JP6577596B2 - Incubator - Google Patents
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Description
本発明は、培養バッグを用いて微生物や動植物細胞などを培養する培養装置に関する。 The present invention relates to a culture apparatus for culturing microorganisms, animal and plant cells and the like using a culture bag.
従来より、微生物や動植物細胞などの培養のために、使い捨ての培養バッグが使用されている。培養バッグは、例えば特許文献1に記載するように、袋体であって、その内部に培養対象(例えば細胞)が一定の濃度(数)で懸濁された培養液が収容される。また、培養バッグは、酸素や二酸化炭素などの濃度が管理された混合ガスを内部に供給するためのポート、培養液を供給するまたは回収するためのポート、サンプルを取得するためのポートなどを備える。このような培養バッグは、エラストマー材料から構成されており、使用中、混合ガスの圧力によって規定の形状に維持されている。
Conventionally, disposable culture bags have been used for culturing microorganisms and animal and plant cells. For example, as described in
また、このような培養バッグは、培養を促進するために、例えば細胞の増殖を促進するために、その位置姿勢が周期的に変更される。例えば、特許文献1に記載された培養バッグは、揺動軸を中心として揺動するステージ上に固定される。培養バッグの揺動条件である揺動ストローク、揺動角度、および揺動速度によって培養液に取り込まれる混合ガスの量、例えば溶存酸素量が決まる。その揺動条件は、培養対象(例えば細胞)の性質によって決定される。
Moreover, in order to promote culture | cultivation, for example, in order to accelerate | stimulate the proliferation of a cell, such a culture bag is changed periodically. For example, the culture bag described in
これにより、培養液が流動してその液面に波が発生し、その液面(気液の界面)の面積が増加する。また、発生した培養壁の波が培養バッグの内壁面に衝突することによって破波される。その結果、積極的に混合ガスが培養液内に取り込まれる。また、培養液が撹拌され、取り込まれたガスが培養液全体に行きわたる。その結果、培養液内の細胞の増殖が促進される。 As a result, the culture fluid flows and a wave is generated on the liquid surface, thereby increasing the area of the liquid surface (gas-liquid interface). Further, the generated wave of the culture wall is broken by colliding with the inner wall surface of the culture bag. As a result, the mixed gas is actively taken into the culture solution. In addition, the culture solution is agitated, and the incorporated gas reaches the entire culture solution. As a result, the proliferation of cells in the culture medium is promoted.
ところで、特許文献1に記載するように、揺動する培養バッグ内で培養液を流動させつつ培養を行う場合、その内部の培養液は全体的に撹拌されるのが好ましい。培養液を撹拌すると、その培養液内に取り込まれる混合ガスの量が増加し、また、その取り込まれた混合ガスが培養液全体に行きわたる。それにより、培養が促進される(例えば細胞の増殖速度が向上する)。さらに、培養対象の凝集が抑制されるため、凝集による培養対象へのダメージが抑制される。さらにまた、培養対象が細胞の場合、その老廃物が流される(培養液内に希釈される)。
By the way, as described in
ただし、培養液の撹拌が過ぎると次の問題が生じうる。 However, the following problems may occur when the culture solution is stirred too much.
例えば、過度な撹拌によって培養液内の流速差が大きくなり、シェアストレスが生じる。そのシェアストレスが大きいと、細胞がダメージを受ける。 For example, excessive agitation increases the flow rate difference in the culture solution, causing shear stress. When the share stress is large, cells are damaged.
また、例えば過度な撹拌によって大きな培養液の波が発生する。この大きな培養液の波が培養バッグの内壁面に衝突して破波すると泡が発生する。その泡が破裂すると、それによって生じた衝撃によって泡周辺の細胞がダメージを受け、場合によっては細胞死が引き起こされることがある。また、泡が凝集して大きな泡(泡沫)を形成し、その大きな泡によって培養液への混合ガスの溶解が阻害されることがある。 In addition, for example, a large culture wave is generated by excessive stirring. Bubbles are generated when a wave of this large culture broth collides with the inner wall surface of the culture bag and breaks. When the bubble ruptures, the resulting impact damages the cells around the bubble and may cause cell death in some cases. In addition, bubbles may aggregate to form large bubbles (foam), and dissolution of the mixed gas into the culture solution may be inhibited by the large bubbles.
さらに、大きな培養液の波が培養バッグの内壁面に衝突して培養液の流れ方向が急激に変化すると、細胞にダメージを与える大きなシェアストレスが生じる。 Furthermore, when a large culture wave wave collides with the inner wall surface of the culture bag and the flow direction of the culture solution changes suddenly, a large shear stress that damages cells occurs.
したがって、培養液の撹拌が過ぎると、培養対象(例えば細胞)にダメージを与えうる。 Therefore, if the culture solution is stirred too much, the culture target (for example, cells) may be damaged.
そこで、本発明は、培養バッグ内で培養液を流動させつつ行う培養において、培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養液を撹拌することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to stir a culture solution, suppressing the damage to the culture | cultivation object in the culture | cultivation performed while flowing a culture solution in a culture bag.
上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
培養液を収容して培養を行う培養空間が内部に形成されて且つ変形可能な材料から作製されている培養部を備える培養バッグと、
培養バッグを保持するステージと、
培養バッグの培養部の培養空間内で培養液が流動するように、ステージの位置姿勢を変更するステージ駆動部と、
外部から断続的に押圧して培養バッグの培養部を部分的に変形させ、培養空間内にバッフル部を断続的に発生させる少なくとも1つのバッグ押圧部と、を有する培養装置が提供される。In order to solve the above technical problem, according to one aspect of the present invention,
A culture bag having a culture part in which a culture space for containing a culture solution and performing culture is formed and made from a deformable material;
A stage for holding the culture bag;
A stage drive unit that changes the position and orientation of the stage so that the culture fluid flows in the culture space of the culture unit of the culture bag;
There is provided a culture apparatus having at least one bag pressing portion that intermittently presses from outside to partially deform the culture portion of the culture bag and intermittently generate a baffle portion in the culture space.
本発明によれば、培養バッグ内で培養液を流動させつつ行う培養において、培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養液を撹拌することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in culture | cultivation performed by making a culture solution flow in a culture bag, a culture solution can be stirred, suppressing the damage to culture | cultivation object.
本発明の一態様の培養装置は、培養液を収容して培養を行う培養空間が内部に形成されて且つ変形可能な材料から作製されている培養部を備える培養バッグと、培養バッグを保持するステージと、培養バッグの培養部の培養空間内で培養液が流動するように、ステージの位置姿勢を変更するステージ駆動部と、外部から断続的に押圧して培養バッグの培養部を部分的に変形させ、培養空間内にバッフル部を断続的に発生させる少なくとも1つのバッグ押圧部と、を有する。 A culture apparatus according to one embodiment of the present invention includes a culture bag that includes a culture part in which a culture space in which a culture solution is stored and culture is formed, and which is made of a deformable material, and holds the culture bag The stage and the stage drive unit that changes the position and orientation of the stage so that the culture fluid flows in the culture space of the culture unit of the culture bag, and the culture bag part of the culture bag by partially pressing from the outside intermittently And at least one bag pressing portion that deforms and intermittently generates a baffle portion in the culture space.
この態様によれば、培養バッグの位置姿勢の変化によって培養空間内で培養液が流動し、その流動する培養液はバッフル部によって断続的に撹拌される。その結果、培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養液を全体的に撹拌することができる。 According to this aspect, the culture solution flows in the culture space due to the change in the position and orientation of the culture bag, and the flowing culture solution is intermittently stirred by the baffle portion. As a result, the culture solution can be stirred as a whole while suppressing damage to the culture target.
培養バッグの培養部の培養空間が無端状であって、ステージ駆動部が、無端状の培養空間内で培養液が周回するようにステージの位置姿勢を変更してもよい。これにより、培養液は周回することができ、その結果として、培養対象にダメージを与えうる泡やシェアストレスを生む培養液CFの波の発生が抑制される。 The culture space of the culture part of the culture bag may be endless, and the stage drive unit may change the position and orientation of the stage so that the culture solution circulates in the endless culture space. As a result, the culture solution can circulate, and as a result, the generation of the waves of the culture solution CF that causes damage and damage to the culture target and the shear solution CF is suppressed.
複数のバッグ押圧部それぞれが押圧する培養バッグの培養部上の位置が、培養空間内の培養液の周回方向について異なっていてもよい。これにより、培養液全体をより撹拌することができる。 The position on the culture part of the culture bag pressed by each of the plurality of bag pressing parts may be different in the circulation direction of the culture solution in the culture space. Thereby, the whole culture solution can be further stirred.
複数のバッグ押圧部それぞれが押圧する培養バッグの培養部上の位置が、培養液の周回方向と直交する培養空間の縦断面の周方向について異なってもよい。これにより、培養液をさらに撹拌することができる。 The position on the culture part of the culture bag pressed by each of the plurality of bag pressing parts may be different in the circumferential direction of the longitudinal section of the culture space orthogonal to the circulation direction of the culture solution. Thereby, a culture solution can be further stirred.
複数のバッグ押圧部それぞれが押圧する培養バッグの培養部上の縦断面周方向の位置が、培養液の周回方向に沿って周期的に異なってもよい。これにより、培養空間内にヘリカル状の培養液の流れを形成することができる。その結果、培養液は、淀みの発生が抑制されつつ撹拌される。淀みの発生を抑制することにより、淀みでの培養対象の凝集を抑制することができ、その結果として培養対象へのダメージを抑制することができる。 The position in the circumferential direction of the longitudinal section on the culture part of the culture bag pressed by each of the plurality of bag pressing parts may be periodically different along the circulation direction of the culture solution. Thereby, the flow of the helical culture solution can be formed in the culture space. As a result, the culture solution is agitated while suppressing the occurrence of stagnation. By suppressing the occurrence of itch, it is possible to suppress flocculation of the culture object due to itch, and as a result, it is possible to suppress damage to the culture object.
複数のバッグ押圧部それぞれが、長手方向を備えて培養バッグの培養部と当接する押圧面を備え、複数のバッグ押圧部それぞれが、培養液の周回方向に対する押圧面の長手方向の向きについて異なるように配置されてもよい。これにより、培養液をさらに撹拌することができる。 Each of the plurality of bag pressing portions includes a pressing surface that has a longitudinal direction and comes into contact with the culture portion of the culture bag, and each of the plurality of bag pressing portions is different in the longitudinal direction of the pressing surface with respect to the circulation direction of the culture solution. May be arranged. Thereby, a culture solution can be further stirred.
複数のバッグ押圧部の押圧面の長手方向の向きが、培養液の周回方向に沿って周期的に異なってもよい。これにより培養空間内にヘリカル状の培養液の流れを形成することができる。その結果、培養液は、淀みの発生が抑制されつつ撹拌される。淀みの発生を抑制することにより、淀みでの培養対象の凝集を抑制することができ、その結果として培養対象へのダメージを抑制することができる。 The longitudinal direction of the pressing surfaces of the plurality of bag pressing portions may be periodically different along the circulation direction of the culture solution. Thereby, the flow of a helical culture solution can be formed in the culture space. As a result, the culture solution is agitated while suppressing the occurrence of stagnation. By suppressing the occurrence of itch, it is possible to suppress flocculation of the culture object due to itch, and as a result, it is possible to suppress damage to the culture object.
複数のバッグ押圧部それぞれが、培養部に当接して培養空間の縦断面形状を所定の形状に成形する成形面を備えてもよい。これにより、所望の形状に培養空間の縦断面形状を成形することができる。その結果、培養液を所望に撹拌することができる。 Each of the plurality of bag pressing portions may include a molding surface that abuts on the culture portion and shapes the vertical cross-sectional shape of the culture space into a predetermined shape. Thereby, the longitudinal cross-sectional shape of culture | cultivation space can be shape | molded in a desired shape. As a result, the culture solution can be stirred as desired.
複数のバッグ押圧部が、流体の供給を受けて膨張する複数の膨張バッグであってもよい。 The plurality of bag pressing portions may be a plurality of inflatable bags that are inflated by receiving a supply of fluid.
複数の膨張バッグが、培養バッグに設けられてもよい。 A plurality of inflatable bags may be provided in the culture bag.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係る培養装置を概略的に示している。なお、図面においてX−Y−Z直交座標系が示されているが、これは発明の実施の形態の理解を容易にするためのものであって発明を限定するものではない。また、X軸方向およびY軸方向は水平方向であって、Z軸方向は鉛直方向である。 FIG. 1 schematically shows a culture apparatus according to an embodiment of the present invention. Note that although an XYZ orthogonal coordinate system is shown in the drawings, this is for facilitating understanding of the embodiment of the invention and does not limit the invention. The X-axis direction and the Y-axis direction are horizontal directions, and the Z-axis direction is a vertical direction.
なお、本発明の実施の形態に係る培養装置は、簡単に言えば、培養バッグの培養空間内で培養液が流動するように該培養バッグの位置姿勢を変更しつつ、培養液を撹拌するように構成されている。以下、その詳細について説明する。 In brief, the culture apparatus according to the embodiment of the present invention stirs the culture solution while changing the position and orientation of the culture bag so that the culture solution flows in the culture space of the culture bag. It is configured. The details will be described below.
図1に示す培養装置10は、培養バッグ100内での培養を促進するために、その培養バッグ100の位置姿勢を変更するための装置である。まず、培養バッグ100について説明する。
The
図2は、培養バッグ100の概略的な斜視図である。図3は、培養バッグ100の上面図である。図4は、図3のYb軸に沿った断面図である。図5は、図3のXb軸に沿った断面図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view of the
図2に示すように、培養バッグ100は、その内部で培養液を用いて微生物や細胞の培養が行われる袋体である。培養バッグ100はまた、シングルユースを考慮して、廃棄時に圧縮することができるように、ポリエチレンなどの変形可能な材料から作製されている。
As shown in FIG. 2, the
培養バッグ100は、培養対象(例えば細胞)が一定の濃度(数)で懸濁された培養液を収容して微生物や細胞の培養を行うための培養部102と、培養部102を保持するシート状のブラケット部104とを有する。
The
培養バッグ100の培養部102は、図3に示すように、エラストマー材料などの変形可能な材料から作製され、また、培養液を収容して培養を行う培養空間106を備えている。本実施の形態の場合、培養空間106は、培養液が周回可能な無端状の周回空間であって、環状、さらに言えば円形の縦断面を備える円環状(ドーナツ状)の空間である。
As shown in FIG. 3, the
なお、ここで、環状の培養空間106について、いくつかの用語を定義する。まず、周回空間である環状の培養空間106の周回方向をR1と定義する。この周回方向R1を含む平面と直交する軸を、第3のバッグ軸Zbと定義する。そして、周回方向R1を含む平面に含まれ、第3のバッグ軸Zbと直交し、且つ、互いに直交し合う軸を、第1および第2のバッグ軸Xb、Ybと定義する。また、周回方向R1と直交する培養空間106の縦断面の周方向を縦断面周方向R2と定義する。
Here, some terms are defined for the
さらに、本実施の形態の場合、培養空間106は円環状であるため、第3のバッグ軸Zbを、その円環形状の中心を通過する中心軸とする。また、第1および第2のバッグ軸Xb、Yb軸に沿ってシート状のブラケット部104は展開している。
Furthermore, in the case of the present embodiment, since the
培養バッグ100の培養部102を保持するブラケット部104は、培養バッグ100を培養装置10に取り付けるためのブラケットとして機能する。
The
なお、本実施の形態の場合、図2に示すように、培養部102は、ブラケット部104を貫通するように該ブラケット部104に設けられている。すなわち、培養部102は、ブラケット部104によって上半分102a(培養装置10に取り付けられた状態のときに上側に位置する部分)と下半分102bとに分かれている。ただし、培養部102の培養空間106は、ブラケット部104を貫通している。
In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
また、本実施の形態の場合、培養バッグ100の培養部102には、複数のポート(ホース)108、110、112、114、および116が設けられている。
In the present embodiment, the
複数のポート108、110、112、114、および116それぞれは、培養部102の培養空間106内に連通している。
Each of the plurality of
培養液ポート108は、培養液CFを培養部102の培養空間106に対して供給するおよび培養液CFを培養空間106から回収するときに使用されるポートである。培養液ポート108は、培養部102の上半分102aに設けられている。
The
サンプリングポート110は、培養部102の培養空間106内で培養されている微生物や細胞のサンプルを取得するために使用される。このポート110を介して、培養バッグ100から培養液(例えば細胞の懸濁液)を指定量採取することができる。この採取した懸濁液を顕微鏡等で観察することにより、培養の進行具合を知ることができる。例えば、顕微鏡を介して細胞の数をカウントすることにより、細胞の成長度合いを測定することができる。なお、サンプリングポート110は、例えばバルブ付きルアーロックコネクタなどを含むポートである。サンプリングポート110は、培養部102の下半分102bから延在してブラケット部104で開口している。
The
第1のガス供給ポート112は、培養部102の培養空間106内に培養に必要な酸素や二酸化炭素などの混合ガスを供給するために使用されるポートである。ガス供給ポート112は、培養部102の下半分102bから延在している。
The first
排気ポート114は、培養部102の培養空間106内を排気するまたはその排気によって培養空間106内の圧力を調節するために使用されるポートである。排気ポート114は、培養部102の上半分102aから延在している。
The
そして、第2のガス供給ポート116は、第1のガス供給ポート112と同様に、培養部102の培養空間106内に培養に必要な酸素や二酸化炭素などの混合ガスを供給するために使用されるポートである。第2のガス供給ポート116は、培養部102の上半分102aから延在している。また、詳細は後述するが、本実施の形態の場合、第2のガス供給ポート116がメインに使用され、第1のガス供給ポート112が補助的に使用される。
Similarly to the first
なお、これらの複数のポート108、110、112、114、および116が設けられている培養部102上の周回方向R1の位置および縦断面周方向R2の位置は、培養バッグ100の用途(培養の種類)によって変更されてもよい。また、第1および第2のガス供給ポート112、116および排気ポート114には、培養バッグ100の培養空間106内への異物進入を抑制するためのフィルタが設けられている。
It should be noted that the position in the circumferential direction R1 and the position in the circumferential direction R2 on the
本実施の形態の場合、培養バッグ100は、図6に示すように、トレイ12に固定された状態で、培養装置10に取り付けられる。
In the case of the present embodiment, the
図6に示すYb軸に沿った断面を示す図7に示すように、トレイ12には、培養バッグ100の培養部102の培養空間106内の温度を調節するためのヒータ16が設けられている。
As shown in FIG. 7 showing a cross section along the Yb axis shown in FIG. 6, the
図1に示すように、培養装置10は、トレイ12が固定状態で載置されるステージ18を備える。
As shown in FIG. 1, the
また、培養装置10は、ステージ18の位置姿勢を変更する(ステージ18を駆動する)、すなわちステージ18に載置されたトレイ12上の培養バッグ100の位置姿勢を変更するために、複数のモータ20、22、24と、複数のアクチュエータ26、28とを有する。
In addition, the
モータ20は、トレイ12を介してステージ18に固定された培養バッグ100を、その培養バッグ100の第1のバッグ軸Xbを中心として揺動させるモータである。
The
モータ22は、トレイ12を介してステージ18に固定された培養バッグ100を、その培養バッグ100の第2のバッグ軸Ybを中心として揺動させるモータである。
The
モータ24は、トレイ12を介してステージ18に固定された培養バッグ100を、その培養バッグ100の第3のバッグ軸Zbを中心として揺動させるモータである。
The
なお、ステージ18は、第1〜第3のバッグ軸Xb、Yb、Zbを中心としてステージ18上にトレイ12を介して載置されている培養バッグ100が揺動できるように、培養装置10に搭載されている。
The
アクチュエータ26は、トレイ12を介してステージ18に固定された培養バッグ100を、X軸方向(水平方向)に平行移動させるアクチュエータである。
The
アクチュエータ28は、トレイ12を介してステージ18に固定された培養バッグ100を、Y軸方向(水平方向)に平行移動させるアクチュエータである。
The
これらのモータ20、22、24およびアクチュエータ26、28により、トレイ12を介してステージ18に固定された培養バッグ100は、その位置姿勢が変更される。それにより、培養バッグ100の培養部102の培養空間106内の培養液CFが、その培養空間106内で流動される。本実施の形態の場合、円環状の培養空間106内を、その周回方向R1に培養液CFが周回するように、培養バッグ100の位置姿勢が変更される。
The position and orientation of the
例えば、図8は、培養バッグ100の円環状の培養空間106内で培養液CFを周回させ続けるための一例の制御を示すタイムチャート図である。
For example, FIG. 8 is a time chart showing an example of control for continuously circulating the culture solution CF in the
図中において、θxは、図1に示すように、モータ22によって生じる培養バッグ100の第1のバッグ軸Xbを中心とする培養バッグ100の回転角度である。θyは、モータ20によって生じる第2のバッグ軸Ybを中心とする培養バッグ100の回転角度である。θzは、モータ24によって生じる第3のバッグ軸Zbを中心とする培養バッグ100の回転角度である。なお、θx=θy=θz=0のとき、第1のバッグ軸Xbは水平に延在し(X軸に平行であって)、第2のバッグ軸Ybは水平に延在し(Y軸に平行であって)、第3のバッグ軸Zbは鉛直方向に延在する(Z軸に平行である)。
In the figure, θx is a rotation angle of the
また、図において、Pxは培養バッグ100のX軸方向の位置であり、Pyは培養バッグ100のY軸方向の位置である。
In the figure, Px is the position of the
なお、θx=θy=θz=Px=Py=0のとき、ステージ18、すなわちステージ18上の培養バッグ100は初期位置に存在する。
When θx = θy = θz = Px = Py = 0, the
図8に示す例においては、培養バッグ100を第1のバッグ軸Xbを中心として揺動させるモータ20と第2のバッグ軸Ybを中心として揺動させるモータ22のみが、培養バッグ100の円環状の培養空間106内で培養液CFを周回させるために使用される。すなわち、回転角度θx、θyが周期的に変化し、回転角度θz、X軸方向位置Px、およびY軸方向位置Pyがゼロ(原点)に維持される。
In the example shown in FIG. 8, only the
回転角度θx、θyの変化の周期が同一且つ同位相であるため、且つ、それらの振幅A(θx)、A(θy)が異なるため、円環状の培養空間106内を周回方向R1の一方側に略一定の速度で培養液CFは周回する。なお、培養を促進するために意図的に乱流を発生させる場合、それぞれの周期Tを異ならせてもよい。また、それぞれの振幅A(θx)、A(θy)を異ならせてもよい。
Since the period of change of the rotation angles θx and θy is the same and in phase, and their amplitudes A (θx) and A (θy) are different, one side of the circular direction R1 in the
なお、培養液CFが周回することにより(流れ方向が周回方向R1に規制されることにより)、流れ方向が無秩序に変化する場合に比べて、培養空間106の内壁面と培養液CFの波との衝突が抑制される。具体的には、培養液CFの流れ方向が急激に変化する(例えば流れ方向が逆転する)衝突の発生が抑制される。それにより、培養対象(例えば細胞)にダメージを与えうる程度の泡やシェアストレスの発生が抑制される。
In addition, when the culture solution CF circulates (by restricting the flow direction to the circulation direction R1), the inner wall surface of the
また、培養液CFが周回することにより(流れ方向が周回方向R1に規制されることにより)、流れ方向が無秩序に変化する場合に比べて、発生する培養液CFの波も小さい。すなわち、培養対象(例えば細胞)にダメージを与えうる程度の泡やシェアストレスを生む程度の大きさの培養液の波の発生が抑制される。 In addition, as the culture solution CF circulates (by restricting the flow direction to the circulation direction R1), the generated waves of the culture solution CF are also smaller than when the flow direction changes randomly. That is, the generation | occurrence | production of the wave of a culture solution of the magnitude | size which is the extent which produces the bubble which can damage a culture | cultivation object (for example, cell), and a shear stress is suppressed.
さらに、培養液CFが流れる円環状の培養空間106が培養液CFが周回可能な無端状の周回空間であるために、培養液CF内において流速が略ゼロの領域(いわゆる淀み)の発生が抑制される。そのため、流速が略ゼロの領域に培養対象が凝集することが抑制される。その結果、培養対象へのダメージが抑制される。
Furthermore, since the
なお、本願においては、「培養液が周回可能な無端状の周回空間」は、培養液が周回可能であって、且つ、その周回中心への培養液の移動を規制する内面(例えば図3に示す円環状の培養空間106の中心側内周面)を備える空間を意味する。また、本実施の形態の円環状の空間に代わって、培養空間は、例えば、立体交差する「8」の字形状などの三次元的な形状の空間であってもよい。 In the present application, the “endless circular space in which the culture solution can circulate” refers to an inner surface (for example, in FIG. 3) in which the culture solution can circulate and restricts the movement of the culture solution to the center of rotation. It means a space having an annular culture space 106 (inner peripheral surface on the center side). Further, instead of the annular space of the present embodiment, the culture space may be a three-dimensional shape space such as an “8” shape that intersects three-dimensionally.
また、図6に示すように、培養装置10は、培養バッグ100の培養空間106内の培養液CFを撹拌するための複数のバッグ押圧部30、32、34、および36を備える。具体的には、本実施の形態の場合、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36は、トレイ12に搭載されている。
As shown in FIG. 6, the
図9は、図6のA−A線に沿った断面図であって、バッグ押圧部30を示している。また、図10は、円環状の培養空間106の周回方向R1に沿って且つ径方向D(図3参照)に直交する培養部102の断面図である。なお、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36は、同様の構成であるため、バッグ押圧部30を中心に説明を行う。
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 6 and shows the
図6に示すように、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36は、環状の培養空間106の周回方向R1の異なる位置に配置されている。具体的には、周回方向R1について等間隔に、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36は配置されている。
As shown in FIG. 6, the plurality of
図9に示すように、バッグ押圧部30は、培養バッグ100の培養部102を第3のバッグ軸Zb方向に挟んで該培養部102を変形させる一対のバッグ押圧バー30A、30Bを備える。バッグ押圧バー30A、30Bそれぞれは、トレイ12に固定された状態の培養バッグ100の第3のバッグ軸Zb方向に移動可能であって、外部から断続的に押圧して培養バッグ100の培養部102を部分的に培養空間106内に向かって変形させる。本実施の形態の場合、バッグ押圧バー30A、30Bは、第3のバッグ軸Zb方向に対向し合うため、培養バッグ100の培養部102を挟持して変形させる。また、バッグ押圧バー30A、30Bは、例えばシリンダ、アクチュエータなどの駆動源(図示せず)により、培養バッグ100の培養部102に対して進退可能に駆動される。それにより、図10に示すように、培養空間106の内周面から突出する凸部であるバッフル部106aを断続的に発生させる。
As shown in FIG. 9, the
図10に示すように、第3のバッグ軸Zb方向に対向し合うバッグ押圧バー30A、30Bそれぞれが培養バッグ100の培養部102を断続的に押圧してバッフル部106aを断続的に発生させることにより、そのバッフル部106aの間にオリフィス部106bが形成される。これらのバッフル部106aやオリフィス部106bにより、上述するようにモータ20、22、24およびアクチュエータ26、28によって形成された培養液CFの周回方向R1の流れが、局所的に断続的に変化される。具体的には、第3のバッグ軸Zb方向に突出するバッフル部106aに沿った、第3のバッグ軸Zbの成分を持つ流れが発生する。また、オリフィス部106bを通過するときに培養液CFの速度(圧力)が上昇する。その結果、バッフル部106aやオリフィス部106bがない場合に比べて、培養空間106内の培養液CFがより撹拌される。
As shown in FIG. 10, the
図10に示すように、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36が周回方向R1について異なる位置に配置されているため、これらによって発生される複数のバッフル部106aやオリフィス部106bも周回方向R1の位置について異なる。これにより、ステージ18の位置姿勢の変化によって形成される培養液CFの流れは、その方向や速度が断続的に変化される。その結果、培養空間106全体にわたって、培養液CFが撹拌される。
As shown in FIG. 10, since the plurality of
なお、バッフル部106aは断続的に発生される。すなわち、常にバッフル部106aが培養空間106内に一定の大きさで存在し続けるわけではない。説明すると、バッフル部106aが培養空間106内に一定の大きさで存在し続けると、そのバッフル部106aに培養液CFの流れが継続的に衝突し、それにより泡やシェアストレスが継続的に発生しうる。その結果、泡やシェアストレスによって培養対象(例えば細胞)がダメージを受け、それにより培養対象の培養が阻害されうる(例えば細胞の増殖が阻害されうる)。その対処として、本発明の実施の形態に係るバッフル部106aは、断続的に発生される、すなわち発生と消滅(完全な消滅または部分的な消滅)を繰り返す。これにより、培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養空間106の培養液CFの流れが断続的に変化し、それにより培養液CFが断続的に撹拌される。
The
また、図10では、全てのバッグ押圧部30、32、34、および36が培養部102を押圧して培養空間106内にバッフル部106aを同時に発生させているが、これに限らない。例えば、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36それぞれがバッフル部106aを発生させるタイミングは異なっていてもよい。例えば、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36それぞれが、順番に且つ所定の時間をあけてバッフル部106aを発生させてもよい。また例えば、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36それぞれがランダムにバッフル部106aを発生させてもよい。
In FIG. 10, all the
さらに、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36のバッグ押圧バー30A、32A、34A、36A、30B、32B、34B、および36Bそれぞれの培養部102に対する押圧ストローク(培養空間106の内面からのバッフル部106aの突出高さ)や押圧速度は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、バッグ押圧部30および34が第1の突出高さのバッフル部106aを発生させ、バッグ押圧部32および36が第1の突出高さと異なる第2の突出高さのバッフル部106aを発生させてもよい。これにより、流路面積が異なるオリフィス部106bが交互に形成され、周回方向R1について流速(圧力)の違いが生じる。その流速差によって乱流が生じ、その結果、培養液CFがより撹拌される。
Further, the pressing strokes (from the inner surface of the culture space 106) to the
このように、複数のバッフル部106aの発生の形態は、様々に変更可能であって、それにより、培養の種類に応じて、またその培養の進行具合に応じて適切に変更することができる。
Thus, the form of generation of the plurality of
図11は、培養バッグ100の円環状の培養空間106内をその周回方向R1に培養液CFが周回する状態で、その培養液CFを用いて培養を実行するための培養装置10の制御系を示すブロック図である。
FIG. 11 shows a control system of the
図11に示すように、培養装置10は、培養バッグ100の排気ポート114に接続されるベント弁50、第1のガス供給ポート112に接続される流量調節弁52、および第2のガス供給ポート116に接続される流量調節弁54を有する。
As shown in FIG. 11, the
ベント弁50は、培養バッグ100の培養空間106から外部に排気することによって培養空間106内の圧力を調節するための弁である。そのために、ベント弁50は、培養バッグ100の排気ポート114と外気との間に配置されている。このベント弁50の開度を調節することにより、培養空間106の圧力が調節される。
The vent valve 50 is a valve for adjusting the pressure in the
流量調節弁52、54は、培養バッグ100の培養空間106に供給される酸素と二酸化炭素の混合ガスの量を調節するための弁である。流量調節弁52は培養バッグ100の第1のガス供給ポート112に接続され、流量調節弁54は第2のガス供給ポート116に接続されている。
The flow
流量調節弁52、54は、開閉弁57、58および流量調節弁59、60を介して酸素源(例えば酸素ボンベ)61と二酸化炭素源(例えば二酸化炭素ボンベ)62に接続されている。
The flow
具体的には、流量調節弁52は、開閉弁57を介して圧縮空気源(例えばエアボンベ)63に接続されている。また、流量調節弁54は、開閉弁58を介して圧縮空気源63に接続されている。さらに、酸素源61が、流量調節弁59を介して、開閉弁57、58と圧縮空気源63との間に接続されている。そして、二酸化炭素源62が、流量調節弁60を介して、開閉弁57、58と圧縮空気源63との間に接続されている。
Specifically, the flow
酸素源61からの酸素と二酸化炭素源62からの二酸化炭素は、圧縮空気源63からの圧縮空気に同伴されて互いに混合される。その圧縮空気に同伴する混合ガスは、流量調節弁54のみまたは流量調節弁52、54の両方に、すなわち第2のガス供給ポート116のみまたは第1および第2のガス供給ポート112、116の両方に送られる。混合ガスにおける酸素量と二酸化炭素量は、流量調節弁59、60の開度を変更することによって調節される。また、開閉弁57、58の選択的な開閉により、流量調節弁54のみを介して第2のガス供給ポート116のみに、または流量調節弁54、56の両方を介して第1および第2のガス供給ポート112、116の両方に対して、混合ガスが供給される。さらに、流量調節弁52、54それぞれの開度を変更することによって第1および第2のガス供給ポート112、116への混合ガスの供給量が調節される。
Oxygen from the oxygen source 61 and carbon dioxide from the
これにより、第2のガス供給ポート116を介して酸素と二酸化炭素が培養バッグ100の培養空間106に供給され、流量調節弁54、59、および60によって培養空間106に供給される酸素量、すなわち培養液CF内の酸素濃度が調節されるとともに、培養空間に供給される二酸化炭素量、すなわち培養液CFのpH値が調節される。また、圧縮空気により、培養バッグ100の培養部102(培養空間106)の形状が略一定の形状に維持される。
Thereby, oxygen and carbon dioxide are supplied to the
培養液CF内の酸素濃度やpH値が設定値に比べて低下すると、開閉弁57が開き、第1のガス供給ポート112を介して培養バッグ100の培養空間106に、酸素と二酸化炭素の混合ガスが追加的に供給される。このように、培養バッグ100の培養空間106に混合ガスを供給するためのポート(本実施の形態の場合、第1および第2のガス供給ポート112、116)を複数備えることにより、培養液CFの酸素濃度やpH値を細かく制御することができる。
When the oxygen concentration or pH value in the culture solution CF is lower than the set value, the open /
なお、培養バッグ100の培養空間106が培養液CFで充満される場合、第2のガス供給ポート116および排気ポート114は使用されない。
When the
培養装置10はまた、モータ20、22、24およびアクチュエータ26、28を制御してステージ18の位置姿勢を変更する、すなわち培養バッグ100の挙動を制御するモーションコントローラ66を有する。モーションコントローラ66は、培養バッグ100の環状の培養空間106内で培養液CFが周回するようにモータ20、22、24およびアクチュエータ26、28を駆動させるための電力をこれらに供給する、例えば回路基板などである。
The
また、培養装置10は、培養中の培養液CFの状態をモニタリングするために、pHセンサ68、温度センサ70、および溶存酸素センサ72を有する。pHセンサ68は培養空間106内の溶媒液CFのpH値を検出し、温度センサ70は溶媒液CFの温度を検出し、溶存酸素センサ72は溶媒液CFの酸素濃度を検出する。
In addition, the
培養中の培養液CFの状態、すなわちpHセンサ68、温度センサ70、および溶存酸素センサ72の検出結果に基づいて、ベント弁50と、流量調節弁52、54、59、および60と、開閉弁57および58と、ヒータ16とを制御するための制御ボックス74を、培養装置10は有する。制御ボックス74は、複数の弁50、52、54、および57〜60を制御するバルブ制御部76と、pHセンサ68、温度センサ70、および溶存酸素センサ72の検出値を取得するセンサ管理部78と、ヒータ16を制御する温度制御部80と、バッフル発生部82とを有する。
Based on the state of the culture fluid CF during the culture, that is, the detection results of the
まず、制御ボックス74のセンサ管理部78は、pHセンサ68、温度センサ70、および溶存酸素センサ72それぞれに接続され、pHセンサ68によって検出された培養液CFのpH値、温度センサ70によって検出された培養液CFの温度、および溶存酸素センサ72によって検出された溶媒液CFの酸素濃度を、定期的に取得する。
First, the
バルブ制御部76は、センサ管理部78によって取得される溶媒液CFのpH値と酸素濃度それぞれが設定値で維持されるように、複数の弁50、52、54、および57〜60を制御する。温度制御部80は、センサ管理部78によって取得される溶媒液CFの温度が設定値で維持されるように、ヒータ16を制御する。
The
バッフル発生部82は、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36(そのバッグ押圧バー30A、32A、34A、36A、30B、32B、32B、および36Bを駆動する、例えばアクチュエータなどの駆動源)それぞれに接続され、ユーザによって設定されたバッフル発生パターンに基づいて複数のバッグ押圧部30、32、34、および36を制御する。このバッフル発生パターンは、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36が発生させるバッフル部106aの発生および消失タイミング、発生および消失速度、その高さ(すなわち、バッグ押圧バーの進退のタイミング、進退速度、押圧ストローク)などである。
The
これらのバルブ制御部76、センサ管理部78、および温度制御部80により、ユーザによって設定された培養環境(培養液CFのpH値、温度、および酸素濃度)が維持される。なお、バルブ制御部76、センサ管理部78、温度制御部80、およびバッフル発生部82は、複数の弁50、52、54、および57〜60それぞれに制御信号(電流)を出力することができ、pHセンサ68、温度センサ70、および溶存酸素センサ72からの検出信号(電流)を受け取ることができ、また、ヒータ16に駆動電力を供給することができ、さらに、バッグ押圧部30、32、34、および36(バッグ押圧バーの駆動源)に制御信号を出力することができる、例えば回路基板などである。
These
また、培養装置10は、ユーザが培養条件を設定するための制御ユニット84を有する。制御ユニット84は、例えばコンピュータであって、ユーザが所望する培養条件を入力するための例えばマウスやキーボードなどの入力デバイス86と、培養条件や培養中の状態をユーザが確認するためのディスプレイなどの出力デバイス88とを有する。制御ユニット84は、入力デバイス86を介してユーザによって設定された培養バッグ100の位置姿勢の変化(挙動)を、モーションコントローラ66に実行させる。また、入力デバイス86を介してユーザによって設定された培養条件(培養液CFのpH値、温度、酸素濃度、およびバッフル発生パターン)を維持するように、制御ボックス74に指令する。
Moreover, the
以上のような本実施の形態によれば、培養バッグ100内で培養液CFを流動させつつ行う培養において、培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養液CFを撹拌することができる。
According to the present embodiment as described above, in the culture performed while flowing the culture solution CF in the
具体的には、図9に示すように、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36が培養空間106内に複数のバッフル部106aを断続的に発生させる。そのバッフル部106aにより、培養液CFが断続的に撹拌される。そのため、バッフル部106aが存在し続ける場合に比べて、バッフル部106aに培養液CFの流れが衝突することによって生じる泡やシェアストレスの発生を抑制することができる。その結果、泡やシェアストレスによる培養対象へのダメージを抑制することができる。
Specifically, as shown in FIG. 9, the plurality of
また、本実施の形態のバッフル部106aは、培養バッグ100の培養部102を外部から押圧することによって培養空間106内に発生するので、必然的に丸みをおびた形状になる。したがって、培養液を回転撹拌するインペラのように鋭利ではないため、インペラによるシェアストレスに比べて、バッフル部106aによって発生するシェアストレスは小さい。また、インペラの場合には局所的に大きいシェアストレスが発生するが、バッフル部106aの場合には分散的に小さいシェアストレスが発生する。したがって、このバッフル部106aの形状的な特徴によっても、培養対象へのダメージが抑制される。
Moreover, since the
さらに、本実施の形態の場合、図3に示すように、培養液CFを収容して培養を行う培養空間106が円環状の空間であるために、培養液CFは周回することができる。そのため、上述したように、培養対象にダメージを与えうる泡やシェアストレスを生む培養液CFの波の発生が抑制される。
Furthermore, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 3, since the
以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれに限らない。 While the present invention has been described with reference to the above-described embodiment, the embodiment of the present invention is not limited to this.
例えば、上述の実施の形態の場合、図10に示すように、複数のバッグ押圧部30、32、34、および36は、全て同一の方向(第3のバッグ軸Zb方向)に培養バッグ100の培養部102を押圧している。すなわち、それらの一対のバッグ押圧バー30A〜36A、30B〜36Bの培養部102に対する挟持方向が同一の方向である。しかし、本発明の実施の形態は、これに限らない。
For example, in the case of the above-described embodiment, as shown in FIG. 10, the plurality of
例えば、図12は、別の実施の形態に係る培養装置における複数のバッグ押圧部を示している。 For example, FIG. 12 shows a plurality of bag pressing portions in a culture device according to another embodiment.
図12に示す実施の形態の培養装置の場合、複数のバッグ押圧部130〜136は、図9に示す上述の実施の形態の複数のバッグ押圧部30、32、34、および36と同様に、円環状の培養空間106の周回方向R1の位置について異なる。しかし、上述の実施の形態の複数のバッグ押圧部30、32、34、および36と異なり、図12に示す複数のバッグ押圧部130、132、134、および136それぞれが押圧する培養バッグ100の培養部102上の位置が、培養空間106の縦断面周方向R2について異なる。すなわち、複数のバッグ押圧部130、132、134、および136それぞれは、培養バッグ100の培養部102の挟持方向(押圧方向)について異なる。
In the case of the culture apparatus of the embodiment shown in FIG. 12, the plurality of
複数のバッグ押圧部130、132、134、および136のバッグ押圧バー130A、132A、134A、136A、130B、132B、134B、および136Bの押圧ストロークが同一である場合、図12に示すように、略同一形状の複数のオリフィス部106bが周回方向R1の異なる位置に形成される。しかし、複数のバッグ押圧部130、132、134、および136の培養バッグ100の培養部102に対する挟持方向が異なるために、複数のオリフィス部106bは、それぞれ異なる姿勢をとる(その長手方向の向きが異なる)。
When the pressing strokes of the
また、図12に示すように、複数のバッグ押圧部130、132、134、および136それぞれが押圧する培養バッグ100の培養部102上の縦断面周方向R2の位置が、培養液CFの周回方向R1に沿って周期的に異なっている。図12に示す形態の場合、複数のバッグ押圧部130、132、134、および136それぞれの培養部102に対する挟持方向は、隣接する他のバッグ押圧部の挟持方向に対して45度異なっている。したがって、そのような複数のバッグ押圧部130、132、134、および136によって発生されるオリフィス部106bの姿勢も周期的に異なっている。
In addition, as shown in FIG. 12, the position in the longitudinal cross-section circumferential direction R2 on the
したがって、培養空間106内の培養液CFの流れは、オリフィス部106bを通過するたびに45度ねじられる。その結果、培養空間106内に培養液CFのヘリカル状の流れが形成される。その結果、培養液CFは、流速が略ゼロの領域(すなわち淀み)の発生が抑制されつつ撹拌される。なお、淀みが発生すると、その部分に培養対象(例えば細胞)が凝集し、それにより培養対象がダメージを受ける。したがって、淀みの発生を抑制することにより、培養対象へのダメージを抑制することができる。
Therefore, the flow of the culture solution CF in the
なお、複数のバッグ押圧部130、132、134、および136のいずれか1つの挟持方向が異なっていれば、培養液CFを撹拌することができる。すなわち、隣接し合う2つのオリフィス部106bの姿勢が異なっていれば、その間で培養液CFの流れがねじれる(ローリングする)ので、それにより培養液CFを撹拌することができる。
Note that if any one of the plurality of
また例えば、図13および図14は、さらに別の実施の形態に係る培養装置における複数のバッグ押圧部を示している。 For example, FIG. 13 and FIG. 14 show a plurality of bag pressing portions in a culture apparatus according to still another embodiment.
上述の実施の形態の場合、図9に示すように、バッグ押圧部30、32、34、および36は、培養バッグ100の培養部102を挟持する一対のバッグ押圧バー30A、32A、34A、36A、30B、32B、34B、および36Bを備える。それに対して、図13および図14に示すバッグ押圧部230、232、234、および236は、培養バッグ100の培養部102を外部から断続的に押圧して部分的に変形させる1つのバッグ押圧バーである。
In the case of the above-described embodiment, as shown in FIG. 9, the
図14に示すように、バッグ押圧部230、234は、第3のバッグ軸Zbの一方側から培養バッグ100の培養部102を押圧することにより、培養空間106内にバッフル部106aを発生させる。一方、バッグ押圧部230、234の間にそれぞれ位置するバッグ押圧部232、236は、第3のバッグ軸Zbの他方側から培養部102を押圧し、バッフル部106aを発生させる。すなわち、複数のバッグ押圧部230、232、234、および236それぞれが押圧する培養バッグ100の培養部102上の縦断面周方向R2の位置が、円環状の培養空間106の周回方向R1に沿って周期的に異なる。
As shown in FIG. 14, the
また、バッグ押圧部230、232、234、および236それぞれは、長手方向Lを備えて培養バッグ100の培養部102に当接する押圧面230a、232a、234a、および236aを備える。図13に示すように、バッグ押圧部230、232、234、および236の押圧面230a、232a、234a、および236aそれぞれの周回方向R1に対する長手方向Lの向きは異なっている。
Each of the
さらに、図13に示すように、複数のバッグ押圧部230、232、234、および236の押圧面230a、232a、234a、および236aそれぞれの長手方向Lは、円環状の培養空間106の周回方向R1に沿って周期的に異なっている。具体的には、周回方向R1に対して、バッグ押圧部230の押圧面230aの長手方向Lは45度傾き、バッグ押圧部232の長手方向Lは−45度傾き、バッグ押圧部234の長手方向は45度傾き、そして、バッグ押圧部236の長手方向は−45度傾いている。
Furthermore, as shown in FIG. 13, the longitudinal direction L of each of the
したがって、図13および図14に示すように、培養空間106内に培養液CFのヘリカル状の流れが形成される。その結果、培養液CFは、淀みの発生が抑制されつつ撹拌される。
Therefore, as shown in FIGS. 13 and 14, a helical flow of the culture solution CF is formed in the
なお、複数のバッグ押圧部230、232、234、および236のいずれか1つの押圧面の長手方向Lの向きが異なっていれば、培養液CFを撹拌することができる。すなわち、隣接し合う2つのバッグ押圧部の押圧面の長手方向の向きがが異なっていれば、その間で培養液CFの流れの向きが変わるので、それにより培養液CFを撹拌することができる。
In addition, if the direction of the longitudinal direction L of any one pressing surface of the plurality of
さらに例えば、図15は、培養装置のバッグ押圧部の変形例を示している。上述の実施の場合、図9に示すように、バッグ押圧部30の一対のバッグ押圧バー30A、30Bは、培養空間106内にバッフル部106aやオリフィス部106bを発生させるために、培養バッグ100の培養部102を扁平につぶしている。それにより、培養空間106の縦断面形状(すなわちオリフィス部106bの形状)は、楕円形状である。
Further, for example, FIG. 15 shows a modification of the bag pressing portion of the culture apparatus. In the case of the above-described implementation, as shown in FIG. 9, the pair of
これに代わって、図15に示すバッグ押圧部330のバッグ押圧バー330A、330Bは、培養空間106の縦断面形状、すなわちオリフィス部106bの形状を所定の形状にするために培養部102を成形する成形面330a、330bを備える。バッグ押圧バー330Aの成形面330aとバッグ押圧バー330Bの成形面330bとの間に培養部102が挟持されることにより、それらの成形面330a、330bに対応した形状のオリフィス部106bが発生される。
Instead, the
成形面330a、330bを備えるバッグ押圧部330により、培養の種類に応じて最適な形状のオリフィス部106bを発生させることができる。例えば、培養液CFの周回方向R1の上流側から下流側に向かって流路断面積が拡大するテーパ状のオリフィス部106bを発生させることができる。
By the
また、上述の実施の形態の場合、培養バッグ100の培養空間106は円環状であるが、本発明の実施の形態はこれに限らない。例えば、楕円状などの環状であってもよい。
Further, in the case of the above-described embodiment, the
例えば、図16および図17は、矩形状の培養空間を備える培養バッグが取り付けられた状態の異なる実施の形態に係る培養装置が示されている。 For example, FIG. 16 and FIG. 17 show culture apparatuses according to different embodiments in a state where a culture bag having a rectangular culture space is attached.
図16および図17に示すように、培養バッグ400は、略矩形状であって、また、略矩形状の培養空間402を備えている。その培養空間402内に培養液CFと培養対象とが収容されている。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
培養バッグ400はまた、トレイ500に取り付けられている。このトレイ500は、例えば、図1に示す培養装置10のステージ18に取り付けられる。
The
トレイ500は、培養バッグ400の外周縁を挟持するように構成されている。具体的には、トレイ500は、ベース部502と、カバー部504とを備える。ベース部502は、培養空間402が内部に形成されている培養バッグ400の中央部(培養部)を収容する凹部506を備える。カバー部504は枠状であって、培養バッグ400の外周縁をベース部502に向かって押さえ付ける。これにより、ベース部502の凹部506が密閉されている。
The
ベース部502の凹部506の底には、複数のバッグ押圧バー508が設けられている。また、ベース部502の凹部506には、凹部506内の空気を吸引するための複数の吸引口502aが形成されている。複数の吸引口502aは、複数のバッグ押圧バー508の間に形成されている。
A plurality of
複数の吸引口502aを介してベース部502の凹部506内の空気が断続的に吸引される。それにより、培養バッグ400の中央部が凹部506の底に向かって断続的に吸引される。それにより、培養バッグ400の中央部に接触している複数のバッグ押圧バー508がその培養空間402内に向かって該中央部を部分的に且つ断続的に変形させる。それにより、培養空間402内にバッフル部が断続的に発生する。
Air in the
トレイ500(培養バッグ400)の位置姿勢を変更することによって培養空間402内で培養液を流動させつつ、複数のバッグ押圧バー508が培養空間402内にバッフル部を断続的に発生させる。これにより、上述の実施の形態と同様に培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養空間402内の培養液を全体的に撹拌することができる。
By changing the position and orientation of the tray 500 (culture bag 400), a plurality of
このように、本発明の実施の形態は、培養バッグの培養空間の形状を問わない。培養液が流動することができ、培養が可能な空間であればよい。 Thus, the embodiment of the present invention does not ask the shape of the culture space of the culture bag. Any space can be used as long as the culture fluid can flow and culture is possible.
さらに、上述の実施の形態の場合、例えば図9に示すように、培養バッグ100の培養部102を押圧して部分的に変形させる手段はバッグ押圧バーであるが、本発明の実施の形態はこれに限らない。
Furthermore, in the case of the above-mentioned embodiment, as shown in FIG. 9, for example, the means for pressing and partially deforming the
例えば、気体などの流体の供給を受けて膨張する膨張バッグを、培養バッグの培養部に隣接配置し、膨張した膨張バッグによって培養部を部分的に且つ断続的に変形させ、それにより、培養空間内にバッフル部を断続的に発生させてもよい。 For example, an inflatable bag that is inflated upon supply of a fluid such as a gas is disposed adjacent to the culture portion of the culture bag, and the culture portion is partially and intermittently deformed by the inflated inflatable bag, so The baffle portion may be intermittently generated inside.
なお、膨張バッグは、培養装置の本体側ではなく、培養バッグ側に設けることも可能である。 Note that the expansion bag can be provided not on the main body side of the culture apparatus but on the culture bag side.
図18は、膨張バッグが設けられた、さらに異なる実施の形態に係る培養装置の培養バッグの培養部を示している。 FIG. 18 shows a culture part of a culture bag of a culture device according to a further different embodiment provided with an expansion bag.
図17に示す培養バッグ600の場合、培養空間602を内部に備える培養部604は、変形可能な材料から作製された円環状の内袋部であって、その内袋部は円環状の外袋部606内に収容されている。外袋部606は、培養部604に比べて硬い(変形しにくい)材料から作製されている。
In the case of the
培養部(内袋部)604と外袋部606とは、複数の接合部608を介して部分的に接合されている。その複数の接合部608により、培養部604と外袋部606との間の空間は、複数の分割空間610A、610B、610C,および610Dに分割されている。この複数の分割空間810A810Dが膨張バッグとして機能する。
The culture part (inner bag part) 604 and the
また、接合部608には、培養部604の培養空間602に培養液を供給する培養液ポート612、培養空間602を排気するための排気ポート614、および培養空間602内に混合ガスを供給するためのガス供給ポート616などが設けられている。さらに、膨張バッグ(分割空間)610A、610B、610C、および610Dを膨張させるために、膨張バッグ610A、610B、610C、および610Dそれぞれに接続され、その内部に圧縮空気を供給する複数の空気供給ポート618が外袋部606に設けられている。
In addition, the
複数の空気供給ポート618それぞれは、切替弁を介して外気と圧縮空気源(例えば圧縮空気ボンベ)に接続されている。切替弁を介して圧縮空気源に接続されると、膨張バッグ610A〜610Dは膨張して培養空間602内にバッフル部602aを発生させる。また、切替弁を介して外気に接続されると、膨張バッグ610A〜610Dは収縮してバッフル部602aが消滅する。
Each of the plurality of
培養バッグ600の位置姿勢を変更することによって培養空間602内で培養液を流動させつつ、膨張バッグ610A〜610Dが培養空間602内にバッフル部602aを断続的に発生させる。これにより、上述の実施の形態と同様に培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養空間602内の培養液を全体的に撹拌することができる。
The expansion bags 610 </ b> A to 610 </ b> D intermittently generate the
最後に、上述の実施の形態の場合、培養バッグの培養空間にバッフル部を断続的に発生させるバッグ押圧部が複数設けられているが、バッグ押圧部は少なくとも1つあればよい。 Finally, in the case of the above-described embodiment, a plurality of bag pressing portions for intermittently generating the baffle portion are provided in the culture space of the culture bag. However, at least one bag pressing portion may be provided.
また、上述した培養バッグは、図1に示す培養装置10に限らず、汎用の装置でも使用可能である。すなわち、培養バッグの培養空間内を培養液が流動するように、培養バッグの位置姿勢を変更することができる装置であればよい。
Further, the culture bag described above is not limited to the
以上のように、本発明における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。 As described above, the embodiments have been described as examples of the technology in the present invention. For this purpose, the accompanying drawings and detailed description are provided. Accordingly, among the components described in the accompanying drawings and the detailed description, not only the components essential for solving the problem, but also the components not essential for solving the problem in order to illustrate the technology. May also be included. Therefore, it should not be immediately recognized that these non-essential components are essential as those non-essential components are described in the accompanying drawings and detailed description.
また、上述の実施の形態は、本発明における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略等を行うことができる。 Moreover, since the above-mentioned embodiment is for demonstrating the technique in this invention, a various change, substitution, addition, abbreviation, etc. can be performed in a claim or its equivalent range.
2015年11月27日に出願された日本特許出願第2015−232253号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。 The disclosure content of the specification, drawings, and claims of Japanese Patent Application No. 2015-232253 filed on November 27, 2015 is incorporated herein by reference in its entirety. .
Claims (9)
培養バッグを保持するステージと、
培養バッグの培養部の培養空間内で培養液が流動するように、ステージの位置姿勢を変更するステージ駆動部と、
外部から断続的に押圧して培養バッグの培養部を部分的に変形させ、培養空間内にバッフル部を断続的に発生させる少なくとも1つのバッグ押圧部と、を有し、
複数のバッグ押圧部それぞれが、培養部に当接して培養空間の縦断面形状を所定の形状に成形する成形面を備える、培養装置。 A culture bag having a culture part in which a culture space for containing a culture solution and performing culture is formed and made from a deformable material;
A stage for holding the culture bag;
A stage drive unit that changes the position and orientation of the stage so that the culture fluid flows in the culture space of the culture unit of the culture bag;
Intermittently pressed from the outside partly deform the culture part of the culture bag, we have at, at least one bag pressing portion to intermittently generate a baffle within the culture space,
A culture apparatus, wherein each of the plurality of bag pressing portions includes a molding surface that abuts on the culture portion and shapes the vertical cross-sectional shape of the culture space into a predetermined shape .
ステージ駆動部が、無端状の培養空間内で培養液が周回するようにステージの位置姿勢を変更する、請求項1に記載の培養装置。 The culture space of the culture part of the culture bag is endless,
The culture apparatus according to claim 1, wherein the stage driving unit changes the position and orientation of the stage so that the culture solution circulates in the endless culture space.
複数のバッグ押圧部それぞれが、培養液の周回方向に対する押圧面の長手方向の向きについて異なるように配置されている、請求項3から5のいずれか一項に記載の培養装置。 Each of the plurality of bag pressing portions includes a pressing surface that contacts the culture portion of the culture bag with a longitudinal direction,
The culture device according to any one of claims 3 to 5, wherein each of the plurality of bag pressing portions is arranged so as to be different in the direction of the longitudinal direction of the pressing surface with respect to the circulation direction of the culture solution.
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