００６９】
次に、圧力の０調整について、図９及び図１０を参照する。図９は圧力の０調整の処理手順を示すフローチャート、図１０は０調動作を示す図である。
【００７０】
この処理手順は、メインルーティンのステップＳ１５（図８）の処理手順である。この処理手順では、図１０に示すように、閉止弁部７２の開放状態で、被培養物６２に加わる圧力を基準圧力Ｐref とし、これをＰref ＝０とする。そこで、この閉止弁部７２を開放し (ステップＳ１５１) 、ピストン１２８が所定位置として０調位置になるよう加圧駆動部１３２を駆動する (ステップＳ１５２) 。この時点で、圧力伝達フィルム１０４が水平又はほぼ水平になるように注射器４４で加圧配管１０Ａ、１０Ｂ中の加圧媒体３４を調整してもよい。このような調整を行い、圧力センサ１３４の値が安定しているか否かを判定する（ステップＳ１５３）。圧力センサ１３４の圧力が安定していれば (ステップＳ１５３のＹＥＳ) 、このときの圧力センサ１３４の圧力値を基準圧力Ｐref とし、Ｐref ＝０として記憶し、閉止弁部７２を閉じ（ステップＳ１５４）、メインルーティンに戻る。
【００７１】
次に、加圧運転について、図１１、図１２及び図１３を参照する。図１１は加圧運転の処理手順を示すフローチャート、図１２は最高圧力の加圧動作を示す図、図１３は最低圧力の加圧動作を示す図である。
【００７２】
この処理手順は、メインルーティンのステップＳ１６（図８）の処理手順である。この加圧運転の処理手順では、図１２に示すように、閉止弁部７２を閉じ (ステップＳ１６１) 、圧力センサ１３４の検出値の目標値として加圧の最高圧力 (Ｐｍａｘ) をセットする (ステップＳ１６２) 。
【００７３】
加圧運転の開始により、圧力が圧力センサ１３４によって監視される（ステップＳ１６３）。圧力センサ１３４の検出値が目標値である最高圧力 (Ｐｍａｘ) より小さければ (ステップＳ１６３のＹＥＳ) 、加圧駆動部１３２によりピストン１２８を加圧方向に駆動する (ステップＳ１６４) 。
【００７４】
圧力センサ１３４の検出値が目標値 (Ｐｍａｘ) より小さくなければ (ステップＳ１６３のＮＯ) 、圧力センサ１３４の検出値が目標値より大きいか否かを判定する (ステップＳ１６５) 。圧力センサ１３４の検出値が目標値より大きければ（ステップＳ１６５のＹＥＳ）、加圧駆動部１３２によりピストン１２８を減圧方向に駆動する（ステップＳ１６６）。また、圧力センサ１３４の検出値が目標値より大きくなければ（ステップＳ１６５のＮＯ）、加圧駆動部１３２によりピストン１２８の駆動を停止する（ステップＳ１６７）。
【００７５】
最高圧力継続時間（Ｐｍａｘ時間）の経過を監視し（ステップＳ１６８）、圧力センサ１３４の検出値が最高圧力 (Ｐｍａｘ) に維持されるように制御する (ステップＳ１６９）。
【００７６】
最高圧力継続時間（Ｐｍａｘ時間）が経過すると（ステップＳ１６９のＹＥＳ）、圧力センサ１３４の検出値の目標値に加圧の最低圧力 (Ｐｍｉｎ) をセットする（ステップＳ１６９）。
【００７７】
この最低圧力の設定の後、その圧力が圧力センサ１３４によって監視される（ステップＳ１７０）。図１３に示すように、圧力センサ１３４の検出値が目標値である最低圧力 (Ｐｍｉｎ) より小さければ (ステップＳ１７０のＹＥＳ) 、加圧駆動部１３２によりピストン１２８を加圧方向に駆動する (ステップＳ１７１) 。
【００７８】
圧力センサ１３４の検出値が目標値 (Ｐｍｉｎ) より小さくなければ (ステップＳ１７０のＮＯ) 、圧力センサ１３４の検出値が目標値より大きいか否かを判定する (ステップＳ１７２) 。圧力センサ１３４の検出値が目標値より大きければ（ステップＳ１７２のＹＥＳ）、加圧駆動部１３２によりピストン１２８を減圧方向に駆動する（ステップＳ１７３）。また、圧力センサ１３４の検出値が目標値より大きくなければ（ステップＳ１７２のＮＯ）、加圧駆動部１３２によりピストン１２８の駆動を停止する（ステップＳ１７４）。
【００７９】
最低圧力継続時間（Ｐｍｉｎ時間）の経過を監視し（ステップＳ１７５）、圧力センサ１３４の検出値が最低圧力 (Ｐｍｉｎ) に維持されるように制御する (ステップＳ１７５）。
【００８０】
加圧動作が所定回数に到達したか否かを監視する（ステップＳ１７６）。即ち、加圧運転時のＰｍａｘとＰｍｉｎの繰り返し回数（加圧運転内サイクル数）になるまで加圧動作を繰り返し、所定回数に到達したら（ステップＳ１７６のＹＥＳ）、ピストン１２８の位置を０調を行った位置に移動して（ステップＳ１７７）、この処理を終了する。
【００８１】
なお、この実施の形態では、加圧及び減圧時に毎回圧力値を監視しているが、加圧と減圧を連続的に行い、定期的に圧力の監視を行ってもよく、また、加圧方法は上記実施の形態のパターンに限るものではない。
【００８２】
次に、送液動作について、図１４、図１５及び図１６を参照する。図１４は送液処理の処理手順を示すフローチャート、図１５は培養液の押出し状態を示す図、図１６は培養液の吸い込み状態を示す図である。
【００８３】
この処理手順は、メインルーティンのステップＳ１７（図８）の処理手順である。この送液動作は、送液を行う培養回路３０に対し、閉止弁部７２を開いた状態でピストン１２８の往復動作による加圧及び減圧によって培養液１４の送液が実現される。即ち、ピストン１２８の往復動作は、ピストン０調位置を基準に所定量Ｌだけ押し込み、再び０調位置に戻す制御によって実現される。
【００８４】
この処理手順では、図１４に示すように、閉止弁部７２を開状態に維持し（ステップＳ１８１）、ピストン１２８の往復動作を行う。この往復動作では、図１５に示すように、ピストン１２８を所定量Ｌだけ移動することにより (ステップＳ１８２）、加圧媒体３４が押し出され、これにより、閉止弁部７２が開いている培養回路３０の圧力伝達フィルム１０４が破線で示すように圧力伝達空間部９４側に膨張して突出する。この突出分の容積だけ、培養液１４が閉止弁部７２より押し出される。培養液１４は逆止弁９８があるため、逆流することはない。
【００８５】
また、図１６に示すように、ピストン１２８を０調位置に戻すと (ステップＳ１８３) 、圧力伝達空間部９４に膨出していた圧力伝達フィルム１０４が破線で示すようにもとの位置に復帰し、その復帰した分の容積だけ、培養液１４が逆止弁９８側から圧力伝達空間部９４に進入する。この場合、逆止弁７０は培養液１４の流出を阻止するが、逆止弁７０を設置しない場合には、閉止弁部７２を閉じればよい。
【００８６】
ピストン１２８の往復運動は所定の送液が終了するまで繰り返され、所定量の送液が完了したか否かを判定し（ステップＳ１８４）、所定量の送液が完了したとき、この処理を終了し、メインルーティン（図８）に戻る。
【００８７】
なお、培養液１４の送液量は入力部１４２で任意に設定すればよく、また、培養回路３０に応じて変化させてもよい。
【００８８】
次に、加圧運転及び送液運転について、図１７及び図１８を参照する。図１７は加圧運転時のバネの伸縮及び圧力を示す図、図１８は送液運転時のピストンの進退及び圧力を示す図である。
【００８９】
加圧運転時には、図１７のＡに示すように、ピストン１２８が０調位置から最高圧力位置に進出して所定時間だけ維持し、その時間経過により最高圧力位置から最低圧力位置に後退して所定時間だけ維持し、その時間経過により最低圧力位置から最高圧力位置に向かって進出する進退移動を繰り返す。このピストン１２８の進退により、図１７のＢに示すように、加圧媒体３４を通して培養液１４には０調位置又は最低圧力（Ｐｍｉｎ）から最高圧力（Ｐｍａｘ）に移行して最高圧力（Ｐｍａｘ）が維持された後、最高圧力（Ｐｍａｘ）から最低圧力（Ｐｍｉｎ）に下降し、最低圧力（Ｐｍｉｎ）を所定時間だけ維持し、このような最高圧力と最低圧力とが交互に作用する。この圧力変動は培養液１４を通して被培養物６２に対して作用する。このとき、液量は、ピストン１２８の移動量に応じた変動を生じる。なお、図１７において、ＴＰｍａｘは最低圧力又は０調位置から最高圧力に立ち上がる時点から最高圧力を継続する時間、最高圧力から最低圧力に切り替わる時点までの時間であり、ＴＰｍｉｎは最高圧力から最低圧力に下降する時点から最低圧力を継続する時間、最低圧力から最高圧力に立ち上がる時点までの時間である。
【００９０】
また、送液運転時には、図１８のＡに示すように、ピストン１２８が所定量Ｌの位置と０調位置とを交互に繰り返す進退移動をさせ、このピストン１２８の進退に対し、閉止弁部７２が開かれているので、図１８のＢに示すように、培養液１４の圧力は基本的には０になる。このピストン１２８の進退移動に対する圧力伝達フィルム１０４の前後動に対し、容積の変動が培養液１４の押出しと吸い込みとを生じさせ、培養チャンバー部７に培養液１４の送液が生じる。
【００９１】
〔第３の実施の形態〕
【００９２】
第１及び第２の実施の形態では、複数の加圧配管１０Ａ、１０Ｂで構成したが、単一の加圧配管１０Ａで構成してもよい。
【００９３】
この加圧循環培養装置２Ｃは、図１９に示すように、培養部４と圧力ジェネレータ部９とを単一の加圧配管１０Ａで連結し、加圧配管１０Ｂを接続していたポート部１５６に既述のチューブ４０を介して注射器４４を接続し、チューブ４０の中途部には加圧水閉塞弁３６を備える構成としている。
【００９４】
斯かる構成によっても上記実施の形態と同様に加圧動作や送液動作を行うことがてきる。図１９において、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００９５】
〔第４の実施の形態〕
【００９６】
第４の実施の形態では、複数の加圧循環培養装置を併設し、マルチ培養を可能にした加圧循環培養システムを構成している。
【００９７】
この第４の実施の形態について、図２０を参照する。図２０は第４の実施の形態に係る加圧循環培養システムの一例を示す図である。図２０において、図２と同一部分には同一符号を付してある。
【００９８】
この加圧循環培養システム２００Ａでは、複数の加圧循環培養装置２Ｂとして３組の培養部４Ａ、４Ｂ、４Ｃによって培養回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを構成するとともに、これら培養回路３０Ａ〜３０Ｃに対し、単一の圧力ジェネレータ部９で加圧、送液を行えるようにしたものである。
【００９９】
そこで、培養部４Ａ〜４Ｃを配管１６０、１６２を用いて直列化するとともに、これら直列化された培養部４Ａ側に加圧配管１０Ａ、培養部４Ｃ側に加圧配管１０Ｂを接続し、単一の圧力ジェネレータ部９で加圧及び送液を行う構成としている。
【０１００】
この場合、圧力ジェネレータ部９の１台に対して、複数組の培養チャンバー部７と圧力伝達部８とを接続することができる。複数組の培養部を持つ加圧回路５２は、圧力ジェネレータ部９の給水部に接続したチューブ４８、加圧水閉塞弁３８、シリンダ１２２、加圧配管１０Ａ、直列に接続された３つの培養部４Ａ〜４Ｃ、加圧配管１０Ｂ、圧力ジェネレータ部９の排水部の加圧水閉塞弁３６、チューブ４０で形成される。そして、各培養チャンバー部７は、それぞれ独立した培養回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを形成する。各閉止弁駆動用配線３２は、圧力ジェネレータ部９の３つあるそれぞれの出力端子１６４に対応する閉止弁駆動部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ（図６）に接続し、個別に閉止弁部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃの開閉を行うようにすればよい。各培養回路３０Ａ〜３０Ｃは独立した回路であるので、培養回路３０Ａ〜３０Ｃ毎に細胞、培養液、スキャフォルド、成長因子等に差異をつけて、同時に培養することができる。また、圧力の強さやパターンは、３回路とも、同じ圧力を加えることができる。
【０１０１】
培養液１４の循環動作において、培養回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに流れる培養液量にばらつきが生じることを回避するには、１回路ずつ流せばよい。制御部１２０にて各培養回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの培養液１４の流量設定をし、それに応じた制御により、各培養回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの流量を別個に流すことも可能である。
【０１０２】
斯かる構成によれば、複数の培養チャンバー部７を併置し、それぞれに異なる被培養物６２を収容し、同時に複数条件で培養することが可能であり、同一条件で培養することも可能であり、処理のメインルーティン（図８）は、既述の通りである。
【０１０３】
次に、この加圧循環培養システム２００Ａの送液処理について、図２１を参照する。図２１は送液処理の処理手順を示すフローチャートである。
【０１０４】
この処理手順は、既述の通り、培養回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを備えた場合の処理手順である。複数の培養回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの送液では、各培養回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに対して順番を設定し、送液動作を行う。送液の対象とする培養回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの何れか１つは、その対象である閉止弁部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃの何れかを開いた状態でピストン１２８の往復動作を行い、培養液１４の送液を行う。この場合、ピストン１２８の往復動作は、ピストン１２８の０調位置を基準に所定量Ｌだけ押し込み、再び０調位置に戻す制御によって実現される。
【０１０５】
そこで、この処理手順では、培養回路３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの順で送液動作を行うものとすれば、閉止弁部７２Ａを開き、他の閉止弁部７２Ｂ、７２Ｃを閉じ（ステップＳ２０１）、ピストン１２８の往復動作を行い（ステップＳ２０２）、次に、閉止弁部７２Ｂを開き、他の閉止弁部７２Ｃ、７２Ａを閉じ（ステップＳ２０３）、ピストン１２８の往復動作を行い（ステップＳ２０４）、次に、閉止弁部７２Ｃを開き、他の閉止弁部７２Ａ、７２Ｂを閉じ（ステップＳ２０５）、ピストン１２８の往復動作を行い（ステップＳ２０６）、メインルーティン（図８）に戻る。
【０１０６】
この処理手順において、ピストン１２８の往復動作では、図２２に示すように、ピストン１２８を所定量Ｌだけ移動すると (ステップＳ２１１) 、加圧媒体３４が押し出され、その分だけ閉止弁部７２Ａが開いている培養回路３０Ａの圧力伝達フィルム１０４が圧力伝達空間部９４に膨出する。これにより培養液１４は閉止弁部７２Ａより押し出される。逆止弁９８は培養液１４の逆流を阻止する。ピストン１２８を０調位置に戻すと (ステップＳ２１２) 、圧力伝達空間部９４側に膨出していた圧力伝達フィルム１０４が元の位置に戻り、その分だけ培養液１４が逆止弁９８側より圧力伝達空間部９４に進入する。閉止弁部７２Ａ側には逆止弁７０があるので、流出はない。この往復運動は所定の送液が終了するまで繰り返され (ステップＳ２１３) 、所定量の培養液１４が送液される。
【０１０７】
このピストン１２８の往復動作による送液を閉止弁部７２Ａについて説明したが、閉止弁部７２Ｂ側の培養回路３０Ｂ、閉止弁部７２Ｃ側の培養回路３０Ｃについても同様である。
【０１０８】
〔第５の実施の形態〕
【０１０９】
第４の実施の形態では、複数の加圧配管１０Ａ、１０Ｂで構成したが、単一の加圧配管１０Ａで構成してもよい。
【０１１０】
この加圧循環培養システム２００Ｂでは、図２３に示すように、第３の実施の形態（図１９）と同様に、培養部４と圧力ジェネレータ部９とを単一の加圧配管１０Ａで連結し、加圧配管１０Ｂを接続していたポート部１５６に既述のチューブ４０を介して注射器４４を接続し、チューブ４０の中途部には加圧水閉塞弁３６を備える構成としてもよい。
【０１１１】
斯かる構成によっても上記実施の形態と同様に加圧動作や送液動作を行うことがてきる。図２３において、図２と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【０１１２】
〔上記実施の形態の特徴事項や他の実施の形態〕
【０１１３】
(1) 培養部４の密閉性を保ちつつ、培養部４と、圧力ジェネレータ部９とが分離可能である。
【０１１４】
(2) 閉止弁部７２（７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ）の開閉と、圧力ジェネレータ部９の加圧動作とにより、培養液１４による被培養物６２に対する加圧と、培養液１４の送液を行うことができる。
【０１１５】
(3) 培養部４及び圧力ジェネレータ部９の駆動制御は１箇所で行うことができる。
【０１１６】
(4) 従来の装置に比べ構造が簡素化されたため、取扱いが容易であり、装置自体のコストを低減できる。
【０１１７】
(5) 複数の培養部の接続が可能であり、また、各培養部に対して同じ加圧動作を行うことができる。
【０１１８】
(6) 既存のインキュベータを活用でき、温度、ガス濃度等の環境設定を行うことができる。
【０１１９】
(7) 細胞等を取り扱う実験において、同じ細胞を使用しても実験開始時間等が異なると再現性が取れない場合があり、その場合でも、一時に各種の条件を設定して培養実験を行うことができ、信頼性の高い結果も得られる。従って、実験回数を減らすことができ、培養コストの低減を図ることができる。即ち、１つの培養システムで同時に比較実験や複数種類の細胞培養実験の比較等を行うことができる。
【０１２０】
(8) 同時に複数の培養系が培養でき、同時に複数の培養を行う場合、無菌を維持しなければならない部分は培養回路３０だけでよく、無菌の必要のない加圧回路５２と分離でき、しかも、シンプルな構造である。
【０１２１】
(9) 圧力伝達空間部９４は、被培養物６２の収容空間部６４と隣接し、柔軟性のあるフィルム状の圧力伝達フィルム１０４で仕切られ、圧力伝達フィルム１０４の外側に圧力伝達部が接続され、少量の加圧媒体空間部１０８が構成され、これらが培養部本体６に設置され、構造の簡略化が図られている。
【０１２２】
(10)  閉鎖系の密閉回路が形成され、安全性が高く、培養時の周囲環境は、高度なクリーン度を要求されない。簡易で高精度な培養が実現できる。
【０１２３】
(11)  インキュベータ１２外に培養部本体６を取り出して、顕微鏡観察をしてもよいし、インキュベータ１２内に顕微鏡を入れて、リモートで観察することもできる。培養系は閉鎖系であるので培養液１４の蒸発が少なく、長期にわたらなければ加湿しなくても問題ないので、顕微鏡に悪影響を与えることがない。
【０１２４】
(12)  培養部本体６は、それぞれ個別の培養回路３０を形成して、圧力伝達部８と連結される。圧力伝達フィルム１０４は、柔軟性のあるフィルムで加圧媒体３４と培養液１４を隔絶するが、圧力は、ほとんど抵抗なく伝わるので、圧力の伝達効率が良く、圧力ロスが少ない。
【０１２５】
(13)  １台の圧力ジェネレータ部９（親機) で複数の培養部本体６（子機) 内の培養が可能である。閉止弁部７２の開閉によって加圧及び培養液循環を切り替えることができ、１つの装置で加圧と循環の２役を兼ねさせることができる。
【０１２６】
(14)  インキュベータ１２の本体とドアの合わせ目に配管と配線を通すことができるので、培養部４をインキュベータ１２に設置することが容易である。しかも、培養部４のインキュベータ１２への設置時に、貫通部２２がシーリングされているので、インキュベータ１２の気密性を保つことができる。
【０１２７】
(15)  使用するスプリング１３０と圧力センサ１３４によって圧力のレンジを選択することができ、高・低の圧力に切り替えを容易に行うことができる。
【０１２８】
(16)  閉止弁部７２を開くことによって内部の圧力を大気圧に開放し、この圧力を基準として圧力センサ１３４をキャリブレーションすることができる。この場合、圧力センサ１３４の相対圧力を「０」（大気圧) にキャリブレーションする。培養液溜め２６の高さが、上下しても、圧力伝達フィルム１０４が張力を受けていても、大気圧である培養チャンバー部７内を圧力「０」として制御することができる。
【０１２９】
(17)  一定時間毎に圧力をチェックし、調節不能の場合は、警報を発する構成とすればよい。
【０１３０】
(18)  複数の培養回路３０を用いる場合には、送液は１回路毎に順次に行えばよいが、一度に複数の回路を順次行っても良いし、送液のシーケンスに応じて１回路ずつ送液しても良い。
【０１３１】
(19)  送液後は、培養液１４の入れ替えがあるので、この時点でも圧力のキャリブレーションを行えば、常に正しい圧力で加圧実験を行うことができる。
【０１３２】
(20)  培養チャンバー部７及び培養回路３０は、閉鎖系を保つので安全であるが、被培養物６２を取り出すときだけ、クリーン環境とすればよい。
【０１３３】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
この発明の加圧循環培養装置及び加圧循環培養システムは、被培養物に対する加圧刺激と、培養液の送液とを簡略化された構成によって実現でき、しかも、精度の高い培養実験や組織培養に幅広く活用でき、有用である。
【符号の説明】
【０１３５】
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  加圧循環培養装置
４  培養部
６  培養部本体
７  培養チャンバー部（収容部）
８  圧力伝達部
９  圧力ジェネレータ部
１０Ａ、１０Ｂ  加圧配管
１２  インキュベータ
１４  培養液
１６  圧力伝達部
１８  閉止弁駆動部
３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ  培養回路
３４  加圧媒体
７２、７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ  閉止弁部
９４  圧力伝達空間部（培養液溜め部）
１０８  加圧媒体空間部（外部圧力作用部）
１３２  加圧駆動部
２００Ａ、２００Ｂ  加圧循環培養システム
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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