(57)【要約】  昇温対象の昇温速度を向上させ、昇温対象の温度の均一性を高めることができる細胞培養装置及び細胞培養方法を提供する。細胞培養装置は、細胞懸濁液を収容するための培養容器との接触面に凹部または複数の孔部を有する伝熱媒体と、凹部または複数の孔部の各々に連通し、気体が供給される給気口と、を含む。
2020012845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞懸濁液を収容するための培養容器との接触面に凹部または複数の孔部を有する伝熱媒体と、
前記凹部または前記複数の孔部の各々に連通し、気体が供給される給気口と、
を含む
細胞培養装置。
【請求項２】
前記凹部または前記複数の孔部が前記伝熱媒体の前記接触面の全体に亘り均一に配置されている
請求項１に記載の細胞培養装置。
【請求項３】
前記伝熱媒体は、多孔質材料を含んで構成されている
請求項１または請求項２に記載の細胞培養装置。
【請求項４】
前記伝熱媒体の前記接触面は、前記凹部及び凸部を含む凹凸構造を有する
請求項１または請求項２に記載の細胞培養装置。
【請求項５】
前記伝熱媒体の前記培養容器と接する部分が、前記伝熱媒体の前記接触面に均一に延在している
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
【請求項６】
前記伝熱媒体は、前記培養容器の一方の面の側に設けられる第１の部分と、前記培養容器の前記一方の面とは反対側の他方の面の側に設けられる第２の部分と、を有する
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
【請求項７】
前記伝熱媒体に取り付けられたヒータを更に含む
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
【請求項８】
前記凹部の幅が、前記培養容器を構成する素材の厚さの２．５倍以下であり、前記凹部の深さが前記培養容器を構成する素材の厚さの０．８倍以上である
請求項４に記載の細胞培養装置。
【請求項９】
表面に凹部または複数の孔部を有する、加熱された伝熱媒体の前記表面に、細胞懸濁液が収容されたガス透過性を有する培養容器を接触させ、
前記伝熱媒体の前記表面が前記培養容器に接することで生じる隙間に気体を流通させる
細胞培養方法。
【請求項１０】
前記気体として、温度調整されたガスを用いることで、前記伝熱媒体を加熱する
請求項９に記載の細胞培養方法。
【請求項１１】
前記伝熱媒体に取り付けられたヒータにより、前記伝熱媒体を加熱する
請求項９に記載の細胞培養方法。
【請求項１２】
前記気体として、組成調整されたガスを用いる
請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載の細胞培養方法。
【請求項１３】
前記伝熱媒体は、前記培養容器の一方の面の側に設けられる第１の部分と、前記培養容器の前記一方の面とは反対側の他方の面の側に設けられる第２の部分と、を有し、
前記第１の部分と前記第２の部分との間に前記培養容器を挟む
請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の細胞培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の技術は、細胞培養装置及び細胞培養方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞培養装置に関する技術として、以下の技術が知られている。例えば、特表２０１５−５０３３６１号公報（特許文献１）には、化学、製薬又は生物学的リアクターシステムに用いる熱交換モジュールが記載されている。この熱交換モジュールは、可撓性シングルユースコンテナを有するリアクターシステムに配置されるように構成されており、可撓性シングルユースコンテナに接触するようになされて熱移動を促進する少なくとも１つの熱伝導性表面と熱交換流体を通して循環できる流体循環流路とを備える。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
細胞培養においては、細胞及び培地を含む細胞懸濁液が、培養容器に収容された状態で、細胞の増殖に適した所定の温度（例えば３７℃）に保持されたインキュベータに収容される。細胞懸濁液に対して培地交換処理及び継代処理等の必要な処理を行う場合には、細胞懸濁液がインキュベータの外部に移送され、常温環境下で上記の必要な処理が実施される。このとき、細胞懸濁液の温度は、細胞の増殖に適した所定の温度よりも低い温度にまで低下する。必要な処理が完了した後、細胞懸濁液は、再びインキュベータ内に収容される。これにより、細胞懸濁液の温度は、細胞の増殖に適した所定の温度にまで上昇する。このときの細胞懸濁液の昇温速度が低いと、細胞が低温に晒される時間が長くなり、細胞の増殖性及び生存率に悪影響が及ぶおそれがある。この問題は、大量培養を実施する場合に、より顕著となる。すなわち、大量培養においては、少量培養の場合と比較して、昇温対象物である細胞懸濁液の熱容量が大きくなり、細胞が低温に晒される時間が長大化する。大量培養において細胞が低温に晒される時間が長大化する理由の一つとして、大量培養においては培地交換処理および継代処理に要する時間が長くなる、という理由が挙げられる。【０００４】
また、一般的なインキュベータにおいては、熱源の位置、送風ファンの配置、送風の方向、インキュベータ内部における断熱材の位置、扉の位置の影響によって、インキュベータ内部の雰囲気温度にムラが発生しやすい。特に大型の培養容器に細胞懸濁液を収容して細胞の培養を行う大量培養においては、インキュベータ内部の雰囲気温度にムラが発生すると、培養容器内における細胞懸濁液の温度が不均一となり、その結果、細胞の品質が不均一となり、培養効率が低下するおそれがある。また、一般的なインキュベータにおいては、比熱の大きいインキュベータ内部の雰囲気を伝熱媒体とする熱伝導によって昇温対象である細胞懸濁液を昇温するので、細胞懸濁液に生じた温度ムラを解消させることは容易ではない。【０００５】
開示の技術は、上記した点に鑑みてなされたものであり、昇温対象の昇温速度を向上させ、昇温対象の温度の均一性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の技術に係る細胞培養装置は、細胞懸濁液を収容するための培養容器との接触面に凹部または複数の孔部を有する伝熱媒体と、凹部または複数の孔部の各々に連通し、気体が供給される給気口と、を含む。【０００７】
これにより、昇温対象である細胞懸濁液の昇温速度を向上させ、細胞懸濁液の温度の均一性を高めることができる。【０００８】
凹部または複数の孔部が伝熱媒体の接触面の全体に亘り均一に配置されていることが好ましい。【０００９】
これにより、細胞懸濁液の温度の均一性を高める効果を促進させることが可能となる。【００１０】
伝熱媒体は、多孔質材料を含んで構成されていてもよい。また、伝熱媒体の接触面は、凹部及び凸部を含む凹凸構造を有していてもよい。【００１１】
伝熱媒体の培養容器と接する部分が、伝熱媒体の接触面に均一に延在していることが好ましい。【００１２】
これにより、細胞懸濁液の温度の均一性を高める効果を促進させることが可能となる。【００１３】
伝熱媒体は、培養容器の一方の面の側に設けられる第１の部分と、培養容器の一方の面とは反対側の他方の面の側に設けられる第２の部分と、を有していてもよい。【００１４】
これにより、培養容器の内部の加圧に伴う培養容器の膨張が抑制され、培養容器の内部の圧力制御が容易となる。その結果、培養容器からの細胞懸濁液の流出量の制御が容易となる。【００１５】
開示の技術に係る細胞培養装置は、伝熱媒体に取り付けられたヒータを更に含んでいてもよい。【００１６】
これにより、温度調整されたガスのみによって伝熱媒体を加熱する場合と比較して、伝熱媒体の昇温速度を高めることができる。【００１７】
凹部の幅が、培養容器を構成する素材の厚さの２．５倍以下であり、凹部の深さが培養容器を構成する素材の厚さの０．８倍以上であることが好ましい。【００１８】
これにより、培養容器を構成する素材が、凹部を閉塞することを防止することができる。【００１９】
開示の技術に係る細胞培養方法は、表面に凹部または複数の孔部を有する、加熱された伝熱媒体の表面に、細胞懸濁液が収容されたガス透過性を有する培養容器を接触させ、伝熱媒体の表面が培養容器に接することで生じる隙間に気体を流通させることを含む。【００２０】
これにより、昇温対象である細胞懸濁液の昇温速度を向上させ、細胞懸濁液の温度の均一性を高めることができる。【００２１】
伝熱媒体の接触面が培養容器に接することで生じる隙間に流通させる気体として、温度調整されたガスを用いることで、伝熱媒体を加熱してもよい。また、伝熱媒体に取り付けられたヒータにより、伝熱媒体を加熱してもよい。【００２２】
伝熱媒体の接触面が培養容器に接することで生じる隙間に流通させる気体として、組成調整されたガスを用いてもよい。【００２３】
これにより、培養容器に収容された細胞懸濁液に含まれる細胞の増殖を促進させることが可能となる。【００２４】
伝熱媒体は、培養容器の一方の面の側に設けられる第１の部分と、培養容器の一方の面とは反対側の他方の面の側に設けられる第２の部分と、を有していてもよい。この場合、第１の部分と第２の部分との間に培養容器を挟んでもよい。【００２５】
これにより、培養容器の内部の加圧に伴う培養容器の膨張が抑制され、培養容器の内部の圧力制御が容易となる。その結果、培養容器からの細胞懸濁液の流出量の制御が容易となる。
【発明の効果】
【００２６】
開示の技術によれば、昇温対象の昇温速度を向上させ、昇温対象の温度の均一性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２】開示の技術の実施形態に係る伝熱媒体の培養容器と接する接触面の構造の一例を示す平面図である。
【図３】開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置の構成の一例を示す断面図である。
【図４】開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置の構成の一例を示す断面図である。
【図５Ａ】開示の技術の実施形態に係る伝熱媒体の接触面の構造の一例を示す斜視図である。
【図５Ｂ】開示の技術の実施形態に係る伝熱媒体の接触面の構造の一例を示す斜視図である。
【図６】開示の技術の実施形態に係る伝熱媒体と培養容器との接触部分を拡大して示す断面図である。
【図７】開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置の構成の一例を示す断面図である。
【図８】開示の技術の実施形態に係る細胞培養システムの構成の一例を示す断面図である。
【図９】開示の技術の実施形態に係る細胞培養システムの構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、開示の技術の実施形態について図面を参照しつつ説明する。尚、各図面において、実質的に同一又は等価な構成要素又は部分には同一の参照符号を付している。
【００２９】
［第１の実施形態］
図１は、開示の技術の第１の実施形態に係る細胞培養装置１の構成の一例を示す断面図である。図１には、細胞培養装置１を用いて培養される細胞及び培地を含む細胞懸濁液６０を収容するための培養容器５０が、細胞培養装置１と共に示されている。培養容器５０は、ガス透過性を有するフィルムを含んで構成されたバッグの形態を有する。培養容器５０の一方の端部には、培養容器５０の内部の圧力を調整するための気体を、培養容器５０の内部に流入または培養容器５０の内部から流出させるための気体流通口５１が設けられている。培養容器５０の他方の端部には、細胞懸濁液６０を、培養容器５０の内部に流入または培養容器５０の内部から流出させるための液流通口５２が設けられている。
【００３０】
細胞培養装置１は、培養容器５０の表面に接する伝熱媒体１０を備える。伝熱媒体１０は、培養容器５０の一方の面の側に配置される第１の部分１１と、培養容器５０の他方の面の側に配置される第２の部分１２とを有する。細胞培養装置１の使用時において、培養容器５０は、伝熱媒体１０の第１の部分１１と第２の部分１２との間に挟まれる。伝熱媒体１０は、例えば金属及び樹脂等の熱伝導率の比較的高い材料で構成されている。
【００３１】
伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２は、それぞれ、培養容器５０と接する接触面Ｓ１に、複数の孔部２０を有する。図２は、伝熱媒体１０の培養容器５０と接する接触面Ｓ１の構造の一例を示す平面図である。伝熱媒体１０の培養容器５０と接する接触面Ｓ１には、複数の孔部２０が、接触面Ｓ１の全体に亘り、均一に設けられている。複数の孔部２０の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円形であってもよい。孔部２０の直径ａは、培養容器５０を構成するフィルムが、孔部２０に陥没しない大きさとされていることが好ましい。例えば、培養容器５０を構成するフィルムの厚さをｔとした場合、孔部２０の直径ａについて、ａ≦２．５ｔが成立することが好ましい。図１に示すように、複数の孔部２０は、連通路３０を介して互いに連通している。
【００３２】
伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２の各々の一端部には、給気口３１ａが設けられている。給気口３１ａは、伝熱媒体１０の内部に設けられた給気路３１を介して連通路３０に接続されている。また、伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２の各々の他端部には、排気口３２ａが設けられている。排気口３２ａは、伝熱媒体１０の内部に設けられた排気路３２を介して連通路３０に接続されている。すなわち、複数の孔部２０の各々は、給気口３１ａ及び排気口３２ａの双方に連通している。
【００３３】
複数の孔部２０は、例えば、伝熱媒体１０を構成する基材に機械加工を施すことにより形成されてもよい。この場合、伝熱媒体１０の接触面Ｓ１において、複数の孔部２０が、均一且つ規則的に配置されていることが好ましく、伝熱媒体１０の培養容器５０と接する部分（孔部２０以外の部分）が、伝熱媒体１０の接触面Ｓ１に均一に延在していることが好ましい。また、伝熱媒体１０として、金属焼結体等の多孔質材料を用いてもよい。この場合、多孔質材料に形成された複数の空隙が孔部２０として機能する。また、伝熱媒体１０として、スチールウール等の複数の繊維状部材の集合体を用いてもよい。この場合、繊維状部材同士の間に形成される空隙が孔部２０として機能する。
【００３４】
伝熱媒体１０は、第１の部分１１と第２の部分１２との間の距離が、培養容器５０の厚さに応じた一定の距離を保つように構成されている。これにより、第１の部分１１と第２の部分１２との間に挟まれた培養容器５０の変形が規制される。
【００３５】
以下に、細胞培養装置１を用いた細胞培養方法の一例について説明する。はじめに、培養容器５０を伝熱媒体１０の第１の部分１１と第２の部分１２の間に配置する。培養容器５０は、気体流通口５１が鉛直方向上側に位置し、液流通口５２が鉛直方向下側に位置するように配置される。
【００３６】
次に、培養対象の複数の細胞及び培地を含む細胞懸濁液６０を、液流通口５２から培養容器５０の内部に流入させる。その後、気体流通口５１から培養容器５０の内部に気体を流入させる。培養容器５０の内部の圧力は、培養容器５０の外部の雰囲気の圧力と同じか、これよりも高い状態に維持されることが好ましい。これにより、培養容器５０が、伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２の各々の接触面Ｓ１と密着した状態が維持される。培養容器５０が、第１の部分１１と第２の部分１２との間に挟まれることにより、培養容器５０への細胞懸濁液６０の流入に伴う培養容器５０の変形が規制され、細胞懸濁液６０を収容した状態の培養容器５０の厚さは、鉛直方向の全体に亘り略均一となる。
【００３７】
次に、伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２のそれぞれの給気口３１ａから、温度調整及び組成調整されたガスを伝熱媒体１０の内部に導入する。伝熱媒体１０の内部に導入されるガスの温度は、例えば、培養容器５０に収容されている細胞の増殖を促進させるのに適した温度（例えば３７℃）に調整されている。また、伝熱媒体１０の内部に導入されるガスは、例えば、培養容器５０に収容されている細胞の増殖を促進させるのに必要な酸素、二酸化炭素含み、これらの混合比が調整されている。なお、伝熱媒体１０の内部に導入されるガスに水蒸気が含まれていてもよい。
【００３８】
給気口３１ａから導入されたガスは、給気路３１及び連通路３０を経由して、伝熱媒体１０の全体に行き渡り、一部が孔部２０の各々から排出され、残りの一部が、排気路３２を経由して排気口３２ａから排出される。温度調整されたガスが伝熱媒体１０の全体に行き渡ることで、伝熱媒体１０の温度は、所望の温度（例えば３７℃）にまで速やかに上昇する。伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２の接触面Ｓ１は、培養容器５０と接しているので、培養容器５０に収容されている細胞懸濁液６０の温度は、所望の温度（例えば３７℃）にまで速やかに上昇する。また、伝熱媒体１０の、培養容器５０と接する部分（孔部２０以外の部分）が、接触面Ｓ１の全域に亘り均一に延在しているので、培養容器５０に収容されている細胞懸濁液６０の温度ムラの発生が抑制され、細胞懸濁液６０の温度の均一性を高めることが可能となる。
【００３９】
また、伝熱媒体１０の接触面Ｓ１に設けられた複数の孔部２０から排出された温度調整及び組成調整されたガスは、ガス透過性を有する培養容器５０の表面に供給され、培養容器５０の内部に透過し、細胞懸濁液６０の内部に取り込まれる。組成調整されたガスが、細胞懸濁液６０の内部に取り込まれることで、細胞の増殖が促進される。
【００４０】
培養容器５０に収容されている細胞懸濁液６０を、液流通口５２から流出させる場合には、例えば、培養容器５０の内部に気体を導入することにより培養容器５０の内部を加圧する。培養容器５０が、伝熱媒体１０の第１の部分１１と第２の部分１２との間に挟まれることで、培養容器５０の内部の加圧に伴う培養容器５０の膨張が抑制される。これにより、培養容器５０の内部の圧力制御が容易となり、培養容器５０からの細胞懸濁液６０の流出量の制御が容易となる。
【００４１】
以上のように、開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置１は、培養容器５０との接触面Ｓ１に複数の孔部２０を有する伝熱媒体１０を含み、伝熱媒体１０の接触面Ｓ１が培養容器５０に接することで生じる隙間に温度調整及び組成調整されたガスを流通させる。温度調整されたガスの熱は、伝熱媒体１０を介して、培養容器５０に収容されている細胞懸濁液６０に伝導し、細胞懸濁液６０の温度が所望の温度にまで上昇する。
【００４２】
固体材料で構成される伝熱媒体１０は、気体よりも比熱が小さいので、伝熱媒体１０を介して細胞懸濁液６０を昇温することで、一般的なインキュベータを用いる場合と比較して、細胞懸濁液６０の昇温速度を高めることができる。これにより、細胞が低温に晒される時間が長大化することを抑制することができ、細胞の増殖性及び生存率を改善することが可能となる。
【００４３】
また、伝熱媒体１０の、培養容器５０と接する部分（孔部２０以外の部分）が、接触面Ｓ１の全域に亘り均一に延在している。換言すれば、伝熱媒体１０は、培養容器５０に偏りなく接触している。これにより、培養容器５０に収容されている細胞懸濁液６０の温度ムラの発生が抑制され、細胞懸濁液６０の温度の均一性を高めることが可能となる。
【００４４】
このように、開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置１によれば、昇温対象の昇温速度を向上させ、昇温対象の温度の均一性を高めることが可能となる。また、細胞懸濁液６０の温度制御と、細胞懸濁液６０へのガス供給を並行して行うことが可能となる。開示の技術の実施形態に係る細胞培養装置１は、特に大型の培養容器に細胞懸濁液を収容して細胞の培養を行う大量培養に適用する場合に、顕著な効果を奏する。
【００４５】
また、培養容器５０が、伝熱媒体１０の第１の部分１１と第２の部分１２との間に挟まれることで、培養容器５０の内部の加圧に伴う培養容器５０の膨張が抑制される。これにより、培養容器５０の内部の圧力制御が容易となり、培養容器５０からの細胞懸濁液６０の流出量の制御が容易となる。
【００４６】
［第２の実施形態］
図３は、開示の技術の第２の実施形態に係る細胞培養装置１Ａの構成の一例を示す断面図である。細胞培養装置１Ａは、伝熱媒体１０に取り付けられたヒータ４０を備える。ヒータ４０は、伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２の各々の、培養容器５０との接触面Ｓ１とは反対側の裏面Ｓ２にそれぞれ設けられている。
【００４７】
ヒータ４０は、培養容器５０に収容されている細胞の増殖を促進させるのに適した温度（例えば３７℃）に調整される。ヒータ４０から発せられる熱は、伝熱媒体１０を介して、培養容器５０に収容されている細胞懸濁液６０に伝導し、細胞懸濁液６０の温度が所望の温度にまで上昇する。なお、伝熱媒体１０を加熱するために、給気口３１ａから伝熱媒体１０の内部に温度調整されたガスを導入してもよい。
【００４８】
本実施形態に係る細胞培養装置１Ａによれば、第１の実施形態に係る細胞培養装置１と同様、昇温対象の昇温速度を向上させ、昇温対象の温度の均一性を高めることが可能となる。また、細胞懸濁液６０の温度制御と、細胞懸濁液６０へのガス供給を並行して行うことが可能となる。また、本実施形態に係る細胞培養装置１Ａによれば、伝熱媒体１０がヒータ４０によって加熱されるので、温度調整されたガスのみによって伝熱媒体１０を加熱する場合と比較して、伝熱媒体１０の昇温速度を高めることができる。
【００４９】
［第３の実施形態］
図４は、開示の技術の第３の実施形態に係る細胞培養装置１Ｂの構成の一例を示す断面図である。
【００５０】
伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２は、それぞれ、培養容器５０と接する接触面Ｓ１に、凹部２１及び凸部２２を有する。図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、伝熱媒体１０の接触面Ｓ１の構造の一例を示す斜視図である。伝熱媒体１０の接触面Ｓ１には、複数の凸部２２が、接触面Ｓ１の全体に亘り、均一に設けられている。複数の凸部２２の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、図５Ａに示すように直方体であってもよく、図５Ｂに示すように円柱形であってもよい。凹部２１は、複数の凸部２２の間隙に形成され、凹部２１の各部位が互いに連通している。
【００５１】
図６は、伝熱媒体１０と培養容器５０との接触部分を拡大して示す断面図である。伝熱媒体１０の培養容器５０との接触面Ｓ１に形成される凹部２１の幅ｗ及び深さｄは、それぞれ、培養容器５０を構成するフィルム５３が、凹部２１を閉塞しない大きさとされていることが好ましい。例えば、培養容器５０を構成するフィルム５３の厚さをｔとした場合、凹部２１の幅ｗについて、ｗ≦２．５ｔが成立することが好ましい。また、凹部２１の深さｄについて、ｄ≧０．８ｔが成立することが好ましい。なお、凹部２１の幅ｗは、互いに隣接する凸部２２同士の距離が最も長くなる部分の距離に相当する。また、凹部２１の深さｄは、凸部２２の頂面と凹部２１の底面との間の距離に相当する。
【００５２】
図４に示すように、伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２の各々の一端部には、給気口３１ａが設けられている。給気口３１ａは、伝熱媒体１０の内部に設けられた給気路３１を介して、伝熱媒体１０の一端側に配置された凹部２１に接続されている。また、伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２の各々の他端部には、排気口３２ａが設けられている。排気口３２ａは、伝熱媒体１０の内部に設けられた排気路３２を介して、伝熱媒体１０の他端側に配置された凹部２１に接続されている。上記のように、凹部２１の各部位は互いに連通しており、給気口３１ａから導入されたガスは、凹部２１の各部位に流れる。
【００５３】
伝熱媒体１０の培養容器５０との接触面Ｓ１に形成される凹部２１及び凸部２２を含む凹凸構造は、例えば、伝熱媒体１０を構成する基材に機械加工を施すことにより形成されてもよい。この場合、伝熱媒体１０の接触面Ｓ１において、凹部２１及び凸部２２が、均一且つ規則的に配置されていることが好ましく、伝熱媒体１０の培養容器５０と接する部分（すなわち凸部２２）が、伝熱媒体１０の接触面Ｓ１に均一に延在していることが好ましい。伝熱媒体１０は、第１の部分１１と第２の部分１２との間の距離が、培養容器５０の厚さに応じた一定の距離を保つように構成されている。
【００５４】
以下に、細胞培養装置１Ｂを用いた細胞培養方法の一例について説明する。はじめに、培養容器５０を伝熱媒体１０の第１の部分１１と第２の部分１２の間に配置する。培養容器５０は、気体流通口５１が鉛直方向上側に位置し、液流通口５２が鉛直方向下側に位置するように配置される。
【００５５】
次に、培養対象の複数の細胞及び培地を含む細胞懸濁液６０を、液流通口５２から培養容器５０の内部に流入させる。その後、気体流通口５１から培養容器５０の内部に気体を流入させる。培養容器５０の内部の圧力は、培養容器５０の外部の雰囲気の圧力と同じか、これよりも高い状態に維持されることが好ましい。これにより、培養容器５０が、伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２の各々の接触面Ｓ１と密着した状態が維持される。培養容器５０が、第１の部分１１と第２の部分１２との間に挟まれることにより、培養容器５０への細胞懸濁液６０の流入に伴う培養容器５０の変形が規制され、細胞懸濁液６０を収容した状態の培養容器５０の厚さは、鉛直方向の全体に亘り略均一となる。
【００５６】
次に、伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２のそれぞれの給気口３１ａから、温度調整及び組成調整されたガスを伝熱媒体１０の内部に導入する。伝熱媒体１０の内部に導入されるガスの温度は、例えば、培養容器５０に収容されている細胞の増殖を促進させるのに適した温度（例えば３７℃）に調整されている。また、伝熱媒体１０の内部に導入されるガスは、例えば、培養容器５０に収容されている細胞の増殖を促進させるのに必要な酸素、二酸化炭素を含み、これらの混合比が調整されている。なお、伝熱媒体１０の内部に導入されるガスに水蒸気が含まれていてもよい。
【００５７】
給気口３１ａから導入されたガスは、給気路３１を経由して伝熱媒体１０の接触面Ｓ１に形成された凹部２１に供給され、凹部２１に沿って流れることで、伝熱媒体１０の全体に行き渡り、排気路３２を経由して排気口３２ａから排出される。
【００５８】
温度調整されたガスが伝熱媒体１０の全体に行き渡ることで、伝熱媒体１０の温度は、所望の温度（例えば３７℃）にまで速やかに上昇する。伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２の接触面Ｓ１は、培養容器５０と接しているので、培養容器５０に収容されている細胞懸濁液６０の温度は、所望の温度（例えば３７℃）にまで速やかに上昇する。また、伝熱媒体１０の接触面Ｓ１において、凹部２１及び凸部２２が、均一且つ規則的に配置され、伝熱媒体１０の培養容器５０と接する部分（すなわち凸部２２）が、伝熱媒体１０の接触面Ｓ１に均一に延在しているので、培養容器５０に収容されている細胞懸濁液６０の温度ムラの発生が抑制され、細胞懸濁液６０の温度の均一性を高めることが可能となる。
【００５９】
また、伝熱媒体１０の接触面Ｓ１に設けられた凹部２１に沿って流れるガスは、ガス透過性を有する培養容器５０の表面に供給され、培養容器５０の内部に透過し、細胞懸濁液６０の内部に取り込まれる。組成調整されたガスが、細胞懸濁液６０の内部に取り込まれることで、細胞の増殖が促進される。
【００６０】
培養容器５０に収容されている細胞懸濁液６０を、液流通口５２から流出させる場合には、例えば、気体流通口５１から培養容器５０の内部に気体を導入することにより培養容器５０の内部を加圧する。培養容器５０が、伝熱媒体１０の第１の部分１１と第２の部分１２との間に挟まれることで、培養容器５０の内部の加圧に伴う培養容器５０の膨張が抑制される。これにより、培養容器５０の内部の圧力制御が容易となり、培養容器５０からの細胞懸濁液６０の流出量の制御が容易となる。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係る細胞培養装置１Ｂは、培養容器５０との接触面Ｓ１に凹部２１及び凸部２２を有する伝熱媒体１０を含み、伝熱媒体１０の接触面Ｓ１が培養容器５０に接することで生じる隙間に温度調整及び組成調整されたガスを流通させる。温度調整されたガスの熱は、伝熱媒体１０を介して、培養容器５０に収容されている細胞懸濁液６０に伝導し、細胞懸濁液６０の温度が所望の温度にまで上昇する。
【００６２】
本実施形態に係る細胞培養装置１Ｂによれば、第１の実施形態に係る細胞培養装置１と同様、昇温対象の昇温速度を向上させ、昇温対象の温度の均一性を高めることが可能となる。また、細胞懸濁液６０の温度制御と、細胞懸濁液６０へのガス供給を並行して行うことが可能となる。
【００６３】
また、培養容器５０が、伝熱媒体１０の第１の部分１１と第２の部分１２との間に挟まれることで、培養容器５０の内部の加圧に伴う培養容器５０の膨張が抑制される。これにより、培養容器５０の内部の圧力制御が容易となり、培養容器５０からの細胞懸濁液６０の流出量の制御が容易となる。
【００６４】
［第４の実施形態］
図７は、開示の技術の第４の実施形態に係る細胞培養装置１Ｃの構成の一例を示す断面図である。細胞培養装置１Ｃは、伝熱媒体１０に取り付けられたヒータ４０を備える。ヒータ４０は、伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２の各々の、培養容器５０との接触面Ｓ１とは反対側の裏面Ｓ２にそれぞれ設けられている。
【００６５】
ヒータ４０は、培養容器５０に収容されている細胞の増殖を促進させるのに適した温度（例えば３７℃）に調整される。ヒータ４０から発せられる熱は、伝熱媒体１０を介して、培養容器５０に収容されている細胞懸濁液６０に伝導し、細胞懸濁液６０の温度が所望の温度にまで上昇する。なお、伝熱媒体１０を加熱するために、給気口３１ａから伝熱媒体１０の内部に温度調整されたガスを導入してもよい。
【００６６】
本実施形態に係る細胞培養装置１Ｃによれば、第１の実施形態に係る細胞培養装置１と同様、昇温対象の昇温速度を向上させ、昇温対象の温度の均一性を高めることが可能となる。また、細胞懸濁液６０の温度制御と、細胞懸濁液６０へのガス供給を並行して行うことが可能となる。また、本実施形態に係る細胞培養装置１Ｃによれば、伝熱媒体１０がヒータ４０によって加熱されるので、温度調整されたガスのみによって伝熱媒体１０を加熱する場合と比較して、伝熱媒体１０の昇温速度を高めることができる。
【００６７】
［第５の実施形態］
図８は、開示の技術の第５の実施形態に係る細胞培養システム１００の構成の一例を示す図である。細胞培養システム１００は、細胞培養装置１と、細胞培養装置１を収容する収容容器７０を含んでいる。収容容器７０は、インキュベータとしての機能を備えており、収容容器７０の内部の温度を一定（例えば３７℃）に保持する温度制御機構を有する。また、収容容器７０の内部には、組成が調整された酸素及び二酸化炭素を含むガスが導入される。
本実施形態に係る培養システム１００によれば、培養容器５０の内部の温度変化及び培養容器５０の内部に導入されるガスの組成変化を抑制することが可能となる。
【００６８】
図９に示すように、収容容器７０の内部には複数の細胞培養装置１が収容されていてもよい。また、収容容器７０の内部に収容された複数の細胞培養装置１の相互間で、培養容器５０に収容されている細胞懸濁液の移送を行うことができるように構成されていてもよい。これにより、収容容器７０に収容されている複数の細胞培養装置１において、培養容器５０内の細胞懸濁液の撹拌を行うことが可能である。
【００６９】
なお、本実施形態では、収容容器７０に１つまたは複数の細胞培養装置１を収容する場合を例示したが、細胞培養装置１に代えて、細胞培養装置１Ａ（図３）、細胞培養装置１Ｂ（図４）、細胞培養装置１Ｃ（図７）を適用することも可能である。
【００７０】
日本出願特願２０１８−１３３２０３号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
【００７１】
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
【符号の説明】
【００７２】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  細胞培養装置
１０  伝熱媒体
１１  第１の部分
１２  第２の部分
２０  孔部
２１  凹部
２２  凸部
３０  連通路
３１  給気路
３１ａ  給気口
３２  排気路
３２ａ  排気口
４０  ヒータ
５０  培養容器
５１  気体流通口
５２  液流通口
５３  フィルム
６０  細胞懸濁液
７０  収容容器
１００  細胞培養システム
Ｓ１  接触面
Ｓ２  裏面
【図１】
2020012845.tif 000003
【図２】
2020012845.tif 000004
【図３】
2020012845.tif 000005
【図４】
2020012845.tif 000006
【図５Ａ】
2020012845.tif 000007
【図５Ｂ】
2020012845.tif 000008
【図６】
2020012845.tif 000009
【図７】
2020012845.tif 000010
【図８】
2020012845.tif 000011
【図９】
2020012845.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月21日(2020.12.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
次に、伝熱媒体１０の第１の部分１１及び第２の部分１２のそれぞれの給気口３１ａから、温度調整及び組成調整されたガスを伝熱媒体１０の内部に導入する。伝熱媒体１０の内部に導入されるガスの温度は、例えば、培養容器５０に収容されている細胞の増殖を促進させるのに適した温度（例えば３７℃）に調整されている。また、伝熱媒体１０の内部に導入されるガスは、例えば、培養容器５０に収容されている細胞の増殖を促進させるのに必要な酸素、二酸化炭素を含み、これらの混合比が調整されている。なお、伝熱媒体１０の内部に導入されるガスに水蒸気が含まれていてもよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
［第５の実施形態］
図８は、開示の技術の第５の実施形態に係る細胞培養システム１００の構成の一例を示す図である。細胞培養システム１００は、細胞培養装置１と、細胞培養装置１を収容する収容容器７０を含んでいる。収容容器７０は、インキュベータとしての機能を備えており、収容容器７０の内部の温度を一定（例えば３７℃）に保持する温度制御機構を有する。また、収容容器７０の内部には、組成が調整された酸素及び二酸化炭素を含むガスが導入される。
本実施形態に係る細胞培養システム１００によれば、培養容器５０の内部の温度変化及び培養容器５０の内部に導入されるガスの組成変化を抑制することが可能となる。
【国際調査報告】
2020012845.tif 000013
2020012845.tif 000014
2020012845.tif 000015