(57)【要約】  【課題】  細胞培養中の異物混入（コンタミネーション）を避け、安全に培養できる細胞培養装置を提供する。  【解決手段】  本発明の細胞培養装置は、注入口と排出口を有しガス透過性材料で形成した複数の培養器２，４等と、前記複数の培養器を包含する気密に形成した筐体２０とを備えた。また上記培養器及び筐体２０が円筒形状に形成され、該筐体２０を中心軸周りに回転させる回転手段９０とを備えた。【選択図】      図２
2007074921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入口と排出口を有しガス透過性材料で形成した複数の培養器と、前記複数の培養器を包含する気密に形成した筐体とを備えたことを特徴とする細胞培養装置。
【請求項２】
上記培養器及び筐体が円筒形状に形成され、該筐体を中心軸周りに回転させる回転手段とを備えた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、細胞培養装置に係り、特に、コンタミネーションのリスクを低減し、かつ高密度化が可能な培養皿の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞培養は、培養器内の培地の交換や、細胞密度を適正にするための再播種などといった煩雑な継代プロセスが手作業により行われている。通常これらの作業は、コンタミネーションの発生を回避するため、半導体製造分野で培われたクリーン環境生成技術により大気中の浮遊微粒子を低減した比較的清浄な雰囲気で注意深く行われる。しかし、この清浄な雰囲気でもコンタミネーションを完全に回避するには十分ではなく、通常、培養器として用いられる円形シャーレ(培養中、後述する継代のタイミングを計るために顕微鏡で細胞を適宜観察するが、特に接着系細胞においてシャーレは顕微鏡観察において好適である)を利用して細胞を培養する場合、培地交換の際にはシャーレの蓋を持ち上げるように上方に翳して菌が混入しないよう注意を払いながら、ピペッタをシャーレとその蓋のすきまに、かつピペッタがシャーレの縁など周囲のものに触れないよう注意しながらすばやく作業するといったように煩雑で難しい作業を必要としていた。(例えば特許文献1)
【特許文献１】特開2004-16194号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように培養作業は、煩雑であるにもかかわらず手作業で行われているのが現状であり、また、熟練作業を必要とするものであるため、容易に実施し難いものであった。
【０００４】
以下さらに具体例を用いて説明すると、近年、再生医療用の技術開発が盛んに行われているが、組織を構築するための幹細胞の培養などといった場合、培養した細胞は被検者に移植されるので、培養中の異物混入(コンタミネーション)の可能性は0％を保証しなければならない。しかしながら、上記クリーン環境生成技術は、大気中の浮遊粒子濃度を低減するものであるが、その環境内には様々な電気や機械類の部品が配されるのが普通であり、実質的に微粒子の数0ヶを保障することは極めて難しい。細胞培養などに要求されるコンタミネーション回避のための要件は、培地中に混入する生きた菌の数を0ヶとすることであり、たとえ1ヶであっても生菌が混入すればコンタミネーションとなる。このように、クリーン環境生成技術はリスク低減には有効ではあるが、コンタミネーション回避を保障できないという大きな課題があった。また、複数の被検者細胞を距離的に近い、具体的には1つの部屋で培養を行うことは、クロスコンタミネーションの点でもリスクが高くなる。何らかの要因で被検者の細胞に菌類(例えばカビ)が混入した場合、胞子が拡散し他の被検者細胞に伝染する可能性は大きくなる。また、さらに長期間の培養により、より多くの細胞を得ようとする場合には、継代と呼ばれる作業を伴う場合が多い。この作業は、培養細胞の密度が高くなると増殖が阻害されるため、新たに複数のシャーレに分別して播種しなおすものであり、シャーレの数は鼠算的に増加する。シャーレの数が多くなると、培養するためにはより大きな恒温槽が必要となり、必然的にコンタミネーションのリスクを増加させる。以上説明したように従来の細胞培養作業は、安全面で大きな課題を有していた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の細胞培養装置は、注入口と排出口を有しガス透過性材料で形成した複数の培養器と、前記複数の培養器を包含する気密に形成した筐体とを備えた。また上記培養器及び筐体が円筒形状に形成され、該筐体を中心軸周りに回転させる回転手段とを備えた。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、コンタミネーションのリスクを回避できる細胞培養装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を適用してなる細胞培養装置の実施形態について、図1，図2を参照して説明する。図1は本発明を適用してなる細胞培養装置の概略構成を示すブロック図である。容器2は初代培養器、容器4，16は2代培養器、容器6，8，10，12，14，18は3代培養器である。これら各培養器の外囲は公知のガス透過性の素材で形成されている。筐体20は上記初代培養器と2代培養器と3代培養器を包含している。ポンプ54とフィルター52を介して外部空気が筐体20内部に流入するようになっており、またこの筐体20内部の空気はフィルター56を介して外部に排出されるようになっている。なお、これらフィルター52，56は、筐体20内部に大きな埃やチリが入るのを防止し、後述する画像取得手段による画像に写るのを防止する。容器40，42，44は細胞培養に必要な薬品類を入れる輸液バッグであり、培養細胞が接着依存型である場合には、通常それぞれ培地、細胞剥離剤、緩衝液となる。容器58は、培養の過程で使用した緩衝液と細胞剥離剤、また通常2，3日おきに交換した使用済み培地を貯留する廃液バッグである。上記輸液バッグ40，42，44、初代培養器2，2代培養器4，16，3代培養器6，8，10，12，14，18、廃液バッグ58はチューブ(実線で示す)で接続され、培養中はチューブを外さないようにする。ピンチ弁34，36，38，22，24，26，46，48，50は送液を制御する。また、ポンプ28，30，32，60は、液体を外部に触れないようにするためにペリスタポンプ(しごきポンプ、ローラポンプとも呼ばれる公知のもの)が好ましい。
【０００８】
図2は本発明を適用してなる細胞培養装置の培養器の詳細図であり、図2(a)は培養器とその周辺に設けられたユニットの関係を示す。断面図、図2(b)は培養器の斜視図である。円筒状の筐体20の内部には、円筒状の培養器2，4，6，8，10，12，14，16が入っている。これら培養器2，4，6，8，10，12，14，16の円周側面はガス透過材料で形成され、それらの両端には注入口と排出口が形成され、そこにチューブが接続されている。これらチューブの接続は、前記図1に示している。筐体20の上下には、光源70と、レンズと撮像素子からなる画像取得手段72が配置されている。画像取得手段72は上下動手段82に保持され、上下動手段82はモータ80と、プーリ74，78、ベルト76から成る横移動手段へ接続されていて、モータ80の駆動によりC方向にスライドできる。なお、上下動手段82も同様にプーリ、ベルト、モータを備えた公知の技術で構成される。上記光源70とモータ0は、コントローラ84に接続されている。ローラ86，88を駆動するモータ90は、コントローラ84に接続している。これにより、筐体20は中心軸L周りを回転動作できる(回転動作手段)。
【０００９】
１．次に本発明の実施例の培養プロセスを説明する。
ステップ1：｛細胞注入｝ピンチ弁22を開放し、ポンプ28を駆動して、チューブの分岐部などからシリンジで細胞を含む液を注入する。(Cell in)
【００１０】
ステップ2：｛培地注入｝ピンチ弁34，22を開放し、ポンプ28を駆動して培養器2に培地を注入する。
【００１１】
ステップ3：｛培地排出｝ピンチ弁46，51を開放し、ポンプ60を駆動して培地を排出する。
※ステップ2とステップ3を適宜繰り返す(例：3日おき)。
【００１２】
ステップ4：｛継代｝ピンチ弁22，38を開放し、ポンプ28を駆動して培養器2に緩衝液を注入する。ピンチ弁46，51を開放し、ポンプ60を駆動して緩衝液を排出する。ピンチ弁22，36を開放し、ポンプ28を駆動して培養器2に細胞剥離剤を注入する。ピンチ弁22，24を開放し、ポンプ28，30を駆動して培養器4，16に培養器2内の溶液を移送する。
【００１３】
ステップ5：｛培地注入｝ピンチ弁34，24を開放し、ポンプ30を駆動して培養器4，16に培地を注入する。
【００１４】
ステップ6：｛培地排出｝ピンチ弁48，51を開放し、ポンプ60を駆動して培地を排出する。
ステップ5とステップ6を適宜繰り返す(例：3日おき)。
【００１５】
ステップ7：｛継代｝ピンチ弁24，38を開放し、ポンプ30を駆動して培養器4，16に緩衝液を注入する。ピンチ弁48，51を開放し、ポンプ60を駆動して緩衝液を排出する。ピンチ弁24，36を開放し、ポンプ30を駆動して培養器4，16に細胞剥離剤を注入する。ピンチ弁24，26を開放し、ポンプ30，32を駆動して培養器6，8，10，12，14に培養器4，16内の溶液を移送する。
【００１６】
ステップ8：｛培地注入｝ピンチ弁26，34を開放し、ポンプ32を駆動して培養器6，8，10，12，14に培地を注入する。
【００１７】
ステップ9：｛培地排出｝ピンチ弁50，51を開放し、ポンプ60を駆動して培地を排出する。
ステップ8とステップ9を適宜繰り返す(例：3日おき)。
【００１８】
ステップ10：｛回収1｝ピンチ弁26，34を開放し、ポンプ32を駆動して細胞を排出する。
ステップ10：｛回収2｝ピンチ弁50を開放し(ピンチ弁51は閉じたまま)、ポンプ60を駆動して細胞を排出する(Cell outへ)。
【００１９】
上記、培養中において、画像取得手段72による観察は適宜行われる。観察位置は、前述のスライド手段により矢印Cにて示す方向に移動できる。また、前述の上下動手段と、回転動作手段により、観察する培養器を変更することができる。
以上の説明において、培養器の個数は変更可能である。また、継代の回数も変更可能である。
【００２０】
本発明によれば、細胞培養においてコンタミネーションを回避できる細胞培養装置を実現できる。また、多くの細胞を培養する場合においても、培養器は画像観察も可能な小型化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明を適用してなる細胞培養装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】本発明を適用してなる細胞培養装置の機構部の詳細図。
【符号の説明】
【００２２】
２，４．６，８，１０，１２，１４，１６ 培養器、２０  筐体、７２  画像取得手段
【図１】
2007074921.tif 000003
【図２】
2007074921.tif 000004