(57)【要約】移動可能なインキュベータ設備は、少なくとも１つの細胞培養物を受け入れるよう配置された培養チャンバと、培養チャンバの温度を調節することができる加熱装置と、少なくとも１種のガスを培養チャンバ内へ導入することができるガス供給装置と、加熱装置および／またはガス供給装置に電気エネルギを供給するよう配置されたエネルギ貯蔵装置と、を含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  少なくとも１つの細胞培養物を受け入れるよう適合化された培養チャンバと、
−  前記培養チャンバ内の温度を設定することができる温度制御装置と、
−  少なくとも１種のガスを前記培養チャンバの中へ導入することができるガス供給装置と、
−  前記温度制御装置および／または前記ガス供給装置に電気エネルギを供給するよう配置されたエネルギ貯蔵装置と、
を含むインキュベータ装置。
【請求項２】
前記エネルギ貯蔵装置は、一次電池および／または充電バッテリを含むものである、
請求項１に記載のインキュベータ装置。  
【請求項３】
前記培養チャンバは、熱絶縁された壁を有し、特に真空にされたまたは真空化可能な壁を有するものである、請求項１または２に記載のインキュベータ装置。
【請求項４】
前記熱的に絶縁された壁は前記培養チャンバの全方向を取り囲むものである、請求項３に記載のインキュベータ装置。
【請求項５】
前記熱絶縁された壁は前記培養チャンバの上側に蓋を含むものである、請求項４に記載のインキュベータ装置。
【請求項６】
前記温度制御装置は、加熱装置、例えば少なくとも１つの抵抗発熱素子を有する加熱装置、および、冷却装置、例えば少なくとも１つのペルチェ素子を有する冷却装置、の中の少なくとも１つを含むものである、請求項１乃至５のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項７】
センサ装置、特に少なくとも１つの温度センサおよび／または少なくとも１つのガス・センサを含む、請求項１乃至６のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項８】
−  前記センサ装置の少なくとも１つのセンサが、前記培養チャンバ内に配置され、
−  前記センサ装置の少なくとも１つのセンサが、前記インキュベータ装置の外側に配置され、および／または
−  制御ループが設けられ、前記制御ループにおいて、前記温度制御装置および／または前記ガス供給装置が前記センサ装置の信号に応じて制御され、少なくとも１つの所定の参照変数が制御できる、請求項７に記載のインキュベータ装置。
【請求項９】
−  前記ガス供給装置は、少なくとも１つのガス供給源と、前記ガス供給源から前記培養チャンバへと通じる少なくとも１つの供給ラインとを含み、
前記少なくとも１つの供給ラインは、好ましくは前記供給ラインを通るガス流を設定することができるバルブを含むものである、請求項１乃至８のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのガス供給源は、特に加圧ガス・カートリッジのようなガス・コンテナおよび／またはガス・バルーンを含むものである、請求項９に記載のインキュベータ装置。
【請求項１１】
−  前記加圧ガス・カートリッジまたは前記ガス・バルーンは、交換可能な構成要素であり、および、前記インキュベータ装置から分離可能であり、または、前記インキュベータ装置に固定され再充填可能なものである、請求項１０に記載のインキュベータ装置。
【請求項１２】
前記ガス供給装置は、前記培養チャンバ内に二酸化炭素（ＣＯ２）を供給するよう適合化されているものである、請求項１乃至１１のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項１３】
前記温度制御装置および／または前記ガス供給装置を制御することができる、制御装置を含む、請求項１乃至１２のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項１４】
−  状態変数、特に、前記インキュベータ装置の前記培養チャンバ内の温度および／またはガス組成、例えば二酸化炭素含有量、を電気的に記憶することができる記憶装置（データ記録システム）、および／または、
−  前記インキュベータ装置の動作状態を表示するよう適合化されている表示装置
を含む、請求項１乃至１３のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの細胞培養物用の受け入れ装置が前記培養チャンバ内に設けられている、請求項１乃至１４のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項１６】
前記受け入れ装置は、少なくとも１つのマルチウェル・プレート、少なくとも１つの培養フラスコ、および／または少なくとも１つのペトリ皿、のための取付け手段を含むものである、請求項１５に記載のインキュベータ装置。
【請求項１７】
前記培養チャンバ、前記温度制御装置、前記ガス供給装置、および前記エネルギ貯蔵装置は、少なくとも部分的に透明な上側のコンテナ蓋を有するコンテナ内に共に収容されるものである、請求項１乃至１６のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項１８】
−  固定式装置用の、常設の供給ラインから独立して動作可能であり、
−  手動で動かすことが可能であり、特に搬送が可能であり、および／または
−  少なくとも２時間、好ましくは少なくとも８時間、特に好ましくは少なくとも１２時間にわたって、培養条件を自立的に設定および／または維持を行うよう設定される、
請求項１乃至１７のいずれかに記載のインキュベータ装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１８のいずれかに記載のインキュベータ装置を用いて、生物細胞を培養する方法であって、
−  前記インキュベータ装置の前記培養チャンバ内に前記細胞を供給するステップと、
−  前記細胞のための培養条件を設定するステップと、
を含む方法。
【請求項２０】
前記の培養条件の設定は、前記温度制御装置および／または前記ガス供給装置の制御を含むものである、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物材料（biological materials）用のインキュベータ装置（細胞培養インキュベータとも称される）に関し、特に細胞培養および／または組織培養用のインキュベータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インキュベータ装置を用いて、生物細胞または生体細胞を培養するための培養条件を設定し、培養の期間にその条件を維持することは、一般的に知られている。細胞培養のための標準インベントリ（Standardinventar：標準在庫リスト）には、特に、細胞培養に必要なガス雰囲気および温度を供給し制御する温度調整可能な（temperierbarer）Ｃｏ２インキュベータが含まれている。それは、例えばマルチウェル・プレート、ペトリ皿またはフラスコ、等での細胞培養物または培地（Zellkultur）を収容しその細胞培養物または培地に適合する。
【０００３】
通常の標準インキュベータは大きく嵩高で（約１ｍ３）比較的重く（約１００ｋｇ）、さらに幹線電源接続による電気供給用に設計されている。従って、それらは、輸送業務には適していない。培養された細胞を輸送するために、これまで標準インキュベータでの培養は中断されなければならなかった。しかし、これは、輸送に伴って培養条件が変わり、それ（条件変化）が、再生できないおよび／または制御されない形態で細胞に影響を与え、または細胞を破壊しさえするので、不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００９／０６１３６０号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／１７８２３３号明細書
【特許文献３】中国特許出願公開第１０１４７４５４４号明細書
【発明の開示】
【０００５】
凍結状態で生物細胞を移送することは、実務的に知られており、培養条件下での輸送と同等な代替形態ではなく、むしろせいぜい補完形態である。細胞の凍結／解凍は、細胞の死滅、細胞／細胞接触（細胞間接触）の分裂を生じさせ、少なくとも生体外（in vitro）培養の実質的な途絶または崩壊を生じさる。
【０００６】
本発明の目的は、改良されたインキュベータ装置（細胞培養インキュベータ）を実現することであり、それによって通常のインキュベータ装置の欠点が回避される。さらに、本発明の目的は、生物細胞を培養するための改良された方法を実現することであり、それによって通常の培養方法の欠点が回避される。
【０００７】
この目的は、独立請求項の特徴を有するインキュベータ装置および方法によって達成される。本発明の有利な実施形態および適用例は従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明の第１の観点によれば、インキュベータ装置が実現され、インキュベータ装置は、少なくとも１つの細胞培養物または培地を受け入るための培養チャンバと、培養チャンバ内の温度を設定することができる温度制御装置と、少なくとも１種のガスを培養チャンバに供給することができるガス供給装置と、温度制御装置および／またはガス供給装置に電気エネルギを供給するよう配置されたエネルギ貯蔵装置とを含んでいる。通常のインキュベータとは対照的に、エネルギ貯蔵装置を設けることによって、インキュベータ装置の輸送（モビリティ）が可能になり、その一方で、温度制御装置およびガス供給装置がスイッチ・オン（起動）されて作動できる活動的な作動状態になる。インキュベータ装置が固定的供給設備から分離されていて、特に移動中の期間にも、培養条件を設定することができる。
【０００９】
発明者たちは、上述のコンポーネント（構成要素）を用いて、特に次の各要件を満たす輸送可能な細胞インキュベータが形成されることを発見した。
【００１０】
（ｉ）小さいサイズ（０．５ｍ３より小さく、特に１００ｄｍ３より小さく、例えば５０ｄｍ３より小さく、乃至ｃｍ３までの範囲、例えば約２０ｃｍ３まで）、および低質量（５０ｋｇ未満で、特に３０ｋｇ未満で、例えば１０ｋｇ未満、例えば１０ｋｇ未満、例えば５ｋｇまたはそれより少ない）；
（ii）自立的動作、即ち、特に輸送期間における、外部のエネルギ源またはメディア・ソースなしでの動作；
（iii）その細胞を、少なくとも２時間の時間期間にわたって標準的な条件（大部分は３７℃／５％のＣＯ２）下で培養することができる（典型的な速達時間）；および／または
（iv）或る変形形態によれば、その細胞インキュベータは、通常では監視管理されない輸送の過程を追跡できるようにするために、測定されおよび／または制御される変数（例えば、温度／ＣＯ２）の履歴または経過が電子的に記録される形態で、設計することができる。
【００１１】
本発明の第２の観点によれば、第１の観点によるインキュベータ装置を用いて生物細胞を培養する方法が実現される。この目的のために、細胞はインキュベータ装置の培養チャンバ内に配置され、培養チャンバ内の細胞のための培養条件が設定される。
【００１２】
好ましい実施形態の別の特徴は、個々にまたは組み合わせで実現されてもよく、以下のように要約される。
【００１３】
インキュベータ装置のエネルギ貯蔵装置は、一次電池（再充電可能でないバッテリ）および／または充電式バッテリ（再充電可能なバッテリ）を含んでいる。利点として、インキュベータ装置の全てのコンポーネントは、エネルギ貯蔵装置によって供給される電気エネルギだけで動作させることができる。この動作は、例えば種々の医療施設間で、細胞培養物または培地を輸送するための典型的な輸送時間に等しい動作時間において可能なものである。
【００１４】
エネルギ貯蔵装置は、一時的にエネルギ貯蔵装置を例えば公衆電力網のような幹線電源、または、例えば輸送車両および／または実験車両のような車両に搭載された電気系統に接続して、例えば、エネルギ貯蔵装置を再充電するようにし、または、固定的または定常的な動作の場合には、例えば実験室中でまたは車両中で、エネルギ供給を幹線電源に切り換えるようにする。
【００１５】
培養チャンバは、熱絶縁された壁、特に真空化されたまたは真空化可能な壁を有する。その壁は、例えばプラスチックおよび／またはガラスで形成されてもよい。培養チャンバは、好ましくはデュワ（Dewar）瓶を形成する。代替形態として、その壁は発泡体材料で形成されてもよい。熱絶縁された壁は、培養チャンバを全方向でまたは全面で取り囲んでいることが好ましい。培養チャンバの上側に設けられたその熱絶縁された壁の一部はカバーを形成し、カバーで培養チャンバを開けることができ、カバーは好ましくは培養チャンバから取り外すことができるものである。
【００１６】
温度制御装置は、例えば少なくとも１つの抵抗発熱素子を有する、少なくとも１つの加熱装置、および／または、例えば少なくとも１つのペルチェ素子を有する、少なくとも１つの冷却装置を含んでいることが好ましい。温度制御装置を用いて、１０℃乃至４０℃の範囲の温度を培養チャンバ内に設定することができることが好ましい。冷却装置は、外部環境条件からのインキュベータの独立性について、特に利点を有する。その冷却能力によって、各季節において、または例えば高い日中温度が３０℃を超えるような気候帯においても、インキュベータの使用が可能になる。
【００１７】
インキュベータ装置は、センサ装置、特に少なくとも１つの温度センサおよび／または少なくとも１つのガス・センサを有することができる。センサ装置の少なくとも１つのセンサ（内部センサ）は、培養チャンバ内に配置することができる。代替形態としてまたは追加形態として、センサ装置の少なくとも１つのセンサ（外部センサ）はインキュベータ装置の外側に配置される。
【００１８】
特に好ましくは、インキュベータ装置は制御回路（制御ループ）を備え、それ（制御回路）を用いて、温度制御装置および／またはガス供給装置は、センサ装置の信号および少なくとも１つの所定の参照もしくは基準変数または指令変数(Fuehrungsgroesse)に応じて制御することができる。培養条件の設定は、温度制御装置および／またはガス供給装置の制御を含んでいることが好ましい。
【００１９】
ガス供給装置は、少なくとも１つのガス供給源と、ガス供給源から培養チャンバへと導くまたは通じる少なくとも１つの供給ラインとを含んでいる。その少なくとも１つの供給ラインは、バルブ（弁）を含むことが好ましく、そのバルブでその供給ラインを通るガス流を設定することができる。
【００２０】
利点として、少なくとも１つのガス供給源は、ガス・コンテナ、特に加圧ガス・カートリッジおよび／またはガス・バルーン（袋）を含むことができる。加圧ガス・カートリッジまたはガス・バルーンは、交換可能な構成要素またはコンポーネント（部品）であり、インキュベータ装置から分離可能であってもよい。代替形態として、加圧ガス・カートリッジまたはガス・バルーンは、インキュベータ装置内に固定され再充填可能なものであってもよい。
【００２１】
典型的には、ガス供給装置は、培養チャンバ内に二酸化炭素（ＣＯ２）を供給するよう適合化されてもよい。ガス供給源は二酸化炭素を含んでいる。ガス供給装置を用いて、１％乃至５％の範囲内の二酸化炭素濃度を培養チャンバ内に設定できることが好ましい。代替形態としてまたは追加形態として、さらに、例えば窒素または水蒸気（湿度の設定）のような、ガス状または蒸気状の物質の物質を、培養空間内に供給することができる。
【００２２】
代替形態としてまたは追加形態として、例えば培養チャンバ内の湿度を設定するために、液体供給装置が設けられてもよい。その液体供給装置は、例えば、制御可能なバルブが設けられ培養チャンバ内で開く供給ラインを有する水貯留容器またはタンクを含んでいる。
【００２３】
好ましくは、インキュベータ装置は制御装置を有し、それ（制御装置）を用いて温度制御装置および／またはガス供給装置を制御することができる。制御装置は、制御回路に接続されることが好ましい。
【００２４】
好ましくは、インキュベータ装置は、さらに、記憶装置（データ記録システム）を有し、それ（記憶装置）を用いて状態変数（培養データ）、特に、培養チャンバ内のおよび／またはインキュベータ装置の環境における、温度および／または例えば二酸化炭素含有量または含有率のようなガス組成を、電気的に記憶することができる（データ記録システムを有する可搬性の自立的細胞インキュベータ）。データ記録システムによって、培養データの電気的記録（ログ生成）が可能となり、その結果、インキュベータ内の各サンプルの履歴または経過の追加的な安全性（セキュリティ）および追跡可能性が確保される。
【００２５】
また、表示装置を設けてもよく、それ（表示装置）は、インキュベータ装置の動作状態を表示するよう適合化され、例えば表示部および／または信号ランプを含んでいるものである。代替形態としてまたは追加形態として、警報装置を設けてもよく、その警報装置は、例えば、インキュベータ装置の不所望な動作状態に関する情報のためのものであり、例えば、音響信号送信機および／または信号ランプを含むものである。
【００２６】
好ましくは、少なくとも１つの細胞培養物または培地のために受け入れ装置または収容装置が培養チャンバ内に設けられ、例えば、少なくとも１つのマルチウェル・プレート、少なくとも１つの培養フラスコ、および／または少なくとも１つのペトリ皿のための、取付け手段（Halterung：架台、マウント、取付け具）のようなものが設けられる。
【００２７】
好ましくは、インキュベータ装置はコンテナ（容器）（入れ物、箱、かご）を有し、その中に培養チャンバ、温度制御装置、ガス供給装置、およびエネルギ貯蔵装置が共に収容される。コンテナが、培養チャンバ、さらに制御チャンバを有し、（制御チャンバ）内部に、温度制御装置、ガス供給装置およびエネルギ貯蔵装置が収容されるものである場合には、その結果として、特に単純な構造が得られる。
【００２８】
コンテナはコンテナ蓋を備えることができる。コンテナ蓋は開くことができ、それによって、例えばインキュベータ装置の培養チャンバおよび／またはその他の構成要素（コンポーネント）へのアクセスが可能になる。インキュベータ装置の動作状態を簡単に調査するために、コンテナ・カバーは、例えばプラスチックまたはガラスのような少なくとも或る程度透明な材料で形成することができる。
【００２９】
利点として、インキュベータ装置は、固定的な各装置への接続のために設けられた常設の供給ラインとは関係なくおよびそれとは別に動作させることができる。培養条件は、少なくとも２時間の期間、好ましくは少なくとも８時間、特に好ましくは少なくとも１２時間、例えば４８時間、の期間において、自立的な形態で、設定しおよび／または維持することができる。インキュベータ装置は、手動で動かすことができ、特に運搬できるコンパクトな形態で、組み立てることができる。
【００３０】
本発明の他の詳細および利点について、以下、図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明によるインキュベータ装置の好ましい実施形態の概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、図示された重要な機能的要素を有する輸送可能な細胞培養インキュベータの主要な構造を示している。可搬性のインキュベータ装置（細胞培養インキュベータ）１０は、閉じることが可能なボックス（箱）（上側のコンテナ・カバー６および側面コンテナ蓋７を有するコンテナ５）を含んでおり、それ（ボックス）は、培養チャンバ１と、制御チャンバ２とに分けられるものである。培養チャンバ１は、熱絶縁された壁によって囲まれていて、培養チャンバ内部の温度を一定に維持するようにし、インキュベータのエネルギ消費を最小化するようにする。
【００３３】
加熱素子およびセンサ（温度およびＣＯ２）は、培養条件をモニタ（監視）するための支援であり、培養チャンバ１内に配置されている。それぞれの細胞培養容器（マルチウェル・プレート、ペトリ皿、フラスコ、等）に適合化された受け入れ装置または収容装置（図示せず）が、培養チャンバ１内に配置されている。制御チャンバ２は、エネルギ源３（エネルギ貯蔵装置、例えば、再充電可能な充電バッテリ）と、ＣＯ２供給源を有するガス供給装置４（例えば、市販のＣＯ２カートリッジ）と、バルブ（弁）へ接続されそのバルブからその培養チャンバへと接続されるラインとを収容する。また、電子的および／または電気機械的要素（制御装置）が設けられ、その支援により培養チャンバ１内の温度およびまたＣＯ２含有量または含有率が制御される。さらに、そのインキュベータは、制御電子機器に一体化されたデータ記録システム（制御装置の一部）を有し、そのシステムは、制御される変数の履歴または経過を記憶し、従ってしばしば監視管理されていない輸送過程を記録することが可能となる。
【００３４】
側面コンテナ・カバー７によって、例えば充電バッテリを交換するために、上側コンテナ蓋６を開けることなくエネルギ供給源３へのアクセスが可能になる。
【００３５】
コンテナ５はそのコンテナ壁の側方（側面）の輪郭または外形（Profile）８を有し、その輪郭または外形でコンテナ壁は安定化される（および従って細胞培養物もしくは培養体または培地（Zell-kultur）が保護される）。その側方の輪郭または外形は、複数のコンテナの安定した積み重ねまたは組み立てが容易になるように、コンテナ５の各両側で（互いに反対向きの側面で）互いに補完的または相補的な関係で形成されることが好ましい。さらに、ハンドルまたは取っ手（図示せず）を設けることができ、それを用いてコンテナ５を手動で搬送することができる。
【００３６】
以上の明細書、図面および特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、異なる実施形態で本発明を実現するために、個々におよび組み合わせでも重要であり得る。
【図１】
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【国際調査報告】
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