(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞と共に培地を収容する培養容器を用いて細胞培養を行う細胞培養システムの攪拌装置であって、
前記培養容器を載置する積載台と、
前記積載台を支持する基台と、
前記培養容器の上面を押圧しながら水平方向に移動可能な細長の攪拌部材と、
前記攪拌部材の両端を移動可能に支持し、前記積載台の左右の対向する両外側に、前記積載台の前後方向の幅より長く、かつ上下方向に移動可能に水平に備えられた二本のレールと、
それぞれの前記レールと前記基台とに回転可能に連結して、前記レールを水平状態を保ったまま上下方向に移動させる二組のアームと、
前記二組のアームと前記基台との連結部を軸として、前記二組のアームを回動させる第一の駆動手段と、
前記攪拌部材を前記二本のレール上で、前後方向に移動させる第二の駆動手段と、を備え、
前記レール上面が、前記積載台上面と略同一平面に配置された状態で、前記レールの一端が、前記積載台の前後方向の幅の外側まで延在し、かつ、前記攪拌部材が、前記積載台の外側に配置される
ことを特徴とする細胞培養システムの攪拌装置。
【請求項２】
前記二組のアームが、それぞれ前記レールの前方及び後方に連結された２つのアームからなることを特徴とする請求項１記載の細胞培養システムの攪拌装置。
【請求項３】
前記攪拌部材が、ローラであることを特徴とする請求項１又は２記載の細胞培養システムの攪拌装置。
【請求項４】
前記積載台の前端部及び後端部に、前記培養容器の端部を挟む留め具を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の細胞培養システムの攪拌装置。
【請求項５】
前記留め具により前記培養容器の端部を挟む高さが、前記培養容器の厚みのほぼ１／２の高さであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の細胞培養システムの攪拌装置。
【請求項６】
前記細胞培養システムが、
前記培養容器と、前記培養容器に培地を供給する培地容器とを少なくとも備える複数の細胞培養ユニットを筐体内に多段に格納して、前記細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行う細胞培養システムであって、前記培養容器ごとに攪拌装置を備え、
前記培養容器が格納されるインキュベート槽と、前記培地容器が格納される保冷槽とを備え、
前記インキュベート槽と前記保冷槽とのそれぞれに、高さ方向に沿って複数のスライドレールが多段に列設されたインキュベート槽側支持フレームと保冷槽側支持フレームとを設置して、
前記インキュベート槽側支持フレームに多段に列設された前記スライドレールのそれぞれに、前記培養容器を収容する培養容器収容棚部をスライド可能に取り付けると共に、前記保冷槽側支持フレームに多段に列設された前記スライドレールのそれぞれに、前記培地容器を収容する培地容器収容棚部をスライド可能に取り付けて、
前記インキュベート槽と前記保冷槽とに、前記培養容器収容棚部と前記培地容器収容棚部とを対をなして別々に設けた
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の細胞培養システムの攪拌装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の細胞培養システムの攪拌装置による細胞培養システムの攪拌方法であって、
（ａ）前記第一の駆動手段が、前記攪拌部材が前記積載台の外側に配置された状態から、前記攪拌部材が前記培養容器を押圧せずに前記培養容器の上方を水平方向に移動可能な第一の位置に配置されるまで前記アームを回動させて前記レールを上方に移動させ、
（ｂ）前記第二の駆動手段が、前記攪拌部材を前記レール上の攪拌開始位置に移動させ、
（ｃ）前記第一の駆動手段が、前記攪拌部材が前記第一の位置から、前記攪拌部材が前記培養容器を押圧しながら前記培養容器の上面を水平方向に移動可能な第二の位置に配置されるまで前記アームを回動させて前記レールを下方に移動させ、
（ｄ）前記第二の駆動手段が、前記攪拌部材を前記レール上の攪拌終了位置に移動させ、
（ｅ）前記第一の駆動手段が、前記攪拌部材が前記第二の位置から、前記第一の位置に配置されるように前記アームを回動させて前記レールを上方に移動させ、
引き続き、（ｂ）〜（ｅ）の動作を繰り返す
ことを特徴とする細胞培養システムの攪拌方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞培養システムに関し、特に細胞培養システムの攪拌装置、及び細胞培養システムの攪拌方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医薬品の生産や、遺伝子治療、再生医療、免疫療法等の分野において、細胞や組織などを人工的な環境下で効率良く大量に培養することが求められている。
このような細胞培養において、細胞培養に用いるための培養容器と、培地を培養容器に供給するための培地容器とをチューブにより接続して細胞培養ユニットを構成し、この細胞培養ユニットを用いて閉鎖系で細胞培養を行うことにより、コンタミネーションのリスクを回避して、細胞を増殖させることが行われている。
【０００３】
この細胞培養ユニットでは、一般に培地は冷蔵保存の必要があるため、培地容器は保冷室に配置される。また、細胞培養では、温度や空気環境等の制御が必要なため、培養容器はインキュベータ内に配置される。そして、培地容器から培養容器へチューブを経由して培地が移送される。
また、例えば、特許文献１には、この種の細胞培養ユニットを多段に格納して細胞培養を行う培養装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／０５２７１６号パンフレット
【０００５】
【特許文献２】特願２０１４−１８９２７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の培養装置では、培地容器（培地バッグ）と培養容器（培養バッグ）とが、同一の恒温槽内に格納されており、これらの容器のそれぞれに適した温度環境下で、細胞培養を行うことができなかった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、細胞と共に培地を収容して細胞培養を行う培養容器と、培地を培養容器に供給するための培地容器とを備える複数の細胞培養ユニットを多段に格納して、細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行うにあたり、培養容器と培地容器のそれぞれに適した温度環境下で細胞培養を効率よく行うことができる細胞培養システム（細胞培養装置）を開発した（特許文献２参照）。
【０００８】
このような細胞培養システムにおいて、培養容器の攪拌装置を備える場合、細胞培養システムに培養容器を取り付けたり、取り外したりするにあたって、攪拌装置が妨げにならず、また培養容器にダメージを与える危険性が小さいものであることが望ましい。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、培養容器を用いて細胞培養を行う細胞培養システムにおいて、培養容器の取り付け及び取り外しを妨げず、培養容器にダメージを与える危険性が小さい攪拌装置及び攪拌方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の細胞培養システムの攪拌装置は、細胞と共に培地を収容する培養容器を用いて細胞培養を行う細胞培養システムの攪拌装置であって、前記培養容器を載置する積載台と、前記積載台を支持する基台と、前記培養容器の上面を押圧しながら水平方向に移動可能な細長の攪拌部材と、前記攪拌部材の両端を移動可能に支持し、前記積載台の左右の対向する両外側に、前記積載台の前後方向の幅より長く、かつ上下方向に移動可能に水平に備えられた二本のレールと、それぞれの前記レールと前記基台とに回転可能に連結して、前記レールを水平状態を保ったまま上下方向に移動させる二組のアームと、前記二組のアームと前記基台との連結部を軸として、前記二組のアームを回動させる第一の駆動手段と、前記攪拌部材を前記二本のレール上で、前後方向に移動させる第二の駆動手段とを備え、前記レール上面が、前記積載台上面と略同一平面に配置された状態で、前記レールの一端が、前記積載台の前後方向の幅の外側まで延在し、かつ、前記攪拌部材が、前記積載台の外側に配置される構成としてある。
【００１１】
また、本発明の細胞培養システムの攪拌方法は、上記細胞培養システムの攪拌装置による細胞培養システムの攪拌方法であって、（ａ）前記第一の駆動手段が、前記攪拌部材が前記積載台の外側に配置された状態から、前記攪拌部材が前記培養容器を押圧せずに前記培養容器の上方を水平方向に移動可能な第一の位置に配置されるまで前記アームを回動させて前記レールを上方に移動させ、（ｂ）前記第二の駆動手段が、前記攪拌部材を前記レール上の攪拌開始位置に移動させ、（ｃ）前記第一の駆動手段が、前記攪拌部材が前記第一の位置から、前記攪拌部材が前記培養容器を押圧しながら前記培養容器の上面を水平方向に移動可能な第二の位置に配置されるまで前記アームを回動させて前記レールを下方に移動させ、（ｄ）前記第二の駆動手段が、前記攪拌部材を前記レール上の攪拌終了位置に移動させ、（ｅ）前記第一の駆動手段が、前記攪拌部材が前記第二の位置から、前記第一の位置に配置されるように前記アームを回動させて前記レールを上方に移動させ、引き続き、（ｂ）〜（ｅ）の動作を繰り返す方法としてある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、培養容器を用いて細胞培養を行う細胞培養システムにおいて、培養容器の取り付け及び取り外しを妨げず、培養容器にダメージを与える危険性が小さい攪拌装置及び攪拌方法の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る細胞培養システムの攪拌装置の概略平面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る細胞培養システムの攪拌装置の概略側面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る細胞培養システムの攪拌装置を側面視してその動作を示す説明図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る細胞培養システムの攪拌装置の概略平面図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る細胞培養システムの攪拌装置におけるクランプ及びその使用状態を示す説明図である。
【図６】本発明の各実施形態における細胞培養システムの外観概略図である。
【図７】本発明の各実施形態における細胞培養システムに格納される細胞培養ユニットの一例を示す説明図である。
【図８】本発明の各実施形態における細胞培養システムのインキュベート槽の内部を断面視する説明図である。
【図９】本発明の各実施形態における細胞培養システムの培養容器収容棚部の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の細胞培養システムの攪拌装置及び細胞培養システムの攪拌方法の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明の細胞培養システムの攪拌装置及び細胞培養システムの攪拌方法の第一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００１５】
［第一実施形態］
本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置は、細胞と共に培地を収容する培養容器を用いて細胞培養を行う細胞培養システムの攪拌装置であって、培養容器を載置する積載台と、積載台を支持する基台と、培養容器の上面を押圧しながら水平方向に移動可能な細長の攪拌部材と、攪拌部材の両端を移動可能に支持し、積載台の左右の対向する両外側に、積載台の前後方向の幅より長く、かつ上下方向に移動可能に水平に備えられた二本のレールと、それぞれのレールと基台とに回転可能に連結して、レールを水平状態を保ったまま上下方向に移動させる二組のアームと、二組のアームと基台との連結部を軸として、二組のアームを回動させる第一の駆動手段と、攪拌部材を二本のレール上で、前後方向に移動させる第二の駆動手段とを備え、レール上面が、積載台上面と略同一平面に配置された状態で、攪拌部材が、積載台の外側に配置されることを特徴とする。
【００１６】
具体的には、図１及び図２に示すように、本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置１０は、積載台１１、基台１２、レール１３、屈曲アーム１４（１４−１、１４−２）、攪拌ローラ１５、無端状ベルト装置１６を備えている。
積載台１１は、培養容器（培養バッグ）を載置する平面状の台である。積載台１１の四隅には培養容器を固定するための固定具が立設されている。培養容器の四隅には孔が設けられ、積載台１１の固定具をこれらの孔に挿通して、培養容器は積載台１１上に平面状に配置される。
【００１７】
積載台１１は、その下方に位置する基台１２により支持され、一定の高さに固定されている。
積載台１１の左右の対向する両外側に、積載台１１の前後方向の幅より長く、かつ上下方向に移動可能な二本のレール１３が水平に備えられている。
【００１８】
レール１３には、前方側及び後方側のそれぞれに屈曲アーム１４の一の端部が回転可能に連結している。また、屈曲アーム１４の他方の端部が基台１２に回転可能に連結している。そして、屈曲アーム１４を回動させることで、レール１３を水平状態を保ったまま、上下方向に移動させることが可能になっている。
初期状態において、レール１３の前端部は、積載台１１の前端とほぼ同位置にあり、レール１３の後端部は、攪拌ローラ１５を積載台１１の後方外側に配置可能な長さ分、積載台１１の後端よりも後方に位置する。
【００１９】
本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置によれば、このように屈曲アーム１４の回動によって、レール１３の高さを変更可能にすることで、高価なスライドレールなどを用いることなく、安価かつ簡単な構造で、攪拌装置を実現することが可能になっている。
【００２０】
図２において、屈曲アーム１４−１が主動部であり、屈曲アーム１４−１と基台１２の連結部１２−１を回転軸としている。また、屈曲アーム１４−２が従動部であり、屈曲アーム１４−２と基台１２の連結部１２−２を回転軸としている。そして、図示していないモータ（第一の駆動装置）により連結部１２−１を回転させ、レール１３を上下方向に移動させる。このとき、例えば図１左方の連結部１２−１をモータにより回転させ、この回転運動を図１右方の連結部１２−１に伝達して、左右の屈曲アーム１４の動作の同期をとって、レール１３を上下方向に移動させることができる。
【００２１】
本実施形態における屈曲アーム１４として、Ｌ字型アーム、くの字型アーム等を好適に用いることができる。なお、本実施形態において、屈曲アーム１４に変えて、直線状アームを用いることもできる。
また、本実施形態では、それぞれ二個の屈曲アームからなる左右二組のアームを使用しているが、これに限定されず、より多くの屈曲アームを用いてもよい。
【００２２】
攪拌ローラ１５は、培養容器の上面を押圧しながら水平方向に移動可能な細長形状の部材（攪拌部材）である。攪拌ローラ１５の両端には、レール１３上を移動する車輪が備えられている。図１及び２において、攪拌ローラ１５の両端には、それぞれ２個の車輪が備えられているがこれに限定されない。
【００２３】
攪拌ローラ１５は、無端状ベルト装置１６（第二の駆動装置）によって、レール１３上を移動する。無端状ベルト装置１６は、レール１３に固定され、レール１３と略同一の長さを有し、レール１３の上下動に伴って、上下方向に移動する。攪拌ローラ１５の両端側は、この無端状ベルト装置１６における無端ベルトの一部に固定され、無端ベルトの回転に伴って、攪拌ローラ１５の両端の車輪がレール１３上を移動する。これによって、攪拌ローラ１５は、培養容器上を前方及び後方に水平に移動する。
【００２４】
このとき、例えば図１左方の無端状ベルト装置１６における無端ベルトの回転軸をモータにより回転させ、この回転運動を図１右方の無端状ベルト装置１６に伝達して、左右の無端状ベルト装置１６の動作の同期をとって、攪拌ローラ１５を培養容器上で移動させることができる。
【００２５】
細胞培養システムの攪拌装置の初期状態においては、レール１３の上面が、積載台１１の上面と、略同一平面に配置される。また、レール１３の上面が、積載台１１の上面よりも下方に位置するように配置してもよい。なお、この略同一平面には、レール１３の上面が、積載台１１の上面よりもやや上方に配置される場合も含まれる。
このとき、攪拌ローラ１５は、レール１３の後端部に配置され、積載台１１の後方外側に配置される。
【００２６】
このように、本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置によれば、初期状態において、攪拌ローラ１５は、積載台１１の後方外側に配置されるため、積載台１１上に存在しない。また、レール１３の上面は、積載台１１の上面と、ほぼ同一平面上に配置される。
このため、積載台１１に培養容器を載置するにあたって、攪拌ローラ１５の下に潜らせて配置させる必要がなく、培養容器を細胞培養システムに取り付けたり、取り外したりする際の手間を抑制することが可能になっている。
また、レール１３が積載台１１の表面から突出していないため、培養容器にダメージを与える危険性を小さくすることが可能になっている。
【００２７】
次に、本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置の動作について、説明する。
本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置による細胞培養システムの攪拌方法は、（ａ）第一の駆動手段が、攪拌部材が積載台の外側に配置された状態から、攪拌部材が培養容器を押圧せずに培養容器の上方を水平方向に移動する第一の位置に配置されるまでアームを回動させてレールを上方に移動させ、（ｂ）第二の駆動手段が、攪拌部材をレール上の攪拌開始位置に移動させ、（ｃ）第一の駆動手段が、攪拌部材が第一の位置から、攪拌部材が培養容器を押圧しながら培養容器の上面を水平方向に移動する第二の位置に配置されるまでアームを回動させてレールを下方に移動させ、（ｄ）第二の駆動手段が、攪拌部材をレール上の攪拌終了位置に移動させ、（ｅ）第一の駆動手段が、攪拌部材が第二の位置から、第一の位置に配置されるようにアームを回動させてレールを上方に移動させ、引き続き、（ｂ）〜（ｅ）の動作を繰り返すことを特徴とする。
【００２８】
具体的には、まず、初期状態では、図３（１）に示すように、攪拌ローラ１５は、レール１３の後端部に配置され、積載台１１の後方外側に配置されている。また、レール１３の上面は、積載台１１の上面と、ほぼ同一平面上に配置されている。
【００２９】
次に、図３（２）に示すように、モータによって屈曲アーム１４が回動され、攪拌ローラ１５（及びレール１３と無端状ベルト装置１６）が、上方に移動して、第一の位置に配置される。第一の位置において、攪拌ローラ１５の下端は、積載台１１に載置された培養容器の上面よりも上方に位置する。また、攪拌ローラ１５の下端は、積載台１１に載置された培養容器を固定するための固定具の上端よりも上方に位置する。これによって、第一の位置において、攪拌ローラ１５は、培養容器を押圧することなく、また積載台１１に備えられた固定具に妨げられることなく、培養容器の上方を水平方向に移動する。
【００３０】
次に、図３（３）に示すように、無端状ベルト装置１６により、攪拌ローラ１５が、レール１３上の攪拌開始位置（移動開始位置）に移動される。この攪拌開始位置は、攪拌ローラ１５が下方に移動された時に、攪拌ローラ１５が、培養容器の後端部上で移動を開始する位置である。
【００３１】
次に、図３（４）に示すように、モータによって屈曲アーム１４が回動され、攪拌ローラ１５（及びレール１３と無端状ベルト装置１６）が、下方に移動して、第二の位置に配置される。第二の位置において、攪拌ローラ１５の下端は、積載台１１に配置された培養容器を押圧する。そして、この第二の位置において、攪拌ローラ１５により培養容器を押圧しながら水平方向に移動することで、培養容器の内容物を適切に攪拌することが可能になっている。
【００３２】
次に、図３（５）に示すように、無端状ベルト装置１６により、攪拌ローラ１５が、レール１３上の攪拌終了位置（移動終了位置）に移動される。この攪拌終了位置は、攪拌ローラ１５が、培養容器の前端部上で移動を終了する位置である。
【００３３】
次に、図３（６）に示すように、モータによって屈曲アーム１４が回動され、攪拌ローラ１５（及びレール１３と無端状ベルト装置１６）が、上方に移動して、第一の位置に配置される。
次に、再び、図３（３）に示す攪拌開始位置まで、攪拌ローラ１５が、無端状ベルト装置１６により移動される。
そして、図３（３）〜図３（６）の工程を繰り返すことで、攪拌ローラ１５により、培養容器を連続的に攪拌することが可能になっている。
【００３４】
なお、本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置の動作は、これに限定されず、培養容器を連続的に攪拌することができる範囲において、適宜変更することができる。例えば、図３（６）の状態の後、攪拌ローラ１５を、図３（２）に示す位置（第一の位置、かつレール１３の後端部）に移動させて、所定のセンサーにより原点の確認を行った後に、図３（３）に示す攪拌開始位置に移動させるように構成することなども可能である。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置及び細胞培養システムの攪拌方法によれば、初期状態において、攪拌ローラ１５を、積載台１１の後方外側に配置させることができるため、培養容器を細胞培養システムに取り付けたり、取り外したりする際の手間を抑制することが可能になっている。また、レール１３が積載台１１の表面から突出していないため、培養容器を細胞培養システムに取り付けたり、取り外したりする際に、培養容器にダメージを与える危険性を小さくすることが可能になっている。
【００３６】
また、このように屈曲アーム１４の回動によって、レール１３の高さを変更可能にすることで、高価なスライドレールなどを用いることなく、安価かつ簡単な構造で、攪拌装置を実現することが可能になっている。
【００３７】
［第二実施形態］
次に、本発明の細胞培養システムの攪拌装置及び細胞培養システムの攪拌方法の第二実施形態について、図４及び図５を参照して説明する。
図４に示すように、本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置１０aは、積載台１１の後端部及び先端部において、クランプ１７をそれぞれ備えている点に特徴がある。その他の点については、第一実施形態と同様の構成を備えて、同様に動作するものとすることができる。
【００３８】
本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置１０aにおけるクランプ１７は、積載台１１に載置された培養容器の後端部及び前端部を挟み、培養容器を前後両方向に引っ張った状態で固定する留め具である。
また、このとき、図５に示すように、クランプ１７の留め位置（クランプ１７で培養容器を挟む高さ）を、培養容器の厚みのほぼ１／２の高さとすることが好ましい。クランプ１７の留め位置をこのようにすれば、培養容器の厚みをより均一に保つことができる。
【００３９】
ここで、従来は、培養容器に培地が多量に封入されると、培養容器の厚みが一定に保たれず、攪拌ローラ１５を培養容器の上面で移動させるにあたり、培養容器内の圧力が攪拌ローラ１５の押圧力よりも大きくなって、適切な攪拌が行えなくなる場合があった。
これに対して、本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置１０aによれば、培養容器に培地が多量に封入された場合でも、クランプ１７が培養容器の後端部及び前端部を挟んで引っ張ることにより培養容器の厚みを概ね均一に保つことができ、攪拌ローラ１５を培養容器の上面で適切に移動させることが可能になっている。
【００４０】
なお、図４において、積載台１１の前方に備えられたクランプ１７は、３つの部分から構成されている。これは、これら３つの部分の間において、培養容器のポート及びこれに接続されるチューブを配置するためである。
このように、本実施形態の攪拌装置１０aによれば、攪拌ローラ１５の動作を安定化させることが可能となっている。
【００４１】
［細胞培養システム］
次に、上記の各実施形態の攪拌装置が備えられる細胞培養システムの全体の構造について、図６〜図９を参照して詳細に説明する。
図６及び図７に示すように、細胞培養システム１は、複数の細胞培養ユニットＵを多段に格納して、それぞれの細胞培養ユニットＵごとに細胞培養を個別に行うためのシステムである。図６において、細胞培養システム１は、筐体２内が断熱壁２０によって、所定の温度に調整可能なインキュベート槽３と保冷槽４とに仕切られた二槽構造となっている。そして、インキュベート槽３と保冷槽４とには、それぞれ独立して開閉できる前扉３ａ、４ａが設けられている。
【００４２】
細胞培養システム１に格納される細胞培養ユニットＵは、例えば、図７に示すように、細胞培養に用いるための第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０と、これらの培養容器Ｕ２０、Ｕ３０に培地を供給するための培地容器Ｕ１０と、培地容器Ｕ１０と培養容器Ｕ３０を接続するメインチューブＵ４０と、培養容器Ｕ３０とメインチューブＵ４０を接続する分岐チューブＵ４２とを備えたものとすることができる。
【００４３】
第一の培養容器Ｕ２０は、細胞を注入して、最初に細胞培養が行われる培養容器であり、例えば、細胞を活性化させるための細胞培養に用いる活性化培養容器などとして好適に用いることができる。第一の培養容器Ｕ２０を活性化培養容器として用いてリンパ球などの浮遊系細胞を活性化させる場合、第一の培養容器Ｕ２０内の底面には、抗ＣＤ３抗体などの細胞を活性化させる物質が固相化される。
第二の培養容器Ｕ３０は、第一の培養容器での細胞培養の後に、第一の培養容器における培養液（細胞及び培地）を移し換えて細胞培養を行うための容器であり、例えば、細胞を増殖させるための細胞培養に用いる増幅培養容器などとして好適に用いることができる。
このように、第一の培養容器Ｕ２０を活性化培養容器として用いると共に、第二の培養容器Ｕ３０を増幅培養容器として用いることで、リンパ球などの浮遊系細胞を好適に増殖させることが可能である。
【００４４】
図７に示すように、これらの容器は、培地容器Ｕ１０、第二の培養容器Ｕ３０、第一の培養容器Ｕ２０の順に、メインチューブＵ４０に接続されている。なお、裏側から見た場合には、第一の培養容器Ｕ２０、第二の培養容器Ｕ３０、培地容器Ｕ１０の順に、メインチューブＵ４０に接続されており、これらの順は同一である。
【００４５】
このように構成された細胞培養ユニットＵを用いて細胞培養を行うには、まず第一の培養容器Ｕ２０に細胞を注入する。
次に、ポンプＵ４１を作動させ、このポンプＵ４１によって、図７に示すように、培地容器Ｕ１０から第一の培養容器Ｕ２０へ培地を移送する（同図矢印（１））。そして、第一の培養容器Ｕ２０において、所定の期間、細胞培養が行われる。
第一の培養容器Ｕ２０における細胞培養の後、ポンプＵ４１によって、第一の培養容器Ｕ２０から第二の培養容器Ｕ３０へ培養液を移送し（同図矢印（２））、次いで培地容器Ｕ１０から第二の培養容器Ｕ３０へ培地を移送する（同図矢印（３））。
【００４６】
このとき、第一の培養容器Ｕ２０から第二の培養容器Ｕ３０への培養液の移送は、ポンプＵ４１の培地容器Ｕ１０側においてメインチューブＵ４０に接続された分岐チューブＵ４２を経由して行う。
また、培地容器Ｕ１０から第二の培養容器Ｕ３０への培地の移送は、ポンプＵ４１の第一の培養容器Ｕ２０側においてメインチューブＵ４０に接続された分岐チューブＵ４２を経由して行う。
【００４７】
このような細胞培養ユニットＵによれば、培地容器Ｕ１０から第一の培養容器Ｕ２０への培地の移送と、第一の培養容器Ｕ２０から第二の培養容器Ｕ３０への培養液の移送と、培地容器Ｕ１０から第二の培養容器Ｕ３０への培地の移送の３系統の移送を、１台のポンプＵ４１のみを使用することで、適切に行うことができるようになっている。
【００４８】
培地容器Ｕ１０は、一般に、格納している培地のｐＨが培養期間中に大きく変化しないように、酸素及び二酸化炭素に対するガスバリア性を有するものが用いられる。培地中に含まれている高濃度の炭酸ガスが空気中に抜け、培地中の炭酸ガス濃度が低下し、結果としてｐＨが上昇することを回避するため、培地容器Ｕ１０の内部から二酸化炭素が外部に漏れ出るのをできるだけ少なくすることが望ましく、また培地の酸化を防ぐことが望ましいためである。
【００４９】
第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０は、軟包材を材料として袋状（バッグ型）に形成されており、内容物を確認できるように、一部又は全部が透明性を有している。また、これらの培養容器は、細胞の培養に必要なガス透過性（酸素及び二酸化炭素透過性）を有していることが必要であり、３７℃、５％二酸化炭素濃度の培養環境下で使用することが好ましい。さらに、高い細胞増殖効率を実現するために、低細胞毒性、低溶出性、及び放射線滅菌適性を有することが好ましい。
【００５０】
このような条件を満たす培養容器の材料としては、ポリエチレン系樹脂が好ましい。このポリエチレン系樹脂としては、ポリエチレン、エチレンとα−オレフィンの共重合体、エチレンと酢酸ビニルの共重合体、エチレンとアクリル酸やメタクリル酸共重合体と金属イオンを用いたアイオノマー等が挙げられる。また、ポリオレフィン、スチレン系エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、シリコーン系熱可塑性エラストマー、シリコーン樹脂等を用いることもできる。
【００５１】
培地容器Ｕ１０、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０の形状及びこれらの収容部の形状は、特に限定されず、図７の例では、長方形状としている。これらの容器は、四辺をヒートシールにより密封して製造でき、またブロー成形による一体成型バッグとして製造することもできる。
各ポートは、メインチューブＵ４０側に配置することが好ましく、収容部を、チューブの取り付け部分に向かって次第に狭くなるようにすることも好ましい。
【００５２】
メインチューブＵ４０及び分岐チューブＵ４２の材料は、使用環境に合わせて適宜選択すればよいが、ガス透過性に優れるものが望ましい。例えば、シリコーンゴム、軟質塩化ビニル樹脂、ポリブタジエン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、シリコーン系熱可塑性エラストマー、スチレン系エラストマー等を用いることができる。また、スチレン系エラストマーとしては、例えば、ＳＢＳ（スチレン・ブタジエン・スチレン）、ＳＩＳ（スチレン・イソプレン・スチレン）、ＳＥＢＳ（スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン）、ＳＥＰＳ（スチレン・エチレン・プロピレン・スチレン）等を用いることができる。
【００５３】
図７において、例えば、メインチューブＵ４０におけるポンプＵ４１を取り付ける部分にシリコーンチューブを用い、その他の部分に軟質塩化ビニル樹脂チューブを好適に用いることができる。
また、メインチューブＵ４０におけるチューブ間の接続は、ルアーコネクターやその他の連結手段により行うことができる。さらに、メインチューブＵ４０において、例えばピンチバルブや二方活栓、三方活栓等の流路開閉手段を設けてもよい。
【００５４】
ポンプＵ４１の種類は特に限定されないが、細胞培養ユニットＵにおける閉鎖系を実現しやすいことから、ペリスタポンプ（Ｒ）などのチューブローラポンプを好適に用いることができる。
【００５５】
細胞培養システム１は、このような細胞培養ユニットＵを格納するが、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０は、細胞培養に好適な温度（例えば、３７℃）に維持されるように温度調整されたインキュベート槽３に格納され、培地容器Ｕ１０は、培地の保存に好適な温度（例えば、４℃）に維持されるように温度調整された保冷槽４に格納される。
【００５６】
図８に示すように、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０が格納されるインキュベート槽３には、複数のスライドレール３１が高さ方向に沿って多段に列設されたインキュベート槽側支持フレーム３０が設置されている。このインキュベート槽側支持フレーム３０に列設されたスライドレール３１のそれぞれには、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を収容する培養容器収容棚部３２が、スライド可能に取り付けられて手前に引き出せるようになっている。このようにすることで、培養容器収容棚部３２に第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を取り付けたり、取り外したりする際に、培養容器収容棚部３２を手前に引き出して、これらの作業が容易にできるようにしてある。
【００５７】
上述した実施形態の細胞培養システムの攪拌装置は、各培養容器収容棚部３２上に配置することができる。また、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０のそれぞれ一方について設けることも、これらの両方について設けることもできる。リンパ球などの浮遊系細胞を好適に増殖させるために、第一の培養容器Ｕ２０を活性化培養容器として用いると共に、第二の培養容器Ｕ３０を増幅培養容器として用いる場合には、攪拌装置は、第二の培養容器Ｕ３０にのみ設ければよい。
なお、図８に示す例では、培養容器収容棚部３２には、その手前側に細胞培養ユニットＵを構成するポンプＵ４１や閉塞部材が取り付けられるが、これらを含むメインチューブＵ４０などの図示は省略してある。
【００５８】
また、培地容器Ｕ１０が格納される保冷槽４においても同様に、複数のスライドレール４１が高さ方向に沿って多段に列設された保冷槽側支持フレーム４０が設置されている。そして、保冷槽側支持フレーム４０に列設されたスライドレール４１のそれぞれに、培地容器Ｕ１０を収容する培地容器収容棚部４２が、スライド可能に取り付けられて手前に引き出せるようになっている。これにより、培地容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を取り付けたり、取り外したりする際にも、培地容器収容棚部４２を手前に引き出して、これらの作業が容易にできるようにしてある。
【００５９】
このように、細胞培養システム１において、所定の温度に調整されたインキュベート槽３と保冷槽４とに、培養容器収容棚部３２と培地容器収容棚部４２とを対をなして別々に設け、培養容器収容棚部３２に第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を収容すると共に、培地容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を収容するようにして、複数の細胞培養ユニットＵを多段に格納できるようにしてある。このようにすることで、細胞培養システム１によれば、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０と培地容器Ｕ１０のそれぞれに適した温度環境下で、複数の細胞培養ユニットＵを独立した状態で多段に格納して、それぞれの細胞培養ユニットＵごとに細胞培養を個別に行うことができるようになっている。
【００６０】
培養容器収容棚部３２を前方側から視た概略断面図を図９に示す。なお、図９において、第一の培養容器Ｕ２０は省略している。
同図に示すように、第二の培養容器Ｕ３０の上面に攪拌ローラ１５を押し付けた状態で往復移動させることにより、第二の培養容器Ｕ３０の内容物を攪拌できるようになっている。
【００６１】
また、上述したように、初期状態において、攪拌ローラ１５は、積載台１１の外側に配置されると共に、攪拌ローラ１５をガイドするレール１３も積載台１１の外側に配置され、レール１３の上面は、積載台１１の上面と、ほぼ同一平面上に配置される。このため、培養容器を積載台１１に取り付けたり、取り外したりするに際して、攪拌ローラ１５やレール１３がその妨げになることがなく、また培養容器にダメージを与える危険性を小さくすることが可能になっている。
特に、このように複数の細胞培養ユニットを筐体内に多段に格納して、細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行う細胞培養システムにおいて、培養容器の着脱を容易かつ安全に行うことは、非常に重要である。
【００６２】
以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、各実施形態では、攪拌ローラ１５を後方から前方に押圧しつつ移動させて攪拌しているが、反対に前方から後方に押圧しつつ移動させて攪拌したり、あるいは前後両方向に押圧しつつ移動させて攪拌するなど適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、閉鎖系で細胞を大量に培養する再生医療、免疫療法、抗体医薬生産などにおいて好適に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  細胞培養システム
２  筐体
１０、１０a  攪拌装置
１１  積載台
１２  基台
１３  レール
１４  屈曲アーム
１５  攪拌ローラ
１６  無端状ベルト装置
１７  クランプ
２０  断熱壁
３  インキュベート槽
３０  インキュベート槽側支持フレーム
３１  スライドレール
３２  培養容器収容棚部
４  保冷槽
４０  保冷槽側支持フレーム
４１  スライドレール
４２  培地容器収容棚部
Ｕ    細胞培養ユニット
Ｕ１０  培地容器
Ｕ２０  第一の培養容器（培養容器）
Ｕ３０  第二の培養容器（培養容器）
【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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