(57)【要約】インキュベータ内に設置された細胞培養容器中の培地を簡易に自動で交換可能にすることを目的として、本発明の細胞培養システムは、細胞を培養するための培地を保持する培地保存手段（３）と、培地保存手段（３）と連結し、培地保存手段（３）から供給された培地を一時保持するための保持空間と、培地を排出するための排出口を備えた一時保持手段（４）と、該一時保持手段（４）の排出口と連結し、一時保持手段（４）から排出された培地を細胞培養容器（７）に供給する培地供給手段（６）と、細胞培養容器（４）から培地を排出する排出手段（８）とを備えた細胞培養システムであって、培地供給手段は、一時保持手段から排出された培地を、所定の周期で断続的に細胞培養容器（４）に供給するための培地断続供給機構を備える。
2016072460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞を培養するための培地を保持する培地保存手段と、
前記培地保存手段と連結し、前記培地保存手段から供給された培地を一時保持するための保持空間と、培地を排出するための排出口を備えた一時保持手段と、
該一時保持手段の前記排出口と連結し、前記一時保持手段から排出された培地を細胞培養容器に供給する培地供給手段と、
前記細胞培養容器から培地を排出する排出手段と、
を備えた細胞培養システムであって、
前記細胞培養容器は、前記培地供給手段より重力方向で下の位置で前記培地供給手段と連結し、
前記培地供給手段は、サイフォンの原理により前記一時保持手段から前記細胞培養容器に培地を断続的に供給することができる流路を備えている細胞培養システム。
【請求項２】
細胞を培養するための培地を保持する培地保存手段と、
前記培地保存手段と連結し、前記培地保存手段から供給された培地を一時保持するための保持空間と、培地を排出するための排出口を備えた一時保持手段と、
該一時保持手段の前記排出口と連結し、前記一時保持手段から排出された培地を細胞培養容器に供給する培地供給手段と、
前記細胞培養容器から培地を排出する排出手段と、
を備えた細胞培養システムであって、
前記細胞培養容器は、前記培地供給手段より重力方向で下の位置で前記培地供給手段と連結し、
前記培地供給手段は、前記保持空間内の培地が所定の量に達した時に流路を開く供給ゲート備えている細胞培養システム。
【請求項３】
前記培地供給手段は、前記細胞培養容器に供給する前の培地を、前記一時保持手段の排出口より重力方向で上の位置かつ前記保持空間の重力方向で最大の高さより低い位置を通過させる流路を備えた請求項１に記載の細胞培養システム。
【請求項４】
前記排出口は、前記一時保持手段底面から所定の高さの位置の前記一時保持手段側面に配置され、
前記培地供給手段は、前記排出口から前記一時保持手段の外部に流路を形成する請求項３に記載の細胞培養システム。
【請求項５】
前記培地供給手段は、前記一時保持手段の排出口から前記一時保持手段の内部に流路を形成し、
前記一時保持手段の排出口に接続した前記培地供給手段の端とは逆の端が、前記一時保持手段の底面から間隙を開けた近傍に開口部を有している請求項３に記載の細胞培養システム。
【請求項６】
前記供給ゲートが、前記保持空間内の培地が所定の重さに達したときに流路を開く請求項２に記載の細胞培養システム。
【請求項７】
前記供給ゲートが、前記保持空間内の培地上面が所定の高さに達したときに流路を開く請求項２に記載の細胞培養システム。
【請求項８】
前記細胞培養容器は、内部の培地上面の高さが所定の高さに達したときに培地を外部に排出するための排出口を備えた請求項１から請求項７のいずれかに記載の細胞培養システム。
【請求項９】
前記培地保存手段から前記一時保持手段に供給される培地の供給速度を制御する供給速度調整手段を備えた請求項１から請求項８のいずれかに記載の細胞培養システム。
【請求項１０】
培地を供給するための供給口と、培地を排出するための排出口と、該排出口に接続した管状部材を備えた細胞培養容器であって、
前記管状部材は、サイフォンの原理により前記細胞培養容器内の培地を断続的に排出することができる流路を形成する細胞培養容器。
【請求項１１】
前記管状部材は、前記排出口より重力方向で上の位置かつ前記細胞培養容器内の空間の重力方向で最大の高さより低い位置を通過する流路を形成する請求項１０に記載の細胞培養容器。
【請求項１２】
前記排出口は、前記細胞培養容器の底面から所定の高さの位置の前記細胞培養容器の側面に配置され、
前記管状部材は、前記排出口から前記細胞培養容器の外部に流路を形成する請求項１１に記載の細胞培養容器。
【請求項１３】
前記管状部材は、前記排出口から前記細胞培養容器の内部に流路を形成し、
前記管状部材の前記排出口に接続した端とは逆の端が、前記細胞培養容器の前記底面から間隙を開けた近傍に開口部を有している請求項１１に記載の細胞培養容器。
【請求項１４】
請求項１０から請求項１３のいずれかに記載の細胞培養容器と、
該細胞培養容器の前記供給口から内部に培地を供給する培地供給手段とを備えた細胞培養システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞培養容器内の培地を自動交換可能な細胞培養システムおよび細胞培養容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、幹細胞研究や再生医療の進展に伴い、臨床用途の細胞を大量に調製することが要求されている。臨床用途の細胞の調製には厳しい基準に適った環境での作業が求められ、そのため、作業者が作業空間に立ち入る際には使い捨ての作業着に着替えたりするなど大変な手間とコストが発生している。また、作業者による作業工程は培養系が汚染される機会となっている。したがって、作業者が作業空間に立ち入り作業をする回数をできる限り少なくし、可能な作業については人手によらず自動で行うことが求められている。
細胞を培養するには定期的に培地（細胞培養液）の交換が必要となるが、培地交換は培養系の汚染（コンタミネーション）のリスクを伴い、可能な限り人手を介さずに自動で行えることが望ましい。自動で培地を交換するシステムとして、搬送ロボットにより培養容器をインキュベータと培地交換ロボットの間で移動させるシステムが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６２８５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
臨床用途の細胞の調製には厳しい基準が設定されており、培養系が汚染されるリスクはなるべく排除する必要があるため、培地交換の過程を自動化することが有利となるが、特許文献１のような自動培地交換システムでは、搬送ロボット等を採用するためシステムが非常に複雑となり、システムエラーを起こすリスクが高くなる。また、培養容器をインキュベータから出し入れするため、培養容器内の細胞に温度変化のよるストレスがかかることになる。それをさけるためにシステムをインキュベータ内に設置すると、インキュベータ内は多湿の環境にあるため、機械的、電気的な構造物がトラブルを起こすリスクがあり、インキュベータ内のシステム構成物はなるべく簡単な構成が好ましい。【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞培養空間における細胞培養容器内の培地を簡易に自動で交換することができるとともに、システムを簡単な構成とすることでシステムトラブルの発生リスクを軽減できる細胞培養システムおよび細胞培養容器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、細胞を培養するための培地を保持する培地保存手段と、前記培地保存手段と連結し、前記培地保存手段から供給された培地を一時保持するための保持空間と、培地を排出するための排出口を備えた一時保持手段と、該一時保持手段の前記排出口と連結し、前記一時保持手段から排出された培地を細胞培養容器に供給する培地供給手段と、前記細胞培養容器から培地を排出する培地排出手段と、を備えた細胞培養システムであって、前記細胞培養容器は、前記培地供給手段より重力方向で下の位置で前記培地供給手段と連結し、前記培地供給手段は、サイフォンの原理により前記一時保持手段から前記細胞培養容器に培地を断続的に供給することができる流路を備えている細胞培養システムである。【０００７】
本態様によって、ユーザがその場にいない場合も培地等の溶液を自動で細胞培養容器に対して供給・排出することが可能である。サイフォンの原理を利用しており、簡単な構成によって培地等の溶液を断続的に細胞培養容器に供給することができる。【０００８】
本発明のほかの一態様は、細胞を培養するための培地を保持する培地保存手段と、前記培地保存手段と連結し、前記培地保存手段から供給された培地を一時保持するための保持空間と、培地を排出するための排出口を備えた一時保持手段と、該一時保持手段の前記排出口と連結し、前記一時保持手段から排出された培地を細胞培養容器に供給する培地供給手段と、前記細胞培養容器から培地を排出する培地排出手段と、を備えた細胞培養システムであって、前記細胞培養容器は、前記培地供給手段より重力方向で下の位置で前記培地供給手段と連結し、前記培地供給手段は、前記保持空間内の培地が所定の量に達した時に流路を開く供給ゲート備えている細胞培養システムである。【０００９】
本態様によって、ユーザがその場にいない場合も培地等の溶液を自動で細胞培養容器に対して供給・排出することが可能である。一時保持手段に内の培地の量に応じて開閉するゲートを採用しており、簡単な構成によって培地等の溶液を断続的に細胞培養容器に供給することができる。【００１０】
また、上記態様においては、前記培地供給手段は、前記細胞培養容器に供給する前の培地を、前記一時保持手段の排出口より重力方向で上の位置かつ前記保持空間の重力方向で最大の高さより低い位置を通過させる流路を備えていても良い。【００１１】
また、上記態様においては、前記排出口は、前記一時保持手段底面から所定の高さの位置の前記一時保持手段側面に配置され前記培地供給手段は、前記排出口から前記一時保持手段の外部に流路を形成していても良い。【００１２】
また、上記態様においては、前記培地供給手段は、前記一時保持手段の排出口から前記一時保持手段の内部に流路を形成し、前記一時保持手段の排出口に接続した前記培地供給手段の端とは逆の端が、前記一時保持手段の底面から間隙を開けた近傍に開口部を有していても良い。【００１３】
また、上記態様においては、前記供給ゲートが、前記保持空間内の培地が所定の重さに達したとき、または前記保持空間内の培地上面が所定の高さに達したときに流路を開いても良い。このことにより、簡単な構成により培地等の溶液を断続的に細胞培養容器に供給することができる。【００１４】
また、上記態様においては、前記細胞培養容器は、内部の培地上面の高さが所定の高さに達したときに培地を外部に排出するための排出口を備えていても良い。このことにより、簡単な構成によって培地等の溶液を自動で細胞培養容器に対して供給・排出することが可能である。【００１５】
また、上記態様においては、前記培地保存手段から前記一時保持手段に供給される培地の供給速度を制御する供給速度調整手段を備えていても良い。このことにより、細胞培養容器に培地を断続的に供給する周期を任意に設定することが可能になる。【００１６】
本発明のほかの一態様は、培地を供給するための供給口と、培地を排出するための排出口と、該排出口に接続した管状部材を備えた細胞培養容器であって、前記管状部材は、サイフォンの原理により前記細胞培養容器内の培地を断続的に排出することができる流路を形成する細胞培養容器である。【００１７】
本態様によって、前記管状部材は、前記排出口より重力方向で上の位置かつ前記細胞培養容器内の空間の重力方向で最大の高さより低い位置を通過する流路を形成しても良い。【００１８】
また、上記態様においては、前記排出口は、前記細胞培養容器の底面から所定の高さの位置の前記細胞培養容器の側面に配置され、前記管状部材は、前記排出口から前記細胞培養容器の外部に流路を形成しても良い。【００１９】
また、上記態様においては、前記管状部材は、前記排出口から前記細胞培養容器の内部に流路を形成し、前記管状部材の前記排出口に接続した端とは逆の端が、前記細胞培養容器の前記底面から間隙を開けた近傍に開口部を有していても良い。【００２０】
本発明のほかの一態様は、上記に記載の細胞培養容器と、該細胞培養容器の前記供給口から内部に培地を供給する培地供給手段とを備えた細胞培養システムである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、作業者がその場にいなくても培地交換が可能となり、作業者が作業空間に立ち入る回数を減らすことができる。このことにより、使い捨ての作業着に着替えたりするなどの手間とコストを削減できるとともに、細菌等による細胞培養系へのコンタミネーションのリスクを低減することができる。また、システムの構成が単純なので、システムエラーのリスクを軽減することができ、エラーにより培養条件に影響を及ぼしてしまうリスクを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態にかかる細胞培養システムの概略構成を示す説明図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態にかかる細胞培養システムの概略構成を示す説明図である。
【図２Ａ】本発明の供給速度調整手段の例の概略構成を示す説明図である。
【図２Ｂ】本発明の供給速度調整手段の例の概略構成を示す説明図である。
【図２Ｃ】本発明の供給速度調整手段の例の概略構成を示す説明図である。
【図２Ｄ】本発明の供給速度調整手段の例の概略構成を示す説明図である。
【図３Ａ】本発明のサイフォン機構の例の概略構成を示す説明図である。
【図３Ｂ】本発明のサイフォン機構の例の概略構成を示す説明図である。
【図３Ｃ】本発明のサイフォン機構の例の概略構成を示す説明図である。
【図３Ｄ】本発明のサイフォン機構の例の概略構成を示す説明図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施形態にかかる細胞培養システムの概略構成を示す説明図である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施形態にかかる細胞培養システムの概略構成を示す説明図である。
【図５Ａ】本発明の供給ゲートの例の概略構成を示す説明図である。
【図５Ｂ】本発明の供給ゲートの例の概略構成を示す説明図である。
【図５Ｃ】本発明の供給ゲートの例の概略構成を示す説明図である。
【図５Ｄ】本発明の供給ゲートの例の概略構成を示す説明図である。
【図６Ａ】本発明の供給ゲートの例の概略構成を示す説明図である。
【図６Ｂ】本発明の供給ゲートの例の概略構成を示す説明図である。
【図６Ｃ】本発明の供給ゲートの例の概略構成を示す説明図である。
【図６Ｄ】本発明の供給ゲートの例の概略構成を示す説明図である。
【図７】本発明の第３実施形態にかかる細胞培養システムの概略構成を示す説明図である。
【図８Ａ】本発明の圧力供給手段の例の概略構成を示す説明図である。
【図８Ｂ】本発明の圧力供給手段の例の概略構成を示す説明図である。
【図８Ｃ】本発明の圧力供給手段の例の概略構成を示す説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態にかかる細胞培養システムの概略構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の陰圧供給手段の例の概略構成を示す説明図である。
【図１１】本発明の第５実施形態にかかる細胞培養システムの概略構成を示す説明図である。
【図１２Ａ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図１２Ｂ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図１２Ｃ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図１２Ｄ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図１３Ａ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図１３Ｂ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図１３Ｃ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図１３Ｄ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図１４Ａ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図１４Ｂ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図１５Ａ】本発明の各実施形態の変形例の概略構成を示す説明図である。
【図１５Ｂ】本発明の各実施形態の変形例の概略構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の各実施形態の変形例の概略構成を示す説明図である。
【図１７】本発明の各実施形態の変形例の概略構成を示す説明図である。
【図１８Ａ】本発明の各実施形態の変形例の概略構成を示す説明図である。
【図１８Ｂ】本発明の各実施形態の変形例の概略構成を示す説明図である。
【図１９】本発明の各実施形態の変形例の概略構成を示す説明図である。
【図２０Ａ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図２０Ｂ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図２１】本発明の各実施形態の変形例の概略構成を示す説明図である。
【図２２Ａ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【図２２Ｂ】本発明で使用可能な細胞培養容器の例の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態に係る細胞培養システムについて、図面を参照して以下に説明する。
（第１実施形態）
本実施形態に係る細胞培養システム１００は、図１Ａおよび図１Ｂに示される構成のシステムであり、インキュベータ内に設置された細胞培養容器（培養容器）内の培地を交換するシステムである。
【００２４】
培地保存手段３は、インキュベータ１の外部に設置されており、内部に培地（細胞培養液）を保存するためのものである。培地の温度を保存に適した温度（例えば４℃）に維持するために温度制御手段２を備えている。
【００２５】
培地保存手段３は管状部材（チューブ等）を介してインキュベータ１の内部に設置された一時保持手段４に連結している。培地保存手段３は一時保持手段４よりも重力方向で上の位置に設置されているため、培地保存手段３内の培地は重力により管状部材（チューブ等）を介して一時保持手段４に供給される。一時保持手段４に供給された培地は、一時保持手段４内の空間（保持空間）で保持され、細胞培養に適した温度であるインキュベータ内の温度（例えば３７℃）に温められる。
培地保存手段３と一時保持手段４をつなぐ管状部材には供給速度調整手段５が備えられており、管状部材内を流れる培地の流速を制御することで培地保存手段３から一時保持手段４への培地の供給速度を調整することができる。
【００２６】
一時保持手段４で細胞培養に適した温度（例えば３７℃）に温められた培地は、インキュベータ１内で培地供給手段６を介して細胞培養容器７に供給される。一時保持手段４は管状部材を介して培地保持手段３から培地が供給される供給口４ａと、培地供給手段６に培地を排出する排出口４ｂを備えている。供給口４ａの設置位置は任意であるが、一時保持手段４の上部に設置して供給された培地を内部空間で滴下させることが好ましい。このことにより、培地の逆流を防ぐことができ、培地保存手段３内の培地が汚染される（コンタミネーションが起こる）ことを防止することができる。一方、排出口４ｂの設置場所は、内部の培地を最後まで排出できる場所、つまり、一時保持手段４の底面または、側面の下部が好ましい。
【００２７】
培地供給手段６はサイフォン機構６ａ（培地断続供給機構）を備えている。サイフォン機構６ａは一時保持手段４の排出口４ｂに接続している。図１Ａおよび図１Ｂに示すような流路が折り返した構造をしている。つまり、サイフォン機構６ａの流路は、一時保持手段４の排出口４ｂから重力方向で上方に所定の高さまで延び、そこで折り返して重力方向の下方に延びる構造をしている。ここで、サイフォン機構６ａの流路が重力方向で上方に達する所定の高さは、一時保持手段４内に保持される培地が重力方向で達し得る最高の高さより低い位置に設定される（以降この設定高さを「折り返し点６ｂ」という）。このことにより、一時保持手段４内の培地の高さが折り返し点６ｂの高さ以上に達すると、サイフォンの原理に従い、一時保持手段４内の培地はサイフォン機構６ａの流路を介して排出され始め、一時保持手段４内の培地の高さが一時保持手段４の排出口４ｂに達するまで排出が継続する。その後、培地保存手段３から供給される培地により一時保持手段４内の培地に高さは上昇し始め、サイフォン機構６ａの流路の折り返し点６ｂより高い位置に達すると再び排出が起こるという工程を繰り返す。
【００２８】
サイフォン機構６ａの流路は、一時培地保持手段４の排出口４ｂ側から重力方向で上方に折り返し点６ｂまで上昇し、折り返し点６ｂを通過して重力方向で下方に下降し分岐手段６ｃに達する。分岐手段６ｃからは複数の管状部材（チューブ等）が分岐する。分岐した複数の管状部材はそれぞれ別の細胞培養容器７に接続し培地を供給する。
【００２９】
細胞培養容器７は培地供給手段６の管状部材と接続する供給口７ａと、細胞培養容器外に培地を排出する排出口７ｂを有している。排出口７ｂは細胞培養容器７の側面に配置され、細胞培養容器内の培地量（培地の高さ）が一定値を超えると排出口７ｂを通して培地が培地排出手段８へ排出されるようになっている。細胞培養容器７内に保持される培地の量は排出口７ｂの設置高さによりが決定されることになる。一方、供給口７ａの設置位置は任意であるが、排出口７ｂとの距離を可能な限り離した方が培地の変換効率を上げることができる。また、細胞培養容器７の上部に設置して供給された培地を細胞培養容器内部で滴下させると培地の逆流を防ぐことができ、システム上流に配置されている培地供給手段６、一時培地保持手段４、培地保存手段３内の培地が汚染される（コンタミネーションが起こる）ことを防止することができる。
【００３０】
培地排出手段８は、廃液保持手段８ａを備え、廃液保持手段８ａは細胞培養容器７からの管状部材と接続する廃液供給口８ｂと、廃液保持手段８ａ外に培地を排出する廃液排出口８ｃを有している。廃液供給口８ｂは廃液保持手段８ａの上面に設置されており、廃液供給口８ｂから供給された培地は廃液保持手段８ａ内の空間を滴下され、廃液排出口８ｃを通して排出される。このように、培地が廃液保持手段８ａ内の空間を滴下されることで、培地の逆流を防ぐことができ、細胞培養容器７内が汚染される（コンタミネーションが起こる）ことを防止することができる。
【００３１】
次に、供給速度調整手段５について説明をする。
供給速度調整手段５は培地保存手段３の排出口３ａと一時保持手段４の供給口４ａをつなぐ管状部材（チューブ等）に配置されており、管状部材に外力を加えて変形させ、管状部材内腔の断面積を小さくすることで溶液の流量を制限して流速を抑制する。逆に外力を解除すると、管状部材の弾性力により管状部材が元の状態に戻り、流速を上げることができる。このように、供給速度調整手段５は管状部材に対する外力の強弱により管状部材内に流れる溶液の流速を調整する。供給速度調整手段５による管状部材への外力の加え方について図２Ａから図２Ｄに例を示す。図２Ａは２枚の板状部材２１により管状部材２０を挟む例、図２Ｂは複数の球状（または円柱状）部材２２により貫通穴２３に通した管状部材２０を挟む例、図２Ｃはシャッター状部材２４で貫通穴２５に通した管状部材２０を挟む例、図２Ｄは管状部材２０を通した貫通穴２６の内径が小さくなり管状部材を変形させる例である。これ以外でも外力を加えて管状部材を変形させることができる機構であれば良い。
また、供給速度調整手段５としてペリスタポンプ等の送液ポンプを使用しても良い。この場合、培地保存手段３は一時保持手段４より重力方向で上方に配置する必要はなくなり、培地保存手段３の設置場所の自由度があがる。
【００３２】
次に、本実施形態に係る培地交換システム１００を用いて培地を交換する手順について一例を説明する。
本システムのユーザは、まず供給速度調整手段５により、培地の供給速度が０の状態つまり供給が止まった状態にシステムを設定し、培地保存手段３に培地を補充する。培地及び細胞が入った細胞培養容器７を用意し、インキュベータ内で細胞培養容器７の供給口７ａを培地供給手段６の管状部材に、細胞培養容器７の排出口７ｂを管状部材を介して廃液保持手段８ａの廃液供給口８ｂに接続する。
培地交換が必要になった際、ユーザはまず供給速度調整手段５を調整して供給速度を適当な速度にする。供給速度調整手段５により供給速度が０の状態を解除すると、一時培地保持手段４内で培地は重力により滴下し始める。供給速度の調整はあらかじめ決められた速度に設定しても良いし、ユーザが目視しながら適当な供給速度に調整しても良い。
一時培地保持手段４に培地が供給され、一時培地保持手段４内の培地液面が上昇する（図３Ａ）。一時培地保持手段４内の培地液面が培地供給手段６の折り返し点６ｂの高さより高くなると（図３Ｂ）サイフォンの原理に従い、一時保持手段４内の培地は培地供給手段６を介して排出され始め（図３Ｃ）、一時保持手段４内の培地の高さが一時保持手段４の排出口４ｂに達するまで排出が継続し、排出が停止する（図３Ｄ）。その後、培地保存手段３から供給される培地により一時保持手段４内の培地に高さは上昇し始め、培地供給手段６の折り返し点６ｂより高い位置に達すると再び排出が起こるという工程を繰り返す。
【００３３】
一時保持手段４から排出された培地は、培地供給手段６の分岐手段６ｃを介して複数の細胞培養容器７に供給さる。細胞培養容器７内で規定量を超えた培地は細胞培養容器７の排出口７ｂから排出され、廃液保持手段８ａを介してインキュベータ外に排出される。このことにより、細胞培養容器７内の古くなった培地は新しい培地と置き換わり、培地の劣化する速度を遅くすることが可能となる。
【００３４】
本実施形態において、サイフォン機構６ａとして図１Ｂに示すように管状部材（チューブ等）が流路を形成していても良い。つまり、一時保持手段４の排出口４ｂに接続した管状部材が重力方向で上方に折り返し点６ｂの高さまで延び、そこで折り返して重力方向の下方に延びる構造をしていれば良い。折り返し点６ｂを過ぎて下方に延びた管状部材は分岐手段６ｃに達し、分岐手段６ｃから分岐した複数の管状部材はそれぞれ別の細胞培養容器７に接続し培地を供給する。
【００３５】
（第２実施形態）
本実施形態に係る細胞培養システム３００は、図４Ａおよび図４Ｂに示される構成のシステムであり、インキュベータ内に設置された細胞培養容器（培養容器）内の培地を交換するシステムである。
【００３６】
培地保存手段３は、インキュベータ１の外部に設置されており、内部に培地（細胞培養液）を保存するためのものである。培地の温度を保存に適した温度（例えば４℃）に維持するために温度制御手段２を備えている。
【００３７】
培地保存手段３は管状部材（チューブ等）を介してインキュベータ１の内部に設置された一時保持手段４に連結している。培地保存手段３は一時保持手段４よりも重力方向で上の位置に設置されているため、培地保存手段３内の培地は重力により管状部材（チューブ等）を介して一時保持手段４に供給される。一時保持手段４に供給された培地は、細胞培養に適した温度であるインキュベータ内の温度（例えば３７℃）に温められる。
培地保存手段３と一時保持手段４をつなぐ管状部材には供給速度調整手段５が備えられており、管状部材内を流れる培地の流速を制御することで培地保存手段３から一時保持手段４への培地の供給速度を調整することができる。
【００３８】
一時保持手段４で細胞培養に適した温度（例えば３７℃）に温められた培地は、インキュベータ１内で培地供給手段６を介して細胞培養容器７に供給される。一時保持手段４は管状部材を介して培地保持手段３から培地が供給される供給口４ａと、培地供給手段６に培地を排出する排出口４ｂを備えている。供給口４ａの設置位置は任意であるが、一時保持手段４の上部に設置して供給された培地を内部空間で滴下させることが好ましい。このことにより、培地の逆流を防ぐことができ、培地保存手段３内の培地が汚染される（コンタミネーションが起こる）ことを防止することができる。一方、排出口４ｂの設置場所は、内部の培地を最後まで排出できる一時保持手段４が好ましい。
【００３９】
培地供給手段６は一時培地保持手段４との接続部に供給ゲート６ｄ（培地断続供給機構）を備えている。供給ゲート６ｄは一時保持手段４内の培地量に応じて流路を開閉することができる手段であり、一時培地保持手段４内の培地が所定量を超えるとゲートを開き一時保持手段４から培地を排出させ、一時保持手段４内の培地が所定量まで減るとゲートを閉じ一時保持手段４からの培地の排出を遮断する手段である。供給ゲート６ｄは管状部材を介して細胞培養容器７に接続している。
供給ゲート６ｄから出た培地供給手段６の管状部材は、分岐手段６ｃに達すると複数の管状部材に分岐する。分岐した複数の管状部材はそれぞれ別の細胞培養容器７に接続し培地を供給する。
【００４０】
細胞培養容器７は培地供給手段６の管状部材と接続する供給口７ａと、細胞培養容器外に培地を排出する排出口７ｂを有している。排出口７ｂは細胞培養容器７の側面に配置され、細胞培養容器内の培地量（培地の高さ）が一定値を超えると排出口７ｂを通して培地が培地排出手段８へ排出されるようになっている。細胞培養容器内に保持される培地の量は排出口７ｂの設置高さによりが決定されることになる。一方、供給口７ａの設置位置は任意であるが、排出口７ｂとの距離を可能な限り離した方が培地の変換効率を上げることができる。また、細胞培養容器７の上部に設置して供給された培地を細胞培養容器７内部で滴下させると培地の逆流を防ぐことができ、システム上流に配置されている培地供給手段６、一時培地保持手段４、培地保存手段３内の培地が汚染される（コンタミネーションが起こる）ことを防止することができる。
【００４１】
培地排出手段８は、廃液保持手段８ａを備え、廃液保持手段８ａは細胞培養容器７からの管状部材と接続する廃液供給口８ｂと、廃液保持手段８ａ外に培地を排出する廃液排出口８ｃを有している。廃液供給口８ｂは廃液保持手段８ａの上面に設置されており、廃液供給口８ｂから供給された培地は廃液保持手段８ａ内の空間を滴下され、廃液排出口８ｃを通して排出される。このように、培地が廃液保持手段８ａ内の空間を滴下されることで、培地の逆流を防ぐことができ、細胞培養容器７内が汚染される（コンタミネーションが起こる）ことを防止することができる。
【００４２】
供給速度調整手段５については、第１実施形態と同様である。
【００４３】
次に、供給ゲート６ｄについて説明をする。
供給ゲート６ｄは一時保持手段４内の培地量に応じて流路を開閉することができる手段であり、例えば図５Ａから図５Ｄに示すような構成をしている。
図５Ａおよび図５Ｂは、弁３１により流路を遮断する例である。弁３１はなにも力がかからない状態ではその弾性力により流路を塞ぐ位置に配置しているが、一時保持手段４内の培地からの圧力が閾値をこえると弁３１が開くことで流路が開放され、一時保持手段４から培地が排出される。培地が排出されることにより弁３１にかかる培地からの圧力が減少し始め、閾値より圧力が低くなると弁３１はその弾性力により流路を塞ぐ位置にもどり、一時保持手段４からの培地の排出が遮断される。その後一時保持手段４内の培地の量が増加し、培地から弁３１にかかる圧力が閾値をこえると再度弁３１が押され流路が開くという工程を繰り返す。ここで、図５Ａはリング部材３２により弁３１が流路の逆方向に倒れることを防ぐ態様であり、図５Ｂは流路が流れの方向に広がる構造をとることで弁３１が流路の逆方向に倒れることを防ぐ態様ある。
【００４４】
図５Ｃおよび図５Ｄは、ボール３３により流路を遮断する例である。ボール３３はなにも力がかからない状態では、弾性部材３４（例えばバネ）によりリング部材３２に押されることで流路を塞ぐ位置に配置されているが、一時保持手段４内の培地からの圧力が閾値をこえるとボール３３が流れ方向に押されることで流路が開放され、一時保持手段４から培地が排出される。培地が排出されることによりボール３３にかかる培地からの圧力が減少し、閾値より圧力が低くなるとボール３３は弾性部材３４の弾性力により流路を塞ぐ位置にもどり、一時保持手段４からの培地の排出が遮断される。その後一時保持手段４内の培地の量が増加し、培地からボール３３にかかる圧力が閾値をこえると再度ボール３３押され流路が開くという工程を繰り返す。ここで、図５Ｃはボール３３がリング部材３２に押し付けられることで流路を塞ぐ態様であり、図５Ｄは流路が流路方向に広がる構造をとり、ボール３３が狭まった流路に押し付けられることで流路塞ぐ態様ある。
【００４５】
次に、本実施形態に係る培地交換システム３００を用いて培地を交換する手順について一例を説明する。
本システムのユーザは、まず供給速度調整手段５により、培地に供給速度が０の状態つまり供給が止まった状態にシステムを設定し、培地保存手段３に培地を補充する。培地及び細胞が入った細胞培養容器７を用意し、インキュベータ内で細胞培養容器７の供給口７ａを培地供給手段６の管状部材に、細胞培養容器７の排出口７ｂを管状部材を介して廃液保持手段８ａの廃液供給口８ｂに接続する。
培地交換が必要になった際、ユーザはまず供給速度調整手段５を調整して供給速度を適当な速度にする。供給速度調整手段５により供給速度が０の状態を解除すると、一時培地保持手段４内で培地は重力により滴下し始める。供給速度の調整はあらかじめ決められた速度に設定しても良いし、ユーザが目視しながら適当な供給速度に調整しても良い。
一時培地保持手段４に培地が供給され、一時培地保持手段４内の培地量が増加する。供給ゲート６ｄにかかる一時培地保持手段４内の培地からの圧力が閾値を超えるとゲートが開き、一時保持手段４内の培地は培地供給手段６を介して排出され始め、供給ゲート６ｄにかかる一時培地保持手段４内の培地からの圧力が閾値に減少するまで排出が継続し、閾値まで減少すると排出が停止する。その後、培地保存手段３から供給される培地により一時保持手段４内の培地量が増加し始め、供給ゲート４ｄにかかる一時培地保持手段４内の培地からの圧力が閾値を超えると再び排出が起こるという工程を繰り返す。
【００４６】
一時保持手段４から排出された培地は、培地供給手段６の分岐手段６ｃを介して複数の細胞培養容器７に供給さる。細胞培養容器７内で規定量を超えた培地は細胞培養容器７の排出口７ｂから排出され、廃液保持手段８ａを介してインキュベータ外に排出される。このことにより、細胞培養容器７内の古くなった培地は新しい培地と置き換わり、培地の劣化する速度を遅くすることが可能となる。
【００４７】
本実施形態の供給ゲートの別の態様を図６Ａから図６Ｄに示す。
図６Ａおよび図６Ｂは、弁４１により流路を遮断する例である。弁４１はひも状部材４５を介してフロート４２と接続している。フロート４２は一時保持手段４内の培地上面に浮く構造をしている。一時保持手段４内の培地が増加すると培地上面の高さが上昇し、それにともないフロート４２も上昇をする。フロート４２が上昇することでひも状部材４５に張力が生じ、弁４１はひも状部材４５により上方に力を受けることになる。培地上面の高さが閾値を超えると弁４１が開き流路が開放され、一時保持手段４から培地が排出される。培地が排出されることにより一時保持手段４内の培地上面が下降し始め、フロート４２も下降することでひも状部材４５の張力が減少し、弁４１はその弾性力（または重力）により流路を塞ぐ位置にもどり、一時保持手段４からの培地の排出が遮断される。その後一時保持手段４内の培地の量が増加し、培地上面の高さが閾値をこえると再度弁４１が引き上げられ流路が開くという工程を繰り返す。ここで、図６Ａはリング部材４３により弁４１が流路の逆方向に倒れることを防ぐ態様であり、図６Ｂは流路が流れの方向に狭まる構造をとることで弁４１が流路の逆方向に倒れることを防ぐ態様ある。
図６Ｃおよび図６Ｄは、弁４１の代わりにボール４４により流路を遮断する例である。図６Ｃはボール４４がリング部材４３に押し付けられることで流路を塞ぐ態様であり、図６Ｄは流路が流路方向に狭まる構造をとり、ボール４４が狭まった流路に押し付けられることで流路を塞ぐ態様ある。
【００４８】
（第３実施形態）
本実施形態に係る細胞培養システム５００は、図７に示すように、培地保存手段３内の培地に圧力をかけるための圧力負荷手段５１を備えている点で上記各実施形態と異なっている。それ以外は上記各実施形態と同様である。図７は第１実施形態に対応する例であるが、他の実施形態も同様である。
【００４９】
圧力負荷手段５１としては、培地保存手段３内にポンプにより気体を送り込む手段を例として挙げることができる。これにより、培地保存手段３内の空気層の圧力が高まり、培地に外圧を加えることが可能となる。培地保存手段３内に送り込む気体は滅菌されたものを用いるのが好ましい。図８Ａに示すように袋状部材６１の中に気体（または液体）を送り込み、体積が増加した袋により培地に圧力を加えたり、図８Ｂに示すように気密性を確保しながら移動可能な隔離部材６２を用いて空気層６３と培地を遮断し、空気層６３に気体（または液体）を送りこみ隔離部材６２により培地に圧力を加えるたりすることもできる。これにより、培地の汚染のリスクを下げることが可能となる。なお、図８Ｃに示すように、図８Ｃに示した隔離部材を用いた態様で気体（または液体）を送り込むかわりに、所定の重さの重り６５を隔離部材６４の上部にのせることで隔離部材６４に一定の圧力をかけても良い。培地保持手段と隔壁部材がそれぞれシリンジの筒と押子（プランジャ）のような構造をしていて、押子（プランジャ）である隔壁部材を機械的に移動させて培地保持手段内部の培地に圧力をかけても良い。この場合、制御部によって有線または無線で隔壁部材の移動を制御しても良い。
また、培地保持手段が円柱状構造をし、隔壁部材がその円柱状構造の内壁に気密性を保ちながらはまる円盤状構造をし、円柱状構造の内壁と円盤状構造の外周に互いにかみ合うネジ構造を有する態様にしても良い。この場合、隔壁部材を培地保持手段の内部に取り付けて円盤周方向に回転させると隔壁部材が円柱構造の高さ方向に移動して培地保持手段内部の培地に圧力をかる（または圧力を除く）ことができる。隔壁部材の回転を機械的行い、制御部によって有線または無線で隔壁部材の回転を制御しても良い。
【００５０】
ここで、圧力負荷手段５１は、培地保存手段３内の圧力が一定以上に上がらないように制御されたものが好ましい。
なお、本実施形態においては、培地保存手段３は一時保持手段４よりも必ずしも高い位置に設置されている必要はない。また、一時保持手段４は培地供給手段６よりも必ずしも高い位置に設置されている必要はない。
【００５１】
（第４実施形態）
本実施形態に係る細胞培養システム６００は、図９に示すように、細胞培養容器７の排出口７ｂに陰圧をかけるための陰圧供給手段７１を備えている点で上記各実施形態と異なっている。それ以外は上記各実施形態と同様である。図９は第１実施形態に対応する例であるが、他の実施形態も同様である。
【００５２】
陰圧供給手段７１としては、図１０に示すようなポンプ８１と廃液容器８２を備えた手段を挙げることができる。陰圧供給手段７１の吸引口８３を廃液保持手段８ａの廃液排出口８ｂと接続して廃液保持手段８ａ内を陰圧にし、細胞培養容器７の排出口７ｂを陰圧にすることで細胞培養容器７から培地を吸引することが可能である。
陰圧供給手段のポンプとしてペリスタポンプ等の送液ポンプを使用しても良い。この場合、送液ポンプを吸引口８３の管状部材に設置しても良い。
【００５３】
（第５実施形態）
本実施形態に係る細胞培養システム７００は、図１１に示すように、上記各実施形態において、供給速度調整手段５がインキュベータ外に設置された制御部１９により無線または有線により遠隔的に操作可能となっている。それ以外は上記各実施形態と同様である。  図１１は第１実施形態に対応する例であるが、他の実施形態も同様である。
【００５４】
本実施形態において、供給速度調整手段５はインキュベータ外に設置された制御部１９と無線または有線により情報交換可能となっており、遠隔的に管状部材（チューブ等）内を流れる培地等の溶液の流速をコントロール可能となっている。
培地交換が必要になった際、ユーザは制御部１９により遠隔的に供給速度調整手段５を調整して供給速度を適当な速度にする。供給速度の調整はあらかじめ決められた速度に設定しても良いし、図示しないモニタリングシステムで滴下速度を監視しながら適当な供給速度に調整しても良い。
【００５５】
本実施形態によれば、ユーザは細胞培養中の任意のタイミングで遠隔的に培地交換を開始したり、遠隔的に供給速度を変更することができる。例えば、遠隔的に細胞の状態を監視できるシステム（図示せず）と併用することにより、細胞の状態に合わせて、細胞培養中の任意のタイミングで遠隔的に培地交換を開始したり、遠隔的に供給速度を変更することができる。こうすることで、ユーザは作業空間に入ることなく作業をすることができるので、使い捨ての作業着に着替えたりするなどの手間とコストを削減できるとともに、細菌等による細胞培養系へのコンタミネーションのリスクを低減することができる。
【００５６】
本実施形態の制御部１９は、上記各実施形態における温度制御手段２、圧力付加手段５１、陰圧供給手段７１と無線または有線により情報交換可能して遠隔的にそれらをコントロール可能になっていても良い。このことにより、ユーザによる遠隔作業の効率を上げることができる。
【００５７】
上記各実施形態において、細胞培養容器の排出口は図１２Ａに示す態様、つまり、排出口７ｂは細胞培養容器７の側面に配置され、細胞培養容器内の培地量（培地の高さ）が一定値を超えると排出口７ｂを通して培地が培地排出手段８へ排出されるようになっている態様を示したが、これに限らず例えば図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃおよび図１２Ｄに示す態様でも良い。
【００５８】
図１２Ｂおよび図１２Ｃの態様は、培地供給手段６のサイフォン機構６ａと同様な機構（排出サイフォン機構７ｄ）を備えた態様である。つまり、排出サイフォン機構７ｄは、細胞培養容器の排出口７ｂから重力方向で上方に所定の高さまで流路が延び、そこで折り返して重力方向の下方に流路が延びる構造をしている。流路が重力方向で上方にのびる所定の高さは、細胞培養容器内に保持される培地が重力方向で達し得る最高の高さより低い位置に設定される（以降この設定高さを「折り返し点７ｅ」という）。このことにより、細胞培養容器内の培地の高さが折り返し点７ｅの高さ以上に達すると、サイフォンの原理に従い、細胞培養容器内の培地は排出サイフォン機構７ｄの流路を介して排出され始め、細胞培養容器内の培地の高さが細胞培養容器の排出口７ｂに達するまで排出が継続する。
その後、培地供給手段６から培地が供給され、細胞培養容器内の培地に高さが排出サイフォン機構７ｄの流路の折り返し点７ｅより高い位置に達すると再び排出が起こるという工程を繰り返すことになる。ここで、排出サイフォン機構７ｄは、培地断続排出機構として機能する。
【００５９】
図１２Ｄの態様は、細胞培養容器７に陰圧をかけるための陰圧供給手段７１を備えているシステムに適用可能な態様である。本態様は、培地排出手段８の管状部材が細胞培養容器の排出口７ｂを突き抜けて細胞培養容器の底面から所定の高さ（７ｆ）にまで延びている。このことにより、細胞培養容器内の培地の高さが所定の高さ（７ｆ）以上に達すると、培地排出手段８の管状部材内の陰圧により所定の高さ（７ｆ）を超える培地が細胞培養容器外に排出される。
その後、培地供給手段６から培地が供給され、細胞培養容器内の培地の高さが所定の高さ（７ｆ）に達すると再び排出が起こるという工程を繰り返すことになる。所定の高さ（７ｆ）は培養する細胞の種類や培養条件により設定する。
【００６０】
図１２Ａから図１２Ｄでは、フラスコ様の細胞培養容器を示したが、図１３Ａから図１３Ｄに示すようにシャーレ様の細胞培養容器などを用いても良い。図１３Ａから図１３Ｄにおいて図１２Ａから図１２Ｄに対応する箇所は同じ番号を付している。
【００６１】
上記各実施形態において、使用する細胞培養容器として図面では、フラスコ様の培養容器を示したが、図１３Ａから図１３Ｄに示すようにシャーレ様の培養容器などを用いても良い。また、溶液を供給する供給口、溶液を排出する排出口を備えた袋状の細胞培養バッグを用いても良い。さらに、図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように流路を形成するしきいを有した細胞培養容器を用いても良い。当該容器を用い、供給口１４１と排出口１４２を流路に沿って離れた位置に設置すれば培地の交換効率が向上する。
【００６２】
上記各実施形態のサイフォン機構を備えた態様において、培地供給手段のサイフォン機構を１つ備えた態様を示したが、図１５Ａに示すように、サイフォン機構を複数備えていても良い。この場合、各サイフォン機構と一時保持手段４の接続部を重力方向の高さを違えて配置しておくと、重力方向で下のサイフォン機構が機能しなかった場合に重力方向で上のサイフォン機構でバックアップをすることができる。図１５Ａは第１実施形態に対応する例であるが、他の実施形態も同様である。
【００６３】
上記各実施形態において、図１５Ｂに示すように、一時保持手段４にバックアップ排出口４ｃを設置しても良い。バックアップ排出口４ｃを管状部材で培地供給手段６（例えば分岐手段６ｃ）に接続すれば、サイフォン機構６ａが機能せずに一時保持手段４内の培地がバックアップ排出口４ｃまで達した場合に培地を培地供給手段に流出させることができる。バックアップ排出口４ｃからの管状部材を培地供給手段６ではなく、例えば培地排出手段８につないでも良いし、培地保存手段３につないでも良い。図１５Ｂは第１実施形態に対応する例であるが、他の実施形態も同様である。
【００６４】
上記各実施形態において、培地保存手段３は管状部材（チューブ等）を介して一時保持手段４に連結し、培地保存手段３は一時保持手段４よりも重力方向で上の位置に設置されているため、培地保存手段３内の培地は重力により管状部材（チューブ等）を介して一時保持手段４に供給される態様を示したが、例えば図１６に示すように、培地保存手段と一時保持手段をつなぐ管状部材（チューブ等）に供給速度調整手段としてペリスタポンプなどの送液ポンプ５ａを設置して、培地保存手段３から一時保持手段４へ培地を供給しても良い。この場合、培地保持手段３は必ずしも一時保持手段４より重力方向で上の位置に設置する必要がなく、培地保持手段３の設置場所の自由度が上がる。この場合、ペリスタポンプなどの送液ポンプ５ａは、制御手段により遠隔的に操作されても良い。遠隔的な操作は有線でも無線でも良い。図１６は第１実施形態に対応する例であるが、他の実施形態も同様である。
【００６５】
上記各実施形態において、例えば図１７に示すように、培地供給手段６が供給速度調整手段５ｂを備えていても良い。設置場所は分岐手段６ｃより流路上流に設置することが好ましい。これにより、培養条件により細胞培養容器に供給される培地の供給速度を調整することができ利便性が向上する。供給速度調整手段５ｂの構成は、培地保存手段３と一時保持手段をつなぐは管状部材（チューブ等）に設置する供給速度調整手段５と同様の構成を有していれば良い。また、供給速度調整手段５と同様、制御手段により有線または無線で遠隔的に操作されても良い。
【００６６】
上記各実施形態においては、培養容器の排出口から排出された廃液は廃液保持手段を介して排出される例を示したが、例えば図１８Ａに示すように、廃液保持手段を設けず、細胞培養容器の排出口から直接排出されることにしても良い。図１８Ａは第１実施形態に対応する例であるが、他の実施形態も同様である。
この場合、第３実施形態では細胞培養容器の各排出口に陰圧供給手段の吸引口を接続すれば良い。
【００６７】
上記各実施形態において、培地保持手段や一時保持手段をそれぞれ１つずつ備えた態様を示したが、培地保持手段や一時保持手段をそれぞれ複数備えていても良い。この場合、複数種類の培地を細胞培養容器に供給することが可能となる。
【００６８】
上記各実施形態において、１つの培地供給手段から複数の細胞培養容器につながる態様を示したが、１つの培地供給手段から１つの細胞培養容器につながる態様でも良い。
【００６９】
上記各実施形態において、一時保持手段に培地温度をモニタリングする培地温度モニタリング手段を設置しても良い。このとき培地温度モニタリング手段がモニタリングした培地温度の情報を遠隔的に制御部に送るようにしても良い。このことで、細胞培養に適していない温度の培地を誤って供給してしまうことを防ぐことができる。
【００７０】
また、細胞培養容器内に保持する培地の量を可能な限り少量とすることで、培地の交換効率を向上させることができる。細胞培養容器内に保持する培地の量は、培養する細胞の種類により最適化すれば良い。
【００７１】
上記各実施形態において、インキュベータ外に設置された制御部が、上記各実施形態における温度制御手段、圧力付加手段、陰圧供給手段、送液ポンプと無線または有線により情報交換可能して遠隔的にそれらをコントロール可能になっていても良い。このことにより、ユーザによる遠隔作業の効率を上げることができる。
【００７２】
上記各実施形態において、ユーザが制御部により遠隔的に培地交換の操作をする態様については、ユーザがあらかじめ設定したスケジュール（プログラム）に基づき制御部が培地交換を遠隔的に操作しても良い。
【００７３】
上記各実施形態において、一時保持手段がインキュベータ内に設置された態様を示したが、一時保持手段がインキュベータの外に設置されていても良い。その場合、一時保持手段内の溶液を細胞培養に適した温度（例えば３７℃）に維持するための温度制御手段を設置することが好ましい。
また、上記各実施形態において、廃液保持手段がインキュベータ外に設置された態様を示したが、例えば図１８Ｂに示すように、廃液保持手段がインキュベータ内に設置されていても良い。
【００７４】
本発明の制御部の例としてはＰＣを挙げることができ、ＰＣが上記各実施形態における制御部が実行する制御を行うことができる。
つまり、制御部は、例えばＣＰＵとメモリを有するＰＣであり、メモリに記載された制御プログラムをＣＰＵが実行することで制御部としての機能を実現する。
【００７５】
本発明において、培地保存手段３内部の培地温度は、培養条件により適当な温度を設定すれば良い。温度制御手段２で３７℃に維持しても良い。また、培地保存手段３をインキュベータ内に設置しても良く、その場合培地温度を３７℃に維持するのであれば温度制御手段２はなくても良い。
【００７６】
本発明において、培地保存手段、一時培地保持手段は、培地やその他の溶液（例えば洗浄液など）を保持することが可能な手段であり、溶液保持手段として機能するものである。培地保存手段、一時培地保持手段それぞれが溶液保持手段として機能するとともに、両手段が一体として溶液保持手段としても機能する。
【００７７】
本発明により、細胞を培養するための培地を保持する培地保存手段と、
前記培地保存手段と連結し、前記培地保存手段から供給された培地を一時保持するための保持空間と、培地を排出するための排出口を備えた一時保持手段と、
該一時保持手段の前記排出口と連結し、前記一時保持手段から排出された培地を細胞培養容器に供給する培地供給手段と、
前記細胞培養容器から培地を排出する培地排出手段と、
を備えた細胞培養システムであって、
前記培地供給手段は、前記一時保持手段から排出された培地を、所定の周期で断続的に前記細胞培養容器に供給するための培地断続供給機構を備えた細胞培養システムを提供することができる。
【００７８】
本発明により、細胞を培養するための培地を保持する培地保存手段と、
前記培地保存手段と連結し、前記培地保存手段から供給された培地を一時保持するための保持空間と、培地を排出するための排出口を備えた一時保持手段と、
該一時保持手段の前記排出口と連結し、前記一時保持手段から排出された培地を細胞培養容器に供給する培地供給手段と、
前記細胞培養容器から培地を排出する培地排出手段と、
を備えた細胞培養システムであって、
前記培地排出手段は、所定の周期で断続的に前記細胞培養容器内部の培地を外部に排出するための培地断続排出機構を備えた細胞培養システムを提供することができる。
【００７９】
上記第１実施形態およびその変形例において、サイフォン機構６ａが一時保持手段４の外部に設置された態様を示したが、例えば図１９に示すように、一時保持手段４の内部に設置しても良い。この場合、サイフォン機構６ａの流路を形成する管状部材は、一時保持手段４の排出口４ｂから一時保持手段４内部に向けて重力方向で上方に所定の高さまで延び、そこで折り返して重力方向の下方に延びる構造をしている。重力方向の下方に延びた管状部材の端は、一時保持手段４の底面から間隙を開けた近傍に開口部６ｄを有する構造となっている。ここで、サイフォン機構６ａの流路が重力方向で上方に達する所定の高さは、一時保持手段４内に保持される培地が重力方向で達し得る最高の高さより低い位置に設定される（以降この設定高さを「折り返し点６ｂ」という）。
【００８０】
このことにより、一時保持手段４内の培地の高さが折り返し点６ｂの高さ以上に達すると、サイフォンの原理に従い、一時保持手段４内の培地はサイフォン機構６ａの流路を介して排出口４ｂから排出され始め、一時保持手段４内の培地の高さがサイフォン機構６ａの開口部６ｄに達するまで排出が継続する。その後、培地保存手段３から供給される培地により一時保持手段４内の培地の高さは上昇し始め、サイフォン機構６ａの流路の折り返し点６ｂより高い位置に達すると再び排出が起こるという工程を繰り返す。
つまり、本発明のサイフォン機構６ａは、サイフォンの原理により一時保持手段４から細胞培養容器に培地を断続的に供給することができる流路を備えた機構である。
【００８１】
本発明によれば、培地を供給するための供給口と、培地を排出するための排出口と、該排出口に接続した管状部材（排出サイフォン機構）を備えた細胞培養容器であって、前記管状部材はサイフォンの原理により細胞培養容器内の培地を断続的に排出することができる流路を形成する細胞培養容器を提供することができる。
【００８２】
例えば、図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１３Ｂおよび図１３Ｃに例示するような細胞培養容器７を提供することができる。つまり、培地を供給するための供給口７ａと、培地を排出するための排出口７ｂと、該排出口７ｂに接続した管状部材（排出サイフォン機構）を備えた細胞培養容器７であって、排出口７ｂは、容器底面から所定の高さの位置の容器側面に配置され、管状部材は、排出口７ｂより重力方向で上の位置かつ容器内の空間の重力方向で最大の高さより低い位置を通過させる流路を形成する細胞培養容器７である。
【００８３】
また、図２０Ａおよび図２０Ｂに例示するような細胞培養容器７を提供することができる。つまり、培地を供給するための供給口７ａと、培地を排出するための排出口７ｂと、該排出口７ｂに接続した管状部材（排出サイフォン機構）を備えた細胞培養容器７であって、管状部材は細胞培養容器７内部に設置され、排出口７ｂより重力方向で上の位置かつ容器内の空間の重力方向で最大の高さより低い位置を通過させる流路を形成し、管状部材の排出口７ｂに接続した端とは逆の他端は、細胞培養容器７の底面から間隙を開けた近傍に開口部を有する細胞培養容器７である。
【００８４】
これらの細胞培養容器７の内部に培地を供給する培地供給手段６を、細胞培養容器７の供給口に接続して細胞培養システムとすることができる。培地供給手段６としては、例えば図２１に示すように、培地保存容器１５２と供給口１５１ａをチューブ等の管状部材１５３で接続し、管状部材１５３に送液ポンプ１５４を設置した手段でも良い。
【００８５】
また、供給口を細胞培養容器７の上面に配置し、培地供給手段６により供給口から培地上面に培地を滴下しても良い。こうすることで、培地の逆流を防ぐことができ、システム上流に配置されている培地保持容器内の培地が汚染される（コンタミネーションが起こる）ことを防止することができる。
【００８６】
この細胞培養システムによれば、培地供給手段６によって細胞培養容器７内に培地が供給され、細胞培養容器７内の培地が所定量を超えるとサイフォンの原理に基づき、排出サイフォン機構６ａが所定の高さまで培地を排出することになり、断続的に古い培地と新しい培地を入れ換えることができる。
【００８７】
上記各実施形態およびその変形例において、サイフォンの原理により培地を断続的に供給、排出する態様を示したが、透析膜等の多孔質膜を用いる細胞培養系においては、透析液等の溶液をサイフォンの原理により断続的に供給、排出しても良い。
【００８８】
この態様における細胞培養容器の一例を図２２Ａに示す。多孔質膜でできた細胞培養バッグ１６２内部には培地および細胞が収納されている。細胞培養バッグ１６２は、透析液等の溶液に漬かった状態で透析容器１６１内に格納されている。透析容器１６１は内部に溶液を供給するための供給口１６１ａと外部に溶液を排出するための排出口１６１ｂを備えている。透析容器１６１および細胞培養バッグ１６２が上記各実施形態およびその変形例における細胞培養容器として機能する。
【００８９】
また、細胞培養容器の他の一例を図２２Ｂに示す。培養容器１６４内部には培地および細胞が収納されている。多孔質膜でできた透析バッグ１６３内部には透析液等の溶液が収納され、培地に漬かった状態で培養容器１６４の内に格納されている。透析バッグ１６３は内部に溶液を供給するための供給口１６３ａと外部に溶液を排出するための排出口１６３ｂを備えている。透析バッグ１６３および培養容器１６４が上記各実施形態およびその変形例における細胞培養容器として機能する。
この態様によれば、接着細胞はもちろんのこと浮遊細胞にも適用可能である。
【００９０】
つまり、本発明によれば、
溶液を保持する溶液保存手段と、
該溶液保存手段と連結し、前記溶液保存手段から供給された溶液を一時保持するための保持空間と、溶液を排出するための排出口を備えた一時保持手段と、
該一時保持手段の前記排出口と連結し、前記一時保持手段から排出された溶液を細胞培養容器に供給する溶液供給手段と、
前記細胞培養容器から溶液を排出する排出手段と、
を備えた細胞培養システムであって、
前記細胞培養容器は、前記溶液供給手段より重力方向で下の位置で前記溶液供給手段と連結し、
前記溶液供給手段は、サイフォンの原理により前記一時保持手段から前記細胞培養容器に溶液を断続的に供給することができる流路を備えている細胞培養システムを提供することができる。
【００９１】
また、本発明によれば、
溶液を保持する溶液保存手段と、前記溶液保存手段と連結し、前記溶液保存手段から供給された溶液を一時保持するための保持空間と、溶液を排出するための排出口を備えた一時保持手段と、
該一時保持手段の前記排出口と連結し、前記一時保持手段から排出された溶液を細胞培養容器に供給する溶液供給手段と、
前記細胞培養容器から溶液を排出する排出手段と、
を備えた細胞培養システムであって、
前記細胞培養容器は、前記溶液供給手段より重力方向で下の位置で前記溶液供給手段と連結し、
前記溶液供給手段は、前記保持空間内の培地が所定の量に達した時に流路を開く供給ゲート備えている細胞培養システムを提供することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１  インキュベータ
２  温度制御手段
３  培地保存手段
４  一時保持手段
４ｃ  バックアップ排出口
５  供給速度調整手段
５ａ  送液ポンプ
５ｂ  供給速度調整手段
６  培地供給手段
６ａ  サイフォン機構
６ｃ  分岐手段
６ｄ  供給ゲート
７  細胞培養容器
８  培地排出手段
８ａ  廃液保持手段
１９  制御部
２０  管状部材（チューブ）
２１  板状部材
２２  球状（円柱状）部材
２３、２５、２６  貫通穴
２４  シャッター状部材
３１  弁
３２  リング部材
３３  ボール
３４  弾性部材
４１  弁
４２  フロート
４３  リング部材
４４  ボール
４５  ひも状部材
５１  圧力負荷手段
６１  袋状部材
６２、６４  隔離部材
６５  重り
７１  陰圧供給手段
８１  ポンプ
８２  廃液容器
８３  吸引口
９１  培養容器
９２  蓋部
９５  供給管部
９６  排出管部
９７  首部
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１０００、１１００、１２００  細胞培養システム
１０１  凸部
１０２  リング状部材
１０３  凹部
１１１  円盤状部材
１１２  蓋本体
１１３  リング状部材
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【国際調査報告】
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