(57)【要約】  培地交換ユニットのケース（１）内には、ウエル（４）を有したウエルプレート（３）が配設され、ウエルプレート（３）の各ウエル（４）内に細胞及び培地を入れて細胞培養を行い、所定時間後、各ウエル（４）内の培地の入れ替えを行う。ウエルプレート（３）、供給ポンプ（６）の供給接液部（８）、供給チューブ（９）、供給ノズル（１０）、排出ノズル（１７）、排出チューブ（１５）、排出接液部（１４）が、ケース（１）から取り外し交換可能に配設される。
2016157378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエルを有したウエルプレートが配設され、該ウエルプレートの各ウエル内に細胞及び培地を入れて細胞培養を行い、所定時間後、各ウエル内の該培地の入れ替えを行う培地交換ユニットにおいて、
該ウエルプレートを取出可能に収納する収納室を備えたケースと、
該ケースの該収納室を覆い開閉可能に設けられた開閉蓋と、
該ウエルプレートの該各ウエル内に培地を供給する供給ポンプと、
使用後の培地を該ウエルから排出する排出ポンプと、
該供給ポンプから供給チューブを通して送られた培地を該各ウエル内に供給する供給ノズルと、
該排出ポンプの運転により各ウエル内から培地を排出する排出ノズルと、
を備え、該ウエルプレート、該供給ポンプ、該排出ポンプ、該供給ノズル、該排出ノズルは、該ケース内に収納され、
該供給ポンプには、培地の流路となる供給接液部と駆動部を駆動して該供給接液部内に培地を送るように動作する供給ポンプ駆動部とが、分離可能に連結され、
該排出ポンプには、培地の流路となる排出接液部と駆動部を駆動して該排出接液部内から培地を排出するように動作する排出ポンプ駆動部とが、分離可能に連結され、
該供給ノズルには供給チューブが接続され、該排出ノズルには排出チューブが接続され、該供給ポンプの該供給接液部から培地が該供給チューブを通して該供給ノズルに供給され、使用後の培地は該排出ノズルから該排出チューブ及び該輩出接液部を通して排出され、
該ウエルプレート、該供給ポンプの該供給接液部、該供給チューブ、該供給ノズル、該排出ノズル、該排出チューブ、該排出接液部が、該ケースから取り外し交換可能に配設されたことを特徴とする培地交換ユニット。
【請求項２】
前記供給接液部及び前記排出接液部に接続される流路が流路マニホールドとして一体化され、該流路マニホールドは取り出し交換可能に形成されたことを特徴とする請求項１記載の培地交換ユニット。
【請求項３】
前記流路マニホールド内における、供給ポンプの供給接液部と前記供給ノズル間の各流路に、開閉バルブが接続されたことを特徴とする請求項２記載の培地交換ユニット。
【請求項４】
前記供給ポンプは蠕動式のペリスタポンプから構成され、前記供給接液部はロータによって押圧する円弧状可撓性流路を有していることを特徴とする請求項１記載の培地交換ユニット。
【請求項５】
前記供給ポンプは圧電ダイヤフラム式のピエゾポンプから構成され、前記供給接液部はダイヤフラム室を有していることを特徴とする請求項１記載の培地交換ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞培養（生体組織の培養などを含む）に使用する培地交換ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ｉＰＳ細胞、ＥＳ細胞などの実用化に向けた研究が推進されており、その際、細胞や生体組織を培養し、その培養物を人に移植して再生医療を行う研究が盛んに行われている。【０００３】
この種の研究における細胞培養を行う培養工程では、例えば、培養容器として複数のウエルを設けたウエルプレートに、細胞や生体組織を培地（培養液）とともに収容し、それらを培養するが、その際、ウエルプレートのウエル内の培地は、定期的に交換する処理が行われる。【０００４】
この種の培地交換を行う培地交換装置として、従来、下記特許文献１において、培地交換ロボットを使用して、インキュベータからウエルプレートを取り出し、ウエルプレートの各ウエル内の培地を自動的に交換する培地交換装置が提案されている。この培地交換装置は、培地交換ロボットが、インキュベータ内からウエルプレートを取り出し、その各ウエル内から培地を取り出した後、新たな培地を各ウエル内に供給し、培地交換を行ったウエルプレートを再びインキュベータ内に戻す動作を自動的に行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６２８５６号公報
【特許文献２】特開２００２−１５３２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記にように交換ロボットを使用して、インキュベータからウエルプレートを出し入れして、培地を交換する培地交換装置は、必然的に三次元で動く交換ロボットを設置する必要があるため、装置が非常に大型化し、培地交換装置の製造コストも増大していた。このため、培地交換装置が高価なものとなって、多くの研究機関で簡単に導入することが難しく、小規模な研究機関において導入することが可能な、簡便に使用でき且つ安価な培地交換装置が要望されていた。【０００７】
一方、細胞培養容器内の培地を、交換ロボットを使用せずに、比較的コンパクトな装置で交換する装置が、上記特許文献２で提案されている。この培地交換装置は、固定的に設置した細胞培養容器に対し、送液ポンプを用いて培地を供給し、所定時間後に、同じ送液ポンプを用いて細胞培養容器から培地を排出した後、培地供給容器から新しい培地を送液ポンプにより細胞培養容器内に供給して、培地の交換を行う。【０００８】
しかし、この培地交換装置は、交換ロボットを使用せずに培地交換を行なうために、装置が比較的コンパクトに構成することができるものの、１台の送液ポンプに対し、１個の細胞培養容器、培地収納容器及び廃液容器が、配管及びコネクタを介して、一系統ごとに接続されるため、多くのウエルを有するウエルプレートに対し培地の交換を行う場合、送液ポンプの台数、容器の数が非常に多くなり、やはり装置が大型化する課題があった。【０００９】
また、培地交換装置は、コンタミネーションを防止するために、一度細胞培養に使用した送液ポンプや配管の接液部分は、確実に洗浄し、或いは使い捨てとすることが必要となるが、この従来の培地交換装置は、細胞培養容器、培地収納容器及び廃液容器が、配管及びコネクタを介して固定的に接続される構造であるため、使用した送液ポンプや配管の接液部分を取り外して洗浄し、或いは使い捨てとすることができない。このため、ポンプ、配管、バルブなどの接液部分を簡単に交換し、洗浄や使い捨てが可能な培地交換ユニットが要望されていた。【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、構成が簡単で安価に製造することができ、接液部分の洗浄や使い捨てが容易に可能となる、細胞培養用の培地交換ユニット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】
【００１１】
本発明に係る培地交換ユニットは、ウエルを有したウエルプレートが配設され、該ウエルプレートの各ウエル内に細胞及び培地を入れて細胞培養を行い、所定時間後、各ウエル内の該培地の入れ替えを行う培地交換ユニットにおいて、
該ウエルプレートを取出可能に収納する収納室を備えたケースと、
該ケースの該収納室を覆い開閉可能に設けられた開閉蓋と、
該ウエルプレートの該各ウエル内に培地を供給する供給ポンプと、
使用後の培地を該ウエルから排出する排出ポンプと、
該供給ポンプから供給チューブを通して送られた培地を該各ウエル内に供給する供給ノズルと、
該排出ポンプの運転により各ウエル内から培地を排出する排出ノズルと、
を備え、該ウエルプレート、該供給ポンプ、該排出ポンプ、該供給ノズル、該排出ノズルは、該ケース内に収納され、
該供給ポンプには、培地の流路となる供給接液部と駆動部を駆動して該供給接液部内に培地を送るように動作する供給ポンプ駆動部とが、分離可能に連結され、
該排出ポンプには、培地の流路となる排出接液部と駆動部を駆動して該排出接液部内から培地を排出するように動作する排出ポンプ駆動部とが、分離可能に連結され、
該供給ノズルには供給チューブが接続され、該排出ノズルには排出チューブが接続され、該供給ポンプの該供給接液部から培地が該供給チューブを通して該供給ノズルに供給され、使用後の培地は該排出ノズルから該排出チューブ及び該輩出接液部を通して排出され、
該ウエルプレート、該供給ポンプの該供給接液部、該供給チューブ、該供給ノズル、該排出ノズル、該排出チューブ、該排出接液部が、該ケースから取り外し交換可能に配設されたことを特徴とする。【００１２】
この発明によれば、ウエルを有したウエルプレートを収納するケース内に、培地の供給ポンプ、供給チューブ、供給ノズル、排出チューブ、排出ポンプが、同じケース内に収納され、ケースはコンパクトに形成することができるため、使用者が、培地交換ユニットを小型のケースごとそのままインキュベータ内に出し入れして、簡便に使用することができる。また、使用後、ウエルプレート、供給ポンプの供給接液部、供給チューブ、供給ノズル、排出ノズル、排出チューブ、排出接液部はケースから取り出し、洗浄し或いは使い捨てするように使用することができるので、細胞のコンタミネーションを防止しつつ、安価なコストで繰り返し細胞培養に使用することができる。【００１３】
ここで、上記供給接液部及び上記排出接液部に接続される流路が流路マニホールドとして一体化され、流路マニホールドは取り出し交換可能に形成することが好ましい。これにより、接液部の洗浄や使い捨ての際、接液部の取出交換を非常に容易に行うことができる。【００１４】
またここで、上記流路マニホールド内における、供給ポンプと上記供給ノズル間の各流路に、各々、開閉バルブを接続することが好ましい。これによれば、１台の供給ポンプから送液される培地を、各流路に接続した開閉バルブを通して供給し、各ウエルに対し所定量の培地を均一化して供給することができる。【００１５】
またここで、上記供給ポンプは蠕動式のペリスタポンプから構成し、上記供給接液部はロータによって押圧する円弧状可撓性流路を有した構成とすることができる。これによれば、接液部の洗浄や使い捨てを容易に行うことができる。【００１６】
またここで、上記供給ポンプは圧電ダイヤフラム式のピエゾポンプから構成し、上記供給接液部はダイヤフラム室を有した構成とすることもできる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の培地交換ユニットによれば、構成が簡単で安価に製造することができ、接液部分の洗浄や使い捨てを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態を示す培地交換ユニットの概略全体構成図である。
【図２】培地交換ユニットの分解斜視図である。
【図３】培地交換ユニットの分解斜視図である。
【図４】斜め下方から見た培地交換ユニットの分解斜視図である。
【図５】培地交換ユニットの分解正面図である。
【図６】培地交換ユニットの分解右側面図である。
【図７】培地交換ユニットの分解背面図である。
【図８】流路マニホールドの斜視図（ａ）、その平面図（ｂ）、その底面図（ｃ）である。
【図９】流路マニホールドのチューブ及びノズルの接続を示す斜視図である。
【図１０】排出ポンプの斜視図（ａ）、別の角度から見た排出ポンプの斜視図（ｂ）である。
【図１１】排出ポンプの分解斜視図（ａ）、別の角度から見た排出ポンプの分解斜視図（ｂ）、その分解正面図（ｃ）、その分解底面図（ｄ）である。
【図１２】排出ポンプの排出接液部の概略断面図である。
【図１３】供給ポンプの平面図（ａ）、供給ポンプ駆動部と供給接液部を分解した状態の斜視図（ｂ）、別の角度から見た同斜視図（ｃ）である。
【図１４】ケース内を示す断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。この培地交換ユニットは、図２に示すように、ケース１内に複数（ここでは６個）のウエル４を有したウエルプレート（マルチウエルプレート）３が配設され、ウエルプレート３の各ウエル４内に細胞及び培地を入れ、図示しないインキュベータ内に入れて温度や湿度を管理し、ウエル４内で細胞培養を行う間、予め設定した時間経過後、古い培地をウエル４から排出し、新鮮な培地をウエル４に供給して、培地の交換を自動的に行うように構成される。
【００２０】
図１，２に示す如く、培地交換ユニットは、概略的には、ウエルプレート３を取出可能に収納する収納室１ｂを備えたケース１と、ケース１の収納室１ｂを覆い開閉可能に設けられた開閉蓋２と、ウエルプレート３の各ウエル４内に培地を供給する供給ポンプ６と、使用後の古い培地をウエル４から排出する排出ポンプ１２と、供給ポンプ６から供給チューブ９、１９を通して送られた培地を各ウエル４内に供給する複数の供給ノズル１０と、排出ポンプ１２の運転により各ウエル４内から培地を排出する排出ノズル１７と、供給ポンプ６及び排出ポンプ１２を制御するコントローラ３０と、を備えて構成される。コンパクトに形成された小型のケース１内に、収納室１ｂが形成され、収納室１ｂ内に、ウエルプレート３、供給ポンプ６、排出ポンプ１２、供給ノズル１０、排出ノズル１７、コントローラ３０が、図２に示すように収納される。
【００２１】
ケース１は、図２に示すように、直方体形状の箱状に形成され、ケース１内の収納室１ｂの上部にはウエルプレート３が支持板３ａ上に収納される。さらに、収納室１ｂの下部に、コントローラ３０が収納され、さらに図３に示すように、供給ポンプ６を駆動する供給ポンプ駆動部７、排出ポンプ１２を駆動する排出ポンプ駆動部１３が取付フレーム２９に固定されて収納される。
【００２２】
供給ポンプ駆動部７及び排出ポンプ駆動部１３の上部には、図８，９に示す流路マニホールド２０が分離可能に取り付けられる。さらに、ケース１の収納室１ｂの上部に支持板３ａが水平横方向に取り付けられ、ウエルプレート３が支持板３ａ上に載置され、取出交換可能に収納される。なお、ウエルプレートは、現在、多くの種類のものが製造され、細胞培養に使用されているが、それらをそのまま使用することもできる。図示のウエルプレート３は、６個のウエル４を設けたマイクロプレートであるが、１個、１２個、２４個など任意の数のウエルを有した、任意の大きさのマルチウエルプレートを使用することができる。
【００２３】
ウエルプレート３の上方は、図２に示すように、開閉蓋２によって、ケース１の上部が開閉可能に閉じられる。開閉蓋２は、図２では分離して図示されるが、開閉蓋２の下部の一辺は、ヒンジ１ａを介してケース１の上部に接続され、ヒンジ１ａを介して、ウエルプレート３の上方を覆うように閉鎖し開放可能としている。図４に示すように、開閉蓋２の内側に、ノズル取付部２ａが各ウエル４の上方位置の６箇所に設けられる。これらのノズル取付部２ａに、各々、培地をウエル４内に供給する供給ノズル１０とウエル４から培地を排出する排出ノズル１７とが取り付けられ、支持される。
【００２４】
供給ノズル１０と排出ノズル１７の先端位置は、ノズル取付部２ａにおいて調整することができ、供給ノズル１０の先端は排出ノズル１７の先端より上方に位置し、排出ノズル１７の先端は供給ノズル１０の先端より下方に位置する。これにより、供給ノズル１０の先端を培地に触れないようにし、コンタミネーションを防止することができる。
【００２５】
図９に示すように、ケース１内の６系統の各供給ノズル１０は、各排出ノズル１７より短く形成し、６系統の各排出ノズル１７を、供給ノズル１０より長く形成して、その先端の高さ位置を調整することができる。これにより、供給ノズル１０がウエル４内に挿入されたとき、供給ノズル１０の先端が排出ノズル１７の先端部より上方に位置し、排出ノズル１７の先端が供給ノズル１０の先端より下方に位置するようになり、ウエル４内の培地量を調整することができる。なお、実際の細胞培養では、培地交換の際、各ウエル４内の古い培地の半量を残して半量を排出し、半量交換を行うように使用される。
【００２６】
図９に示すように、６本の供給ノズル１０は、各々、供給チューブ１９を介して、流路マニホールド２０の供給ポート２３に接続され、６本の排出ノズル１７は、各々、排出チューブ１１を介して、流路マニホールド２０の排出ポート２４に接続される。流路マニホールド２０は、図８，９に示すように、正面に設けた主入口ポート２１を通して培地を導入し、内部に形成された供給ポンプ６の供給接液部８及び分岐流路を通して、６本の供給ポート２３から送液する。
【００２７】
さらに、流路マニホールド２０には、排出ポンプ１２の排出接液部１４が設けられ、側面の６本の排出ポート２４が設けられ、流路マニホールド２０の正面には主出口ポート２２が設けられる。これより、流路マニホールド２０の左側面の６本の排出ポート２４を通して、排出ノズル１７側から培地がマニホールド内に吸引され、流路マニホールド２０の正面の主出口ポート２２を通して、培地がケース１外に排出するようになっている。
【００２８】
また、流路マニホールド２０の背面には供給ポンプ６の供給接液部８が取り付けられ、流路マニホールド２０の底面には６個の開閉バルブ１８が固定的に取り付けられる。供給ポンプ６は、図１３に示すように、蠕動式のペリスタポンプから構成され、供給ポンプ６の供給接液部８は、供給ポンプ駆動部７のモータ７１により回転駆動される偏心ロータ８２の周囲に、可撓性チューブ等の円弧状可撓性流路８１を配設し、モータ７１により偏心ロータ８２を回転駆動することによって、主入口ポート２１から培地を吸引する。このとき、供給ポンプ６による培地の供給は、６系統の流路において１系統づつ順に行うようになっており、そのために、６個の開閉バルブ１８が６系統の流路に接続される。
【００２９】
供給ポンプ６の駆動時には、６個の開閉バルブ１８を順に１個づつ開動作させ、６本の供給ポート２３から、順に１本づつ供給ノズル１０側に培地を供給するようになっている。図９に示すように、６本の供給ポート２３には、各々、供給チューブ１９を介して、供給ノズル１０が接続され、供給ポンプ６と６個の開閉バルブ１８の順次動作により、各供給ノズル１０から各ウエル４内に、順に培地を供給する。
【００３０】
なお、開閉バルブ１８には、例えば形状記憶合金を駆動部に使用した小型バルブを使用することができる。この小型バルブは、消費電力０．３Ｗ以下、オリフィス０．４ｍｍ程度の、非常に小型のバルブであり、非常に安価に製造することができ、流路マニホールド２０に固定的に取り付け、使い捨てとして使用することができる。
【００３１】
また、供給ポンプ６には、図１３に示すように、蠕動式のペリスタポンプを使用したが、圧電素子駆動型でカートリッジタイプの接液部を有したピエゾポンプを使用することもできる。このカートリッジタイプのピエゾポンプは、圧電素子の駆動部と接液部となるダイヤフラム室とが分離可能な構造を有しており、圧電素子駆動部を供給ポンプ駆動部とし、ダイヤフラム室を供給接液部とすればよい。
【００３２】
さらに、流路マニホールド２０には、図１０に示すような、排出ポンプ１２の排出接液部１４がその排出ポンプ駆動部１３から分離可能に取り付けられ、正面に設けた６本の排出ポート２４を通して、排出ノズル１７側から古い培地を吸引し、内部に形成された分岐流路及び排出ポンプ１２の排出接液部１４を通して主出口ポート２２から送液するようになっている。
【００３３】
排出ポンプ１２は、図１０〜図１２に示すように、排出接液部１４を６層に重ね合わせて６チャンネルの多チャンネル式ペリスタポンプ（蠕動ポンプ）として構成され、その排出ポンプ駆動部１３と排出接液部１４とを簡単に分離できるようになっている。
【００３４】
多層状に連結された各排出接液部１４には、図１２に示すように、内部に３個の押圧ロール１４ｄを設けたロータ１４ｃが回転駆動可能に配設され、ロータ１４ｃの各押圧ロール１４ｄに接触可能に配置した可撓性チューブの円弧状可撓性流路１４ｂを、押圧ロール１４ｄにより順に押圧して送液するように構成される。排出ポンプ１２は、排出接液部１４の端部に連結される排出ポンプ駆動部１３により、排出接液部１４内のロータ１４ｃを回転させ、円弧状可撓性流路１４ｂ内の培地を流路マニホールド２０内に送液する。
【００３５】
この排出ポンプ１２の動作により、流路マニホールド２０の側面の６本の排出ポート２４を通して排出ノズル１７側から培地が吸引され、流路マニホールド２０の正面の主出口ポート２２を通して、培地を排出するようになっている。図９に示すように、ケース１内では、流路マニホールド２０の６本の排出ポート２４に、各々、排出チューブ１１を介して排出ノズル１７が接続され、ウエルプレート３の各ウエル４内に挿入された各排出ノズル１７から古い培地が吸引され排出される。
【００３６】
すなわち、排出ポンプ１２は、図１０〜図１２に示す如く、６層に重ね合わせた排出接液部１４の端部に、モータ１３ａを有した排出ポンプ駆動部１３を、２本の固定ねじ１４ａにより連結固定する。６個の排出接液部１４内には、各々、複数の押圧ロール１４ｄを有してロータ１４ｃが回転駆動可能に軸支され、排出ポンプ駆動部１３のモータ１３ａの回転軸が、各ロータ１４ｃに順に回転力を伝達するように、直列に連結される。これにより、１台のモータ１３ａにより６個の排出接液部１４内のロータが回転駆動され、ロータの周囲に配置した可撓性チューブの円弧状可撓性流路を、順に押圧して円弧状可撓性流路内の培地をポンピングする。この６層の排出接液部１４と排出ポンプ駆動部１３は、図１１に示すように、簡単に分離可能に連結され、使用後、２本の固定ねじ１４ａを外せば、排出接液部１４を排出ポンプ駆動部１３から分離してケース１から取り出し、洗浄或いは使い捨てすることができる。
【００３７】
上記のように構成される流路マニホールド２０は、図２に示すように、ケース１の収納室１ｂ内のウエルプレート３の下側に配設されるが、その下側つまり収納室１ｂ内の底部には、供給ポンプ６用の供給ポンプ駆動部７と排出ポンプ１２用の排出ポンプ駆動部１３が、コ字状の取付フレーム２９に取り付けられて配設される。供給ポンプ駆動部７は、その回転軸を上に向けて配設され、供給接液部８をその上に被せるように接続したとき、図１３に示すように、回転軸が偏心ロータ８２に連結されるようになっている。
【００３８】
また、排出ポンプ駆動部１３は、取付フレーム２９上に横向きに取り付けられ、流路マニホールド２０を収納室１ｂ内に組み付けたとき、排出ポンプ１２の排出接液部１４の端部が排出ポンプ駆動部１３の端部に接続され、モータ１３ａの回転軸が図１０，１１に示すように、排出接液部１４の回転軸に連結される。
【００３９】
さらに、上記のように、流路マニホールド２０の正面に主入口ポート２１及び主出口ポート２２が突設され、それに対応するケース正面には、孔状の供給口５及び排出口１６が設けられる。これにより、流路マニホールド２０をケース１の収納室１ｂ内に収納するとき、主入口ポート２１を孔状の供給口５に挿入し、主出口ポート２２を孔状の排出口１６に挿入し、外側からチューブなどを供給口５及び排出口１６に挿入する。これにより、供給口５を通して主入口ポート２１に供給用チューブを接続し、排出口１６を通して主出口ポート２２に排出用チューブを簡単に接続して、流路マニホールド２０をケース１内に装着することができる。
【００４０】
なお、図示は省略されているが、ケース１の外側に隣接して、新鮮な培地を入れる培地供給容器が設置され、排出された古い廃培地を収納する廃培地収納容器が設置される。培地供給容器は上記供給口５とチューブなどを通して流路マニホールド２０に接続され、廃培地収納容器は上記排出口１６とチューブなどを通して流路マニホールド２０に接続される。
【００４１】
図２、図１４に示すように、ケース１内には、この培地交換動作を制御するコントローラ３０が内蔵される。コントローラ３０は、ＣＰＵ３１を含むシングルボードコンピュータを使用して構成され、予め記憶されたプログラムデータに基づき、細胞培養の運転処理を経時的に実行する。コントローラ３０には、図１４に示すように、供給ポンプ６、排出ポンプ１２、開閉バルブ１８、電子回路などの電源としバッテリー３３が内蔵され、またユーザーインターフェースが設けられる。
【００４２】
コントローラ３０には、予め、ウエルプレート３のウエル４の容量に応じて設定される培地の供給量が、供給ポンプ６の１回の駆動時間（ポンプの単位時間当りの送液量は、ポンプ性能から予め決まっているため）として設定され、ウエル４の容量が異なる毎に設定は変えられる。また、コントローラ３０には、ユーザーが任意に設定を変えることが可能な設定値として、培地交換間隔時間が設定され、この培地交換間隔時間は、例えば６時間〜１８時間の範囲で、時間単位で設定可能とする構成となっている。なお、コントローラ３０は、別置き構造とし、ケース１の外側に設置することもできる。
【００４３】
次に、上記構成の培地交換ユニットの使用形態を説明する。この培地交換ユニットを使用して細胞培養を行う場合、先ず、初期段階として、ウエルプレート３の各ウエル４内に所定量の培地（培養液）を入れ、培養しようとする細胞或いは生体組織を各ウエル４に入れ、ウエルプレート３をケース１内にセットし、開閉蓋２を閉じる。
【００４４】
ケース１正面の供給口５には、ケースに隣接して、図示しない培地供給容器を接続し、且つ排出口１６に、図示しない廃培地収納容器を接続し、その状態で、所定の温度、湿度、炭酸ガス濃度に管理されたインキュベータ内に、培地交換ユニットを入れ、細胞培養を開始する。
【００４５】
コントローラ３０に、培地交換間隔時間として、例えば１２時間が設定される場合、開始から１２時間は、培地交換ユニットのウエルプレート３内ではそのまま細胞培養が継続される。そして、開始から１２時間が経過すると、コントローラ３０の制御動作により、先ず、排出ポンプ１２の排出ポンプ駆動部１３が起動し、排出ポンプ１２における６個の各排出接液部１４において、ロータ１４ｃが回転し、押圧ロール１４ｄによる円弧状可撓性流路１４ｂの押圧が順に行われる。
【００４６】
これにより、ウエル４内の古い培地が排出ノズル１７を通して吸引され、古い培地が排出チューブ１１から流路マニホールド２０内に入り、さらに排出ポンプ１２の排出接液部１４を通り、排出チューブ１５、主出口ポート２２からケース１正面の排出口１６を通して、図示しない廃培地収納容器内に排出される。このような古い培地の排出動作は所定時間（例えば数分間）行われ、ウエルプレート３の各ウエル４内の古い培地の半量が排出される。
【００４７】
この後、供給ポンプ６の供給ポンプ駆動部７が起動するとともに、６個の開閉バルブ１８のうち１個の開閉バルブ１８が順に開動作し、図示しない培地供給容器から供給口５を通して吸引した新鮮な培地が供給ポンプ６から供給チューブ１９を通り、各供給ノズル１０から各ウエル４内に供給される。供給ポンプ６では、供給接液部８内の偏心ロータ８２が供給ポンプ駆動部７により回転し、円弧状可撓性流路８１が偏心ロータ８２の回転により順に押圧され、培地が供給口５を通して吸引され、主入口ポート２１から流路マニホールド２０に入り、供給ポート２３から供給ノズル１０を通して、ウエル４内に新鮮な培地が設定時間だけ（設定量だけ）供給される。
【００４８】
このような供給動作が、６個の開閉バルブ１８の順次動作に応じて実施され、流路マニホールド２０の各供給ポート２３から各供給ノズル１０を通して、各ウエル４内に新鮮な培地が設定時間だけ（設定量だけ）供給される。このときの培地の供給量は、上記の排出した廃培地量と同量であり、これにより、各ウエル４内の培地の半量が交換されることとなる。上記動作は、所定の培地交換時間間隔ごとに繰り返され、ウエルプレート３内の細胞培養が終了すると、ケース１内からウエルプレート３が取り出され、各ウエル４内で培養された細胞の顕微鏡検査などが行われる。
【００４９】
その後、培地交換ユニットは、次回の使用にそなえて、接液部を洗浄し、或いは接液部を使い捨てとし、新たな接液部をケース１内に装着する。ケース１から取り出す接液部としては、ウエルプレート３、供給ノズル１０、排出ノズル１７、そこに接続された供給チューブ１９、排出チューブ１１、及び流路マニホールド２０である。
【００５０】
上記のように流路マニホールド２０には、供給ポンプ６の供給接液部８、排出ポンプ１２の排出チューブ１５を含む排出接液部１４、及び開閉バルブ１８が接続されるので、それらの接液部を含め、ケース１から取り出し、洗浄し或いは使い捨てとする。流路マニホールド２０は、ウエルプレート３及びその支持板３ａをケース１から取り出した状態で、容易に取り外すことができる。
【００５１】
つまり、流路マニホールド２０に接続された、供給ポンプ６の供給接液部８、排出ポンプ１２の排出チューブ１５を含む排出接液部１４、及び開閉バルブ１８は、供給接液部８を供給ポンプ駆動部７の連結部から分離し、排出接液部１４を排出ポンプ駆動部１３の連結部から分離するとともに、供給ノズル１０及び排出ノズル１７をノズル取付部２ａから取り外す。そして、流路マニホールド２０の正面の主入口ポート２１をケース１正面の供給口５から外し、その主出口ポート２２をその排出口１６から外せば、流路マニホールド２０は、供給チューブ１９及び排出チューブ１１などとともに、簡単に取り外すことができる。
【００５２】
取り外した流路マニホールド２０などの接液部は、洗浄し、或いは使い捨てとし、洗浄後の接液部或いは新たな接液部を、ケース１内に挿入する。これにより、培養細胞のコンタミネーションを防止することができる。
【００５３】
そして、供給ポンプ６の供給接液部８を供給ポンプ駆動部７に連結し、排出ポンプ１２の排出チューブ１５を含む排出接液部１４を排出ポンプ駆動部１３の連結部に連結し、供給ノズル１０及び排出ノズル１７をノズル取付部２ａに取り付け、流路マニホールド２０正面の主入口ポート２１を、ケース１正面の供給口５に通して外部の培地供給容器に接続し、主出口ポート２２を、排出口１６を通して廃培地収納容器に接続すれば、この培地交換ユニットを使用して、再度、細胞培養を行うことができる。
【符号の説明】
【００５４】
１      ケース
１ａ    ヒンジ
１ｂ    収納室
２      開閉蓋
２ａ    ノズル取付部
３      ウエルプレート
３ａ    支持板
４      ウエル
５      供給口
６      供給ポンプ
７      供給ポンプ駆動部
８      供給接液部
９      供給チューブ
１０    供給ノズル
１１    排出チューブ
１２    排出ポンプ
１３    排出ポンプ駆動部
１３ａ  モータ
１４    排出接液部
１４ａ  固定ねじ
１４ｂ  円弧状可撓性流路
１４ｃ  ロータ
１４ｄ  押圧ロール
１５    排出チューブ
１６    排出口
１７    排出ノズル
１８    開閉バルブ
１９    供給チューブ
２０    流路マニホールド
２１    主入口ポート
２２    主出口ポート
２３    供給ポート
２４    排出ポート
２９    取付フレーム
３０    コントローラ
３１    ＣＰＵ
３３    バッテリー
７１    モータ
８１    円弧状可撓性流路
８２    偏心ロータ
【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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【国際調査報告】
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