(57)【要約】【課題】培養細胞等の培養対象物を入れた容器内の温度を、目的とする温度に精度よく維持することができる軽量の培養箱を提供する。【解決手段】  断熱機能を持つ箱４と、箱４の中に配置されたアルミ合金製の囲繞壁５、６と、囲繞壁５、６の内側に配置された疑似対象物９と、疑似対象物９の温度を測定する温度センサ１０と、箱４の中に配置されたペルチェ素子１３、１４と、温度調節手段１３、１４に電力を供給する電池１２と、温度センサ１０の出力に基づき、電力を制御するコンピュータ１１と、ガス調整剤８とを備え、疑似対象物９は培養対象物１の培養下地１ａと少なくとも比熱が同じであり、培養対象物１及びガス調整剤８は囲繞壁５、６の中に収納される培養箱。【選択図】  図１
2015165789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱機能を持つ箱と、
前記箱の中に配置されたアルミ合金製の囲繞壁と、
前記囲繞壁の内側に配置された疑似対象物と、
前記疑似対象物の温度を測定する温度センサと、
前記箱の中に配置された温度調節手段と、
前記温度調節手段に電力を供給する電池と、
前記温度センサの出力に基づき、前記電力を制御する制御手段と、
前記箱の中に配置されたガス調整剤とを備え、
前記疑似対象物は培養対象物の培養下地と少なくとも比熱が同じであり、
前記培養対象物は前記囲繞壁の中に収納されることを特徴とする培養箱。
【請求項２】
前記培養対象物は、ガス透過性を有し、滅菌された一次容器である培養容器に封入され、前記温度調節手段は前記囲繞壁に取り付けられ、前記電池と、前記制御手段と、前記温度を表示する温度表示部とは前記箱の外側に取り付けられている請求項１に記載の培養箱。
【請求項３】
ファンが前記囲繞壁の内側に取り付けられている請求項１又は２に記載の培養箱。
【請求項４】
前記囲繞壁は二重になっており、ファンがその二重の囲繞壁の中に配置されている請求項１乃至３のいずれか一つに記載の培養箱。
【請求項５】
前記培養容器の蓋が透明材料で形成されている請求項１乃至４のいずれか一つに記載の培養箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生医療に用いられる培養細胞等の対象物を、その生物学的特性を壊さないように温度管理しながら培養する培養箱の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
再生医療は、熱傷、創傷、擦過傷、皮膚潰瘍等の機能不全又は欠損を起こした細胞・組織・臓器の根本的な組織機能の回復を実現する医療であり、従来では治療困難であった疾患に対して新たな治療法を拓く医療として研究開発が進んでいる。
【０００３】
組織や臓器が傷害された場合に、残存する細胞の中で分裂能力を有した特殊な細胞（幹細胞など）が増殖して、傷害またはそれにより欠損した部分を修復し、元の状態へと回復する現象、いわゆる組織や臓器の再生が行われる。再生医療分野では、各種臓器の発生過程を幹細胞を用いて再現させることにより、組織や臓器の再生を目指すこととしている。
【０００４】
また再生医療分野では、可能な限り少量の細胞採取により、最大限に機能回復をもたらす細胞群を培養し、さらに、移植後のリスクも軽減するといった様々な条件を満たす組織の再生が現在進められてきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、従来の一般的な培養技術において、培養細胞を入れた容器の周囲に蓄温剤を配置し、この蓄温剤によって培養細胞が入った容器内の温度を所定温度に維持するようにしている。このような蓄温剤を用いる温度制御方法では、温度制御が蓄温剤の材料の選択によるものであるため、自由に温度を変更することができない。そのため、３７℃に維持したい場合は、３７℃に蓄温することのできる主材料を選択し、また主材料及び副材料等の配合割合を個別に行う必要があった。
【０００６】
しかも、温度制御は、蓄温剤自体の発熱温度であり、その周囲の温度を目的とする温度に制御するものではないので、容器内に収容した培養細胞が精度よく目的とする温度に維持されるものではなかった。そのため、培養細胞の生物学的特性が損なわれる虞があるという致命的な問題があった。
【０００７】
更に、蓄温剤自体は、ゲル状或いは液体であるため相当な重量を呈するものであり、目的とする温度に維持するためには、大量の蓄温剤を配置しなければならない。そのため、培養箱全体の重量がかなりの重さになり、取扱いが面倒でかなりの負担になるという欠点があった。
【０００８】
本発明は、従来の前記問題点に鑑みてこれを改良除去したものであって、培養細胞等の培養対象物を入れた容器内の温度を、目的とする温度に精度よく維持することができる、軽量の培養箱を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明が採用した第１の本発明は、
断熱機能を持つ箱と、
前記箱の中に配置されたアルミ合金製の囲繞壁と、
前記囲繞壁の内側に配置された疑似対象物と、
前記疑似対象物の温度を測定する温度センサと、
前記箱の中に配置された温度調節手段と、
前記温度調節手段に電力を供給する電池と、
前記温度センサの出力に基づき、前記電力を制御する制御手段と、
前記箱の中に配置されたガス調整剤とを備え、
前記疑似対象物は培養対象物の培養下地と少なくとも比熱が同じであり、
前記培養対象物は前記囲繞壁の中に収納されることを特徴とする培養箱である。
【００１０】
第２の本発明は、
前記培養対象物は、ガス透過性を有し、滅菌された一次容器である培養容器に封入され、前記温度調節手段は前記囲繞壁に取り付けられ、前記電池と、前記制御手段と、前記温度を表示する温度表示部とは前記箱の外側に取り付けられている第１の本発明の培養箱である。
【００１１】
第３の本発明は、
ファンが前記囲繞壁の内側に取り付けられている第１又は２の本発明の培養箱である。
【００１２】
第４の本発明は、
前記囲繞壁は二重になっており、ファンがその二重の囲繞壁の中に配置されている第１乃至３のいずれか一つの本発明の培養箱である。
【００１３】
第５の本発明は、
前記培養容器の蓋が透明材料で形成されている第１乃至４のいずれか一つの本発明の培養箱である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、培養細胞等の培養対象物を入れた容器内の温度を、目的とする温度に精度よく維持することができる、軽量の培養箱を提供出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る培養箱の蓋を取り除いた状態を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る培養箱の囲繞壁を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る培養容器（一次容器）を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の構成を図１乃至図３に示す一実施の形態に基づいて説明すると次の通りである。図１に示すように、この実施の形態にあっては、培養細胞等の培養対象物１を収容してなる一次容器としての培養容器２と、該袋３を収容してなる断熱外箱４の２の容器を用いている。培養細胞等の培養対象物１は、十分な機器設備が整い、熟練した培養技術を有した大学病院や大手の製薬会社等の専門施設で作成される。
【００１７】
一次容器としての培養容器１は、ガラス製やプラスチック製の滅菌処理されたものを使用する。断熱外箱４は、発砲スチロールなど断熱性の高い材料を利用し、耐震構造を有する箱が適切である。
【００１８】
なお、培養対象物としては、培養細胞以外に、培養組織、細胞懸濁液等がある。
【００１９】
断熱外箱４内には、アルミ合金製の囲繞壁５及び６を二重になるように配置している。二重にした理由は、内側の囲繞壁５内の更に中央寄りの領域に、配置される培養細胞等の培養対象物１が外部の環境に影響され難く、温度が安定するようにするためである。アルミ合金製にしたのは、軽量且つ熱伝導も充分だからであり、温度管理の容易性と持ち運び時の負担軽減、取扱いの容易性を考慮したものである。
【００２０】
内側の囲繞壁５内には、培養容器２が複数個（図１では４個の場合を示す）配設されている。これらの培養容器２内には培養下地（培地）１ａで保護された培養細胞等の培養対象物が収容されている。培養対象物１の培養容器２内への収容作業は、無菌実験台（クリーンベンチ）で行うようにしている。無菌実験台は、机の形の台に手前側が空いた形の囲いと屋根がついており、内側の天井ないし前方の壁から、フィルターを通して無菌化された風を送るように構成されたものが一般的である。前記培養容器２の蓋２Ａは、透明材料で構成されていることが望ましい。
【００２１】
また、囲繞壁５内には、酸素や炭酸ガスを発生するガス調整剤８が配置されている。培養細胞等の培養対象物１の生命生理活動を維持するために配置されている。
【００２２】
この実施の形態では、前記４個の培養容器２の中央位置に、前記培養容器２と同じ構造の疑似培養容器７を配設している。これらの中央位置の疑似培養容器７は、前記培養細胞等の培養対象物１が収容された培養下地１ａと少なくとも比熱が同じである疑似対象物９が収容されている。さらにはこの疑似対象物９は培養下地１ａと同じ材料、同じ容量が望ましい。
【００２３】
そして、この疑似対象物９には、物体の内部温度を計測するセンサーとして市販されている一般的な温度センサ１０が挿し込まれている。
【００２４】
このように、培養細胞等の培養対象物１が収容された培養容器２とは別の疑似培養容器７において、疑似対象物９の温度を測定するようにしたのは、培養対象物１が汚染されるのを防止することと、培養対象物１と同じ環境で疑似対象物９の温度を測定することで、培養対象物１の温度を出来るだけ正確に測定し、制御出来るようにするためである。
【００２５】
なお、断熱外箱４内に配置された前記疑似培養容器７並びにアルミ合金製の囲繞壁５及び６は、これらの形状に応じた凹部を断熱外箱４の底部上面側に設ける等して、これらの収容された部材が不用意に移動することがないようにすればよい。ガス調整剤についても同様である。
【００２６】
温度センサ１０は、断熱外箱（三次容器）４の外部に取り付けられたコンピュータ（マイコン）１１に接続されている。本発明の制御手段の一例であるコンピュータ１１は、断熱外箱４の外部に取り付けられた電池１２をＯＮ，ＯＦＦ制御する。電池１２は、内側の囲繞壁５の外周面に取り付けられた、本発明の一例である温度調節手段（ヒーターデバイス及びクールデバイス）としてのペルチェ素子１３及び１４に接続されている。また断熱外箱４の外部に取り付けられたコンピュータ１１には、温度センサ１０で検知された温度や設定温度等を表示する温度表示部１５が設けられている。
【００２７】
更に、内側の囲繞壁５の内周面側には、空気を強制循環させるためのファン１６が取り付けられている。
【００２８】
前記ペルチェ素子１３及び１４は、異なる金属を接合して、そこに電流を流すことで熱が金属間を移動する原理を利用した電子部品であり、一方側の面では冷却（吸熱）効果が得られ、他方側の面では自己発熱による放熱（加熱）が行われる。
【００２９】
従って、季節や気温によっては、ペルチェ素子１３及び１４の双方が冷却を行うように取り付けてもよく、逆に双方が放熱による加熱を行うように取り付けてもよく、一方を冷却とし、他方を加熱とする等の取り付けも可能である。またペルチェ素子１３及び１４の設置数を二個以上の複数個とし、それぞれをヒーターデバイス又はクールデバイスとして使い分けるようにしてもよい。
【００３０】
なお、ヒーターデバイス及びクールデバイスの温度調節手段は、ペルチェ素子１３及び１４以外にも、サーミスタ等を利用することが可能である。
【００３１】
次に、このように構成された培養箱の使用態様を説明する。先ず、十分な機器設備が整い、熟練した培養技術を有した大学病院や製薬会社等の専門施設で作成された培養細胞等の培養対象物１を、無菌実験台において培養容器２に収容し、封入する。培養容器２には、無菌実験台において予め培養下地１ａが充填されている。
【００３２】
続いて、このようにして製造された培養容器２を、図１に示すように、断熱外箱４内に配置されたアルミ合金製の囲繞壁５で囲まれた内部領域に、断熱外箱４の凹部を利用して嵌合配置している。そして、中央寄りに疑似培養容器７を同様に嵌合配置し、この疑似培養容器７の疑似対象物９に温度センサ１０を挿入している。
【００３３】
然る後は、必要であれば、アルミ合金製の囲繞壁５及び６に透明な蓋（図示せず）をし、更に断熱外箱４の蓋１７（図２参照）をする。
【００３４】
このような状態からコンピュータ１１の電源を投入すると、疑似培養容器７内の疑似対象物９の温度がコンピュータ１１に送られる。また内側の囲繞壁５の内周面側に取り付けられたファン１６が駆動し、囲繞壁５で囲まれた空間の空気を循環させる。これにより、囲繞壁５内の空間の温度が均一になる。
【００３５】
コンピュータ１１は、センサ１０から出力される温度を設定値（温度表示部１５の図示しない操作ボタンで任意に変更することが可能であり、例えば、３７℃）と比較し、温度センサ１０からの出力温度が低ければ温度調節手段としてのペルチェ素子１３又は１４の放熱を利用して加熱するか、サーミスタ等を動作させて加熱する。逆に、センサ１０からの出力温度が高い場合は、ペルチェ素子１３又は１４の吸熱効果を利用して冷却する。このような温度制御は、コンピュータ１１が電池１２からの電力を温度調節手段としてのペルチェ素子１３又は１４へ供給したり、遮断したりすることで行われる。
【００３６】
このように培養細胞等の培養対象物１が収容された培養容器２と同じ構造の疑似培養容器７と、培養容器２内の培養下地１ａと少なくとも比熱が同じ疑似対象物９を用いてその温度を測定することにより、培養対象物１を汚染することなく、その温度を高精度で間接的に検知することができる。そのため、培養細胞等の培養対象物１の生物学的特性を損なうことなく、長時間培養することが可能となる。
【００３７】
また、アルミ合金製の囲繞壁５を用いているので軽量な培養箱が実現できた。
【００３８】
ところで、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、適宜の変更が可能である。例えば、温度センサ１０、ペルチェ素子１３及び１４、電池１２、コンピュータ１１及び温度表示部１５は、フェールセーフの観点から複数セットを設置するようにしてもよい。
【００３９】
またアルミ合金製の囲繞壁５内に設けたファン１６は、囲繞壁５と６の間に配置してもよい。この場合は、アルミ合金製の囲繞壁５内の温度環境の均一化と安定を、その外周側の囲繞壁５と６の間の温度環境を均一にすることで実現するようにしている。
【００４０】
さらには、コンピュータ１１に、通信端末を装備させ、有線または無線での通信によるモニタリングを可能とし、また、設定値の変更などの群管理が可能な培養箱とすることも望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、培養細胞等の培養対象物を入れた容器内の温度を、目的とする温度に精度よく維持することができる、軽量の培養箱を提供出来るので、再生医療などに最適である。
【符号の説明】
【００４２】
１  培養細胞等の培養対象物
１ａ  培養下地
２  培養容器
４  断熱外箱
５  内側の囲繞壁
６  外側の囲繞壁
７  温度測定用の疑似培養容器
８  ガス調整剤
９  疑似対象物
１０  温度センサ
１１  コンピュータ（制御手段）
１２  電池
１３，１４  温度調節手段としてのペルチェ素子
１５  温度表示部
１６  ファン
【図１】
2015165789.tif 000003
【図２】
2015165789.tif 000004
【図３】
2015165789.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月20日(2014.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱機能を持つ箱と、
前記箱の中に配置されたアルミ合金製の囲繞壁と、
前記囲繞壁の内側に配置された疑似対象物と、
前記疑似対象物の温度を測定する温度センサと、
前記箱の中に配置された温度調節手段と、
前記温度調節手段に電力を供給する電池と、
前記温度センサの出力に基づき、前記電力を制御する制御手段と、
前記箱の中に配置されたガス調整剤とを備え、
前記疑似対象物は培養対象物の培養下地と少なくとも比熱が同じであり、
前記培養対象物は前記囲繞壁の中に収納されるものであり、
前記囲繞壁は二重になっており、ファンがその二重の囲繞壁の中に配置されている、ことを特徴とする培養箱。
【請求項２】
前記培養対象物は、ガス透過性を有し、滅菌された一次容器である培養容器に封入され、前記温度調節手段は前記囲繞壁に取り付けられ、前記電池と、前記制御手段と、前記温度を表示する温度表示部とは前記箱の外側に取り付けられている請求項１に記載の培養箱。
【請求項３】
前記培養容器の蓋が透明材料で形成されている請求項１又は２に記載の培養箱。
【請求項４】
前記培養対象物は複数あり、
前記囲繞壁の中に並べられる前記複数の培養対象物の中央位置に、前記疑似対象物が配置されている請求項１乃至３のいずれか一つに記載の培養箱。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記課題を解決するために本発明が採用した第１の本発明は、
断熱機能を持つ箱と、
前記箱の中に配置されたアルミ合金製の囲繞壁と、
前記囲繞壁の内側に配置された疑似対象物と、
前記疑似対象物の温度を測定する温度センサと、
前記箱の中に配置された温度調節手段と、
前記温度調節手段に電力を供給する電池と、
前記温度センサの出力に基づき、前記電力を制御する制御手段と、
前記箱の中に配置されたガス調整剤とを備え、
前記疑似対象物は培養対象物の培養下地と少なくとも比熱が同じであり、
前記培養対象物は前記囲繞壁の中に収納されるものであり、
前記囲繞壁は二重になっており、ファンがその二重の囲繞壁の中に配置されている、ことを特徴とする培養箱である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第３の本発明は、
前記培養容器の蓋が透明材料で形成されている第１又は２の本発明の培養箱である。
第４の本発明は、
前記培養対象物は複数あり、
前記囲繞壁の中に並べられる前記複数の培養対象物の中央位置に、前記疑似対象物が配置されている第１乃至３のいずれか一つの本発明の培養箱である。
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月24日(2014.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱機能を持つ箱と、
前記箱の中に配置されたアルミ合金製の囲繞壁と、
前記囲繞壁の内側に配置された疑似対象物と、
前記疑似対象物の温度を測定する温度センサと、
前記箱の中に配置された温度調節手段と、
前記温度調節手段に電力を供給する電池と、
前記温度センサの出力に基づき、前記電力を制御する制御手段と、
前記箱の中に配置されたガス調整剤とを備え、
前記疑似対象物は培養対象物の培養下地と少なくとも比熱が同じであり、
前記培養対象物は前記囲繞壁の中に収納されるものであり、
前記囲繞壁は二重になっており、ファンがその二重の囲繞壁の中に配置されている、ことを特徴とする培養箱。
【請求項２】
前記培養対象物は、ガス透過性を有し、滅菌された一次容器である培養容器に封入され、前記温度調節手段は前記囲繞壁に取り付けられ、前記電池と、前記制御手段と、前記温度を表示する温度表示部とは前記箱の外側に取り付けられている請求項１に記載の培養箱。
【請求項３】
前記培養容器の蓋が透明材料で形成されている請求項２に記載の培養箱。
【請求項４】
前記培養容器は複数あり、
前記囲繞壁の中に並べられる前記複数の培養容器の中央位置に、前記疑似対象物が配置されている請求項２又は３に記載の培養箱。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
第３の本発明は、
前記培養容器の蓋が透明材料で形成されている第２の本発明の培養箱である。
第４の本発明は、
前記培養容器は複数あり、
前記囲繞壁の中に並べられる前記複数の培養容器の中央位置に、前記疑似対象物が配置されている第２又は３の本発明の培養箱である。