(57)【要約】【課題】様々な培養容器の培地交換に対応できるとともに、小型かつ使い捨て可能にする。【解決手段】培養対象の細胞Ｓを収容する培養容器１１に対して、培養容器１１内の培地Ｗを毛細管現象によって吸い出す排出流路３と、排出流路３によって吸い出された培地Ｗを貯留する廃培地タンク５と、培養容器１１に供給する培地Ｗを貯留する供給培地タンク７と、供給培地タンク７内の培地Ｗを重力によって培養容器１１に供給する供給流路９とを備える培地交換装置１を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養対象の生体試料を収容する培養容器に対して、該培養容器内の培地を毛細管現象によって吸い出す第１流路と、前記培養容器内に培地を供給する第２流路とを備える培地交換装置。
【請求項２】
前記第１流路が親水性を有する請求項１に記載の培地交換装置。
【請求項３】
前記第１流路の表面が凹凸形状を有する請求項１または請求項２に記載の培地交換装置。
【請求項４】
前記第１流路の断面が層構造を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の培地交換装置。
【請求項５】
前記第１流路が、前記培養容器内の前記培地に接触させられる流路端を有し、該流路端が、前記培地を吸い出すときに前記培養容器の底面よりも上方に配置される請求項１から請求項４のいずれかに記載の培地交換装置。
【請求項６】
前記第１流路が、前記培養容器内の前記培地に接触させられる流路端を有し、該流路端が、前記培地を吸い出すときに前記培養容器の底面に接触した状態に配置される請求項１から請求項４のいずれかに記載の培地交換装置。
【請求項７】
前記第１流路により前記培養容器内の前記培地を吸い出しながら、前記第２流路により前記培養容器に前記培地を供給する請求項１から請求項６のいずれかに記載の培地交換装置。
【請求項８】
前記第１流路による前記培地の吸い出しと前記第２流路による前記培地の供給とを選択的に切り換えるシャッタ機構と、
該シャッタ機構を任意の時間に駆動させる駆動機構とを備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の培地交換装置。
【請求項９】
前記培養容器が複数の培養区画を有し、
該培養区画ごとに配置可能なそれぞれ独立した複数の前記第１流路、前記第２流路および前記シャッタ機構を備え、
各前記シャッタ機構が、共通の前記駆動機構によって駆動される請求項８に記載の培地交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培地交換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞培養では、専用の培養容器に、細胞と、培地と呼ばれる溶液を入れ、インキュベータ環境において細胞を培養する。培養の間、細胞が任意の数または細胞周期に達するまで、培地交換の工程が繰り返される。培地交換は、培養容器から老廃物を含む培地を廃液する一方、培養容器に新しい培地を入れる。
【０００３】
上述した培地交換の作業は単純だが、１〜２日に１度の割合によって行う必要であるため、作業者が連続して不在になることが許されない。特に、小ロットでかつ多容器を用いて培養を行う研究分野では、自動機の置き換えが困難であり、研究者に大きな負担が発生していた。この問題に対し、インキュベータ内に設置可能な自動培地交換装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０９３３２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の自動培地交換装置は、モータを用いており、モータの設定および操作が複雑であるとともに、モータのための多数の電源も用意しなければならないという不都合がある。また、特許文献１に記載の自動培地交換装置では、モータおよび一部の部品を何度も再利用することが、コンタミネーション（contamination）やカビの発生要因となってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、様々な培養容器の培地交換に対応できるとともに、小型でかつ使い捨て可能な培地交換装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、培養対象の生体試料を収容する培養容器に対して、該培養容器内の培地を毛細管現象によって吸い出す第１流路と、前記培養容器内に培地を供給する第２流路とを備える培地交換装置である。
【０００８】
本態様によれば、第１流路により、培養容器内の老廃物等を含む培地が毛細管現象によって吸い出される一方、第２流路により、培養容器内に新しい培地が供給されることによって、培地交換が行われる。培地の供給は重力による滴下等によって行うことができるので、培地の排出および供給のいずれにおいてもモータを用いる必要がない。したがって、モータを駆動するための複雑な設定が不要になることによって、様々な培養容器への対応を可能にするとともに、装置を小型にしかつ使い捨てることもできる。
【０００９】
上記態様においては、前記第１流路が親水性を有することとしてもよい。
この構成によって、第１流路において毛細管現象を引き起こすための濡れ性、すなわち、第１流路の表面に対する培地の付着し易さが向上する。これにより、培養容器内の培地を安定して迅速に吸い出すことができる。
【００１０】
上記態様においては、前記第１流路の表面が凹凸形状を有することとしてもよい。
この構成によって、第１流路の表面積が増加するので、表面張力を増大させることができる。これにより、流路の表面が平坦からなる場合と比較して、培養容器内の培地をより安定して迅速に吸い出すことができる。
【００１１】
上記態様においては、前記第１流路の断面が層構造を有することとしてもよい。
この構成によって、第１流路の表面積が増加するので、表面張力を増大させることができる。これにより、流路の表面が単層からなる場合と比較して、培養容器内の培地をより安定して迅速に吸い出すことができる。
【００１２】
上記態様においては、前記第１流路が、前記培養容器内の前記培地に接触させられる流路端を有し、該流路端が、前記培地を吸い出すときに前記培養容器の底面よりも上方に配置されることとしてもよい。
【００１３】
この構成によって、培養容器内の培地を第１流路により吸い出したときに、流路端の位置と培養容器の底面の位置との高さの相違により、培養容器内に培地が残ることになる。これにより、第２流路から培地を供給するまでの間に、培養容器内の細胞を乾燥から保護することができる。
【００１４】
上記態様においては、前記第１流路が、前記培養容器内の前記培地に接触させられる流路端を有し、該流路端が、前記培地を吸い出すときに前記培養容器の底面に接触した状態に配置されることとしてもよい。
【００１５】
この構成によって、培養容器内の培地を第１流路によって吸い出したときに、流路端が培養容器の底面に接触していることにより、培養容器内の培地を残らず吸い出すことができる。これにより、培養容器内の培地に含まれていたゴミや汚れを極力除去することができる。
【００１６】
上記態様においては、前記第１流路により前記培養容器内の前記培地を吸い出しながら、前記第２流路により前記培養容器に前記培地を供給することとしてもよい。
この構成によって、培地交換中も培養容器内に培地が残り、細胞が乾燥するのを防ぐことができる。
【００１７】
上記態様においては、前記第１流路による前記培地の吸い出しと前記第２流路による前記培地の供給とを選択的に切り換えるシャッタ機構と、該シャッタ機構を任意の時間に駆動させる駆動機構とを備えることとしてもよい。
【００１８】
この構成によって、駆動機構に従ってシャッタ機構が駆動することによって、第１流路による培地の吸い出しと第２流路による培地の供給とが任意の時間に選択的に切り換えられる。したがって、駆動機構およびシャッタ機構により培地交換を自動で行い、ユーザによる培地交換の作業を不要にすることができる。
【００１９】
上記態様においては、前記培養容器が複数の培養区画を有し、該培養区画ごとに配置可能なそれぞれ独立した複数の前記第１流路、前記第２流路および前記シャッタ機構を備え、各前記シャッタ機構が、共通の前記駆動機構によって駆動されることとしてもよい。
【００２０】
この構成によって、駆動機構およびシャッタ機構により、培養容器の複数の培養区画において、それぞれ培地交換を自動で行うことができる。この場合において、培養区画ごとに配置されるシャッタ機構に対して駆動機構を共通にすることによって、装置が大型化するのを抑制し、複数の培養区画での効率的な培地交換を実現することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、様々な培養容器の培地交換に対応できるとともに、小型にし、かつ、使い捨てすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る培地交換装置を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は排出流路の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の横断面図である。
【図３】（ａ）は他の形状からなる排出流路の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の横断面の一例を示す断面図であり、（ｃ）は（ａ）の横断面の他の一例を示す断面図である。
【図４】培養容器内の培地を吸い出しながら、培養容器に新たな培地を供給する様子を説明する培地交換装置の縦断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る培地交換装置のシャッタ機構および駆動機構を示す模式図である。
【図６】（ａ）はシャッタ機構の第１長穴から第１三角コーンの先端が押し出された状態を示すシャッタ機構および第１三角コーンの縦断面図であり、（ｂ）はシャッタ機構の第１長穴に第１三角コーンの先端が挿入された状態を示すシャッタ機構および第１三角コーンの縦断面図である。
【図７】（ａ）はシャッタ機構の第２長穴から第２三角コーンの先端が押し出された状態を示すシャッタ機構および第２三角コーンの縦断面図であり、（ｂ）はシャッタ機構の第２長穴に第２三角コーンの先端が挿入された状態を示すシャッタ機構および第２三角コーンの縦断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態の変形例に係る培地交換装置の縦断面図とシャッタ機構および駆動機構を鉛直方向に見た模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態の変形例に係る培地交換装置を示す斜視図である。
【図１０】図９の給排水ユニット、駆動機構、容器ユニットを分解した状態を示す培地交換装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る培地交換装置について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培地交換装置１は、図１に示すように、培養対象の細胞（生体試料）Ｓを収容する培養容器１１に対して、培養容器１１内の培養培地等の溶液（以下、培地という。）Ｗを吸い出す排出流路（第１流路）３と、排出流路３によって吸い出された培地Ｗを貯留する廃培地タンク５と、培養容器１１に供給する培地Ｗを貯留する供給培地タンク７と、供給培地タンク７内の培地Ｗを培養容器１１に供給する供給流路（第２流路）９とを備えている。
【００２４】
培養容器１１は、例えば、上方を開口した有底筒状のウェル容器やディッシュ容器であり、内部に培地Ｗを貯留することができる。この培養容器１１に培地Ｗを貯留するとともに、その培地Ｗ内に細胞Ｓを投入した状態で、培地Ｗの温度や濃度等を所定の培養条件に保持することにより、細胞Ｓの培養が行われる。
【００２５】
排出流路３は、培養容器１１内の培地Ｗを毛細管現象によって吸い出すことができる材質によって形成されている。毛細管現象とは、排出流路３中を培地Ｗが吸い込まれて通り抜ける現象をいう。具体的には、毛細管現象は、表面張力、排出流路３の濡れやすさおよび培地Ｗの密度に応じて、排出流路３中を培地Ｗが移動する現象である。
【００２６】
また、排出流路３は親水性を有することが好ましい。排出流路３が親水性を有することによって、排出流路３において毛細管現象を引き起こすための濡れ性、すなわち、排出流路３の表面に対する培地Ｗの付着し易さが向上する。
【００２７】
この排出流路３は、長手方向の一端が廃培地タンク５に接続されており、長手方向の他端が培養容器１１内に挿入される。培養容器１１内に挿入される排出流路３の他端は、培養容器１１内の培地Ｗに接触させられる。以下、培養容器１１内の培地Ｗに接触させられる排出流路３の他端を流路端３ａという。排出流路３の流路端３ａは、培養容器１１内の培地Ｗを吸い出すときに、培養容器１１の底面１１ａよりも若干上方に配置される。また、排出流路３は、例えば、図２（ａ），（ｂ）に示すように、表面が凹凸形状を有している。
【００２８】
供給培地タンク７は、例えば、培養容器１１よりも上方に配置される。
供給流路９は、例えば、内部を培地Ｗが流動可能な管状部材によって形成されている。また、供給流路９は、長手方向の一端が供給培地タンク７に接続されており、長手方向の他端が培養容器１１内に挿入される。以下、培養容器１１内に挿入される供給流路９の他端を流路端９ａという。この供給流路９は、供給培地タンク７内の培地Ｗを重力によって流路端９ａから培養容器１１に滴下する。供給流路９には、滴下する培地Ｗの流量を調節するバルブ（図示略）が設けられていることとしてもよい。
【００２９】
供給流路９の流路端９ａは、培養容器１１に培地Ｗを供給するときに、培養容器１１の底面１１ａに対してできる限り近い位置に配置されることが好ましい。供給流路９の流路端９ａを培養容器１１の底面１１ａに対して近い位置に配置することによって、流路端９ａと底面１１ａとの高低差が低減するので、供給流路９の流路端９ａから培地Ｗを滴下する際に、培養容器１１内で培地Ｗが流動するのを極力抑えることができる。
【００３０】
上記構成の培地交換装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る培地交換装置１により培養容器１１内の培地Ｗを交換するには、まず、培地交換装置１を培養容器１１上に配置する。そして、排出流路３の流路端３ａを培養容器１１内の培地Ｗに浸した状態で、培養容器１１の底面１１ａよりも若干上方に流路端３ａを配置する。また、供給流路９の流路端９ａを培養容器１１の底面１１ａに対して近い位置に配置する。
【００３１】
すると、排出流路３により、培養容器１１内の培地Ｗが流路端３ａから毛細管現象によって吸い上げられる。そして、流路端３ａから吸い上げられた培地Ｗは、排出流路３の毛細管現象によって排出流路３中を移動して廃培地タンク５に貯留される。この段階では、供給培地タンク７から培養容器１１への新たな培地Ｗの供給は停止しておく。
【００３２】
この場合において、排出流路３が親水性を有することによって、排出流路３において毛細管現象を引き起こすための濡れ性、すなわち、排出流路３の表面に対する培地Ｗの付着し易さが向上する。これにより、培養容器１１内の培地Ｗを安定して迅速に吸い出すことができる。
【００３３】
また、排出流路３によって培地Ｗを吸い出すときに、排出流路３の流路端３ａが培養容器１１の底面１１ａよりも高い位置に配置されることにより、培養容器１１内の培地Ｗが排出流路３によって完全に吸い出されることはなく、培養容器１１内に培地Ｗが残ることになる。これにより、供給流路９から培養容器１１内に新たな培地Ｗを供給するまでの間に、培養容器１１内の細胞Ｓを乾燥から保護することができる。
【００３４】
次いで、排出流路３の流路端３ａの位置まで培養容器１１内の培地Ｗが吸い出されたら、供給流路９のバルブを開き、供給培地タンク７内の培地Ｗを供給流路９の流路端９ａから重力によって滴下させる。これにより、培養容器１１に新しい培地Ｗが供給される。培養容器１１内に培地Ｗが所定の位置まで満たされると、培地交換は終了する。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る培地交換装置１によれば、培養容器１１内の老廃物等を含む培地Ｗの吸い出しが排出流路３の毛細管現象によって行われ、培養容器１１内への新しい培地Ｗの供給が供給流路９を経由させた重力による滴下によって行われる。そのため、培養容器１１内の培地Ｗの排出および供給のいずれにおいてもモータを用いる必要がない。したがって、モータを駆動するための複雑な設定が不要になることによって、様々な培養容器１１に対応することができるとともに、装置が小型になりかつ使い捨てることもできる。
【００３６】
また、排出流路３の表面が凹凸形状を有することによって、排出流路３の表面積が増加するので、表面張力を増大させることができる。これにより、流路の表面が平坦からなる場合と比較して、排出流路３によって培養容器１１内の培地Ｗをより安定して迅速に吸い出すことができる。
【００３７】
本実施形態においては、排出流路３の表面が凹凸形状を有することとしたが、これに代えて、例えば、図３（ａ），（ｂ）または図３（ａ），（ｃ）に示すように、排出流路３の断面が層構造を有することとしてもよい。この場合も、排出流路３の表面積が増加するので、表面張力を増大させることができる。これにより、流路の断面が単層からなる場合と比較して、排出流路３によって培養容器１１内の培地Ｗをより安定して迅速に吸い出すことができる。
【００３８】
さらに、排出流路３の表面が凹凸形状を有し、かつ、排出流路３の断面が層構造を有することとしてもよい。これにより、培養容器１１内の培地Ｗをさらに効率的に吸い出すことができる。
【００３９】
また、本実施形態においては、排出流路３の流路端３ａが、培養容器１１内の培地Ｗを吸い出すときに、培養容器１１の底面１１ａよりも上方に配置されることとしたが、これに代えて、排出流路３の流路端３ａが、培養容器１１内の培地Ｗを吸い出すときに、培養容器１１の底面１１ａに接触した状態に配置されることとしてもよい。
【００４０】
本変形例によれば、培養容器１１内の培地Ｗを排出流路３によって吸い出したときに、流路端３ａが培養容器１１の底面１１ａに接触していることにより、培養容器１１内の培地Ｗを残らず吸い出すことができる。これにより、培養容器１１内の培地Ｗに含まれていたゴミや汚れを極力除去することができる。
【００４１】
また、本実施形態およびその変形例においては、排出流路３によって培養容器１１内の培地Ｗを吸い出してから、供給流路９によって培養容器１１内に新たな培地Ｗを供給することとしたが、これに代えて、例えば、図４に示すように、排出流路３により培養容器１１内の培地Ｗを吸い出しながら、供給流路９により培養容器１１に新たな培地Ｗを供給することとしてもよい。この場合も、培地交換中に培養容器１１内に培地Ｗが残り、細胞Ｓが乾燥するのを防ぐことができる。
【００４２】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る培地交換装置について説明する。
本実施形態に係る培地交換装置２１は、図５に示すように、排出流路３による培地Ｗの吸い出しと供給流路９による培地Ｗの供給とを選択的に切り換えるシャッタ機構２３と、シャッタ機構２３を任意の時間に駆動させる駆動機構２５とを備える点で第１実施形態と異なる。
以下、第１実施形態に係る培地交換装置１と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
シャッタ機構２３は、所定の回転軸回りに回転可能な円板形状の平歯車である。このシャッタ機構２３は、培養容器１１上において、培養容器１１の底面１１ａに対して平行に配置される。また、シャッタ機構２３は、厚さ方向に貫通する２つの長穴２３ａ，２３ｂを有している。
【００４４】
２つの長穴２３ａ，２３ｂは、それぞれシャッタ機構２３の周方向に延びる細長い形状を有している。これら２つの長穴２３ａ，２３ｂは、長手方向の一端側の幅、具体的には、シャッタ機構２３の回転方向の後端側の幅が、それぞれシャッタ機構２３の径方向に次第に細くなる形状を有している。
【００４５】
また、２つの長穴２３ａ，２３ｂは、シャッタ機構２３の周方向および径方向の両方において、互いに重ならない位置にずれて配置されている。以下、シャッタ機構２３における径方向の外方に配置されている長穴２３ａを第１長穴とし、シャッタ機構２３における径方向の内方に配置されている長穴２３ｂを第２長穴とする。
【００４６】
駆動機構２５は、ゼンマイ２７を有する第１歯車２９Ａと、巻き上げたゼンマイ２７が元に戻ろうとする動力を順に伝達する第２歯車２９Ｂ、第３歯車２９Ｃおよび第４歯車２９Ｄと、所定の軸回りに一定の周期で往復運動可能な天府３１と、天府３１の往復運動を利用してゼンマイ２７の力を調節する雁木車３３およびアンクル３５と、ゼンマイ２７を巻き上げた状態に維持するストッパ３７とを備えている。
【００４７】
ゼンマイ２７は、図示しない摘みをユーザが把持することによって、巻き上げることができる。
第２歯車２９Ｂは、シャッタ機構２３と噛み合っている。第２歯車２９Ｂが回転することにより、シャッタ機構２３に動力が伝達されて、シャッタ機構２３が所定の回転軸回りに回転する。
【００４８】
排出流路３は、図６（ａ），（ｂ）に示すように、中空円錐台形状の中空部材からなる第１三角コーン３９を備えている。第１三角コーン３９は、先端に向かって次第に先細になる形状を有しており、先端部３９ａおよび基端部３９ｂが開口している。排出流路３は、第１三角コーン３９の内部に基端部３９ｂ側から挿入され、第１三角コーン３９の先端に流路端３ａが固定されている。
【００４９】
この第１三角コーン３９は、シャッタ機構２３が回転軸回りに回転することによって第１長穴２３ａが移動する領域の上方において、先端部３９ａを鉛直下方に向けた姿勢の状態で配置されている。そして、第１三角コーン３９は、シャッタ機構２３の回転に伴い、第１長穴２３ａが第１三角コーン３９の真下に移動して来ると、重力により第１長穴２３ａに落下することによって第１長穴２３ａに先端部３９ａが挿入される。
【００５０】
さらに、第１長穴２３ａにおけるシャッタ機構２３の回転方向の後端側が次第に先細になる形状を有することにより、第１長穴２３ａに先端部３９ａが挿入された第１三角コーン３９は、シャッタ機構２３が回転するに従って、摩擦によって鉛直上方に向かって徐々に移動した後、第１長穴２３ａからシャッタ機構２３上に押し戻される。
【００５１】
供給流路９は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、第１三角コーン３９と同様に、中空円錐台形状の中空部材からなる第２三角コーン４１を備えている。第２三角コーン４１は、先端に向かって次第に先細になる形状を有しており、先端部４１ａおよび基端部４１ｂが開口している。供給流路９は、第２三角コーン４１の内部を基端部４１ｂ側から挿入され、第２三角コーン４１の先端に流路端９ａが固定されている。
【００５２】
この第２三角コーン４１は、シャッタ機構２３が回転軸回りに回転することによって第２長穴２３ｂが移動する領域の上方において、先端部４１ａを鉛直下方に向けた姿勢の状態で配置されている。そして、第２三角コーン４１は、シャッタ機構２３の回転に伴い、第２長穴２３ｂが第２三角コーン４１の真下に移動して来ると、重力により第２長穴２３ｂに落下することによって第２長穴２３ｂに先端部４１ａが挿入される。
【００５３】
さらに、第２長穴２３ｂにおけるシャッタ機構２３の回転方向の後端側が次第に先細になる形状を有することにより、第２長穴２３ｂに先端部４１ａが挿入された第２三角コーン４１は、シャッタ機構２３が回転するに従って、摩擦によって鉛直上方に向かって徐々に移動した後、第２長穴２３ｂからシャッタ機構２３上に押し戻される。
【００５４】
上記構成の培地交換装置２１の作用について説明する。
本実施形態に係る培地交換装置２１により培養容器１１内の培地Ｗを交換するには、まず、培地交換装置２１を培養容器１１上に配置する。そして、ユーザがストッパ３７を外し、ゼンマイ２７の巻き上げられた力を解放する。すると、ゼンマイ２７がほどけることによって元に戻ろうとする動力が、第１歯車２９Ａから第２歯車２９Ｂ、第３歯車２９Ｃおよび第４歯車２９Ｄを順に経由して、雁木車３３、アンクル３５および天府３１に伝達される。
【００５５】
そして、天府３１の一定周期の往復運動に従って、雁木車３３およびアンクル３５によってゼンマイ２７の力が調節される。これにより、第２歯車２９Ｂがゆっくりと回転する。そして、第２歯車２９Ｂからシャッタ機構２３に動力が伝達されることによって、シャッタ機構２３が所定の回転軸回りに回転する。
【００５６】
シャッタ機構２３が所定の軸回りに回転することによって、第１長穴２３ａが第１三角コーン３９の真下に移動して来ると、図６（ｂ）に示すように、重力によって第１長穴２３ａに第１三角コーン３９の先端部３９ａが挿入される。これにより、第１三角コーン３９の先端に配置されている排出流路３の流路端３ａが培養容器１１内の培地Ｗに接触することによって、培養容器１１内の培地Ｗが排出流路３の毛細管現象により排出流路３を経由して吸い出される。
【００５７】
次いで、シャッタ機構２３が回転するに従って、第１長穴２３ａに先端部３９ａが挿入された第１三角コーン３９が摩擦によって鉛直上方に向かって徐々に移動する。これにより、排出流路３の流路端３ａが培養容器１１内の培地Ｗから完全に離間されると、排出流路３による培地Ｗの吸い出しが停止される。
【００５８】
次いで、シャッタ機構２３の回転に従って第２長穴２３ｂが第２三角コーン４１の真下に移動して来ると、図７（ｂ）に示すように、重力によって第２長穴２３ｂに第２三角コーン４１の先端部４１ａが挿入される。これにより、供給流路９の流路端９ａが開放されることによって、供給培地タンク７内の培地Ｗが供給流路９の流路端９ａから重力によって培養容器１１に滴下される。
【００５９】
次いで、シャッタ機構２３が回転するに従って、第２長穴２３ｂに先端部４１ａが挿入された第２三角コーン４１が摩擦によって鉛直上方に向かって徐々に移動する。そして、第２三角コーン４１がシャッタ機構２３上に押し戻されると、供給流路９の流路端９ａが閉塞されることによって、供給流路９による培地Ｗの供給が停止される。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態に係る培地交換装置２１によれば、駆動機構２５に従ってシャッタ機構２３が駆動することによって、排出流路３による培地Ｗの吸い出しと供給流路９による培地Ｗの供給とが任意の時間に選択的に切り換えられる。したがって、ユーザはストッパ３７を外すだけで、駆動機構２５およびシャッタ機構２３により培地交換を自動で行うことができ、ストッパ３７を外した後のユーザによる培地交換の作業を不要にすることができる。
【００６１】
本実施形態においては、駆動機構２５が、ゼンマイ２７に代えて、バネ等の弾性部材を採用することとしてもよい。本変形例においては、図８に示すように、弾性部材としてバネ４３を例示して説明する。この場合、第１歯車２９Ａに代えて、例えば、棒状の形態を有するギヤ４５を採用することとすればよい。バネ４３および棒状のギヤ４５以外の構成については、本実施形態と同様である。
【００６２】
本変形例においては、ストッパ３７により、バネ４３が伸びた状態に維持される。そして、ユーザがストッパ３７を外すと、バネ４３の伸縮に従って棒状のギヤ４５がそのバネ４３の伸縮方向に移動する。これにより、バネ４３の伸縮する力が棒状のギヤ４５から第２歯車２９Ｂを経由してシャッタ機構２３に伝達されることとすればよい。
【００６３】
図８においては、培養容器１１に代えて、複数の培養区画４７ａ，４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４７ｅ，４７ｆを有する容器ユニット４７に培地交換装置２１を適用した例を示している。図８においては、容器ユニット４７の培養区画４７ｂ上に配置されたシャッタ機構２３および駆動機構２５のみが示されているが、培養区画４７ａ，４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４７ｅ，４７ｆごとにそれぞれシャッタ機構２３および駆動機構２５を配置することとすればよい。
【００６４】
また、本実施形態においては、培地交換装置２１が、図９および図１０に示すように、容器ユニット４７の培養区画４７ａ，４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４７ｅ，４７ｆごとに配置可能なそれぞれ独立した複数の排出流路３、廃培地タンク５、供給培地タンク７、供給流路９およびシャッタ機構２３（いずれも図８参照。）を有する給排水ユニット４９と、各シャッタ機構２３に共通の駆動機構２５とを備えることとしてもよい。
【００６５】
給排水ユニット４９、駆動機構２５および容器ユニット４７は、それぞれベース５１に着脱可能に搭載される。また、給排水ユニット４９は、容器ユニット４７に装着された状態で、容器ユニット４７の培養区画４７ａ，４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４７ｅ，４７ｆごとに、排出流路３、廃培地タンク５、供給培地タンク７、供給流路９およびシャッタ機構２３が配置される。
【００６６】
また、各シャッタ機構２３は、互いに共通のギヤ（図示略）によって駆動機構２５に接続されることにより、駆動機構２５の作動によって一斉に駆動される。図９および図１０において、符号５３は、ユーザが把持することによってゼンマイ２７を巻き上げるための摘みを示している。
【００６７】
本変形例によれば、複数のシャッタ機構２３および各シャッタ機構２３に共通の駆動機構２５により、容器ユニット４７の複数の培養区画４７ａ，４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４７ｅ，４７ｆにおいて、それぞれ培地交換を自動で行うことができる。
【００６８】
この場合において、培養区画４７ａ，４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４７ｅ，４７ｆごとに配置されるシャッタ機構２３に対して駆動機構２５を共通にすることによって、装置が大型化するのを抑制するとともに、操作性を向上することができる。これにより、複数の培養区画４７ａ，４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４７ｅ，４７ｆでの効率的な培地交換を実現することができる。また、上記構成によって、容器ユニット４７、給排水ユニット４９、駆動機構２５およびベース５１ごとに、それぞれ使用後に使い捨てることができる。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記各実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７０】
１，２１    培地交換装置
３          排出流路（第１流路）
３ａ        流路端
９          供給流路（第２流路）
２３        シャッタ機構
２５        駆動機構
Ｓ          細胞（生体試料）
【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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