(57)【要約】  全自動細胞培養システムであって、制御モジュール、制御プラットフォーム、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡、細胞培養用シェーカー及び細胞培養バッグを含み、制御プラットフォームは、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡と細胞培養用シェーカーにそれぞれ接続され、制御モジュールは制御プラットフォームに接続される。更に、全自動細胞培養システムに関する細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケット、細胞連続培養用シェーカー、非接触式センサコネクタ、細胞培養バッグ及び細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡を提供することで、細胞の連続培養と観察を実現可能とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、制御モジュール、制御プラットフォーム、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡、細胞培養用シェーカー、細胞培養バッグ及び電源モジュールを含み、
前記細胞培養用シェーカーは、培養バッグブラケット、揺動台及び揺動装置を含み、前記培養バッグブラケットには弧状の底板と細胞培養バッグ固定部材が設けられており、前記揺動台は揺動ベースを含み、前記揺動ベースには支持アームが設けられており、前記培養バッグブラケットと前記揺動台は支持アームを介して固定接続され、前記揺動装置はベースを含み、ベースには揺動ユニットが設けられており、前記揺動ベースと揺動ユニットが接続されており、前記弧状の底板には対物レンズ挿入開口が設けられており、
前記細胞培養バッグは密封式バッグ体を含み、前記バッグ体の底面中央には透明な観察領域が設けられており、前記バッグ体は細胞培養用シェーカーに設置され、前記透明な観察領域は対物レンズ開口に位置合わせされており、
前記細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡は対物レンズを含み、前記対物レンズは細胞培養用シェーカーの対物レンズ挿入開口にちょうど挿入可能であり、
前記制御プラットフォームは、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡と細胞培養用シェーカーにそれぞれ接続され、
前記制御モジュールは制御プラットフォームに接続され、
前記電源モジュールはシステム全体に対し電気を供給することを特徴とする全自動細胞培養システム。
【請求項２】
前記細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡は、照明部材、可動式ブラケット、支持ベース、感光部材、管径ユニット、Ａ／Ｄ変換ユニットを含み、前記照明部材は可動式ブラケットの先端部に設けられ、前記可動式ブラケットは支持ベースに設けられ、前記管径ユニットは可動式ブラケットの下部に接続され、前記対物レンズは管径ユニットに設けられて照明部材の下方に対応しており、前記感光部材は管径ユニット内に設けられて対物レンズの光源信号を収集し、前記Ａ／Ｄ変換ユニットは感光部材に接続され、前記制御モジュールはＡ／Ｄ変換ユニットに接続されることを特徴とする請求項１に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項３】
前記照明部材は、円形のソケットと、ソケットに設けられて複数の同心円を描くように配列される照明灯を含み、前記同心円の円心がソケットの円心位置と一致していることを特徴とする請求項２に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項４】
前記ソケットから対物レンズまでの距離は１０〜３０ｃｍであることを特徴とする請求項３に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項５】
前記照明灯の光源と対物レンズは、暗視野を形成して暗視野照明要求を満たすことを特徴とする請求項４に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項６】
前記照明灯は、ＬＥＤライトであることを特徴とする請求項３に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項７】
前記支持ベースは、ステッピングモータ、摺動機構及びベースを含み、前記摺動機構はスライドブロックと摺動レールを含み、前記制御モジュールはステッピングモータに接続されて制御を実施し、前記ステッピングモータはスライドブロックに接続され、前記スライドブロックは、摺動レールを介してベースに摺接され且つ水平移動可能であり、前記可動式ブラケットはスライドブロックに設けられることを特徴とする請求項２に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項８】
前記弧状の底板には１又は複数の付属品固定孔が設けられており、前記付属品固定孔の下方に外付けの付属品を装着又は挿入するための空間が保持されていることを特徴とする請求項１に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項９】
前記弧状の底板には加熱プレートが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項１０】
前記弧状の底板の辺縁にはガードプレートが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項１１】
前記細胞培養バッグ固定部材は弧状の底板の両側に設けられるとともに、弧状の底板の両側から双方向に延伸する平台を含み、前記平台には固定ロッド冶具及び／又は固定ロッド挿入機構が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項１２】
前記揺動ベースは平板であり、両端に支持アームが設けられており、培養バッグブラケットと揺動ベースは接触しておらず、これらの間に外付けの付属品を装着又は挿入するための隙間が保持されていることを特徴とする請求項１に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項１３】
前記揺動ユニットは、ヒンジ接続ベース及び少なくとも１つの上下往復運動機構を含み、前記ヒンジ接続ベースはベースに設けられ、前記揺動ベースとヒンジ接続ベースはヒンジ接続され、前記上下往復運動機構は揺動ベースに対し接続又は押圧されていることを特徴とする請求項１に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項１４】
前記細胞培養バッグはバッグ体両側の固定部材を含み、前記密封式バッグ体の天井面には、外部液体サンプル投入口、外部液体注入口、ガス入口及びガス出口が設けられており、前記密封式バッグ体の底面には液体回収口及び少なくとも１つのセンサコネクタが設けられており、前記外部液体サンプル投入口、外部液体注入口、ガス入口、ガス出口及び液体回収口にはいずれも無菌高速コネクタが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項１５】
前記密封式バッグ体は、上バッグシート、下バッグシート、左側バッグシート及び右側バッグシートにより立体的なバッグ内腔を囲繞しており、前記左側バッグシートと前記右側バッグシートの下底辺は弧状をなしており、前記左側バッグシートと前記右側バッグシートはいずれも楕円形をなしており、前記上バッグシートと下バッグシートは矩形をなしていることを特徴とする請求項１４に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項１６】
前記密封式バッグ体の最内層はポリエチレン層であることを特徴とする請求項１４に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項１７】
前記密封式バッグ体に使用される材質は５層複合構造をなしており、内から外に向かって順に、ポリエチレン層、接着層、エチレン・プロピレンアルコール共重合樹脂層、接着層及びポリエチレン層とすることを特徴とする請求項１４に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項１８】
前記センサコネクタは、１又は複数設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項１９】
前記センサコネクタは、非接触式のセンサコネクタ又は接触式のセンサコネクタであることを特徴とする請求項１８に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項２０】
前記非接触式のセンサコネクタは基板及びセンサプローブ収容室を含み、前記基板には透明な仕切りが設けられており、前記センサプローブ収容室と前記基板は、互いに接続されるとともに前記透明な仕切りの一方の側に位置しており、前記透明な仕切りの他方の側には変換膜が設けられていることを特徴とする請求項１９に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項２１】
前記変換膜は、ｐＨ誘導性変色膜又は溶存酸素誘導性変色膜であることを特徴とする請求項２０に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項２２】
前記制御プラットフォームには集積回路基板が設けられており、前記集積回路基板は、少なくとも暗視野顕微鏡と細胞培養用シェーカーにそれぞれ接続されており、且つ、集積回路基板は制御モジュールに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項２３】
前記制御プラットフォームには、更に、
１）細胞培養バッグに細胞培養液を供給する細胞培養液管路の流量制御部材、
２）細胞培養バッグにガスを供給するものであって、流量制御部材が設けられるガス混合ユニット、
３）細胞培養液を予熱する自動加熱ユニット、
４）ｐＨ検出器及び溶存酸素検出器、
５）ディスプレイ、から選択される１又は複数が設けられていることを特徴とする請求項２２に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項２４】
前記制御プラットフォームの集積回路基板は、更に、
１）細胞培養用シェーカーの揺動装置に接続されて、シェーカーの揺動頻度と幅を制御すること、
２）細胞培養用シェーカーの温度制御加熱部材に接続されて、温度制御加熱部材が設定温度にしたがって細胞培養バッグを加熱するよう制御すること、
３）前記細胞培養液管路の流量制御部材に接続されて、細胞培養液管路の液体流量を制御すること、
４）前記ガス混合ユニットの流量制御部材に接続されて、ガス管路のガス流量を制御すること、
５）前記自動加熱ユニットに接続されて、自動加熱ユニットが所定の温度にしたがって細胞培養液を予熱するよう制御すること、
６）前記ｐＨ検出器に接続されて、ｐＨ検出器の開閉を制御すること、
７）前記溶存酸素検出器に接続されて、溶存酸素検出器の開閉を制御すること、
８）前記ディスプレイに接続されること、から選択される１又は複数の要求を満たすことを特徴とする請求項２３に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項２５】
前記制御プラットフォームは、更に、制御盤と、制御盤に設けられる自動加熱ユニット、予熱バッグ及びぜん動ポンプを含み、
前記自動加熱ユニットは予熱プレートを含み、前記予熱バッグは予熱プレートに設けられ、前記ぜん動ポンプは第１ぜん動ポンプ及び第２ぜん動ポンプを含み、前記予熱バッグの入口は第１配管を介して外部の細胞培養液に連通し、前記予熱バッグの出口は第２配管を介して細胞培養バッグに連通し、前記第１ぜん動ポンプは第１配管に接続され、前記第２ぜん動ポンプは第２配管に接続され、前記自動加熱ユニット、第１ぜん動ポンプ及び第２ぜん動ポンプは制御モジュールに接続されていることを特徴とする請求項２２に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項２６】
前記制御盤の内部にはガス混合ユニットが更に設けられており、前記ガス混合ユニットの排気口は第３配管を介して細胞培養バッグに連通し、前記ガス混合ユニットの吸気口は外部ガス源に接続され、前記ガス混合ユニットは制御モジュールに接続されていることを特徴とする請求項２５に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項２７】
前記制御盤には、ｐＨ値検出コネクタ及び溶存酸素検出コネクタが更に設けられており、前記ｐＨ値検出コネクタと溶存酸素検出コネクタは、制御モジュール及び細胞培養バッグに接続されていることを特徴とする請求項２５に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項２８】
前記制御モジュールは、
可動式ブラケットの移動を制御する可動式ブラケット制御ユニットと、
照明部材の開閉を制御する照明部材制御ユニットと、
その時点で対物レンズにより観測された内容と、その時点における細胞の成長環境に関する各パラメータをチェックするチェックユニットと、
保存すべき観測内容を蓄積するとともに、細胞の成長環境に関する各パラメータを記録する蓄積ユニットと、
細胞培養バッグ内のガスの輸送を制御するガス制御ユニットと、
細胞培養液の温度と供給を制御する細胞培養液制御ユニット、を含むことを特徴とする請求項１に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項２９】
前記制御モジュールは、更に、
細胞培養用シェーカーの頻度、揺動幅及び細胞培養液の加熱温度等を設定する細胞培養用シェーカー制御ユニットと、
表示内容を設定するよう制御プラットフォームのディスプレイに接続される制御プラットフォーム表示ユニット、のうちの１又は複数を含むことを特徴とする請求項２８に記載の全自動細胞培養システム。
【請求項３０】
弧状の底板及び細胞バッグ固定部材を含み、前記弧状の底板に１又は複数の付属品固定孔が設けられていることを特徴とする細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケット。
【請求項３１】
前記弧状の底板には加熱プレートが設けられていることを特徴とする請求項３０に記載の細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケット。
【請求項３２】
前記付属品固定孔には、雌ネジが設けられていることを特徴とする請求項３０に記載の細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケット。
【請求項３３】
前記弧状の底板には対物レンズ挿入開口が設けられていることを特徴とする請求項３０に記載の細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケット。
【請求項３４】
前記弧状の底板の辺縁にはガードプレートが設けられていることを特徴とする請求項３０に記載の細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケット。
【請求項３５】
前記細胞バッグ固定部材は、弧状の底板の両側辺縁から双方向に延伸する平台を含み、当該平台には、細胞バッグの固定部材に組み合わされる部材が設けられていることを特徴とする請求項３０に記載の細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケット。
【請求項３６】
前記細胞バッグの固定部材に組み合わされる部材は、固定ロッド冶具及び／又は固定ロッド挿入機構であることを特徴とする請求項３５に記載の細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケット。
【請求項３７】
前記細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケットの下部には、弧状の底板の下方に外付けの付属品のための挿入空間が保持されるよう、高架ブラケットが更に設けられていることを特徴とする請求項３０に記載の細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケット。
【請求項３８】
培養バッグブラケット、揺動台及び揺動装置を含み、前記培養バッグブラケットには弧状の底板と細胞バッグ固定部材が設けられており、前記揺動台は揺動ベースを含み、前記揺動ベースには支持アームが設けられており、前記培養バッグブラケットと前記揺動台は支持アームを介して固定接続され、前記揺動装置はベースを含み、ベースには揺動ユニットが設けられており、前記揺動ベースと揺動ユニットが接続されることを特徴とする細胞連続培養用シェーカー。
【請求項３９】
前記弧状の底板には、１又は複数の付属品固定孔が設けられていることを特徴とする請求項３８に記載の細胞連続培養用シェーカー。
【請求項４０】
前記付属品固定孔の下方には、外付けの付属品を装着又は挿入するための空間が保持されていることを特徴とする請求項３９に記載の細胞連続培養用シェーカー。
【請求項４１】
前記弧状の底板には加熱プレートが設けられていることを特徴とする請求項３８に記載の細胞連続培養用シェーカー。
【請求項４２】
前記弧状の底板には対物レンズ挿入開口が設けられていることを特徴とする請求項３８に記載の細胞連続培養用シェーカー。
【請求項４３】
前記弧状の底板の辺縁にはガードプレートが設けられていることを特徴とする請求項３８に記載の細胞連続培養用シェーカー。
【請求項４４】
前記細胞バッグ固定部材は弧状の底板の両側に設けられるとともに、弧状の底板の両側から双方向に延伸する平台を含み、前記平台には固定ロッド冶具及び／又は固定ロッド挿入機構が設けられていることを特徴とする請求項３８に記載の細胞連続培養用シェーカー。
【請求項４５】
前記揺動ベースは平板であり、両端に支持アームが設けられており、培養バッグブラケットと揺動ベースは接触しておらず、これらの間に外付けの付属品を装着又は挿入するための隙間が保持されていることを特徴とする請求項３８に記載の細胞連続培養用シェーカー。
【請求項４６】
前記揺動ユニットは、ヒンジ接続ベース及び少なくとも１つの上下往復運動機構を含み、前記ヒンジ接続ベースはベースに設けられ、前記揺動ベースとヒンジ接続ベースはヒンジ接続され、前記上下往復運動機構は揺動ベースに対し接続又は押圧されていることを特徴とする請求項３８に記載の細胞連続培養用シェーカー。
【請求項４７】
前記上下往復運動機構は、電動押動ロッド、リニアモータ又はクランク接続ロッド機構であることを特徴とする請求項４６に記載の細胞連続培養用シェーカー。
【請求項４８】
基板及び開放型のセンサプローブ収容室を含み、前記基板には透明な仕切りが設けられており、前記センサプローブ収容室と前記基板は、互いに接続されるとともに前記透明な仕切りの一方の側に位置しており、透明な仕切りの他方の側には変換膜が設けられていることを特徴とする非接触式センサコネクタ。
【請求項４９】
前記透明な仕切りは無色透明であり、且つ両側が平滑になっていることを特徴とする請求項４８に記載の非接触式センサコネクタ。
【請求項５０】
前記透明な仕切りは前記基板の中央に設けられていることを特徴とする請求項４８に記載の非接触式センサコネクタ。
【請求項５１】
前記センサプローブ収容室には雌ネジが設けられていることを特徴とする請求項４８に記載の非接触式センサコネクタ。
【請求項５２】
前記変換膜は、ｐＨ誘導性変色膜又は溶存酸素誘導性変色膜であることを特徴とする請求項４８に記載の非接触式センサコネクタ。
【請求項５３】
前記透明な仕切りのうち変換膜が設けられる側面の外縁には、基板から突出する突縁が設けられていることを特徴とする請求項４８に記載の非接触式センサコネクタ。
【請求項５４】
前記センサプローブ収容室と基板の接続箇所は、円滑に移行していることを特徴とする請求項４８に記載の非接触式センサコネクタ。
【請求項５５】
請求項４８〜５４のいずれかに記載の非接触式センサコネクタを密封式細胞培養装置に適用する用途。
【請求項５６】
前記細胞培養装置は、細胞培養バッグである請求項５５に記載の用途。
【請求項５７】
密封式バッグ体と、バッグ体の両側に設けられる固定部材を含み、前記密封式バッグ体の天井面には、外部液体サンプル投入口、外部液体注入口、ガス入口及びガス出口が設けられており、前記密封式バッグ体の底面には液体回収口及び少なくとも１つのセンサコネクタが設けられており、前記外部液体サンプル投入口、外部液体注入口、ガス入口、ガス出口及び液体回収口にはいずれも無菌高速コネクタが設けられていることを特徴とする細胞培養バッグ。
【請求項５８】
前記密封式バッグ体は、上バッグシート、下バッグシート、左側バッグシート及び右側バッグシートにより立体的なバッグ内腔を囲繞していることを特徴とする請求項５７に記載の細胞培養バッグ。
【請求項５９】
前記左側バッグシートと前記右側バッグシートの下底辺は弧状をなしていることを特徴とする請求項５８に記載の細胞培養バッグ。
【請求項６０】
前記左側バッグシートと前記右側バッグシートはいずれも楕円形をなしており、前記上バッグシートと下バッグシートは矩形をなしていることを特徴とする請求項５８に記載の細胞培養バッグ。
【請求項６１】
前記バッグ体の底面中央には、透明な観察領域が更に設けられていることを特徴とする請求項５７に記載の細胞培養バッグ。
【請求項６２】
前記密封式バッグ体に使用される材質は多層複合構造であることを特徴とする請求項５７に記載の細胞培養バッグ。
【請求項６３】
前記密封式バッグ体の最内層はポリエチレン層であることを特徴とする請求項５７に記載の細胞培養バッグ。
【請求項６４】
前記密封式バッグ体に使用される材質は５層複合構造をなしており、内から外に向かって順に、ポリエチレン層、接着層、エチレン・プロピレンアルコール共重合樹脂層、接着層及びポリエチレン層とすることを特徴とする請求項５７に記載の細胞培養バッグ。
【請求項６５】
前記センサコネクタは、１又は複数設けられていることを特徴とする請求項５７に記載の細胞培養バッグ。
【請求項６６】
前記センサコネクタは、非接触式のセンサコネクタ又は接触式のセンサコネクタであることを特徴とする請求項５７に記載の細胞培養バッグ。
【請求項６７】
前記非接触式のセンサコネクタは基板及びセンサプローブ収容室を含み、前記基板には透明な仕切りが設けられており、前記センサプローブ収容室と前記基板は、互いに接続されるとともに前記透明な仕切りの一方の側に位置しており、前記透明な仕切りの他方の側には変換膜が設けられていることを特徴とする請求項６６に記載の細胞培養バッグ。
【請求項６８】
前記変換膜は、ｐＨ誘導性変色膜又は溶存酸素誘導性変色膜であることを特徴とする請求項６７に記載の細胞培養バッグ。
【請求項６９】
前記固定部材は固定ロッドであることを特徴とする請求項５７に記載の細胞培養バッグ。
【請求項７０】
前記バッグ体の両端には密封領域が設けられており、前記固定ロッドは密封領域内に配置されることを特徴とする請求項６９に記載の細胞培養バッグ。
【請求項７１】
請求項５７〜７０のいずれかに記載の細胞培養バッグを細胞培養に適用する用途。
【請求項７２】
照明部材、可動式ブラケット、支持ベース、対物レンズ、感光部材、管径ユニット、Ａ／Ｄ変換ユニット、電源モジュール及び制御システムを少なくとも含み、前記照明部材は可動式ブラケットの先端部に設けられ、前記可動式ブラケットは支持ベースに設けられ、前記管径ユニットは可動式ブラケットの下部に接続され、前記対物レンズは管径ユニットに設けられて照明部材の下方に対応しており、前記感光部材は管径ユニット内に設けられて対物レンズの光源信号を収集し、前記Ａ／Ｄ変換ユニットは感光部材に接続され、前記制御システムはＡ／Ｄ変換ユニットに接続され、前記電源モジュールは、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡に電気を供給することを特徴とする細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡。
【請求項７３】
前記照明部材は、円形のソケットと、ソケットに設けられて複数の同心円を描くように配列される照明灯を含み、前記同心円の円心がソケットの円心位置と一致していることを特徴とする請求項７２に記載の細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡。
【請求項７４】
前記ソケットから対物レンズまでの距離は１０〜３０ｃｍであることを特徴とする請求項７３に記載の細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡。
【請求項７５】
前記照明灯の光源と対物レンズは、暗視野を形成して暗視野照明要求を満たすことを特徴とする請求項７４に記載の細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡。
【請求項７６】
前記照明灯は、ＬＥＤライトであることを特徴とする請求項７４に記載の細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡。
【請求項７７】
前記支持ベースは、ステッピングモータ、摺動機構及びベースを含み、前記摺動機構はスライドブロックと摺動レールを含み、前記制御システムはステッピングモータに接続されて制御を実施し、前記ステッピングモータはスライドブロックに接続され、前記スライドブロックは、摺動レールを介してベースに摺接され且つ水平移動可能であり、前記可動式ブラケットはスライドブロックに設けられることを特徴とする請求項７２に記載の細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡。
【請求項７８】
前記管径ユニットは可動式ブラケットに摺接し、管径ユニットのうち可動式ブラケットに接続される箇所にはスライド溝が設けられており、前記管径ユニットはスライド溝に沿って上下に摺動可能であることを特徴とする請求項７２に記載の細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡。
【請求項７９】
前記制御システムは、
可動式ブラケットの移動を制御する可動式ブラケット制御ユニットと、
照明部材の開閉を制御する照明部材制御ユニットと、
その時点で対物レンズにより観測された内容をチェックするチェックユニットと、
保存すべき観測内容を蓄積する蓄積ユニット、を含むことを特徴とする請求項７２に記載の細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡。
【請求項８０】
前記可動式ブラケットは中空構造を有しており、前記可動式ブラケット制御ユニットは中空構造内に設置されることを特徴とする請求項７９に記載の細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡。
【請求項８１】
前記感光部材はＣＣＤセンサであることを特徴とする請求項７２に記載の細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として細胞の培養と観察に用いられる全自動細胞連続培養システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、人体の治療に用いられる免疫細胞の培養は、主に実験室のクリーンベンチで細胞培養皿や培養瓶を用いて行われ、細胞の成長密度に応じて絶えず分注がなされる。この種の細胞培養方式は時間と労力を費やすだけでなく、各種の分注やサンプル投入が必要となるため、汚染が発生しやすい。
【０００３】
ここで、特許文献１は、シェーカー、モータ及び減速機構を含む微生物・菌類培養用シェーカーを開示している。シェーカーはローラーを介してガイドレールに組み付けられており、揺動アームの一端にヒンジ接続されている。また、揺動アームの他端は円盤の偏心軸にヒンジ接続されており、円盤の中心軸は減速機構の動力出力軸に接続されている。しかし、当該シェーカーの円盤設計は、細胞の連続培養には適していない。
【０００４】
特許文献２は、偏心装置、トレー、収容皿、ベース、モータ、重り、制御装置を含む幅を変更可能な回転式細胞培養用シェーカーを開示している。前記偏心装置はベースに装着されており、主偏心輪、副偏心輪を含む。主偏心輪と副偏心輪には重りが設けられており、副偏心輪の上方にはトレーが設けられている。また、前記モータは伝動装置を介して、主偏心輪、幅変更輪、幅変更ロッド、幅位置決めプレートを含む偏心装置に接続されている。前記幅位置決めプレートは主偏心輪に設けられており、幅変更輪は幅変更ロッドを介して幅位置決めプレートに接続されている。また、幅変更輪の上端はトレーに接続されており、モータには制御装置が接続されている。しかし、当該シェーカーでは幅変更操作は可能なものの、トレーの設計が細胞の連続培養に適していない。
【０００５】
特許文献３は、フレーム、振とうボックス、モータ、ベルト、ベルトプーリ、同期プーリ、同期ベルト、偏心軸、振とうプレート、滑車、ガイドレール及び主軸を含む振とうシェーカーを開示している。フレームの下方には振とうボックスが設けられており、前記モータは振とうボックスの一方の側に設けられている。主軸はフレームの中央に設けられており、主軸の下方にはベルトプーリと同期プーリが設けられている。前記ベルトはベルトプーリに設けられるとともにモータに接続されている。前記同期ベルトは同期プーリに設けられ、且つ、同期ベルトの他端には偏心軸が接続されている。前記主軸の上端には偏心輪が接続されており、偏心輪には振とうプレートが固定されている。振とうプレートの下方には振とうボックスが固定されており、振とうボックスの下方にはガイドレールと滑車が設けられている。当該シェーカーによれば操作面積が拡大され、効率が向上するが、やはり振とうプレートの設計が細胞の連続培養には適していない。
【０００６】
また、現在のところ実験室で細胞を観察する方法は、大部分がサンプリングと標本作製の段階を含むやや原始的なものである。そのため、操作が比較的煩雑であり、細胞の連続的且つリアルタイムでの観察を実現できない。従来の細胞培養は、培養皿や培養瓶を用いてＣＯ２インキュベーター内で実施される。しかし、培養条件に対する要求が高く、クリーンベンチで操作してからＣＯ２インキュベーターに載置し、培養せねばならない。そして、適切なタイミングでこれを取り出し、顕微鏡に置いて細胞の成長状態を観察する。
【０００７】
細胞培養過程における培養液中のｐＨ値や溶存酸素量の測定は接触式で行われるのが一般的であり、汚染が生じやすい。厳しい無菌操作を行ったとしても、細胞汚染の危険性を回避することは困難である。特に、臨床研究や臨床治療に用いられる人体の免疫細胞を培養する際には、細胞が汚染されてしまうと細胞の培養に影響するだけでなく、患者の生命を脅す恐れもある。
【０００８】
このほか、暗視野顕微鏡では、主に特殊な暗視野コンデンサーを用いて照明光を対物レンズに入らないよう変位させることで、サンプルの散乱光のみを対物レンズに進入させる。これにより、暗い背景に明るい像が得られる。一方、暗視野照明とは逆に、照明光を結像面に直に到達させるものを明視野照明という。
【０００９】
ここで、チンダル現象（Ｔｙｎｄａｌｌ  ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）とは、集光ビームがゾルに入射する際に、ビームの側面から明るい光の柱が見える現象をいう。これは、光の伝播過程で光線が粒子に照射される際、粒子の直径が入射光の波長よりもやや小さい場合に光の散乱が生じ、各微粒子が発光点となる結果、側面からは光の柱が見えるというものである。
【００１０】
暗視野顕微鏡ではこの原理を利用している。暗視野顕微鏡の特殊な光学構造では、照明入射光は対物レンズに入射されないが、サンプルは照明されて反射光を出射する。鏡検時には、照明光は直に観察されないため、光軸と垂直な平面視野が暗くなり、暗い背景に散乱光と反射光で形成された明るい物体像がはっきりと観察されることになる。このとき、物体像と背景は極めて大きなコントラストを形成する。視野内のサンプルには照明光が斜めから照射されるため、サンプルの各種構造表面から光線が散乱及び反射する。その結果、細胞核、線粒体、液胞及び含有物質といった多くの細胞小器官について明るい輪郭が観察される。仮に分裂中の細胞であれば、各種の紡錘糸や染色体を見ることができる。
【００１１】
しかし、現在の大部分の暗視野顕微鏡には次のような課題がある。即ち、一般的に、使用者は観測に先立って標本を抽出し、スライドガラスに載置してからこれを対物レンズの下方に置かなければ観測することができない。よって、操作がたいへん煩雑であり、標本を随時観測するには不向きである。
【００１２】
科学技術の発展や人工知能の進歩に伴って、細胞の連続培養と観察が注目を浴び始めているが、今のところ、細胞の連続培養と観察を実現可能な装置は出現していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】中国特許第ＺＬ２００７２００１３０６１７号
【特許文献２】中国特許第ＺＬ２０１３１０２７２７９４２号
【特許文献３】中国特許出願第ＣＮ２０１４１０３１４９９１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来技術の瑕疵を解消すべく、本発明の第１の目的は、細胞培養の各種要求に応じて、細胞の連続培養に適用可能な培養用シェーカーのための培養バッグブラケットを開発することである。本発明の培養バッグブラケットは、弧状の３Ｄ培養バッグと組み合わせて使用することができ、細胞の連続培養における各種ニーズを満たすものである。
【００１５】
本発明の第２の目的は、細胞培養の各種要求に応じて、細胞の連続培養に適用可能な培養用シェーカーを開発することである。本発明の培養用シェーカーは、弧状の３Ｄ培養バッグと組み合わせて使用可能であり、細胞の連続培養における各種ニーズを満たすものである。
【００１６】
本発明の第３の目的は、細胞培養過程に存在する各種リスク要因から考慮し、細胞培養の各種条件を組み合わせることで、サンプルに接触することなく細胞培養液の関連指標をリアルタイムで監視・制御可能な非接触式センサコネクタ及びその応用を提供することである。
【００１７】
本発明の第４の目的は、細胞培養過程に存在する各種リスク要因から考慮し、細胞培養の各種条件を組み合わせることで、細胞の培養開始から終了まで暴露不要な完全密封型の３Ｄ細胞培養バッグを提供することである。
【００１８】
本発明の第５の目的は、高効率でリアルタイムの観察を実現可能な細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡を提供することである。
【００１９】
本発明の第６の目的は、上記に基づいて、細胞の連続培養と観察及び培養液の各種パラメータ測定を実現可能な全自動細胞連続培養システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
まず、本発明は、弧状の底板及び細胞バッグ固定部材を含み、前記弧状の底板に１又は複数の付属品固定孔が設けられている細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケットを提供する。
【００２１】
好ましくは、前記付属品固定孔には、外付けの付属品がより良好に固定されるよう雌ネジが設けられている。
【００２２】
好ましくは、前記弧状の底板には対物レンズ挿入開口が設けられている。
【００２３】
好ましくは、弧状の底板の辺縁にはガードプレートが設けられている。
【００２４】
好ましくは、前記弧状の底板には加熱プレートが更に設けられている。好ましくは、前記加熱プレートは温度制御加熱プレートであり、通常、温度制御加熱プレートには加熱部材及び温度測定部材が設けられている。なお、温度制御加熱は従来技術に属する。
【００２５】
前記細胞バッグ固定部材は弧状の底板の両側に設置可能であり、弧状の底板の両側辺縁から双方向に延伸する平台を含んでもよい。平台には、細胞バッグの固定部材に組み合わされる部材が設けられている。
【００２６】
本発明の細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケットは立体的な細胞培養バッグと組み合わせて使用可能であり、細胞の連続培養時における加熱、サンプル投入及びその他の細胞培養検出機器の装着といった要求を満たすことが可能である。よって、細胞の連続培養を実現しつつ、細胞培養時における細胞の損傷をより小さく抑えられる。
【００２７】
本発明は第２の局面において、細胞連続培養用シェーカーを提供する。
【００２８】
本発明の細胞連続培養用シェーカーは、培養バッグブラケット、揺動台及び揺動装置を含み、前記培養バッグブラケットには弧状の底板と細胞バッグ固定部材が設けられており、前記揺動台は揺動ベースを含み、前記揺動ベースには支持アームが設けられており、前記培養バッグブラケットと前記揺動台は支持アームを介して固定接続され、前記揺動装置はベースを含み、ベースには揺動ユニットが設けられており、前記揺動ベースと揺動ユニットが接続される。
【００２９】
前記弧状の底板には、１又は複数の付属品固定孔を設けてもよい。好ましくは、前記固定孔には、外付けの付属品がより良好に固定されるよう雌ネジが設けられている。また、付属品固定孔の下方には、外付けの付属品を装着又は挿入するための空間を保持する必要がある。
【００３０】
好ましくは、前記弧状の底板には加熱プレートが設けられている。
【００３１】
好ましくは、前記弧状の底板には対物レンズ挿入開口が更に設けられている。
【００３２】
更に好ましくは、弧状の底板の辺縁にはガードプレートが設けられている。
【００３３】
前記揺動ユニットは、揺動動作を実現可能な任意の機構とすればよい。
【００３４】
具体的に、前記揺動ユニットは、ヒンジ接続ベース及び少なくとも１つの上下往復運動機構を含んでもよく、前記ヒンジ接続ベースはベースに設けられ、揺動台の揺動ベースとヒンジ接続ベースはヒンジ接続され、前記上下往復運動機構は揺動ベースに対し接続又は押圧されている。
【００３５】
前記上下往復運動機構は、例えば電動押動ロッド、リニアモータ、クランク接続ロッド機構など、往復運動を実現可能な従来の各種機構とすればよい。
【００３６】
本発明のシェーカーによれば、細胞培養時における加熱、揺動、サンプル投入及びその他の細胞培養検出機器の装着に対応可能であり、細胞の連続培養が実現される。
【００３７】
本発明は第３の局面において、基板及び開放型のセンサプローブ収容室を含み、前記基板には透明な仕切りが設けられており、前記センサプローブ収容室と前記基板は、互いに接続されるとともに前記透明な仕切りの一方の側に位置しており、透明な仕切りの他方の側には変換膜が設けられている非接触式センサコネクタを提供する。
【００３８】
好ましくは、前記透明な仕切りは無色透明であり、且つ両側が平滑になっている。
【００３９】
前記センサプローブ収容室には、センサプローブを挿接又は螺接可能である。
【００４０】
好ましくは、前記センサプローブ収容室には雌ネジが設けられている。
【００４１】
前記変換膜は、ｐＨ誘導性変色膜又は溶存酸素誘導性変色膜である。
【００４２】
更に好ましくは、前記透明な仕切りのうち変換膜が設けられる側面の外縁には、基板１から突出する突縁が設けられている。
【００４３】
前記センサプローブ収容室と基板は固定接続してもよいし、取り外し可能に接続してもよい。取り外し可能な接続方式には挿接や螺接等が含まれるが、これらに限らない。
【００４４】
好ましくは、前記センサプローブ収容室と基板の接続箇所は円滑に移行している。
【００４５】
本発明の非接触式センサコネクタは、密封式の細胞培養装置に適用可能である。
【００４６】
前記細胞培養装置は、細胞培養バッグであるがこれに限らない。
【００４７】
本発明の非接触式センサコネクタの設計によれば、組み合わせて使用されるセンサの殺菌・消毒が不要なため、操作がより容易となるだけでなく、いっそう良好に汚染を予防可能となる。
【００４８】
本発明は第４の局面において、密封式バッグ体と、バッグ体の両側に設けられる固定部材を含み、前記密封式バッグ体の天井面には、外部液体サンプル投入口、外部液体注入口、ガス入口及びガス出口が設けられており、前記密封式バッグ体の底面には液体回収口及び少なくとも１つのセンサコネクタが設けられており、前記外部液体サンプル投入口、外部液体注入口、ガス入口、ガス出口及び液体回収口にはいずれも無菌高速コネクタが設けられている細胞培養バッグを提供する。
【００４９】
好ましい実施例において、前記密封式バッグ体に使用される材質は多層複合構造である。
【００５０】
好ましい実施例において、前記密封式バッグ体は、上バッグシート、下バッグシート、左側バッグシート及び右側バッグシートにより立体的なバッグ内腔を囲繞している。
【００５１】
より好ましくは、前記左側バッグシートと前記右側バッグシートの下底辺は弧状をなしている。好ましい実施例において、前記左側バッグシートと前記右側バッグシートはいずれも楕円形をなしており、前記上バッグシートと下バッグシートは矩形をなしている。
【００５２】
更に、前記バッグ体の底部中央には透明な観察領域が設けられている。透明な観察領域が細胞培養バッグの底部に設けられているため、培養台に細胞形態観察装置を設ければ、底部から細胞培養バッグ内の細胞状況を直に観察可能となる。
【００５３】
前記センサコネクタは１又は複数設ければよい。好ましくは、センサコネクタが２つ設けられる。これらのうち、一方はｐＨ値センサプローブを接続するためのセンサコネクタであり、他方は溶存酸素（ＤＯ）センサプローブを接続するためのセンサコネクタである。
【００５４】
センサコネクタは、接触式のセンサコネクタとしてもよいし、非接触式のセンサコネクタとしてもよい。好ましい実施例において、センサコネクタは非接触式のセンサコネクタとする。即ち、センサプローブが前記センサコネクタに挿入された後に、プローブがバッグ体内の培養液に接触しないようにする。
【００５５】
本発明の細胞培養バッグは、細胞の培養に適用可能である。
【００５６】
本発明の細胞培養バッグは、以下の有益な効果を有する。
１．本発明の細胞培養バッグの独特な構造によれば、少量培養液条件であったとしても、培養要求が達成されるまで持続的にサンプルの投入及び培養が可能である。
２．本発明で設計される独特な３Ｄ形状の細胞培養バッグによれば、細胞培養過程において培養台の揺動に伴う剪断力が最小限に抑えられるため、剪断力による細胞の損傷もまた最小限となる。
３．本発明の細胞培養バッグにおけるすべてのコネクタには無菌高速接続方式が採用されるため、培養操作に伴う細胞汚染リスクが最大限低減される。
４．本発明の細胞培養バッグの体積は、培養所要量に応じて無限に拡大可能である。
【００５７】
本発明は第５の局面において、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡を提供する。前記顕微鏡は、照明部材、可動式ブラケット、支持ベース、対物レンズ、感光部材、管径ユニット、Ａ／Ｄ変換ユニット、電源モジュール及び制御システムを少なくとも含み、前記照明部材は可動式ブラケットの先端部に設けられ、前記可動式ブラケットは支持ベースに設けられ、前記管径ユニットは可動式ブラケットの下部に接続され、前記対物レンズは管径ユニットに設けられて照明部材の下方に対応しており、前記感光部材は管径ユニット内に設けられて対物レンズの光源信号を収集し、前記Ａ／Ｄ変換ユニットは感光部材に接続され、前記制御システムはＡ／Ｄ変換ユニットに接続され、前記電源モジュールは、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡に電気を供給する。
【００５８】
好ましくは、前記照明部材は、円形のソケットと、ソケットに設けられて複数の同心円を描くように配列される照明灯を含み、前記同心円の円心がソケットの円心位置と一致している。
【００５９】
好ましくは、前記ソケットから対物レンズまでの距離は１０〜３０ｃｍである。
【００６０】
好ましくは、前記照明灯の光源と対物レンズは、暗視野を形成して暗視野照明要求を満たす。
【００６１】
好ましくは、前記照明灯はＬＥＤライトである。
【００６２】
好ましくは、前記支持ベースは、ステッピングモータ、摺動機構及びベースを含み、前記摺動機構はスライドブロックと摺動レールを含み、好ましくは、前記制御システムはステッピングモータに接続されて制御を実施し、前記ステッピングモータはスライドブロックに接続され、前記スライドブロックは、摺動レールを介してベースに摺接され且つ水平移動可能であり、前記可動式ブラケットはスライドブロックに設けられる。
【００６３】
好ましくは、前記管径ユニットは可動式ブラケットに摺接し、管径ユニットのうち可動式ブラケットに接続される箇所にはスライド溝が設けられており、前記管径ユニットはスライド溝に沿って上下に摺動可能である。
【００６４】
好ましくは、前記制御システムは、動式ブラケットの移動を制御する可動式ブラケット制御ユニットと、照明部材の開閉を制御する照明部材制御ユニットと、その時点で対物レンズにより観測された内容をチェックするチェックユニットと、保存すべき観測内容を蓄積する蓄積ユニット、を含む。
【００６５】
好ましくは、前記可動式ブラケットは中空構造を有しており、前記可動式ブラケット制御ユニットは中空構造内に設置される。
【００６６】
好ましくは、前記感光部材はＣＣＤセンサである。
【００６７】
本発明における細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡は、細胞培養中に細胞培養バッグ内の細胞を観察するために利用可能である。
【００６８】
本発明の細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡は、以下の有益な効果を有する。
【００６９】
本装置によれば、サンプルの観察を連続的且つ繰り返し実現可能となるが、何度もサンプルを抽出する必要はない。サンプルを観察する際には、制御システムにより可動式ブラケットを移動させてサンプルを感光部材と対物レンズの間に配置するだけでよいため、操作がより容易且つスピーディーとなる。また、鏡検試料を作製する際のサンプル破損が減少するため、検出結果がより客観的となる。
【００７０】
本発明は第６の局面において、全自動細胞培養システムを提供する。前記細胞培養システムは、少なくとも、制御モジュール、制御プラットフォーム、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡、細胞培養用シェーカー、細胞培養バッグ及び電源モジュールを含む。
【００７１】
前記細胞培養用シェーカーは、培養バッグブラケット、揺動台及び揺動装置を含み、前記培養バッグブラケットには弧状の底板と細胞培養バッグ固定部材が設けられており、前記揺動台は揺動ベースを含み、前記揺動ベースには支持アームが設けられており、前記培養バッグブラケットと前記揺動台は支持アームを介して固定接続され、前記揺動装置はベースを含み、ベースには揺動ユニットが設けられており、前記揺動ベースと揺動ユニットが接続されており、前記弧状の底板には対物レンズ挿入開口が設けられている。
【００７２】
前記細胞培養バッグは密封式バッグ体を含み、前記バッグ体の底面中央には透明な観察領域が設けられており、前記バッグ体は細胞培養用シェーカーに設置され、前記透明な観察領域は対物レンズ開口の位置に一致している。
【００７３】
前記細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡は対物レンズを含み、前記対物レンズは細胞培養用シェーカーの対物レンズ挿入開口にちょうど挿入可能である。
【００７４】
前記制御プラットフォームは、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡と細胞培養用シェーカーにそれぞれ接続される。
【００７５】
前記制御モジュールは制御プラットフォームに接続される。
【００７６】
前記電源モジュールはシステム全体に対し電気を供給する。
【００７７】
また、設計案をより最適化すべく、前記細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡は、照明部材、可動式ブラケット、支持ベース、感光部材、管径ユニット、Ａ／Ｄ変換ユニット、電源モジュール及び制御モジュールを含み、前記照明部材は可動式ブラケットの先端部に設けられ、前記可動式ブラケットは支持ベースに設けられ、前記管径ユニットは可動式ブラケットの下部に接続され、前記対物レンズは管径ユニットに設けられて照明部材の下方に対応しており、前記感光部材は管径ユニット内に設けられて対物レンズの光源信号を収集し、前記Ａ／Ｄ変換ユニットは感光部材に接続され、前記制御モジュールはＡ／Ｄ変換ユニットに接続される。
【００７８】
好ましくは、前記照明部材は、円形のソケットと、ソケットに設けられて複数の同心円を描くように配列される照明灯を含み、前記同心円の円心がソケットの円心位置と一致している。
【００７９】
好ましくは、前記ソケットから対物レンズまでの距離は１０〜３０ｃｍである。
【００８０】
好ましくは、前記照明灯の光源と対物レンズは、暗視野を形成して暗視野照明要求を満たす。
【００８１】
好ましくは、前記照明灯はＬＥＤライトである。
【００８２】
好ましくは、前記支持ベースは、ステッピングモータ、摺動機構及びベースを含み、前記摺動機構はスライドブロックと摺動レールを含み、前記制御モジュールはステッピングモータに接続されて制御を実施し、前記ステッピングモータはスライドブロックに接続され、前記スライドブロックは、摺動レールを介してベースに摺接され且つ水平移動可能であり、前記可動式ブラケットはスライドブロックに設けられる。
【００８３】
また、設計案をより最適化すべく、前記弧状の底板には１又は複数の付属品固定孔が設けられており、前記付属品固定孔の下方に外付けの付属品を装着又は挿入するための空間が保持されている。
【００８４】
好ましくは、前記弧状の底板には加熱プレートが設けられている。
【００８５】
好ましくは、前記弧状の底板の辺縁にはガードプレートが設けられている。
【００８６】
好ましくは、前記細胞培養バッグ固定部材は弧状の底板の両側に設けられるとともに、弧状の底板の両側から双方向に延伸する平台を含み、前記平台には固定ロッド治具及び／又は固定ロッド挿入機構が設けられている。
【００８７】
好ましくは、前記揺動ベースは平板であり、両端に支持アームが設けられており、培養バッグブラケットと揺動ベースは接触しておらず、これらの間に外付けの付属品を装着又は挿入するための隙間が保持されている。
【００８８】
好ましくは、前記揺動ユニットは、ヒンジ接続ベース及び少なくとも１つの上下往復運動機構を含み、前記ヒンジ接続ベースはベースに設けられ、前記揺動ベースとヒンジ接続ベースはヒンジ接続され、前記上下往復運動機構は揺動ベースに対し接続又は押圧されている。
【００８９】
また、設計案をより最適化すべく、前記細胞培養バッグはバッグ体両側の固定部材を含み、前記密封式バッグ体の天井面には、外部液体サンプル投入口、外部液体注入口、ガス入口及びガス出口が設けられており、前記密封式バッグ体の底面には液体回収口及び少なくとも１つのセンサコネクタが設けられており、前記外部液体サンプル投入口、外部液体注入口、ガス入口、ガス出口及び液体回収口にはいずれも無菌高速コネクタが設けられている。
【００９０】
好ましくは、前記密封式バッグ体は、上バッグシート、下バッグシート、左側バッグシート及び右側バッグシートにより立体的なバッグ内腔を囲繞しており、前記左側バッグシートと前記右側バッグシートの下底辺は弧状をなしており、前記左側バッグシートと前記右側バッグシートはいずれも楕円形をなしており、前記上バッグシートと下バッグシートは矩形をなしている。
【００９１】
好ましくは、前記密封式バッグ体の最内層はポリエチレン層である。
【００９２】
好ましくは、前記密封式バッグ体に使用される材質は５層複合構造をなしており、内から外に向かって順に、ポリエチレン層、接着層、エチレン・プロピレンアルコール共重合樹脂層、接着層及びポリエチレン層とする。
【００９３】
好ましくは、前記センサコネクタは１又は複数設けられている。
【００９４】
好ましくは、前記センサコネクタは、非接触式のセンサコネクタ又は接触式のセンサコネクタである。
【００９５】
好ましくは、前記非接触式のセンサコネクタは基板及びセンサプローブ収容室を含み、前記基板には透明な仕切りが設けられており、前記センサプローブ収容室と前記基板は、互いに接続されるとともに前記透明な仕切りの一方の側に位置しており、前記透明な仕切りの他方の側には変換膜が設けられている。
【００９６】
好ましくは、前記変換膜は、ｐＨ誘導性変色膜又は溶存酸素誘導性変色膜である。
【００９７】
また、設計案をより最適化すべく、前記制御プラットフォームは、制御盤と、制御盤に設けられる自動加熱ユニット、予熱バッグ及びぜん動ポンプを含み、前記自動加熱ユニットは予熱プレートを含み、前記予熱バッグは予熱プレートに設けられ、前記ぜん動ポンプは第１ぜん動ポンプ及び第２ぜん動ポンプを含み、前記自動加熱ユニットは細胞培養液タンクを更に含み、前記タンクは第１配管を介して予熱バッグの液体入口に連通し、前記予熱バッグの出口は第２配管を介して細胞培養バッグに連通し、前記第１ぜん動ポンプは第１配管に接続され、前記第２ぜん動ポンプは第２配管に接続され、前記自動加熱ユニット、第１ぜん動ポンプ及び第２ぜん動ポンプは制御モジュールに接続されている。
【００９８】
好ましくは、前記制御盤の内部にはガス混合ユニットが更に設けられており、前記ガス混合ユニットの排気口は制御盤に設けられるとともに、第３配管を介して細胞培養バッグに連通し、前記ガス混合ユニットの吸気口は外部ガス源に接続され、前記ガス混合ユニットは制御モジュールに接続されている。
【００９９】
好ましくは、前記制御盤には、ｐＨ値検出コネクタと溶存酸素検出コネクタ、及び、前記ｐＨ値検出プローブと溶存酸素検出プローブが設けられている。
【０１００】
また、設計案をより最適化すべく、制御モジュールにより培養システムの制御を実現する。前記制御モジュールは、可動式ブラケットの移動を制御する可動式ブラケット制御ユニットと、照明部材の開閉を制御する照明部材制御ユニットと、その時点で対物レンズにより観測された内容と、その時点における細胞の成長環境に関する各パラメータをチェックするチェックユニットと、保存すべき観測内容を蓄積するとともに、細胞の成長環境に関する各パラメータを記録する蓄積ユニットと、細胞培養バッグ内のガスを制御するガス制御ユニットと、細胞培養液の温度と供給を制御する細胞培養液制御ユニット、を含む。
【０１０１】
本発明の全自動細胞連続培養システムは、細胞の連続培養に適用可能である。
【発明の効果】
【０１０２】
本発明の全自動細胞連続培養システム及び改良方案は、以下の有益な効果のうちの１ないし複数を有する。
（１）細胞の連続培養が実現されるとともに、加熱、揺動、サンプル投入の連続実行が実現される。
（２）手動での液交換が不要である。また、細胞液の温度をスマート制御可能であり、液体の自動追加を実現可能となる。
（３）使用者が細胞の培養状態に応じてシェーカーの揺動頻度と角度を調整することで、細胞が最適な成長環境に置かれるよう確実に保証可能となる。
（４）各種検知器のプローブによって細胞培養バッグ内の各種パラメータの検出を実現可能である。
（５）サンプルを抽出することなく、暗視野顕微鏡を用いて細胞サンプルを観察することから、細胞の連続的且つリアルタイムでの観察を実現可能となる。
（６）細胞培養バッグの独特な構造により、少量培養液条件であったとしても、培養要求が達成されるまで持続的にサンプルの投入及び培養が可能である。
（７）本発明で設計される独特な３Ｄ形状の細胞培養バッグによれば、細胞培養過程において培養台の揺動に伴う剪断力が最小限に抑えられるため、剪断力による細胞の損傷もまた最小限となる。
（８）細胞培養バッグのコネクタに無菌高速接続方式を採用しているため、培養操作に伴う細胞汚染リスクを最大限低減可能である。
（９）細胞培養バッグの体積は、培養所要量に応じて無限に拡大可能である。
（１０）細胞の成長過程における各種パラメータについて記録及びリアルタイムでのチェックが可能である。
（１１）細胞の培養に必要なガスがスマート供給される。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１は、本発明の一実施例における培養バッグブラケットを示す図である。
【図２】図２は、本発明の他の実施例における培養バッグブラケットを示す図である。
【図３】図３は、本発明の更なる実施例における培養バッグブラケットを示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施例における細胞培養用シェーカーを示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施例における細胞培養用シェーカーを示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施例における細胞培養用シェーカーを示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施例におけるセンサコネクタを示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施例におけるセンサコネクタを示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施例におけるセンサコネクタを示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施例における細胞培養バッグの天井面を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施例における細胞培養バッグの底面を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の好ましい実施例における細胞培養バッグのバッグ体構造を示す図であり、点線からなる引出線は、その方角が理論的に遮蔽されるバッグシートを示している。
【図１３】図１３は、本発明の実施例にかかる細胞培養バッグの使用状態においてバッグ体の天井面に接続される管路を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施例にかかる細胞培養バッグの使用状態においてバッグ体の底面に接続される管路を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明において細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡の構造を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明における暗視野照明の原理を示す図である。
【図１７】図１７は、暗視野顕微鏡の制御システムを示す図である。
【図１８】図１８は、全自動細胞培養システムを示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の一実施例における制御モジュールを示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の他の実施例における制御モジュールを示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の更なる実施例における制御モジュールを示す図である。
【図２２】図２２は、本発明の更に別の実施例における制御モジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０４】
以下に、特定の具体的実施例を挙げて本発明の実施形態につき説明する。なお、当業者であれば、本明細書に開示の内容から、本発明のその他の利点及び効果を容易に理解可能である。
【０１０５】
図１〜図２２を参照する。なお、本明細書の図面に記載する構造、比率、寸法等は、当業者の理解と閲覧のために明細書に開示の内容と組み合わせて用いるにすぎず、本発明で実施可能な限定条件を規定するものではない。よって、これらの図面に技術上の実質的意味はない。また、構造についてのあらゆる補足、比率関係の変更又は寸法の調整は、本発明によりもたらされる効果及び達成可能な目的に影響しない限り、いずれも本発明に開示の技術内容で網羅可能な範囲に包括される。また、本明細書で使用する「上」、「下」、「左」、「右」、「中間」や「一の」等の用語もまた記載を明瞭化するためのものにすぎず、本発明で実施可能な範囲を限定するものではない。よって、相対関係の変更又は調整は、技術内容に実質的変更がない限り、本発明で実施可能な範囲とみなされる。
【実施例１】
【０１０６】
実施例１は、細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケットである。
図１に示す細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケット１は、弧状の底板１１と細胞バッグ固定部材１２を含む。前記弧状の底板１１には、１又は複数の付属品固定孔１１１が設けられる。
【０１０７】
前記弧状の底板１１には、弧状の３Ｄ細胞培養バッグにおける本体部分が収容される。弧状の底板が設計されているため、細胞培養過程において、弧状の３Ｄ細胞培養バッグは底部を弧状に維持することが可能となる。結果、細胞培養過程において、培養台の揺動に伴う剪断力が最小限に抑えられるため、剪断力による細胞の損傷もまた最小限となる。
【０１０８】
好ましくは、前記弧状の底板の両側辺が弧状となっている。
【０１０９】
好ましくは、前記付属品固定孔１１１には、外付けの付属品がより良好に固定されるよう雌ネジが設けられている。外付けの付属品は、ｐＨ値や溶存酸素値を検知するプローブ等の各種検知器用プローブとしてもよい。また、外付けの付属品は、各種の外部液体導入管、外部液体注入部材、液体導出管、外部ガス輸送管といった細胞の連続培養に用いられる付属品としてもよい。
【０１１０】
好ましい実施形態において、前記弧状の底板１１には対物レンズ挿入開口１１２が設けられている。細胞の連続培養中に細胞の状況をリアルタイムで観察するために、培養バッグの底部には透明な観察領域を設けてもよい。対物レンズ挿入開口１１２は透明な観察領域に組み合わされ、対物レンズを利用して底部から細胞バッグ内の細胞の状況を直に観察できるよう、対物レンズを挿入可能となっている。
【０１１１】
前記弧状の底板は、使用状態では下方に凹陥する弧状をなす。更に、前記対物レンズ挿入開口１１２は、弧状の底板における凹陥した底部領域に設けられている。また更に、前記対物レンズ挿入開口１１２は、対物レンズの出し入れが容易となるよう、弧状の底板の辺縁に近接している。
【０１１２】
更に、好ましい実施形態において、弧状の底板１１の辺縁にはガードプレート１１３が設けられている。ガードプレートは、培養バッグブラケットに対する細胞培養バッグの滑り落ちや変位を防止可能である。
【０１１３】
図２に示す好ましい実施例において、前記弧状の底板１１には加熱プレート１１４が設けられている。加熱プレートは、細胞培養に適した温度を提供するために、細胞培養時の加熱に用いられる。
【０１１４】
図１に示すように、前記細胞バッグ固定部材１２は弧状の底板の両側に設置可能であり、弧状の底板の両側辺縁から双方向に延伸する平台１２１を含んでもよい。平台１２１には、細胞バッグの固定部材に組み合わされる部材が設けられている。当該部材は、例えば、機械力、粘着力、磁力等により固定する部材としてもよい。また、固定ロッドが設けられる細胞バッグに対応して、細胞バッグの固定部材に組み合わされる上記部材を固定ロッド冶具及び／又は固定ロッド挿入機構としてもよい。図５に示す好ましい実施形態の場合、細胞バッグの両側には固定ロッドが設けられており、平台には固定ロッド冶具１２２及び固定ロッド挿入機構１２３が設けられている。これらが組み合わされることで、細胞バッグの固定ロッドを容易に取り外し可能に接続できるだけでなく、細胞培養バッグを良好に固定可能となるため、揺動中におけるブラケットからの細胞培養バッグの抜け落ちが防止される。
【０１１５】
更に、図３に示すように、前記細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケットの下部には、弧状の底板の下方に外付けの付属品のための挿入空間が保持されるよう、高架ブラケット１２４が設けられている。前記高架ブラケット１２４に弧状の底板を架け渡し可能なことから、弧状の底板における付属品固定孔１１１又は対物レンズ挿入開口１１２の下方には外付けの付属品を装着するための隙間が保持される。
【０１１６】
使用時において、本発明の細胞連続培養用シェーカーのための培養バッグブラケットは、図４〜６に示す細胞連続培養用シェーカーに適用されるとともに、これら図面に示される立体細胞培養バッグ４と組み合わせて使用されることが好ましい。当該細胞連続培養用シェーカーは、本発明の培養バッグブラケット１、揺動台２及び揺動装置３を含み、前記揺動台２が揺動ベースを含む。なお、ブラケットが高架ブラケット１２４を備えない場合には、前記揺動ベースに支持アーム（高架ブラケット１２４に相当するもの）をセッティングし、当該支持アームに培養バッグブラケットを固定する必要がある。なお、前記揺動装置３は図示するものに限らず、揺動動作を実現可能な任意の機構であればよい。
【０１１７】
動作時には、モータ駆動により揺動装置３が揺動ベース２１を揺動運動させる。また、これに伴って、支持アームに固定されている培養バッグブラケットが細胞培養バッグ４を揺動させる。ブラケットは、加熱プレートにより細胞培養時に加熱を行う。また、ブラケットの底部に設けられる付属品固定孔１１１を介して、細胞培養バッグに対し各種監視プローブ接続し、細胞の培養状態を検出することが可能である。培養過程では、揺動を停止してブラケット上の対物レンズ挿入開口１１２に対物レンズを挿入することで、サンプリングすることなく、透明な細胞培養バッグ内の細胞状況を直に観察することも可能である。
【実施例２】
【０１１８】
実施例２は、細胞連続培養用シェーカーである。
図４〜６に示す細胞連続培養用シェーカーは、培養バッグブラケット１、揺動台２及び揺動装置３を含む。前記培養バッグブラケット１には、弧状の底板１１と細胞バッグ固定部材１２が設けられている。前記揺動台２は揺動ベース２１を含み、前記揺動ベース２１には支持アーム２１１が設けられている。前記培養バッグブラケット１と前記揺動台２は支持アーム２１１を介して固定接続される。前記揺動装置３はベース３２を含み、ベースに揺動ユニット３１が設けられている。また、前記揺動ベース２１と揺動ユニット３１が接続される。
【０１１９】
前記弧状の底板１１には、弧状の３Ｄ細胞培養バッグ４における本体部分が収容される。弧状の底板が設計されているため、細胞培養過程において、弧状の３Ｄ細胞培養バッグは底部を弧状に維持することが可能となる。結果、細胞培養過程において、培養台の揺動に伴う剪断力が最小限に抑えられるため、剪断力による細胞の損傷もまた最小限となる。
【０１２０】
好ましくは、前記弧状の底板の両側辺が弧状をなしている。
【０１２１】
更に、図１に示すように、前記弧状の底板１１には１又は複数の付属品固定孔１１１を設けてもよい。好ましくは、前記固定孔１１１には、外付けの付属品がより良好に固定されるよう雌ネジが設けられている。外付けの付属品は、ｐＨ値や溶存酸素値を検知するプローブ等の各種検知器用プローブとしてもよい。また、外付けの付属品は、各種の外部液体導入管、注入部材、液体導出管、外部ガス輸送管といった細胞の連続培養に用いられる付属品としてもよい。
【０１２２】
図２に示す好ましい実施例において、前記弧状の底板１１には対物レンズ挿入開口１１２が設けられている。細胞の連続培養中に細胞の状況をリアルタイムで観察するために、培養バッグの底部には透明な観察領域を設けてもよい。対物レンズ挿入開口１１２は透明な観察領域に組み合わされ、対物レンズを利用して底部から細胞バッグ内の細胞の状況を直に観察できるよう、対物レンズを挿入可能となっている。
【０１２３】
前記弧状の底板は、使用状態では下方に凹陥する弧状をなす。更に、前記対物レンズ挿入開口１１２は、弧状の底板における凹陥した底部領域に設けられている。
【０１２４】
更に、図１に示す好ましい実施形態において、弧状の底板１１の辺縁にはガードプレート１１３が設けられている。ガードプレートは、培養バッグブラケットに対する細胞培養バッグの滑り落ちや変位を防止可能である。
【０１２５】
図２に示す好ましい実施例において、前記弧状の底板１１には加熱プレート１１４が設けられている。加熱プレートは、細胞培養に適した温度を提供するために、細胞培養時の加熱が可能である。
【０１２６】
図１に示すように、前記細胞バッグ固定部材１２は弧状の底板の両側に設置可能であり、弧状の底板の両側辺縁から双方向に延伸する平台１２１を含んでもよい。平台１２１には、細胞バッグの固定部材に組み合わされる部材が設けられている。当該部材は、例えば、機械力、粘着力、磁力等により固定する部材としてもよい。図５に示す好ましい実施形態において、細胞バッグの両側には固定ロッドが設けられている。この場合、細胞バッグの固定ロッドを取り外し可能に接続できるよう、平台には固定ロッド冶具１２２及び／又は固定ロッド挿入機構１２３を設けてもよい。
【０１２７】
前記揺動台２には支持アーム２１１が設計されているため、培養バッグブラケット１に対する高架作用を発揮可能となる。また、培養バッグブラケット１における付属品固定孔１１１の下方には、外付けの付属品を装着又は挿入するための空間を保持する必要がある。揺動台の支持アームは揺動ベース２１の一部として揺動ベースと一体的に成型してもよいし、独立した部材として揺動ベースに装着してもよいし、培養バッグブラケット１と一体的に成型してもよい。支持アームは、細胞培養バッグに外付けの付属品を接続するための空間を予め保持しつつ、培養バッグブラケット１を高架可能なことから、揺動ベース２１に小幅の揺動力を加えるだけで、培養バッグブラケット１が広範囲で揺動可能となる。
【０１２８】
図４〜６に示す好ましい実施例において、揺動ベース２１は平板であり、両端に支持アーム２１１が設けられている。培養バッグブラケット１と揺動ベース２１は接触しておらず、これらの間には、各種のプローブや対物レンズを含む外付けの付属品を装着又は挿入するための隙間が保持されている。
【０１２９】
なお、前記揺動ユニット３１は、揺動動作を実現可能な任意の従来機構とすればよい。
【０１３０】
図４に示す好ましい実施形態において、前記揺動ユニット３１は、ヒンジ接続ベース３１１と少なくとも１つの上下往復運動機構３１２を含む。前記ヒンジ接続ベース３１１はベース３２に設けられている。また、揺動中心を供するよう、揺動台２の揺動ベース２１とヒンジ接続ベース３１１がヒンジ接続されている。前記上下往復運動機構３１２は、揺動ベース２１を揺動中心周りに往復揺動運動させられるよう、揺動ベース２１に対し接続又は押圧されている。
【０１３１】
前記ヒンジ接続ベース３１１は、１又は複数を備えればよい。図６に示す実施例では、揺動がより安定するよう、ベース３２の中央に２つのヒンジ接続ベース３１１が対称に設けられている。上下往復運動機構３１２の動作によって、揺動台は左右に揺動動作可能となる。
【０１３２】
前記上下往復運動機構３１２は、例えば電動押動ロッド、リニアモータ、クランク接続ロッド機構など、往復運動を実現可能な従来の各種機構とすればよい。具体的に、例えば、前記上下往復運動機構３１２はモータ及びカムを含んでもよい。前記モータカムはモータの出力軸に固定される。カムは、揺動ベース２１に対し直接押圧されるか、案内溝内で上下運動可能な押動ロッドを介して押圧されるか、或いはヒンジ接続される。上下往復運動機構３１２のモータは、ベース３２に設置してもよい。
【０１３３】
また、前記上下往復運動機構３１２は、１又は複数とすればよい。通常は、上下往復運動機構３１２を１つ備えれば揺動要求に対応可能である。こうした揺動設計によれば、上下往復運動機構の上下往復運動頻度を調整するか、或いは、上下往復運動機構とヒンジ接続ベースとの距離を調整することで、シェーカーの揺動幅と頻度を容易に調整可能である。
【０１３４】
動作時には、モータ駆動により上下往復運動機構３１２が揺動ベース２１をヒンジ接続ベース周りに揺動運動させる。また、これに伴って、支持アーム２１１に固定されている培養バッグブラケット１が細胞培養バッグ４を揺動させる。ブラケットは、加熱プレートにより細胞培養時に加熱を行う。また、ブラケットの底部に設けられる付属品固定孔１１１を介して、細胞培養バッグに対し各種監視プローブ接続し、細胞の培養状態を検出することが可能である。培養過程では、揺動を停止してブラケット上の対物レンズ挿入開口１１２に対物レンズを挿入することで細胞の状況を直に観察することもできる。
【実施例３】
【０１３５】
実施例３は、非接触式センサコネクタである。
図７〜９に示す非接触式センサコネクタは、基板４１７０１及び開放型のセンサプローブ収容室４１７０２を含む。前記基板４１７０１には透明な仕切り４１７０３が設けられている。前記センサプローブ収容室４１７０２と前記基板４１７０１は互いに接続されており、且つ、前記透明な仕切り４１７０３の一方の側に位置している。また、透明な仕切り４１７０３の他方の側には変換膜が設けられている。
【０１３６】
前記開放型のセンサプローブ収容室とは、前記空間に開口が設けられ、前記開口からセンサプローブを容易に挿入可能なものをいう。
【０１３７】
前記変換膜と前記センサプローブ収容室４１７０２は、前記透明な仕切り４１７０３の両側にそれぞれ設けられている。図８に示す矢印は、変換膜が設けられる側を指している。使用時において、前記変換膜は検出待ち液と接触する。また、センサプローブはセンサプローブ収容室内に固定され、変換膜と対向しつつ、検出待ち液とは透明な仕切りにより隔離される。
【０１３８】
前記基板は検出待ち液の充填容器に接合可能である。細胞培養バッグを例にすると、前記基板４１７０１の一方の側面又は辺縁を前記細胞培養バッグに溶着又は溶接すればよい。細胞培養バッグのうち透明な仕切り４１７０３に対応する位置には開口が設けられており、当該開口を通じて、透明な仕切り上の変換膜は細胞培養バッグ内の培養液と接触可能である。一方、センサプローブ収容室４１７０２に挿入されたセンサプローブは、透明な仕切り４１７０３が存在するため細胞培養バッグ内の培養液とは隔離される。
【０１３９】
好ましくは、前記透明な仕切り４１７０３は無色透明であり、且つ両側が平滑になっている。透明な仕切りを平滑にすることで、変換膜の色の透過にいっそう有利となる。
【０１４０】
前記透明な仕切り４１７０３は前記基板４１７０１の中央に設けられるとは限らず、透明な仕切り周りに細胞培養バッグと結合するだけの十分な幅の基板が保持されていればよい。
【０１４１】
前記センサプローブ収容室４１７０２には、センサプローブを挿接又は螺接可能である。
【０１４２】
好ましい実施例では、図７に示すように、前記センサプローブ収容室４１７０２に雌ネジ４１７０４が設けられる。また、これに対応して、前記センサプローブには雄ネジが設けられる。螺接することで、センサプローブによる検出の安定性をより確実に保証可能となる。
【０１４３】
前記変換膜は、ｐＨ誘導性変色膜又は溶存酸素誘導性変色膜とする。
【０１４４】
ｐＨ誘導性変色膜とは、接触する液体のｐＨ値に応じて透光色を変換可能なものをいう。ｐＨ誘導性変色膜は、ｐＨ指示薬と成膜材料を混合して作製することで得られる。前記ｐＨ誘導性変色膜は従来技術に属し、例えばｐＨ電極に使用されるｐＨ応答膜等とする。
【０１４５】
変換膜がｐＨ誘導性変色膜であるセンサコネクタは、ＲＧＢセンサと白色光源に組み合わせ可能である。この場合のｐＨ値検出メカニズムとしては、ｐＨ誘導性変色膜が接触した液体のｐＨ値に応じて変色することで、白色光源から当該膜を透過する色が影響を受ける。白色光源は、ｐＨ誘導性変色膜に連動してｐＨ信号を色信号に変換可能である。ＲＧＢセンサは、変換膜及び透明な仕切りを透過した色信号を検知すると、変換膜の色とｐＨ値との関係から、検出待ち液充填容器内における検出待ち液のｐＨ値を取得する。なお、変換膜の色とｐＨ値との関係は、ｐＨ値が既知である標準溶液を用いて予め検出し、取得しておけばよい。
【０１４６】
また、溶存酸素誘導性変色膜とは、接触する液体の溶存酸素値に応じて透光色を変換可能なものをいう。溶存酸素誘導性変色膜は、溶存酸素指示薬と成膜材料を混合して作製することで得られる。なお、前記溶存酸素誘導性変色膜は従来技術に属する。
【０１４７】
変換膜が溶存酸素誘導性変色膜であるセンサコネクタは、ＲＧＢセンサと白色光源に組み合わせ可能である。この場合の溶存酸素値の検出メカニズムとしては、溶存酸素誘導性変色膜が接触した液体の溶存酸素濃度に応じて変色することで、白色光源から当該膜を透過する色が影響を受ける。白色光源は溶存酸素誘導性変色膜に連動して溶存酸素信号を色信号に変換可能である。ＲＧＢセンサは、変換膜及び透明な仕切りを透過した色信号を検知すると、色と溶存酸素濃度との関係から、検出待ち液充填容器内における検出待ち液の溶存酸素値を取得する。なお、変換膜の色と溶存酸素との関係は、溶存酸素濃度が既知である標準溶液を用いて予め検出し、取得しておけばよい。
【０１４８】
変換膜をより良好に保護するために、前記透明な仕切り４１７０３のうち変換膜が設けられる側面の外縁には、基板４１７０１から突出する突縁４１７０５が設けられている。前記突縁によって変換膜に対する培養液の衝撃を緩和可能なことから、センサプローブによる検知の安定性がより確実に保証される。
【０１４９】
また、前記センサプローブ収容室４１７０２と基板４１７０１は固定接続してもよいし、取り外し可能に接続してもよい。取り外し可能な接続方式には挿接や螺接等が含まれるが、これらに限らない。
【０１５０】
好ましくは、前記センサプローブ収容室４１７０２と基板４１７０１の接続箇所は、円滑に移行させる。
【０１５１】
本発明の非接触式センサコネクタは、特に細胞培養バッグに適用される。
【０１５２】
本発明の非接触式センサコネクタによれば、検出待ち液充填容器内における検出待ち液のｐＨ及び溶存酸素の状況を色信号に変換可能である。また、センサプローブ収容室内にＲＧＢセンサプローブを接続することで、色信号をレベル信号又は矩形波信号に変換可能となる。ＲＧＢセンサの制御装置は、レベル信号又は矩形波信号を読み取ると、変換膜の色に対応するレベル信号とｐＨ値及び溶存酸素との変換関係から、細胞培養液のｐＨ値及び溶存酸素値を取得する。変換膜の色に対応するレベル信号とｐＨ値及び溶存酸素との変換関係については、例えば、予めｐＨ値又は溶存酸素値が既知である標準溶液を検出してグラフを描くなど、一般的な技術により取得可能である。
【実施例４】
【０１５３】
実施例４は、細胞培養バッグである。
図１０〜１１に示す細胞培養バッグは、密封式バッグ体４１と、バッグ体の両側に設けられる固定部材４２を含む。前記密封式バッグ体４１の天井面には、外部液体サンプル投入口４１１、外部液体注入口４１２、ガス入口４１３及びガス出口４１４が設けられている。また、前記密封式バッグ体４１の底面には、液体回収口４１５及び少なくとも１つのセンサコネクタ４１７が設けられている。前記外部液体サンプル投入口４１１、外部液体注入口４１２、ガス入口４１３、ガス出口４１４及び液体回収口４１５には、いずれも無菌高速コネクタ４１８（図１３、図１４参照）が設けられている。
【０１５４】
細胞培養バッグの天井面に外部液体サンプル投入口、外部液体注入口、ガス入口及びガス出口を設けているのは、細胞培養中に培養装置を移動させずとも、細胞培養液や外部液体（例えば、ペニシリン溶液、ストレプトマイシン溶液、接種液等）を添加可能とするとともに、細胞培養に要する雰囲気（例えば二酸化炭素）を供給可能とするためである。また、細胞培養バッグの底面に液体回収口を設けているのは、培養装置を移動することなく、培養液の全部又は一部を交換可能とするためである。また、細胞培養バッグの底面にはセンサコネクタが設けられているため、センサを接続して細胞培養バッグ内の関連指標を監視・測定することが可能である。
【０１５５】
なお、高速コネクタとは、工具を用いることなく管路の着脱を実現可能なコネクタのことをいう。ここで使用する無菌高速コネクタは一般的な無菌高速コネクタであり、市販のものを購入すればよい。無菌高速コネクタは、バッグ体に対し溶接又は溶着可能である。
【０１５６】
前記密封式バッグ体は可撓性材質からなる。前記可撓性材質とは、力を受けた場合に変形可能な材質をいう。好ましくは、前記密封式バッグ体に使用される材質はＰＥとＥＶＯＨを複合してなる。
【０１５７】
好ましい実施例において、前記密封式バッグ体に使用される材質は多層複合構造である。好ましくは、前記密封式バッグ体の最内層はポリエチレン（ＰＥ）層とする。最内層とは培養液に接触する層のことであり、培養液に接触する部分を低溶出性且つ非動物由来の安定したＰＥ材料とする。
【０１５８】
より好ましい実施例において、前記密封式バッグ体に使用される材質は５層複合構造とし、内から外に向かって順に、ポリエチレン（ＰＥ）層、接着層、エチレン・プロピレンアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）層、接着層及びポリエチレン（ＰＥ）とする。このような５層複合構造からなる材質は従来技術であり、市販のものを購入すればよい。
【０１５９】
密封式バッグ体を構成するバッグシートの厚さは一般的なものとすればよく、好ましい実施例では０．３２５ｍｍとする。本発明の細胞培養バッグはγ線で消毒・殺菌可能であり、照射線量は≧２５Ｇｙ且つ≦５０Ｇｙとする。また、加熱により密封可能である。
【０１６０】
本発明の好ましい実施例では、図１２に示すように、前記密封式バッグ体は、上バッグシート４１６１、下バッグシート４１６２、左側バッグシート４１６３及び右側バッグシート４１６４により立体的なバッグ内腔を囲繞している。好ましくは、前記左側バッグシート４１６３と前記右側バッグシート４１６４の下底辺が弧状をなしている。底辺を弧状に設計することで、細胞培養バッグは給気後に３Ｄ形状をなし、培養台での揺動中に発生する剪断力がより小さくなるため、剪断力による細胞の損傷が最低限に抑えられる。図１２に示す実施例では、前記左側バッグシート４１６３と前記右側バッグシート４１６４がいずれも楕円形をなしており、前記上バッグシート４１６１と下バッグシート４１６２が矩形をなしている。
【０１６１】
図１１に示す好ましい実施例において、前記バッグ体４１の底部中央には透明な観察領域４１９が設けられている。透明な観察領域が細胞培養バッグの底部に設けられているため、培養台に細胞形態観察装置を設ければ、底部から細胞培養バッグ内の細胞状況を直に観察可能となる。
【０１６２】
前記センサコネクタは１又は複数設ければよい。好ましくは、図１１及び図１４に示す好ましい実施例において、センサコネクタは２つ設けられている。これらのうち、一方はｐＨ値センサプローブを接続するためのセンサコネクタ４１７１であり、他方は溶存酸素（ＤＯ）センサプローブを接続するためのセンサコネクタ４１７２である。
【０１６３】
センサコネクタは、接触式のセンサコネクタとしてもよいし、非接触式のセンサコネクタとしてもよい。好ましい実施例において、センサコネクタは非接触式のセンサコネクタとする。即ち、センサプローブが前記センサコネクタに挿入された後に、プローブがバッグ体内の培養液に接触しないようにする。
【０１６４】
好ましい実施例において、前記非接触式のセンサコネクタは、図７〜９に示すように、基板４１７０１及びセンサプローブ収容室４１７０２を含み、前記基板の中央に透明な仕切り４１７０３が設けられている。前記センサプローブ収容室４１７０２と前記基板４１７０１は互いに接続されており、且つ、前記透明な仕切り４１７０３の一方の側に位置している。また、前記透明な仕切りの他方の側（図中の矢印が指す方向）には変換膜が設けられている。ｐＨ値センサプローブを接続するためのセンサコネクタの場合、前記変換膜はｐＨ誘導性変色膜である。ｐＨ誘導性変色膜は、ｐＨ指示薬と成膜材料を混合して作製することで得られる。前記ｐＨ誘導性変色膜は従来技術に属し、例えばｐＨ電極に使用されるｐＨ応答膜等とする。溶存酸素センサプローブを接続するためのセンサコネクタの場合、前記変換膜は溶存酸素誘導性変色膜である。溶存酸素誘導性変色膜は、溶存酸素指示薬と成膜材料を混合して作製することで得られる。前記溶存酸素誘導性変色膜は従来技術に属する。
【０１６５】
前記センサコネクタを介して、細胞培養バッグ内における培養液のｐＨ及び溶存酸素の状況は色信号に変換される。また、センサコネクタ内にＲＧＢセンサを接続することで色信号を読取可能となるため、変換膜の色とｐＨ値及び溶存酸素との関係から細胞培養液のｐＨ値及び溶存酸素値が得られる。
【０１６６】
非接触式のセンサプローブに組み合わせて使用されるＲＧＢカラーセンサは殺菌・消毒が不要なため、操作がより容易となるだけでなく、いっそう良好に汚染を予防可能となる。
【０１６７】
また、前記接触式のセンサコネクタは一般的な無菌高速コネクタとすればよく、消毒済みのｐＨセンサ又は溶存酸素センサのプローブに対し直に挿接又は螺接すればよい。なお、前記非接触式のセンサコネクタから透明な仕切りと変換膜を除去すれば、接触式のセンサコネクタとすることができる。
【０１６８】
前記固定部材４は、培養台において前記細胞培養バッグを係止するものであり、液体を充填したバッグ体を固定可能な従来の各種部材を用いて細胞培養バッグの固定を実現すればよい。例えば、単独で用いても固定を実現可能な部材や、粘着性を有する部材等としてもよい。また、例えば、機械力、粘着力、磁力で固定する部材など、培養台に設けられる連携装置と組み合わせることで固定作用を奏する部材としてもよい。図１２に示す実施例において、前記固定部材は固定ロッドである。前記固定ロッドは、細胞培養バッグを固定するとの目的が達成されるよう、培養台に増設される固定ロッド冶具又は固定ロッド挿入機構に対し取り外し可能に接続可能である。
【０１６９】
更に、前記バッグ体４１の両端には密封領域４４が設けられており、前記固定ロッドが密封領域内に配置される。
【０１７０】
本発明の細胞培養バッグは、使用時に固定部材４２を介して培養台に固定可能である。また、無菌高速コネクタを介し、細胞培養バッグの外部液体サンプル投入口４１１、外部液体注入口４１２、ガス入口４１３、ガス出口４１４、液体回収口４１５を、それぞれ管路を経由して外部液体やガスの供給又は液体やガスの回収を行う装置に接続するとともに、前記センサコネクタに対し相応のセンサプローブを挿接する。細胞の培養過程では、随時必要に応じて、外部液体の追加、培養液の交換、適切な細胞培養雰囲気の供給を行うとともに、細胞培養液の状況や細胞の成長状況を監視・制御する。
【０１７１】
具体的には、図１３に示すように、前記外部液体サンプル投入口４１１は、無菌高速コネクタ４１８を介して外部管路に迅速に接続可能である。前記外部管路はシリコーンチューブ４３１とルアーテーパー４３２を順に含み、外部液体供給装置に接続可能とされる。また、複数の外部液体蓄積ユニットを接続すべく、シリコーンチューブには更に三方弁４３３を接続してもよい。
【０１７２】
また、図１３に示すように、前記外部液体注入口４１２は、無菌高速コネクタ４１８を介して外部管路に迅速に接続可能である。前記外部管路は、シリコーンチューブ４３１、ルアーテーパー４３２、無針サンプル採取器４３４を順に含み、外部液体供給装置に接続可能とされる。
【０１７３】
また、図１３に示すように、前記ガス入口４１３は、無菌高速コネクタ４１８を介して外部管路に迅速に接続可能である。前記外部管路は、シリコーンチューブ４３１と空気フィルタ４３５を順に含み、外部ガス供給装置に接続可能とされる。
【０１７４】
また、図１３に示すように、前記ガス出口４１４は、無菌高速コネクタ４１８を介して外部管路に迅速に接続可能である。前記外部管路は、シリコーンチューブ４３１、空気フィルタ４３５、シリコーンチューブ４３１、空気遮断弁４３６を順に含み、外部又はガス収集装置に連通可能とされる。
【０１７５】
図１４に示すように、前記液体回収口４１５は、無菌高速コネクタ４１８を介して外部管路に迅速に接続可能である。前記外部管路はシリコーンチューブ４３１とルアーテーパー４３２を順に含み、外部液体収集装置に接続可能とされる。
【０１７６】
管路のシリコーンチューブには、サンプルの出し入れを制御するためのクリップ４３７が設けられている。また、管路の各部材は結束バンド４３８により密封接続可能である。
【０１７７】
本発明の細胞培養バッグによれば、以下の細胞培養要求が満たされる。
（１）交換不要の連続培養条件が満たされる：細胞は培養開始時には少量であるが、培養による細胞密度の増加に伴い、絶えず細胞培養液を増加せねばならない。本発明の細胞培養バッグによれば、細胞培養開始時の少量下であっても、細胞培養バッグ内で培養することが可能である。
（２）細胞培養の温度条件が満たされる：培養開始時の細胞量に関わらず、本発明の細胞培養バッグで培養しつつ、細胞培養バッグを加温処理することが可能である。
（３）細胞培養時のｐＨや溶存酸素（ＤＯ）等の条件が満たされる：３Ｄ培養バッグとして設計されているため、細胞培養に必須のガス装置を接続し、雰囲気を調整することで培養液のｐＨ値や溶存酸素を修正可能である。
（４）細胞培養過程におけるｐＨ、溶存酸素の非接触検知に対応：培養バッグに特殊な無害・非毒性の光化学反応材料を設置することで、細胞培養バッグを通して培養液のｐＨ、溶存酸素（ＤＯ）を監視・測定可能である。
（５）細胞培養の無菌条件が満たされる：培養バッグ上の培養液入口、回収管接続口、ガス出入口といったすべての接続口に無菌高速接続方式を実施するとともに、ガス出入口にガスフィルタを装着することで、無菌状態での細胞培養が保証される。
（６）細胞培養装置の揺動中に培養バッグ内の細胞が受ける剪断力が小さくなるため、細胞の成長に有利である。
【実施例５】
【０１７８】
実施例５は、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡である。
図１５に示す細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡は、照明部材、可動式ブラケット９、支持ベース５、対物レンズ６１、感光部材１０、管径ユニット６、Ａ／Ｄ変換ユニット、制御システム及び電源モジュールを含むが、これらに限らない。照明部材は可動式ブラケット９の先端部に設けられ、可動式ブラケット９は支持ベース５に設けられる。管径ユニット６は可動式ブラケット９の下部に設けられ、対物レンズ６１は管径ユニット６に設けられて照明部材の下方に対応している。感光部材１０は管径ユニット６内に設けられて対物レンズ６１の光源信号を収集する。Ａ／Ｄ変換ユニットは感光部材１０に接続されており、制御システムはＡ／Ｄ変換ユニットに接続されている。電源モジュールは、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡に電気を供給する。
【０１７９】
本実施例では感光部材としてＣＣＤセンサを用い、Ａ／Ｄ変換ユニットがＣＣＤセンサにより取得された画像信号を制御システムに伝達する。制御システムは、その時点で対物レンズにより観測された内容をチェックするためのコンピュータに設けられるチェックユニットと、保存すべき観測内容を蓄積するための蓄積ユニットを含む。
【０１８０】
本実施例において、照明部材は可動式ブラケット９の先端部に設けられている。照明部材は、円形のソケット８と、円形のソケット８に設けられて複数の同心円を描くように配列されたＬＥＤライトを含むがこれらに限らない。なお、同心円は５つとすることが好ましい。対物レンズからソケットまでの距離は２５ｃｍとするが、通常は１０〜３０ｃｍとしてもよい。また、各同心円には１０〜２０個のＬＥＤライトが含まれ、装置全体に光を供給する。各同心円の円周上のライトは、同時にオン／オフ可能である。
【０１８１】
図１６に示すように、照明部材は更にレンズ８２を含む。レンズはＬＥＤライトの下方に設けられており、ＬＥＤライトから発せられた光線がレンズを経由して屈折することで、暗視野照明要求が満たされる。対物レンズが垂直に上方を向いている場合、照明部材から発せられた光線と水平面との夾角は角度Ａ未満となる。前記角度Ａは、照明部材から発せられた真中の光線８３と対物レンズ６１の水平軸との夾角である。前記レンズは光線の方向を変更するためのものであり、好ましくは、照明部材から発せられた光線はレンズを経由して屈折した後、大部分が対物レンズに入射する。
【０１８２】
好ましい実施例では、図１５に示すように、支持ベース５が、ステッピングモータ５０１、摺動機構及びベース５０３を含む。摺動機構はスライドブロック５０２と摺動レールを含み、スライドブロック５０２は摺動レールを介してベース５０３に接続されている。ステッピングモータ５０１は制御システムに接続されるとともに、ベース５０３の一端に設けられている。また、スライドブロック５０２はステッピングモータ５０１に接続されており、可動式ブラケット９はスライドブロック５０２に設けられている。当業者であれば周知のように、ステッピングモータ５０１は現在市販されている通常のステッピングモータにより実現可能である。ステッピングモータ５０１は、顕微鏡全体に対する可動式ブラケット２の相対位置を変更するよう、スライドブロック５０２を移動可能である。
【０１８３】
本実施例において、管径ユニット６は可動式ブラケット９に摺接している。管径ユニット６のうち可動式ブラケット９に接続される箇所にはスライド溝が設けられており、管径ユニット６はスライド溝に沿って上下に摺動可能である。可動式ブラケット９の対向する両側には貫通孔が設けられており、２つの貫通孔にはそれぞれネジが設けられている。よって、管径ユニット６を上方に調節したい場合には、ネジを緩めて管径ユニット６を移動させ、適切な位置に調節してからネジを締めればよい。なお、いうまでもなく、このような上下の調節は軽微な調節にすぎず、調節範囲は最大で５ｃｍとすればよい。また、いうまでもなく、市場において既知のその他類似の係合装置を用いて固定作用を発揮してもよい。更に、必要に応じて、制御システムによりＬＥＤライトの開閉を制御して観察時の要求を満たしてもよい。
【０１８４】
図１７を参照して、設計案をより最適化すべく、制御システム７は、暗視野顕微鏡照明部材制御ユニット７０１と、例えば使用者が特定の数値を入力することでステッピングモータを制御し、可動式ブラケット２の移動距離を制御可能とする暗視野顕微鏡可動式ブラケット制御ユニット７０２と、主に使用者がその時点で対物レンズにより観察可能な内容をチェックするための暗視野顕微鏡チェックユニット７０３と、主に使用者が保存すべきと考える観察内容を今後のチェックに備えて蓄積するための暗視野顕微鏡蓄積ユニット７０４と、を含むがこれらに限らない。
【０１８５】
また、他の実施例において、可動式ブラケット９は中空構造を有しており、中空構造内に照明部材制御ユニットを設置可能である。
【０１８６】
なお、当業者であれば理解するように、上記の制御システムによる照明部材の制御過程、ＣＣＤで取得された画像信号の変換過程及び支持ベース５の移動制御過程は、従来技術のコンピュータ、集積回路モジュール、プログラマブルロジックデバイス、その他のハードウェア又は従来のソフトウェアモジュールにより実現可能である。
【０１８７】
本装置を用いれば、サンプルの観察時、特に、細胞バッグ又は細胞工場内で培養する細胞を観察するにあたり極めて大きな優位性を有する。サンプルを観察する際には、培養容器全体が照明部材と対物レンズ６１の間に配置されるよう、制御システム７によって可動式ブラケット９を移動させる。また、観察が終了すると、制御システム７によって可動式ブラケット９を培養容器から離開するよう移動させる。再び観察したい場合には、制御システムによって可動式ブラケット９の位置を移動させればよい。
【実施例６】
【０１８８】
実施例６は、全自動細胞培養システムである。
図１８の全自動細胞培養システムを参照して、当該システムは、制御モジュール、制御プラットフォーム、細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡、細胞培養用シェーカー、細胞培養バッグ及び電源モジュールを少なくとも含む。制御モジュールは制御プラットフォームに接続されており、制御プラットフォームは、細胞培養用シェーカーと細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡にそれぞれ接続されて制御を実施する。細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡は、細胞培養用シェーカーで培養される細胞を観察するためのものである。前記細胞培養バッグは細胞培養用シェーカーに設置される。前記電源モジュールは、システム全体に電気を供給する。
【０１８９】
細胞培養用シェーカーについて説明する。
全自動細胞培養システムにおける細胞培養用シェーカーは、図４〜６に示すように、培養バッグブラケット１、揺動台２及び揺動装置３を含む。前記培養バッグブラケット１には、弧状の底板１１と細胞培養バッグ固定部材１２が設けられている。前記揺動台２は揺動ベース２１を含み、前記揺動ベース２１には支持アーム２１１が設けられている。前記培養バッグブラケット１と前記揺動台２は支持アーム２１１を介して固定接続される。前記揺動装置３はベース３２を含み、ベースに揺動ユニット３１が設けられている。また、前記揺動ベース２１と揺動ユニット３１が接続される。
【０１９０】
好ましい実施例では、図１に示すように、前記弧状の底板１１には対物レンズ挿入開口１１２が設けられている。細胞の連続培養中に細胞の状況をリアルタイムで観察するために、培養バッグの底部には透明な観察領域が設けられる。対物レンズ挿入開口１１２は透明な観察領域に組み合わされ、対物レンズを利用して底部から細胞培養バッグ内の細胞の状況を直に観察できるよう、対物レンズを挿入可能となっている。
【０１９１】
前記弧状の底板１１には、弧状の３Ｄ細胞培養バッグ４における本体部分が収容される。弧状の底板が設計されているため、細胞培養過程において、弧状の３Ｄ細胞培養バッグは底部を弧状に維持することが可能となる。結果、細胞培養過程において、培養台の揺動に伴う剪断力が最小限に抑えられるため、剪断力による細胞の損傷もまた最小限となる。
【０１９２】
好ましくは、前記弧状の底板の両側辺が弧状となっている。
【０１９３】
更に、図１に示すように、前記弧状の底板１１には１又は複数の付属品固定孔１１１を設けてもよい。好ましくは、前記固定孔１１１には、外付けの付属品がより良好に固定されるよう雌ネジが設けられている。外付けの付属品は、ｐＨ値や溶存酸素値を検知するプローブ等の各種検知器用プローブとしてもよい。また、外付けの付属品は、各種の外部液体導入管、注入部材、液体導出管、外部ガス輸送管といった細胞の連続培養に用いられる付属品としてもよい。
【０１９４】
前記弧状の底板は、使用状態では下方に凹陥する弧状をなす。更に、前記対物レンズ挿入開口１１２は、弧状の底板における凹陥した底部領域に設けられている。
【０１９５】
更に、図１に示す好ましい実施形態において、弧状の底板１１の辺縁にはガードプレート１１３が設けられている。ガードプレートは、培養バッグブラケットに対する細胞培養バッグの滑り落ちや変位を防止可能である。
【０１９６】
図２に示す好ましい実施例において、前記弧状の底板１１には加熱プレート１１４が設けられている。加熱プレートは、細胞培養に適した温度を提供するために、細胞培養時の加熱が可能である。制御モジュールは、細胞培養バッグ４の所望の温度を設定可能であり、加熱プレートの加熱を制御する。
【０１９７】
図１に示すように、前記細胞バッグ固定部材１２は弧状の底板の両側に設置可能であり、弧状の底板の両側辺縁から双方向に延伸する平台１２１を含んでもよい。平台１２１には、細胞培養バッグの固定部材に組み合わされる部材が設けられている。当該部材は、例えば、機械力、粘着力、磁力等により固定する部材としてもよいし、平台１２１にネジ孔とナットを設けることで細胞培養バッグ４を平台に固定してもよい。図５に示す実施形態において、細胞培養バッグ４の両側には固定ロッドが設けられている。この場合、細胞培養バッグ４の固定ロッドを取り外し可能に接続できるよう、平台には固定ロッド冶具１２２及び／又は固定ロッド挿入機構１２３を設けてもよい。
【０１９８】
前記揺動台２には支持アーム２１１が設計されているため、培養バッグブラケット１に対する高架作用を発揮可能となる。また、培養バッグブラケット１における付属品固定孔１１１の下方には、外付けの付属品を装着又は挿入するための空間を保持する必要がある。揺動台の支持アームは揺動ベース２１の一部として揺動ベースと一体的に成型してもよいし、独立した部材として揺動ベースに装着してもよいし、培養バッグブラケット１と一体的に成型してもよい。支持アームは、細胞培養バッグに外付けの付属品を接続するための空間を予め保持しつつ、培養バッグブラケット１を高架可能なことから、揺動ベース２１に小幅の揺動力を加えるだけで、培養バッグブラケット１が広範囲で揺動可能となる。
【０１９９】
図４〜６に示す好ましい実施例において、揺動ベース２１は平板であり、両端に支持アーム２１１が設けられている。培養バッグブラケット１と揺動ベース２１は接触しておらず、これらの間には、各種のプローブや対物レンズを含む外付けの付属品を装着又は挿入するための隙間が保持されている。
【０２００】
なお、前記揺動ユニット３１は、揺動動作を実現可能な任意の従来機構とすればよい。
【０２０１】
図４に示す好ましい実施形態において、前記揺動ユニット３１は、ヒンジ接続ベース３１１と少なくとも１つの上下往復運動機構３１２を含む。前記ヒンジ接続ベース３１１はベース３２に設けられている。また、揺動中心を供するよう、揺動台２の揺動ベース２１とヒンジ接続ベース３１１がヒンジ接続されている。前記上下往復運動機構３１２は、揺動ベース２１を揺動中心周りに往復揺動運動させられるよう、揺動ベース２１に対し接続又は押圧されている。
【０２０２】
前記ヒンジ接続ベース３１１は、１又は複数を備えればよい。図６に示す実施例では、揺動がより安定するよう、ベース３２の中央に２つのヒンジ接続ベース３１１が対称に設けられている。上下往復運動機構３１２の動作によって、揺動台は左右に揺動動作可能となる。
【０２０３】
前記上下往復運動機構３１２は、例えば電動押動ロッド、リニアモータ、クランク接続ロッド機構など、往復運動を実現可能な従来の各種機構とすればよい。具体的に、例えば、前記上下往復運動機構３１２はモータ及びカムを含んでもよい。前記モータカムはモータの出力軸に固定される。カムは、揺動ベース２１に対し直接押圧されるか、案内溝内で上下運動可能な押動ロッドを介して押圧されるか、或いはヒンジ接続される。上下往復運動機構３１２のモータは、ベース３２に設置してもよい。
【０２０４】
また、前記上下往復運動機構３１２は、１又は複数とすればよい。通常は、上下往復運動機構３１２を１つ備えれば揺動要求に対応可能である。こうした揺動設計によれば、上下往復運動機構の上下往復運動頻度を調整するか、或いは、上下往復運動機構とヒンジ接続ベースとの距離を調整することで、シェーカーの揺動幅と頻度を容易に調整可能である。
【０２０５】
動作時には、モータ駆動により上下往復運動機構３１２が揺動ベース２１をヒンジ接続ベース周りに揺動運動させる。また、これに伴って、支持アーム２１１に固定されている培養バッグブラケット１が細胞培養バッグ４を揺動させる。ブラケットは、加熱プレートにより細胞培養時に加熱を行う。また、ブラケットの底部に設けられる付属品固定孔１１１を介して、細胞培養バッグに対し各種監視プローブ接続し、細胞の培養状態を検出することが可能である。培養過程では、揺動を停止してブラケット上の対物レンズ挿入開口１１２に対物レンズを挿入することで細胞の状況を直に観察することもできる。
【０２０６】
細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡について説明する。
全自動細胞培養システムにおいて細胞培養のオンライン観察に用いられる暗視野顕微鏡は、図１５に示すように、照明部材、可動式ブラケット９、支持ベース５、対物レンズ６１、感光部材１０、管径ユニット６、Ａ／Ｄ変換ユニットを含むが、これらに限らない。照明部材は可動式ブラケット９の先端部に設けられ、可動式ブラケット９は支持ベース５に設けられる。管径ユニット６は可動式ブラケット９の下部に設けられ、対物レンズ１０１は管径ユニット６に設けられて照明部材の下方に対応している。感光部材１０は管径ユニット６内に設けられて対物レンズ６１の光源信号を収集する。Ａ／Ｄ変換ユニットは感光部材１０と支持ベース５に接続されており、制御モジュールはＡ／Ｄ変換ユニットに接続されている。
【０２０７】
本実施例では感光部材としてＣＣＤセンサを用い、Ａ／Ｄ変換ユニットがＣＣＤセンサにより取得された画像信号を制御モジュールに伝達する。制御モジュールは、その時点で対物レンズにより観測された内容をチェックするためのコンピュータに設けられるチェックユニットと、保存すべき観測内容を蓄積するための蓄積ユニットを含む。
【０２０８】
本実施例において、照明部材は可動式ブラケット９の先端部に設けられている。照明部材は、円形のソケット８と、円形のソケット８に設けられて複数の同心円を描くように配列されたＬＥＤライトを含むがこれらに限らない。なお、同心円は例えば５つとする。ソケットから対物レンズまでの距離は１８ｃｍとするが、通常は１０〜３０ｃｍとしてもよい。また、各同心円には１０〜２０個のＬＥＤライトが含まれ、装置全体に光を供給する。各同心円の円周上のライトは、同時にオン／オフ可能である。
【０２０９】
図１６に示すように、暗視野照明に対応すべく、対物レンズが垂直に上方を向いている場合、照明部材から発せられた光線と水平面との夾角は角度Ａ未満となる。前記角度Ａは、照明部材から発せられた真中の光線８３と対物レンズ６１の水平軸との夾角である。前記レンズは光線の方向を変更するためのものであり、好ましくは、照明部材から発せられた光線はレンズを経由して屈折した後、大部分が対物レンズに入射する。
【０２１０】
本実施例において、支持ベース５は、ステッピングモータ５０１、摺動機構及びベース５０３を含む。摺動機構はスライドブロック５０２と摺動レールを含み、スライドブロック５０２は摺動レールを介してベース５０３に接続されている。ステッピングモータ５０１は制御モジュールに接続されるとともに、ベース５０３の一端に設けられている。また、スライドブロック５０２はステッピングモータ５０１に接続されており、可動式ブラケット２はスライドブロック５０２に設けられている。当業者であれば周知のように、ステッピングモータ５０１は現在市販されている通常のステッピングモータ５０１により実現可能である。ステッピングモータ５０１は、顕微鏡全体に対する可動式ブラケット９の相対位置を変更するよう、スライドブロック５０２を移動可能である。
【０２１１】
本実施例において、管径ユニット６は可動式ブラケット９に摺接している。管径ユニット６のうち可動式ブラケット９に接続される箇所にはスライド溝が設けられており、管径ユニット６はスライド溝に沿って上下に摺動可能である。可動式ブラケット９の対向する両側には貫通孔が設けられており、２つの貫通孔にはそれぞれネジが設けられている。よって、管径ユニット６を上方に調節したい場合には、ネジを緩めて管径ユニット６を移動させ、適切な位置に調節してからネジを締めればよい。なお、いうまでもなく、このような上下の調節は軽微な調節にすぎず、調節範囲は最大で５ｃｍとする。また、いうまでもなく、市場において既知のその他類似の係合装置を用いて固定作用を発揮してもよい。また、いうまでもなく、必要に応じて制御モジュールによりＬＥＤライトの開閉を制御して観察時の要求を満たしてもよい。
【０２１２】
他の実施例において、可動式ブラケット９は中空構造を有しており、中空構造内に照明部材制御ユニットを設置可能である。
【０２１３】
本装置を用いれば、サンプルの観察時に極めて大きな優位性を有する。サンプルを観察する際には、培養容器全体が照明部材と対物レンズ６１の間に配置されるよう、制御モジュールによって可動式ブラケット９を移動させる。そして、対物レンズ６１が細胞培養用シェーカーの対物レンズ挿入開口１１２を通じて細胞を観察すると、制御モジュールによって可動式ブラケット９を培養容器から離開するよう移動させる。また、再び観察したい場合には、制御モジュールによって可動式ブラケット９の位置を移動させればよい。
【０２１４】
細胞培養バッグについて説明する。
全自動細胞培養システムで用いる細胞培養バッグを図１０及び１１に示す。細胞培養バッグ４は、密封式バッグ体４１と、バッグ体の両側に設けられる固定部材４２を含む。前記密封式バッグ体４１の天井面には、外部液体サンプル投入口４１１、外部液体注入口４１２、ガス入口４１３及びガス出口４１４が設けられている。また、前記密封式バッグ体４１の底面には、液体回収口４１５及び少なくとも１つのセンサコネクタ４１７が設けられている。前記外部液体サンプル投入口４１１、外部液体注入口４１２、ガス入口４１３、ガス出口４１４及び液体回収口４１５には、いずれも無菌高速コネクタ４１８が設けられている。
【０２１５】
細胞培養バッグ４の天井面に外部液体サンプル投入口、外部液体注入口、ガス入口及びガス出口を設けているのは、細胞培養中に培養装置を移動させずとも、細胞培養液や外部液体（例えば、ペニシリン溶液、ストレプトマイシン溶液、接種液等）を添加可能とするとともに、細胞培養に要する雰囲気（例えば二酸化炭素）を供給可能とするためである。また、細胞培養バッグの底面に液体回収口を設けているのは、培養装置を移動することなく、培養液の全部又は一部を交換可能とするためである。また、細胞培養バッグの底面にはセンサコネクタが設けられているため、センサを接続して細胞培養バッグ内の関連指標を監視・測定することが可能である。
【０２１６】
なお、高速コネクタとは、工具を用いることなく管路の着脱を実現可能なコネクタのことをいう。ここで使用する無菌高速コネクタは一般的な無菌高速コネクタであり、市販のものを購入すればよい。無菌高速コネクタは、バッグ体に対し溶接又は溶着可能である。
【０２１７】
前記密封式バッグ体は可撓性材質からなる。前記可撓性材質とは、力を受けた場合に変形可能な材質をいう。好ましくは、前記密封式バッグ体に使用される材質はＰＥとＥＶＯＨを複合してなる。
【０２１８】
好ましい実施例において、前記密封式バッグ体に使用される材質は多層複合構造である。好ましくは、前記密封式バッグ体の最内層はポリエチレン（ＰＥ）層とする。最内層とは培養液に接触する層のことであり、培養液に接触する部分を低溶出性且つ非動物由来の安定したＰＥ材料とする。
【０２１９】
より好ましい実施例において、前記密封式バッグ体に使用される材質は５層複合構造とし、内から外に向かって順に、ポリエチレン（ＰＥ）層、接着層、エチレン・プロピレンアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）層、接着層及びポリエチレン（ＰＥ）とする。このような５層複合構造からなる材質は従来技術であり、市販のものを購入すればよい。
【０２２０】
密封式バッグ体を構成するバッグシートの厚さは一般的なものとすればよく、好ましい実施例では０．３２５ｍｍとする。本発明の細胞培養バッグはγ線で消毒・殺菌可能であり、照射線量は≧２５Ｇｙ且つ≦５０Ｇｙとする。また、加熱により密封可能である。
【０２２１】
本発明の好ましい実施例において、前記密封式バッグ体は、図１２に示すように、上バッグシート４１６１、下バッグシート４１６２、左側バッグシート４１６３及び右側バッグシート４１６４により立体的なバッグ内腔を囲繞している。好ましくは、前記左側バッグシート４１６３と前記右側バッグシート４１６４の下底辺が弧状をなしている。底辺を弧状に設計することで、細胞培養バッグは給気後に３Ｄ形状をなし、培養台での揺動中に発生する剪断力がより小さくなるため、剪断力による細胞の損傷が最低限に抑えられる。図１２に示す実施例では、前記左側バッグシート４１６３と前記右側バッグシート４１６４がいずれも楕円形をなしており、前記上バッグシート４１６１と下バッグシート４１６２が矩形をなしている。
【０２２２】
図１１に示す好ましい実施例において、前記バッグ体４１の底部中央には透明な観察領域４１９が設けられている。透明な観察領域が細胞培養バッグの底部に設けられているため、培養台に細胞形態観察装置を設ければ、底部から細胞培養バッグ内の細胞状況を直に観察可能となる。
【０２２３】
前記センサコネクタは１又は複数設ければよい。好ましくは、図１１及び図１４に示す好ましい実施例において、センサコネクタは２つ設けられている。これらのうち、一方はｐＨ値センサプローブを接続するためのセンサコネクタ４１７１であり、他方は溶存酸素（ＤＯ）センサプローブを接続するためのセンサコネクタ４１７２である。
【０２２４】
センサコネクタは、接触式のセンサコネクタとしてもよいし、非接触式のセンサコネクタとしてもよい。好ましい実施例において、センサコネクタは非接触式のセンサコネクタとする。即ち、センサプローブが前記センサコネクタに挿入された後に、プローブがバッグ体内の培養液に接触しないようにする。
【０２２５】
図１４に示す好ましい実施例では、図７〜９に示すように、前記非接触式のセンサコネクタは基板４１７０１及びセンサプローブ収容室４１７０２を含み、前記基板の中央に透明な仕切り１７０３が設けられている。前記センサプローブ収容室１７０２と前記基板４１７０１は互いに接続されており、且つ、前記透明な仕切り４１７０３の一方の側に位置している。また、前記透明な仕切りの他方の側（図中の矢印が指す方向）には変換膜が設けられている。ｐＨ値センサプローブを接続するためのセンサコネクタの場合、前記変換膜はｐＨ誘導性変色膜である。ｐＨ誘導性変色膜は、ｐＨ指示薬と成膜材料を混合して作製することで得られる。前記ｐＨ誘導性変色膜は従来技術に属し、例えばｐＨ電極に使用されるｐＨ応答膜等とする。溶存酸素センサプローブを接続するためのセンサコネクタの場合、前記変換膜は溶存酸素誘導性変色膜である。溶存酸素誘導性変色膜は、溶存酸素指示薬と成膜材料を混合して作製することで得られる。前記溶存酸素誘導性変色膜は従来技術に属する。
【０２２６】
前記センサコネクタを介して、細胞培養バッグ内における培養液のｐＨ及び溶存酸素の状況は色信号に変換される。また、センサコネクタ内にＲＧＢセンサを接続することで色信号を読取可能となるため、変換膜の色とｐＨ値及び溶存酸素との関係から細胞培養液のｐＨ値及び溶存酸素値が得られる。センサコネクタの信号から取得されたｐＨ及び溶存酸素の結果は、記録及びチェックのために、最終的に制御モジュールに伝送される。
【０２２７】
非接触式のセンサプローブに組み合わせて使用されるＲＧＢカラーセンサは殺菌・消毒が不要なため、操作がより容易となるだけでなく、いっそう良好に汚染を予防可能となる。
【０２２８】
また、前記接触式のセンサコネクタは一般的な無菌高速コネクタとすればよく、消毒済みのｐＨセンサ又は溶存酸素センサのプローブに対し直に挿接又は螺接すればよい。なお、前記非接触式のセンサコネクタから透明な仕切りと変換膜を除去すれば、接触式のセンサコネクタとすることができる。
【０２２９】
前記固定部材４２は、培養台において前記細胞培養バッグを係止するものであり、液体を充填したバッグ体を固定可能な従来の各種部材を用いて細胞培養バッグの固定を実現すればよい。例えば、単独で用いても固定を実現可能な部材や、粘着性を有する部材等としてもよい。また、例えば、機械力、粘着力、磁力で固定する部材など、培養台に設けられる連携装置と組み合わせることで固定作用を奏する部材としてもよい。図１２に示す実施例において、前記固定部材は固定ロッドである。前記固定ロッドは、細胞培養バッグを固定するとの目的が達成されるよう、培養台に増設される固定ロッド冶具又は固定ロッド挿入機構に対し取り外し可能に接続可能である。
【０２３０】
更に、前記バッグ体４１の両端には密封領域４４が設けられており、前記固定ロッドが密封領域内に配置される。
【０２３１】
本発明の細胞培養バッグは、使用時に固定部材４２を介して培養台に固定可能である。また、無菌高速コネクタを介し、細胞培養バッグの外部液体サンプル投入口４１１、外部液体注入口４１２、ガス入口４１３、ガス出口４１４、液体回収口４１５を、それぞれ管路を経由して外部液体やガスの供給又は液体やガスの回収を行う装置に接続するとともに、前記センサコネクタに対し相応のセンサプローブを挿接する。細胞の培養過程では、随時必要に応じて、外部液体の加、培養液の交換、適切な細胞培養雰囲気の供給を行うとともに、細胞培養液の状況や細胞の成長状況を監視・制御する。
【０２３２】
具体的には、図１３に示すように、前記外部液体サンプル投入口４１１は、無菌高速コネクタ４１８を介して外部管路に迅速に接続可能である。前記外部管路はシリコーンチューブ４３１とルアーテーパー４３２を順に含み、外部液体供給装置に接続可能とされる。また、複数の外部液体蓄積ユニットを接続すべく、シリコーンチューブには更に三方弁４３３を接続してもよい。
【０２３３】
また、図１３に示すように、前記外部液体注入口４１２は、無菌高速コネクタ１８を介して外部管路に迅速に接続可能である。前記外部管路は、シリコーンチューブ４３１、ルアーテーパー４３２、無針サンプル採取器４３４を順に含み、外部液体供給装置に接続可能とされる。
【０２３４】
また、図１３に示すように、前記ガス入口４１３は、無菌高速コネクタ４１８を介して外部管路に迅速に接続可能である。前記外部管路は、シリコーンチューブ４３１と空気フィルタ４３５を順に含み、外部ガス供給装置に接続可能とされる。
【０２３５】
また、図１３に示すように、前記ガス出口４１４は、無菌高速コネクタ４１８を介して外部管路に迅速に接続可能である。前記外部管路は、シリコーンチューブ４３１、空気フィルタ４３５、シリコーンチューブ４３１、空気遮断弁４３６を順に含み、外部又はガス収集装置に連通可能とされる。
【０２３６】
図１４に示すように、前記液体回収口４１５は、無菌高速コネクタ４１８を介して外部管路に迅速に接続可能である。前記外部管路はシリコーンチューブ４３１とルアーテーパー４３２を順に含み、外部液体収集装置に接続可能とされる。
【０２３７】
管路のシリコーンチューブには、サンプルの出し入れを制御するためのクリップ４３７が設けられている。また、管路の各部材は結束バンド４３８により密封接続可能である。
【０２３８】
本発明の細胞培養バッグによれば、以下の細胞培養要求が満たされる。
（１）交換不要の連続培養条件が満たされる：細胞は培養開始時には少量であるが、培養による細胞密度の増加に伴い、絶えず細胞培養液を増加せねばならない。本発明の細胞培養バッグによれば、細胞培養開始時の少量下であっても、細胞培養バッグ内で培養することが可能である。
（２）細胞培養の温度条件が満たされる：培養開始時の細胞量に関わらず、本発明の細胞培養バッグで培養しつつ、細胞培養バッグを加温処理することが可能である。
（３）細胞培養時のｐＨや溶存酸素（ＤＯ）等の条件が満たされる：３Ｄ培養バッグとして設計されているため、細胞培養に必須のガス装置を接続し、雰囲気を調整することで培養液のｐＨ値や溶存酸素を修正可能である。
（４）細胞培養過程におけるｐＨ、溶存酸素の非接触検知に対応：培養バッグに特殊な無害・非毒性の光化学反応材料を設置することで、細胞培養バッグを通して培養液のｐＨ、溶存酸素（ＤＯ）を監視・測定可能である。
（５）細胞培養の無菌条件が満たされる：培養バッグ上の培養液入口、回収管接続口、ガス出入口といったすべての接続口に無菌高速接続方式を実施するとともに、ガス出入口にガスフィルタを装着することで、無菌状態での細胞培養が保証される。
（６）細胞培養装置の揺動中に培養バッグ内の細胞が受ける剪断力が小さくなるため、細胞の成長に有利である。
【０２３９】
制御プラットフォームについて説明する。
全自動細胞培養システムにおける制御プラットフォームには集積回路基板が設けられている。集積回路基板は、少なくとも暗視野顕微鏡と細胞培養用シェーカーにそれぞれ接続されている。且つ、集積回路基板は制御モジュールに接続されている。集積回路基板は、暗視野顕微鏡の開閉及び／又は照明部材を制御可能であるとともに、細胞培養用シェーカーの頻度、幅及び加熱温度を制御可能である。
【０２４０】
具体的に、集積回路基板は細胞培養用シェーカーの揺動装置に接続されており、シェーカーの揺動頻度及び幅を制御可能である。集積回路基板は、更に培養バッグブラケットにおける温度制御加熱部材に接続されており、温度制御加熱部材が設定温度にしたがって細胞培養バッグを加熱するよう制御可能である。
【０２４１】
制御プラットフォームは、更に、細胞培養バッグに細胞培養液を供給する細胞培養液管路の流量制御部材を含んでもよい。当該流量制御部材は、例えばぜん動ポンプとする。更に、集積回路基板は細胞培養液管路の流量制御部材に接続されて、細胞培養液管路の液体流量を制御可能である。
【０２４２】
制御プラットフォームは、更に、細胞培養バッグにガスを供給するガス混合ユニットを含んでもよい。ガス混合ユニットには、流量制御部材が設けられている。当該流量制御部材は、例えば電磁弁等のガスの流量制御に適した部材である。更に、集積回路基板はガス混合ユニットの流量制御部材に接続されて、ガス管路のガス流量を制御可能である。
【０２４３】
更なる改良として、制御プラットフォームは、細胞培養液を予熱する自動加熱ユニットを更に含んでもよい。自動加熱ユニットは、例えば予熱プレート、加熱パッド、加熱管、加熱線等の加熱部材を含む。更に、自動加熱ユニットは、温度測定部材を含む。温度測定部材は予熱プレートに設けられ、予熱プレートの温度を検知可能とする。温度測定部材としては、一般的に用いられる各種の温度測定プローブ、センサ等を用いればよい。なお、自動加熱技術は従来技術に属する。また、これに対応して、集積回路基板は自動加熱ユニットに接続され、自動加熱ユニットが所定の温度にしたがって細胞培養液を予熱するよう制御可能である。また、制御プラットフォームには、自動加熱ユニットに組み合わされる予熱バッグを配備可能である。予熱バッグは細胞培養液管路に接続され、自動加熱ユニットの加熱部材と接触することで細胞培養液を予熱可能である。
【０２４４】
更に、制御プラットフォームは、ｐＨ検出器及び溶存酸素検出器を含んでもよい。ｐＨ検出器及び溶存酸素検出器は、それぞれｐＨ値センサプローブ及び溶存酸素センサプローブを介して細胞培養バッグにおける対応するセンサコネクタに接続される。また、これに対応して、集積回路基板はｐＨ検出器に接続され、ｐＨ検出器の開閉を制御可能である。且つ、集積回路基板は溶存酸素検出器に接続されて、溶存酸素検出器の開閉を制御可能である。更に、制御プラットフォームは、測定した細胞培養バッグ内のｐＨ値及び溶存酸素量の信号を制御モジュールに伝達するｐＨ検出コネクタ及び溶存酸素検出コネクタを含んでもよい。ｐＨ検出コネクタ及び溶存酸素検出コネクタは、一方において、それぞれｐＨセンサプローブ及び溶存酸素センサプローブを介して細胞培養バッグにおける対応するセンサコネクタに接続されて、細胞培養バッグからの情報をｐＨ検出器及び溶存酸素検出器に伝達することでｐＨ及び溶存酸素の信号を取得する。また、ｐＨ検出コネクタ及び溶存酸素検出コネクタは、他方において、ｐＨ及び溶存酸素の信号を制御モジュールに伝達するよう、制御モジュールにそれぞれ接続される。
【０２４５】
更に、制御プラットフォームはディスプレイを含んでもよい。また、これに対応して、集積回路基板はディスプレイに接続され、ディスプレイの開閉を制御する。更に、ディスプレイは制御モジュールに接続されてもよい。ディスプレイは、培養液温度、培養時間、揺動速度、揺動幅、ガス比率、溶存酸素値、ｐＨ値等から選択される（ただし、これらに限らない）把握すべき設定パラメータやシステムのリアルタイムパラメータを表示可能である。
【０２４６】
図１８に示す実施例において、制御プラットフォームは制御盤１３を更に含み、自動加熱ユニット、予熱バッグ１３０９及びぜん動ポンプが制御盤１３に設けられている。自動加熱ユニットは予熱プレートを含み、前記予熱バッグ１３０９は予熱プレートに設けられている。また、ぜん動ポンプは第１ぜん動ポンプ１３０１及び第２ぜん動ポンプ１３０２を含む。予熱バッグ１３０９の入口は第１配管１３０８を介して外部の細胞培養液１３０６に連通しており、予熱バッグ１３０９の出口は第２配管１３０７を介して細胞培養バッグに連通している。第１ぜん動ポンプ１３０１は第１配管１３０８に接続されており、第２ぜん動ポンプ１３０２は第２配管１３０７に接続されている。また、自動加熱ユニット、第１ぜん動ポンプ１３０１及び第２ぜん動ポンプ１３０２は制御モジュールに接続されている。第１ぜん動ポンプ１３０１及び第２ぜん動ポンプ１３０２は、制御モジュールで設定された流速にしたがって細胞培養液を添加可能となるよう、集積回路基板を介して制御モジュールに接続されている。
【０２４７】
制御盤１３は積載体であり、形状は特に要求しないが、図面では、内部に各種動作ユニットと集積回路を収容可能な規則的な立方体構造としている。なお、予熱プレートは制御盤１３の先端部に設置され、上部に予熱バッグ１３０９が設けられる。予熱プレートは、予熱バッグ１３０９内の細胞培養液を加熱するとの作用を奏する。細胞培養液としては市販のものを用い、細胞培養要求に適した品番のものであればよい。通常、予熱バッグ１３０９の体積は５００ｍｌとするが、設計又は培養規模に応じて変更してもよい。
【０２４８】
自動加熱ユニットは制御モジュールに接続されればよい。制御モジュールで設定した温度にしたがって自動加熱ユニットを制御可能となるよう、制御モジュールは、集積回路基板を介して自動加熱ユニットに接続すればよい。制御モジュールにより特定の温度が設定され、予熱バッグ１３０９内の細胞培養液の温度がこの温度未満の場合、予熱プレートによって予熱バッグ１３０９が自動的に加熱され、この温度に達した時点で加熱が停止される。
【０２４９】
第１ぜん動ポンプ１３０１は、外部の細胞培養液を予熱バッグ１３０９に導入する。また、特定の温度に達した細胞培養液は、第２ぜん動ポンプ１３０２により細胞培養バッグに導入される。
【０２５０】
更に、制御盤１３の内部にはガス混合ユニットが設けられている。ガス混合ユニットはガス管路に設けられる。また、ガス混合ユニットは、主として酸素、空気及び二酸化炭素の外部ガス源に接続されている。外部からのガスはガス混合ユニットに進入して混合されると、ガス出口１３０５を経由して第３配管（図示しない）を流動し、細胞培養バッグに導入される。
【０２５１】
また、ガス混合ユニットは、複数の吸気口と混合ガス排気管を含む。好ましくは、前記吸気口は３つ以上とし、少なくとも酸素、空気及び二酸化炭素をそれぞれ輸送可能とする。また、各吸気口には、ガス流量制御部材が設けられている。例えば、電磁弁等のガスの流量調整を実現可能なスイッチやバルブなど、従来技術においてガスの流量制御を実現可能なあらゆる部材を吸気口に適用可能である。更に、ガス混合ユニットはガス混合室を含んでもよい。この場合には、吸気口をガス混合室に連通可能であり、混合ガス排気管を経由してガスを排出する。或いは、吸気口を混合ガス排気管に直接連通し、混合ガス排気管内で自然に混合させた後に排出してもよい。
【０２５２】
ガス混合ユニットは制御モジュールに接続され、制御モジュールがガス供給について、例えばガス流量の大きさ、輸送時間及び各種ガスの成分比率等を設定する。制御モジュールで設定したガスの混合比率、流量の大きさ、輸送時間等にしたがってガスの輸送を制御可能となるよう、制御モジュールは集積回路基板を介してガス混合ユニットの流量制御部材に接続すればよい。
【０２５３】
更に、制御盤にはｐＨ検出器及び溶存酸素検出器が設けられる。ｐＨ検出器及び溶存酸素検出器は制御モジュール及び細胞培養バッグにおけるセンサコネクタに接続されて、測定した細胞培養バッグ内のｐＨ値及び溶存酸素の信号を制御モジュールに伝達する。具体的に、制御盤にはｐＨ値検出コネクタ１３０３及び溶存酸素検出コネクタ１３０４が設けられている。ｐＨ検出器及び溶存酸素検出器は、前記コネクタを介して細胞培養バッグにおける対応するセンサコネクタと制御モジュールにそれぞれ接続される。更に、ｐＨ検出コネクタ及び溶存酸素検出コネクタは、それぞれｐＨ値センサプローブ及び溶存酸素センサプローブを介して細胞培養バッグにおける対応するセンサコネクタに接続される。ｐＨ値検出コネクタ１３０３及び溶存酸素検出コネクタ１３０４は、信号伝達部材（図示しない）を介して、ｐＨ値センサプローブ及び溶存酸素センサプローブからの信号をｐＨ検出器及び溶存酸素検出器に伝達可能である。ｐＨ値検出コネクタ１３０３及び溶存酸素検出コネクタ１３０４は、更に、ｐＨ検出器及び溶存酸素検出器で取得したｐＨ値及び溶存酸素の信号を制御モジュールに伝達可能である。また、これに対応して、集積回路基板はｐＨ検出器及び溶存酸素検出器に接続され、ｐＨ検出器及び溶存酸素検出器の開閉を制御可能である。ｐＨ検出コネクタ１３０３及び溶存酸素検出コネクタ１３０４としては、例えばＳＭＡ９０５プラグのような市場で常用されている信号伝達コネクタを採用すればよい。また、信号伝達部材は、例えば市場で常用されている光ファイバケーブルである。
【０２５４】
制御モジュールについて説明する。
全自動細胞培養システムにおける制御モジュールについて図１９〜２２を参照する。制御モジュール４００は、制御プラットフォーム３００に接続されている。
【０２５５】
使用者は、制御モジュール４００を介してシステムを制御可能であるとともに、各種細胞培養中の各種パラメータ及び細胞構造等をチェック及び記録可能である。好ましくは、制御モジュールをコンピュータに設ければよい。
【０２５６】
制御モジュール４００は、以下のユニットを含むがこれらに限らない。
【０２５７】
即ち、可動式ブラケット制御ユニット４１０は、暗視野顕微鏡２００の可動式ブラケットの移動を制御する。可動式ブラケット制御ユニットは、前記可動式ブラケットのモータに接続される。例えば、使用者は、特定の数値を入力することでステッピングモータを制御し、可動式ブラケット９の移動距離を制御可能である。可動式ブラケット制御ユニットは、可動式ブラケットのモータに直接接続してもよいし（図１９参照）、可動式ブラケットのモータを制御プラットフォームの集積回路基板を介して可動式ブラケット制御ユニットに接続してもよい（図２０参照）。
【０２５８】
また、照明部材制御ユニット４２０は、暗視野顕微鏡２００の照明部材を制御する。照明部材制御ユニットは、スイッチ、輝度、開閉時間間隔といった照明部材の制御パラメータを少なくとも設定可能である。好ましい実施例において、制御プラットフォームの集積回路基板は暗視野顕微鏡の照明部材を制御可能である。このとき、照明部材制御ユニットは、制御プラットフォームの集積回路基板を介して暗視野顕微鏡の照明部材に接続される。
【０２５９】
また、チェックユニット４３０は、主に、その時点で暗視野顕微鏡２００の対物レンズにより観察可能な内容及び／又は細胞の成長環境に関するｐＨ値、溶存酸素値といった各種パラメータをチェックする。蓄積ユニットは、暗視野顕微鏡、ｐＨ検出器及び溶存酸素検出器の信号に接続される。
【０２６０】
また、蓄積ユニット４５０は、主に、使用者が保存すべきと考える暗視野顕微鏡により観察された内容、及び、例えばｐＨ値や溶存酸素といった細胞成長過程における環境パラメータを今後のチェックに備えて蓄積する。チェックユニットは、暗視野顕微鏡、ｐＨ検出器及び溶存酸素検出器の信号に接続される。
【０２６１】
また、ガス制御ユニット４６０は、主にガス混合ユニットを制御する。ガス制御ユニットは、少なくともガスの混合比率、流量、輸送時間のうちの１又は複数を設定可能である。ガス制御ユニットは、ガスの輸送を設定及び制御可能となるよう、制御プラットフォームの集積回路基板を介してガス混合ユニットの流量制御部材に接続すればよい。これにより、細胞培養バッグのガス交換が必要な場合には、外部のガスを設定比率で混合したうえで細胞培養バッグに導入可能となる。
【０２６２】
また、細胞培養液制御ユニット４６０は、主に、細胞培養バッグ内の細胞培養液を交換したい場合に、自動加熱ユニットが外部の細胞培養液を加熱するよう制御するとともに、細胞培養液を細胞培養バッグに導入するよう制御するとの作用を奏する。培養液制御ユニットは、少なくとも自動加熱ユニットの加熱温度と細胞培養液の輸送速度を設定可能である。また、培養液制御ユニットは制御プラットフォームに接続される。細胞培養液が設定温度まで加熱されてから細胞培養バッグに導入されるよう、培養液制御ユニットは、制御プラットフォームの集積回路基板を介して自動加熱ユニット及びぜん動ポンプに接続すればよい。
【０２６３】
更に、図２１及び図２２に示すように、制御モジュールは以下の１又は複数を更に含む。
【０２６４】
即ち、細胞培養用シェーカー制御ユニット４７０は、細胞培養用シェーカー１００の頻度、揺動幅、細胞培養液の加熱温度等を設定する。細胞シェーカー制御ユニットは細胞シェーカーに接続される。好ましくは、細胞シェーカーが設定された頻度、揺動幅、温度にしたがって動作するよう、細胞シェーカー制御ユニットは、制御プラットフォームの集積回路基板を介して細胞シェーカーに接続されればよい。
【０２６５】
また、制御プラットフォーム表示ユニット４８０は、表示内容を設定するよう制御プラットフォームのディスプレイに接続される。
【０２６６】
当業者であれば理解するように、上述の制御モジュールによる可動式ブラケットの制御過程、照明部材の制御過程、細胞培養バッグの内容及び各種パラメータのチェック過程、細胞培養バッグに対する外部ガス源及び細胞培養液の導入制御過程、細胞培養用シェーカーの制御過程は、いずれも従来技術のコンピュータ、集積回路モジュール、プログラマブルロジックデバイス、その他のハードウェア又は従来のソフトウェアモジュールにより実現可能である。
【０２６７】
なお、上記の実施例は本発明の原理及び効果を例示的に説明するためのものにすぎず、本発明を制限するものではない。当該技術を熟知する者であれば、本発明の精神及び範囲から逸脱しないことを前提に、上記実施例につき追加又は変更が可能である。したがって、当業者が、本発明で開示する精神及び技術的思想を逸脱せずに実施するあらゆる等価の追加又は変更もまた、本発明における特許請求の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２６８】
１          培養バッグブラケット
１１        弧状の底板
１１１      付属品固定孔
１１２      対物レンズ挿入開口
１１３      ガードプレート
１１４      加熱プレート
１２        細胞培養バッグ固定部材
１２１      平台
１２２      固定ロッド冶具
１２３      固定ロッド挿入機構
１２４      高架ブラケット
２          揺動台
２１        揺動ベース
２１１      支持アーム
３          揺動装置
３１        揺動ユニット
３１１      ヒンジ接続ベース
３１２      上下往復運動機構
３２        ベース
４          細胞培養バッグ
４１        密封式バッグ体
４１１      外部液体サンプル投入口
４１２      外部液体注入口
４１３      ガス入口
４１４      ガス出口
４１５      液体回収口
４１６１    上バッグシート
４１６２    下バッグシート
４１６３    左側バッグシート
４１６４    右側バッグシート
４１７      センサコネクタ
４１７１    ｐＨ値センサプローブ接続用センサコネクタ
４１７２    溶存酸素（ＤＯ）センサプローブ接続用センサコネクタ
４１７０１  基板
４１７０２  センサプローブ収容室
４１７０３  透明な仕切り
４１７０４  雌ネジ
４１７０５  突縁
４１８      無菌高速コネクタ
４１９      透明な観察領域
４２        固定部材
４３１      シリコーンチューブ
４３２      ルアーテーパー
４３３      三方弁
４３４      無針サンプル採取器
４３５      空気フィルタ
４３６      空気遮断弁
４３７      クリップ
４３８      結束バンド
４４        密封領域
５          支持ベース
５０１      ステッピングモータ
５０２      スライドブロック
５０３      ベース
６          管径ユニット
６１        対物レンズ
７          制御システム
７０１      暗視野顕微鏡照明部材制御ユニット
７０２      暗視野顕微鏡可動式ブラケット制御ユニット
７０３      暗視野顕微鏡チェックユニット
７０４      暗視野顕微鏡蓄積ユニット
８          ソケット
８１        ＬＥＤライト
８２        レンズ
８３        真中の光線
９          可動式ブラケット
１０        感光部材（ＣＣＤセンサ）
１３        制御盤
１３０１    第１ぜん動ポンプ
１３０２    第２ぜん動ポンプ
１３０３    ｐＨ検出コネクタ
１３０４    溶存酸素検出コネクタ
１３０５    ガス出口
１３０６    外部の細胞培養液
１３０７    第２配管
１３０８    第１配管
１３０９    予熱バッグ
１００      細胞培養用シェーカー
２００      暗視野顕微鏡
３００      制御プラットフォーム
４００      制御モジュール
４１０      可動式ブラケット制御ユニット
４２０      照明部材制御ユニット
４３０      チェックユニット
４４０      蓄積ユニット
４５０      ガス制御ユニット
４６０      細胞培養液制御ユニット
４７０      細胞培養用シェーカー制御ユニット
４８０      制御プラットフォーム表示ユニット
【図１】
2019500038.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2019500038.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
2019500038.tif 000009
【図９】
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【図１０】
2019500038.tif 000011
【図１１】
2019500038.tif 000012
【図１２】
2019500038.tif 000013
【図１３】
2019500038.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
2019500038.tif 000016
【図１６】
2019500038.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
2019500038.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2019500038.tif 000023
【国際調査報告】
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2019500038.tif 000025
2019500038.tif 000026
2019500038.tif 000027
2019500038.tif 000028
2019500038.tif 000029
2019500038.tif 000030
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