(57)【要約】  閉鎖系培養容器を用いた自動培養装置において、流路部２や回転弁機構３を構成する際に、培養容器部１の複数の培養容器間で流路長の調節等により送液条件を揃えることを可能とする。その結果、複数の培養容器夫々において培養した細胞の品質均一化を実現する。また、ユーザによる装置への流路設置作業を正常に実施する機構を提供することで、同じく細胞の品質均一化を実現する。
2014141477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞を培養する細胞培養装置であって、
培養に用いる溶液を保持する溶液保持部と、
前記溶液保持部と複数の培養容器とを夫々接続させる複数の流路と、
を備え、
前記複数の流路は、前記溶液保持部から前記複数の培養容器夫々まで長さが等しい
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項２】
前記複数の培養容器は、前記複数の流路の夫々が接続される多分岐部を介して前記溶液保持部に接続され、
前記複数の流路は、前記多分岐部から前記複数の培養容器夫々までの長さが等しい
ことを特徴とする請求項１記載の細胞培養装置。
【請求項３】
筐体内に着脱可能な、前記複数の培養容器を保持する培養容器ベースと、
前記複数の培養容器内を観察する観察部と、
を有し、
前記培養容器ベースには空隙が形成され、
当該培養容器ベースを前記筐体内に設置した場合、前記空隙内に前記観察部が設置され、
前記複数の流路は、前記培養容器ベースの外側に配置される
ことを特徴とする請求項１または２記載の細胞培養装置。
【請求項４】
前記培養容器ベースの外周の一部に、前記観察部を前記空隙側へ通過させるための切りかきを有する
ことを特徴とする請求項３記載の細胞培養装置。
【請求項５】
前記溶液保持部から前記複数の培養容器の夫々へ、前記複数の流路を介して前記溶液を供給させる供給機構を有する
ことを特徴とする請求項３または４記載の細胞培養装置。
【請求項６】
前記培養容器ベースを前記筐体内に挿入させる扉部をさらに有し、
前記培養容器ベースは、前記切りかき側から、前記細胞培養容器内に挿入可能であり、
前記供給機構は、前記培養容器ベースに対して、扉部側かつ下方に配置される
ことを特徴とする請求項５記載の細胞培養装置。
【請求項７】
前記供給機構は、前記複数の流路の夫々を設置させる弁機構を有し、
前記弁機構によって、前記複数の培養容器夫々に供給される前記溶液を制御させ、
前記弁機構から前記複数の培養容器の夫々との間に位置する流路の一部を調整路として設置させる調整領域を有する
ことを特徴とする請求項５または６記載の細胞培養装置。
【請求項８】
前記調整領域は、前記培養容器ベースの下方かつ前記供給機構の上方に形成される
ことを特徴とする請求項７記載の細胞培養装置。
【請求項９】
前記複数の流路を束状に収束させる収束手段を有する
ことを特徴とする請求項３記載の細胞培養装置。
【請求項１０】
前記細胞培養装置内に着脱可能な、前記複数の培養容器を保持する培養容器ベースと、
前記複数の培養容器内を観察する観察部と、
を有し、
前前記培養容器ベースには空隙が形成され、
前記複数の流路は、前記空隙を介して配置される
ことを特徴とする請求項１または２記載の細胞培養装置。
【請求項１１】
前記培養容器ベースに、前記複数の流路夫々を保持する保持手段が形成されている
ことを特徴とする請求項３記載の細胞培養装置。
【請求項１２】
前記複数の培養容器は、前記空隙の周囲に円周上に配置され、
前記観察部を自転方向と水平方向に駆動させる駆動手段を有する
ことを特徴とする請求項３から９までの何れかに記載の細胞培養装置。
【請求項１３】
前記複数の培養容器ベースに接続され、前記培養容器ベースの設置角度を変更させるアクチュエータを有する
ことを特徴とする請求項３から１２までの何れかに記載の細胞培養装置。
【請求項１４】
前記扉部は、前記培養容器ベースより高い位置に形成される小扉を有する
ことを特徴とする請求項６記載の細胞培養装置。
【請求項１５】
細胞を培養する細胞培養装置であって、
培養に用いる溶液を保持する溶液保持部と、
前記溶液保持部から供給された前記溶液を保持する複数の培養容器と、
前記溶液保持部と接続され、前記溶液を通過させる多分岐部と、
前記多分岐部と前記複数の培養容器とを夫々接続させ、前記多分岐部を通過した溶液を前記複数の培養容器夫々に供給させる複数の流路と、
を備え、
前記複数の流路は、前記多分岐部から前記複数の培養容器夫々までの長さが等しい
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、細胞又は組織を自動操作により培養する培養装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞を原料として製造した再生組織等の生体試料を用い、臓器等の機能を回復させる再生医療は、従来治療法のなかった疾病に対する根治療法として期待されている。再生組織は清潔な製造環境を提供するCPC（Cell Processing Center：細胞処理施設）において、専門の細胞培養技術を有した製造従事者によりSOP（Standard Operating Procedure：標準手順書）に従い製造される。そのため多大な人件費、労力、運用コストが発生する。また全ての製造工程は人手でなされるため、再生組織の製造量には限界がある。よって製造コストは高くなり、結果として再生医療治療の普及の妨げとなっている。【０００３】
このような現状を打破するため、培養工程の一部ないし全てを自動化する自動培養装置の導入が求められている。培養工程を人手ではなく自動培養装置で実施し、省力化とコストダウンと大量生産の実現が可能となる。加えて自動培養装置の操作は一定なため、再生組織の品質一定化への寄与も期待される。【０００４】
ここで自動培養装置は手作業の代替となるが、手作業に対するGMP（Good Manufacturing Practice：への準拠が必要とされる。また自動培養装置に特化したGMPは現在のところ規定されていないが、臨床用途の自動培養装置に関する開発ガイドライン（再生医療分野（ヒト細胞培養加工装置についての設計ガイドライン［改訂］）、２００９）が経済産業省より提示されており、それへの準拠も必要である。以上より、自動培養装置は手作業に対するGMP及び自動培養装置の開発ガイドラインを鑑みて、科学的根拠に基づき、清浄な環境を維持した状態で高品質の再生組織を再現性良く製造可能であることが求められる。【０００５】
これらの課題を解決する手段として、例えば特許文献１には、マトリクス状に配置した複数の培養容器に対し、列単位で電磁弁からの流路チューブ長を揃え、同列マトリクスの複数培養容器を用い培養することで再生組織の品質を均一にする装置が開示されている。【０００６】
また特許文献２には、生物学的汚染リスクを低減すべく培養容器、培地ボトル等の培養に必要な構成要素が流路チューブ等により常時接続し、閉鎖系培養空間を形成する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−７５２００号公報
【特許文献２】特開２００７−３１２６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら特許文献１の流路長の調節方法は、あくまでも同列上に配置された培養容器への流路長を揃えているだけであるため、培養に用いる細胞懸濁液の送液時に細胞損失の程度が列単位の培養容器毎により異なり、同時に培養する複数の培養容器間で品質を均一にできないという課題があった。【０００９】
また特許文献２の自動培養装置は、ユーザによる装置への流路セッティング作業において培養容器を装置内へ搬入、搬出する際に他の機器へ衝突させる等の作業ミスにより、培養された細胞の品質に支障をきたす恐れがあるという課題があった。【００１０】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、高品質で再現性の良い細胞培養を可能とする閉鎖系の細胞培養装置を提供する。具体的には、製造後の細胞の品質均一化と、流路設置におけるユーザ作業ミスの抑制等を可能とする細胞培養装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては、上記の課題を解決するため、細胞を培養する細胞培養装置であって、培養に用いる溶液を保持する溶液保持部と、溶液保持部と複数の培養容器とを夫々接続させる複数の流路とを備え、複数の流路は、溶液保持部から前複数の培養容器夫々まで長さが等しい構成の細胞培養装置を提供する。【００１２】
また、本発明においては、上記の課題を解決するため、細胞を培養する細胞培養装置であって、培養に用いる溶液を保持する溶液保持部と、溶液保持部から供給された溶液を保持する複数の培養容器と、溶液保持部と接続され、溶液を通過させる多分岐部と、多分岐部と複数の培養容器とを夫々接続させ、多分岐部を通過した溶液を複数の培養容器夫々に供給させる複数の流路とを備え、複数の流路は、多分岐部から複数の培養容器夫々までの長さが等しい構成の細胞培養装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る閉鎖系培養容器を用いた細胞培養装置によれば、高品質な細胞の培養が可能となる。具体的には複数の培養容器夫々において、培養した細胞の高品質化及び均一化を実現する。またユーザの装置への流路セッティング作業を正常に実施する機構により、ユーザの誤操作による細胞の品質低下を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施例を示す、再生組織を培養するための自動培養装置の全体構成図を示した図。
【図２】第１の実施例に係る、自動培養装置の閉鎖系流路の流路回路を示した図。
【図３】第１の実施例に係る、流路回路に含まれる培養容器ベースの一例を示した図。
【図４】第１の実施例に係る、流路回路に含まれる流路部の一例を示した図。
【図５】第１の実施例に係る、流路回路に含まれる回転式弁機構の一例を示した図。
【図６】第１の実施例に係る、流路回路に含まれる細胞ボトル、予熱ボトル、加湿ボトルの一例を示した図。
【図７Ａ】第１の実施例に係る、顕微鏡の一構成例を示した図。
【図７Ｂ】第７の実施例に係る、顕微鏡の一構成例を示した図。
【図８】第１の実施例を示す、自動培養装置の概略の一例を示した図。
【図９】第１の実施例を示す、自動培養装置の流路部及び顕微鏡の一例を示した図。
【図１０】第１の実施例を示す、自動培養装置の流路の一例を示した図。
【図１１】第１の実施例を示す、自動培養装置の細胞播種及び培地交換時、細胞観察時の顕微鏡と流路ベースの動きの一例を示した図。
【図１２】第１の実施例を示す、自動培養装置の機能構成レイアウトの一例を示したブロック図。
【図１３】第１の実施例を示す、自動培養装置の制御機構を示したブロック図。
【図１４】第１の実施例に係る、自動培養装置の培養プロトコルのフローチャート図。
【図１５】第１、第２の実施例に係る、培養容器ベースを示した図。
【図１６】第３の実施例に係る、培養容器ベースを示した図。
【図１７】第４の実施例に係る、顕微鏡の配置を示した図。
【図１８】第５の実施例に係る、顕微鏡及び培養容器ベースを示した図。
【図１９】第６の実施例に係る、培養容器ベースを示した図。
【図２０】第８の実施例に係る、顕微鏡及び培養容器ベースを示した図。
【図２１】第９の実施例に係る、多分岐部を示した図。
【図２２】第１０の実施例に係る、流路配置を示した図。
【図２３】第２の実施例に係る、培養容器ベースを装置内に挿入させる際の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本明細書において、培養装置の流路を流れる気体、液体、気体及び液体を総称して流体と呼ぶ場合がある。図面上の構成の番号について、他の図にて既に番号を付して説明したものについては、別の図にて図番号を省略する場合がある。また、培養容器と流路とを示す図については、説明のため培養容器と流路または流路の一部とを切り離した状態の図を示すこととする。
【実施例１】
【００１６】
まず、実施例１を含め、各実施例に係る細胞培養装置の基本的な構成および動作フローについて、図面を参照して詳細に説明する。ただし基本構成や動作フローはこれに限られるものではなく、用途に応じ適宜構成の追加や動作フローの変更等を行ってもよい。【００１７】
図１を用いて、自動培養装置の基本的な構成の一例として、以下１２個の構成要素より成る自動培養装置を詳細に説明する。１２個の構成要素はすなわち、培養容器部１、流路部２、回転式弁機構３、培養細胞用及びフィーダー細胞用ボトル部４、冷蔵庫などで構成される培地ボトル部５、予熱ボトル部６、排液バッグ部７、観察部８、インキュベータ部９、気体供給部１０、加湿ボトル部１１、制御部１２である。なお、図１に示すように、制御部１２は制御用端末１３を備えている。【００１８】
以上の構成要素において自動培養装置は、閉鎖された培養空間である閉鎖系流路に対し、ユーザが設置した細胞ボトル及び培地ボトル内の細胞懸濁液、培地を用い、本装置の流路部２などに備え付けられた図示を省略した電磁弁、チューブポンプ等を制御部１２により制御することで、培養容器部１の培養容器内へ細胞を播種し培養を行う。【００１９】
また細胞培養中は、本装置に備え付けられた顕微鏡などからなる観察部８を制御部１２により制御することで、培養容器内の細胞画像を撮影する。自動撮影、細胞播種、培地交換、気体交換時以外は、顕微鏡の手動観察により制御用端末の操作画面からの入力に基づく顕微鏡の位置制御、細胞画像の撮影及び保存が可能である。【００２０】
本自動培養装置のインキュベータ部９内ではセンサ機構により温度環境を観測し、観測結果を制御用端末１３上に表示する。流路部２の電磁弁、チューブポンプ等の各動作と測定の全ログは制御用端末１３が備える、図示を省略したハードディスクなどの記憶部に記録する。加えて動作エラー有無を判定し、動作状況を制御用端末１３のモニタ画面上に表示する。それらのデータは自動培養装置外へ移行可能である。【００２１】
図２は、上述した自動培養装置の閉鎖系流路の流路回路を示している。閉鎖系流路は、図１で示した構成要素のうち培養容器部１、流路部２、回転式弁機構３、細胞ボトル部４、培地ボトル部５、予熱ボトル部６、排液バッグ部７、気体供給部１０、加湿ボトル部１１よりなる。【００２２】
実施例１では角膜上皮系細胞、口腔粘膜上皮系細胞、表皮細胞等の上皮系細胞の再生組織の製造を目的とした場合を例とし説明するが、本培細胞養装置によって培養可能な細胞種はこれに限るものではない。また、図２では上皮系細胞を対象とするため２種類の細胞を使用する流路回路となっているが、心筋細胞、繊維芽細胞といった１種類のみの細胞を培養対象とする場合は１個の細胞ボトルとそれに対する流路の流路回路としても良い。或いは、２種類の細胞を使用する流路回路において、１種類分の細胞を対象とする流路回路のみを使用しても良い。さらに、図２の流路回路は１０個の培養容器を使用するが、培養容器を並列に設置または取り外すことで、異なる個数の培養容器から成る流路回路の使用も可能である。【００２３】
図２の示す閉鎖系流路は主に次の構成要素を有する。本例では１０個の再生組織を製造するため、１０個の培養容器２０１を有する。全培養容器２０１は平面状の板である培養容器ベース２０２の上に設置し、培養容器ベース２０２には傾きを変化させるアクチュエータ２０３が取り付けられている。【００２４】
上述したように、本例では２種類の細胞を用いるため２個の細胞ボトル２０４、２０５を用いる。それぞれの細胞ボトル２０４、２０５に対し１種類の細胞を入れる。また培養容器内で２種類の細胞が混じることを回避するため全培養容器は２層構造であり、それぞれの層に１種類ずつの細胞を培養する。細胞ボトル２０４、２０５から培養容器の各層へ至る流路回路は、送液途中で細胞が混じらないようにするため異なる流路回路（１）、（２）を使用する。細胞ボトル２０４内の細胞懸濁液は実線の流路回路（１）２０６を通り、各培養容器の片側の層、例えば全培養容器の上層へ送液される。このように細胞種によって流路を分けることによって、培養容器の上層で培養する細胞と、下層で培養する細胞が混じることを抑制し、異種移植などの危険性を回避することが可能となる。一方、細胞ボトル２０５内の細胞懸濁液は点線の流路回路（２）２０７を通り、各培養容器の片側の層、例えば全培養容器の下層へ送液される。なお、図２において、２２２は後で説明する多分岐部を示している。【００２５】
細胞種毎に細胞ボトルは異なるのに対し培地は共通であるため、培地ボトル２０８は１個を使用する。培地ボトルは図１で説明したように冷蔵庫を用いて４℃で保管する。培地交換時、予熱ボトル２０９へ１回の培地交換に必要な量を移動させ、例えば３６℃まで加温後、培地交換に使用する。予熱ボトルからは流路回路（１）２０６及び流路回路（２）２０７へ二分岐部２１０を介し適宜分岐させる。流路回路（１）２０６へ送液された培地はその後、各培養容器の片側の層へ順次送液する。流路回路（２）２０７へ送液された培地も同様である。流路内での送液及び送気に対する駆動力はチューブポンプ２１１により与える。送液方向は電磁弁２１２、及び図１の回転式弁機構３に対応する回転式弁機構２１３により制御する。培地交換時、培養に使用した古い培地は排液バッグ２１４、２１５へ送液する。【００２６】
培養時、気体交換として各培養容器２０１へ酸素及び二酸化炭素を供給する。細胞は酸素を消費し二酸化炭素を排出するためである。本装置では気体交換時、５％ＣＯ２を含む空気を充填したガスボンベ２１６より、所定の送気速度へガスフローメータ２１７にて調整した上で、滅菌水を入れた加湿ボトル２１８を通過し水分を飽和させ送気する。チューブポンプ２１１と並列に位置する送気用回路２１９を通り各培養容器へ気体を送る。【００２７】
本実施例の流路回路の他の構成として、無菌脱着部２２０と無菌接続部２２１を有する。無菌脱着部２２０は各培養容器２０１の近傍の流路チューブ上に設置されている。この構成により、例えば移植前日に１個の培養容器をサンプルとして検査するため無菌的に取り外すことが可能になる。取り外した培養容器と、取り外し後の残りの培養容器及び流路は、それぞれ無菌性を維持可能である。移植当日は、残りの培養容器２０１を取り外す時に無菌脱着部２２０を使用し培養容器２０１を取り外す。無菌脱着部２２０は例として熱溶着可能な流路チューブであり、切断箇所を挟む２ヶ所を熱溶着後にその間を切断する。【００２８】
一方、無菌接続部２２１は細胞ボトル２０４、２０５、培地ボトル２０８、加湿ボトル２１８それぞれの近傍の流路チューブ上に設置されている。細胞ボトル２０４、２０５、培地ボトル２０８、加湿ボトル２１８は空の状態でCPC(Cell Processing Center：細胞処理施設）へ搬入し、ユーザが所定の細胞懸濁液、培地、滅菌水を入れ閉鎖系流路へ取り付ける。その際、無菌接続部２２１を用い無菌的に接続する。【００２９】
図３は、本実施例の装置の培養容器ベース２０２、及び培養容器ベース２０２へ１０個の培養容器２０１を設置した状態を示した例である。図３上段の（Ａ）で示すように本例の培養容器ベース２０２では馬蹄の形状をしている。すなわち、培養容器ベース２０２は、方形形状の平面板で中央部がくり抜かれた空隙が形成され、平面板における装置へ挿入する側の端、つまりは外周の一部に切りかきが設けられた構造であり、所謂U字型の形状を有している。培養容器ベース２０２の中央部の内辺は円形形状でその周囲に培養容器２０１を円状に配置する。培養容器ベース２０２には、各培養容器２０１を保持するための窪み等の保持手段が形成されている。くり抜かれた円形の空隙部分には後述する観察部８の顕微鏡を配置する。培養容器２０１を保持する部分には、顕微鏡観察のための観察孔３０１が設けられている。【００３０】
培養容器ベース２０２は上記のようにU字型であるため装置への設置方向が一義的に定まる。すなわち、培養容器ベース２０２を設置する時は培養容器ベース２０２の一辺に形成された切りかき側から培養容器ベース２０２を顕微鏡へ接近させ、顕微鏡を空隙内に導き、アクチュエータ等に設置する。この切り抜きの空隙を有した形状により、培養容器ベース２０２を複数の培養容器２０１の中心へ配置させることが可能となる。またユーザは顕微鏡に培養容器ベース２０２上の複数の培養容器２０１を接触させることなく簡便な設置及び取り外しが可能なため、人的ミスにより流路等が損傷することによる細胞培養の品質劣化抑制が可能となる。【００３１】
また、装置内に培養容器ベース２０２と同形状の、または複数個へ分割した、図示を省略した他の培養容器設置ベースを設け、培養容器ベース２０２を他の培養容器設置ベースの上に載置させるようにして、培養容器ベースの重量が重い場合などであっても設置作業がより簡便となるようにしてもよい。【００３２】
図３下段の（Ｂ）は、培養容器ベース２０２上に１０個の培養容器２０１を設置した状態を示している。本実施例では、培養容器２０１の各々に対し４本が纏められた流路チューブ３０２が接続しており、４本の流路チューブ３０２は培養容器ベース２０２に対し外側方向に配置されている。培養容器ベース２０２の外側、すなわち、外周に流路チューブ３０２を配置することにより、顕微鏡の駆動時に顕微鏡と培養容器ベース２０２、流路チューブ等が接触することによる細胞の品質低下を抑制可能となる。各培養容器２０１の近傍の流路チューブ内には、一つ一つの培養容器の取り外しを可能とするための無菌脱着部３０３を有する。これにより、例えば移植前日に細胞が移植可能な品質を有するか出荷判定を行うため任意の培養容器１個のみを取り外し評価する際、取り外した培養容器内及び、取り外さなかった培養容器と流路内は、取り外し後も無菌性を維持可能となる。【００３３】
培養容器の培養表面は、例えばセルシード社製の温度応答性セルカルチャーインサート容器を適用する場合、培養容器２０１の温度が温度応答性培養表面の相転移温度、例えば３２℃よりも低下すると、温度応答性培養表面の性質が疎水性から親水性へと変化し、３７℃の培養時に接着、伸展、増殖していた細胞は自発的に剥離する。温度低下により温度応答性培養表面から細胞が剥離すると培養条件は大きく変化するため、移植時の細胞の品質も変化してしまうことになる。よって前日取り出し後に残された培養容器２０１、及びインキュベータ部９内が３７℃より大きく低下しないために、培養過程での品質確認を目的として培養完了の前日以前に取り出し作業を行うための、小扉をインキュベータ部９の扉上部に用意し、インキュベータ部９内を外気に晒す時間及び範囲を低下させ作業時の温度低下を小さくする効果が得られる。また、この前日取り出し用の小扉をガラスなどの透明な素材で作成することで、培養の経過状況、例えば培地の色によるｐＨ、混濁有無による生物学的汚染有無等を小扉から確認することも可能となる。【００３４】
移植当日の取り出しでは培養容器に接続された全流路チューブを無菌切断後、複数の培養容器を培養容器ベースに設置した状態で装置から取り外し、培養容器ベースの培養容器が載置された状態で安全キャビネット等へ運搬する。即ち、複数の培養容器に対し一括した取り扱いが可能である。１個のみを装置内に置き忘れるといった人的ミスの回避が可能となる。また全培養容器の取り出しに対する時間的条件と温度条件が同一となる利点も有する。【００３５】
図４に示すように、流路部２には、チューブポンプ４０１、電磁弁４０２、流路チューブ４０３、細胞ボトル４０４、４０５、予熱ボトル４０６等が設置されている。尚、本実施例及び他の実施例において、これらボトルの総称として溶液保持部とする場合がある。【００３６】
チューブポンプ４０１は流路チューブ外部より流路チューブ４０３をしごき液体を送液または空気を送気する。電磁弁４０２は通電により流路チューブ４０３を開閉し送液または送気方向を制御する。フィルタを設置する際には、フィルタは流路内外の圧力を調整し、流路外から菌等が侵入しないよう例えば孔径が０．２２μｍのものを使用する。この場合、流路部２のチューブポンプ、電磁弁、フィルタ、分岐部の配置は以下の優先順位の条件に従い位置を決定する。【００３７】
１番目の条件は、上皮系細胞の細胞懸濁液が入れられた細胞ボトル部４の細胞ボトルから各培養容器２０１までの流路長が最短、かつ等しい長さとなることとする。培養対象である上皮系細胞が播種工程において培養に支障をきたす影響を最小限とすることが最優先である。【００３８】
２番目の条件は、細胞ボトル部４のフィーダー細胞の細胞懸濁液が入れられた細胞ボトルから各培養容器２０１までの流路長が最短かつ等しい長さとなることとする。上皮系細胞に与える成長因子を算出するフィーダー細胞も播種工程において培養に支障をきたす影響を最小限とすることが望ましい。【００３９】
３番目の条件は、培地ボトル部５の培地が入れられた培地ボトルから各培養容器２０１までの流路長が最短かつ等しい長さとなることとする。培地が最短の流路経路を通り送液されることで、流路チューブ内に培地成分であるタンパク質等の付着や液滴残存による送液量精度の低下を回避するためである。【００４０】
本実施例の装置においては、上記１〜３番目の条件における、各培養容器２０１までの流路長を等しくする点に関し、溶液保持部から多分岐部２２２までは各培養容器共通であるため、多分岐部２２２から各培養容器２０１までの長さを等しくすることで各流路長を等しくする目的を達成することが可能となる。多分岐部２２２から各培養容器２０１までの長さを等しくする方法の詳細については後述することとする。【００４１】
図５に本実施例における、図１に示した溶液供給機構としての回転式弁機構の一例を示す。ただし、本実施例における溶液供給機構はこの回転式弁機構に限られるものではなく、多分岐部２２２を通過した溶液を培養容器２０１夫々に供給されることを制御することが可能な供給機構であれば適用可能であることはいうまでもない。【００４２】
図５に示す回転式弁機構３は、同時培養する複数の培養容器２０１への培地や気体供給を一括制御する。図５上段の（Ａ）に示すように、複数の流路チューブの開閉を行う弁機構であり、流路チューブ５０１を閉じるクリップ部５０２と、接触によりクリップ部５０２を開く多連式カム部５０３と、多連式カム部５０３を回転させるアクチュエータ５０４を有する。また、図５下段の（Ｂ）に示すように、クリップ部５０２は、クリップを閉じるバネ５０５と、多連式カム部５０３と接触するクリップ接触部５０６を有する。クリップ接触部５０６が多連式カム部５０３の回転により閉じるクリップを変更可能なため、送液及び送気方向を制御できる。【００４３】
また後述する２個の細胞ボトル４０４、４０５と、予熱ボトル４０６は流路部と流路チューブで連結した状態で位置しているが、それらは流路部２内の図示を省略した重量計の上に設置されている。細胞ボトル４０４、４０５については細胞懸濁液の送液時、各培養容器２０１へ送液後の重量変化から送液量を確認する。送液量はチューブポンプの稼働時間により制御しているが、重量変化もモニタリングすることでより確実に送液量を把握する。予熱ボトル４０６も同様に送液量をチューブポンプ稼働時間、及び重量変化の２項目により把握する。【００４４】
図６に本実施例の装置に用いる、流路回路に含まれる溶液保持部の細胞ボトル、予熱ボトル、加湿ボトルの一例を示した。
細胞ボトル６０１の場合は、先に説明したように、上皮系細胞の培養では上皮系細胞とフィーダー細胞に対応した２個を使用する。図６左側の（Ａ）が示すように、本実施例の細胞ボトル６０１は、細胞ボトル本体部６０２と細胞ボトル蓋部６０３から成る。細胞ボトル蓋部６０３には送液用流路チューブ６０４と内圧調整用流路チューブ６０５が取り付けられ、それぞれの片方の端は細胞ボトル本体部６０２内にある。送液用流路チューブ６０４の細胞ボトル側の端は細胞ボトル本体部６０２の底面に接している。これにより送液時、送液過程が進むにつれ細胞懸濁液の量が少なくなっても送液を可能とする。細胞懸濁液を効率良い使用が可能となり、結果として患者からの細胞採取量が少なくなり患者への負担は減少する。【００４５】
送液用流路チューブ６０４の細胞ボトルと逆側の端には無菌接続部６０６が取り付けられている。内圧調整用流路チューブ６０５の細胞ボトル側の端は、細胞ボトル本体部６０２に細胞懸濁液を入れた際に気相となる部分にある。内圧調整用流路チューブ６０５の細胞ボトル側と逆側の端には、フィルタ６０７が取り付けられ、例えば０．２２μｍ以上の粒子を通さない品質のものを使用する。【００４６】
冷蔵庫に内蔵される培地ボトルは、先に説明したように、２種類の細胞に対し培地が共通なため、１個を使用する。培地ボトルは前述の細胞ボトル６０１と同じ構成であり、細胞懸濁液の代わりに培地を入れ使用する。培地は、培地内の成長因子等の劣化を防止するため、冷蔵庫内で例えば４℃の低温下で保管する。【００４７】
図６中央の（Ｂ）に示すように、本実施例の予熱ボトル部は、予熱ボトル６０８、及び受け部６０９から成る。培地は使用時まで４℃で保管するが、培養は３７℃で行うため、培地交換前に予熱ボトル部６にて予熱する。本方式はヒーター等を用い予熱する場合に比べヒーターの温度制御が不要となり、また部品数増加と流路チューブ長の増加回避が可能となる。
予熱ボトル６０８は、予熱ボトル本体部６１０と予熱ボトル蓋部６１１から成る。予熱ボトル６０８の周囲は熱伝導性の高いアルミ等の素材から成る受け部６０９により囲われている。予熱ボトル蓋部６１１には、供給用流路チューブ６１２と送液用流路チューブ６１３が取り付けられ、それぞれの片方の端は予熱ボトル本体部６１０内にある。送液用流路チューブ６１３の予熱ボトル側の端は予熱ボトル本体部６１０の底面に接している。これにより送液時、予熱ボトル内の培地量が少なくなっても送液可能ある。供給用流路チューブ６１２の予熱ボトル側の端は、予熱ボトル本体部６１０に培地を入れた際、気相となる部分にある。予熱ボトルは、例えば細胞ボトルの奥に設置する。細胞ボトル及び予熱ボトルは共に送液に際し重量を計測するため、必要に応じ全容器を同一の重量計に乗せることで重量計の設置スペースを小さくしても良い。【００４８】
図６右側の（Ｃ）に示すように、本実施例の加湿ボトル部は、加湿ボトル６１４から成る。加湿ボトル６１４は加湿ボトル本体部６１５と加湿ボトル蓋部６１６から成る。加湿ボトル蓋部６１６には送気用流路チューブ６１７と気体供給用流路チューブ６１８が取り付けられ、それぞれの片方の端は加湿ボトル本体部６１５内にある。送気用流路チューブ６１７の細胞ボトル側の端は加湿ボトル本体部６１５に滅菌水を入れた際、気相となる部分にある。また送気用流路チューブ６１７の加湿ボトル側と逆側の端にはフィルタ６１９が取り付けられている。フィルタ６１９は、例えば０．２２μｍ以上の粒子を通さない品質のものを使用する。フィルタ６１９よりもさらに外側には無菌接続部６２０を取り付ける。尚、フィルタの取り付け位置は無菌接続部６２０と気体供給部１０の間であれば任意の場所で良い。【００４９】
気体供給用流路チューブ６１８の加湿ボトル側の端は加湿ボトル本体部６１５の底面に接している。加湿ボトルの目的は送気した気体に対する水分の飽和である。よって滅菌水に接触する時間が長くなると気体を飽和させる効率が向上する。また気体供給用流路チューブ６１８の加湿ボトル側の端にフィルタを設置し気泡を細かくしても良い。表面積が増加するため、同じく飽和効率が上がる。気体供給用流路チューブ６１８において加湿ボトル側と反対側の端には接続部６２１を設置し、気体供給部１０との接続に使用する。【００５０】
図１に示した本実施例の排液バッグ部７は、培養に使用した古い培地である排液を回収する。図２で示した本実施例の流路は、培養容器２０１の上層と下層の排液を分け、かつ、全回次の排液を一括して回収する。このように、培地交換時ごとに上層と下層の培地を分けて回収することで、各層ごとの培地成分を分析し、細胞が正常に培養しているか否かを、培養過程中に判断することが可能となる。尚、図１では排液バッグ７は収容庫内に設けているが、排液の成分分析を行く場合は、排液バッグ７も冷蔵庫内に格納し、排液の品質を保持するようにしても良い。【００５１】
また、廃液の成分分析を行わない場合は、上層と下層を分けずに一括して廃液を回収してもよい。培養途中での排液バッグの回収では、排液バッグ直前に無菌脱着部を導入し無菌的に取り外す。また本図では各排液バッグの直前に電磁弁を導入しているが、前述の回転式弁機構を導入したり、１回しか使用しないので通電不要で手作業で取り扱うクリップ等を導入したりしても良い。【００５２】
図７Ａに、本実施例の装置の観察部に、位相差顕微鏡を用いる場合を示す。同図が示すように、位相差顕微鏡７００は観察孔７０１を有する。同図では省略しているが観察孔７０１の下方には対物レンズを有する。また観察孔７０１を挟み対物レンズと反対側には図示を省略した照明手段を有する。【００５３】
本装置は観察において、培養容器を載置したステージを動かし細胞を観察するのではなく、培養容器２０１を設置した培養容器ベース２０２に対し位相差顕微鏡７００を、後で説明するように、それ自身の自転方向と、設置面に対して水平方向に動かし観察する。培養容器ベース２０２の設置面に対して水平方向に前後運動させ培養容器自身を動かす場合、各培養容器を単独に動かす機構が必要となり装置が煩雑化する。また、図３に示したように全培養容器２０１には流路チューブ３０３が常時接続されているため、各培養容器２０１を単独に動かすと培養容器ベース２０２に対する流路チューブの相対的位置も変化し、その分の流路チューブ長が長くなり、播種時に細胞損失や細胞膜への損傷発生等の危険性が増す場合がある。さらには、培養容器自身を駆動させることにより接続された流路チューブにねじれてしまい、上記と同様に細胞損失等の危険性が生じる。【００５４】
そこで本実施例の装置は、上述したように培養容器ベース２０２に対し位相差顕微鏡７００が動く方式としている。本方式によれば培養中は培養容器ベースを固定し取り扱うことができるため、観察のための培養容器ベースの回転等により生じる流路チューブのねじれを回避でき、流路損傷の危険性を回避可能である。【００５５】
図７Ａに示すように、位相差顕微鏡７００は培養容器ベース２０２に対し稼働するための駆動手段である稼働部７０２を有する。よって位相差顕微鏡７００の自転方向に回転運動と、培養容器ベース２０２の設置面に対して水平方向に前後運動が可能である。尚、図７Ｂに示す、顕微鏡観察に関する別構成例については、後ほど実施例６にて説明する。【００５６】
続いて、図８、９、１０により本実施例の装置を構成する流路、及び顕微鏡のレイアウト例を説明する。図８は自動培養装置のインキュベータ部のインキュベータ８０１の扉８０２を閉めた状態を示している。本例ではインキュベータ８０１の中央から外側へ開く２枚扉の例を示している。インキュベータ８０１には監視モニタ８０３を設置する。監視モニタ８０３はインキュベータ内の温度、電磁弁・チューブポンプ・顕微鏡等の稼働の正常/非正常を示す作動ステータスを表示する。インキュベータ８０１は内部を３７℃に維持する。【００５７】
図２に示した流路回路が示す通り、全培養容器内へ気体を直接供給するため湿度制御は不要である。その結果、インキュベータ８０１内の各機器は高湿環境下に晒されないため、湿度による錆等の発生による故障リスクは低減する。さらに内部の空気循環に際しHEPA(High Efficiency Particulate Air Filter)フィルタの使用が可能となる。高湿ではないためHEPAフィルタに目詰まりが生じないためである。よって一般的なフィルタを使用する場合に比べより高度な清浄性を実現することができる。【００５８】
図１の気体供給部１０に対応する気体供給部８０４は、ガスボンベとガスフローコントローラから成る。ガスボンベ内には本例では５％ＣＯ２を含む空気を充填する。培養に使用する培地、培養する細胞種に応じ充填する気体の種類は変更可能である。気体交換時は送気する気体流量をガスフローコントローラにより調整する。【００５９】
図８左側の（Ａ）に示す通り、インキュベータ８０１は机８０５の上にあり、机の下には培地ボトルを例えば４℃にて保管する冷蔵庫８０６と、排液バッグ部７の排液バッグを保管する収容庫８０７を有する。尚、各種の排液バッグは配置ボトル部を構成する冷蔵庫８０６に設置してもよい。その場合、設置面積減少とコスト低減の利点を得る。【００６０】
インキュベータ８０１と冷蔵庫８０６及び収容庫８０７の間は流路チューブ８０８により連結されている。これはすなわち、３７℃に維持するインキュベータ８０１と約４℃に維持する冷蔵庫８０６が空間的に近接しておらず、両者の間は一般に約２５℃であるCPCの空調管理された空間を隔てている。この構成により、インキュベータ８０１と冷蔵庫８０６の間において高度な断熱材を不要とし、装置構成の単純化によるコスト低減と温度維持性能向上させることが可能となる。【００６１】
インキュベータ８０１の近傍には図１の制御部１２が設置され、本装置を稼働させる。本実施例の自動培養装置を複数台、並列稼働させる場合は一台の制御装置で全自動培養装置を制御させることができる。またCPC外からの管理を可能とする管理モニタも必要に応じ設置する。【００６２】
インキュベータ８０１内に設置した、図示を省略したレールにより流路部２、培養容器ベース２０２等の装置内部の構成部品は、インキュベータ８０１内に設置したレールに接続された、同じく図示を省略した載置台に夫々載置されているため、扉８０２から一括して引き出すことが可能である。培養開始時などにユーザが流路を流路部等に接続、設置する際は、載置台を引き出した状態で設置することが可能となるため、流路設置時の煩雑さを軽減させ、ユーザによる人的ミスを抑制することが可能となる。この時インキュベータ８０１内から流路部２及び観察部８の顕微鏡７００を完全に取り出さず一部のみとすることが望ましい。あるいは、顕微鏡７００は装置内に固定してもよい。流路部及び顕微鏡は軽量ではないため、落下する事態により破損したり作業者が怪我をしたりすることを回避するためである。尚、インキュベータ８０１から取り外す部分は流路部２と培養容器ベース２０２とし顕微鏡は取り外さない方式でも良い。この場合、前述の方式に比べ引き出す構成数が減るため、引き出し作業がより容易となる。【００６３】
図９に本実施例の自動培養装置の流路部及び顕微鏡の配置構成の一例を示す。図９左側の（Ａ）は、図２に示した流路回路の配置を立体的に示したものである。まず、顕微鏡７００の周囲に、各培養容器２０１−１〜２０１−１０が配置されるよう、培養容器ベース２０２を配置する。３台のアクチュエータ９０１が培養容器ベース２０２を支え、培地交換時には作動により培養容器ベース２０２を傾ける。培養容器ベース２０２上には本例では１０個の培養容器２０１を設置し、先に説明したように、それぞれ１個の培養容器２０１あたり、上層の供給用と排液用、下層の供給用と排出用の、合わせて４本ずつの流路チューブ３０２が取り付けられている。【００６４】
培養容器ベース２０２から図１の回転式弁機構３に対応する回転式弁機構９０３へ向かい流路チューブの束９０２が培養容器ベース２０２の外周側に配置されている。上述のように顕微鏡７００の駆動を阻害しないためである。流路チューブの束９０２は、培養容器への各種溶液の供給を目的とした２０本の流路チューブと、排出を目的とした２０本の流路チューブが束状になっている。尚、実施例２で詳細を後述するが、培養容器ベース２０２から回転式弁機構９０３へ向かい流路チューブの束９０２を培養容器ベース２０２の内周側に配置することも可能である。この場合、各培養容器に対し内周側に無菌脱着部も配置する。【００６５】
回転式弁機構９０３は回転式弁機構台９０４の上に位置し、４０本の流路チューブが回転式弁機構台９０４に設置されている。流路チューブの束９０２は回転式弁機構９０３にて並んでいる４０本の流路チューブの中心近傍に位置する。束状の流路チューブをユーザが取り扱いやすくしつつ、各流路チューブの長さを均一化させるためである。加えて流路チューブの束９０２に対し培養容器ベース２０２上の１０個の培養容器は対称となるよう配置する。これにより回転式弁機構９０３から最も遠い位置にある培養容器２０１と、最も近い位置にある培養容器の距離の差を最小限とすることが可能になる。複数の培養容器において製造後の細胞を均一とするためには各培養容器への流路チューブの長さを等しく揃えることが望ましい。具体的には、１本の流路チューブから１０本へ分岐する多分岐部から各培養容器までの長さを均一とする。【００６６】
図２で説明した多分岐部２２２は回転式弁機構９０３と流路部２の間に設置する。前述した図２を用い説明すると、流路回路において上皮系細胞の細胞懸濁液が複数の流路（本例の場合１０本の流路）に分岐する多分岐部２２２から各培養容器２０１までの１０本の流路チューブを均一とする。また同様に、フィーダー細胞の細胞懸濁液が分岐する、図示を省略した多分岐部から各培養容器２２２までの１０本の流路チューブを均一とする。【００６７】
均一となる各培養容器２０１への流路チューブの長さは、回転式弁機構９０３からの距離が各培養容器により異なるため、回転式弁機構９０３からの距離が最も遠い位置にある培養容器に長さを揃えることが望ましい。例えば、本実施例のように回転式弁機構９０３が装置の扉部側に配置されている場合、扉部側からみて装置の最も奥まった位置に配置された培養容器に接続された流路チューブに、他の培養容器と接続された流路チューブの長さを揃えることが望ましい。【００６８】
このように、複数の培養容器２０１において製造後の細胞を均一とするためには、各培養容器２０１への流路チューブの長さを揃えることが重要であるが、均一化に加えさらに製造後の再生組織を高品質化とするためには、各培養容器間で均一長とされた流路チューブが、最短となるように構成することが望ましい。【００６９】
ここで、本実施例のように所謂U字形状の培養容器ベース２０２を用いる場合に、各流路長を均一かつ最短とするための構成について説明する。
本実施例では、図８右側の（Ｂ）の矢印で示すように、培養容器ベース２０２を、培養容器ベース２０２に設けられた切りかき側から、図８左側の（Ａ）に示す扉８０２を介して装置の筐体内に挿入する。顕微鏡７００を、培養容器ベース２０２が接触しないように空隙部分に導くためである。【００７０】
また回転式弁機構９０３は、図９左側の（Ａ）に示す通り、培養容器ベース２０２よりも、扉部側かつ下方に設置する。扉部側に設置させる理由は、ユーザが回転式弁機構９０３への流路等の取り付けなどを行いやすくするためである。また、培養容器ベース２０２よりも下方に設置する理由は、培養容器ベース２０２を装置内に挿入する際に障害とならないようにするためである。【００７１】
以上詳述した構成によれば、回転式弁機構９０３から最も遠い距離に位置するのは、培養容器ベース２０２において培養容器２０１が配置され得ない切りかき部分である。言い換えれば、回転式弁機構３側から顕微鏡７００側へ向かう方向の延長線上に培養容器２０１は配置されないことになる。【００７２】
つまり上記の構成により、回転式弁機構９０３から最も遠くなる位置には培養容器２０１は配置されない構成とすることができる。従って、流路の長さを均一化させる基準となる、回転式弁機構９０３から最も遠い位置に存在する培養容器２０１は、２０１−１、２０１−１０といった、切りかき部分から最も近くに配置された培養容器となる。【００７３】
回転式弁機構９０３を、例えば、流路部側等の位置に配置してしまうと、回転式弁機構９０３から最も遠くなる位置、つまり回転式弁機構９０３側から顕微鏡側７００へ向かう方向の延長線上には、切りかき部分は存在しないため、回転式弁機構９０３に対して顕微鏡７００を介して対向する側に培養容器が配置される構成となってしまう。したがってこの培養容器が、流路の長さを均一化させる基準と成るため、本実施例の構成よりも、流路は長くなってしまう。【００７４】
従って、本実施例のように切りかき部分が回転式弁機構９０３から最も遠くなるように培養容器ベース２０２を配置させることで、他の配置関係に比べてより培養容器で製造した細胞を均一かつより高品質化させることが可能となる。【００７５】
図９左側の（Ａ）に示した流路チューブの束９０２には、流路を束ねる手段として、図９右側の（Ｂ）に示すように、培養容器毎かつ用途毎に各流路チューブを並べる治具９０５を回転式弁機構９０３と培養容器ベース２０２との間に設置することで、培養容器ベース２０２の装置内着脱時の煩雑さを解消すると共に製造時に配線ミス有無の確認もより容易となる。【００７６】
培養容器２０１へ供給する２０本の流路チューブは、細胞種毎に１本ずつから分岐している。すなわち上皮系細胞の細胞ボトル４０４から電磁弁４０２、チューブポンプ４０１を経た培養容器２０１の上層への各種溶液の供給を目的とした１本の流路チューブ４０３は、多分岐部２２２において１０本に分かれる。フィーダー細胞の細胞ボトル４０５も同様である。本図には示していないが、冷蔵庫内にて４℃で保管されている培地ボトルからは培地が予熱ボトル４０６へ送液され、予熱後に各培養容器２０１へ送液される。【００７７】
２個の細胞ボトル４０４、４０５からはそれぞれ多分岐部２２２にて１０本に分岐するが、多分岐部２２２から各培養容器２０１までの長さは前述の通り等しい。これにより細胞播種、培地交換時の送液条件が同一とすることが可能となる。各培養容器への流路長を均一とすると、１本から１０本へ分岐する多分岐部から各培養容器への距離は培養容器毎に異なるため、多分岐部から各培養容器までの流路長のうち、差異となる長さ分の流路チューブは調整路として、装置内に設けられた調節路設置領域に設置させてもよい。【００７８】
図１０は、本実施例の装置の流路に関連する部分のみの立体配置と、流路設置時の装置の状態を示した図である。多分岐部から各培養容器までの距離に応じ流路チューブが直線となるよう配置すると、流路チューブの長さと距離の差の分が流路チューブのたわみとして生じる。この部分をひとまとめにしたものが、図１０左側の（Ａ）に示す調整路１００１となる。送液時に調整路１００１にて位置エネルギーの影響を受けないようにするため、調整路１００１は流路チューブが同一平面上となるように配置されている。これにより位置エネルギーの違いによる送液速度等への影響を抑制可能である。また調整路１００１の位置は、多分岐部から各培養容器までの間に設置されていれば各培養容器までの距離を等しくする目的を達する。上述のように調整路１００１を構成する各流路チューブは同一平面上に位置することが望ましいが、設置する平面は回転式弁機構９０３の設置された平面上が最も望ましい。回転式弁機構９０３はユーザが作業する培養容器ベース２０２の下方にあり、顕微鏡７００の駆動範囲外でもあるため、細胞培養時に障害となりにくい位置であるためである。なお、この調整路１００１が配置される領域を調整領域と呼ぶ場合がある。【００７９】
回転式弁機構９０３に設置する流路チューブは前述と同じく、透明かつ軽量な回転式弁機構用設置プレート１００２上に設置する。回転式弁機構９０３は培養容器への各種溶液の供給及び排出を目的とした４０本の流路チューブの開閉を制御するため、それらの流路チューブを整列させた状態とする。この構成によりユーザが流路チューブを接続する際の誤接続のリスクを抑制することができる。【００８０】
図９左側の（Ａ）が示すように、回転式弁機構９０３は回転式弁機構台９０４の上に位置する。回転式弁機構用設置プレート１００２を設置する際には図１０右側の（Ｂ）が示すように回転式弁機構９０３を回転式弁機構台９０４に対し水平方向へ回転させる。別の実施例として垂直方向へ回転させることも可能であることは言うまでもないが、水平方向への回転であれば、回転式弁機構用設置プレート設置時に回転式弁機構が勢いよく閉じたような場合、作業者が傷害を負う危険性を抑制することが可能となる。【００８１】
図１１は、本実施例の装置において、細胞播種直後と培地交換時の培養容器ベースの動きと、細胞観察時の顕微鏡の動きを示している。まず、図１１の（Ａ）〜（Ｄ）が示すように培養容器ベース２０２は３台のアクチュエータ９０１により水平面に対する設置角度を変える。細胞播種時は培養容器ベース２０２の揺動により培養容器２０１内の細胞分布を一様化させることが可能となる。さらに培養容器２０１を傾けて送液を行うことにより、容器内の気泡の発生を抑制できるといった効果もある。また配置交換時は図１１の（Ｄ）の断面図に示すように、培養容器２０１を排出口側に角度θで傾けることで培地の排出効率を向上させる。図１１の（Ｅ）、（Ｆ）は細胞観察時の顕微鏡７００の動きを矢印で模式的に示している。細胞観察時、顕微鏡は、培養容器ベース２０２上の各培養容器２０１に対し回転と前後に駆動する。【００８２】
図１２に、本実施例の装置において、多分岐部から各培養容器までの流路長を等しくするための異なる装置構成例を示す。尚、上述のように流路長は上皮系細胞、フィーダー細胞を送液する多分岐部から各培養容器への流路長をできるだけ短くしつつ、各流路チューブが等しい長さになることが望ましい。図１２の（Ａ）〜（Ｄ）において、装置の主要な構成要素である顕微鏡７００、回転式弁機構９０２、流路部２、培養容器ベース２０２を示し、他は省略してある。【００８３】
図１２の（Ａ）のレイアウトは回転式弁機構９０２をインキュベータ部の床上に設置するため、流路設置時の煩雑さを回避可能となる。図１２の（Ｂ）は回転式弁機構９０２を培養容器ベース２０２の側方に設置する。インキュベータの床上ではないため設置台を必要とするが、装置の横幅は図１２の（Ａ）の構成に比べ小さくなる利点を得られる。図１２の（Ｃ）は、回転式弁機構９０２を顕微鏡７００上に設置する。インキュベータの床上ではないので設置台がさらに必要となるが、装置の横幅は図１２の（Ａ）や（Ｂ）と比べ小さく、結果として設置面積も小さくなる。図１２の（Ｄ）は回転式弁機構９０２を顕微鏡７００の横に設置する。よって設置は容易であり、また細胞ボトルから各培養容器までのチューブ長がより短くなる利点を得られる。【００８４】
続いて、以上説明した本実施例の自動培養装置の制御機構の一例を説明する。
まず、図１３は前述した自動培養装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。図１の制御部に対応する制御装置１３０１により制御される各構成要素が、インキュベータ部・冷蔵庫・収容庫１３０３の内部に配置され培養容器２０１に接続されている。尚、インキュベータ・冷蔵庫・収容庫１３０３中に配置されるものは自動培養装置内に設置された培養容器であることは言うまでもない。【００８５】
図１３において制御装置１３０１にはインキュベータ・冷蔵庫・収容庫１３０３の温度を制御する温度調節部１３０４、温度センサ１３０５、先の気体供給部１０に対応する培養容器内へ気体を供給する気体供給部１３０６、細胞ボトル・培地ボトル・予熱ボトル・排液バッグ１３０７、先の流路部２に対応する流路内の液体及び気体を自動で送液する流体移動制御部１３０８、先の顕微鏡７００に対応する細胞観察用の顕微鏡１３０９が接続されている。【００８６】
先の制御部１２と制御用端末１２に対応する、制御装置１３０２と表示画面１３１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理部）から成る処理部、記憶部や、ディスプレイ装置、キーボードから成る入出力部等を備えた通常のコンピュータの処理部及び記憶部とディスプレイ装置の表示部にそれぞれ対応している。制御装置１３０２は記憶部で記憶された各種プログラムを、処理部としてのＣＰＵ上で動作させる。これにより温度調整部１３０４、気体供給部１３０５、流体移動制御機構部１３０８、顕微鏡１３０９、溶液保持部・排液バッグ１３０７によりインキュベータ１３０３中の培養環境を制御し、培養容器１３０１中での所定の培養工程の実施を可能とする。【００８７】
以上の構成を有する本実施例の自動培養装置を用い、細胞を培養する時の一連の培養手順を説明する。図１４は自動培養装置の動作を説明するフローチャート図である。以下、図１４を用いて、本実施例の自動培養装置の動作を説明する。尚、使用する培養容器の数を増やす場合は流路の分岐部において並列に培養容器を並べればよい。その培養手順は以下に示す操作を各培養容器に対し順次実施すればよい。【００８８】
＜ステップＳ１：スタート＞
自動培養装置を起動させる。操作者が制御装置にある操作部のスタートスイッチを押すことにより起動する。制御部１２のディスプレイの操作画面には自動培養装置の内部環境に関する値が表示されている。【００８９】
＜ステップＳ２：スケジュール決定＞
培養する細胞の種類と量に合わせ、自動培養装置により実施する自動培養スケジュールを入力する。細胞播種、培地交換、顕微鏡観察、排液回収、検査用組織回収、移植用組織回収等の操作を行う日時、頻度、液量等の条件を制御部１２に接続された制御用端末１３などより入力する。【００９０】
＜ステップＳ３：細胞播種＞
適切な電磁弁の開閉を行った後、チューブポンプを作動させ細胞ボトルより細胞懸濁液を吸引する。細胞懸濁液は、食道再生の例では口腔粘膜上皮細胞を培養するため、KCM培地（keratinocyte culture medium）に懸濁した口腔粘膜上皮細胞と、同じくKCM培地に懸濁した3T3-J2細胞またはNIH-3T3細胞等である。それぞれ異なる細胞ボトル内に入っている。【００９１】
細胞播種時は２個の細胞ボトルよりそれぞれの細胞懸濁液を培養容器２０１へ送液する。事前に送液対象となる培養容器及び流路に連結した電磁弁を開き送液可能な状態とする。一方、送液対象ではない培養容器及び流路に連結する電磁弁は閉じ送液不可能な状態にする。細胞播種は１０個の培養容器の上層及び下層に対し順次実施する。【００９２】
先に説明したように、上皮系細胞は図２における実線で示した流路回路（１）を通過し１０個の培養容器の上層へ順次播種する。フィーダー細胞は破線で示した流路回路（２）を通過し１０個の培養容器の下層へ順次播種する。尚、送液直前に細胞懸濁液の吸引・吐出を行うことで細胞ボトル内の細胞分布を一様化させ、送液する細胞懸濁液の細胞濃度を一様化する。全てに対し播種終了後、培養容器を設置する培養容器ベース２０２下部のアクチュエータ９０１を作動させる。細胞播種時及び細胞培養時の培養容器は水平状態を保持しているが、細胞播種直後及び培地交換時は培養容器を傾ける。細胞播種時は連続的に揺動させ細胞分布を一様化する。その後培養容器を水平状態に戻し、その状態で培養を行う。【００９３】
＜ステップＳ４：細胞の培養＞
培養容器２０１を水平に静置した状態で所定時間、培養する。例として口腔粘膜上皮細胞の場合、静置期間は播種後３日間程度とする。培養中はインキュベータにより内部を３７℃に維持する。装置内の空気はファンにより常に攪拌し、温度分布が常に一様となるようにする。尚、本例では示していないが装置内にパーティクルカウンタや生菌数計測装置を取り付け、清浄度をモニタリングし、製造の安全性を増すことが可能である。【００９４】
また培養中及び細胞播種直後において、培養容器の内部へ所定成分の気体を送気する気体交換を行う。気体交換は培養期間中、１日に数回程度の頻度でも実施する。また口腔粘膜上皮細胞の培養の場合、培養容器内はＣＯ２濃度５％を含む空気を供給する。その気体は気体供給部から供給し、各培養容器への送気前に加湿ボトル部１１を通すことにより水分子を飽和させたものとする。これにより各培養容器内の培地から水分が蒸発し、結果として培地成分が変化することを回避する。さらに気体は各培養容器へチューブポンプを介さず、チューブポンプと並行な送気用回路より気体圧を利用し直接送気する。これにより送気速度はチューブポンプを介した場合よりも上げることが可能となり気体交換効率は向上する。またチューブポンプへの負荷はなくなる。培養容器へ送気後の不要な気体はフィルタを介し流路外へ排出する。また必要に応じフィルタを介し流路内の気圧を調整する。フィルタは、例えば０．２２μｍ以上の粒子を通さない品質のものを使用する。【００９５】
さらに、本実施例の装置で使用する培養容器２０１は送液に使用する流路チューブと、送気に使用する流路チューブを区別していない。すなわち送液に使用する流路チューブにおいて送気機能を併用させている。この構成の場合、送液に使用する流路チューブと送気に使用する流路チューブを独立させる場合に比べ、培養容器に接続する流路チューブの本数は減る。結果として流路簡略化を実現できる。【００９６】
＜ステップＳ５：顕微鏡による観察＞
自動培養装置内に設置した顕微鏡を用い細胞画像を取得する。自動培養装置内に設置した光源を適宜発光させ、顕微鏡により細胞に焦点を合わせ撮像する。必要に応じ培養表面に定点を任意に定め撮影する。取得した細胞画像はデータベースに保存し、装置外に設置した制御用端末上で閲覧する。顕微鏡観察により得た細胞の生育状態に関する情報から判断し、培地交換の頻度、時期の調整を行う。例えば細胞の接着が不十分な場合、Ｓ６の培地交換は実施せずＳ４の細胞の培養を継続する。【００９７】
自動細胞撮影時以外はユーザが適宜顕微鏡７００を手作業で操作し細胞を観察及び撮影を行う。自動細胞撮影時と同じく撮影後の画像は保存が可能である。【００９８】
＜ステップＳ６：培地交換＞
培地交換は培養期間中、数日に一度の頻度で実施する。最初に冷蔵庫内で４℃にて保管されている培地を予熱ボトルまで送液し予熱を行う。予熱ボトルの周囲に配置した受け部との接触による熱伝導と、インキュベータによる３７℃の気相により加温する。例えば数時間〜１日程度予熱を行うことで温度を３６℃以上まで上昇させ、その培地を培地交換に用いる。【００９９】
続いて培養容器２０１から古い培地を排出する。アクチュエータにより培養容器を排出口側へ傾け、古い培地の全量が排出されるようにする。排出後、速やかに予熱した新しい培地を培養容器内へ供給する。これにより培養表面上の細胞の乾燥と温度低下を回避する。古い培地は最終的に排液バッグ部７へ排出する。培地成分分析に用いることを想定し、本実施例では培養容器の上層及び下層を分けた状態で回収する。【０１００】
尚、前述した細胞播種及び培地交換において、図２に示した流路回路において細胞懸濁液及び培地は一方向に流れる。つまり培養容器内にて培養に使用した古い培地と、培養に使用していない新しい培地が混じることはない。古い培地と新しい培地は、例えば細胞が消費するグルコースと産出する乳酸の量が異なるため、培地交換時に両者が混じると培養環境が変化することを意味する。逆に本実施例の装置構成により両者が混じらないようにすることで、細胞培養の再現性向上の効果を得ることが可能となる。また排出した古い培地に対し培地成分分析を行う場合、同じく新しい培地と古い培地が混じらないことにより培地成分分析の精度向上の効果が得られる。【０１０１】
＜ステップＳ７：検査用組織の回収＞
顕微鏡７００によって観察した細胞の培養状況を考慮し、移植可否を判定する検査用として１個の培養容器を無菌的に装置から取り出す。尚、必要に応じ検査用に取り出す培養容器数は複数個であっても良い。取り出しに際しては各培養容器の近傍の流路チューブ内に設置された無菌脱着部を使用する。無菌脱着部は例として熱溶着可能な流路チューブであり、切断箇所を挟む2ヶ所を熱溶着後にその間を切断する。これにより取り外した培養容器内及び、取り外さなかった培養容器と流路内は、取り外し後も無菌性を維持可能となる。取り出した培養容器に対しその後、速やかに検査を実施し移植可否を判定する。【０１０２】
＜ステップＳ８：移植直前の培養及び培地交換＞
ステップＳ４及びＳ６と同じく、細胞の培養と培地交換を実施する。【０１０３】
＜ステップＳ９：移植用組織の回収＞
ステップＳ７による検査の結果により移植可能と判断された場合、制御部のディスプレイに培養が完了した旨を表示する。その後ステップＳ７と同じく組織を装置から無菌的に取り出し手術室まで運び、再生医療治療に使用する。【０１０４】
以上詳述した実施例１の装置構成、培養工程により、培養容器から多分岐部あるいは細胞ボトル迄の流路の長さを極力短くし、各流路の長さを等しく揃える構成により、各培養容器内で培養される細胞の品質を均一化した再生組織による治療を実行可能となる。またユーザが取り扱いし易い構成により人的ミスを抑制し、結果として細胞の品質を高めることが可能となる。
【実施例２】
【０１０５】
実施例１の自動培養装置では、治具を用いるなどして培養容器夫々に接続された流路チューブを束ねる構成を示したが、実施例２の自動培養装置では流路チューブを束ねず、夫々独立して対応する回転式弁機構の弁に設置させる実施例について説明する。【０１０６】
図２３に、本実施例の流路同士が交差やねじれを生じることを抑制することが可能な自動培養装置の構成例の斜視図を示す。図２３では説明のため、培養容器ベース２０２の右側の流路のみ記載しているが、容器ベース２０２の左側も同様に流路を配置する。各培養容器２０１を、回転式弁機構９０３からの距離が最も遠い培養容器２０１−１から、回転式弁機構９０３の端側の弁から中心側の弁に順次接続させることが望ましい。つまり、扉部側から見て中心に近い場所に位置する培養容器２０１−５は、回転式弁機構９０３の中心に近い位置に設けられた弁２００１のグリップへ、端側に配置される培養容器２０１−１は、端側に設けられた弁２００２のグリップへ夫々接続させる。【０１０７】
本実施例の上記の構成の場合、実施例１同様、多分岐部からの距離が最も長くなる流路に他の流路の長さを合わせることが望ましい。つまり、回転式弁機構９０３の最も端側の弁２００２のグリップに配置された流路２３０１の長さを基準として流路長を均一化させる。
このとき、回転式弁機構９０３と同一平面に接続される調整路は、回転式弁機構の中央位置、つまりは回転式弁機構からの距離が近い位置に配置された培養容器ほど調整路は長くなるため、調整領域に配置される調整路の配置面積が大きく、端に向かうほど設置面積が小さくすることができる。これは、対応する回転式弁機構の弁のグリップから培養容器ベースまでの距離が遠いほど退避させる流路長が短いため調整路の設置面積が小さく、近いほど長く調整路の設置面積は大きくなるためである。回転式弁機構９０３の端側、つまり培養容器ベース２０２の端側の調整路の設置面積を小さくすることで、ユーザの手等が接触し易い培養容器ベース２０２の端付近において、調整路の流路チューブとユーザとが接触することによる品質低下及び流路破損危険性を低減可能となる。【０１０８】
また、図１５を用いて説明すると、流路同士の絡まり等のリスクを抑制するには、図１５の（Ａ）に示すように培養容器ベース２０２に流路を安定して配置させる切り込み１５０１を左右両方に設けてもよい。切り込み１５０１は、左右に一つずつであっても、各培養容器２０１に接続された流路ごとでもよい。【０１０９】
あるいは、図１５の（Ｂ）に示すように培養容器ベース２０２上に、各流路間を仕切るように仕切り１５０２を設け、各流路を配置する設置スペースを区切ってもよい。このように各流路に切りかき１５０１や仕切り１５０２を設けることにより、他の培養容器２０１に接続された流路チューブと絡まる等のリスク低減が可能となる。【０１１０】
尚、実施例１のように流路を束状にする構成であっても、図１５の（Ｃ）や（Ｄ）に示すように培養容器ベース２０２の外周側、あるいは内周（空隙）側に、切りかき１５０１を形成したり、仕切りを形成するなどの流路を保持する保持手段を設けてもよい。
【実施例３】
【０１１１】
実施例３では、顕微鏡を培養容器ベースの外周側を駆動させて観察する実施例を説明する。実施例１にて説明した培養容器ベース２０２の内周側に流路チューブを配列した場合、外周側には顕微鏡駆動の障害となり得る流路チューブが存在しないため、顕微鏡を外周側に設けて駆動させることが可能となる。【０１１２】
図１６は、本実施例の構成として、培養容器ベース２０２の中心部へ向かい流路チューブが配置し、培養容器ベース２０２の外周側を顕微鏡７００が移動し観察する例を示したものである。流路チューブの束は顕微鏡７００より体積が小さいため、培養容器ベース２０２の有する内側の空隙は、実施例１に比べより小さくでき、装置全体の小型化が可能となる。
【実施例４】
【０１１３】
実施例１、２、３では培養容器ベースの中央あるいは外周に配置させる構成を説明したが、培養容器ベースの形状及び顕微鏡の配置位置はこれに限定されるものではない。以下、実施例４として、以上の実施例とは異なる顕微鏡と培養容器ベースの配置の実施例を説明する。【０１１４】
図１７の（Ａ）にその構成例を示す。レンズ及び照明を有したＣＣＤカメラ式顕微鏡１７０１をインキュベータ上面１７０２に設置し、上側から各培養容器を観察する方式である。天井には顕微鏡１７０１が稼働するレールを有する。この構成により、培養容器ベース２０２の内周側に、流路チューブ配置の阻害要因となる顕微鏡等の内部構成部品が存在しなくなるため、流路チューブを培養容器ベース２１０２の内周側を通過するように配置することが可能となる。このように培養容器ベースの内周側、つまり複数の培養容器２０１によって形成される内周側に流路チューブを配置することにより、外周側へ流路チューブを配置させる必要がない分、流路長をより短くすることができる。さらに流路チューブは内周側へ収束する形で配置されるため、より各培養容器に近い部分で流路を束ねることができる。これにより培養容器ベースの外周側に配置された場合に比べ流路チューブの曲率などを均一化することができるため、流路チューブによるシアストレスを均一化することができ、各培養容器２０１内の細胞の品質を均一化が可能になる。【０１１５】
さらに、内周側に設けられた空隙の中心で各培養容器と接続された流路チューブを束ねれば、各培養容器から束ねられた位置までの距離（円状の空隙の半径距離）が等しくなるため、調整路等を設ける必要なく、分岐部から各流路までの長さを容易に等しくすることが可能となる。【０１１６】
また、外周に流路チューブを配置した場合は、扉部に近い側に各流路チューブが配置されているため、ユーザにとっては培養容器ベース２０２の取り扱いが煩雑になり、人的ミスを生じやすいという課題があったが、上記構成により、ユーザが流路チューブに触れてしまうリスクを軽減できるため、人的ミスを抑制することができる。【０１１７】
図１７の（Ｂ）は流路チューブ束１７０４を束ね、培養容器ベース２０２の扉部側の外周に設けた切りかき１７０５を通過させる例を示している。本構成例においても、観察部である顕微鏡１７０１は装置上方から吊るす方式であるため、培養容器ベース２０２に空隙等を設ける必要がなく、結果として培養容器ベースは小さくなり、装置の設置面積も小さくすることが可能となる。また本例の場合は培養容器ベースの形状や培養容器の配置位置が観察部の配置位置に依存されることがないため、培養容器２０１の配置は円周状以外であっても良い。【０１１８】
例えば図１７の（Ｃ）に示すように培養容器２０１を列状に配列し、複数列並行に設けるように配置してもよい。本例では片側に設置された流路チューブ束１７０３と同じ側に各培養容器２０１の無菌脱着部１７０６が配置されている。また培養容器ベースの周囲の流路チューブを束とはせず分散させて配置した場合、各培養容器の流路チューブへの距離をより短くする事が可能となるため、無菌脱着部１７０６は外周方向に向かって配置することが望ましい。
【実施例５】
【０１１９】
実施例５として、図１８を用い、顕微鏡をインキュベータの床上や側面に配置した場合の、培養容器ベース形状の別形状構成の実施例について説明する。尚、本実施例にて説明する培養容器ベース形状を実施例２にて説明したインキュベータ上面に顕微鏡をつり下げる構成に適用してもよいことは言うまでも無い。【０１２０】
図１８の（Ａ）に培養容器ベースを屈折させ、Ｌ字のクランク形状とした場合を示す（以下「L字型」と称し説明する）。L字型培養容器ベース１８０１は図１８の（Ａ）に示すように、観察部配置領域１８０２、すなわち、顕微鏡の配置スペースを確保しつつ、顕微鏡の駆動範囲を狭くすることが可能となる。培養容器２０１はＬ字型の培養容器ベース１８０１に沿って配置されるため、顕微鏡の観察時の回転角度は９０°となる。実施例１で示したU字型の配置では顕微鏡の回転角度がほぼ３６０°であったのに対し角度が小さくなる分、顕微鏡の回転機構を小さくすることができる。【０１２１】
また図１８の（Ｂ）に示すようにS字曲線の形状の培養容器ベース１８０３を用いれば、顕微鏡配置スペースである観察部配置領域１８０２を２か所確保することができる。この場合、同時に２つの顕微鏡を用いる事で顕微鏡観察の時間短縮が可能となる。さらに観察時の顕微鏡の回転角度は180°となり、U字型での360°弱比べ角度は約半分となり回転機構の小型化が可能となる。【０１２２】
また、図１８の（Ｃ）に示すように培養容器２０１を列上に配列し、この配列１８０４を短軸方向に並列して複数儲け、各配列の間を観察部が通過するようにしても良い。これにより観察部の前後の動きを短くして多数の培養容器２０１を観察することが可能となるため、培養容器を配置するスペースや、観察部が前後に駆動するために配置するレールのスペースを少なくすることが可能となる。
【実施例６】
【０１２３】
実施例６では、図１９に示すように、実施例１のようにU字型の培養容器ベースを用いた場合の別構成の実施例を説明する。図１７の（Ａ）に示すように、実施例１で示した培養容器ベース２０２において培養容器２０１を同一平面上に２重以上設置する場合である。これにより複数培養容器の集積化が可能となる。図１７の（Ｂ）は、実施例１で示した培養容器ベース２０２を多段に設置する場合である。同じく集積化を実現する。【０１２４】
また、実施例１等では、U字形状の培養容器ベースをスライドさせて顕微鏡を空隙に配置する例について説明したが、培養容器をベースに円状や馬蹄状の穴部を設けて、顕微鏡の上から穴部を介して培養容器ベースを配置させる形状としてもよい。
【実施例７】
【０１２５】
実施例７では、実施例１の顕微鏡において顕微鏡周囲に別の撮影手段を設置する実施例について説明する。図７Ｂは顕微鏡７０５の前面に位相差顕微鏡を、背面に色温度計測によるｐＨ評価装置を配置したものである。ｐＨ評価装置はウェブカメラ７０３と白色板７０４より成る。ｐＨは培地の色温度により判定する。例として培地のｐＨ指示薬にフェノールレッドを使用する場合、酸性では黄色に近くなり、アルカリ性では赤色に近くなる。白色板７０４を背景とすることで鮮明な画像をウェブカメラ７０３で撮影可能となる。撮影後の画像において、例えば定量化したＲＢＧ成分値によりｐＨを評価する。或いは吸光度計の搭載により評価を行う。【０１２６】
このように顕微鏡７０５に別の撮影手段を設けることにより効率良く細胞を評価し、かつ、別の手段を用いるため評価精度を上げることが可能となる。特に顕微鏡７０５は、先の実施例の顕微鏡７００と同様に回転機能としての駆動手段としての稼動部７０２を有しているため、別の個体の顕微鏡を使用することなしに実施でき設置スペースも小さくすることができる。
【実施例８】
【０１２７】
実施例８では、図２０に示すように、各培養容器と回転式弁機構とに接続される流路チューブの長さをより均一かつ短くする実施例について説明する。実施例１にて説明したように各流路チューブは回転式弁機構９０３側にて束ねられている。各培養容器２０１は培養容器ベース２０２上に円周状に配置されているため、束ねられる点（収束点と称する）２００１から各培養容器２０１までの長さは異なっている。対して、図２０から明らかなように、回転式弁機構９０３における各流路チューブを開閉する弁（クリップ）は培養容器ベース９０３に対向し横一列に並んでいるため、各弁２００１、２００２と収束点２００３までの流路チューブの長さも異なる。【０１２８】
そこで、収束点２００３からの距離が近い培養容器２０１−５に接続される、破線で示す流路チューブは、収束点２００３から遠い弁２００２、すなわち、回転式弁機構９０３の端側に配置し、収束点からの距離が遠い培養容器２０１−１に接続される、点線で示す流路チューブは、収束点２００３からの距離が近い弁２００１、すなわち回転式弁機構９０３の中央側に配置するようにする。【０１２９】
図２０に示すように、本実施例においては、回転式弁機構９０３の一番中央に位置している弁２００１に、回転式弁機構９０３からの距離が一番遠い位置に配置されている培養容器２０１−１からの流路チューブを接続し、回転式弁機構９０３の一番端に位置している弁２００２に、回転式弁機構９０３からの距離が一番近い位置に配置されている培養容器２０１−５からの流路チューブを接続するので、流路チューブからの距離を等しく揃え、かつ流路チューブの長さを短くして設置することが可能となる。また、長さを等しくするための流路長の余剰分も少なくなるため調整路を設置する調整領域も最小限にとどめる事が可能となる。
【実施例９】
【０１３０】
実施例９として、図２１を用いて、各流路チューブを通過する際の細胞の流入条件を均一にする実施例について説明する。同図に示すように、本実施例の自動培養装置においては、細胞ボトルから各培養容器に溶液を分散させる多分岐部は、二分岐部を順々に介しながら２のべき乗に分岐し、最終的に１０本の分岐した流路とする構成とする。【０１３１】
図２１左側の（Ａ）に示す構成の場合、各分岐した流路ごとに中継した二分岐部２１０１の数が異なる。二分岐部２１０１と流路チューブとの接続箇所は流路径が異なるため段差が生じている。さらに二分岐部２１０１にて溶液にかかる摩擦と、流路チューブとの摩擦は異なる。すなわち二分岐部２１０１を介すたびに細胞へシアストレスが生じるため、分岐した各流路の中継する二分岐部数２１０１が、３、又は４のように、異なれば培養する細胞の条件も異なるため、培養後の細胞の品質が不均一となる可能性がある。【０１３２】
そこで図２１右側の（Ｂ）に示すように、各分岐した流路を中継する二分岐部２１０１は同一数の４となるよう接続し、培養容器２０１への溶液の流入条件を均一にすることで培養する細胞の品質を均一化することが可能となる。二分岐部２１０１の分岐のうち、流路チューブを接続しない分岐については熱溶着等により経路に閉鎖部２１０２を形成しておく。またこのように片側経路を閉鎖した二分岐部を用いず、二分岐部と同じ材料・流路径を用いた中継部材を用いてもよい。
【実施例１０】
【０１３３】
本実施例は、実施例１における装置への流路設置において、流路内に圧力センサを設けることにより、措置への流路設置正常性をより正確に判定可能とする構成の実施例である。【０１３４】
具体的には、図２２の流路回路において、回転式弁機構に設けられた電磁弁を順次開閉した状態で加圧及び減圧を行うことにより、電磁弁単位で流路の設置正常性と流路の破損有無を評価する。ガスボンベから圧力センサまでの最短ルートとなる流路において、そのルート内の電磁弁を開きガスボンベから気体を送気する。それにより圧力が上昇したか圧力センサ２２０１により評価する。なお、図２２において、圧力センサ２２０１以外は、全て図２の構成と同じであるので、図２で説明した図番は図示を省略してある。【０１３５】
圧力が上昇した場合、そのルート内において流路破損は無いと判定する。圧力が下降した場合、流路破損があるため新しいものへ交換する。続いて圧力が上昇している状態において、そのルート内の１個の電磁弁を開く。それにより圧力が下降した場合、その電磁弁は正常に稼働していると判定する。圧力が下降しなかった場合、電磁弁が故障しているか、流路チューブが何らかの原因により正常に設置していないため、該当の電磁弁の動作確認と流路チューブの設置状況を確認する。同様の作業を該当のルート内の電磁弁全てに対し実施する。【０１３６】
最短ルート内の流路設置正常性と流路破損有無を確認後、最短ルートの外側にある電磁弁に対し同様の確認を実施する。すなわち最短ルートとその外側にある電磁弁までの流路を含めた２番目のルートに対し、ガスボンベから気体を送気し圧力が上昇するか確認する。続いてその電磁弁を開き圧力が下降するか確認する。以上の過程により、その電磁弁の動作確認、流路チューブ設置正常性、その電磁弁までの流路の破損有無を確認可能である。この作業を全電磁弁に対し制御部からの信号により順次実施する。【０１３７】
上記構成により、流路設置ミスを回避することが可能となり、安全な自動培養を実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、培養容器を用いて細胞又は組織を自動操作により培養する培養装置、特に再生医療に使用可能な再生組織を製造可能な自動培養装置として有用である。【０１３９】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。【０１４０】
更に、上述した各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１４１】
１  培養容器部
２、１２０３  流路部
３、２１３、９０３、１２０２  回転式弁機構
４  細胞ボトル部
５  培地ボトル部
６  予熱ボトル部
７  排液バッグ部
８  観察部
９  インキュベータ部
１０、１３０６  気体供給部
１１  加湿ボトル部
１２  制御部
１３  制御用端末
２０１  培養容器
２０２、１２０１、１２０４  培養容器ベース
２０３、５０４、９０１、１２０２  アクチュエータ
２０４、２０５、６０１  細胞ボトル
２０６  流路回路（１）
２０７  流路回路（２）
２０８  培地ボトル
２０９、６０８  予熱ボトル
２１０  分岐部
２１１、４０１  チューブポンプ
２１２、４０２  電磁弁
２１４、２１５  排液バッグ
２１６、８０４  ガスボンベ
２１７  気体フローメータ
２１８、６１４  加湿ボトル
２１９  送気用回路
２２０、３０３、１７０６  無菌脱着部
２２１、６０６、６２０  無菌接続部
２２２  多分岐部
３０１、７０１  観察孔
３０２、４０３、５０１、８０８、２２０１  流路チューブ
４０４、４０５、６０１  細胞ボトル
４０６  予熱ボトル
５０２  クリップ部
５０３  多連式カム部
５０５  バネ
５０６  クリップ接触部
６０２  細胞ボトル本体部
６０３  細胞ボトル蓋部
６０４、６１３  送液用流路チューブ
６０５  内圧調整用流路チューブ
６０７、６１９  フィルタ
６０９  受け部
６１０  予熱ボトル本体部
６１１  予熱ボトル蓋部
６１２  供給用流路チューブ
６１５  加湿ボトル本体部
６１６  加湿ボトル蓋部
６１７  送気用流路チューブ
６１８  気体供給用流路チューブ
６２１  接続部
７００、７０５、１２０１、１３０９  顕微鏡
７０２  稼働部
７０３  ウェブカメラ
７０４  白色板
８０１  インキュベータ
８０２  扉
８０３  監視モニタ
８０５  机
８０６  冷蔵庫
８０７  収容庫
９０２  流路チューブ
９０４  回転式弁機構台
９０５  治具
１００１  調整路
１００２  回転式弁機構用設置プレート
１３０１  制御装置
１３０２  表示画面
１３０３  インキュベータ他
１３０４  温度調節部
１３０５  温度センサ
１３０６  気体供給部
１３０７  溶液保持部他
１３０８  流体移動制御機構部
１５０１  切り込み
１５０２  仕切り
１７０１、１７０５  切りかき
１７０２  敷居
１７０３、１７０４  流路チューブ束
１８０１  L字型培養容器ベース
１８０２  観察部配置領域
１８０３  S字型培養容器ベース
２００１、２００２  弁
２００３  収束点
２１０１  二分岐部
２１０２  閉鎖部
２２０１  圧力センサ
２３０１  流路
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月5日(2016.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞を培養する細胞培養装置であって、
培養に用いる溶液を保持する溶液保持部と、
前記溶液保持部と複数の培養容器とを夫々接続させる複数の流路と、
筐体内に着脱可能な、前記複数の培養容器を保持する培養容器ベースと、
前記複数の培養容器内を観察する観察部と、
を備え、
前記複数の流路は、前記溶液保持部から前記複数の培養容器夫々まで長さが等しく、
前記培養容器ベースには空隙が形成され、当該培養容器ベースを前記筐体内に設置した場合、前記空隙内に前記観察部が設置され、
前記複数の流路は、前記培養容器ベースの外側に配置される
ことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項２】
前記複数の培養容器は、前記複数の流路の夫々が接続される多分岐部を介して前記溶液保持部に接続され、
前記複数の流路は、前記多分岐部から前記複数の培養容器夫々までの長さが等しい
ことを特徴とする請求項１記載の細胞培養装置。
【請求項３】
前記培養容器ベースの外周の一部に、前記観察部を前記空隙側へ通過させるための切りかきを有する
ことを特徴とする請求項１または２記載の細胞培養装置。
【請求項４】
前記溶液保持部から前記複数の培養容器の夫々へ、前記複数の流路を介して前記溶液を供給させる供給機構を有する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の細胞培養装置。
【請求項５】
前記培養容器ベースを前記筐体内に挿入させる扉部をさらに有し、
前記培養容器ベースは、前記切りかき側から、前記細胞培養装置内に挿入可能であり、
前記供給機構は、前記培養容器ベースに対して、扉部側かつ下方に配置される
ことを特徴とする請求項４記載の細胞培養装置。
【請求項６】
前記供給機構は、前記複数の流路の夫々を設置させる弁機構を有し、
前記弁機構によって、前記複数の培養容器夫々に供給される前記溶液を制御させ、
前記弁機構から前記複数の培養容器の夫々との間に位置する流路の一部を調整路として設置させる調整領域を有する
ことを特徴とする請求項４または５記載の細胞培養装置。
【請求項７】
前記調整領域は、前記培養容器ベースの下方かつ前記供給機構の上方に形成される
ことを特徴とする請求項６記載の細胞培養装置。
【請求項８】
前記複数の流路を束状に収束させる収束手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の細胞培養装置。
【請求項９】
前記細胞培養装置内に着脱可能な、前記複数の培養容器を保持する培養容器ベースと、
前記複数の培養容器内を観察する観察部と、
を有し、
前記培養容器ベースには空隙が形成され、
前記複数の流路は、前記空隙を介して配置される
ことを特徴とする請求項１または２記載の細胞培養装置。
【請求項１０】
前記培養容器ベースに、前記複数の流路夫々を保持する保持手段が形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の細胞培養装置。
【請求項１１】
前記複数の培養容器は、前記空隙の周囲に円周上に配置され、
前記観察部を自転方向と水平方向に駆動させる駆動手段を有する
ことを特徴とする請求項１から８までの何れか１項に記載の細胞培養装置。
【請求項１２】
前記複数の培養容器ベースに接続され、前記培養容器ベースの設置角度を変更させるアクチュエータを有する
ことを特徴とする請求項１から１１までの何れか１項に記載の細胞培養装置。
【請求項１３】
前記扉部は、前記培養容器ベースより高い位置に形成される小扉を有する
ことを特徴とする請求項５記載の細胞培養装置。
【請求項１４】
細胞を培養する細胞培養装置であって、
培養に用いる溶液を保持する溶液保持部と、
前記溶液保持部から供給された前記溶液を保持する複数の培養容器と、
前記溶液保持部と接続され、前記溶液を通過させる多分岐部と、
前記多分岐部と前記複数の培養容器とを夫々接続させ、前記多分岐部を通過した溶液を前記複数の培養容器夫々に供給させる複数の流路と、
筐体内に着脱可能な、前記複数の培養容器を保持する培養容器ベースと、
前記複数の培養容器内を観察する観察部と、
を備え、
前記複数の流路は、前記多分岐部から前記複数の培養容器夫々までの長さが等しく、
前記培養容器ベースには空隙が形成され、当該培養容器ベースを前記筐体内に設置した場合、前記空隙内に前記観察部が設置され、
前記複数の流路は、前記培養容器ベースの外側に配置される
ことを特徴とする細胞培養装置。
【国際調査報告】
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