(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞及び溶液を収容する複数の収容容器と、前記複数の収容容器間を接続する管路と、前記管路を開閉する開閉機構と、前記複数の収容容器を保持する第１保持部と、前記複数の収容容器間で細胞及び溶液を落下移送するために、前記複数の収容容器の間に落差を付与する落差付与機構とを備え、
前記複数の収容容器は、複数の培養容器と、分取容器とを含み、前記落差付与機構は、前記培養容器を周期的に傾動することにより前記培養容器の内部を撹拌しつつ培養を実行し、
前記落差付与機構は、前記第１保持部を回転する回転軸を備え、前記複数の培養容器は、前記回転軸に対して前記第１保持部上の一方の側に位置し、前記分取容器は、前記回転軸に対して前記第１保持部上の他方の側に位置する、培養システム。
【請求項２】
前記落差付与機構は、当該落差付与機構の前記回転軸を所定の角度範囲で回転することにより前記培養容器の内部を撹拌しつつ培養を実行する、請求項１に記載の培養システム。
【請求項３】
前記複数の収容容器の少なくとも一つには、少なくとも一つのシリンダ又はベローズ容器が接続される、請求項１または２に記載の培養システム。
【請求項４】
前記落差付与機構は、前記収容容器と、前記シリンダ又はベローズ容器との間で細胞及び溶液を落下移送するために、前記収容容器と、前記シリンダ又はベローズ容器との間に落差を付与する、請求項３に記載の培養システム。
【請求項５】
前記シリンダ又はベローズ容器は、廃液用容器であり、前記廃液用容器及び前記収容容器の間を接続する管路に、細胞捕獲ユニットが設けられる、請求項４に記載の培養システム。
【請求項６】
前記シリンダ又はベローズ容器は給液用容器であり、前記給液用容器は前記細胞捕獲ユニットに接続される、請求項４に記載の培養システム。
【請求項７】
前記細胞捕獲ユニット及び前記廃液用容器の接続と、前記細胞捕獲ユニット及び前記給液用容器の接続とを切換える切換機構を備える、請求項６に記載の培養システム。
【請求項８】
前記シリンダ又はベローズ容器を伸縮する伸縮機構を備える、請求項３〜７のいずれか一項に記載の培養システム。
【請求項９】
前記少なくとも一つの収容容器を保持する第１保持部と、前記シリンダ又はベローズ容器を保持する第２保持部とを備える、請求項３〜８のいずれか一項に記載の培養システム。
【請求項１０】
前記第１保持部と前記第２保持部とは脱着可能である、請求項１０に記載の培養システム。
【請求項１１】
前記収容容器は、温度調節部を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の培養システム。
【請求項１２】
前記収容容器は、二酸化炭素供給部を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の培養システム。
【請求項１３】
前記収容容器は、通気部を備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の培養システム。
【請求項１４】
前記収容容器は、ディスポーザブルである、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の培養システム。
【請求項１５】
前記ベローズ容器は、ディスポーザブルである、請求項３〜１０のいずれか一項に記載の培養システム。
【請求項１６】
前記収容容器をスイングするスイング機構を備える、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の培養システム。
【請求項１７】
前記細胞を付着する磁性粒子を前記溶液に含み、前記培養容器の外部に設けられる磁石と、磁石の磁力を調節する磁力調節ユニットを備え、前記磁力調節ユニットが前記磁石の磁力を調節して、磁性粒子及び細胞を前記培養容器内で振盪又は振動する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の培養システム。
【請求項１８】
前記開閉機構及び前記落差付与機構を制御する制御部を備え、前記制御部は予め定めた手順にしたがって前記開閉機構及び前記落差付与機構を制御して、自動的に細胞培養及び溶液移動を実行する、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の培養システム。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の培養システムを用いて細胞培養を行う方法。
【請求項２０】
前記落差付与機構が前記複数の収容容器間の落差を小さくした培養位置で培養を行うステップと、
前記落差付与機構が前記複数の収容容器間の落差を大きくした落下位置で細胞及び溶液を移送するステップと、
前記複数の収容容器の少なくとも一つに接続された少なくとも一つのベローズ容器を用いて、溶液の処理を行うステップとを備える、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記溶液の処理を行うステップは、溶液を廃棄するステップ又は溶液を供給するステップである、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶液の落下を用いて細胞培養を行う培養システム、及び培養方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
体細胞等の付着細胞は、培養容器の底面に付着し、足場を形成してから細胞分裂と細胞伸長を繰り返し、細胞数を増加させていく。その際、細胞は培養容器の底面に付着したままであるから、細胞数の増加が続くと、細胞同士が容器底面の接着面の奪い合いになる。そのため、細胞数の増加が続くと、細胞間の隙間がなくなり、最終的には細胞が重層化し、細胞が窒息し、栄養が十分に行き渡らなくなるため（コンフルエント状態）、死細胞が発生してしまう。【０００３】
そのため、付着細胞を培養容器で培養する際は、コンフルエント状態になる前に、細胞数が一定数（一定密度）になった段階で、培養容器から付着細胞を剥がして、他の容器に移し替え、付着細胞に栄養が十分に行き渡るようにしながら培養していく必要がある（継代培養）。【０００４】
培養容器から付着細胞を引き剥がして、他の容器に移し替えるためには、トリプシン等の酵素溶液で細胞接着タンパク質を分解して付着細胞を浮遊させるか、スクレイパーで培養容器から付着細胞を物理的に引き剥がす必要がある。細胞培養の分野において、これらの方法は細胞にストレスを付与するものであり、細胞にとって好ましくない処理であることは周知の事項である。例えば、トリプシンは細胞に毒性があることが知られており、トリプシン処理によって細胞の性質が変化し、死細胞が発生することが知られている。したがって、これらの細胞にストレスを付与する処理を、できる限り少なくすることが求められている。【０００５】
また、培養容器から付着細胞を引き剥がして、他の容器に移し替える作業はクリーンベンチにおいて手作業で行われる。手作業においては、常にコンタミネーション（雑菌混入）の危険性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さらに、培養液が大容量（数百ｍｌ）となった場合に、手作業で溶液の移動をすることなく、自動的に効率よく細胞培養を行うことが求められている。【０００７】
このように、これまで付着細胞を継代培養するためには、コンタミネーションの危険性を伴う手作業で、付着細胞にストレスを与えながら、付着細胞を他の容器に移し替えるなどして、細胞の位置を移動させながら、栄養を吸収できる新たな環境を細胞に与えなければならず、自動化が困難であった。【０００８】
本発明の目的は、付着細胞等の細胞を溶液中に分散させて、細胞が分散する溶液の移動を制御することにより、細胞培養を自動化することができる培養システム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、付着細胞を培養する場合には、付着細胞塊を用いるか、又は付着細胞を磁性粒子又は粒子を吸着する担体に付着させることにより、溶液中に分散可能とし、落差移送によって前記培養容器内に溶液を移動させるか、前記培養容器から外に溶液を移動させることにより、より細胞にストレスを与えずに細胞の播種から回収までを、無菌状態で且つ自動的に行うことに成功し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。【００１０】
（１）細胞及び溶液を収容する複数の収容容器と、前記複数の収容容器間を接続する管路と、前記管路を開閉する開閉機構と、前記複数の収容容器間で細胞及び溶液を落下移送するために、前記複数の収容容器の間に落差を付与する落差付与機構とを備える、培養システムである。【００１１】
（２）前記複数の収容容器を保持する第１保持部を備える、（１）に記載の培養システムである。（３）前記落差付与機構が、前記第１保持部を移動することにより、前記複数の収容容器の少なくとも一つに落差を付与する、（１）に記載の培養システムである。（４）前記複数の収容容器は、１つ又は複数の培養容器を含む、（１）〜（３）のいずれか一項に記載の培養システムである。（５）前記複数の収容容器の少なくとも一つには、少なくとも一つのシリンダ又はベローズ容器が接続される、（１）〜（４）のいずれか一項に記載の培養システムである。（６）前記落差付与機構は、前記収容容器と、前記シリンダ又はベローズ容器との間で細胞及び溶液を落下移送するために、前記収容容器と、前記シリンダ又はベローズ容器との間に落差を付与する、（１）〜（５）のいずれか一項に記載の培養システムである。【００１２】
（７）前記シリンダ又はベローズ容器は、廃液用容器であり、前記廃液用容器及び前記収容容器の間を接続する管路に、細胞捕獲ユニットが設けられる、（６）に記載の培養システムである。（８）前記シリンダ又はベローズ容器は給液用容器であり、前記給液用容器は前記細胞捕獲ユニットに接続される、（７）に記載の培養システムである。（９）前記細胞捕獲ユニット及び前記廃液用容器の接続と、前記細胞捕獲ユニット及び前記給液用容器の接続とを切換える切換機構を備える、（８）に記載の培養システムである。（１０）前記シリンダ又はベローズ容器を伸縮する伸縮機構を備える、（５）〜（９）のいずれか一項に記載の培養システムである。
（１１）前記少なくとも一つの収容容器を保持する第１保持部と、前記シリンダ又はベローズ容器を保持する第２保持部とを備える、（５）〜（１０）のいずれか一項に記載の培養システムである。（１２）前記第１保持部と前記第２保持部とは脱着可能である、（１１）に記載の培養システムである。（１３）前記収容容器は、温度調節部を備える、（１）〜（１２）のいずれか一項に記載の培養システムである。（１４）前記収容容器は、二酸化炭素供給部を備える、（１）〜（１３）のいずれか一項に記載の培養システムである。（１５）前記収容容器は、通気部を備える、（１）〜（１４）のいずれか一項に記載の培養システムである。（１６）前記収容容器は、ディスポーザブルである、（１）〜（１５）のいずれか一項に記載の培養システムである。【００１３】
（１７）前記ベローズ容器は、ディスポーザブルである、（５）〜１２）のいずれか一項に記載の培養システムである。（１８）前記収容容器をスイングするスイング機構を備える、（１）〜（１７）のいずれか一項に記載の培養システムである。
（１９）前記細胞を付着する磁性粒子を前記溶液に含み、前記培養容器の外部に設けられる磁石と、磁石の磁力を調節する磁力調節ユニットを備え、前記磁力調節ユニットが前記磁石の磁力を調節して、磁性粒子及び細胞を前記培養容器内で振盪又は振動する、（１）〜（１８）のいずれか一項に記載の培養システムである。（２０）前記開閉機構及び前記落差付与機構を制御する制御部を備え、前記制御部は予め定めた手順にしたがって前記開閉機構及び前記落差付与機構を制御して、自動的に細胞培養及び溶液移動を実行する、（１）〜（１９）のいずれか一項に記載の培養システムである。【００１４】
（２１）（１）〜（２０）のいずれか一項に記載の培養システムを用いて細胞培養を行う方法である。（２２）前記落差付与機構が前記複数の収容容器間の落差を小さくした培養位置で培養を行うステップと、前記落差付与機構が前記複数の収容容器間の落差を大きくした落下位置で細胞及び溶液を移送するステップと、前記複数の収容容器の少なくとも一つに接続された少なくとも一つのシリンダ又はベローズ容器を用いて、溶液の処理を行うステップとを備える、（２１）に記載の方法である。（２３）前記溶液の処理を行うステップは、溶液を廃棄するステップ又は溶液を供給するステップである、（２２）に記載の方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、細胞にストレスを与えることなく、細胞が栄養を吸収できるように細胞の位置を自動的に制御しながら細胞培養を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る培養システムを示す平面図である。
【図２】図１の培養システムに適用される変形例を示す側面図である。
【図３】図２の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態に係る培養システム及び培養方法を図面を参照して説明する。なお、本発明の培養システム及び培養方法で培養される細胞は、付着細胞に限定されず、浮遊細胞とすることもできる。付着細胞を培養する際には、付着細胞塊を用いることにより、付着細胞を溶液中に分散可能とするか、付着細胞を磁性粒子又は磁性粒子を吸着する担体（繊維集合体又は多孔質固体素材）に付着させることにより、付着細胞を溶液中に分散可能とする。これによって、付着細胞が溶液とともに移動可能となり、落差移送を用いて培養制御を自動化することができる。
【００１８】
本発明の実施形態に係る培養システム１０００を図１を用いて説明する。培養システム１０００は、細胞培養を行うメインステージ１００（第１保持部）と、メインステージ１００を傾斜させる落差付与機構２００と、メインステージ１００と接続可能なサブステージ３００（第２保持部）とから構成される。メインステージ１００は、落差付与機構２００により水平状態と垂直状態との間で移動可能である。
【００１９】
メインステージ１００には、樹脂製で平坦な培養空間を有する予備培養容器１１０と、樹脂製で平坦な培養空間を有する主培養容器１２０とが設けられる。予備培養容器１１０の容量は、主培養容器１２０の容量よりも小さい。例えば、予備培養容器１１０の容量を１０〜３０ｍｌ、予備培養容器１１０の容量を１００〜３００ｍｌとすることもできる。各培養容器は、ディスポーザブルとすることができる。また、各培養容器の形状は、平坦な立方体としたが、これに限定されず、円柱形状や、円柱の平面に円錐が接続された形状等の任意の形状とすることもできる。さらに、各培養容器の内面は、付着細胞が付着しなような表面処理を行うことが好ましい。
【００２０】
予備培養容器１１０には、容器内部にＣＯ２ガスを供給するガス供給部１１１と、容器内部の圧力を適切に管理するための通気フィルター１１２と、容器内部の溶液温度を調整する温度調節ユニット１１３と、容器内部に溶液や細胞等を導入する導入口１１４とが設けられる。ガス供給部１１１及び通気フィルター１１２と、予備培養容器１１０との間は、可撓性樹脂製の接続チューブ（管路）で接続されている。また、予備培養容器１１０と主培養容器１２０との間も、可撓性樹脂製の接続チューブで接続されている。各接続チューブには弁１７１、１７２が設けられている。なお、予備培養容器１１０と主培養容器１２０との間のチューブに設けられる弁１７３は逆止弁とすることもできる。導入口１１４はキャップで閉鎖されている。
【００２１】
主培養容器１２０には、容器内部にＣＯ２ガスを供給するガス供給部１２１と、容器内部の圧力を適切に管理するための通気フィルター１２２と、容器内部の溶液温度を培養に適切な温度に調整する温度調節ユニット１２３と、容器内部に溶液や細胞等を導入する導入口１２４とが設けられる。ガス供給部１２１と主培養容器１２０との間は、弁１７４を備える可撓性樹脂製の接続チューブで接続されている。通気フィルター１２２と主培養容器１２０との間は、弁１７５を備える可撓性樹脂製の接続チューブで接続されている。導入口１２４はキャップで閉鎖されている。
【００２２】
ガス供給部１１１、１２１は、図示しないＣＯ２ガスボンベから提供される細胞培養に必要な濃度の二酸化炭素、湿度の気体を培養容器に供給する。好ましくは、二酸化炭素濃度５％、湿度９５％、温度３７％の気体条件を細胞培養に用いることができる。温度調節ユニット１１３及び１２３は、サーマルサイキュラー等の温度管理装置、フィルムヒータ（面状発熱体）、または冷却及び加熱が可能なペルチェ素子とすることが好ましいが、これらに限られない。温度調節ユニット１１３又は１２３は、予備培養容器１１０又は主培養容器１２０の上下両面に設けたり、上面に設けてもよい。
【００２３】
主培養容器１２０には、主培養容器１２０で培養された細胞を分取する分取容器１３０と、細胞捕獲ユニット１５０とが接続されている。分取容器１３０は、ボトル形状容器である。分取容器１３０は、容器内部の圧力を適切に管理するための通気フィルター１３２が接続されている。分取容器１３０と通気フィルター１３２との間の接続チューブには、弁１７７が設けられている。細胞捕獲ユニット１５０はフィルターブロック１５１を備え、このフィルターブロック１５１が主培養容器１２０から送られた溶液中の細胞を捕獲し、細胞が取り除かれた溶液をサブステージ３００に送られる。
【００２４】
メインステージ１００には、複数の凹部が形成されており、複数の凹部には、予備培養容器１１０、主培養容器１２０、分取容器１３０、細胞捕獲ユニット１５０、接続チューブ、及び弁１７１〜１７９が、それぞれ収容されて、これらを各凹部に保持することができる。なお、弁１７１〜１７９は、制御部により自動的に開閉する電磁弁や、手動又は自動で開閉可能なピンチコックを使用することができる。
【００２５】
落差付与機構２００は、メインステージ１００と一体化されて回転する回転軸２１０と、モータ２２０と、モータの回転を回転軸に伝達する伝達機構２３０とを備える。伝達機構はベルト又は歯車等とすることができる。
【００２６】
サブステージ３００には、給液ベローズ容器３１０と、廃液ベローズ容器３２０とが設けられている。給液ベローズ容器３１０には、容器３１０内部に溶液を導入する導入口３１４が設けられている。給液ベローズ容器３１０及び廃液ベローズ容器３２０には、各ベローズ容器を伸縮させる伸縮機構３１１、３２１がぞれぞれ接続されている。給液ベローズ容器３１０及び廃液ベローズ容器３２０は、可撓性樹脂製とし、ディスポーザブルとすることができる。給液ベローズ容器３１０及び廃液ベローズ容器３２０は、三方切換弁（切換機構）３０１を備える接続チューブを介して細胞捕獲ユニット１５０と接続されている。三方切換弁３０１により、細胞捕獲ユニット１５０及び給液ベローズ容器３１０間の接続と、細胞捕獲ユニット１５０及び廃液ベローズ容器３２０間の接続とを切り替えることができる。三方切換弁３０１は制御部により接続状態を切り替え可能である。導入口３１４はキャップで閉鎖されている。
【００２７】
サブステージ３００にも、複数の凹部が形成されており、複数の凹部には、給液ベローズ容器３１０、伸縮機構３１１、廃液ベローズ容器３２０、伸縮機構３２１、接続チューブ、及び三方切換弁３０１が、それぞれ収容されて、これらを各凹部に保持することができる。
【００２８】
メインステージ１００には、制御部により伸縮する複数のアーム部１７０が設けられ、サブステージ３００には、複数のアーム部１７０を受け入れる複数のアーム結合部３３０が設けられる。アーム部１７０が伸長してアーム結合部３３０と結合すると、サブユニット３００はメインユニット１００と一体化されて、サブユニット３００がメインユニットと共に回動可能となる。
次に本実施形態の細胞培養システム１０００の動作を説明する。
【００２９】
（予備培養）
初めに、予備培養容器１１０で実行される予備培養ステップを説明する。メインステージ１００とサブステージ３００とが分離された状態で、メインステージ１００とサブステージ３００とは略水平な培養位置に配置されている。この培養位置で、導入口１１４から細胞及び培養液が、分注機構を用いて予備培養容器１１０に注入され、ガス供給部１１１から適切な濃度のＣＯ２ガスが供給される。予備培養容器１１０内に細胞、培養液、ＣＯ２ガスが供給された状態で、温度調節ユニット１１３が予備培養容器１１０内の温度を適切な温度に制御すると共に、モータ２２０が回転軸２００を所定の角度範囲で回転することにより、メインステージ１００全体が周期的に傾動（揺動、スイング）する。この傾動によりメインステージ１００上の予備培養容器１１０内部の細胞、培養液、ＣＯ２が攪拌され、培養が実行される。
【００３０】
培養開始から所定時間経過して予備培養容器１１０内の細胞が十分に増殖した後、落差付与機構２００は、メインステージ１００を回転して、予備培養容器１１０を落差移送位置で停止する。落差移送位置は、好ましくはメインステージ１００が垂直な状態とすることができるが、垂直には限定されず、重力により予備培養容器１１０中の液体が、接続チューブを介して落下可能な傾斜があればよい。
【００３１】
落差移送位置において、弁１７２、１７３、１７５が開放されると、予備培養容器１１０内の細胞を含む溶液は、重力によって自動的に主培養容器１２０へと移送される。弁１７２を閉鎖し、弁１７１を開放してガス供給部１１１から予備培養容器１１０内にガスを注入することにより、溶液の移送を促進することもできる。なお、落差移送位置において、弁１７６、１７９は閉鎖されている。
【００３２】
（主培養）
次に、主培養容器１２０で実行される主培養ステップを説明する。予備培養容器１１０から主培養容器１２０への溶液移送が完了すると、弁１７３は閉鎖され、メインステージ１００は水平な培養位置に移動する。この培養位置で、導入口１２４から培養液が、分注機構を用いて主培養容器１２０に注入され、ガス供給部１２１から適切な濃度のＣＯ２ガスが供給される。主培養容器１２０内に細胞、培養液、ＣＯ２ガスが供給された状態で、温度調節ユニット１２３が主培養容器１２０内の温度を適切な温度に制御すると共に、モータ２２０が回転軸２００を所定の角度範囲で回転することにより、メインステージ１００全体が周期的に傾動する。この傾動によりメインステージ１００上の主培養容器１２０内部の細胞、培養液、ＣＯ２が攪拌され、培養が実行される。
【００３３】
（培養液交換）
続いて、培養開始から所定時間経過して、主培養容器１２０内の培養液の交換が必要となった際の培養液交換ステップを説明する。初めに、培養位置において、アーム部１７０とアーム結合部３３０とが接続されることにより、メインステージ１００とサブステージ３００とが一体化される。落差付与機構２００によりメインステージ１００及びサブステージ３００が回転して、主培養容器１２０をサブステージ３００に対して上方に移動し、落差移送位置で停止する。
【００３４】
落差移送位置において、弁１７６を閉鎖したまま、弁１７５、１７９を開放し、サブステージ３００の三方切換弁３１０で細胞捕獲ユニット１５０と廃液ベローズ容器３２０とを接続する。主培養容器１２３内の細胞を含む溶液は、重力にしたがって細胞捕獲ユニット１５０に移送される。細胞捕獲ユニット１５０では、フィルターブロック１５１の上面（弁１７９側の面）により細胞が捕獲され、細胞が取り除かれた溶液は、さらに重力にしたがって落下して、予め収縮してある廃液ベローズ容器３２０に移送され、廃棄される。廃液ベローズ容器３２０は、図１に示すように予め収縮してあるため、伸縮機構３２１を用いて廃液ベローズ容器３２０を伸長すると、主培養容器１２３から細胞捕獲ユニット１５０を介する溶液の移送を促進することができる。
【００３５】
溶液の廃液が完了すると、三方切換弁３０１により廃液ベローズ容器３２０と細胞捕獲ユニット１５０とが分離され、落差付与機構２００によりメインステージ１００及びサブステージ３００が給液位置に移動される。給液位置は、メインステージ１００及びサブステージ３００が略垂直となり、給液ベローズ容器３１０が主培養容器１２０に対して上方に位置する。なお、メインステージ１００及びサブステージ３００は必ずしも垂直でなくてもよく、メインステージ１００の主培養容器１２０側が下方に傾き、メインステージ１００及びサブステージ３００の給液ベローズ容器３１０が上方に傾いていればよい。メインステージ１００及びサブステージ３００が落差移送位置から給液位置に移動すると、細胞捕獲ユニット１５０のフィルターブロック１５１は上下が反転する。これによって、落差移送位置でフィルターブロック１５１の上面側に捕獲された細胞は、給液位置でフィルターブロック１５１の下面側に捕獲された状態となる。
【００３６】
給液位置において、三方切換弁３０１により給液ベローズ容器３１０と細胞捕獲ユニット１５０とが接続され、弁１７９、１７５が開放される。この状態で、新しい培養液が予め注入されている給液ベローズ容器３１０から、重力にしたがって、新しい培養液が細胞捕獲ユニット１５０に移送され、培養液は細胞捕獲ユニット１５０のフィルターブロック１５１の下面（弁１７９側の面）に捕獲されている細胞と共に、主培養容器１２０に移送されて、給液が完了する。このように、落差付与機構２００を用いて、細胞捕獲ユニット１５０上下を反転させることにより、培養液から細胞の分離、培養液への細胞の分散を、細胞捕獲ユニット１５０で自動的に行うことが可能となる。なお、給液ベローズ容器３１０を伸縮機構３１１により圧縮することにより、新しい培養液の移送が促進される。
【００３７】
給液が完了した後、落差付与機構２００によりメインステージ１００及びサブステージ３００が培養位置に移動され、細胞の培養が繰り返される。
【００３８】
（細胞分取）
最後に、細胞分取ステップを説明する。培養開始から所定時間経過して主培養容器１２０内の細胞が十分に増殖すると、落差付与機構２００がメインステージ１００を回転して、が主培養容器１２０を落差移送位置で停止する。落差移送位置では、弁１７５、１７６、１７７が開放され、弁１７９は閉鎖されているため、細胞を含む溶液は、主培養容器１２０から分取容器１３０へ、重力にしたがって落下移送され、細胞が分取容器１３０で分取される。また、弁１７５を閉鎖し、弁１７４を開放してガス供給部１２１から主培養容器１２０内にガスを注入することにより、主培養容器１２０から分取容器１３０への溶液の移送を促進することもできる。
【００３９】
（変形例）
本実施形態の変形例を図２及び３を用いて説明する。本変形例は、予備培養容器１１０及び／又は主培養容器１２０をスライド機構４１４や、予備培養容器１１０及び／又は主培養容器１２０内の溶液を磁力により振盪をさせる磁力調節ユニット（振盪機構）４０７を備える。
【００４０】
培養容器１１０（１２０）には、スライド機構４１４が接続され、スライド機構４１４は、図中の矢印４１４ａで示す水平方向に培養容器を周期的にスライド（振動）させる。スライド機構４１４は、モータの回転をラックやカムで直線運動に変換することにより実現される。培養容器１１０（１２０）の位置は、スライド機構４１４により変動するため、培養容器１１０（１２０）に接続される接続チューブは、培養容器１１０（１２０）の位置が変動しても接続が維持されるように、その長さに余裕を持たせて配置される。
【００４１】
磁力調節ユニット４０７は、磁力調節ユニット移動機構４０７ｃにより、ガイド４０７ｂに沿って、培養容器１１０（１２０）に接近したり離間したりすることができる。磁力調節ユニット４０７が培養容器１１０（１２０）の下面に接近すると、磁石４０７ａの磁力により培養容器１１０（１２０）内の培養溶液に含まれる磁性粒子及び細胞を、培養容器１１０（１２０）内下面上に濃縮して固定（吸着）することができる。磁力調節ユニット４０７が培養容器１１０（１２０）の下面から離間すると、磁石４０７ａの磁力が培養容器１１０（１２０）内に及ばなくなり、培養容器１１０（１２０）内下面上から磁性粒子及び細胞が移動して分散する。
【００４２】
図３に示すように、磁力調節ユニット４０７には、複数の永久磁石４０７ａが、マトリックス状に、即ち、等間隔で縦横に配列されている。この配列に含まれる永久磁石４０７ａが、それぞれ培養容器１１０（１２０）内の培養溶液に含まれる磁性粒子及び細胞を、培養容器１１０（１２０）の内面上に濃縮して固定することができる。隣合う磁石４０７ａの極性は、常に逆になるように配置される。これによって、隣合う磁石４０７ａに吸着した磁性粒子の極性が異なるようになり、両者の間に斥力が働く結果、磁石４０７ａに吸着された磁性粒子及び細胞の集団が集中しやすくなる。なお、分取容器１３０に磁性粒子吸着用磁石を設けることにより、細胞から磁性粒子を分離できる。
【００４３】
従来の培養システムは、シリンダやポンプを使用しているためシリンダの洗浄作業が必要となり、また、コンタミネーションの危険も高い。本実施形態の培養システムによれば、使用される培養容器、分取容器、ベローズ容器は、全てプラスチック製を基本として完全なディスポーザブル製品とすることにより、コンタミネーションの危険を大きく低下することが可能となる。なお、コンタミネーションの危険が高まるものの、各ベローズ容器に換えて、シリンダを用いることもできる。各培養容器間や培養容器及びベローズ容器間の溶液移動は、落差による落下を用いたが、真空ポンプによる吸引を行って溶液移動を促進してもよい。本実施形態では、培養容器を２つとしたが、これに限定されず、培養容器を１つにしたり、３つ以上にしたりすることもできる。本実施形態の制御部には、操作パネルが接続され、プログラムの各種設定を変更して、培養を実行することもできる。
【符号の説明】
【００４４】
１０００  細胞培養システム
１００  メインステージ
１１０  予備培養容器
１１３  温度調節ユニット
１２０  主培養容器
１２３  温度調節ユニット
１３０  分取容器
１５０  細胞捕獲ユニット
２００  落差付与機構
２１０  回転軸
２２０  モータ
３００  サブステージ
３０１  三方切換弁
３１０  給液ベローズ容器
３１１  伸縮機構
３２０  廃液ベローズ容器
３２１  伸縮機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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