WO2016042743A1 - 細胞培養装置 - Google Patents

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WO2016042743A1
WO2016042743A1 PCT/JP2015/004591 JP2015004591W WO2016042743A1 WO 2016042743 A1 WO2016042743 A1 WO 2016042743A1 JP 2015004591 W JP2015004591 W JP 2015004591W WO 2016042743 A1 WO2016042743 A1 WO 2016042743A1
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culture
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cell culture
cell
medium
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小関　修
亮 末永
賢 柏原
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東洋製罐グループホールディングス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a cell culture apparatus.
  • a medium container for supplying the medium to the culture container and a culture container for use in cell culture are connected by a tube to form a cell culture unit, which is closed using this cell culture unit.
  • Patent Document 1 discloses a culture apparatus that stores this type of culture unit in multiple stages and performs cell culture.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a plurality of cell culture units including a culture vessel for supplying a culture medium together with cells to perform cell culture, and a culture vessel for supplying the culture medium to the culture vessel.
  • the purpose of this study is to provide a cell culture device that can measure the progress of cell culture in all cell culture units with a single measurement unit.
  • a cell culture device comprises at least a culture container for supplying a culture medium together with cells to perform cell culture, and a culture medium container for supplying the culture medium to the culture container. And a plurality of cell culture units connected to each other by a transfer tube in a multistage, and a cell culture apparatus for individually cultivating each cell culture unit in the height direction.
  • a support frame in which a plurality of slide rails are arranged in a multi-stage is installed in the housing, and a culture vessel storage shelf for storing the culture vessel is slidably attached to each of the slide rails,
  • a measurement unit including an imaging unit is movably installed between the back plate portion of the housing and the culture container storage shelf, and the measurement unit is a cell culture to be measured.
  • the culture container storage shelf that stores the culture container included in the cell culture unit so that the measurement site of the culture container included in the cell culture unit falls within the imaging range of the imaging unit. The part moves toward the measurement unit.
  • a plurality of cell culture units each including a culture container and a medium container are stored in multiple stages, and cell culture is performed separately for each cell culture unit.
  • the progress of cell culture in the measurement target cell culture unit can be measured with one measurement unit without interfering with the cell culture unit to be measured.
  • the culture medium container (medium bag) and the culture container (culture bag) are stored in the same thermostatic chamber, and the temperature suitable for each of these containers. Cell culture could not be performed in the environment.
  • the present invention stores in multiple stages a plurality of cell culture units each including a culture container that supplies a culture medium together with cells to perform cell culture, and a culture medium container for supplying the culture medium to the culture container.
  • a culture container that supplies a culture medium together with cells to perform cell culture
  • a culture medium container for supplying the culture medium to the culture container.
  • the cell culture device includes an incubation tank in which the culture container is stored and a cold storage tank in which the culture medium container is stored, and each of the incubation tank and the cold storage tank has a height direction.
  • a plurality of slide rails are arranged in multiple stages along the incubation tank side support frame and the cold storage tank side support frame, and each of the slide rails arranged in multiple stages on the incubation tank side support frame is installed.
  • the culture vessel storage shelf is slidably attached, and the culture vessel storage shelf is slidably attached to each of the slide rails arranged in multiple stages on the cold storage tank support frame.
  • the culture vessel storage shelf and the culture vessel storage shelf are paired with the incubation bath and the cold storage bath, respectively.
  • It may have a configuration which is provided to.
  • a plurality of cell culture units each having a culture container and a medium container are stored in multiple stages, and cell culture is performed separately for each cell culture unit.
  • Cell culture can be efficiently performed in a suitable temperature environment.
  • a cell culture unit is configured by connecting a culture medium container and a culture container by a tube and performing cell culture in a closed system
  • Air bubbles may enter the culture vessel. If air bubbles enter the culture container, there is a concern that the culture environment in the culture container is not uniform and the efficiency of cell culture is reduced.
  • the contents of the culture vessel are taken out after the cell culture is finished, it is conceivable that bubbles may interfere with the liquid feeding.
  • these are completely taken into consideration. Not.
  • the present invention stores a cell culture unit that includes a culture container that supplies a culture medium together with cells to perform cell culture, and a culture medium container that supplies the culture medium to the culture container.
  • a cell culture apparatus that can determine the timing of ending the operation when performing the operation of removing bubbles that have entered the culture container during the cell culture process when performing cell culture in the culture unit. It can also be configured.
  • the culture container storage shelf or the culture medium container storage shelf is provided with a weight detection means, and when the bubbles that have entered the culture container in the process of cell culture are removed, While transferring air bubbles to the culture medium container through the transfer tube, the weight detection means provided in the culture container storage shelf or the culture medium container storage shelf detects a change in the weight of the culture container or the culture medium container, It is good also as a structure which complete
  • the present invention stores a cell culture unit that includes a culture container that supplies a culture medium together with cells to perform cell culture, and a culture medium container that supplies the culture medium to the culture container.
  • a culture container that supplies a culture medium together with cells to perform cell culture
  • a culture medium container that supplies the culture medium to the culture container.
  • the cell culture device includes a tilting means for tilting the culture container so that the culture container storage shelf is positioned at the lower or upper position of the liquid feeding port provided in the culture container. It is good also as a structure provided. With this configuration, when a cell culture unit including a culture container and a medium container is stored and cell culture is performed in the cell culture unit, bubbles that have entered the culture container during the cell culture process can be easily obtained. While removing, the content can be prevented from remaining when the content in the culture vessel is taken out.
  • the present invention when a plurality of cell culture units each including a culture container and a medium container are stored in multiple stages and cell culture is performed individually for each cell culture unit, all cell culture units are adjacent to each other.
  • the progress of cell culture in the measurement target cell culture unit can be measured with one measurement unit without interfering with the unit.
  • 1 is a schematic external view of a cell culture device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic external view of a cell culture device according to an embodiment of the present invention. It is explanatory drawing which shows an example of the cell culture unit stored in the cell culture apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is explanatory drawing which carries out the cross sectional view of the inside of the incubation tank of the cell culture apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is explanatory drawing which shows in plan view the state which pulled out the culture medium container accommodation shelf part of the cell culture apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is explanatory drawing which shows in plan view the state which the culture container accommodation shelf part of the cell culture apparatus which concerns on embodiment of this invention slides and moves.
  • FIG. 7 is a sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5.
  • the cell culture device 1 is a device for storing a plurality of cell culture units U in multiple stages and individually performing cell culture for each cell culture unit U.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show schematic external views of such a cell culture device 1.
  • the cell culture device 1 includes an incubation tank 3 and a cold storage tank 4 that can be adjusted to a predetermined temperature by a heat insulating wall 20 inside the housing 2. It has a two-tank structure divided into two.
  • the incubation tank 3 and the cold storage tank 4 are provided with front doors 3a and 4a that can be opened and closed independently.
  • the cell culture unit U stored in the cell culture apparatus 1 includes a first culture container U20 and a second culture container U30 for use in cell culture, and these culture containers U20, A medium container U10 for supplying a medium to U30, and a transfer tube U40 and a culture container connection tube U42 for connecting these containers U10, U20, U30 can be provided.
  • the first culture container U20 is a culture container in which cells are injected and cell culture is first performed.
  • the first culture container U20 is preferably used as an activated culture container used for cell culture for activating cells. it can.
  • a substance that activates cells such as anti-CD3 antibody is provided on the bottom surface of the first culture container U20. Is immobilized.
  • the second culture vessel U30 is a vessel for performing cell culture by transferring the cell suspension in the first culture vessel after cell culture in the first culture vessel, for example, for proliferating cells. Therefore, it can be suitably used as an amplification culture vessel used for cell culture.
  • the first culture vessel U20 as an activation culture vessel and using the second culture vessel U30 as an amplification culture vessel, it is possible to suitably propagate floating cells such as lymphocytes. Become.
  • these containers are connected to the transfer tube U40 in the order of the culture medium container U10, the second culture container U30, and the first culture container U20.
  • the first culture container U20, the second culture container U30, and the culture medium container U10 are connected to the transfer tube U40 in this order, and the order is the same.
  • the medium container U10 includes a port U11 for liquid feeding (including feeding and sending), and is connected to the transfer tube U40 at this port U11.
  • the first culture vessel U20 includes a liquid feeding port U21, and is connected to the transfer tube U40 at the port U21.
  • the port U21 is preferably provided on the transfer tube U40 side at the peripheral edge of the first culture vessel U20 and on the most opposite side with respect to the second culture vessel U30. In this way, when the contents are sent out from the first culture container U20, that is, when the cell suspension is transferred from the first culture container U20 to the second culture container U30, the first culture container is used. By tilting the U20 so that the port U21 faces downward, it is possible to suppress the cell suspension from remaining in the first culture vessel U20.
  • the first is set so that the port U21 faces upward.
  • the bubbles that have entered the first culture vessel U20 can be collected in the vicinity of the port U21 and easily removed from the port U21.
  • the second culture container U30 includes a port U31 and a port U32 for feeding liquid, and one end of two culture container connection tubes U42 is connected to these ports, and the other end is connected to the transfer tube U40. It is connected.
  • a pump U41 is attached between the connection portions of the culture vessel connection tube U42 in the transfer tube U40. That is, the cell culture unit U is provided with only one pump, and the second culture container U30 is transferred by a culture container connection tube U42 that connects the second culture container U30 and the transfer tube U40. It is the structure connected to the transfer tube U40 on both sides of the pump U41 in U40.
  • the port U31 is preferably provided on the transfer tube U40 side in the peripheral portion of the second culture vessel U30 and on the most opposite side with respect to the medium vessel U10. In this way, when the contents are sent out from the second culture container U30, for example, when the cell suspension is transferred from the second culture container U30 to the emptied medium container U10 and collected. In this case, it is possible to prevent the cell suspension from remaining in the second culture container U30 by inclining the second culture container U30 so that the port U31 faces downward.
  • the second culture container U30 is tilted so that the port U31 faces upward, so that the air bubbles that have entered the second culture container U30 are collected in the vicinity of the port U31. Can be easily removed from the port U31.
  • the number of ports in these containers is not particularly limited, and the number can be arbitrary.
  • the first culture vessel U20 is provided with a port U22 for cell injection in addition to the port U21.
  • the second culture vessel 30 is provided with a spare port U33 for injecting a growth factor and the like and a sampling port U34.
  • a closing member U44 such as a clip. That is, in the example of FIG. 3, the flow path between each container and the pump U41 is clipped. Then, when the liquid is fed between the containers, only the closing member U44 for the two containers to be fed is unblocked, the flow path is opened, and the liquid is fed by the pump U41.
  • cells are injected from the port U22 into the first culture container U20.
  • the pump U41 is operated, and the medium is transferred from the medium container U10 to the first culture container U20 by the pump U41 (arrow (1) in the figure).
  • cell culture is performed in the 1st culture container U20 for a predetermined period.
  • the cell suspension is transferred from the first culture container U20 to the second culture container U30 by the pump U41 (arrow (2) in the figure), and then the culture medium container U10. To the second culture vessel U30 (arrow (3) in the figure).
  • the cell suspension is transferred from the first culture container U20 to the second culture container U30 via the culture container connection tube U42 connected to the transfer tube U40 on the medium container U10 side of the pump U41.
  • the culture medium is transferred from the culture medium container U10 to the second culture container U30 via a culture container connection tube U42 connected to the transfer tube U40 on the first culture container U20 side of the pump U41.
  • the three systems of medium transfer from the medium container U10 to the second culture container U30 can be appropriately performed by using only one pump U41.
  • a medium having a gas barrier property against oxygen and carbon dioxide is generally used so that the pH of the stored culture medium does not change greatly during the culture period.
  • carbon dioxide is removed from the inside of the culture medium container U10. This is because it is desirable to minimize leakage of the medium and to prevent oxidation of the medium.
  • the first culture container U20 and the second culture container U30 are formed in a bag shape (bag shape) using a soft packaging material, and a part or all of them are transparent so that the contents can be confirmed. is doing.
  • these culture vessels must have gas permeability (oxygen and carbon dioxide permeability) necessary for cell culture, and are used in a culture environment of 37 ° C. and 5% carbon dioxide concentration. It is preferable to do.
  • gas permeability oxygen and carbon dioxide permeability
  • a polyethylene resin As a material for the culture vessel satisfying such conditions, a polyethylene resin is preferable.
  • the polyethylene resin include polyethylene, a copolymer of ethylene and ⁇ -olefin, a copolymer of ethylene and vinyl acetate, an ionomer using an ethylene and acrylic acid or methacrylic acid copolymer and a metal ion.
  • polyolefin, styrene elastomer, polyester thermoplastic elastomer, silicone thermoplastic elastomer, silicone resin and the like can also be used.
  • the shape of the culture medium container U10, the first culture container U20, and the second culture container U30 and the shape of these storage portions are not particularly limited, and in the example of FIG. These containers can be manufactured by sealing four sides by heat sealing, and can also be manufactured as an integrally molded bag by blow molding. Each port is preferably arranged on the transfer tube U40 side, and it is also preferable that the accommodating portion is gradually narrowed toward the tube attachment portion.
  • the material of the transfer tube U40 and the culture vessel connection tube U42 may be appropriately selected according to the use environment, but is preferably excellent in gas permeability.
  • silicone rubber, soft vinyl chloride resin, polybutadiene resin, ethylene-vinyl acetate copolymer, chlorinated polyethylene resin, polyurethane thermoplastic elastomer, polyester thermoplastic elastomer, silicone thermoplastic elastomer, styrene elastomer, etc. are used. be able to.
  • styrene elastomer examples include SBS (styrene / butadiene / styrene), SIS (styrene / isoprene / styrene), SEBS (styrene / ethylene / butylene / styrene), SEPS (styrene / ethylene / propylene / styrene), and the like. Can be used.
  • a silicone tube can be suitably used for the portion where the pump U41 is attached in the transfer tube U40, and a soft polyvinyl chloride resin tube can be suitably used for the other portions.
  • the connection between the tubes in the transfer tube U40 can be performed by a luer connector or other connecting means.
  • the transfer tube U40 may be provided with channel opening / closing means such as a pinch valve, a two-way stopcock, and a three-way stopcock.
  • the type of the pump U41 is not particularly limited, but a tube roller pump such as a peristaltic pump (R) can be suitably used because it is easy to realize a closed system in the cell culture unit U.
  • a tube roller pump such as a peristaltic pump (R) can be suitably used because it is easy to realize a closed system in the cell culture unit U.
  • such a cell culture unit U is stored in the cell culture apparatus 1, but the first culture container U20 and the second culture container U30 are set to a temperature suitable for cell culture (for example, 37 ° C.).
  • the culture vessel U10 is stored in the cool bath 4 whose temperature is adjusted so as to be maintained at a temperature suitable for storage of the culture medium (for example, 4 ° C.).
  • an incubation tank in which a plurality of slide rails 31 are arranged in multiple stages along the height direction.
  • a side support frame 30 is installed.
  • a culture container storage shelf 32 for storing the first culture container U20 and the second culture container U30 is slidably attached to each of the slide rails 31 arranged in the incubation tank side support frame 30. It can be pulled out toward you. By doing in this way, when installing or removing the first culture container U20 and the second culture container U30 on the culture container storage shelf 32, the culture container storage shelf 32 is pulled out to the front, It is made easy to work.
  • the culture container housing shelf 32 is provided with a pump U41 and a closing member U44 constituting the cell culture unit U on the front side, but the transfer tube U40 and the like are not shown. It is.
  • a cool storage tank side support frame 40 in which a plurality of slide rails 41 are arranged in multiple stages along the height direction is installed.
  • a medium container storage shelf 42 for storing the medium container U10 is slidably attached to each of the slide rails 41 arranged in the cold storage tank side support frame 40 so that it can be pulled out to the front.
  • FIG. 5 shows a plan view of the state in which the medium container storage shelf 42 is pulled out to the front, and the culture medium container storage shelf 42 has a closing member U44 that constitutes the cell culture unit U on the front side thereof.
  • illustration of the port U11 and the transfer tube U40 provided in the culture medium container U10 is omitted.
  • the culture vessel storage shelf 32 and the medium supply container storage shelf 42 are paired with the incubation bath 3 and the cold storage bath 4 adjusted to a predetermined temperature, respectively.
  • Unit U can be stored in multiple stages. By doing in this way, according to the cell culture apparatus 1 of this embodiment, a plurality of cell cultures are performed in a temperature environment suitable for each of the first culture container U20, the second culture container U30, and the culture medium container U10.
  • the units U can be stored in multiple stages in an independent state, and cell culture can be performed individually for each cell culture unit U.
  • FIG. 2 although the state which pulled out the culture container accommodation shelf part 32 and the culture medium container accommodation shelf part 42 which were paired is shown to this side, the cell culture unit U accommodated in these on drawing, The illustration of other attached devices is omitted.
  • the culture vessel storage shelf 32 and other attached devices attached to the incubation tank side support frame 30 can be taken out from the incubation tank 3 together with the incubation tank side support frame 30.
  • the incubation tank side support frame 30 is installed so as to be freely inserted into and removed from the incubation tank 3.
  • the cold storage tank side support frame 40 is also installed in the cold storage tank 4 so as to be freely inserted into and removed from the cold storage tank side support frame 40. All 40 can be taken out from the cold storage tank 4.
  • the equipment installed in the housing 2 of the cell culture device 1 can be taken out together with the support frames 30 and 40 or installed in each tank.
  • the devices installed in the housing 2 are taken out together with the support frames 30 and 40, and the housing 2 side
  • the workability when maintaining the cell culture device 1 can be improved.
  • the entire cell culture unit U is taken out together with the support frames 30 and 40 without taking out the cell culture units U one by one. It becomes possible to cope with.
  • the support frames 30 and 40 are taken out from the housing 2, they may be moved on the carriage, but the support frames 30 and 40 are moved by a caster or the like so that they can be easily moved. Means may be provided.
  • the first culture container provided in the cell culture unit U
  • a measurement unit 5 for measuring the progress of cell culture in the U20 and the second culture vessel U30 is installed between the back plate portion 21 of the casing 2 of the cell culture device 1 and the culture vessel storage shelf 32. (See FIG. 4).
  • the measurement unit 5 includes an imaging unit 51 that images the measurement sites of the culture vessels U20 and U30, and measures the progress of cell culture by analyzing the imaging data and calculating the number of cells, cell density, and the like.
  • an imaging unit 51 having a CCD camera and an objective lens, and an illumination unit 52 arranged to face the imaging unit 51 are provided, and the imaging sites of the culture vessels U20 and U30 are illuminated from above. While irradiating light, the imaged portions of the culture vessels U20 and U30 can be imaged from below.
  • the measurement unit 5 In order to image the imaged parts of the culture vessels U20 and U30, the imaged parts are pressed so that the inside of the culture containers U20 and U30 can be clearly imaged while the bending is eliminated. You may make it provide a member.
  • the measurement unit 5 is installed so as to be able to move up and down in the housing 2 so that the progress of cell culture can be measured for all the cell culture units U stored in the cell culture device 1. .
  • it can be installed on the support 50 attached to the incubation tank side support frame 30 so that it can be moved up and down by a power source such as a motor.
  • the cell culture unit U includes a first culture container U20 and a second culture container U30, and the progress of cell culture in each of the culture containers U20 and U30 can be measured.
  • the measuring unit 5 can be moved in the horizontal direction as indicated by an arrow in FIG. In the example shown in FIG.
  • the measurement unit 5 is held by guide members 50 a and 50 b so that the measurement unit 5 can be moved in the horizontal direction, and the guide members 50 a and 50 b are attached to the column 50 so as to be vertically movable. Is not limited to this.
  • the culture container storage shelf part 32 which accommodates the 1st culture container U20 and the 2nd culture container U30 can be slid not only to the front but also to the back side. . Thereby, when the measurement unit 5 moves in the housing 2 and reaches the measurement position of the cell culture unit U to be measured, the first culture container U20 and the second culture container U30 of the cell culture unit U are moved. The culture vessel storage shelf 32 to be stored is moved toward the measurement unit 5 (see FIGS. 4 and 8).
  • the measurement unit 5 Measurement of the progress of cell culture is started. By doing in this way, the progress of cell culture in the cell culture unit U to be measured is measured by one measurement unit 5 without interfering with the adjacent cell culture units U for all the cell culture units U. Can do.
  • FIGS. 6 to 8 show the state in which the culture vessel storage shelf 32 slides and moves in a plan view.
  • the state shown in FIG. 7 is obtained, which corresponds to the position of the culture vessel storage shelf 32 shown in the lowermost stage in FIG.
  • the culture vessel storage shelf 32 is provided with a pump U41 and a closing member U44 constituting the cell culture unit U on the front side thereof, but the first culture vessel U20.
  • Ports U21 and U22 provided in the port, ports U31, U32, U33 and U34 provided in the second culture vessel U30, transfer tube U40 and culture vessel connection tube U42 are not shown.
  • the culture container U20 when the contents of the first culture container U20 or the second culture container U30 are transferred from the respective ports U21, U31, the culture container U20 is arranged so that these ports U21, U31 are at the bottom. , U30 can be tilted to prevent the contents from remaining. At the same time, when removing bubbles that have entered the culture vessels U20 and U30, the culture vessels U20 and U30 are tilted so that the ports U21 and U31 are at the top, so that the bubbles that have entered the culture vessels U20 and U30 are removed from the port U21. , U31 can be collected and easily removed.
  • the culture container storage shelf 32 tilts the first culture container U20 and the second culture container U30 so that the ports U21 and U31 are positioned in the lower or upper position.
  • An oscillating plate 33 is provided as a tilting means.
  • the culture vessels U20 and U30 are accommodated in the culture vessel accommodating shelf 32 by installing the culture vessels U20 and U30 on the swing plate 33.
  • two swinging plates 33 are attached to each of the opposing side edges of the four swinging arms 34 that support the swinging plate 33.
  • the swing plate 33 swings and the culture vessels U20 and U30 are inclined with respect to the horizontal plane. Is not limited to this.
  • the culture vessels U20, U30 can be tilted with a height difference so that the ports U21, U31 are lower or higher. It only has to be.
  • the swinging plate 33 supported by the swinging arm 34 is provided as a tilting means.
  • the swinging plate 33 is rotated around a predetermined axis.
  • the culture vessels U20 and U30 may be installed on a plate configured to rotate and tilt, and this may be used as a tilting means.
  • the rocking plate 33 may be provided with a stirring roller 36 for stirring the contents of the second culture vessel U30, as shown in FIGS.
  • the specific configuration of the agitation roller 36 is not particularly limited, and the contents are moved back and forth while being pressed against the upper surface of the second culture vessel U30, and the second culture vessel U30 made of soft packaging material is bent and deformed. It only needs to be able to stir things.
  • illustration of the stirring roller is omitted.
  • the removed bubbles are, for example, the first culture container U20 or the second culture container.
  • the blocking member U44 between U30 and the culture medium container U10 is unblocked, the flow path is opened, and the pump U41 is operated so that it is transferred through the transfer tube U40, thereby flowing into the culture medium container U10. it can.
  • the medium container U10 accommodates.
  • the culture medium container storage shelf 42 includes weight detection means 43 that detects a change in the weight of the culture medium container U10 (see FIGS. 5 and 10).
  • the contents of the first culture container U20 or the second culture container U30 are transferred to the medium container U10 side through the transfer tube U40 together with bubbles, the contents increase in weight. If the increase in weight at this time is detected and the pump U41 is automatically or manually stopped to end the bubble transfer operation, the contents of the culture containers U20 and U30 are transferred to the culture medium container U10. Inflow can be suppressed. And by reversely operating the pump U41, the contents remaining in the transfer tube U40 can be returned to the culture containers U20, U30, and the contents are not wasted.
  • the period from when the increase in weight is detected until the pump U41 stops and the period during which the pump U41 is reversely operated may be appropriately set according to the volume in the transfer tube U40, the liquid feeding speed by the pump U41, and the like. it can.
  • the culture medium container storage shelf 42 is provided with the weight detection means 43
  • the culture container storage shelf 32 is provided with the weight detection means so that the first culture container U20 or the second culture container U20 is provided. Even if the weight loss when the contents of the culture container U30 flows out is detected and the bubble transfer operation is automatically or manually stopped, the contents of the culture containers U20 and U30 flow into the culture medium container U10. Can be prevented.
  • the culture medium container U10 is placed on the tray 44, and the culture medium container U10 is stored in the culture medium container storage shelf 42 via the tray 44. That is, instead of directly mounting the culture medium container U10 on the culture medium container storage shelf 42, the culture medium container U10 is placed on the tray 44, and the entire tray 44 is stored in the culture medium container storage shelf 42. In this way, for example, when the cell culture unit U is stored in the cell culture apparatus 1, the first culture container U20 and the second culture container U30 can also be carried on the tray 44 together. it can. Thus, after the tray 44 is placed on the medium container storage shelf 42 and the medium container U10 is stored, the first culture container U20 and the second culture container U30 are taken out from the tray 44, and these are used as culture containers.
  • the tray 44 is inclined so that the side on which the port U11 of the medium container U10 is provided is lowered as shown in FIG. It is preferable to make it a state. By doing in this way, when a culture medium is supplied to the culture containers U20 and U30 from the culture medium container U10, it can suppress that a culture medium remains in the culture medium container U10.
  • the cell culture unit U stored in the cell culture device 1 is not limited to the above-described example.
  • a cell that is to be cultured (cultured cell), a culture vessel that is supplied with a medium prepared for culturing the cell and performs cell culture, and a medium vessel for supplying the culture vessel with the medium are provided. It only has to be.
  • the number of connected medium containers is not particularly limited, and the cell culture unit U can be configured by connecting one or more medium containers to a transfer tube.
  • the cell culture unit U can also be configured by connecting a collection container for collecting the contents (cell suspension) of the culture container after cell culture to a transfer tube.
  • the culture container accommodation shelf If the part 32 and the culture medium container storage shelf part 42 are paired and provided separately in the incubation tank 3 and the cold storage tank 4, the specific structure of each tank 3 and 4 will not be ask
  • the cell culture device 1 may be provided with a casing that forms the incubation tank 3 and a casing that forms the cold storage tank 4 independently, and is configured by connecting these casings. It is good.
  • the present invention can be suitably used in regenerative medicine, immunotherapy, antibody drug production, etc., in which cells are cultured in large quantities in a closed system.

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Abstract

　筐体２の背板部２１と培養容器収容棚部３２との間に、撮像部５１を備える計測ユニット５が上下に移動可能に設置され、計測ユニット５が、計測対象となる細胞培養ユニットＵの計測位置に到達すると、当該細胞培養ユニットＵが備える培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の被計測部位が撮像部５１の撮像範囲に入るように、培養容器収容棚部３２が計測ユニット５に向かってスライドする。　これにより、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０と培地容器Ｕ１０とを備える複数の細胞培養ユニットＵを多段に格納して、細胞培養ユニットＵごとに細胞培養を個別に行うにあたり、全ての細胞培養ユニットＵにおける細胞培養の進行状況を、一つの計測ユニット５で計測することができる。

Description

細胞培養装置
　本発明は、細胞培養装置に関する。
　近年、医薬品の生産や、遺伝子治療、再生医療、免疫療法等の分野において、細胞や組織などを人工的な環境下で効率良く大量に培養することが求められている。
　このような細胞培養において、培地を培養容器に供給するための培地容器と、細胞培養に用いるための培養容器とをチューブにより接続して細胞培養ユニットを構成し、この細胞培養ユニットを用いて閉鎖系で細胞培養を行うことにより、コンタミネーションのリスクを回避して、細胞を増殖させることが行われている。
　この細胞培養ユニットでは、一般に培地は冷蔵保存の必要があるため、培地容器は保冷室に配置される。また、細胞培養では、温度や空気環境等の制御が必要なため、培養容器はインキュベータ内に配置される。そして、培地容器から培養容器へチューブを経由して培地が移送される。
　また、例えば、特許文献１には、この種の培養ユニットを多段に格納して細胞培養を行う培養装置が開示されている。
国際公開第２００７／０５２７１６号パンフレット
　しかしながら、特許文献１に記載の培養装置では、培養容器(培養バッグ)内の増殖された細胞数などを観察するために、培養容器内の細胞を他の容器（細胞接種カセット又はダミーカセット）に導いて、ＣＣＤカメラを用いて撮像している。しかも、全ての培養ユニットが同様の構成とされており、複雑な装置構成となっている。
　本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、細胞とともに培地を供給して細胞培養を行う培養容器と、培地を前記培養容器に供給するための培地容器とを備える複数の細胞培養ユニットを多段に格納して、細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行うにあたり、全ての細胞培養ユニットにおける細胞培養の進行状況を、一つの計測ユニットで計測することができる細胞培養装置の提供を目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る細胞培養装置は、細胞とともに培地を供給して細胞培養を行う培養容器と、前記培養容器に培地を供給する培地容器とを少なくとも備え、前記培養容器と前記培地容器とが移送チューブで接続された複数の細胞培養ユニットを筐体内に多段に格納して、前記細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行う細胞培養装置であって、高さ方向に沿って複数のスライドレールが多段に列設された支持フレームが前記筐体内に設置され、前記スライドレールのそれぞれに、前記培養容器が収容される培養容器収容棚部をスライド可能に取り付けて、前記筐体の背板部と前記培養容器収容棚部との間に、撮像部を備える計測ユニットが上下に移動可能に設置され、前記計測ユニットが、計測対象となる細胞培養ユニットの計測位置に到達すると、当該細胞培養ユニットが備える前記培養容器の被計測部位が前記撮像部の撮像範囲に入るように、当該細胞培養ユニットが備える前記培養容器を収容する前記培養容器収容棚部が前記計測ユニットに向かって移動する構成としてある。
　このような構成とすることで、培養容器と培地容器とを備える複数の細胞培養ユニットを多段に格納して、細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行うにあたり、全ての細胞培養ユニットについて、隣接する細胞培養ユニットと干渉することなく、計測対象の細胞培養ユニットにおける細胞培養の進行状況を一つの計測ユニットで計測することができる。
　また、前述した特許文献１に記載の培養装置では、培地容器（培地バッグ）と培養容器（培養バッグ）とが、同一の恒温槽内に格納されており、これらの容器のそれぞれに適した温度環境下で、細胞培養を行うことができなかった。
　本発明は、上記の事情に鑑み、細胞とともに培地を供給して細胞培養を行う培養容器と、培地を前記培養容器に供給するための培地容器とを備える複数の細胞培養ユニットを多段に格納して、細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行うにあたり、培養容器と培地容器のそれぞれに適した温度環境下で細胞培養を効率よく行うことができる細胞培養装置を提供するために下記の構成とすることもできる。
　すなわち、本発明に係る細胞培養装置は、前記培養容器が格納されるインキュベート槽と、前記培地容器が格納される保冷槽とを備え、前記インキュベート槽と前記保冷槽とのそれぞれに、高さ方向に沿って複数のスライドレールが多段に列設されたインキュベート槽側支持フレームと保冷槽側支持フレームとを設置して、前記インキュベート槽側支持フレームに多段に列設された前記スライドレールのそれぞれに、前記培養容器収容棚部をスライド可能に取り付けるとともに、前記保冷槽側支持フレームに多段に列設された前記スライドレールのそれぞれに、前記培地容器を収容する培地容器収容棚部をスライド可能に取り付けて、前記インキュベート槽と前記保冷槽とに、前記培養容器収容棚部と前記培地容器収容棚部とを対をなして別々に設けた構成としてもよい。
　このような構成とすることで、培養容器と培地容器とを備える複数の細胞培養ユニットを多段に格納して、細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行うにあたり、培養容器と培地容器のそれぞれに適した温度環境下で細胞培養を効率よく行うことができる。
　また、培地容器と培養容器とをチューブにより接続して細胞培養ユニットを構成し、閉鎖系で細胞培養を行うに際しては、培地容器から培地を培養容器に供給するときなどの細胞培養の過程で、培養容器に気泡が入り込んでしまうことがある。培養容器に気泡が入り込んでしまうと、培養容器内の培養環境が均一とならずに、細胞培養の効率が低減してしまうことが懸念される。細胞培養を終えた後に培養容器の内容物を取り出す際に、その液送を気泡が妨げてしまうことも考えられるが、前述した特許文献１に記載の培養装置では、これらのことが全く考慮されていない。
　閉鎖系を維持したまま培養容器に入り込んだ気泡を取り除くには、例えば、培養容器とともに閉鎖系を形成する培地容器などに、当該気泡を流入させることが考えられる。しかしながら、気泡を取り除く操作を終えるタイミングを誤ってしまうと、気泡が培養容器に残ってしまったり、培養容器の内容物まで培地容器などに流入させてしまったりすることになる。
　本発明は、上記の事情に鑑み、細胞とともに培地を供給して細胞培養を行う培養容器と、培地を前記培養容器に供給するための培地容器とを備える細胞培養ユニットを格納して、この細胞培養ユニットにおいて細胞培養を行うにあたり、細胞培養の過程で培養容器に入り込んだ気泡を取り除く操作をする際に、その操作を終了するタイミングを判断することができる細胞培養装置を提供するために下記の構成とすることもできる。
　すなわち、本発明に係る細胞培養装置は、前記培養容器収容棚部又は前記培地容器収容棚部が、重量検知手段を備え、細胞培養の過程で前記培養容器内に入り込んだ気泡を取り除くにあたり、当該気泡を、前記移送チューブを通して前記培地容器に移送するとともに、前記培養容器収容棚部又は前記培地容器収容棚部が備える重量検知手段が、前記培養容器又は前記培地容器の重量変化を検知して、気泡の移送操作を終了する構成としてもよい。
　このような構成とすることで、培養容器と培地容器とを備える細胞培養ユニットを格納して、この細胞培養ユニットにおいて細胞培養を行うにあたり、細胞培養の過程で培養容器に入り込んだ気泡を取り除く操作をする際に、その操作を終了するタイミングを判断して、自動的に又は手動で操作を終了することができる。
　また、細胞培養の過程で培養容器に入り込んだ気泡を取り除くことに加え、培養容器の内容物を取り出す際には、内容物の残留が抑制されることが望まれるが、前述した特許文献１に記載の培養装置では、これらのことが全く考慮されていない。
　本発明は、上記の事情に鑑み、細胞とともに培地を供給して細胞培養を行う培養容器と、培地を前記培養容器に供給するための培地容器とを備える細胞培養ユニットを格納して、この細胞培養ユニットにおいて細胞培養を行うにあたり、細胞培養の過程で培養容器に入り込んだ気泡を容易に取り除くとともに、培養容器の内容物を取り出す際に、内容物が培養容器に残留することを抑制することができる細胞培養装置を提供するために下記の構成とすることもできる。
　すなわち、本発明に係る細胞培養装置は、前記培養容器収容棚部が、前記培養容器が備える液送用のポートが下位又は上位に位置するように、前記培養容器を傾かせるための傾斜手段を備える構成としてもよい。
　このような構成とすることで、培養容器と培地容器とを備える細胞培養ユニットを格納して、この細胞培養ユニットにおいて細胞培養を行うにあたり、細胞培養の過程で培養容器に入り込んだ気泡を容易に取り除くとともに、培養容器の内容物を取り出す際に、内容物の残留を抑制することができる。
　本発明によれば、培養容器と培地容器とを備える複数の細胞培養ユニットを多段に格納して、細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行うにあたり、全ての細胞培養ユニットについて、隣接する細胞培養ユニットと干渉することなく、計測対象の細胞培養ユニットにおける細胞培養の進行状況を一つの計測ユニットで計測することができる。
本発明の実施形態に係る細胞培養装置の外観概略図である。 本発明の実施形態に係る細胞培養装置の外観概略図である。 本発明の実施形態に係る細胞培養装置に格納される細胞培養ユニットの一例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る細胞培養装置のインキュベート槽の内部を断面視する説明図である。 本発明の実施形態に係る細胞培養装置の培地容器収容棚部を手前に引き出した状態を平面視して示す説明図である。 本発明の実施形態に係る細胞培養装置の培養容器収容棚部がスライドして移動する状態を平面視して示す説明図である。 本発明の実施形態に係る細胞培養装置の培養容器収容棚部がスライドして移動する状態を平面視して示す説明図である。 本発明の実施形態に係る細胞培養装置の培養容器収容棚部がスライドして移動する状態を平面視して示す説明図である。 図６のＢ－Ｂ断面図である。 図５のＡ－Ａ断面図である。
　以下、本発明に係る細胞培養装置の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
　本実施形態において、細胞培養装置１は、複数の細胞培養ユニットＵを多段に格納して、それぞれの細胞培養ユニットＵごとに細胞培養を個別に行うための装置である。かかる細胞培養装置１の外観概略図を図１及び図２に示すが、細胞培養装置１は、筐体２内が断熱壁２０によって、所定の温度に調整可能なインキュベート槽３と保冷槽４とに仕切られた二槽構造となっている。そして、インキュベート槽３と保冷槽４とには、それぞれ独立して開閉できる前扉３ａ，４ａが設けられている。
　細胞培養装置１に格納される細胞培養ユニットＵは、例えば、図３に示すように、細胞培養に用いるための第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０と、これらの培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に培地を供給するための培地容器Ｕ１０と、これらの容器Ｕ１０，Ｕ２０，Ｕ３０を接続するための移送チューブＵ４０及び培養容器接続チューブＵ４２とを備えたものとすることができる。
　第一の培養容器Ｕ２０は、細胞を注入して、最初に細胞培養が行われる培養容器であり、例えば、細胞を活性化させるための細胞培養に用いる活性化培養容器などとして好適に用いることができる。第一の培養容器Ｕ２０を活性化培養容器として用いてリンパ球などの浮遊系細胞を活性化させる場合、第一の培養容器Ｕ２０内の底面には、抗ＣＤ３抗体などの細胞を活性化させる物質が固相化される。
　第二の培養容器Ｕ３０は、第一の培養容器での細胞培養の後に、第一の培養容器における細胞懸濁液を移し換えて細胞培養を行うための容器であり、例えば、細胞を増殖させるための細胞培養に用いる増幅培養容器などとして好適に用いることができる。
　このように、第一の培養容器Ｕ２０を活性化培養容器として用いるとともに、第二の培養容器Ｕ３０を増幅培養容器として用いることで、リンパ球などの浮遊系細胞を好適に増殖させることが可能となる。
　本実施形態において、これらの容器は、培地容器Ｕ１０、第二の培養容器Ｕ３０、第一の培養容器Ｕ２０の順に、移送チューブＵ４０に接続されている。なお、裏側から見た場合には、第一の培養容器Ｕ２０、第二の培養容器Ｕ３０、培地容器Ｕ１０の順に、移送チューブＵ４０に接続されており、これらの順は同一である。
　培地容器Ｕ１０は、送液用（送入及び送出を含む）のポートＵ１１を備え、このポートＵ１１において移送チューブＵ４０に接続されている。
　第一の培養容器Ｕ２０は、送液用のポートＵ２１を備え、このポートＵ２１において移送チューブＵ４０に接続されている。
　ポートＵ２１は、図３に示すように、第一の培養容器Ｕ２０の周縁部における移送チューブＵ４０側であって、かつ第二の培養容器Ｕ３０に対して最も反対側に設けることが好ましい。このようにすれば、第一の培養容器Ｕ２０から内容物を送出するにあたり、すなわち、第一の培養容器Ｕ２０から細胞懸濁液を第二の培養容器Ｕ３０に移送するにあたり、第一の培養容器Ｕ２０をこのポートＵ２１が下になるように傾けることで、細胞懸濁液が第一の培養容器Ｕ２０に残留することを抑制することが可能となる。
　また、培地容器Ｕ１０から培地を第一の培養容器Ｕ２０に供給するときなどの細胞培養の過程で第一の培養容器Ｕ２０に入り込んだ気泡を取り除くにあたり、ポートＵ２１が上になるように第一の培養容器Ｕ２０を傾けることで、第一の培養容器Ｕ２０に入り込んだ気泡をポートＵ２１の近傍に集めて、ポートＵ２１から容易に取り除くことが可能となる。
　第二の培養容器Ｕ３０は、送液用のポートＵ３１及びポートＵ３２を備え、２本の培養容器接続チューブＵ４２の一方の端部がこれらのポートに接続され、他の端部が移送チューブＵ４０に接続されている。移送チューブＵ４０における培養容器接続チューブＵ４２の接続部の間には、ポンプＵ４１が取り付けられている。
　すなわち、細胞培養ユニットＵには、ポンプは１つのみ備えられており、第二の培養容器Ｕ３０は、第二の培養容器Ｕ３０と移送チューブＵ４０とを接続する培養容器接続チューブＵ４２により、移送チューブＵ４０におけるポンプＵ４１の両側で、移送チューブＵ４０に接続された構成となっている。
　ポートＵ３１は、図３に示すように、第二の培養容器Ｕ３０の周縁部における移送チューブＵ４０側であって、かつ培地容器Ｕ１０に対して最も反対側に設けることが好ましい。このようにすれば、第二の培養容器Ｕ３０から内容物を送出するにあたり、すなわち、例えば、第二の培養容器Ｕ３０から細胞懸濁液を空となった培地容器Ｕ１０に移送して回収する場合には、第二の培養容器Ｕ３０をこのポートＵ３１が下になるように傾けることで、細胞懸濁液が第二の培養容器Ｕ３０に残留することを抑制することが可能となる。
　また、第一の培養容器Ｕ２０から細胞懸濁液を第二の培養容器Ｕ３０に移送するときや、培地容器Ｕ１０から培地を第二の培養容器Ｕ３０に供給するときなどの細胞培養の過程で第二の培養容器Ｕ３０に入り込んだ気泡を取り除くにあたり、ポートＵ３１が上になるように第二の培養容器Ｕ３０を傾けることで、第二の培養容器Ｕ３０に入り込んだ気泡をポートＵ３１の近傍に集めて、ポートＵ３１から容易に取り除くことができる。
　これらの容器におけるポート数は、特に限定されるものではなく、その個数は任意のものにすることができる。図３の例では、第一の培養容器Ｕ２０には、ポートＵ２１の他に、細胞注入用のポートＵ２２が備えられている。また、第二の培養容器３０には、ポートＵ３１，Ｕ３２の他に、増殖因子などを注入するための予備ポートＵ３３とサンプリング用のポートＵ３４が備えられている。
　容器間で送液を行わない時は、各容器からの流路は、クリップなどの閉塞部材Ｕ４４によって閉塞されている。すなわち、図３の例では、各容器とポンプＵ４１間の流路はクリップ止めされている。そして、容器間で送液を行うにあたって、送液を行う２つの容器についての閉塞部材Ｕ４４のみ閉塞を解除して流路を開放し、ポンプＵ４１による送液を行う。
　このように構成された細胞培養ユニットＵにおいて細胞培養を行うには、まず、第一の培養容器Ｕ２０にポートＵ２２から細胞を注入する。
　次に、ポンプＵ４１を作動させ、このポンプＵ４１によって、図３に示すように、培地容器Ｕ１０から第一の培養容器Ｕ２０へ培地を移送する（同図矢印（１））。そして、第一の培養容器Ｕ２０において、所定の期間、細胞培養が行われる。
　第一の培養容器Ｕ２０における細胞培養の後、ポンプＵ４１によって、第一の培養容器Ｕ２０から第二の培養容器Ｕ３０へ細胞懸濁液を移送し（同図矢印（２））、次いで培地容器Ｕ１０から第二の培養容器Ｕ３０へ培地を移送する（同図矢印（３））。
　このとき、第一の培養容器Ｕ２０から第二の培養容器Ｕ３０への細胞懸濁液の移送は、ポンプＵ４１の培地容器Ｕ１０側において移送チューブＵ４０に接続された培養容器接続チューブＵ４２を経由して行う。
　また、培地容器Ｕ１０から第二の培養容器Ｕ３０への培地の移送は、ポンプＵ４１の第一の培養容器Ｕ２０側において移送チューブＵ４０に接続された培養容器接続チューブＵ４２を経由して行う。
　このような細胞培養ユニットＵによれば、培地容器Ｕ１０から第一の培養容器Ｕ２０への培地の移送と、第一の培養容器Ｕ２０から第二の培養容器Ｕ３０への細胞懸濁液の移送と、培地容器Ｕ１０から第二の培養容器Ｕ３０への培地の移送の３系統の移送を、１台のポンプＵ４１のみを使用することで、適切に行うことができる。
　培地容器Ｕ１０は、一般に、格納している培地のｐＨが培養期間中に大きく変化しないように、酸素及び二酸化炭素に対するガスバリア性を有するものが用いられる。培地中に含まれている高濃度の炭酸ガスが空気中に抜け、培地中の炭酸ガス濃度が低下し、結果としてｐＨが上昇することを回避するため、培地容器Ｕ１０の内部から二酸化炭素が外部に漏れ出るのをできるだけ少なくすることが望ましく、また培地の酸化を防ぐことが望ましいためである。
　第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０は、軟包材を材料として袋状（バッグ型）に形成されており、内容物を確認できるように、一部又は全部が透明性を有している。また、これらの培養容器は、細胞の培養に必要なガス透過性（酸素及び二酸化炭素透過性）を有していることが必要であり、３７℃、５％二酸化炭素濃度の培養環境下で使用することが好ましい。さらに、高い細胞増殖効率を実現するために、低細胞毒性、低溶出性、及び放射線滅菌適性を有することが好ましい。
　このような条件を満たす培養容器の材料としては、ポリエチレン系樹脂が好ましい。このポリエチレン系樹脂としては、ポリエチレン、エチレンとα－オレフィンの共重合体、エチレンと酢酸ビニルの共重合体、エチレンとアクリル酸やメタクリル酸共重合体と金属イオンを用いたアイオノマー等が挙げられる。また、ポリオレフィン、スチレン系エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、シリコーン系熱可塑性エラストマー、シリコーン樹脂等を用いることもできる。
　培地容器Ｕ１０、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０の形状及びこれらの収容部の形状は、特に限定されず、図３の例では、長方形状としている。これらの容器は、四辺をヒートシールにより密封して製造でき、またブロー成形による一体成型バッグとして製造することもできる。
　各ポートは、移送チューブＵ４０側に配置することが好ましく、収容部を、チューブの取り付け部分に向かって次第に狭くなるようにすることも好ましい。
　移送チューブＵ４０及び培養容器接続チューブＵ４２の材料は、使用環境に合わせて適宜選択すれば良いが、ガス透過性に優れるものが望ましい。例えば、シリコーンゴム、軟質塩化ビニル樹脂、ポリブタジエン樹脂、エチレン－酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、シリコーン系熱可塑性エラストマー、スチレン系エラストマー等を用いることができる。また、スチレン系エラストマーとしては、例えば、ＳＢＳ（スチレン・ブタジエン・スチレン）、ＳＩＳ（スチレン・イソプレン・スチレン）、ＳＥＢＳ（スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン）、ＳＥＰＳ（スチレン・エチレン・プロピレン・スチレン）等を用いることができる。
　図３において、例えば、移送チューブＵ４０におけるポンプＵ４１を取り付ける部分にシリコーンチューブを用い、その他の部分に軟質塩化ビニル樹脂チューブを好適に用いることができる。
　また、移送チューブＵ４０におけるチューブ間の接続は、ルアーコネクターやその他の連結手段により行うことができる。さらに、移送チューブＵ４０において、例えばピンチバルブや二方活栓、三方活栓等の流路開閉手段を設けても良い。
　ポンプＵ４１の種類は特に限定されないが、細胞培養ユニットＵにおける閉鎖系を実現しやすいことから、ペリスタポンプ（Ｒ）などのチューブローラポンプを好適に用いることができる。
　本実施形態では、このような細胞培養ユニットＵを細胞培養装置１に格納するが、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０は、細胞培養に好適な温度（例えば、３７℃）に維持されるように温度調整されたインキュベート槽３に格納され、培地容器Ｕ１０は、培地の保存に好適な温度（例えば、４℃）に維持されるように温度調整された保冷槽４に格納される。
　図４に示すように、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０が格納されるインキュベート槽３には、複数のスライドレール３１が高さ方向に沿って多段に列設されたインキュベート槽側支持フレーム３０が設置されている。このインキュベート槽側支持フレーム３０に列設されたスライドレール３１のそれぞれには、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を収容する培養容器収容棚部３２が、スライド可能に取り付けられて手前に引き出せるようになっている。このようにすることで、培養容器収容棚部３２に第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を据えつけたり、取り外したりする際に、培養容器収容棚部３２を手前に引き出して、これらの作業が容易にできるようにしてある。
　なお、図４に示す例では、培養容器収容棚部３２には、その手前側に細胞培養ユニットＵを構成するポンプＵ４１、閉塞部材Ｕ４４を取り付けているが、移送チューブＵ４０などの図示は省略してある。
　また、培地容器Ｕ１０が格納される保冷槽４においても同様に、複数のスライドレール４１が高さ方向に沿って多段に列設された保冷槽側支持フレーム４０が設置されている。そして、保冷槽側支持フレーム４０に列設されたスライドレール４１のそれぞれに、培地容器Ｕ１０を収容する培地容器収容棚部４２が、スライド可能に取り付けられて手前に引き出せるようになっている。これにより、培地容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を据えつけたり、取り外したりする際にも、培地容器収容棚部４２を手前に引き出して、これらの作業が容易にできるようにしてある（図５参照）。
　なお、図５は、培地容器収容棚部４２を手前に引き出した状態を平面視して示しており、培地容器収容棚部４２には、その手前側に細胞培養ユニットＵを構成する閉塞部材Ｕ４４を取り付けているが、培地容器Ｕ１０に設けられたポートＵ１１及び移送チューブＵ４０の図示は省略してある。
　このように、本実施形態にあっては、所定の温度に調整されたインキュベート槽３と保冷槽４とに、培養容器収容棚部３２と培地供給容器収容棚部４２とを対をなして別々に設け、培養容器収容棚部３２に第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を収容するとともに、培地供給容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を収容するようにして、複数の細胞培養ユニットＵを多段に格納できるようにしてある。このようにすることで、本実施形態の細胞培養装置１によれば、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０と培地容器Ｕ１０のそれぞれに適した温度環境下で、複数の細胞培養ユニットＵを独立した状態で多段に格納して、それぞれの細胞培養ユニットＵごとに細胞培養を個別に行うことができる。
　なお、図２では、対になった培養容器収容棚部３２と培地容器収容棚部４２とを手前に引き出した状態を示しているが、作図上、これらに収容される細胞培養ユニットＵや、その他の付属機器などの図示は省略している。
　また、本実施形態にあっては、インキュベート槽側支持フレーム３０に取り付けられた培養容器収容棚部３２やその他の付属機器を、インキュベート槽側支持フレーム３０ごとインキュベート槽３から取り出すことができるように、インキュベート槽側支持フレーム３０は、インキュベート槽３に出し入れ自在に設置されている。同様に、保冷槽側支持フレーム４０も保冷槽４に出し入れ自在に設置されており、保冷槽側支持フレーム４０に取り付けられた培地容器収容棚部４２やその他の付属機器を、保冷槽側支持フレーム４０ごと保冷槽４から取り出すことができるようにしてある。これにより、細胞培養装置１の筐体２内に設置された機器類は、これらの支持フレーム３０，４０ごと取り出したり、各槽内に設置したりすることができるようになっている。
　細胞培養装置１をこのように構成することで、例えば、細胞培養装置１をメンテナンスなどする際に、筐体２内に設置された機器類を支持フレーム３０，４０ごと取り出して、筐体２側の作業スペースを確保することができ、これによって細胞培養装置１をメンテナンスなどする際の作業性をよくすることができる。さらに、例えば、細胞培養装置１に異常が発生したときなどには、細胞培養ユニットＵを一つずつ取り出したりせずに、支持フレーム３０，４０ごと全部の細胞培養ユニットＵを取り出して、短時間で対応することが可能になる。
　支持フレーム３０，４０を筐体２内から取り出した後、これらは台車に載せて移動するようにしてもよいが、支持フレーム３０，４０には、これらを容易に移動できるようにキャスターなどの移動手段を設けてもよい。
　また、本実施形態にあっては、細胞培養装置１に複数の細胞培養ユニットＵを格納して、それぞれの細胞培養ユニットＵで細胞培養を行うにあたり、細胞培養ユニットＵが備える第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０における細胞培養の進行状況を計測するための計測ユニット５が、細胞培養装置１の筐体２の背板部２１と培養容器収容棚部３２との間に設置されている（図４参照）。
　計測ユニット５は、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の被計測部位を撮像する撮像部５１を備え、撮像データを解析して細胞数や細胞密度などを算出することによって、細胞培養の進行状況を計測することができるようになっていれば、その具体的な構成は問わない。図示する例では、ＣＣＤカメラと対物レンズとを有する撮像部５１と、撮像部５１に対向して配置された照明部５２とを備えており、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の被撮像部位に上方から照明光を照射しつつ、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の被撮像部位を下方から撮像できるようになっている。
　特に図示しないが、本実施形態のように、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０が軟包材を材料として袋状（バッグ型）に形成されている場合には、計測ユニット５には、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の被撮像部位を撮像する際に、当該被撮像部位を押さえ付けて、その撓みをなくした状態で培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の内部を明瞭に撮像できるように、押さえ部材を備えるようにしてもよい。
　計測ユニット５は、細胞培養装置１に格納された全ての細胞培養ユニットＵについて、その細胞培養の進行状況を計測することができるように、筐体２内を上下に移動できるように設置される。例えば、インキュベート槽側支持フレーム３０に取り付けられた支柱５０に、モータなどの動力源により上下に移動できるように設置することができる。
　さらに、本実施形態において、細胞培養ユニットＵは、第一の培養容器Ｕ２０と第二の培養容器Ｕ３０とを備えるが、それぞれの培養容器Ｕ２０，Ｕ３０における細胞培養の進行状況を計測できるように、計測ユニット５は、図８に矢印で示すように、水平方向にも移動できるようにすることができる。
　図８に示す例では、計測ユニット５を水平方向に移動できるようにガイド部材５０ａ、５０ｂに保持し、かかるガイド部材５０ａ、５０ｂを支柱５０に上下移動可能に取り付けているが、具体的な機構はこれに限定されない。
　また、本実施形態において、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を収容する培養容器収容棚部３２は、手前に引き出せるだけでなく、奥側に向かってもスライド可能とされている。これにより、計測ユニット５が筐体２内を移動して、計測対象の細胞培養ユニットＵの計測位置に到達すると、かかる細胞培養ユニットＵの第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を収容する培養容器収容棚部３２が、計測ユニット５に向かって移動するようにしてある（図４及び図８参照）。そして、培養容器収容棚部３２に収容された第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０の被計測部位が、計測ユニット５が備える撮像部５１の撮像範囲に入ると、計測ユニット５による細胞培養の進行状況の計測が開始される。
　このようにすることで、全ての細胞培養ユニットＵについて、隣接する細胞培養ユニットＵと干渉することなく、計測対象の細胞培養ユニットＵにおける細胞培養の進行状況を一つの計測ユニット５で計測することができる。
　ここで、図６～図８に、培養容器収容棚部３２がスライドして移動する状態を平面視して示すが、培養容器収容棚部３２は、図６に示す状態から手前に引き出されると図７に示す状態となり、これは、図４において最下段に示す培養容器収容棚部３２の位置に相当する。そして、図６に示す状態から計測ユニット５に向かって移動すると図８に示す状態となり、これは、図４において下から四段目に示す培養容器収容棚部３２の位置に相当する。
　なお、図６～図８に示す例では、培養容器収容棚部３２には、その手前側に細胞培養ユニットＵを構成するポンプＵ４１と閉塞部材Ｕ４４を取り付けているが、第一の培養容器Ｕ２０に設けられたポートＵ２１，Ｕ２２、第二の培養容器Ｕ３０に設けられたポートＵ３１，Ｕ３２，Ｕ３３，Ｕ３４、移送チューブＵ４０及び培養容器接続チューブＵ４２の図示は省略してある。
　また、前述したように、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０の内容物をそれぞれのポートＵ２１，Ｕ３１から移送するにあたり、これらのポートＵ２１，Ｕ３１が下になるように培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を傾けることで、内容物の残留を抑制することができる。これとともに、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に入り込んだ気泡を取り除くにあたり、これらのポートＵ２１，Ｕ３１が上になるように培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を傾けることで、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に入り込んだ気泡をポートＵ２１，Ｕ３１の近傍に集めて容易に取り除くことができる。
　本実施形態では、これを可能とするために、培養容器収容棚部３２は、ポートＵ２１，Ｕ３１が下位又は上位に位置するように、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を傾かせる傾斜手段としての揺動プレート３３を備えている。そして、この揺動プレート３３上に培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を据えつけることによって、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０が培養容器収容棚部３２に収容されるようになっている。
　本実施形態において、揺動プレート３３は、これを支持する四つの揺動アーム３４が対向する側縁のそれぞれに二つずつ取り付けられている。そして、これらの揺動アーム３４を回動させることによって、揺動プレート３３が揺動して培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に水平面に対する傾きが生じるようにしているが、揺動プレート３３の具体的な構成はこれに限定されない。培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に設けられたポートＵ２１，Ｕ３１の位置に応じて、当該ポートＵ２１，Ｕ３１が下位又は上位になるように高低差をつけて培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を傾かせることができるようになっていればよい。
　なお、本実施形態では、このような揺動アーム３４に支持された揺動プレート３３を傾斜手段として備えるが、上記したように培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を傾かせることができれば、所定の軸周りに回動して傾斜するように構成されたプレート上に培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を据えつけて、これを傾斜手段としてもよい。
　また、揺動プレート３３には、必要に応じて、図６～図９に示すように、第二の培養容器Ｕ３０の内容物を撹拌するための撹拌ローラ３６を設けてもよい。撹拌ローラ３６の具体的な構成は特に限定されず、第二の培養容器Ｕ３０の上面に押し付けられた状態で往復移動して、軟包材からなる第二の培養容器Ｕ３０を撓み変形させながら内容物を撹拌できるようになっていればよい。
　なお、図４では、撹拌ローラの図示を省略してある。
　また、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０に入り込んだ気泡をそれぞれのポートＵ２１，Ｕ３１から取り除くにあたり、取り除かれた気泡は、例えば、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０と、培地容器Ｕ１０との間の閉塞部材Ｕ４４の閉塞を解除して流路を開放し、ポンプＵ４１を作動することにより、移送チューブＵ４０を通して移送することにより、培地容器Ｕ１０に流入させることができる。このとき、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０の内容物も一緒に培地容器Ｕ１０に流入してしまうのを抑止するために、本実施形態にあっては、培地容器Ｕ１０が収容される培地容器収容棚部４２が、培地容器Ｕ１０の重量変化を検知する重量検知手段４３を備えている（図５及び図１０参照）。
　すなわち、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０の内容物が、気泡と一緒に移送チューブＵ４０を通って培地容器Ｕ１０側に移送されてくると、当該内容物により重量が増加する。このときの重量増加を検知して、自動的に又は手動でポンプＵ４１が停止するようにして、気泡の移送操作を終了するようにすれば、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の内容物が培地容器Ｕ１０に流入してしまうのを抑止することができる。そして、ポンプＵ４１を逆作動させることにより、移送チューブＵ４０内に残留する当該内容物を培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に戻すことができ、当該内容物を無駄にすることがない。
　なお、重量増加が検知されてからポンプＵ４１が停止するまでの期間、及びポンプＵ４１を逆作動させる期間は、移送チューブＵ４０内の体積やポンプＵ４１による送液速度などに応じて適宜設定することができる。
　また、本実施形態では、培地容器収容棚部４２が重量検知手段４３を備えているが、培養容器収容棚部３２が重量検知手段を備えるようにして、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０の内容物が流出する際の重量減少を検知して、気泡の移送操作を自動的に又は手動で停止するようにしても、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の内容物が培地容器Ｕ１０に流入してしまうのを抑止することができる。
　また、本実施形態では、培地容器Ｕ１０をトレー４４に載置して、このトレー４４を介して培地容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を収容するようにしている。すなわち、培地容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を直接据えつけるのでなく、培地容器Ｕ１０をトレー４４に載置して、このトレー４４ごと培地容器収容棚部４２に収容するようにしている。
　このようにすることで、例えば、細胞培養ユニットＵを細胞培養装置１に格納する作業をするに際して、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０も一緒にトレー４４に載せて運ぶことができる。これにより、培地容器収容棚部４２にトレー４４を載置して培地容器Ｕ１０を収容した後は、トレー４４から第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を取り出して、これらを培養容器収容棚部３２に据えつけることができ、これらの一連の作業を効率よく行うことができる。
　また、トレー４４を介して培地容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を収容するにあたり、図１０に示すように、培地容器Ｕ１０のポートＵ１１が設けられている側が低くなるように、トレー４４を傾けた状態にするのが好ましい。このようにすることで、培地容器Ｕ１０から培地を培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に供給する際に、培地容器Ｕ１０に培地が残留することを抑制することができる。
　以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
　例えば、細胞培養装置１に格納される細胞培養ユニットＵは、前述した例に限定されない。培養の対象となる細胞（培養細胞）とともに、この細胞を培養するために調製された培地が供給されて細胞培養を行う培養容器と、この培養容器に培地を供給するための培地容器とを備えていればよい。
　また、培地容器の接続個数は特に限定されず、１つ又は２つ以上の培地容器を移送チューブに接続して、細胞培養ユニットＵを構成することができる。さらに、細胞培養を終えた培養容器の内容物（細胞懸濁液）を回収する回収容器を移送チューブに接続して、細胞培養ユニットＵを構成することもできる。
　また、前述した実施形態では、細胞培養装置１の筐体内が断熱壁２０によって、インキュベート槽３と保冷槽４とに仕切られた二槽構造となっている例を示したが、培養容器収容棚部３２と培地容器収容棚部４２とが対をなしてインキュベート槽３と保冷槽４とに別々に設けられていれば、各槽３，４の具体的な構成は問わない。例えば、特に図示しないが、細胞培養装置１は、インキュベート槽３を形成する筐体と、保冷槽４を形成する筐体とを独立して設けてもよく、これらの筐体を連結させた構成としてもよい。
　この明細書に記載の文献及び本願のパリ優先の基礎となる日本出願明細書の内容を全てここに援用する。
　本発明は、閉鎖系で細胞を大量に培養する再生医療、免疫療法、抗体医薬生産などにおいて好適に利用することが可能である。
　１　　　　　細胞培養装置
　２　　　　　筐体
　２０　　　　　断熱壁
　３　　　　　インキュベート槽
　３０　　　　　インキュベート槽側支持フレーム
　３１　　　　　スライドレール
　３２　　　　　培養容器収容棚部
　３３　　　　　揺動プレート
　３４　　　　　揺動アーム
　４　　　　　保冷槽
　４０　　　　　保冷槽側支持フレーム
　４１　　　　　スライドレール
　４２　　　　　培地容器収容棚部
　４３　　　　　重量検知手段
　４４　　　　　トレー
　５　　　　　計測ユニット
　Ｕ　　　　　細胞培養ユニット
　Ｕ１０　　　　　培地容器
　Ｕ２０　　　　　第一の培養容器（培養容器）
　Ｕ３０　　　　　第二の培養容器（培養容器）
　Ｕ４０　　　　　移送チューブ
　Ｕ４１　　　　　ポンプ

Claims (10)

  1. 　細胞とともに培地を供給して細胞培養を行う培養容器と、前記培養容器に培地を供給する培地容器とを少なくとも備え、前記培養容器と前記培地容器とが移送チューブで接続された複数の細胞培養ユニットを筐体内に多段に格納して、前記細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行う細胞培養装置であって、
    　高さ方向に沿って複数のスライドレールが多段に列設された支持フレームが前記筐体内に設置され、前記スライドレールのそれぞれに、前記培養容器が収容される培養容器収容棚部をスライド可能に取り付けて、
    　前記筐体の背板部と前記培養容器収容棚部との間に、撮像部を備える計測ユニットが上下に移動可能に設置され、
    　前記計測ユニットが、計測対象となる細胞培養ユニットの計測位置に到達すると、当該細胞培養ユニットが備える前記培養容器の被計測部位が前記撮像部の撮像範囲に入るように、当該細胞培養ユニットが備える前記培養容器を収容する前記培養容器収容棚部が前記計測ユニットに向かって移動することを特徴とする細胞培養装置。
  2. 　前記計測ユニットが水平方向にも移動可能に設置された請求項１に記載の細胞培養装置。
  3. 　前記培養容器が格納されるインキュベート槽と、前記培地容器が格納される保冷槽とを備え、
    　前記インキュベート槽と前記保冷槽とのそれぞれに、高さ方向に沿って複数のスライドレールが多段に列設されたインキュベート槽側支持フレームと保冷槽側支持フレームとを設置して、
    　前記インキュベート槽側支持フレームに多段に列設された前記スライドレールのそれぞれに、前記培養容器収容棚部をスライド可能に取り付けるとともに、前記保冷槽側支持フレームに多段に列設された前記スライドレールのそれぞれに、前記培地容器を収容する培地容器収容棚部をスライド可能に取り付けて、
    　前記インキュベート槽と前記保冷槽とに、前記培養容器収容棚部と前記培地容器収容棚部とを対をなして別々に設けた請求項１又は２に記載の細胞培養装置。
  4. 　前記筐体内が断熱壁によって、前記インキュベート槽と前記保冷槽とに仕切られた二槽構造となっている請求項３に記載の細胞培養装置。
  5. 　前記インキュベート槽と前記保冷槽とのそれぞれに、前記インキュベート槽側支持フレームと前記保冷槽側支持フレームとを出し入れ自在に設置した請求項３又は４に記載の細胞培養装置。
  6. 　前記培養容器収容棚部又は前記培地容器収容棚部が、重量検知手段を備え、
    　細胞培養の過程で前記培養容器内に入り込んだ気泡を取り除くにあたり、当該気泡を、前記移送チューブを通して前記培地容器に移送するとともに、前記培養容器収容棚部又は前記培地容器収容棚部が備える重量検知手段が、前記培養容器又は前記培地容器の重量変化を検知して、気泡の移送操作を終了する請求項３～５のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  7. 　前記移送チューブに取り付けられたポンプを作動させて気泡の移送操作をし、前記ポンプを停止して気泡の移送操作を終了した後に、前記ポンプを逆作動させることによって、前記移送チューブ内の内容物が前記培養容器に戻される請求項６に記載の細胞培養装置。
  8. 　前記培養容器収容棚部が、前記培養容器が備える液送用のポートが下位又は上位に位置するように、前記培養容器を傾かせるための傾斜手段を備える請求項１～７のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  9. 　前記傾斜手段が、揺動アームに支持された揺動プレートである請求項８に記載の細胞培養装置。
  10. 　前記培地容器をトレーに載置して、前記トレーを介して前記培地容器収容棚部に前記培地容器を収容する請求項３～９のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
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