(57)【要約】【課題】筐体１０１内の気体中のパーティクルを迅速に除去する。【解決手段】細胞培養装置のパーティクル除去システム１は、密閉された筐体１０１を有するインキュベータモジュール１００と、筐体１０１に接続された循環ライン１０とを備えている。循環ライン１０はパーティクル検出器１２を有し、循環ライン１０にバイパス循環ライン２０が接続されている。バイパス循環ライン２０の一端２２と他端２３は、各々パーティクル検出器１２の上流側および下流側に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞培養装置のパーティクル除去システムにおいて、
密閉された筐体と、この筐体に収納された構成部品とを有する細胞培養装置の構成モジュールと、
前記構成モジュールの筐体に接続され、この筐体内の気体を循環させる循環ラインとを備え、
この循環ラインは少なくとも、循環ポンプ、パーティクル除去フィルタ、パーティクル検出器を有し、
前記循環ラインに、前記パーティクル検出器の上流側および下流側に各々一端および他端が接続された、バイパス循環ラインが設けられていることを特徴とする細胞培養装置のパーティクル除去システム。
【請求項２】
前記循環ラインは、前記パーティクル検出器を含むパーティクル測定側循環ラインを有し、前記パーティクル測定側循環ラインの第１の流量は、前記バイパス循環ラインの第２の流量より、小さいことを特徴とする請求項１記載の細胞培養装置のパーティクル除去システム。
【請求項３】
前記循環ラインにヒータが取付けら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のパーティクル除去システム。
【請求項４】
前記循環ラインのうち、前記パーティクル検出器の上流側に循環ライン開閉弁が設けられ、前記バイパス循環ラインに、バイパス循環ライン開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の細胞培養装置のパーティクル除去システム。
【請求項５】
前記循環ライン開閉弁と、前記バイパス循環ライン開閉弁は、いずれか一方を開としたとき、他方が閉となることを特徴とする請求項４記載の細胞培養装置のパーティクル除去システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施の形態は、細胞を培養する細胞培養装置のパーティクル除去システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、細胞を培養するために用いられる細胞培養装置が知られている。この細胞培養装置は、構成モジュールとして温度等を一定に保つためのインキュベータモジュール、および検査モジュールを有している。インキュベータモジュールの一例としては、例えばガス条件を任意に変更可能とした細胞培養装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、別の例としては、断熱箱本体と、断熱箱本体内に設置されたヒータとを有する培養装置において、断熱箱本体内の温度が所定温度以下に低下した際、直ちに所定温度に復帰させることができる。さらにまた、作業室と、この作業室に接続された循環ラインとを有し、この循環ラインにより作業室内の温度調整を実行する技術も開発されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１６０７２９号公報
【特許文献２】特開２０１３−６６４３６号公報
【特許文献３】特開２０００−６９９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで細胞培養装置はインキュベータモジュール等の構成モジュールを有し、この構成モジュールは密閉された筐体を含む。そして、このインキュベータモジュール等の筐体内は常にパーティクルの少ない清浄な状態に保つ必要がある。
【０００７】
この場合、運転開始時等の運転立上げ時に急速に筐体内を清浄な状態にすることが求められているが、従来より筐体内のパーティクルを急速に除去する技術は開発されていない。
【０００８】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、細胞培養装置の構成モジュールの筐体内のパーティクルを急速に除去することができる細胞培養装置のパーティクル除去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】
【０００９】
本発明は、細胞培養装置のパーティクル除去システムにおいて、密閉された筐体と、この筐体に収納された構成部品とを有する細胞培養装置の構成モジュールと、前記構成モジュールの筐体に接続され、この筐体内の気体を循環させる循環ラインとを備え、この循環ラインは少なくとも、循環ポンプ、パーティクル除去フィルタ、パーティクル検出器を有し、前記循環ラインに、前記パーティクル検出器の上流側および下流側に各々一端および他端が接続された、バイパス循環ラインが設けられていることを特徴とする細胞培養装置のパーティクル除去システムである。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように本発明によれば、細胞培養装置の構成モジュールの筐体内のパーティクルを急速に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態による細胞培養装置のパーティクル除去システムを示す概略図。
【図２】図２は、本発明の実施の形態で用いられるインキュベータモジュールを示した斜視図。
【図３】図３は、本発明の実施の形態で用いられるインキュベータモジュールの断熱扉を取り外した態様を示した斜視図。
【図４】図４は、図３に示した態様から、遮熱部材及び加湿水トレーを取り除いた態様を示した斜視図。
【図５】図５は、本発明の実施の形態で用いられる筐体内の構造を示した側方断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。  
図１乃至図５は、本発明による細胞培養装置のパーティクル除去システムを示す図である。
【００１３】
図１に示すように細胞培養装置のパーティクル除去システム１は、密閉された筐体１０１と、この筐体１０１内に収納された細胞を収納した密閉容器等を載置するための載置部１２０（後述する）等の構成部品とを有するインキュベータモジュール（細胞培養装置の構成モジュール）１００と、インキュベータモジュール１００の筐体１０１に接続され、この筐体１０１内の気体を循環させる循環ライン１０とを備えている。
【００１４】
このうちインキュベータモジュール１００は、あらゆる細胞を培養するために用いることができ、（ヒト）ｉＰＳ細胞、（ヒト）ＥＳ細胞等の多能性幹細胞、間葉系幹細胞（ＭＳＣ）等の軟骨細胞、樹状細胞等の様々な細胞を培養する際に用いることができる。
【００１５】
なお、細胞培養装置の構成モジュールとしては、上述したインキュベータモジュール１００の他、培養された細胞の検査を行なうための検査モジュール等が挙げられる。このような検査モジュールは密閉された筐体と、筐体内に収納された検査装置などの構成部品を有する。
【００１６】
次にインキュベータモジュール１００について説明する。  
インキュベータモジュール１００は、図２に示すような密閉された筐体１０１を有している。またインキュベータモジュール１００は、図５に示すように、この筐体１０１内に設けられ、上下方向に延びた対称軸に沿って延びた中心シャフト１１０と、中心シャフト１１０によって水平方向で保持され、細胞を収容した密閉容器（図示せず）を載置するための複数（本実施の形態では９つ）の載置部１２０と、中心シャフト１１０を回転させることで各載置部１２０を回転させるモータ等の駆動部１３０とを有している。
【００１７】
図２に示すように、筐体１０１の前面側には、各載置部１２０に対応して設置され、各載置部１２０上に図示しない密閉容器を載置したり各載置部１２０上から密閉容器を取り出したりするための開閉扉１０５が設けられている。本実施の形態では、９つの開閉扉１０５が設けられ、各開閉扉１０５が各載置部１２０に対応して位置づけられている。なお、載置部１２０の数と開閉扉１０５の数とは同数（本実施の形態では９つ）になっている。
【００１８】
上述した筐体１０１は４つの断熱扉１０１ａを有している。本実施の形態では、前面の断熱扉１０１ａにだけ開閉扉１０５が設けられている態様を用いているが、これに限られることはなく、開閉扉１０５は複数の断熱扉１０１ａ（２つの断熱扉１０１ａ、３つの断熱扉１０１ａ及び４つの断熱扉１０１ａ）に設けられてもよい。このように複数の断熱扉１０１ａに開閉扉１０５を設けることで、あらゆる方向から搬送部がアクセスすることができるようになり、処理効率を高めることができる。
【００１９】
なお、本実施の形態の４つの断熱扉１０１ａは取り外し可能となっている（図３参照）。このため、例えばインキュベータ部１００をメンテナンスする時にこれらの断熱扉１０１ａを取り外すことができ、非常にメンテナンス性に優れたものとなっている。なお、この断熱扉１０１ａは２種類の断熱材料を使用したハイブリッド構造となっており、断熱材料の一つは例えば真空断熱材となっている。
【００２０】
本実施の形態の載置部１２０は、図５に示すように、中心シャフト１１０で保持され、中心が開口した円板形状の第一載置部１２１と、第一載置部１２１の周縁外方側に位置し、第一載置部１２１によって後述する弾性部材１２３を介して保持され、中心が開口した円板形状の第二載置部１２２と、第一載置部１２１と第二載置部１２２との間に載置された弾性部材１２３とを有している。
【００２１】
なお、各載置部１２０は、中心シャフト１１０で保持されつつ、下方で隣接する載置部１２０上に載置されることとなる。そして、中心シャフト１１０で保持できる上限を超えなければ、任意の数の載置部１２０を設置することができるようになっている。このため、本実施の形態によれば、必要に応じて載置部１２０の数を調整して、細胞の培養を行うことができる。
【００２２】
上述したように、各載置部１２０は下方で隣接する載置部１２０上に載置されているだけであり、下方で隣接する載置部１２０に対して固定されておらず、下方で隣接する載置部１２０に対して上下方向で移動可能となっている。他方、各載置部１２０の第一載置部１２１は中心シャフト１１０で保持されることから、各第一載置部１２１は水平方向で移動することができないようになっている。
【００２３】
また図５に示す駆動部１３０としては、例えばＡＢＳ ＥＮＣ．（Absolute encoder：絶対値エンコーダー）を内蔵したＤＤモータ（ダイレクトドライブモータ）を採用することもできる。このような態様では、高精度で位置決めすることができ、低振動で無限に回転させることができる。なお、このような態様に限られることはなく、駆動部１３０としては、例えば、ステッピングモータやタイミングベルトを使用した電動アクチュエータを採用することもできる。
【００２４】
またインキュベータモジュール１００は、図５に示すように、筐体１０１内の上方位置の中央部に設置され、筐体１０１内の気体を下方から吸い込み、吸い込んだ気体を円周方向に排出する気体循環部１５０を有している。そして、この気体循環部１５０の周縁外方には、気体循環部１５０から排出された気体を、対称軸に対して対称となるように内部筐体１０１内で分散させ分散部材（ディフューザー）１６０が配置されている（図３及び図４参照）。本実施の形態では、分散部材１６０は、筐体１０１の四隅に気体を吹き付けるように、気体循環部１５０から円周方向に排出された気体を筐体１０１内で分散させるようになっている（図３参照）。なお、分散部材１６０は、分散する気体に圧力を付与するだけでなく、当該気体を案内する案内羽根の機能も果たしている。なお、本実施の形態の気体循環部１５０は、例えばシッロコ式ファン、遠心式ファン、軸流式ファン等のファンからなっている。
【００２５】
本実施の形態では、分散部材１６０は、気体循環部１５０から排出された気体を、各加熱部１４０の「上方」に向かって吹き付ける態様を用いて説明するが、これに限られることはない。
【００２６】
図３に示すように、インキュベータモジュール１００は、載置部１２０の周縁を取り囲むようにして設置された遮熱部材１７０をさらに有している。
【００２７】
図３に示すように、上述した載置部１２０の下方には加湿用の水を収容した加湿水トレー１８０が載置されている。この加湿水トレー１８０の材料としては例えば銅合金ステンレス又は銅合金を用いることができる。このような態様を採用した場合には、加湿水を殺菌することができる点で有益である。
【００２８】
本実施の形態では、気体循環部１５０（図５参照）から気体が排出される。そして、このように気体循環部１５０から排出された気体は分散部材１６０で案内されて、図３の実線の矢印で示すように、加熱部１４０の上方に向かって吹き付けられる。そして、加熱部１４０の上方に向かって吹き付けられた気体は、遮熱部材１７０の外周側を降下する。そして、筐体１０１の底部の上面まで降下した気体は、遮熱部材１７０と内部筐体１０１の底部の上面との間の間隙を通過して遮熱部材１７０の内周側の領域に流れ込み、当該領域を上昇して、載置部１２０及び密閉容器を加熱し（図３の点線の矢印参照）、ひいては密閉容器７５内の細胞を加熱した後で気体循環部１５０から吸い込まれる。そして、このように気体循環部１５０から吸い込まれた気体は再び気体循環部１５０から排出されて、上述した流れを繰り返す。
【００２９】
次に図１により、循環ライン１０について説明する。図１に示すように、循環ライン１０はインキュベータモジュール１００の密閉された筐体１０１に接続され、この筐体１０１内の空気を循環させて筐体１０１内のパーティクルを除去し筐体１０１内を清浄化するものである。この循環ライン１０は、後述する開閉弁１１とパーティクル検出器１２とを含むパーティクル測定側循環ライン１０Ａを有する。
【００３０】
そして、循環ライン１０は上流側から順に配置された開閉弁１１（パーティクル測定側循環ライン開閉弁）と、パーティクル検出器１２と、循環ポンプ１３と、流量計１４と、パーティクル除去フィルタ１５と、ＵＶバクテリアランプ（紫外線殺菌灯）１６と、ヒータ１７と、追加開閉弁１８とを有している。開閉弁１１や追加開閉弁１８には例えばピンチバルブが用いられる。このようにピンチバルブからなる開閉弁１１および追加開閉弁１８を用いることにより、開閉弁１１および追加開閉弁１８への伝熱を防止して、効率よく空気を加熱し、かつ開閉弁１１および追加開閉弁１８の結露を防止することができる。
【００３１】
また循環ライン１０の追加開閉弁１８の出口側には、筐体１０１内に配置された出口フィルタ１９が接続されている。
【００３２】
また循環ライン１０にはバイパス循環ライン２０が接続され、バイパス循環ライン２０の一端２２は開閉弁１１の上流側に接続され、バイパス循環ラインの他端２３はパーティクル検出器１２の下流側に接続されている。
【００３３】
バイパス循環ライン２０は開閉弁（バイパス循環ライン開閉弁）２１を有しており、開閉弁２１には例えばピンチバルブが用いられる。このバイパス循環ライン開閉弁２１と上述した循環ライン開閉弁１１は、制御部４０により駆動制御され、一方の開閉弁、例えばバイパス循環ライン開閉弁２１を開とした場合、他方の開閉弁、例えば循環ライン開閉弁１１が閉となるよう制御部４０により駆動制御される。なお、装置を立ち上げる前に筐体１０１内を滅菌する際には、滅菌ガスによる機器への影響を防止するため、バイパス循環ライン開閉弁２１およびパーティクル測定側循環ライン開閉弁１１、追加開閉弁１８を同時に閉じて運用する。
【００３４】
また図１に示すように、インキュベータモジュール１００の密閉された筐体１０１には、筐体１０１内へガスを供給し、筐体１０１内を陽圧に維持するためのガス供給ライン３０が接続されている。筐体１０１内には、例えば炭酸ガスとドライエアの混合ガスが供給される。
【００３５】
このガス供給ライン３０は、筐体１０１内を外気に対して、例えば１０Ｐａ程度高くなるような陽圧に維持するものである。
【００３６】
ガス供給ライン３０は、上流側から順に配置された第１フィルタ３１と、開閉弁３２と、流量調節器３３と、圧力計３４と、流量計３５と、第２フィルタ３６と、ＵＶバクテリアランプ（紫外線殺菌灯）３７と、ダイヤフラム弁３８とを有している。
【００３７】
また第１フィルタ３１にはドライエア供給部（図示せず）と、炭酸ガス供給部（図示せず）とが接続され、ガス供給ライン３０にドライエアと炭酸ガスが供給されるようになっている。
【００３８】
そしてガス供給ライン３０に供給されたドライエアと炭酸ガスは、混合して密閉された筐体１０１内に供給され、筐体１０１内を上述した陽圧に維持する。
【００３９】
なお、上述した細胞培養装置のパーティクル除去システム１０のうち、インキュベータモジュール１００、循環ライン１０、バイパス循環ライン２０、ガス供給ライン３０の各構成部材は、制御部４０により駆動制御される。
【００４０】
また、図１に示すように、密閉された筐体１０１には、筐体１０１内の気体を放出するためにチェック弁がついた放出ライン２が接続されている。
【００４１】
次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４２】
インキュベータモジュール１００の筐体１０１内に、細胞を収容した密閉容器（図示せず）が搬入され、細胞を収納した密閉容器は筐体１０１内の載置部１２０上に載置される。そして密閉容器内の細胞が筐体１０１内で培養されていく。
【００４３】
この間、筐体１０１内は細胞培養に適した環境（例えば、温度が約３７℃、湿度が約１００％）に制御される。ガス供給ライン３０により、ドライエアと炭酸ガスがインキュベータモジュール１００の筐体１０１内へ常時供給され、この筐体１０１内が外気に対して例えば１０Ｐａ程度高くなるよう保たれる。
【００４４】
また循環ライン１０が作動し、筐体１０１内の気体（ドライエア＋炭酸ガス）が循環ライン１０に導かれる。循環ライン１０に流入した筐体１０１内の気体は、開閉弁１１を経てパーティクル検出器１２に入り、このパーティクル検出器１２により気体中のパーティクルが検出され、次に循環ポンプ１３により加圧されて流量計１４に入りその流量（第１の流量）が測定される。この場合、パーティクル検出器１２自体が、流量を例えば、２．８３Ｌ/ｍｉｎに自己制御しているため、パ−ティクル検出器１２の下流側が常に排気されている必要があり、流量計１４はその流量低下の確認（異常検知）をして、ポンプの停止、流路の詰まりなどを防止する役割を果たす。  なお、循環ライン１０の開閉弁１１とパーティクル検出器１２との間に、例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標）チューブ等の除湿器を設けても良い。このようにパーティクル検出器１２の前段に除湿器を設けることにより、パーティクル検出器１２での結露を防止することができる。
【００４５】
次に気体はパーティクル除去フィルタ１５に入り、このパーティクル除去フィルタ１５により気体中のパーティクルが除去される。このように筐体１０１内の気体中のパーティクルを除去することにより、筐体１０１内を清浄化することができる。
【００４６】
次に気体がＵＶバクテリアランプ１６内に入り、このＵＶバクテリアランプにより気体に対して紫外線殺菌が行なわれる。
【００４７】
次に気体はヒータ１７により加熱され、追加開閉弁１８および出口フィルタ１９を経て筐体１０１へ戻される。
【００４８】
このように気体が循環ライン１０内を循環することにより、気体中のパーティクルがパーティクル除去フィルタ１５により除去され、また気体中のパーティクルの数量がパーティクル検出器１２により検出されて気体の清浄度が検出される。
【００４９】
さらに循環ライン１０を通る間、気体はヒータ１７により加熱され、筐体１０１内において気体の温度が、例えば３７℃程度となるよう制御される。循環ライン１０は筐体１０１の外側に引き出されているため、循環ライン１０を通過する気体はその間に温度が低下するおそれがある。ヒーター１７は循環ライン１０を通過することによる気体の温度変動を抑えるとともに、筐体内の温度を一定に保つよう加熱制御される。
【００５０】
ところで、循環ライン１０のパーティクル検出器１２は、気体中のパーティクルの数量を検出するものであり、このパーティクル検出器１２では気体の流量を正確に測定するため気体の流量を小さく抑えられている。
【００５１】
このため循環ライン１０を用いて気体中のパーティクルを除去したり、気体を加熱する際、気体をパーティクル検出器１２に通すことにより、パーティクル除去速度あるいは加熱速度が低減することも考えられる。
【００５２】
本実施の形態においては、例えば運転開始時のような運転の立上り時に、制御部４０により循環ライン開閉弁１１を閉とし、バイパス循環ライン開閉弁２１を開とする。このことにより、筐体１０１内の気体をバイパス循環ライン開閉弁２１を経てバイパス循環ライン２０内へ流し、小流量（第１の流量）のみを流す必要があるパーティクル検出器１２をバイパスして、大流量（第２の流量）の気体を循環ライン１０に流すことができる。
【００５３】
このようにして循環ライン１０に大流量の気体を流し、循環ライン１０のパーティクル除去フィルタ１５により迅速かつ確実に気体中のパーティクルを除去することができる。同時に循環ライン１０のヒータ１７により、気体を迅速かつ確実に加熱することができる。また、バイパス循環ライン２０を使用して大流量（第２の流量）を流すことにより、昇温時間が短縮できる。さらにまた、バイパス循環ライン２０を使うことで昇温時間を短縮できる、という事のみならず、循環ライン１０のパーティクル除去フィルタ１５によりパーティクルの低減が可能になる、
循環ライン１０により迅速にパーティクルが除去され、かつ加熱された気体は、筐体１０１内へ戻される。
【実施例】
【００５４】
次に本発明の具体的実施例について述べる。
【００５５】
まず、筐体１０１を準備し、この筐体１０１を１５分間大気開放して密閉した。  
この状態を筐体１０１の初期状態とする。
【００５６】
次に初期状態から５分間、循環ライン１０のパーティクル測定側循環ライン１０Ａのみを用いて筐体１０１内の気体を循環させ、気体中のパーティクルを除去した。次に１５分間、循環ライン１０とバイパス循環ライン２０を用いて気体をバイパスさせながら循環させ、気体中のパーティクルを除去した。
【００５７】
この際、循環ライン１０のパーティクル測定側循環ライン１０Ａのみを用いて気体を循環させた場合の流量（第１の流量）は、２．７−２．９Ｌ／ｍｉｎ、例えば、２．８３Ｌ／ｍｉｎであった。またバイパス循環ライン２０で気体をバイパスさせた場合の流量（第２の流量）は９．３〜１０．２Ｌ／ｍｉｎ、例えば、１０．０Ｌ／ｍｉｎであった。
【００５８】
このようにして初期状態から５分間、循環ライン１０のみを用いて気体を循環させ、その後、１０分間循環ライン１０とバイパス循環ライン２０を用いて気体をバイパスさせながら気体を循環させるサイクルを２回繰り返した。
【００５９】
初期状態から循環ライン１０のみを用いて５分間気体を循環させ、その後循環ライン１０とバイパス循環ライン２０を用いて１０分間気体をバイパスさせながら気体を循環させた場合、気体中のパーティクルの数は、初期状態から６６分間循環ライン１０のみを用いて気体を循環させた場合の気体中のパーティクルの数と略同一であった。
【００６０】
すなわち、バイパス循環ライン２０を用いて気体をバイパスさせることにより、気体中のパーティクルを除去する時間を大幅に削減することができた。
【００６１】
＜変形例＞
次に本発明の変形例について述べる。  
上記実施の形態において、循環ライン１０により気体中のパーティクルをパーティクル除去フィルタ１５により除去するとともに、気体をヒータ１７により加熱する例を示したが、これに限らず循環ライン１０からヒータ１７を取外し、その代わりに筐体１０１内にヒータを新たに設置してもよい。
【００６２】
この場合、循環ライン１０により気体中のパーティクルを除去することができ、かつ筐体１０１内のヒータにより気体を加熱することができる。
【００６３】
また細胞培養装置の構成モジュールとして、インキュベータモジュールを用いた例を示したが、その他インキュベータモジュールの代わりに、筐体と、筐体内の検査装置とを有する検査モジュールを用いてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１    細胞培養装置のパーティクル除去システム
１０  循環ライン
１１  開閉弁
１２  パーティクル検出器
１３  循環ポンプ
１４  流量計
１５  パーティクル除去フィルタ
１６  ＵＶバクテリアランプ
１７  ヒータ
１８  追加開閉弁
１９  出口フィルタ
２０  バイパス循環ライン
２１  開閉弁
３０  ガス供給ライン
【図１】
2017055742.tif 000003
【図２】
2017055742.tif 000004
【図３】
2017055742.tif 000005
【図４】
2017055742.tif 000006
【図５】
2017055742.tif 000007