(57)【要約】【課題】培養容器内にガス供給を行うと共に、当該ガスに基づく培養液の物性値をセンシングし、ガス供給を制御する培養装置において、培養容器内の培養液に供給されるガス成分の濃度等について、大きな分布が生じることを抑止することが可能な培養装置の提供。【解決手段】培養バッグ１３と、培養バッグ１３内の各領域に対応して設けられる、培養液中の特定成分を測定する複数のセンサ１５ａ〜１５ｃと、培養バッグ１３内の各領域に対応して培養液中の特定成分を調整するガスを供給するガス供給手段１３１ａ〜１３１ｃ（１４ａ〜１４ｃ及び１３４ａ〜１３４ｃを含む）と、各領域に対応したセンサ１５ａ〜１５ｃによって検出される情報に基づいて、各領域に対応したガス供給手段１３１ａ〜１３１ｃからのガス供給を制御する制御部１１１と、を備える培養装置。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養容器と、
前記培養容器内の各領域に対応して設けられる、液中の特定成分を測定する複数のセンサと、
前記培養容器内の各領域に対応して液中の前記特定成分を調整するガスを供給するガス供給手段と、
前記各領域に対応したセンサによって検出される情報に基づいて、前記各領域に対応したガス供給手段からのガス供給を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする培養装置。
【請求項２】
前記センサが、液中の溶存酸素濃度、ｐＨの何れか又は双方を測定するセンサであることを特徴とする請求項１に記載の培養装置。
【請求項３】
前記センサが、前記培養容器の側面の深さ方向に複数設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の培養装置。
【請求項４】
前記ガス供給手段が、前記培養容器の側面に設置され、且つ、前記培養容器内の各領域に対応して設けられるスパージャーを備えることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の培養装置。
【請求項５】
前記ガス供給手段が、前記培養容器内の各領域に対応して前記培養容器の側面に設けられる攪拌羽根を備えることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の培養装置。
【請求項６】
前記培養容器の深さ方向に設けられる、前記センサと、前記ガス供給手段が、一対に設けられていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の培養装置。
【請求項７】
前記一対のセンサとガス供給手段が、同一レベルの深さに設けられていることを特徴とする請求項６に記載の培養装置。
【請求項８】
前記一対のセンサとガス供給手段が、前記培養容器の内周の対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の培養装置。
【請求項９】
前記培養容器内に循環流を生じさせる循環攪拌装置を備え、
前記ガス供給手段からのガス供給方向が、前記循環流に沿った要素を有することを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の培養装置。
【請求項１０】
請求項１から９の何れかに記載の培養装置に用いる培養容器であって、
前記センサを取り付けるための複数のセンサ取り付け部と、
前記ガス供給手段を接続するためのガス供給手段接続部と、
を備えることを特徴とする培養容器。
【請求項１１】
液中の溶存酸素濃度、ｐＨの何れか又は双方を測定するセンサを、培養容器内の各領域に対応して複数設け、
前記培養容器内の各領域に対応して複数のガス供給手段を設け、
前記複数ガス供給手段からのガス供給条件を変化させつつ、前記複数のセンサによって検出される溶存酸素濃度又はｐＨの情報を取得することにより、培養容器内の液中の溶存酸素濃度又はｐＨの分布が所望の状態となるガス供給条件を判別することを特徴とする、培養容器へのガス供給条件の最適化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞や微生物等を培養するための培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
培養装置は、細胞や組織の一部もしくは微生物等を、効率的に培養するための装置である。培養装置には目的に応じた種々の形式のものがあるが、その中の１つに、培養容器内の培地（培養液）を攪拌することで、細胞などの培養対象と培地成分が効率よく接するようにするものがある。
このような培養装置に関する従来技術が、特許文献１によって開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１６９２３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
培養装置には、培養容器内（培養液中）にガスを供給するスパージャーと、センサが備えられているものがある。
センサは、液体の物性値を測定するセンサ（例えば液体の溶存酸素濃度を測るＤＯセンサや液体の酸・アルカリの強度を測るｐＨセンサ）であり、スパージャーは、センサの測定値に基づいて、液中の酸素濃度等が適正値となるように、液体にガスを供給するものである。
しかしながら、従来の培養装置は、各センサが１箇所にしか設けられておらず、従って、培養容器の特定の箇所におけるセンシングしかされていないものであった。即ち、従来装置にも複数のセンサ（例えばＤＯセンサ、ｐＨセンサ、温度センサ等）が設けられているが、各センサ（例えばＤＯセンサ）単体でみれば１つずつしか設けられていないものであった。よって、例えば酸素濃度の検出値は培養容器中の１点の測定値によるものであり、これに基づいて、スパージャーからの酸素供給を制御しているものであるが、実際に培養容器の全体において均一な酸素濃度となっているか否かは不明なものであった。特に、容量の大きな培養容器を備える培養装置においては、この問題が顕著となり得るものであった。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑み、培養容器内にガス供給を行うと共に、培養液の物性値をセンシングし、ガス供給を制御する培養装置において、培養容器内の培養液の物性について、大きな分布が生じることを抑止することが可能な培養装置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】
【０００６】
（構成１）
培養容器と、前記培養容器内の各領域に対応して設けられる、液中の特定成分を測定する複数のセンサと、前記培養容器内の各領域に対応して液中の前記特定成分を調整するガスを供給するガス供給手段と、前記各領域に対応したセンサによって検出される情報に基づいて、前記各領域に対応したガス供給手段からのガス供給を制御する制御部と、を備えることを特徴とする培養装置。
【０００７】
（構成２）
前記センサが、液中の溶存酸素濃度、ｐＨの何れか又は双方を測定するセンサであることを特徴とする構成１に記載の培養装置。
【０００８】
（構成３）
前記センサが、前記培養容器の側面の深さ方向に複数設けられることを特徴とする構成１又は２に記載の培養装置。
【０００９】
（構成４）
前記ガス供給手段が、前記培養容器の側面に設置され、且つ、前記培養容器内の各領域に対応して設けられるスパージャーを備えることを特徴とする構成１から３の何れかに記載の培養装置。
【００１０】
（構成５）
前記ガス供給手段が、前記培養容器内の各領域に対応して前記培養容器の側面に設けられる攪拌羽根を備えることを特徴とする構成１から４の何れかに記載の培養装置。
【００１１】
（構成６）
前記培養容器の深さ方向に設けられる、前記センサと、前記ガス供給手段が、一対に設けられていることを特徴とする構成１から５の何れかに記載の培養装置。
【００１２】
（構成７）
前記一対のセンサとガス供給手段が、同一レベルの深さに設けられていることを特徴とする構成６に記載の培養装置。
【００１３】
（構成８）
前記一対のセンサとガス供給手段が、前記培養容器の内周の対向する位置に設けられていることを特徴とする構成７に記載の培養装置。
【００１４】
（構成９）
前記培養容器内に循環流を生じさせる循環攪拌装置を備え、前記ガス供給手段からのガス供給方向が、前記循環流に沿った要素を有することを特徴とする構成１から８の何れかに記載の培養装置。
【００１５】
（構成１０）
構成１から９の何れかに記載の培養装置に用いる培養容器であって、前記センサを取り付けるための複数のセンサ取り付け部と、前記ガス供給手段を接続するためのガス供給手段接続部と、を備えることを特徴とする培養容器。
【００１６】
（構成１１）
液中の溶存酸素濃度、ｐＨの何れか又は双方を測定するセンサを、培養容器内の各領域に対応して複数設け、前記培養容器内の各領域に対応して複数のガス供給手段を設け、前記複数ガス供給手段からのガス供給条件を変化させつつ、前記複数のセンサによって検出される溶存酸素濃度又はｐＨの情報を取得することにより、培養容器内の液中の溶存酸素濃度又はｐＨの分布が所望の状態となるガス供給条件を判別することを特徴とする、培養容器へのガス供給条件の最適化方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の培養装置によれば、培養容器内の各領域に対応して複数のセンサが設けられ、当該各領域に対応したセンサによって検出される情報に基づいて、各領域に対応したガス供給手段からのガス供給を制御するため、培養容器内の培養液の物性に大きな分布が生じることを抑止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る実施形態の培養装置の外観を示す概略図
【図２】本発明に係る実施形態の培養容器の外観を示す概略図
【図３】本発明に係る実施形態の培養容器の概略を示す各平面図
【図４】培養容器に備えられるガス供給手段接続部を示す概略図
【図５】培養容器に備えられるセンサ取り付け部を示す概略図
【図６】本発明に係る実施形態の培養装置の概略を示すブロック図
【図７】別の培養容器の一例を示す概略図
【図８】別の培養容器の一例を示す各平面図
【図９】別の培養容器の一例を示す概略図
【図１０】ガス供給手段（攪拌装置）の別の一例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施態様について、図面を参照しながら具体的に説明する（基本的に、本発明に関する部分について説明し、従来の培養装置と同様の構成となるものについては、説明を省略若しくは簡略化する）。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。
【００２０】
図１は、本発明に係る実施形態の培養装置の外観を示す概略図であり、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は正面図である。
図１に示されるように、本実施形態の培養装置１は、大まかな構成として、制御装置１１と、培養バッグ支持容器１２と、培養バッグ（培養容器）１３と、培養バッグ１３に備えられるガス供給手段接続部１３１に接続されることによってガス供給手段を構成するモータユニット１４と、培養バッグ１３に備えられるセンサ取り付け部１３２に接続されることによってセンサ（液中の特定成分を測定する複数のセンサ）を構成するセンサユニット１５と、培地（培養液）補充用の培養液補充ボトル１６と、等を備える。
【００２１】
制御装置１１は、培養装置の動作を制御するためのものであり、図６のブロック図に示されるように、各部の制御や各種の演算をするための制御部たるＣＰＵ１１１と、各センサユニット１５からの信号を読み取るセンサ読取装置１１２と、ガス供給手段の攪拌羽根を駆動するための各モータユニット１４を制御するモータコントローラ１１３と、ガス供給手段のスパージャーからのガス供給量を調節するマスフローコントローラ１１４と、循環攪拌装置の攪拌羽根を駆動するためのモータを制御するモータコントローラ１１７と、培養液の温度調節をするためのヒーター（熱電対加熱ブランケット）を制御する温度コントローラ１１８と、等を備える。
制御装置１１は、上記各構成を備えることにより、培養装置の各動作を制御するものである。なお、本実施形態では、入出力装置若しくはデータロガーとしてＰＣ２を使用できるものを例としている。即ち、有線または無線で制御装置１１と接続されるＰＣ２によって、培養装置１の動作条件等の各種の設定を行ったり、各センサから取得されるデータの表示やログ、その分析等をすることができるものである（ＰＣ２は必須の構成ではなく、制御装置１１に対する操作にて、培養装置１の動作を制御することができる）。
【００２２】
培養バッグ支持容器１２は、培養バッグ（培養容器）１３を支持するためのものである。本実施形態では、培養バッグ１３が可撓性を有する使い捨て可能なプラスチックバッグによって構成されるものであり、この培養バッグ１３を内部に保持する容器が培養バッグ支持容器１２である。
本実施形態の培養バッグ支持容器１２は、図１に示されるように、基本態様が円筒状に形成された容器部や、これを支持する台座や補強支柱等を有する。
円筒状の容器部は、補強用のリブが複数設けられると共に、各補強リブの間に、培養容器の中を視認できるようにした窓（スリット）が形成されている。また、培養バッグ支持容器１２には、モータユニット１４を外部から接続するための接続口が形成されている。これにより、培養バッグ１３に備えられるガス供給手段接続部１３１に、モータユニット１４を外部から接続することができる。培養バッグ支持容器１２には、同様に、センサユニット１５を外部から接続するための接続口も形成されている。これにより、培養バッグ１３に備えられるセンサ取り付け部１３２に、センサユニット１５を接続することができる。
なお、円筒状の容器部の底部において、培養容器内の液体を排出するためのドレインや、培養容器の下部に形成される循環攪拌装置１３３の攪拌羽根を回転駆動するためのモータが備えられる点等については従来の培養装置と同様である。
【００２３】
図２、３は培養バッグ（培養容器）１３を示す図であり、図２（ａ）、（ｂ）は斜視図、図３（ａ）〜（ｄ）は各側面図、図３（ｅ）は上面図、図３（ｆ）は底面図である。
培養バッグ１３は、前述のごとく使い捨て可能なプラスチックバッグ（中を視認可能な透明の滅菌バッグ）であって、図２、３に示されるように、基本態様が円筒状であり、その側面において、ガス供給手段接続部１３１やセンサ取り付け部１３２が設けられる箇所を有している。
本実施形態の培養バッグ１３には、各ガス供給手段接続部１３１（１３１ａ〜１３１ｃ）と各センサ取り付け部１３２（１３２ａ〜１３２ｃ）が、培養バッグ１３の深さ方向において、同一レベルの深さで一対になるように設けられている。より具体的には、培養バッグ１３の側面内周において、それぞれが略９０度の位置関係となるように設けられることによって、それぞれが一対となるように設置されている。
各ガス供給手段接続部１３１（１３１ａ〜１３１ｃ）と各センサ取り付け部１３２（１３２ａ〜１３２ｃ）は、以下で説明するように、各モータユニット１４（１４ａ〜１４ｃ）とセンサユニット１５（１５ａ〜１５ｃ）がそれぞれ接続されることで、ガス供給手段とセンサ（液中の特定成分を測定する複数のセンサ）を構成する。
培養バッグ１３の底部には、培養液を循環させるための循環攪拌装置１３３が備えられている。
【００２４】
図４は、ガス供給手段接続部１３１を示す図であり、図４（ａ）と（ｂ）はそれぞれ外側と内側から見た斜視図、図４（ｃ）は断面図である。
図２〜４に示されるように、各ガス供給手段接続部１３１（１３１ａ〜１３１ｃ）は、培養バッグ１３の側面からその内部方向へ膨出する部材で、基本態様が円筒状の中空の部材である。ガス供給手段接続部１３１は、培養バッグ１３の側面に接着若しくは溶着されるフランジ１３１１と、側面部１３１２と、上面部１３１３とによって基本的に構成される。
上面部１３１３には、これを貫通するガス供給路１３１６が形成されており、これにガス供給パイプ１３４が接続されることにより、スパージャーが形成される。なお、ガス供給路１３１６の先端部には、多孔質部材１３１６Ｐが備えられ、これによって微細化された泡として、ガスが培養液中に供給される。
図６に示されるように、各ガス供給パイプ１３４（１３４ａ〜１３４ｃ）は、各マスフローコントローラ１１４（１１４ａ〜１１４ｃ）を介してガスボンベ１１５（炭酸ガスボンベ１１５ＣＯ２、酸素ガスボンベ１１５Ｏ２）に通じており、これによってスパージャー（液中の特定成分を調整するガスを供給するガス供給手段）が構成されるものである。
また、ガス供給手段接続部１３１の上面部１３１３には、軸部１３１７が形成され、攪拌羽根１３１５を有するハブ１３１４は、ベアリング１３１８を介して、軸部１３１７に対して回転可能に取り付けられる。ハブ１３１４は、ガス供給手段接続部１３１の内部に嵌合するように取り付けられる各モータユニット１４（１４ａ〜１４ｃ）によって回転駆動される。ハブ１３１４は、ハブ１３１４に備えられる磁石１３１９と、モータユニット１４側で回転する磁石（図示せず）とによって、非接触で回転駆動される。即ち、ハブ１３１４に備えられる磁石１３１９と、ガス供給手段接続部１３１の内部側に配される駆動用磁石とを対向させ、当該駆動用磁石をモータユニット１４側で回転させることによって、その磁力によってハブ１３１４が回転するものである。
なお、スパージャーとなるガス供給路１３１６は、攪拌羽根１３１５若しくはハブ１３１４より下側となる位置に配される。スパージャーから供給されるガスは、基本的に培養液中を上昇するため、スパージャーを攪拌羽根１３１５より下方に設けることによって、スパージャーから供給されるガスが攪拌羽根１３１５によって効率よく攪拌され、送り出されるものである。
以上のように、ガス供給手段接続部１３１は、ガス供給パイプ１３４やモータユニット１４が取り付けられることにより、スパージャーや攪拌羽根を備えるガス供給手段を構成するものである。
また、各ガス供給手段接続部１３１（１３１ａ〜１３１ｃ）が培養バッグ１３の深さ方向に複数設けられている（深さが異なる位置に配置される）ことにより、各ガス供給手段が、培養バッグ１３内の各領域（本実施形態では、上段領域、中段領域、下段領域）に対応して設けられるものである。即ち、本実施形態の培養装置１に、“培養容器内の各領域に対応して液中にガスを供給するガス供給手段”が構成される。なお、培養装置は、培養容器内の各領域に対応して培養液中にガスを供給するガス供給手段の他に、培養液中にガスを供給するその他のガス供給手段を備えていてもよい。その他のガス供給手段は、例えば循環攪拌装置１３３の周辺に炭酸ガスや酸素ガスを供給するスパージャーによって実現することができる。
【００２５】
図５は、センサ取り付け部１３２を示す図であり、図５（ａ）と（ｂ）はそれぞれ外側と内側から見た斜視図、図５（ｃ）は断面図である。
センサ取り付け部１３２は、培養バッグ１３の内面側に接着若しくは溶着されて取り付けられるプレート部１３２１と、プレート部１３２１の裏側（培養バッグ１３に対しては外側）に形成されたセンサ係合部１３２２と、蛍光式溶存酸素センサ及び蛍光式ｐＨセンサのための透過窓１３２３と、温度センサのための測温部１３２４と、を備える。
透過窓１３２３は、培養バッグ１３の内部とセンサ側を環境的に分離させつつ、測定用の光（励起光や蛍光）を透過させる透過窓であり、培養バッグ１３の内面側となる面に、ｐＨ用パッチ１３２３ｐＨや、ＤＯ用パッチ１３２３ＤＯが張り付けられている。
測温部１３２４も、培養バッグ１３の内部とセンサ側を環境的に分離させつつ温度測定を可能とさせるものであり、熱伝導率の高い部材にて形成される。測温部１３２４は、培養液に接液すると培養液と同じ温度になるため、測温部１３２４の温度を測定することで、培養液の温度を測定することができる。
センサ取り付け部１３２に対して、蛍光式溶存酸素センサ、蛍光式ｐＨセンサ及び温度センサを備えるセンサユニット１５が取り付けられることにより、培養液の溶存酸素濃度やｐＨ、及び温度を測定可能なセンサが構成されることとなる。センサユニット１５は、蛍光パッチの蛍光成分を励起させる励起光を発光する発光部と、蛍光成分の蛍光を受光する受光部とを備える構成としてもよい。
センサ取り付け部１３２（１３２ａ〜１３２ｃ）が培養バッグ１３の深さ方向に複数設けられていることにより、各センサが、培養バッグ１３内の各領域（本実施形態では、上段領域、中段領域、下段領域）に対応して設けられるものである。即ち、本実施形態の培養装置１に、“培養容器内の各領域に対応して設けられる、液中の特定成分を測定する複数のセンサ”が構成される。
【００２６】
本実施形態の培養装置１は、以上の構成を備えることにより、“培養容器内の各領域に対応したセンサによって検出される情報に基づいて、各領域に対応したガス供給手段からのガス供給を制御する”ことができるものである。
具体的には、培養容器内の上段領域、中段領域、下段領域にそれぞれ対応して設けられている各センサユニット１５ａ〜１５ｃから得られる信号を、センサ読取装置１１２ａ〜１１２ｃによって読み取ることで、培養容器内の各領域それぞれの溶存酸素濃度、ｐＨを取得し、これらの値が所定範囲となるように、上段領域、中段領域、下段領域にそれぞれ対応して設けられている、各マスフローコントローラ１１４ａ〜１１４ｃの制御及び各モータユニット１４ａ〜１４ｃの回転を制御（モータコントローラ１１３ａ〜１１３ｃによって制御）するものである。なお、各マスフローコントローラ１１４ａ〜１１４ｃには、炭酸ガスボンベ１１５ＣＯ２、酸素ガスボンベ１１５Ｏ２がそれぞれ接続され、炭酸ガスや酸素ガスの供給量を制御できるものであり、炭酸ガスのみ、酸素ガスのみ、両者をミックスしたガス、についてそれぞれ供給量を調節できる。
“溶存酸素濃度、ｐＨの値が所定範囲となるように”とは、溶存酸素濃度、ｐＨのそれぞれについて所定の数値範囲や閾値等が予め設定されており、例えば、中段領域に対応するセンサユニット１５ｂの溶存酸素濃度が所定の数値範囲以下となった場合には、マスフローコントローラ１１４ｂに対して酸素ガスを供給させるように制御して、モータユニット１４ｂを駆動する（攪拌羽根を回転させる）制御とし、溶存酸素濃度が所定の数値範囲以上となった場合にはマスフローコントローラ１１４ｂに対して酸素ガス供給を停止するように制御して、モータユニット１４ｂを停止するといったようなものである。当該制御は、目標値となる数値範囲と、各センサから得られる検出値とに基づいたフィードバック制御（例えばＰＩＤ制御等）を用いる等すればよい。
“所定の数値範囲や閾値等”については、予め装置に設定してあるものであってもよいし、例えば制御装置１１やＰＣ２によって随時設定・更新されるようなものであってもよい。
【００２７】
以上のごとく、本実施形態の培養装置１によれば、培養容器内の各領域に対応して複数のセンサが設けられ、当該各領域に対応したセンサによって検出される情報に基づいて、各領域に対応したガス供給手段からのガス供給を制御することができるため、培養容器内の培養液の物性（例えば液中の溶存酸素濃度やｐＨ等）について大きな分布が生じることを抑止することが可能となる。特に数百Ｌというような大きな培養容器においては、従来の装置では、培養液の培地の状態が不均一になるおそれがあったが、本発明によれば、培地の状態を均一化することが可能となる。あるいは、所望の分布となるように制御することも可能となるため、非常に好適である。
【００２８】
なお、本実施形態では、各センサとガス供給手段が、培養容器の内周で略９０度の位置関係となるものを例としたがこれに限られるものではない。図７、８にはその一例を示した。図７、８の例においては、各センサとガス供給手段が、培養容器の側面内周においてそれぞれが対向するように配置されたものである。
また、本実施形態では、ガス供給手段におけるガスの攪拌・送り出しの機構として、攪拌羽根を用いるものを例としたが、これに限るものではない。図１０にはその一例を示した。図１０の例は、パドル１３６（及びこれを駆動する駆動部）と、これの収納するための袋部１３７を設けることにより、パドル１３６の揺動によってガスを攪拌・送り出すものである。
【００２９】
本実施形態では、各センサとガス供給手段が、同一レベル（略同じ深さ）において１対１で一対となるものを例としたが、これに限られるものではない。例えば、複数のセンサに対して１つのガス供給手段が対応づけられるものや、一つのセンサに対して複数のガス供給手段が対応づけられるものであってもよいし、センサとガス供給手段が深さ方向にずれて設けられるものであってもよい。
例えば、培養容器の各領域（例えば、本実施形態と同様に上・中・下段領域）にセンサが１つずつ設けられており、当該各領域に対してガスを供給するガス供給手段が複数（たとえば上・中・下段の各領域ごとに、その周方向に複数）設けられるようなものであってよい。
また、例えば、各領域に対応するセンサが設けられていて（例えば、本実施形態と同様に上・中・下段領域に１つずつ）、ガス供給方向が可変であるガス供給手段（例えば首振り機構を有することで、ガス供給方向を変化させることができるもの）を１つ設けるようなものであってもよい。ガス供給手段としては１つであるが、“培養容器の各領域に対応したガス供給手段”として機能し得るものである。
このような“首振り機構を有するガス供給手段”の例からも理解されるように、ガス供給手段の設置される位置（深さ）と、ガスが主に供給されるエリア（の深さ）が同一とは限らないため、センサが“ガスが主に供給されるエリア”に配されるようにすることで、結果的に、センサとガス供給手段が深さ方向にずれて設けられるものであってよい。
【００３０】
また、本実施形態では、培養容器の深さ方向に３段にセンサとガス供給手段が設けられるものを例としたが、これに限られるものではない。
深さ方向に２段、あるいは３段以上の多段に設けるものであってもよいし、培養容器が深さより水平方向に広がりを有する形態である場合には、水平方向に領域を分けてセンサとガス供給手段を設けるものであってもよい。勿論、深さ及び水平方向に領域を分けてセンサとガス供給手段を設けるものであってもよい。
【００３１】
本実施形態では、ガス供給方向を水平方向にしたものを例としたが、これに限るものではない。前述したごとく、ガス供給方向を可変とするものであってもよいし、培養容器内に循環流を生じさせる循環攪拌装置を備えている場合には、ガス供給方向が、この循環流に沿った要素を有するようにしてもよい。
例えば、培養容器の下部に循環攪拌装置１３３を備えることにより、図９に示したような循環流（中心部で上昇して、周辺部で下降する循環流）を生じさせる培養容器において、その側面に本発明に係るガス供給手段を設ける場合、ガス供給方向（ガスの噴出方向や、攪拌羽根によって生じる流れ方向）が下向きとなるようにしてもよい。これにより、培養容器内の培養液を攪拌するための循環流を極力乱さないようにすることができる。
また、例えば図９に示したような培養容器の下部中心付近に設けられる循環攪拌装置１３３から酸素等のガスを供給する構成である場合、循環流の上流（中心部）に比べて下流（図９中の一点鎖線で囲んだ部分）の方が、酸素等の供給量が少なくなる傾向になると考えられる。よって、この循環流の中流や、下流となる箇所において、本発明に係るガス供給手段を設けることにより、より効率的に酸素濃度等の均一化を図ることが可能となる。
なお、“ガス供給方向が、循環流に沿った要素を有する”とは、ガス供給方向のベクトルと、循環流のベクトルを対比した際に、何れかの方向成分が同じ向き（例えば、そのｚ方向（垂直方向）成分は同じ向き）であるものを指す。
【００３２】
本実施形態では、供給するガスを酸素と二酸化炭素とし、これらを測定するセンサとして溶存酸素濃度センサとｐＨセンサを例としたが、これ以外の“特定成分を調整する”ガスと、これを検知するセンサを用いても良いことは勿論である。例えば、センサとして、培養液中の溶存炭酸ガスの濃度を検知するＤＣＯ２センサを用いてもよい。また、本実施の形態では、ガス供給方法としてマスフローコントローラ１１４を利用したが、ガス供給方法はこれに限られるものではない。例えば、ガスボンベ１１５とガス供給パイプ１３４の間に設けられた電磁弁を開閉することによって、ガスボンベ１１５のガスを培養容器に供給する（ガス供給を制御する）ようなものであってもよい。
また、ガス供給とそのセンサではなく、ヒーターと温度センサを各領域に対応して設けることで、培養容器内の温度が均一となるように（或いは所望の分布となるように）制御するようなものであってもよい。
あるいは、液体等によって培地成分を供給する構成を、各領域に対応して設け、当該培地成分をセンシングできるセンサを各領域に対応して設けることにより、培養容器内の培地成分が均一となるように（或いは所望の分布となるように）制御するものであってもよい。
【００３３】
本実施形態では、制御対象物（溶存酸素濃度やｐＨ）を測定することによるフィードバック制御を例としたが、外的要因をセンシングすることによってフィードフォワード制御を行うものであってもよい。例えば、温度設定が変わったことや時間経過等に基づいて、供給するガスの量を変化させるようなものであってもよい。即ち、これら温度設定の変更や時間経過等によって細胞等の活動状態の変化が生じることを予測し、この細胞等の活動状態の変化といった外的要因に対して、前もってガス供給を制御するようなものであってもよい。
【００３４】
なお、本発明に係る培養装置を使用して、最適なガス供給条件を判別することができる。
即ち、培養容器内の各領域に対応させて各センサとガス供給手段が設けられている培養装置により、各ガス供給手段からのガス供給条件を変化させつつ、各センサによって検出される溶存酸素濃度やｐＨの情報を取得することにより、培養容器内の培養液中の溶存酸素濃度又はｐＨの分布が所望の状態となるガス供給条件を判別することができる。
例えば、特定の培養対象と特定の培養液について、上記判別方法を繰り返すことで、特定の培養対象と培養液に対して最適なガス供給条件を判別することができる。これを各培養対象と各培養液に対して繰り返すことで、各培養対象と培養液の組み合わせについて、それぞれ最適なガス供給条件を得ることも可能である。当該条件をテーブルとしてＣＰＵ１１１に予め設定しておくことにより、培養対象と培養液を選択（例えば制御装置１１やＰＣ２を使用してユーザが指示）することで、これに最適なガス供給条件にて自動的に制御を行うようにすることも可能である。
【００３５】
本実施形態では、ガス供給手段接続部１３１のフランジ１３１１や、センサ取り付け部１３２のプレート部１３２１が、平面的であるものを例として説明したが、培養バッグの形状に合わせて適宜曲面状などに形成するものであってよい。
【符号の説明】
【００３６】
１．．．培養装置
１１．．．制御装置
１１１．．．ＣＰＵ（制御部）
１２．．．培養バッグ支持容器
１３．．．培養バッグ（培養容器）
１３１．．．ガス供給手段接続部
１３１５．．．攪拌羽根
１３１６．．．ガス供給路（スパージャー）
１３２．．．センサ取り付け部
１３３．．．循環攪拌装置
１４．．．モータユニット
１５．．．センサユニット
２．．．ＰＣ
【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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