(57)【要約】【課題】本発明により、閉鎖系の細胞培養装置において、外界からの微生物を含む粒子の侵入を防止しながら一個もしくは複数個の細胞培養容器を取り出すことが可能となる。【解決手段】流体の導入口と排出口を持つ細胞培養容器と、培養に必要な液体を収容する供給バッグと、使用後の液体を回収する回収バッグと、を有する細胞培養装置であって、複数の細胞培養容器が並列に接続されており、供給バックといずれか細胞培養容器とを接続する、集積流路部材を備え、集積流路部材は、それぞれの細胞培養容器の導入口および排出口と繋がって流路を形成する導入口および排出口を有し、細胞培養容器と集積流路部材は互いに閉鎖した後に切り離されることを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の導入口と排出口を持つ細胞培養容器と、培養に必要な液体を収容する供給バッグと、使用後の液体を回収する回収バッグと、を有する細胞培養装置であって、
複数の細胞培養容器が並列に接続されており、供給バックといずれか細胞培養容器とを接続する、集積流路部材を備え、
集積流路部材は、それぞれの細胞培養容器の導入口および排出口と繋がって流路を形成する導入口および排出口を有し、
細胞培養容器と集積流路部材は互いに閉鎖した後に切り離されることを特徴とする細胞培養装置。
【請求項２】
請求項１において、
細胞培養容器における導入口および排出口、かつ、集積流路部材における導入口および排出口、を封止するまでは細胞培養容器と集積流路部材を互いに切り離せないように細胞培養容器と集積流路部材が接続されていることを特徴とする細胞培養装置。
【請求項３】
請求項２において、
細胞培養容器の導入口を封止する第１の封止部材と、細胞培養容器の排出口を封止する第２の封止部材と、集積流路部材の導入口を封止する第３の封止部材と、集積流路部材の排出口を封止する、第４の封止部材と、をさらに備え、
細胞培養容器は、第１の封止部材が導入口を封止する前に第１の封止部材を収容する第１の収容部と、第２の封止部材が排出口を封止する前に第２の封止部材を収容する第２の収容部とを備え、
集積流路部材は、第３の封止部材が導入口を封止する前に第３の封止部材を収容する第３の収容部と、第４の封止部材が排出口を封止する前に第４の封止部材を収容する第４の収容部とを備えることを特徴とする細胞培養装置。
【請求項４】
請求項３において、
細胞培養容器と集積流路部材とを液体が流れる方向とは垂直方向に貫通することにより固定する固定部材を有し、第１の封止部材が細胞培養容器の導入口を封止し、第２の封止部材が細胞培養容器の排出口を封止し、第３の封止部材が集積流路部材の導入口を封止し、第４の封止部材が集積流路部材の排出口を封止するまで、固定部材が外れないことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項５】
請求項１において、
細胞培養容器における導入口と集積流路部材における導入口を繋ぐ第１の接続流路部材、細胞培養容器における排出口と集積流路部材における排出口を繋ぐ第２の接続流路部材、をさらに備え、
これらの接続流路部材は変形させて流路を遮断した状態で切断されることを特徴とする細胞培養装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記接続流路部材を遮断する遮断機構を備えていることを特徴とする細胞培養装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は細胞を培養する細胞培養装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞培養の作業は、限りなく除菌されたクリーンルームの中で、厳格な製造工程の下で熟練された作業者の手作業により、行われていた。そのため、産業化に向けて、細胞を大量に培養する場合、作業者の負担の増加と、作業者への教育・育成に必要な時間とコスト、人為的なミスや検体の取り違え、さらに菌などを保有しているヒトからのコンタミネーション等が生じる可能性があり、それらの対策に多大なコストを要する。そのことが細胞大量培養の産業化において大きな壁となってしまう。そのため、機器を用いて一連の培養を自動化することで、それら問題点を解決させることが期待されている。そこで、現在は、アーム型ロボットマニピュレータを用いて、人手で行っている培養作業を模倣する自動細胞培養装置が主に開発されている。特許文献１では、多関節型ロボットマニピュレータを用いて、培養容器の搬送操作や培地交換等を処理する例を提供している。この多関節型ロボットマニピュレータにおいては、それ自身を滅菌することを可能にしている。
【０００３】
しかし特許文献１に記載のような細胞培養装置は、培養容器自体が密閉系でないために、蓋を開けて培養容器内部を開放する動作が必要となり、その容器が設置される細胞培養装置内部の清浄性を保持せざるを得ず、人手で作業する場合ほどではないが、全体システムが大きくなり、コストもかかってしまうという課題がある。
【０００４】
そこで、特許文献２のように、培養容器を密閉系にし、外部から駆動力を供給して細胞を培養するシステムが考案されている。これにより、外部からのコンタミネーションが無くなるから、全体システムのコストを抑えることが可能になる。
【０００５】
また、特許文献２で示されるような閉鎖系の細胞培養装置において、細胞培養空間外からの微生物を含む粒子の侵入や細胞培養空間からの液漏れを防止できる細胞培養容器の構造が特許文献３で提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１４９２６８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４２８３７号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献３の構造においては、細胞培養容器を細胞培養装置内から取り外した際に、細胞培養容器側の密閉性（閉鎖系）は保たれるが、培養液を供給する側の閉鎖系が保たれない。例えば細胞シートを用いた角膜の移植の治験では、前日に複数の容器で培養していた中から一個の容器の細胞シートを取り出して検査することが手順化されているように、今後大量の細胞を培養する場合、その品質を検査するために一部の細胞を取り出して評価することが考えられるが、複数の細胞培養容器が接続されている閉鎖系の細胞培養装置において、全体の閉鎖系を保ちながら上記のように細胞を取り出して検査することは課題となる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、閉鎖系の細胞培養装置において、外界からの微生物を含む粒子の侵入を防止しながら一個もしくは複数個の細胞培養容器を取り出すことが出来る細胞培養装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の細胞培養容器は、流体の導入口と排出口を持つ細胞培養容器と、培養に必要な液体を収容する供給バッグと、使用後の液体を回収する回収バッグと、を有する細胞培養装置であって、複数の細胞培養容器が並列に接続されており、供給バックといずれか細胞培養容器とを接続する、集積流路部材を備え、集積流路部材は、それぞれの細胞培養容器の導入口および排出口と繋がって流路を形成する導入口および排出口を有し、細胞培養容器と集積流路部材は互いに閉鎖した後に切り離されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、閉鎖系の細胞培養装置において、外界からの微生物を含む粒子の侵入を防止しながら一個もしくは複数個の細胞培養容器を取り出すことが出来る細胞培養装置を提供することで、細胞の特性や安全性を従来手法で確認することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】閉鎖系の細胞培養装置の概要図。
【図２】集積流路部材と細胞培養容器の接続部の概要図。
【図３】(a)本発明の第１の実施形態である流路遮断構造の側面図 (b)Ａ―Ａ断面図。
【図４】(a)本発明の第１の実施形態である流路遮断構造の弾性体により流路が遮断された様子を示す側面図 (b) Ａ―Ａ断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態である流路遮断構造により流路を遮断された集積流路部材と細胞培養容器の接続を解除した様子を示す側面図。
【図６】本発明の第２の実施形態である熱による流路遮断機構を用いて流路を遮断し細胞培養容器を取り出す様子を示した側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の細胞培養装置の構成について図１を用いて説明する。
【００１３】
細胞培養装置は、細胞培養室１０、冷蔵庫１１、液体駆動部１２、および回収バック１５を有している。細胞培養室１０には、集積流路部材１６、細胞培養容器１７、細胞の状態を観察するための細胞観察用機器１３が配置される。冷蔵庫１１には、培養液など培養に必要な液体を収容する供給バッグ１４が配置される。供給バッグ１４は集積流路部材１６に接続される。一つまたは複数の細胞培養容器に細胞と培養液を送る流路を纏めた集積流路部材１６には、細胞培養容器１７を並列に複数接続することが可能である。細胞培養容器１７は流体の導入口と排出口を備える。
【００１４】
また、集積流路部材１６は回収バック１５とも接続し、各細胞培養容器１７からの廃液を回収バッグ１５に流すことが出来る。供給バッグ１４、集積流路部材１６、細胞培養容器１７、回収バッグ１５が繋がる流路は、外界からの微生物を含む微粒子の侵入が生じないよう、閉じた系（閉鎖系）になっている。集積流路部材１６の形状は一例として図１では六角形で示したが、特に限定されるものではない。
【００１５】
続いて、添付図面を参照して実施形態について説明する。ただし、以下に説明する実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術範囲を限定するものではないことを注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
【００１６】
図２〜５は、本発明の第１の実施形態である流路遮断構造を示す図である。図２は集積流路部材１６と細胞培養容器１７の接続部の概要図、図３（ａ）（ｂ）〜５は流路遮断構造により流路２２が遮断され、細胞培養容器１７が集積流路部材１６から離脱する様子を示す。
【００１７】
集積流路部材１６及び細胞培養容器１７はポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレンなどの可塑性と共に剛性有するプラスチックで構成される。細胞培養容器１７及び集積流路部材１６には流路２２が形成されている。細胞培養容器１７には流体の導入口と細胞培養空間と流体の排出口が備えられ、流体の導入口と排出口は各々集積流路部材１６の導入口及び排出口と繋がり、流路が形成される。
【００１８】
集積流路部材１６と細胞培養容器１７は、密着用弾性体１８を挟んだ状態で、例えばピン１９で結合されて接続されることにより、集積流路部材１６と細胞培養容器１７の流路２２は閉鎖系となる。集積流路部材１６と細胞培養容器１７は、図３（ａ）に示すように、集積流路部材１６がその上端と下端が細胞培養容器１７側に突出しており、この突出部に細胞培養容器１７の一部が挟まれて位置している。この状態で、ピン１９は図３に示すように、流路２２とは直交する方向に、集積流路部材１６の上端、下端、および細胞培養容器１７を貫通することにより、集積流路部材１６と細胞培養容器１７を結合している。なお、図３（ａ）では、ピン１９の下端が集積流路部材１６から突出しているが、突出していない方が望ましい。
【００１９】
密着用弾性体１８の材質は、流路２２を閉鎖系に保てるのであれば特に限定はしないが、弾性があり密着性が良く、かつ滅菌が可能である材質であることが好ましい。
【００２０】
集積流路部材側遮断部材２０及び細胞培養容器側遮断部材２１は、集積流路部材１６と細胞培養容器１７の接触面の一部を構成する。
【００２１】
流路２２は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、集積流路部材１６と細胞培養容器１７が一体となった状態において、
集積流路部材側遮断部材２０と細胞培養容器側遮断部材２１は、細胞培養室１０に設置された時、図３に示すように、流路２２の上方に位置する、遮断部材収容部に収容されている。このように、集積流路部材側遮断部材２０と細胞培養容器側遮断部材２１が遮断部材収容部に収容された状態において集積流路部材１６と細胞培養容器１７が流路２２を介して繋がった状態となる（図３）。さらに、集積流路部材側遮断部材２０の上方には、図３に示すように、断面がＬ字型の遮断部材押込み部材２３Ａが備えられており、集積流路部材側遮断部材２０とピン１９に当接している。また、細胞培養容器側遮断部材２１の上方には、図３に示すように、断面がＬ字型の遮断部材押込み部材２３Ｂが備えられており、集積流路部材側遮断部材２０とピン１９に当接している。さらに、遮断部材押込み部材２３Ａと遮断部材押込み部材２３Ｂが互いに当接している。
【００２２】
図３に示すように、遮断部材押込み部材２３Ａの一部が最上部に位置しており、その下面部に、ピン１９と遮断部材押込み部材２３Ｂが当接している。さらに、前記した遮断部材押込み部材２３Ａの一部と、集積流路部材１６との間は、隙間が空いており、この部分にピン１９が位置している。また、集積流路部材１６は上部から遮断部材収容部まで貫通した貫通孔を有しており、この貫通孔に遮断部材押込み部材２３Ａが図３の上下方向に移動可能に設けられている。同じく、細胞培養容器１７は上部から遮断部材収容部まで貫通した貫通孔を有しており、この貫通孔に遮断部材押込み部材２３Ｂが図３の上下方向に移動可能に設けられている。
【００２３】
この状態において遮断部材押込み部材２３Ａに対して上方から力を加える。ピン１９により集積流路部材１６と細胞培養容器１７が結合しているため、集積流路部材側遮断部材２０と細胞培養容器側遮断部材２１が互いに押し合った状態で集積流路部材側遮断部材２０および細胞培養容器側遮断部材２１が流路２２に押込まれる。
【００２４】
このとき、ピン１９が集積流路部材１６と細胞培養容器１７を結合することにより、集積流路部材側遮断部材２０と細胞培養容器側遮断部材２１は互いに押し合っているため、集積流路部材の流路２２Ａ、細胞培養容器の流路２２Ｂそれぞれを密閉するように力を及ぼしあう。集積流路部材側遮断部材２０と細胞培養容器側遮断部材２１がそれぞれに及ぼす力の流れを図４に示す。これにより、細胞培養容器の流路２２Ｂと、その細胞培養容器１７と繋がっていた集積流路部材の流路２２Ａは遮断され、細胞培養容器１７と集積流路部材１６はそれぞれ独立に閉鎖系となり、細胞培養容器１７を無菌的に系から取り出すこと可能となる。
【００２５】
各遮断部材２０、２１の径は流路の径よりも大きいことが求められる。各遮断部材２０、２１の径は流路の径よりも大きいことで流路を密閉することが可能となる。
【００２６】
各遮断部材２０，２１の材質は弾性があり密着性が良く、かつ滅菌が可能である材質であることが好ましいが、流路２２を密閉することができれば特に限定はしない。各遮断部材２０、２１と遮断部材押込み部材２３Ａ、２３Ｂを磁性体にして磁力によって各遮断部材を動かすことで流路２２を遮断しても良い。
【００２７】
遮断部材押込み部材２３Ａ、２３Ｂは各遮断部材を押し込む際に、集積流路部材１６と細胞培養容器１７を結合するピン１９を同時に押すため、各遮断部材２０、２１を押し込むことで初めてピン１９を抜きとることが出来る。つまり、各遮断部材２０、２１が流路２２に押し込まれるまでピン１９が抜き取ることができない構成となっている。ピン１９を抜き取るまでは細胞培養容器１７を集積流路部材１６から抜き取ることが出来ない。
【００２８】
これにより、流路２２が遮断されなければ細胞培養容器１７を集積流路部材１６から抜き取ることが出来ないため、流路２２が遮断されていない状態で誤って細胞培養容器１７を抜き取ってしまうことで閉鎖系が崩れてしまうことを防ぐことが出来る。
【００２９】
また、遮断部材押込み部材２３Ａ、２３Ｂは２部品に分かれているが、これにより、図５に示すように、集積流路部材１６と細胞培養容器１７を切り離す際に遮断部押し出し部材を取り除くことなく切り離すことが出来る。ただし、遮断部材押込み部材２３Ａ、２３Ｂは１部品でも良く、その場合は集積流路部材１６と細胞培養容器１７を切り離す際に遮断部材押し出し部材２３Ａ、２３Ｂを取り除く必要が出てくる。遮断部材押込み部材の部品数に特に限定はない。
【００３０】
密着用弾性体は図５では細胞培養容器に付属しているが、これは集積流路部材側に付属しても構わないし、どちらにも付属しなくても良い。
【００３１】
図２〜５では一つの細胞培養容器１７に関する流路遮断構造を代表的に示したが、この流路遮断構造は集積流路部材１６と接続する全ての細胞培養容器１７に対して適用可能であり、細胞培養容器１７の位置などによって限定されない。そのため、細胞培養容器１７を取り出す際に複数の細胞培養容器１７の中からいずれの細胞培養容器１７でも取り出すことが出来る。
【００３２】
図６は本発明の第２の実施形態を示す図である。第２の実施形態では、熱による流路遮断機構２６を備え、細胞培養容器１７と集積流路部材１６の間を繋ぐチューブ２７を熱により変形して流路２２を遮断した後に遮断部を切断することで細胞培養容器１７と集積流路部材１６をそれぞれ独立に閉鎖系にするものである。また、チューブ２７を使わずに、細胞培養容器１７の一部や集積流路部材１６の一部に熱により変形可能な材料を使用することで、それらの一部を変形させて流路を遮断しても良い。本実施形態では流路２２が遮断されていない状態で誤って細胞培養容器１７を抜き取ってしまい流路２２の閉鎖系が崩れてしまうことを防ぐため、集積流路部材１６と細胞培養容器１７を繋ぐチューブ２７は、集積流路部材１６、細胞培養容器１７それぞれに固定され、使用者が容易に外せないようになっていることが望ましい。
【００３３】
熱による流路遮断機構２６は各細胞培養容器１７に対して一つずつ提供しても良いし、細胞培養装置につき一つ備えていても良い。または、細胞培養装置が備えていない流路遮断機構を装置内に持ち込んで用いても良いし、供給バッグ１４から回収バッグ１５まで繋がる流路全体を装置外へ持ち出して装置外で流路２２を遮断しても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１０…細胞培養室
１１…冷蔵庫
１２…液体駆動部
１３…細胞観察用機器
１４…供給バッグ
１５…回収バッグ
１６…集積流路部材
１７…細胞培養容器
１８…容器密着用弾性体
１９…ピン
２０…集積流路部材側遮断部材
２１…細胞培養容器側遮断部材
２２…流路
２２Ａ…集積流路部材の流路
２２Ｂ…細胞培養容器の流路
２３Ａ、２３Ｂ…遮断部材押込み部材
２４…細胞培養容器側遮断部材が集積流路部材側遮断部材に及ぼす力の流れ
２５…集積流路部材側遮断部材が細胞培養容器側遮断部材に及ぼす力の流れ
２６…熱による流路遮断機構
２７…チューブ
【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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