(57)【要約】  培養容器駆動装置１は、培養容器１１を支持する支持面Ｍ１及び支持面Ｍ１上に培養容器１１を保持する吸着部Ｒ１を有する培養容器保持台２と、支持面Ｍ１に直交する方向において、培養容器１１全体が同じ側に同時に同じ変位量で動くように、培養容器保持台２を２０Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数で振動させる駆動部３とを備える。
2015033616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養容器を支持する支持面及び前記支持面上に前記培養容器を保持する保持部を有する培養容器保持台と、
前記支持面に直交する方向において、前記培養容器全体が同じ側に同時に同じ変位量で動くように、前記培養容器保持台を２０Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数で振動させる駆動部とを備える培養容器駆動装置。
【請求項２】
前記駆動部は、２０〜１００Ｈｚの周波数で前記培養容器保持台を振動させる、請求項１記載の培養容器駆動装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記支持面に直交する方向における振幅が０ｍｍ超５ｍｍ以下となるように前記培養容器保持台を振動させる、請求項１又は２記載の培養容器駆動装置。
【請求項４】
前記培養容器保持台は、それぞれ前記支持面を構成する複数段の棚部を有する、請求項１〜３のいずれか一項記載の培養容器駆動装置。
【請求項５】
前記培養容器保持台は、前記培養容器の下面に比べ大きい支持面を有する、請求項１〜４のいずれか一項記載の培養容器駆動装置。
【請求項６】
前記駆動部は、前記培養容器を開放することなく当該培養容器の内面の付着物を剥離可能な条件で前記培養容器保持台を振動させる、請求項１〜５のいずれか一項記載の培養容器駆動装置。
【請求項７】
前記培養容器保持台は、単球及びリンパ球を収容した前記培養容器を保持し、
前記駆動部は、単球に比べ多くのリンパ球を前記培養容器の内面から剥離可能な条件で前記培養容器保持台を振動させる、請求項１〜６のいずれか一項記載の培養容器駆動装置。
【請求項８】
前記駆動部は、単球の分化物を前記培養容器の内面から剥離可能な条件で前記培養容器保持台を更に振動させる、請求項７記載の培養容器駆動装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか一項記載の培養容器駆動装置と、
前記培養容器と、
前記培養容器を収容し、前記培養容器内における培養を促進するインキュベータと、
前記培養容器の内面を掻くスクレーパと、
前記スクレーパを駆動するスクレーパ駆動装置と、
前記培養容器の内面の付着物を剥離可能な条件で前記培養容器保持台を振動させるように前記培養容器駆動装置を制御する振動剥離制御部と、
前記スクレーパにより前記培養容器の内面の付着物を掻き取らせるように前記スクレーパ駆動装置を制御する掻取制御部と、を備える培養システム。
【請求項１０】
前記振動剥離制御部は、前記培養容器を開放することなく当該培養容器の内面の付着物を剥離可能な条件で前記培養容器保持台を振動させるように前記培養容器駆動装置を制御する、請求項９記載の培養システム。
【請求項１１】
前記培養容器保持台に保持された前記培養容器を開放することなく、当該培養容器内に液体を供給し又は当該培養容器内から液体を排出する輸液装置を更に備える、請求項１０記載の培養システム。
【請求項１２】
前記スクレーパは前記培養容器内に収容され、
前記スクレーパ駆動装置は、前記培養容器の外側から磁力により前記スクレーパを駆動する、請求項１０又は１１記載の培養システム。
【請求項１３】
前記培養容器は単球及びリンパ球を収容し、
前記振動剥離制御部は、前記インキュベータにおける培養前に、単球に比べ多くのリンパ球を前記培養容器の内面から剥離可能な条件で前記培養容器保持台を振動させるように、前記培養容器駆動装置を制御する、請求項１０〜１２のいずれか一項記載の培養システム。
【請求項１４】
前記振動剥離制御部は、前記インキュベータにおける培養後に、単球の分化物を前記培養容器の内面から剥離可能な条件で前記培養容器保持台を振動させるように、前記培養容器駆動装置を更に制御する、請求項１３記載の培養システム。
【請求項１５】
前記インキュベータと前記培養容器駆動装置とは互いに独立して設けられている、請求項９〜１４のいずれか一項記載の培養システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、培養容器駆動装置及び培養システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有益な細胞を大量に培養し、様々な分野に利用することが試みられている。細胞の培養手順は、不要な細胞を培養容器の内面から剥離して除去する工程、又は培養後の細胞を培養容器の内面から剥離して回収する工程等、細胞を培養容器の内面から剥離する工程を含む。従来、培養容器の内面から細胞を剥離する作業は、例えばピペットを用い培養容器の内面に液体をかけること（以下、これを「ピペッティング」という。）により行われている。ピペッティングは手作業により行われるので、多くの培養容器を用いて大量の細胞を同時進行で培養しようとする場合には、作業者の過大な労力を要する。また、安定したピペッティングには作業者の熟練が求められるので、労力に見合った人数の作業者を確保するのは困難であり、ピペッティングに過大な時間を要することとなる。これに対し、例えば特許文献１には、ピペッティングを自動化する装置が開示されている。【０００３】
特許文献２には、培養容器に超音波振動を加えることにより、細胞を培養容器の内面から剥離する方法が開示されている。【０００４】
特許文献３には、培養容器に対してパルス状の衝撃力を部分的に加えることにより、細胞を培養容器の内面から剥離する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０４３０７７号
【特許文献２】特開２００６−３１４２０４号公報
【特許文献３】特開昭５６−１５４９８８号公報
【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、ピペッティングを自動化するには複雑な装置が必要である。例えばピペッティング装置を構成するには、少なくともピペットと、ピペットに液体を供給する送液装置と、送液中のピペットを培養容器の内面に沿って移送する移送装置とが必要である。特許文献２及び３に記載の方法によれば、ピペッティングを自動化するのに比べ装置の単純化が期待されるが、細胞の回収率（付着細胞のうち生存状態で回収できる細胞の比率）を更に向上させることが望まれる。【０００７】
そこで本開示は、培養容器の内面の付着物を剥離させる作業を単純な構成で自動化すると共に、細胞の回収率を向上させることができる装置及びその装置を用いた培養システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示に係る培養容器駆動装置は、培養容器を支持する支持面及び支持面上に培養容器を保持する保持部を有する培養容器保持台と、支持面に直交する方向において、培養容器全体が同じ側に同時に同じ変位量で動くように、培養容器保持台を２０Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数で振動させる駆動部とを備える。【０００９】
この培養容器駆動装置によれば、培養容器保持台を駆動部により振動させる単純な構成により、培養容器を振動させることができる。培養容器は、支持面に直交する方向において全体が同じ側に同時に同じ変位量で動くように振動させられる。この振動により、培養容器の内面の付着物が効率よく剥離される。従って、培養容器の内面の付着物を剥離する作業を単純な構成により自動化できる。【００１０】
上記振動により培養容器の内面の付着物が効率よく剥離される理由は、次のように推定される。すなわち、上記振動により、培養容器内の培養液の液面にはファラデー波が生じる。ファラデー波が生じた状態において、培養液中には、支持面に沿って並ぶ多数の旋回流が生じる。各旋回流は、支持面に交差する面に沿って旋回し、培養容器の内面に沿う流れを発生させる。この流れにより、培養容器の内面の付着物が効率よく剥離される。【００１１】
駆動部は、２０Ｈｚ〜２ｋＨｚの周波数で培養容器保持台を振動させる。周波数が低くなると、駆動部から周囲に伝わる不要な振動を低減させ難くなる。このため、周波数が低くなるにつれて振動伝達の低減用の防振要素が複雑化する傾向がある。一方、周波数が高くなると、駆動部の消費エネルギーが大きくなる。このため、周波数が高くなるにつれて駆動部の動力源が大型化する傾向がある。周波数が２０Ｈｚ〜２ｋＨｚであれば、防振要素の複雑化又は駆動部の動力源の大型化を抑えつつ、培養容器の内面の付着物を剥離できる。【００１２】
なお、本開示に係る培養容器駆動装置を用いる場合、培養容器を超音波振動させる装置を用いる場合に比べ、細胞の回収率が向上する。この理由は、次のように推定される。すなわち、培養容器が振動する周波数は超音波の周波数に遥かに小さい。これにより、培養容器を超音波振動させるのに比べて細胞に加わるエネルギーが小さく、振動により破砕される細胞が少ない。【００１３】
また、本開示に係る培養容器駆動装置を用いる場合、培養容器に対して衝撃力を部分的に加える装置を用いる場合に比べても、細胞の回収率が向上する。この理由は次のように推定される。すなわち、培養容器に対して衝撃力を部分的に加える場合、衝撃が与えられた部分では液の動きが大きいが、その周囲では液の動きが減衰するため、細胞の剥離が不均一になり易い。これに対し、本開示に係る培養容器駆動装置によれば上記ファラデー波が生じるので、培養容器の内面の付着物が効率よく剥離される。【００１４】
駆動部は、２０〜１００Ｈｚの周波数で培養容器保持台を振動させてもよい。この場合、駆動部の動力源の大型化を更に抑えることができる。【００１５】
駆動部は、支持面に直交する方向における振幅が０ｍｍ超５ｍｍ以下となるように培養容器保持台を振動させてもよい。振幅が大きくなると、付着物を剥離し易くなる一方で、駆動部の消費エネルギーが大きくなる。このため、振幅が大きくなるにつれて駆動部の動力源が大型化する傾向がある。振幅が０ｍｍ超５ｍｍ以下であれば、駆動部の動力源の大型化を抑えつつ、培養容器の内面の付着物を剥離できる。【００１６】
培養容器保持台は、それぞれ支持面を構成する複数段の棚部を有してもよい。この場合、支持面に直交する方向に沿って複数の培養容器を重ねて配置し、これらの培養容器を同時に振動させることができる。これにより、各培養容器の内面の付着物を同時に剥離できる。【００１７】
培養容器保持台は、培養容器の下面に比べ大きい支持面を有してもよい。この場合、培養容器全体を同じ側に同時に同じ変位量で動かし易い。【００１８】
駆動部は、培養容器を開放することなく当該培養容器の内面の付着物を剥離可能な条件で培養容器保持台を振動させてもよい。この場合、培養容器を開放する作業を行うことなく、培養容器の内面の付着物を剥離できる。また、培養容器内への異物の混入を防止するための配慮を軽減できる。従って、培養容器の内面の付着物をより効率よく剥離できる。【００１９】
培養容器保持台は、単球及びリンパ球を収容した培養容器を保持し、駆動部は、単球に比べ多くのリンパ球を培養容器の内面から剥離可能な条件で培養容器保持台を振動させてもよい。この場合、培養容器の内面に付着したリンパ球を剥離して除去することにより、培養容器内における単球の比率を十分に高めた後に、単球の培養を行うことができる。これにより、単球の分化物を効率よく培養できる。【００２０】
駆動部は、単球の分化物を培養容器の内面から剥離可能な条件で培養容器保持台を更に振動させてもよい。この場合、単球の分化物を効率よく培養できるのに加え、培養容器の内面に付着した単球の分化物を効率よく剥離して回収できる。【００２１】
本開示に係る培養システムは、上記培養容器駆動装置と、培養容器と、培養容器を収容し、培養容器内における培養を促進するインキュベータと、培養容器の内面を掻くスクレーパと、スクレーパを駆動するスクレーパ駆動装置と、培養容器の内面の付着物を剥離可能な条件で培養容器保持台を振動させるように培養容器駆動装置を制御する振動剥離制御部と、スクレーパにより培養容器の内面の付着物を掻き取らせるようにスクレーパ駆動装置を制御する掻取制御部とを備える。【００２２】
この培養システムによれば、インキュベータにおける培養後に、振動剥離制御部により培養容器駆動装置を制御することで、培養容器の内面の付着物を剥離して効率よく回収できる。更に、掻取制御部によりスクレーパ駆動装置を制御することで、培養容器の内面に残存した付着物を掻き落として回収できる。従って、より多くの付着物を効率よく回収できる。【００２３】
振動剥離制御部は、培養容器を開放することなく当該培養容器の内面の付着物を剥離可能な条件で培養容器保持台を振動させるように培養容器駆動装置を制御してもよい。この場合、培養容器を開放する作業を行うことなく、培養容器の内面の付着物を剥離できる。また、培養容器内への異物の混入を防止するための配慮を軽減できる。従って、培養容器の内面の付着物をより効率よく剥離できる。【００２４】
培養容器保持台に保持された培養容器を開放することなく、当該培養容器内に液体を供給し又は当該培養容器内から液体を排出する輸液装置を更に備えてもよい。この場合、培養容器を開放することなく、培養液等の液体を培養容器内に供給する工程、培養後に培養容器の内面の付着物を振動により剥離させる工程及び剥離した付着物を液体と共に回収する工程を行うことができる。このため、培養及び回収を効率よく行うことができる。【００２５】
スクレーパは培養容器内に収容され、スクレーパ駆動装置は、培養容器の外側から磁力によりスクレーパを駆動してもよい。この場合、培養容器を開放することなく、培養容器の内面の付着物を掻き取って回収する工程を更に行うことができる。このため、培養後の回収を更に効率よく行うことができる。【００２６】
培養容器は単球及びリンパ球を収容し、振動剥離制御部は、インキュベータにおける培養前に、単球に比べ多くのリンパ球を培養容器の内面から剥離可能な条件で培養容器保持台を振動させるように、培養容器駆動装置を制御してもよい。この場合、培養容器の内面に付着したリンパ球を剥離して除去することにより、培養容器内における単球の比率を十分に高めた後に、インキュベータにおいて単球の培養を促進できる。これにより、単球の分化物を効率よく培養できる。【００２７】
振動剥離制御部は、インキュベータにおける培養後に、単球の分化物を培養容器の内面から剥離可能な条件で培養容器保持台を振動させるように、培養容器駆動装置を更に制御してもよい。この場合、単球の分化物を効率よく培養できるのに加え、培養容器の内面に付着した単球の分化物を効率よく剥離して回収できる。【００２８】
インキュベータと培養容器駆動装置とは互いに独立して設けられていてもよい。この場合、インキュベータにおける培養と、培養容器駆動装置における付着物の剥離とを独立して進行させることができる。これにより、培養に要する時間（以下、「培養時間」という。）と剥離に要する時間（以下、「剥離時間」という。）との違いに応じて培養及び剥離の実行周期を調節し、培養システムを高効率に稼働させることができる。例えば、培養時間が剥離時間に比べ長い場合には、インキュベータに配置する培養容器の数を培養容器駆動装置に配置する培養容器の数に比べ多くしつつ、剥離の実行周期を培養の実行周期に比べ短くすることで、培養システムを高効率に稼働させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本開示に係る培養容器駆動装置及び培養システムによれば、培養容器の内面の付着物を剥離させる作業を単純な構成で自動化すると共に、細胞の回収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】培養容器駆動装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】培養容器保持台の平面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図１中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図４中のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】培養容器保持台を駆動部から分離した状態で行う処理を例示する模式図である。
【図７】培養容器保持台の変形例を示す平面図である。
【図８】図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】培養システムの概略構成を示す模式図である。
【図１０】培養システムにおいて実行される培養手順を示すフローチャートである。
【図１１】図９のスクレーパを駆動している状態を示す模式図である。
【図１２】実施例及び比較例の振動状態を示す模式図である。
【図１３】比較例の培養容器駆動装置を示す模式図である。
【図１４】剥離性の評価結果を示すリストである。
【図１５】剥離の均一性の評価結果を示すリストである。
【図１６】細胞の生存率の評価結果を示すリストである。
【図１７】剥離の原理を説明するための模式図である。
【図１８】振動の周波数及び振幅と剥離性能との関係を示すグラフである。
【図１９】振動の周波数及び振幅と剥離性能との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３２】
〔培養容器駆動装置〕
図１に示すように、培養容器駆動装置１は、培養容器保持台２と、駆動部３と、監視部４と、制御部５とを備える。培養容器駆動装置１は、液体及び細胞を収容した培養容器１１を振動させ、培養容器１１の内面から細胞を剥離させる装置である。例えば、培養容器駆動装置１は、単球及びリンパ球を収容した培養容器１１の内面からリンパ球を選択的に剥離させるのに用いられる。また、単球の培養により形成された樹状細胞（単球の分化物）を培養容器１１の内面から剥離させるのに用いられる。
【００３３】
培養容器保持台２は、培養容器１１を保持する。培養容器１１はシャーレ状を呈し、その上部はフィルムにより塞がれている。培養容器１１の周壁には、培養液等の液体を流入又は流出させるための送液ポート１１ａが設けられている。
【００３４】
培養容器保持台２は、４段の棚部６と、底板７とを有する。棚部６同士の間には柱状のスペーサ２０が介在している。棚部６とスペーサ２０とは、ボルト締結等により固定されていてもよいし、溶接等により一体化されていてもよい。底板７は、最下段の棚部６の下方に配置されている。棚部６と底板７との間には柱状のスペーサ２１が介在している。棚部６及び底板７とスペーサ２１とは、ボルト締結等により固定されていてもよいし、溶接等により一体化されていてもよい。
【００３５】
４段の棚部６は、それぞれ培養容器１１を支持する。棚部６の上面Ｍ１は、培養容器１１の下面に比べ大きい。各棚部６には吸着部Ｒ１が設けられている。吸着部Ｒ１は、負圧により培養容器１１を棚部６の上面Ｍ１側に吸着する。すなわち、培養容器保持台２は、培養容器１１を支持する支持面Ｍ１と、負圧により培養容器１１を支持面Ｍ１側に吸着する吸着部Ｒ１とを有し、支持面Ｍ１及び吸着部Ｒ１は棚部６ごとに設けられている。吸着部Ｒ１は、支持面Ｍ１上に培養容器１１を保持する保持部として機能する。
【００３６】
吸着部Ｒ１は排気管Ｌ１を介して真空ポンプ１２に接続されている。４段の棚部６からそれぞれ延出した４本の排気管Ｌ１は、１本の排気管Ｌ２に合流して真空ポンプ１２に接続されている。真空ポンプ１２は、例えば電動式のポンプであり、負圧の発生源として機能する。
【００３７】
各排気管Ｌ１には、排気弁Ｖ１が設けられている。排気弁Ｖ１は例えば電磁弁である。排気弁Ｖ１が開放されると、吸着部Ｒ１が真空ポンプ１２に接続されるので、培養容器１１が支持面Ｍ１側に吸着される。排気管Ｌ２には、圧力計ＰＧ１が設けられている。圧力計ＰＧ１は、真空ポンプ１２から吸着部Ｒ１に伝わる負圧を検出する。
【００３８】
駆動部３は、例えば電磁式の振動発生装置であり、防振部材３１を介して設置台１０の上に設置されている。防振部材３１は、例えば防振ゴムであり、駆動部３から設置台１０への振動の伝わりを軽減する。駆動部３は、上方に突出する振動体３０を有する。振動体３０は、連結部９を介して培養容器保持台２を支持する。
【００３９】
連結部９は、底板７を吸着する吸着部Ｒ２を有し、振動体３０に固定されている。振動体３０に固定された連結部９が底板７を吸着することにより、駆動部３と培養容器保持台２とが連結される。連結部９は、排気管Ｌ３を介して真空ポンプ１２に接続されている。排気管Ｌ３には、排気弁Ｖ３及び圧力計ＰＧ２が設けられている。排気弁Ｖ３は例えば電磁弁である。排気弁Ｖ３が開放されると、吸着部Ｒ２が真空ポンプ１２に接続されるので、底板７が連結部９に吸着される。圧力計ＰＧ２は、真空ポンプ１２から吸着部Ｒ２に伝わる負圧を検出する。
【００４０】
駆動部３は、振動体３０を鉛直方向に沿って振動させる。これに伴い、培養容器保持台２も鉛直方向に沿って振動させられる。培養容器１１は、鉛直方向に沿って、全体が同じ側に同時に同じ変位量で動くように振動させられる。すなわち、駆動部３は、支持面Ｍ１に直交する方向において、培養容器１１全体が同じ側に同時に同じ変位量で動くように培養容器保持台２を振動させる。
【００４１】
培養容器１１の振動方向は、必ずしも鉛直方向に沿っていなくてもよい。例えば培養容器１１は、鉛直方向において変位すると共に、水平方向においても変位してよい。つまり、駆動部３は、鉛直方向に対して傾斜した方向に沿って振動体３０を振動させてもよい。また、支持面Ｍ１に直交する方向において、培養容器１１の各部の変位方向は一致している必要があるが、変位量は部分ごとに異なっていてもよい。
【００４２】
監視部４は、例えばＣＣＤカメラ等の撮像装置であり、棚部６の画像を取得する。
【００４３】
制御部５は、排気弁Ｖ１，Ｖ３及び駆動部３を制御することで、以下に示す処理を実行する。制御部５は、ユーザーの指示入力に応じて排気弁Ｖ３を制御し、連結部９の吸着部Ｒ２が真空ポンプ１２に接続された状態と、吸着部Ｒ２が真空ポンプ１２から遮断された状態とを切り替える。これにより、駆動部３及び培養容器保持台２が連結状態と分離状態とに切り替えられる。
【００４４】
連結部９の吸着部Ｒ２が真空ポンプ１２に接続された状態において、制御部５は圧力計ＰＧ２の計測値を取得する。すなわち、真空ポンプ１２から吸着部Ｒ２に伝わる負圧を取得する。圧力計ＰＧ２から取得した計測値が閾値より高い場合には、培養容器保持台２の吸着が不完全であると判断し、例えばモニタ（不図示）の表示又は警報ランプ（不図示）等によりユーザーに報知する。すなわち、制御部５は連結異常検知部として機能する。
【００４５】
制御部５は、監視部４により取得された画像を処理し、棚部６の上に培養容器１１が載置されているかどうかを検知する。そして、各排気弁Ｖ１を制御し、培養容器１１が載置された棚部６の吸着部Ｒ１を真空ポンプ１２に接続し、培養容器１１が載置されていない棚部６の吸着部Ｒ１を真空ポンプ１２から遮断する。これにより、培養容器１１が棚部６上に保持される。
【００４６】
培養容器１１が棚部６上に保持された状態において、制御部５は圧力計ＰＧ１の計測値を取得する。すなわち、真空ポンプ１２から棚部６に伝わる負圧を取得する。圧力計ＰＧ１から取得した計測値が閾値より高い場合には、培養容器１１の吸着が不完全であると判断し、例えばモニタ（不図示）の表示又は警報ランプ（不図示）等によりユーザーに報知する。すなわち、制御部５は吸着異常検知部として機能する。
【００４７】
制御部５は、培養容器保持台２が吸着部Ｒ２に吸着され、培養容器１１が吸着部Ｒ１に吸着された状態において、振動体３０を振動させるように駆動部３を制御する。振動体３０が振動すると培養容器保持台２が振動し、これに伴って棚部６上の培養容器１１も振動する。培養容器１１の振動により、培養容器１１内の細胞が培養容器１１の内面から剥離させられる。
【００４８】
制御部５は、振動体３０の振幅及び周波数を目標値の近傍に保つように駆動部３を制御する。周波数は２０Ｈｚ〜２ｋＨｚである。周波数は２０〜１００Ｈｚであってもよく、３０〜７０Ｈｚであってもよく、５０〜６０Ｈｚであってもよい。周波数が低くなると、駆動部から周囲に伝わる不要な振動を低減させ難くなる。このため、周波数が低くなるにつれて振動伝達の低減用の防振要素が複雑化する傾向がある。一方、周波数が高くなると、駆動部の消費エネルギーが大きくなる。このため、周波数が高くなるにつれて駆動部の動力源が大型化する傾向がある。周波数が２０Ｈｚ〜２ｋＨｚであれば、防振要素の複雑化又は駆動部の動力源の大型化を抑えつつ、培養容器の内面の付着物を剥離できる。周波数が２０〜１００Ｈｚであれば、駆動部の動力源の大型化を更に抑えることができる。
【００４９】
支持面Ｍ１に直交する方向における振幅は、例えば０ｍｍ超５ｍｍ以下であることが好ましく、１〜４ｍｍであることがより好ましく、１〜２ｍｍであることが特に好ましい。振幅が大きくなると、付着物を剥離し易くなる一方で、駆動部の消費エネルギーが大きくなる。このため、振幅が大きくなるにつれて駆動部の動力源が大型化する傾向がある。振幅が０ｍｍ超５ｍｍ以下であれば、駆動部の動力源の大型化を抑えつつ、培養容器の内面の付着物を剥離できる。なお、ここでの振幅は、振動の中心位置を基準とした一方側への最大変位量と他方側への最大変位量とを合算した全振幅を意味する。
【００５０】
振動体３０の振動の波形に特に制限はないが、代表的なものとして正弦波形、矩形波形、三角波形又はのこぎり波形等が挙げられる。駆動部の設計の容易さの観点で正弦波が最も手頃であるが、これに限定されるものではない。なお、ここでの波形とは、横軸を経過時間とし、縦軸を変位量としたグラフに描かれる波形を意味する。
【００５１】
続いて、棚部６、底板７及び連結部９について詳細に説明する。図２に示すように、棚部６は平面視で矩形状を呈し、例えばアルミニウム系の金属材料により構成される。スペーサ２０は棚部６の四隅に配置されている。図２及び図３に示すように、棚部６の支持面Ｍ１には環状の収容溝６ｄが形成されており、収容溝６ｄには環状のシールリング６０が収容されている。収容溝６ｄ及びシールリング６０は、培養容器１１の下面の周縁部に沿う形状を呈する。シールリング６０は、例えばシリコーンゴム等により構成され、培養容器１１の下面と支持面Ｍ１との隙間を封止する。
【００５２】
支持面Ｍ１のうち、シールリング６０の内側の領域には、互いに平行な５本の溝６ａと、溝６ａに直交する５本の溝６ｂとが形成されている。溝６ａ，６ｂを形成することで、支持面Ｍ１に開口ＯＰ１が形成されると共に、溝６ａ，６ｂの深さに応じて負圧空間Ｓ１が形成される。負圧空間Ｓ１は負圧をかけるための空間であり、開口ＯＰ１に連通する。
【００５３】
１０本の溝６ａ，６ｂは互いに繋がっている。具体的には、最も外側に位置する２本の溝６ａは３本の溝６ｂと交わり、残りの３本の溝６ａは全ての溝６ｂと交わっている。最も外側に位置する２本の溝６ｂは３本の溝６ａと交わり、残りの３本の溝６ｂは全ての溝６ａと交わっている。これにより、溝６ａと溝６ｂとが繋がると共に、溝６ａ同士が溝６ｂを介して繋がり、溝６ｂ同士が溝６ａを介して繋がっている。
【００５４】
各溝６ａ，６ｂは、収容溝６ｄに到達しない範囲でシールリング６０の近傍まで延在している。これにより、シールリング６０の内側の領域内において、開口ＯＰ１が広範囲に行き渡っている。すなわち、開口ＯＰ１は培養容器１１の形状及び大きさに合うように分布している。
【００５５】
最も中央に位置する溝６ｂの底部には、負圧空間Ｓ１を下方に開口させる通気孔６ｃが形成されている。通気孔６ｃは、シールリング６０寄りに位置している。棚部６の下側において、通気孔６ｃに対応する部分には接続部６５が設けられており、接続部６５内には通気孔６５ａが形成されている。通気孔６５ａは上方に開口して通気孔６ｃに連なると共に、棚部６の外周側に開口しており、その外周側の開口に排気管Ｌ１が接続されている。
【００５６】
上述した吸着部Ｒ１は、シールリング６０と、開口ＯＰ１と、負圧空間Ｓ１と、通気孔６ｃ，５ａとにより構成される。すなわち、排気管Ｌ１の排気弁Ｖ１が開放されると、真空ポンプ１２により負圧空間Ｓ１内の気体が吸い出され、負圧空間Ｓ１に負圧がかかる。この負圧が開口ＯＰ１を通して培養容器１１に作用することで、培養容器１１が支持面Ｍ１側に吸着される。このように、通気孔６ｃ，５ａ、負圧空間Ｓ１及び開口ＯＰ１は、真空ポンプ１２により発生した負圧を支持面Ｍ１側に伝達する経路として機能する。シールリング６０は、開口ＯＰ１の周囲において培養容器１１の下面と支持面Ｍ１との隙間を封止し、負圧空間Ｓ１内への気体の流入を防止する。このため、負圧が効率よく培養容器１１に作用し、培養容器１１がよりしっかりと吸着される。
【００５７】
支持面Ｍ１のうち、吸着部Ｒ１の周囲には、培養容器１１を吸着部Ｒ１上に位置決めするための樹脂製のガイド枠６２が設けられている。すなわち培養容器保持台２はガイド枠６２を更に有する。ガイド枠６２は、棚部６の一辺側に開いたＵ字状を呈しており、その開放端部６２ａからガイド枠６２内に培養容器１１を進入させることが可能となっている。
【００５８】
支持面Ｍ１のうち、ガイド枠６２の開放端部６２ａ同士に挟まれた領域には、４本の樹脂製のガイドレール６３，６４が設けられている。すなわち培養容器保持台２はガイドレール６３，６４を更に有する。ガイドレール６３，６４は、吸着部Ｒ１の外側に位置し、それぞれガイド枠６２に沿っている。２本のガイドレール６３は、それぞれ開放端部６２ａの内縁近傍に位置する。２本のガイドレール６４は、開放端部６２ａ同士の中間位置の近傍に位置する。ガイドレール６３，６４の上部のうち、吸着部Ｒ１側の部分には、吸着部Ｒ１側に向かうに従って支持面Ｍ１に近付くように傾斜したテーパ面６３ａ，６４ａが形成されている。
【００５９】
ガイドレール６３，６４は、開放端部６２ａ側から吸着部Ｒ１上に移動中の培養容器１１と支持面Ｍ１との間に介在して、培養容器１１を吸着部Ｒ１上に案内する。このため、移動中の培養容器１１と支持面Ｍ１とがガイドレール６３，６４により互いに離間させられる。これにより、培養容器１１がシールリング６０及び溝６ａ，６ｂ（吸着部Ｒ１の構成要素）に引っ掛ることが防止されるので、培養容器１１を開放端部６２ａ側から吸着部Ｒ１上に円滑に移送できる。
【００６０】
吸着部Ｒ１上の培養容器１１を開放端部６２ａ側に移動させるときには、テーパ面６３ａ，６４ａにより培養容器１１がガイドレール６３，６４上に案内される。このため、吸着部Ｒ１上の培養容器１１を開放端部６２ａ側に円滑に移送できる。
【００６１】
図４に示すように、底板７は棚部６に対応した矩形状を呈し、スペーサ２１は棚部６及び底板７の四隅に配置されている。底板７は、例えばアルミニウム系の金属材料により構成される。図４及び図５に示すように、底板７には２箇所の位置決孔７ａが設けられている。２箇所の位置決孔７ａは、底板７の対角方向に並び、それぞれスペーサ２１の近傍に位置している。
【００６２】
連結部９は、底板７に対応した矩形状を呈し、底板７を支持する。すなわち、連結部９は、培養容器保持台２を支持する支持面Ｍ２を有する。連結部９は、例えばアルミニウム系の金属材料により構成される。支持面Ｍ２のうち、位置決孔７ａに対応する位置には位置決突起９３が設けられている。底板７と連結部９とは、位置決孔７ａと位置決突起９３との嵌合により互いに位置決めされる。
【００６３】
支持面Ｍ２のうち、位置決突起９３同士に挟まれる領域には、環状の収容溝９ｅが形成されており、収容溝９ｅには環状のシールリング９０が収容されている。シールリング９０は、例えばシリコーンゴム等により構成され、底板７の下面と支持面Ｍ２との隙間を封止する。
【００６４】
支持面Ｍ２のうち、シールリング９０の内側の領域には、円形の凹部９ａが形成されている。凹部９ａを形成することで、支持面Ｍ２に開口ＯＰ２が形成されると共に、凹部９ａの深さに応じて負圧空間Ｓ２が形成される。負圧空間Ｓ２は負圧をかけるための空間であり、開口ＯＰ２に連通する。
【００６５】
凹部９ａの底部の中央には、複数のボルト孔９ｂが形成されており、ボルト孔９ｂの上部にはザグリ孔９ｃが形成されている。ボルト孔９ｂには上方からボルト９１が通される。ボルト９１の先端部はボルト孔９ｂを通過して振動体３０にねじ込まれ、ボルト９１の頭部はザグリ孔９ｃに収容される。振動体３０にねじ込まれたボルト９１を締め付けることにより、連結部９が振動体３０に固定されている。ボルト孔９ｂ及びザグリ孔９ｃとボルト９１との隙間には、封止剤が充填されている。
【００６６】
凹部９ａの底部のうち、振動体３０よりも外側の領域には、負圧空間Ｓ２を下方に開口させる通気孔９ｄが形成されている。連結部９の下側において、通気孔９ｄに対応する部分には接続部９２が設けられており、接続部９２内には通気孔９２ａが形成されている。通気孔９２ａは上方に開口して通気孔９ｄに連なると共に、連結部９の外周側に開口しており、その外周側の開口に排気管Ｌ３が接続されている。
【００６７】
シールリング９０と、開口ＯＰ２と、負圧空間Ｓ２と、通気孔９ｄ，９２ａとは、底板７を吸着する吸着部Ｒ２を構成する。すなわち、排気管Ｌ３の排気弁Ｖ３が開放されると、真空ポンプ１２により負圧空間Ｓ２内の気体が吸い出され、負圧空間Ｓ２に負圧がかかる。この負圧が開口ＯＰ２を通して底板７に作用することで、底板７が支持面Ｍ２側に吸着される。このように、通気孔９ｄ，９２ａ、負圧空間Ｓ２及び開口ＯＰ２は、真空ポンプ１２により発生した負圧を支持面Ｍ１側に伝達する経路として機能する。シールリング９０は、開口ＯＰ２の周囲において底板７の下面と支持面Ｍ２との隙間を封止し、負圧空間Ｓ２内への気体の流入を防止する。このため、負圧が効率よく底板７に作用し、底板７がよりしっかりと吸着される。
【００６８】
上述したように、ボルト孔９ｂは凹部９ａの底部に設けられている。すなわち、連結部９と振動体３０との固定部は、負圧空間Ｓ２の領域内に位置している。ボルト孔９ｂ及びザグリ孔９ｃとボルト９１との隙間に充填された封止剤は、固定部を構成するために生じた隙間を封止している。このことも、底板７の吸着力を確保するのに寄与している。
【００６９】
以上に説明したように、培養容器駆動装置１によれば、培養容器保持台２を駆動部３により振動させる単純な構成により、培養容器１１を振動させることができる。培養容器１１は、支持面Ｍ１に直交する方向において全体が同じ側に同時に同じ変位量で動くように振動させられる。この振動により、培養容器１１の内面の付着物が効率よく剥離される。従って、培養容器１１の内面の付着物を剥離する作業を単純な構成により自動化できる。
【００７０】
培養容器保持台２は、それぞれ支持面Ｍ１を構成する複数段の棚部６を有する。このため、支持面Ｍ１に直交する方向に沿って複数の培養容器１１を重ねて配置し、これらの培養容器１１を同時に振動させることができる。これにより、各培養容器１１の内面の付着物を同時に剥離できる。
【００７１】
培養容器保持台２は、培養容器１１の下面に比べ大きい支持面Ｍ１を有する。このため、培養容器１１全体を同じ側に同時に同じ変位量で動かし易い。
【００７２】
駆動部３は、支持面Ｍ１に直交する方向に沿って培養容器保持台２を振動させる。すなわち、駆動部３は棚部６が重なる方向に沿って培養容器保持台２を振動させるので、棚部６が重なる方向と直交する水平方向には慣性力が作用し難く、培養容器保持台２が撓み難い。このため、培養容器１１ごとの振動状態がばらつきにくく、培養容器１１ごとの剥離性のばらつきが低減される。
【００７３】
培養容器保持台２の吸着部Ｒ１は、負圧により培養容器１１を支持面Ｍ１側に吸着する。このため、負圧を支持面Ｍ１に伝達する経路を設け、その経路を負圧の発生源である真空ポンプ１２に接続するのみで吸着部Ｒ１を構成できる。また、吸着により培養容器１１を確実に保持できる。従って、駆動中の培養容器１１を単純な構成で確実に保持できる。
【００７４】
支持面Ｍ１に負圧を伝達する経路は、開口ＯＰ１及び負圧空間Ｓ１とを含み、開口ＯＰ１及び負圧空間Ｓ１は溝６ａ，６ｂにより構成されている。溝６ａ，６ｂにより開口ＯＰ１及び負圧空間Ｓ１の両方を構成できるので、吸着部Ｒ１の構成をより単純化できる。また、互いに繋がる複数の溝６ａ，６ｂを形成することにより、培養容器１１の形状及び大きさに応じて開口ＯＰ１の分布を自在に調整し、培養容器１１をより確実に保持できる。
【００７５】
培養容器駆動装置１は、圧力計ＰＧ１による検出結果に基づいて、培養容器１１の不完全な吸着を検知する吸着異常検知部（制御部５）を更に備えている。このため、負圧の値を利用した単純な構成により、培養容器１１の不完全な吸着を検知し、駆動中の培養容器１１をより確実に保持できる。
【００７６】
吸着部Ｒ１は棚部６ごとに設けられている。このため、複数の培養容器１１を単純な構成で確実に保持できる。また、一つの真空ポンプ１２を複数の吸着部Ｒ１で兼用し、培養容器駆動装置１の構成を更に単純化できる。
【００７７】
培養容器駆動装置１は、連結部９を更に備えている。連結部９は、駆動部３に固定され、培養容器保持台２を吸着することで培養容器保持台２と駆動部３とを連結する。このため、培養容器１１を保持した状態のままで、培養容器保持台２を駆動部から分離し、より多様な処理を行うことができる。例えば、図６に示すように、培養容器保持台２全体を傾け、各培養容器１１の送液ポート１１ａから培養液及び細胞を排出する処理を行うことができる。また、一つの真空ポンプ１２を棚部６の吸着部Ｒ１と連結部９の吸着部Ｒ２とで兼用し、培養容器駆動装置１の構成を更に単純化できる。連結部９は、培養容器保持台２に固定され、駆動部３を吸着するものであってもよい。
【００７８】
ここで、培養容器保持台の吸着部の変形例について説明する。図７及び図８に示す培養容器保持台２Ａは、溝６ａ，６ｂにより構成される吸着部Ｒ１を、複数の孔６ｅ及び空洞６ｆにより構成される吸着部Ｒ３に置き換えたものである。
【００７９】
空洞６ｆは、培養容器保持台２Ａの棚部６Ａ内に設けられ、シールリング６０に囲まれる領域の全域に亘っている。各孔６ｅは、シールリング６０に囲まれる領域内において棚部６Ａの上側に形成され、支持面Ｍ１と空洞６ｆとに開口している。すなわち、複数の孔６ｅは支持面Ｍ１に形成されると共に、空洞６ｆにより互いに連通させられている。
【００８０】
複数の孔６ｅを形成することで支持面Ｍ１に複数の開口ＯＰ３が形成されると共に、複数の孔６ｅ及び空洞６ｆにより一つの負圧空間Ｓ３が形成される。負圧空間Ｓ３は負圧をかけるための空間であり、開口ＯＰ３に連通する。
【００８１】
孔６ｅは、シールリング６０に囲まれる領域の中心近傍から周縁近傍に亘って点在すると共に、シールリング６０の全周に亘って点在するように配置されている。これにより、シールリング６０の内側の領域内において、開口ＯＰ３が広範囲に行き渡っている。すなわち、開口ＯＰ３は培養容器１１の形状及び大きさに合うように分布している。
【００８２】
棚部６Ａの下部には、負圧空間Ｓ３を下方に開口させる通気孔６ｇが形成されている。通気孔６ｇは、空洞６ｆの周縁寄りに位置し、接続部６５の通気孔６５ａに連なっている。これにより、開口ＯＰ３及び負圧空間Ｓ３は、開口ＯＰ１及び負圧空間Ｓ１と同様に機能する。すなわち、培養容器保持台２Ａにおいて、培養容器１１を吸着する吸着部Ｒ３は、シールリング６０と、開口ＯＰ３と、負圧空間Ｓ３と、通気孔６ｇ，５ａとにより構成される。
【００８３】
培養容器保持台２Ａによっても、培養容器保持台２と同様に、駆動中の培養容器１１を単純な構成で確実に保持できる。また、孔６ｅの数及び配置等を調整することにより、培養容器１１の形状及び大きさに応じて開口ＯＰ３の分布を自在に調整し、培養容器１１をより確実に保持できる。
【００８４】
なお、連結部９の吸着部Ｒ２と同様に、一つの凹部により吸着部を構成してもよい。更に、棚部６の保持部は、例えば把持機構又はロック機構等、吸着以外の手段により培養容器１１を保持するものであってもよい。
【００８５】
連結部９の吸着部を、棚部６の吸着部Ｒ１と同様に複数の溝により構成してもよいし、棚部６Ａの吸着部Ｒ３と同様に複数の孔及び空洞により構成してもよい。更に、連結部９は、例えば把持機構又はロック機構等、吸着以外の手段により培養容器保持台２又は駆動部３を保持するものであってもよい。
【００８６】
〔培養システム〕
図９に示すように、培養システム１００は、培養容器駆動装置１と、培養容器１１と、輸液装置２００と、スクレーパ１３と、スクレーパ駆動装置３００と、インキュベータ４００と、システム制御部１１０とを有する。
【００８７】
輸液装置２００は、供給容器２０１Ａ，２０１Ｂと、回収容器２０２と、送液管Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８とを有し、培養容器１１内に液体を供給し又は培養容器１１内から液体を排出する。供給容器２０１Ａは、培養容器１１への供給用の培養液を収容する。培養液は、培養対象の栄養となる成分を含む液体である。供給容器２０１Ｂは、培養容器１１への供給用の洗浄液を収容する。洗浄液は例えばｐＨ緩衝液である。回収容器２０２は、培養容器１１から排出された液体を収容する。
【００８８】
送液管Ｌ４は、培養容器１１の送液ポート１１ａに接続される。４段の棚部６上に配置される４個の培養容器１１からそれぞれ延出する４本の送液管Ｌ４は、１本の送液管Ｌ５に合流する。送液管Ｌ５は３本の送液管Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８に分岐し、送液管Ｌ６は供給容器２０１Ａに接続され、送液管Ｌ７は供給容器２０１Ｂに接続され、送液管Ｌ８は回収容器２０２に接続される。すなわち、送液管Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８は、培養容器１１と供給容器２０１Ａ，２０１Ｂ及び回収容器２０２とを接続する。
【００８９】
送液管Ｌ４，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８には送液弁Ｖ４，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８がそれぞれ設けられている。送液弁Ｖ４，Ｖ６，Ｖ７，Ｖ８は例えば電磁弁である。送液管Ｌ５にはポンプＰ１が設けられている。培養容器１１への液体供給に際して、ポンプＰ１は供給容器２０１Ａ，２０１Ｂ側から培養容器１１側に液体を圧送する。培養容器１１からの液体排出に際して、ポンプＰ１は培養容器１１側から回収容器２０２側に液体を圧送する。
【００９０】
スクレーパ１３は、培養容器１１内に封入され、培養容器１１の底部の中央に取り付けられている。スクレーパ１３は、培養容器１１の底面に直交する軸を中心に回転自在となっており、その回転軸から互いに逆側に延在した一対の回転アーム１３ｃを有する。一対の回転アーム１３ｃの上部には、一対の永久磁石１３ａがそれぞれ設けられている。一対の回転アーム１３ｃの下部には、一対のブレード１３ｂがそれぞれ設けられている。ブレード１３ｂは、回転アーム１３ｃから下側に張り出し、培養容器１１の底面に接する。
【００９１】
スクレーパ駆動装置３００は、培養容器駆動装置１の周囲に設置され、培養容器駆動装置１側に延出する４本の支持アーム３０１を有する。４本の支持アーム３０１は、４段の棚部６にそれぞれ対応するように上下に並んでいる。各支持アーム３０１先端部の上には、駆動回転体３０２が取り付けられている。駆動回転体３０２は、上下方向に沿う軸を中心に回転自在となっており、その回転軸から互いに逆側に延在した一対の回転アーム３０２ｂを有する。一対の回転アーム３０２ｂの上部には、一対の永久磁石３０２ａがそれぞれ設けられている。
【００９２】
スクレーパ駆動装置３００は、支持アーム３０１を伸縮させるアクチュエータを内蔵しており、支持アーム３０１を伸縮させることで棚部６の下の駆動位置（図１１参照）と棚部６の周囲の待機位置との間で駆動回転体３０２を移送する。また、スクレーパ駆動装置３００は、棚部６の下に配置された駆動回転体３０２を回転させるアクチュエータを内蔵している。
【００９３】
駆動回転体３０２が駆動位置にあるときに、永久磁石３０２ａは、永久磁石１３ａと協働して磁力を発生する。この磁力により、駆動回転体３０２からスクレーパ１３に動力が伝わる。このため、駆動回転体３０２が回転すると、それに伴ってスクレーパ１３も回転する。すなわち、スクレーパ駆動装置３００は、培養容器１１の外側から磁力によりスクレーパ１３を駆動する。永久磁石１３ａと永久磁石３０２ａとの間の磁力が弱められないように、棚部６は、例えばアルミニウム系の金属のような非磁性材料により構成されることが好ましい。
【００９４】
なお、必ずしもスクレーパ１３及び駆動回転体３０２の両方に永久磁石が配置されていなくてもよく、スクレーパ１３及び駆動回転体３０２の一方には永久磁石の代わりに鉄等の軟磁性体が配置されていてもよい。
【００９５】
インキュベータ４００は、上下方向に並ぶ複数のセルＣ１を有する恒温装置であり、培養容器駆動装置１に対して独立して設けられている。各セルＣ１は、培養容器１１を収容する。インキュベータ４００は、セルＣ１内を培養に適した温度に保つことにより、培養容器１１内における培養を促進する。
【００９６】
システム制御部１１０は、例えばコンピュータにより構成され、培養容器駆動装置１、輸液装置２００及びスクレーパ駆動装置３００を制御することで培養手順の一部を自動的に実行する。
【００９７】
以下、培養システム１００を用いた細胞培養の手順を説明する。まず、ユーザーは、図１０に示すように、培養容器駆動装置１の４段の棚部６上に培養容器１１を設置し（Ｓ０１）、各培養容器１１の送液ポート１１ａに送液管Ｌ４を接続する（Ｓ０２）。培養容器１１内には、予め培養対象を含む複数種類の細胞と、スクレーパ１３とが封入されている。以下の説明では、複数種類の細胞の一例として単球及びリンパ球が封入されているものとする。システム制御部１１０は、培養容器１１を保持するように培養容器駆動装置１を制御する。
【００９８】
次に、システム制御部１１０は、培養容器１１を開放することなく、培養容器１１に対し洗浄液を供給するように輸液装置２００を制御する（Ｓ０３）。具体的には、輸液装置２００を制御することで、送液弁Ｖ４，Ｖ７を開き、送液弁Ｖ６，Ｖ８を閉じた状態で、ポンプＰ１により供給容器２０１Ｂから培養容器１１に洗浄液を圧送する。
【００９９】
次に、システム制御部１１０は、振動体３０を振動させるように駆動部３を制御する第１振動制御を実行する（Ｓ０４）。このとき、振動の周波数及び振幅は、単球に比べ多くのリンパ球を培養容器１１の内面から剥離可能となるように設定される。すなわち、システム制御部１１０は振動剥離制御部として機能し、培養容器１１を開放することなく培養容器１１の内面の付着物を剥離可能な条件で、培養容器保持台２を振動させるように培養容器駆動装置１を制御する。振動剥離制御部としてのシステム制御部１１０は、単球に比べ多くのリンパ球を培養容器１１の内面から剥離可能な条件で、培養容器保持台２を振動させるように培養容器駆動装置１を制御する。
【０１００】
次に、システム制御部１１０は、剥離したリンパ球を含む懸濁液を培養容器１１から排出するように輸液装置２００を制御する（Ｓ０５）。具体的には、送液弁Ｖ４，Ｖ８を開き、送液弁Ｖ６，Ｖ７を閉じた状態で、ポンプＰ１により培養容器１１から回収容器２０２に懸濁液を圧送するように輸液装置２００を制御する。回収容器２０２に回収された懸濁液は廃棄される。
【０１０１】
洗浄液の排出において培養容器保持台２を駆動部３から分離し、洗浄液の排出後に培養容器保持台２と駆動部３とを再度連結してもよい。これにより、培養容器１１から洗浄液を排出するときに、各培養容器１１の送液ポート１１ａが下側になるように培養容器保持台２全体を傾けることができる（図６参照）。培養容器保持台２を傾ける処理は、ユーザーの手作業により実行してもよいし、専用の装置により自動的に実行してもよい。
【０１０２】
次に、システム制御部１１０は、培養容器１１を開放することなく、培養容器１１に対し培養液を供給するように輸液装置２００を制御する（Ｓ０６）。具体的には、送液弁Ｖ４，Ｖ６を開き、送液弁Ｖ７，Ｖ８を閉じた状態で、ポンプＰ１により供給容器２０１Ｂから培養容器１１に培養液を圧送するように、輸液装置２００を制御する。
【０１０３】
次に、システム制御部１１０は、培養容器１１の保持を解除するように培養容器保持台２を制御する。ユーザーは、培養容器１１の送液ポート１１ａから送液管Ｌ４を取り外し、培養容器１１をインキュベータ４００に移送し（Ｓ０７）、インキュベータ４００のセルＣ１内に収容する。
【０１０４】
インキュベータ４００により、セルＣ１内の温度が単球の培養に適した温度に保たれ、単球の培養が促進される。これにより、単球由来の樹状細胞（単球の分化物）が培養される（Ｓ０８）。
【０１０５】
次に、ユーザーは、培養完了後の培養容器１１を培養容器駆動装置１に移送し、４段の棚部６上に培養完了後の培養容器１１を再設置し（Ｓ０９）、各培養容器１１の送液ポート１１ａに送液管Ｌ４を接続する（Ｓ１０）。システム制御部１１０は、培養容器１１を保持するように培養容器駆動装置１を制御する。
【０１０６】
次に、システム制御部１１０は、振動体３０を振動させるように駆動部３を制御する第２振動制御を実行する（Ｓ１１）。このとき、振動の周波数及び振幅は、樹状細胞を培養容器１１の内面から剥離可能となるように設定される。すなわち、振動剥離制御部としてのシステム制御部１１０は、インキュベータ４００における培養後に、単球の分化物を培養容器１１の内面から剥離可能な条件で培養容器保持台２を振動させるように、培養容器駆動装置１を更に制御する。
【０１０７】
次に、システム制御部１１０は、剥離した樹状細胞を含む懸濁液を培養容器１１内から排出するように輸液装置２００を制御する（Ｓ１２）。具体的には、送液弁Ｖ４，Ｖ８を開き、送液弁Ｖ６，Ｖ７を閉じた状態で、ポンプＰ１により培養容器１１から回収容器２０２に懸濁液を圧送するように輸液装置２００を制御する。これにより、培養容器１１の内面から剥離した樹状細胞が回収容器２０２に回収される。
【０１０８】
懸濁液の排出において培養容器保持台２を駆動部３から分離し、懸濁液の排出後に培養容器保持台２と駆動部３とを再度連結してもよい。これにより、培養容器１１から懸濁液を排出するときに、各培養容器１１の送液ポート１１ａが下側になるように培養容器保持台２全体を傾けることができる（図６参照）。培養容器保持台２を傾ける処理は、ユーザーの手作業により実行してもよいし、専用の装置により自動的に実行してもよい。
【０１０９】
次に、システム制御部１１０は、培養容器１１を開放することなく、培養容器１１に対し洗浄液を供給するように輸液装置２００を制御する（Ｓ１３）。具体的には、送液弁Ｖ４，Ｖ７を開き、送液弁Ｖ６，Ｖ８を閉じた状態で、ポンプＰ１により供給容器２０１Ｂから培養容器１１に洗浄液を圧送するように、輸液装置２００を制御する。
【０１１０】
次に、システム制御部１１０は、培養容器１１を開放することなく、駆動回転体３０２を駆動位置に移送して回転させるようにスクレーパ駆動装置３００を制御する（Ｓ１４、図１１参照）。これにより、スクレーパ１３が回転駆動され、スクレーパ１３のブレード１３ｂが培養容器１１の内面を掻く。すなわち、システム制御部１１０は、スクレーパ１３により培養容器１１の内面の付着物を掻き取らせるようにスクレーパ駆動装置３００を制御する掻取制御部として機能する。
【０１１１】
次に、システム制御部１１０は、掻き落とされた樹状細胞を含む懸濁液を培養容器１１内から排出するように輸液装置２００を制御する（Ｓ１５）。具体的には、送液弁Ｖ４，Ｖ８を開き、送液弁Ｖ６，Ｖ７を閉じた状態で、ポンプＰ１により培養容器１１から回収容器２０２に懸濁液を圧送するように輸液装置２００を制御する。これにより、培養容器１１の内面から掻き落とされた樹状細胞が回収容器２０２に回収される。
【０１１２】
以上に説明した培養システム１００によれば、インキュベータ４００における培養後に、振動剥離制御部としてのシステム制御部１１０により培養容器駆動装置１を制御することで、培養容器１１の内面の付着物を剥離して効率よく回収できる。更に、掻取制御部としてのシステム制御部１１０によりスクレーパ駆動装置３００を制御することで、培養容器１１の内面に残存した付着物を掻き落として回収できる。従って、より多くの付着物を効率よく回収できる。
【０１１３】
振動剥離制御部としてのシステム制御部１１０は、培養容器１１を開放することなく当該培養容器１１の内面の付着物を剥離可能な条件で培養容器保持台２を振動させるように培養容器駆動装置１を制御する。このため、培養容器１１を開放する作業を行うことなく、培養容器１１の内面の付着物を剥離できる。また、培養容器１１内への異物の混入を防止するための配慮を軽減できる。従って、培養容器１１の内面の付着物をより効率よく剥離できる。
【０１１４】
培養システム１００は、培養容器保持台２に保持された培養容器１１を開放することなく、当該培養容器１１内に液体を供給し又は当該培養容器１１内から液体を排出する輸液装置２００を更に備える。このため、培養容器１１を開放することなく、培養液等の液体を培養容器１１内に供給する工程、培養容器１１の内面の付着物を振動により剥離させる工程及び剥離した付着物を液体と共に回収する工程を行うことができる。このため、培養及び回収を効率よく行うことができる。
【０１１５】
スクレーパ１３は培養容器１１内に収容され、スクレーパ駆動装置３００は培養容器１１の外側から磁力によりスクレーパ１３を駆動する。このため、培養容器１１を開放することなく、培養容器１１の内面の付着物を掻き取って回収する工程を更に行うことができる。このため、培養後の回収を更に効率よく行うことができる。
【０１１６】
振動剥離制御部としてのシステム制御部１１０は、インキュベータ４００における培養前に、単球に比べ多くのリンパ球を培養容器１１の内面から剥離可能な条件で培養容器保持台２を振動させるように、培養容器駆動装置１を制御する。培養容器１１の内面に付着したリンパ球を剥離して除去することにより、培養容器１１内における単球の比率を十分に高めた後に、インキュベータ４００において単球の培養を促進できる。これにより、単球由来の樹状細胞を効率よく培養できる。
【０１１７】
振動剥離制御部としてのシステム制御部１１０は、インキュベータ４００における培養後に、樹状細胞を培養容器１１の内面から剥離可能な条件で培養容器保持台２を振動させるように、培養容器駆動装置１を更に制御する。これにより、樹状細胞を効率よく培養できるのに加え、培養容器１１の内面に付着した樹状細胞を効率よく剥離して回収できる。
【０１１８】
インキュベータ４００と培養容器駆動装置１とは互いに独立して設けられている。このため、インキュベータ４００における培養と、培養容器駆動装置１における付着物の剥離とを独立して進行させることができる。これにより、培養に要する時間（以下、「培養時間」という。）と剥離に要する時間（以下、「剥離時間」という。）との違いに応じて培養及び剥離の実行周期を調節し、培養システム１００を高効率に稼働させることができる。例えば、培養時間が剥離時間に比べ長い場合には、インキュベータ４００に配置する培養容器１１の数を培養容器駆動装置１に配置する培養容器１１の数に比べ多くしつつ、剥離の実行周期を培養の実行周期に比べ短くすることで、培養システム１００を高効率に稼働させることができる。
【０１１９】
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、培養容器保持台２は必ずしも複数段の棚部を有しなくてよい。
【実施例】
【０１２０】
以下、実施例及び比較例について説明するが、本発明はこれらの実施例又は比較例に限定されるものではない。【０１２１】
〔回収効率の比較評価〕
以下の実施例及び比較例について付着物の回収効率の比較評価を行った。【０１２２】
（実施例１）
細胞Ａについて、一定量の細胞を培養容器の底面の中心（スポットａ）のみに播種接着させた４個の培養容器１１、一定量の細胞を培養容器の底面の最外端（スポットｂ）のみに播種接着させた４個の培養容器１１、一定量の細胞をスポットａとスポットｂの中間（スポットｃ）のみに播種接着させた４個の培養容器１１を準備した。細胞Ｂについても同様に、一定量の細胞をスポットａのみに播種接着させた４個の培養容器１１、一定量の細胞をスポットｂのみに播種接着させた４個の培養容器１１、一定量の細胞をスポットｃのみに播種接着させた４個の培養容器１１を準備した。細胞Ａはリンパ球であり、細胞ＢはＢａｌｌ−１細胞である。各培養容器１１を培養容器保持台２の棚部６に設置し、各培養容器１１内に洗浄液を供給した。そして、図１２（ａ）に示すように培養容器１１が鉛直方向に沿って振動するように培養容器保持台２を振動させた。振動の波形を正弦波形とし、周波数を約５３Ｈｚとし、振幅を約１．７ｍｍとした。培養容器保持台２の振動を停止させた後、細胞を含む懸濁液を各培養容器１１内から回収した。【０１２３】
（実施例２）
実施例１と同様に全２４個の培養容器１１を準備した。培養容器保持台２の振動の周波数を約２０Ｈｚとし、振幅を約５ｍｍとした以外は実施例１と同じ条件にて、各培養容器１１内から細胞を含む懸濁液を回収した。【０１２４】
（実施例３）
実施例１と同様に全２４個の培養容器１１を準備した。培養容器保持台２の振動の周波数を約１００Ｈｚとし、振幅を約０．６ｍｍとした以外は実施例１と同じ条件にて、各培養容器１１内から細胞を含む懸濁液を回収した。【０１２５】
（実施例４）
実施例１と同様に全２４個の培養容器１１を準備した。培養容器保持台２の振動の周波数を約２ｋＨｚとし、振幅を約０．０５ｍｍとした以外は実施例１と同じ条件にて、各培養容器１１内から細胞を含む懸濁液を回収した。【０１２６】
（比較例１）
実施例１と同様に全２４個の培養容器１１を準備した。図１２（ｂ）に示すように、培養容器１１が水平な一直線に沿って振動するように培養容器保持台２を振動させ、振動の周波数を約３．３Ｈｚとし、振幅を約２０ｍｍとした以外は実施例１と同じ条件にて、各培養容器１１内から細胞を含む懸濁液を回収した。【０１２７】
（比較例２）
実施例１と同様に全２４個の培養容器１１を準備した。図１２（ｃ）に示すように、培養容器１１の中心部が周期的に円を描くように培養容器保持台２を振動させ、振動の周波数を約３３Ｈｚとし、培養容器１１の中心部が描く円の半径を約２ｍｍとした以外は実施例１と同じ条件にて、各培養容器１１内から細胞を含む懸濁液を回収した。【０１２８】
（比較例３）
実施例１と同様に全２４個の培養容器１１を準備した。図１２（ｄ）に示すように、培養容器１１を水平に横切る軸を中心に培養容器１１が周期的に傾動するように、培養容器保持台２を振動させ、振動の周波数を約２Ｈｚとし、傾動角度の振幅を約１０°とした以外は実施例１と同じ条件にて、各培養容器１１内から細胞を含む懸濁液を回収した。【０１２９】
（比較例４）
実施例１と同様に全２４個の培養容器１１を準備し、各培養容器１１内に洗浄液を供給した。図１３に示す培養容器駆動装置５００により、各培養容器１１の容器下面に鉛直方向の衝撃力を部分的に繰り返し加えた後、各培養容器１１内から細胞を含む懸濁液を回収した。図１３に示すように、培養容器駆動装置５００は、培養容器１１を支持する支持板５１０と、支持板５１０の下方に配置された本体５２０とを有する。本体５２０は、水平方向に並びそれぞれ上方に突出したプランジャ５２１，５２２を有し、プランジャ５２１，５２２を交互に突き上げて支持板５１０に衝突させることで、培養容器１１の容器下面に繰り返し衝撃力を加える。各培養容器１１について、衝撃力の繰り返しの周波数を約２０Ｈｚとした。また、培養容器１１の上下動の幅が５ｍｍとなるように、衝撃力の強さを調整した。【０１３０】
（比較例５）
実施例１と同様に全２４個の培養容器１１を準備し、各培養容器１１内に洗浄液を供給した。各培養容器１１に超音波振動を与えた後、各培養容器１１内から細胞を含む懸濁液を回収した。超音波の周波数を約２０ｋＨｚとし、振幅を０．０１ｍｍとした。【０１３１】
（比較例６）
実施例１と同様に全２４個の培養容器１１を準備し、各培養容器１１内に洗浄液を供給した。各培養容器１１に対し、手作業によるピペッティングを行い、細胞を含む懸濁液を培養容器１１内から回収した。ピペッティングにより供給する液体の線速度（培養容器１１の内面に沿う流速）を約２０ｃｍ／ｓｅｃとした。【０１３２】
（評価結果）
実施例１〜４及び比較例１〜６のそれぞれについて、培養容器１１内に残存する細胞の量（以下、「残存量」という。）の平均値を求めた。そして、比較例６を基準にして、実施例１〜４及び比較例１〜５の各例の細胞の剥離性を評価した。具体的には、比較例６の残存量の平均値を１とし、これに合わせて各例の残存量の平均値を換算し（以下、この換算値を「剥離性評価値」という。）、剥離性評価値の大きさによって細胞の剥離性を評価した。【０１３３】
実施例１〜４及び比較例１〜５のそれぞれについて、スポットａにおける残存量の平均値ａと、スポットｂにおける残存量の平均値ｂと、スポットｃにおける残存量の平均値ｃとを求めた。そして、平均値ａ〜ｃの最小値に対する平均値ａ〜ｃの最大値の比率を算出し（以下、この算出値を「均一性評価値」という。）、均一性評価値の大きさによって剥離の均一性を評価した。【０１３４】
実施例１〜４及び比較例１〜５のそれぞれについて、培養容器１１から回収した細胞の生存率の平均値を算出した。【０１３５】
剥離性の評価結果を図１４に示す。図１４中における「ＯＫ」は、剥離性評価値が１．２未満であることを意味し、「ＮＧ」は、剥離性評価値が１．２以上であることを意味している。図１４に示すように、比較例１〜３の剥離性評価値はいずれも１．３以上であるのに対し、実施例１〜４の剥離性評価値はいずれも１．１未満であった。この理由は次のように推定される。実施例１〜４では、支持面Ｍ１に直交する方向において、培養容器１１全体が同じ側に同時に同じ変位量で動く。このような振動が生じると、図１７に示すように、培養容器１１内の液面にはファラデー波ＷＦが生じる。ファラデー波ＷＦが生じた状態において、液中には、支持面Ｍ１に沿って並ぶ多数の旋回流ＲＦが生じる。各旋回流ＲＦは、支持面Ｍ１に交差する面に沿って旋回し、培養容器１１の内面１１ｂに沿う流れＨＦを発生させる。この流れＨＦにより、培養容器１１の内面の付着物が効率よく剥離される。【０１３６】
剥離の均一性の評価結果を図１５に示す。図１５中における「ＯＫ」は、均一性評価値が１．２未満であることを意味し、「ＮＧ」は、均一性評価値が１．２以上であることを意味している。図１５に示すように、比較例１〜４の均一性評価値はいずれも１．３以上であるのに対し、実施例１〜４の均一性評価値はいずれも１．１未満であった。この理由は次のように推定される。すなわち、比較例１〜３のように、培養容器１１を水平方向に沿って振動させる方式では、培養容器１１内における液の動きが不均一になり易く、細胞の剥離も不均一になり易い。比較例４では衝撃が与えられた部分では液の動きが大きいが、その周囲では液の動きが減衰するため、細胞の剥離が不均一になり易い。これに対し、実施例１〜４では、支持面Ｍ１に直交する方向において、培養容器１１全体が同じ側に同時に同じ変位量で動くので、培養容器１１の液全体に均一なファラデー波が生じ易く、これにより剥離の均一性が高くなる。【０１３７】
なお、比較例１〜３では、棚部６の積層方向と直交する水平方向に沿って培養容器保持台２が振動させられるので、水平方向に慣性力が作用して培養容器保持台２に撓みが発生する。この撓みにより、培養容器１１ごとの振動状態がばらつき（上段になるにつれて培養容器１１の振幅が大きくなり）、容器ごとの剥離性にばらつきが生じる。これに対し実施例１では、棚部６の積層方向に沿って培養容器保持台２が振動させられるので、水平方向に慣性力が作用し難く、培養容器保持台２に撓みが発生し難い。この点も、剥離の均一性の向上に寄与しているものと考えられる。【０１３８】
細胞の生存率の評価結果を図１６に示す。図１６に示すように、実施例１〜４及び比較例１〜４における細胞の生存率はいずれも１００％に近い値となっているのに対し、比較例５における細胞の生存率は著しく低かった。この理由は次のように推定される。すなわち、比較例５では、超音波振動のエネルギーにより一部の細胞が破砕されるに至った。これに対し、実施例１〜４及び比較例１〜４では、培養容器が振動する周波数は超音波の周波数に遥かに小さいので、培養容器を超音波振動させるのに比べて細胞に加わるエネルギーが小さく、振動により破砕される細胞が少なった。【０１３９】
〔周波数及び振幅との影響の評価〕
上述した実施例１において、周波数及び振幅を様々な値に変え、細胞の剥離性を比較した。図１８及び図１９は、上記剥離性評価値に比例した直径の丸印を、周波数及び振幅の座標上に配置した図である。図１９における横軸及び縦軸は対数表示となっている。図１８及び図１９中に一点鎖線で示される曲線は、剥離性評価値が約１に相当する丸印を結ぶ近似曲線である。実線で示される曲線は、剥離性評価値が約０．７である場合に相当する丸印を結ぶ近似曲線である。破線で示される曲線は、剥離性評価値が約１．２である場合に相当する丸印を結ぶ近似曲線である。【０１４０】
図１８及び図１９に示す結果から、振幅を一定にして周波数を大きくすれば剥離性が向上し、振幅を一定にして周波数を小さくすれば剥離性が低下することが確認された。周波数を一定にして振幅を大きくすれば剥離性が向上し、周波数を一定にして振幅を小さくすれば剥離性が低下することが確認された。【０１４１】
また、一点鎖線で示される曲線の右上側になるように周波数及び振幅を設定すれば、ピペッティングに対し同等以上の剥離性が得られることが推定される。このことから、実施例１〜４の振動状態によれば、ピペッティングに対し同等以上の剥離性を得るための周波数及び振幅を幅広い範囲で選択可能であり、装置の特性に応じて周波数及び振幅を柔軟に設定可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本開示は細胞を培養するシステムに利用可能である。
【符号の説明】
【０１４３】
１…培養容器駆動装置、２，２Ａ…培養容器保持台、３…駆動部、６，６Ａ…棚部、１１…培養容器、１３…スクレーパ、１００…培養システム、１１０…システム制御部（振動剥離制御部、掻取制御部）、２００…輸液装置、３００…スクレーパ駆動装置、４００…インキュベータ、Ｍ１…支持面、Ｒ１…吸着部（保持部）。
【図１】
2015033616.tif 000003
【図２】
2015033616.tif 000004
【図３】
2015033616.tif 000005
【図４】
2015033616.tif 000006
【図５】
2015033616.tif 000007
【図６】
2015033616.tif 000008
【図７】
2015033616.tif 000009
【図８】
2015033616.tif 000010
【図９】
2015033616.tif 000011
【図１０】
2015033616.tif 000012
【図１１】
2015033616.tif 000013
【図１２】
2015033616.tif 000014
【図１３】
2015033616.tif 000015
【図１４】
2015033616.tif 000016
【図１５】
2015033616.tif 000017
【図１６】
2015033616.tif 000018
【図１７】
2015033616.tif 000019
【図１８】
2015033616.tif 000020
【図１９】
2015033616.tif 000021
【国際調査報告】
2015033616.tif 000022
2015033616.tif 000023