(57)【要約】  非侵襲計測手段を組み合わせてある計測手段による計測結果をもとに、次の計測手段による計測を促し、非侵襲的に品質検査を実施する細胞培養装置およびシステムを提供する。すなわち、培養中にインピーダンスを経時モニタし、インピーダンスの計測結果と所定の第１の閾値との比較判定を行い、前記第１の閾値以上の場合と該閾値に満たない場合とで、その変化の有無に応じて次の検査内容を変更する。
2014002271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞の組織を検査するための細胞組織検査システムであって、
前記検査に用いる計測装置と、
該計測装置を用いた測定対象の細胞組織の検査を制御する品質検査ユニットと、
前記検査に関する情報を保持するデータベースとを備え、
前記検査は、少なくとも前記細胞の生育状況の把握検査を含み、
前記測定対象の細胞組織のインピーダンスを計測し、該計測結果と所定の第１の閾値との比較判定を行い、前記第１の閾値以上の場合と該閾値に満たない場合とで、次の検査の内容を変更する
ことを特徴とする細胞組織検査システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記検査は、前記細胞の機能に関する検査及び前記細胞の組織形状を含み、
前記計測結果が前記第１の閾値以上の場合は、前記細胞の機能もしくは前記細胞の組織形状を計測する
ことを特徴とする細胞組織検査システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記細胞の生育状況の把握検査のために、前記測定対象の細胞組織の高周波インピーダンスを計測し、該計測結果と前記第１の閾値との比較判定を行い、
前記計測結果が前記第１の閾値以上の場合は、前記細胞の機能に関する検査のために前記測定対象の細胞組織の低周波インピーダンスを計測し、該計測結果と所定の第３の閾値との比較判定を行い、
前記低周波インピーダンスの計測結果が前記第３の閾値以上の場合に、前記測定対象の細胞組織について計測し、該計測結果と所定の第２の閾値との比較判定を行い、前記第２の閾値以上の場合と該閾値に満たない場合とで、次の処理内容を変更する
ことを特徴とする細胞組織検査システム。
【請求項４】
請求項２において、
前記第１の閾値以上の場合は、前記細胞の活動電位を計測し、該計測結果と所定の第５の閾値との比較判定を行い、
前記活動電位の計測結果が前記第５の閾値以上の場合は、前記細胞の組織形状について計測を行い、該計測結果と所定の第２の閾値との比較判定を行い、前記第２の閾値以上の場合と該閾値に満たない場合とで、次の処理内容を変更する
ことを特徴とする細胞組織検査システム。
【請求項５】
請求項１において、
前記検査は、前記細胞の組織形状に関する検査を含み、
前記第１の閾値以上の場合は、前記細胞の組織形状について計測を行い、該計測結果と所定の第２の閾値との比較判定を行い、前記第２の閾値以上の場合と該閾値に満たない場合とで、次の処理内容を変更する
ことを特徴とする細胞組織検査システム。
【請求項６】
請求項３乃至５の何れかにおいて、
前記第１の閾値に満たない場合は、前記測定対象の細胞組織の細胞活性を計測し、該細胞活性の計測結果と第４の閾値との比較判定を行い、前記細胞活性の計測結果が前記第４の閾値以上の場合は、前記測定対象の細胞組織の培養を継続し、前記細胞活性の計測結果が前記第４の閾値に満たない場合は、前記細胞の培養を中止し、
前記第２の閾値以上の場合は、前記測定対象の細胞組織が移植可能な細胞であると判定し、前記計測結果が前記第２の閾値に満たない場合は再度前記組織形状の計測を行い、前記第２の閾値との比較判定を行う
ことを特徴とする細胞組織検査システム。
【請求項７】
請求項１において、
ユーザインタフェースとして機能し、前記検査の測定対象及び少なくとも１つの前記測位結果を表示するディスプレイを備えている
ことを特徴とする細胞組織検査システム。
【請求項８】
細胞培養用の培養容器と、
前記培養容器が設置される細胞培養用恒温槽と、
前記培養容器の培養環境を制御する制御装置と、
細胞観察用装置と、
インピーダンス計測装置と、
細胞・組織形態計測装置と、
細胞活性計測装置と、
を備えた細胞培養装置であって、
前記制御装置は、
前記各計測装置を用いた複数段階の非侵襲の細胞検査を制御する品質検査ユニットを備え、
前記複数段階の検査は、細胞の生育状況の把握、及び組織形状の計測を含み、
前記品質検査ユニットは、
前記細胞の生育状況の把握検査のために、前記インピーダンス計測装置により前記細胞組織のインピーダンスを計測し、該計測結果と所定の第１の閾値との比較判定を行い、前記第１の閾値以上の場合と該閾値に満たない場合とで、次の検査の内容を変更する
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記細胞の生育状況の把握検査のために、前記インピーダンス計測装置により前記細胞組織の高周波インピーダンスを計測し、
前記第１の閾値以上の場合は、前記インピーダンス計測装置による前記細胞の低周波インピーダンスの計測を行う
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項１０】
請求項９において、
活動電位計測装置を備え、
前記細胞の生育状況の把握検査のために、前記インピーダンス計測装置により前記細胞組織の高周波インピーダンスを計測し、
前記第１の閾値以上の場合は、前記細胞の活動電位を計測する
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項１１】
請求項８において、
前記細胞の生育状況の把握検査のために、前記インピーダンス計測装置により前記細胞組織の高周波インピーダンスを計測し、
前記第１の閾値以上の場合は、前記細胞・組織形態計測装置による前記組織形状の計測を行う
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項１２】
請求項８において、
ユーザインタフェースとして機能し、前記複数段階の検査に関して、前記各検査の少なくとも１つの測定対象及び前記測位結果を表示するディスプレイを備えていることを特徴とする細胞培養装置。
【請求項１３】
細胞組織検査システムにより細胞の組織を非侵襲的に検査する方法であって、
前記細胞組織検査システムは、
前記検査に用いる計測装置と、
該計測装置を用いた測定対象の細胞組織の検査を制御する品質検査ユニットと、
前記検査に関する情報を保持するデータベースとを備え、
前記複数段階の検査は、細胞の生育状況の把握、及び組織形状の計測を含み、
前記細胞の生育状況の把握検査のために、前記測定対象の細胞組織のインピーダンスを計測し、
該計測結果と所定の第１の閾値との比較判定を行い、前記第１の閾値以上の場合と該閾値に満たない場合とで、次の検査の内容を変更する
ことを特徴とする細胞組織検査方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記計測結果が前記第１の閾値以上の場合は、前記細胞の組織形状もしくは前記細胞の機能を計測し、
前記第１の閾値に満たない場合は、前記測定対象の細胞組織の培養を継続した後再度前記測定対象の細胞組織のインピーダンスの計測、及び前記比較判定を行う
ことを特徴とする細胞組織検査方法。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記計測結果が前記第１の閾値以上の場合は、前記細胞の活動電位を計測し、
前記第１の閾値に満たない場合は、前記測定対象の細胞組織の培養を継続した後再度前記測定対象の細胞組織のインピーダンスの計測、及び前記比較判定を行うことを特徴とする細胞組織検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞組織検査システム、細胞培養装置、及び細胞組織検査方法に係り、特に、非侵襲で細胞品質を検査するシステムや方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自分の細胞もしくは他人の細胞を用いて疾病の治療を行う再生医療では、生体から採取した細胞は、しばしば、培養して細胞の数を増やす、あるいはしかるべき形に組織を形成させた後に治療に用いられる。治療に用いる細胞の培養は、細胞プロセシングセンタ（Cell Processing Center：CPC）という細胞培養用クリーンルームの中で、GMP (Good Manufacturing Practice) に準拠して行わなければならない。例えば細胞シートのような患部に直接移植する組織の場合、その品質評価は、しばしば、移植片と同時作製された評価用試料を解析することで行われ、移植組織そのものは評価されていないのが現状である。また、培養中の細胞増殖程度は、現状位相差顕微鏡のみによって評価されており、多点を観察する必要がある場合には時間を要する。【０００３】
こうした課題を解決する手段として、例えば、非特許文献１、２には、電気抵抗計測によって非侵襲で、上皮細胞のバリア機能測定や細胞増殖程度の計測する手段が開示されている。微弱な交流電流もしくは交流電圧を通電することで、レジスタンス（Ｒ：抵抗）とキャパシタンス（Ｃ：静電容量）から構成される周波数依存的インピーダンスを計測し、バリア機能形成による細胞間隙経路のインピーダンスやレジスタンスの上昇や、接着・伸展した細胞群増加によるインピーダンスの上昇やキャパシタンス低下を算出することが可能であり、こうした手段を搭載した装置が開発されている。また、例えば、特許文献１、２には、細胞の活性（例えば呼吸活性）や、組織の特性（例えば活動電位）等を計測する計測手段が開示されており、細胞・組織種に応じて様々な非侵襲的計測手段を、品質検査に適用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６１９２３号公報
【特許文献２】特開２０１１−８９８９４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】J. Wegener et al., “Automated multi-well device to measure transepithelial electrical resistances under physiological conditions”, BioTechniques, Vol.37, No.4 (2004), pp.590-596
【非特許文献２】Solly K., “Application of real-time cell electronic sensing (RT-CES) technology to cell-based assays”, Assay Drug Dev. Technol., Vol.2 (4), 363-372 (2004)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
細胞品質の検査に関しては、細胞・組織種に応じて様々な非侵襲的計測手段を用い、培養中の細胞の増殖程度や細胞活性等の複数指標を評価したいというニーズがある。【０００７】
しかしながら、上記特許文献１、２、非特許文献１、２に開示された技術は、特定の用途・目的の検査に特化したものであり、細胞培養において、自動で、複数指標で品質評価することに関しての言及は無い。すなわち、従来、自動で細胞を培養し、組織を作製する細胞培養装置において、個々の非侵襲計測手段を有機的に結び付けて、ある計測手段による計測結果をもとに、次の計測手段による計測を促し、自動で、複数指標による品質評価を指示することができる細胞培養装置およびシステムはない。【０００８】
本発明の目的は、これらの課題を解決し、細胞・組織を複数指標で品質評価するために必要な一連の複数ステップの品質検査を、非侵襲かつ自動で行える、細胞培養装置、細胞組織検査システム及び細胞組織検査方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の代表的なものの一例を示すと、次の通りである。細胞の組織を検査するための細胞組織検査システムであって、前記検査に用いる計測装置と、該計測装置を用いた測定対象の細胞組織の検査を制御する品質検査ユニットと、前記検査に関する情報を保持するデータベースとを備え、前記検査は、少なくとも前記細胞の生育状況の把握検査を含み、前記測定対象の細胞組織のインピーダンスを計測し、該計測結果と所定の第１の閾値との比較判定を行い、前記第１の閾値以上の場合と該閾値に満たない場合とで、次の検査の内容を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、非侵襲かつ自動で、移植する細胞・組織そのものの複数指標による品質検査が可能となり、安全安心な再生医療を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施例に係る、細胞培養装置の構成例を示す図である。
【図２】第１の実施例に係る、品質検査プログラムの例を示す図である。
【図３】第１の実施例に係る、細胞密集度と高周波数のインピーダンスの関係を説明する図である。
【図４】第１の実施例に係る、細胞播種濃度とインピーダンスの関係を説明する図である。
【図５】第１の実施例に係る、細胞活性と呼吸活性値の関係を説明する図である。
【図６】第１の実施例に係る、バリア機能度と低周波数のインピーダンスの関係を説明する図である。
【図７】第１の実施例に係る、細胞・組織形状計測でわかる重層化度を説明する図である。
【図８】第１の実施例における、表示画面の例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係る、品質検査プログラムの例を示す図である。
【図１０】第２の実施例に係る、活動電位と膜電位値の関係を説明する図である。
【図１１】本発明の第３の実施例に係る、品質検査プログラムの例を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施例に係る、表示画面の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明においては、培養中にインピーダンスを経時モニタし、その変化の有無に応じて次の検査内容を変更する細胞組織検査システムを提供する。  
本発明は、非侵襲的な細胞の複数指標による品質検査を実現する細胞培養装置として有用である。
【００１３】
以下添付図面を参照して本発明の種々の実施例について説明する。ただし、これらの実施例は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第１の実施例に係る細胞組織検査システムを、図１〜図８を参照しながら説明する。図１は、第１の実施例に係る、細胞培養装置１の機能構成を説明するためのブロック図である。細胞培養装置１は、制御装置２と、内部に細胞培養容器４が配置された恒温槽３と、制御装置２により制御される各構成要素とを備えている。細胞培養容器４は、例えば、再生組織を培養するための上層用培養容器が、細胞を培養するための下層の培養容器内に収容された、２層構造になっている。制御装置２によって制御される細胞培養装置１の各構成要素は、恒温槽３および恒温槽内部に配置される細胞培養容器４に適切に接続される。制御装置２には、恒温槽３の温度を制御するための温度調節部５と、培養容器内の湿度を制御するための湿度調節部６と、培養容器内のガス濃度を制御するための、ガス供給部７を有するガス濃度調節部８と、培養容器内の培養液を自動で交換するための、培養液と廃液を保持するタンク９に接続された送液用チューブを有する培養液供給ポンプ１０と、温度・湿度・ＣＯ２・Ｏ２センサー１１と、細胞培養容器４内の細胞形態を確認することを目的としたカメラ等の細胞観察用装置１２と、細胞増殖状況およびバリア測定を目的としたインピーダンス計測装置１３と、細胞・組織形状計測装置１４と、活動電位計測装置１５と、細胞活性計測装置１６と、ユーザインタフェースとしての表示画面１７を表示するディスプレイ１８が接続されている。なお、上記各計測装置は、各々、測定対象の細胞培養容器４内に予め組み込まれており、培養容器内で培養中の細胞の状態を非侵襲的に計測可能である。例えば、インピーダンス計測装置１３は培養中の細胞のインピーダンスを経時モニタ可能である。あるいは、上記計測装置の何れかは、その測定部が恒温槽３内を移動可能であり各培養容器における培養中の細胞の状態を非侵襲的に計測可能に構成されていても良い。【００１５】
制御装置２は、中央処理部(Central Processing Unit：ＣＰＵ)からなる処理部、記憶部、及び、ディスプレイ１８やキーボードからなる入出力部等を備える通常のコンピュータである。制御装置２は、記憶部で記憶された各種のプログラム１９を、データベース２０に蓄積された各種の情報を用いて、処理部としてのＣＰＵ上で動作させることで、温度調節部５〜細胞活性計測装置１６を制御することにより、恒温槽３中の培養環境を制御し、かつ、細胞品質を検査することで、培養容器４中で所望の培養を行うことを可能とする。プログラム１９には、品質検査プログラム（品質検査ユニット）も含まれており、ユーザは、制御装置２の入出力部（ユーザインタフェース）の１つである表示画面１７のメニュー画面を選択して品質検査ユニットを起動することができる。そして、検査に必要な情報を入力することで、品質検査ユニットによる一連の細胞組織の検査が自動で行われる。ユーザは、表示画面のメニューを選択し、その検査過程や検査結果に関する情報を、適宜表示させることができる。表示画面１７にＧＵＩ機能を持たせ、ユーザが画面をタッチして入出力の操作をできるようにしても良い。【００１６】
図２は、図１のプログラム１９の１例を示す図であり、上皮系細胞シート（バリア機能を必要とする場合）を対象組織とした、複数段階に亘る一連の品質検査を実行する品質検査プログラム（品質検査ユニット）の１例である。品質検査ユニットを起動したユーザは、表示画面１７から、測定対象の細胞組織のデータや検査に関係する条件・パラメータなどを入力する（ステップＳ０）。品質検査ユニットは、まず、細胞観察用装置１２やインピーダンス計測装置１３を用いて、高周波数（例えば４０００Hz以上数万Hz以下）の交流電流および交流電圧で測定対象の細胞組織のインピーダンスを計測し、細胞増殖の状況をモニタする（ステップＳ１）。次に、この計測したインピーダンスを過去データのデータベースと照合する（ステップＳ２）。図３は、図２のステップＳ２に用いるデータベース（テーブル２０１）の１例を示す図である。このテーブル２０１は、細胞密集度と高周波数のインピーダンスとの関係を与えるものである。密集度が低い場合（図３a）はインピーダンスが閾値Z1よりも低く、密集度が適正な範囲にある場合（図３b）はインピーダンスが所定の閾値Z1付近にある。また、密集度が高い場合（図３c）はインピーダンスが高く、閾値Z1よりも十分に高い値を示す。（なお、インピーダンスの代わりにコンダクタンスを用いても良いことは言うまでもない。）
また、図４は、培養開始時の細胞播種密度の違いで、高周波数のインピーダンスが上昇し、定常状態になる時間Ｔが異なる様子を示すデータベース（テーブル２０２）の一例を示すものである。播種密度が濃い場合（図４a）はインピーダンスが時間ｔ１で閾値Z2を超えさらに上昇し定常状態に至るまでの時間が早い。密集度が適度な範囲にある場合（図４b）は、インピーダンスが時間ｔ２で値Z2を超える。一方、播種密度が薄い場合（図４c）はインピーダンスが閾値Z2を超えるまでの時間ｔ３が遅くなる。【００１７】
品質検査ユニットは、所望の時間で測定対象の細胞組織にインピーダンスＺの変化があるか検査する（ステップＳ３）。すなわち、データベース（テーブル２０１、２０２）の情報から、インピーダンスの変化の有無を判断する。例えば、閾値Z(＝Z1＝Z2)とし、時間ｔ２迄にインピーダンスがこの閾値Zを超えれば、変化が有ったと判定する。あるいは、測定対象の細胞組織の用途等に応じて、ユーザが判定条件を適宜変更できるようにしても良い。【００１８】
このように、品質検査ユニットがステップＳ１〜Ｓ３を実行することによって、細胞の生育状況を把握することができる。【００１９】
インピーダンス変化が認められない場合（ステップＳ３でNO）は、次に、適当な細胞活性計測装置１６によって測定対象の細胞組織の細胞活性を計測する（ステップＳ４）。まず、過去データのデータベースと照合し（ステップＳ５）、細胞活性の有無を検査する（ステップＳ６）。【００２０】
図５のテーブル２０３は、図２のステップＳ５、Ｓ６に用いるデータベースの１例を示す図であり、細胞活性と電気化学顕微鏡で細胞計測した場合に取得可能な細胞呼吸活性の関係を示すものである。細胞活性が低い、即ち細胞が増殖期状態でない場合（図５a）は呼吸活性が閾値（B1）よりも低く、中間の増殖期状態（図５b）では呼吸活性が閾値(B1)付近にある。また、細胞活性が高い、即ち細胞が活発に増殖する状態にある場合（図５c）は、呼吸活性が高く、閾値(B1)より十分に高い値を示す。これらのデータベース（テーブル）の情報から、細胞活性が認められるか否か（図２のステップＳ６）を判断する。閾値(B1)よりも低く細胞活性が認められない場合（ステップＳ６でNO）は、細胞が死滅もしくはそれに準ずる状態であると判断し、細胞培養を中止する（ステップＳ７）。細胞活性が認められる場合は培養継続し（ステップＳ８）、ステップＳ１〜３を再度行う。細胞活性を非侵襲計測する手法としては、電気化学顕微鏡による細胞呼吸活性計測や、レーザー偏光による細胞生死計測、位相シフトレーザーによる細胞周期計測が考えられるが、これに限定されるものではない。近年幹細胞の未分化状態と分化状態では、エネルギー産生様式が異なることが明らかとなってきた（未分化：解糖系経路、分化：酸化的リン酸化経路）。この知見から、細胞の酸素消費量を調べることができる電気化学顕微鏡であれば、幹細胞の分化未分化状態を検査できる可能性がある。【００２１】
ステップＳ３でインピーダンス変化が認められる場合（Yes）は、培養を継続させる。次のステップとして、低周波数（例えば数十Hz以上１０００Hz以下）の交流電流および交流電圧で測定対象の細胞組織のインピーダンスを計測し、タイトジャンクション形成によるバリア機能をモニタする（ステップＳ９）。次に、インピーダンス過去データのデータベースと照合し（ステップＳ１０）、所望の時間でインピーダンスの変化があるか検査する（ステップＳ１１）。【００２２】
図６のテーブル２０４は、図２のステップＳ１０、Ｓ１１に用いるデータベースの１例を示す図であり、バリア機能度と低周波数のインピーダンスとの関係を示すものである。バリア機能がない場合は（図６a）、インピーダンスは所定の閾値Z3よりも低く、適度のバリア機能がある場合は（図６b）、インピーダンスは閾値Z3付近にある。また、バリア機能が高い場合は（図６c）、インピーダンスが高く、閾値Z3よりも大きな値を示す。ここでも前述と同様に、図４のように細胞播種密度の違いにより、インピーダンスの上昇および定常状態に至る時間Ｔが異なる。これらのデータベース（テーブル）の情報から、図２のステップＳ１１の所望の時間でインピーダンスの変化が認められるかを判断する。【００２３】
このように、品質検査ユニットがステップＳ９〜Ｓ１１を実行することによって、細胞の機能を把握することができる。【００２４】
もし、測定対象の細胞組織にインピーダンスの変化が認められない場合は、培養を中止する（ステップＳ１２）。一方、インピーダンスの変化が認められる場合は、適当な非侵襲的な細胞・組織形状計測装置１４によって測定対象の細胞組織の形状を計測する（ステップＳ１３）。過去データのデータベースと照合し（ステップＳ１４）、所望の細胞・組織形状の有無を検査する（ステップＳ１５）。【００２５】
図７のテーブル２０５は、図２のステップＳ１４、Ｓ１５に用いるデータベースの１例を示す図であり、細胞・組織形状の解析（例えば光干渉断層計で解析）より取得できる重層化度を示すものである。細胞層が１層の場合（図７a）は重層化度が小さく組織の形状としては不適であり、細胞層が数層（４〜５層以上）の場合（図７c）は組織の形状として最適である。細胞層が２層程度の場合（図７b）は、用途に応じて、所望の形状か否かの判定が必要となる。細胞層形状の判定条件（閾値）は、予め設定しておく。【００２６】
これらのデータベース（テーブル）の情報と、予め設定した閾値とから、図２のステップＳ１５を判断する。測定対象の細胞組織が所望の形状でない場合は閾値に達していないものとして培養を継続し（ステップＳ１６）、ステップＳ１３〜１６を再度行う。閾値以上の所望の形状である場合は、移植可能な細胞組織であると判定し、培養を終了とする。細胞・組織形状を非侵襲で計測する手段としては、光干渉断層計による組織断面の厚み計測や、非接触ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）や非線形光学的手法（ラマン顕微鏡やＣＡＲＳ（コヒ―レントアンチストロークスラマン分光），ＳＨＧ（第二次高調波発生），ＳＦＧ（和周波発生）等）による細胞表面微細構造計測が考えられるが、これに限定されるものではない。【００２７】
なお、上述のインピーダンス計測時の周波数に関しては以下の一般的知見に基づいて記載したものであり、これに限定されるものではない。一般的に、低周波数の場合は、電流は細胞を迂回して上皮細胞間の隙間を流れるため、計測によって得られたインピーダンス値は細胞間のタイトジャンクションの状態を反映し、高周波数の場合は、電流は細胞を迂回せず、計測によって得られたインピーダンス値は細胞の増殖状況を反映することが知られている（非特許文献２参照）。【００２８】
このように、本実施例によれば、測定対象の細胞組織について、細胞・組織の多点観察に必要な一連の品質検査工程を、非侵襲かつ自動で行える。すなわち、細胞の生育状況（密集度、細胞活性）を把握しそれが所定の条件を満たしている場合には、次に、細胞の機能（バリア機能度）を把握しそれが所定の条件を満たしている場合には、次に、所望の細胞・組織形状の有無（重合化度）の観察を、非侵襲かつ自動で行える。【００２９】
図８は、実施例１による細胞培養装置の培養処理の実行の際の、ディスプレイ装置１８上の表示画面１７の一例を示すものである。図８において、表示画面１７中には、その画像表示エリア中に、細胞観察結果２１、及び、インピーダンス測定結果２２を表示する。また、表示画面１７中には、恒温槽３中の環境温度、湿度、ＣＯ２濃度、Ｏ２濃度を示す温度・湿度・濃度、培養時間表示エリア２３が表示されている。更に、培養処理の自動シーケンスか手動シーケンスかを選択するボタン２４、培養液交換を選択するボタン２５、細胞観察を選択するボタン２６が表示されている。さらに、インピーダンス測定（高周波）を選択するボタン２７、インピーダンス測定（低周波）を選択するボタン２８、細胞活性測定を選択するボタン２９、細胞・組織形状測定を選択するボタン３０、活動電位測定モードを選択するボタン３１が表示されている。例えば培養容器の構成の表示エリア４０に有るように、２４組織を培養した場合、１組織に関するデータあるいは複数組織のデータを表示することが可能である。この例では、ユーザが表示画面１７のメニュー画面を操作して、培養容器Ａ-１に関して、細胞の観察像２１、及び、インピーダンス（高周波）測定結果２２を画面に表示させている。ユーザは、測定対象の細胞組織について、品質検査ユニットにより細胞・組織の多点観察を行うために必要な条件を設定し、自動的に処理される一連の品質検査の状況や結果に関して閲覧したいデータを、リアルタイムで表示し、観察することができる。なお、検査の過程でユーザが表示画面１７に表示された測定対象の細胞組織の状態等に応じて、パラメータや判定条件を変更することも可能である。【００３０】
本実施例によれば、移植する細胞・組織そのものの多点観察のための一連の品質検査が、非侵襲かつ自動で可能となり、安全安心な再生医療を実現できる。
【実施例２】
【００３１】
次に、本発明の第２の実施例を、図９、図１０に従い説明する。図９は心筋や筋芽、神経などの自発的活動電位を生じる細胞シートを対象組織とした、品質検査プログラム（品質検査ユニット）の一例を示す。【００３２】
品質検査ユニットを起動したユーザは、表示画面１７から、測定対象の細胞組織のデータや検査に関係する条件・パラメータなどを入力する。続いて、ステップＳ１〜Ｓ８までは、実施例１と同様である。ステップＳ３でインピーダンス変化が認められる場合は、培養を継続させる。次のステップとして、細胞観察用装置１２や活動電位計測装置１５により活動電位を計測し（ステップＳ１７）、過去データのデータベースと照合し（ステップＳ１８）、所望の活動電位が得られるかを検査する（ステップＳ１９）。【００３３】
図１０は、図９のステップＳ１８、１９に用いるデータベース２０６の１例を示す図であり、活動電位と細胞膜電位値の関係を示すものである。細胞固有の機能、活性が低い場合（１０a）は、刺激後脱分極した際の膜電位変化が少なく閾値Ｖ１よりも小さい。細胞固有の機能、活性が中程度になると（図１０b）は膜電位変化が所定の閾値Ｖ１を超えるようになり、細胞固有の機能、活性が高い場合（図１０c）は、刺激後脱分極した際の膜電位変化が大きく、閾値Ｖ１よりも十分に大きな値を示す。これらのデータベースから、図９のステップＳ１９の活動電位の有無を判断する。【００３４】
活動電位が認められない場合は、培養を中止する（ステップＳ２０）。活動電位が認められる場合は、適当な非侵襲的な組織形状計測手段によって細胞の組織形状を計測する（ステップＳ１３）。さらに、実施例１と同様に、過去データのデータベースと照合し（ステップＳ１４）、所望の細胞・組織形状の有無を検査する（ステップＳ１５）。所望の形状でない場合は培養を継続し（ステップＳ１６）、ステップＳ１３〜１６を再度行う。所望の形状である場合は培養終了とする。活動電位を非侵襲で計測する手段としては、多電極アレイによる細胞近傍の電位変化計測や、ＳＱＵＩＤ（超電導量子干渉素子）磁束計による活動電位発生に伴う磁場計測、電気化学顕微鏡による活動電位に伴う細胞近傍の電位変化計測が考えられるが、これに限定されるものではない。また、電極付き培養皿はしばしば、不透明であり細胞観察をする際に障害となるが、その場合には、電極形状を工夫するか、半透明の半導体を使ってもよい。【００３５】
細胞形状を非侵襲で計測する手段としては、光干渉断層計による組織断面の厚み計測や、非接触高速ＡＦＭや非線形光学的手法（ラマン顕微鏡やＣＡＲＳ（コヒ―レントアンチストロークスラマン分光），ＳＨＧ（第二次高調波発生），ＳＦＧ（和周波発生）等）による細胞表面微細構造計測が考えられるが、これに限定されるものではない。図８に示した表示画面１７は、実施例２にも適用可能である。【００３６】
本実施例でも、測定対象の細胞組織について、細胞・組織の複数指標による品質評価に必要な一連の品質検査工程を、非侵襲かつ自動で行える。すなわち、細胞の生育状況（密集度、細胞活性）を把握しそれが所定の条件を満たしている場合には、次に、細胞固有の機能、活性を把握しそれが所定の条件を満たしている場合には、次に、所望の細胞・組織形状の有無（重合化度）の観察を、非侵襲かつ自動で行える。すなわち、移植する細胞・組織そのものの複数指標による品質評価のための一連の品質検査が、非侵襲かつ自動で可能となり、安全安心な再生医療を実現できる。
【実施例３】
【００３７】
次に、本発明の第３の実施例を図面に従い説明する。図１１は実施例１、２で対象とした組織以外の細胞シートを対象組織とした、品質検査プログラム（品質検査ユニット）の一例を示す。品質検査ユニットを起動したユーザは、表示画面１７から、測定対象の細胞組織のデータや検査に関係する条件・パラメータなどを入力する。続いて、ステップＳ１〜Ｓ８までは、実施例１、２と同様である。ステップＳ３でインピーダンス変化が認められる場合は、培養を継続させる。次のステップとして、適当な非侵襲的な細胞・組織形状計測手段によって組織形状を計測する（ステップＳ１３）。過去データのデータベースと照合し（ステップＳ１４）、所望の細胞・組織形状の有無を検査する（ステップＳ１５）。所望の形状でない場合は培養を継続し（ステップＳ１６）、ステップＳ１３〜１６を再度行う。所望の形状である場合は培養終了とする。図８に示した表示画面１７は、実施例３にも適用可能である。【００３８】
本実施例でも、移植する細胞・組織そのものの複数指標による品質評価のための一連の品質検査が、非侵襲かつ自動で可能となり、安全安心な再生医療を実現できる。
【実施例４】
【００３９】
図１２は、本発明の第４の実施例に係る、第１〜３の実施例に用いられる表示画面の他の例を示す図である。図８の例と異なり、表示するデータは、ある一つの計測結果のみならず、複数種の計測で得た結果を表示できる。培養対象や、培養経過時間によって、ユーザが閲覧したいデータは異なり、考えうる全ての組み合わせによる表示方法でもよい。図１２の例では、インピーダンス（高周波）の測定結果２２とインピーダンス（低周波）の測定結果３３の２種類のデータが表示されている。【００４０】
また、表示画面は制御装置に直接接続されている必要はなく、例えばタブレット端末やスマートフォン等の無線通信で接続された端末に表示してもよい。そのような無線通信の端末を使用することで、遠隔で細胞培養装置を動作させたり、動作内容を確認できるため、装置操作者に有益である。また、熟練度の低い装置操作者に対しては、装置操作方法を指示し、なすべき動作を促すような画面表示させる工夫をすることでヒューマンエラーを低減可能である。【００４１】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、あらゆる細胞種に適用可能である。また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。【００４２】
更に、上記品質検査ユニットを含む各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により専用ハードウェアで実現してもよい。品質検査ユニットの各機能を実現する制御プログラム等の情報は、記憶部としてメモリのみならず、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣ(Integrated Circuit)カード等の記録媒体におくことができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…細胞培養装置
２…制御装置
３…恒温槽
４…培養容器
１３…インピーダンス計測装置
１４…細胞・組織形状計測装置
１５…活動電位計測装置
１６…細胞活性計測装置
１７…表示画面
１８…ディスプレイ
１９…品質検査プログラム（品質検査ユニット）
２０…データベース
２１…細胞観察結果
２２…インピーダンス測定結果
２０１…テーブル
２０２…テーブル
２０３…テーブル
２０４…テーブル
２０５…テーブル
２０６…テーブル。
【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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【国際調査報告】
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