CN104073436B - 细胞培养装置、细胞培养系统以及细胞培养方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供细胞培养装置、细胞培养系统以及细胞培养方法，其能够抑制培养液的压力变动、且能抑制气泡流入到细胞培养部。本发明的细胞培养装置具有：培养细胞的细胞培养部(12)；储藏培养液的储藏部(14)；连接细胞培养部(12)与储藏部(14)的流路；设于流路的、将培养液从储藏部(14)输送到细胞培养部(12)的送液单元(16)；设于流路的、对施加给输送到细胞培养部(12)中的培养液的压力的变动进行抑制的压力均匀化单元(18)；以及设于细胞培养部(12)的流出口侧的流路(24E)的、向培养液施加特定压力的加压单元(22)。

Description

细胞培养装置、细胞培养系统以及细胞培养方法

技术领域

本发明涉及细胞培养装置、细胞培养系统以及细胞培养方法。

背景技术

作为细胞培养装置，已知有一边利用泵(送液单元)输送培养液使其循环一边进行细胞培养的细胞培养装置。此外，在日本专利第4330436号公报中公开了一种细胞培养装置，其设有气体腔室(空气挡板)，对泵(送液单元)的脉动进行吸收。

发明内容

发明所要解决的课题

另外，对于一边输送培养液一边进行细胞培养的细胞培养装置来说，需要持续长时间进行培养液的输送。因此，在使用注射器泵等一定容量的泵进行输送的情况下，需要大容量的注射器泵。由于这样大容量的注射器泵是大型的，因而无法置于显微镜的载物台上，难以定期观察细胞的培养状态。此外，若装置呈大型化，则可搬动性变差，因而在培养液的输送中，小型的管式泵等是适宜的。

此处，对于管式泵，其在结构上具有不能避免脉动、无法使培养液的流量恒定的问题。此外，本发明人反复进行了实验，结果确认到，若抑制脉动、将培养液的流量维持在一定范围内，则能够避免细胞的死亡。

此处，即使是在设置气体腔室的情况下，也无法充分吸收泵(送液单元)的脉动，培养液的压力发生变动，无法抑制流量的偏差。即，若由于温度的变化使气体腔室的体积变动，则作为空气挡板的弹性模量变动，因而难以维持一定的脉动抑制功能。此外，若温度上升，则气体腔室内的空气膨胀，在培养液中可能会混入气泡。并且，若为了回避上述问题而使气体腔室的容量为大容量，则装置会大型化。因此，希望有能够抑制泵的脉动的小型细胞培养装置。

另一方面，出于pH调整或细胞毒性等理由，细胞培养中所用的培养液通常含有碳酸系缓冲液成分。因此，在培养液中容易由于温度变化等而产生二氧化碳等气泡，该气泡为细胞死亡的原因，因而需要抑制气泡的产生。本发明人进行了上述的研究，结果发现，能够抑制泵的脉动、同时能够降低气泡产生的细胞培养装置是必要的，从而完成了本发明。

考虑到上述事实，本发明的课题在于提供可抑制培养液的压力变动且可抑制气泡流入到细胞培养部的细胞培养装置、细胞培养系统以及细胞培养方法。

【解决课题的手段】

本发明第1方式的细胞培养装置具有：培养细胞的细胞培养部；储藏培养液的储藏部；连接所述细胞培养部与所述储藏部的流路；送液单元，其设于所述流路，将所述培养液从所述储藏部输送到所述细胞培养部；压力均匀化单元，其设于所述流路，对施加给输送到所述细胞培养部中的所述培养液的压力的变动进行抑制；以及加压单元，其设于所述细胞培养部的流出口侧的所述流路，向所述培养液施加特定压力。

根据上述发明，培养液通过送液单元在流路中通过，从储藏部输送到细胞培养部。此处，在流路中设置有压力均匀化单元，对施加给输送到细胞培养部的培养液的压力的变动进行抑制。由此可抑制培养液的脉动、抑制流量的偏差。

此外，在细胞培养部的流出口侧的流路设置有加压单元。并且，通过加压单元对培养液施加特定的压力，可抑制培养液中的气体变成气泡，能够避免气泡所致的细胞死亡。因此，即使例如培养液的温度发生变化，也能够抑制气泡的发生。此外可通过对培养液施加压力使培养液中的气泡溶解。进一步地，若对培养液施加压力，则与仅配置压力均匀化单元的情况相比，能够进一步降低脉动。

此外，在送液单元所输送的培养液的流量发生变化的情况下，也可通过压力均匀化单元和加压单元抑制脉动，因而培养液的流量不会剧烈变动，能够对培养液的流量进行微调。由此，能够以适于细胞培养的流量输送培养液。如上所述，在具备压力均匀化单元、进一步在细胞培养部的流出口侧的流路配置加压单元时，能够得到实用的细胞培养装置。

对于本发明第2方式的细胞培养装置，在第1方式的发明中，所述压力均匀化单元具有：填充有所述培养液的流体室；在所述流体室中形成的流入口和流出口，该流入口和流出口与所述流路连接；以及挠性膜，其构成所述流体室内壁的一部分，并且随着所述流体室压力的变动而弯曲。

根据上述的发明，通过使挠性膜随着脉动而发生弯曲，能够增减流体室的容积、降低流体室的压力变动。此外，在使用气体腔室抑制压力变动的情况下，气体腔室的容积会根据温度的变化而发生变动，培养液的流量不稳定。利用本发明的压力均匀化单元，通过使用挠性膜，即使温度发生变化，流体室的容积也不会增减，能够使培养液的流量稳定。

对于本发明第3方式的细胞培养装置，在第2方式的发明中，所述流入口和所述流出口在所述流体室的相对的端部形成；所述流体室以从所述端部向着中央部缓慢扩宽的方式形成。

根据上述的发明，在向流体室填充培养液时，能够抑制气泡的卷入，避免由气泡所致的细胞的死亡。

对于本发明第4方式的细胞培养装置，在第3方式的细胞培养装置中，所述流体室在俯视图中是圆角的菱形形状。

根据上述的发明，能够抑制气泡进入到菱形形状的角部而发生残留。

对于本发明第5方式的细胞培养装置，在第1方式的细胞培养装置中，所述加压单元具有：与所述流路连接的加压部，其截面积小于所述流路；以及弹性膜，其构成所述加压部壁面的一部分，受到流入至所述加压部的所述培养液的压力的作用而发生弹性变形。

根据上述的发明，可以仅通过使培养液流入至加压部来对培养液施加压力。此时，若培养液呈特定以上的压力，则气泡溶解在培养液中，能够避免细胞的死亡。此外，例如，在连接宽度窄的管体进行加压的情况下，细胞在管体中堵住，流路的压力可能会发生变动。与此相对，若加压部壁面的一部分为弹性膜，则弹性膜发生弹性变形，可增加流路的宽度，从而能够抑制细胞堵塞。

对于本发明第6方式的细胞培养装置，在第1方式的发明中，在所述细胞培养部的流入口侧的所述流路设有用于除去气泡的气泡除去单元。

根据上述的发明，由于培养液中的气泡在流入到细胞培养部之前可利用气泡除去单元除去，因而能够避免气泡流入到细胞培养部而使细胞死亡。

对于本发明第7方式的细胞培养装置，在第1方式～第6方式的任意1个方式的发明中，所述压力均匀化单元具备2个以上。

根据上述的发明，与仅具备1个压力均匀化单元的情况相比，能够抑制培养液压力的变动。并且能够更细致地设定培养液的流量。

本发明第8方式的细胞培养系统具有第1方式～第7方式的任意1个方式所述的细胞培养装置以及容纳所述细胞培养装置的恒温器。

根据上述的发明，通过将细胞培养装置整体容纳在恒温器中，能够在适于细胞培养的温度下进行细胞培养。此外，能够抑制环境温度变化所致的气泡产生。需要说明的是，在细胞培养系统中，还可以包括用于对生长在细胞培养部的细胞进行观察的显微镜等观察单元。

本发明第9方式的细胞培养方法为使用第1方式～第7方式的任意1个方式所述的细胞培养装置来培养细胞的细胞培养方法，其中，该方法具有下述工序：在所述细胞培养部、所述储藏部以及所述压力均匀化单元的至少之一添加细胞的工序；以及利用所述加压单元对所述流路中的所述培养液进行加压，同时利用所述送液单元使所述流路中的所述培养液进行循环的工序。

根据上述的发明，在细胞添加工序中在细胞培养部、储藏部以及压力均匀化单元的至少之一添加细胞。所添加的细胞没有特别限定，例如为多能性细胞。通过添加细胞，由细胞分泌的分泌物散布在培养液中并流入到细胞培养部，可促进细胞的培养。此外，通过使培养液在循环工序中循环，能够将含有分泌物的培养液反复输送到细胞培养部。

发明的效果

本发明由于具有上述构成，因而可提供能够抑制培养液的压力变动且能够抑制气泡流入到细胞培养部的细胞培养装置、细胞培养系统以及细胞培养方法。

附图说明

图1为示出第1实施方式的细胞培养装置的整体构成的俯视图。

图2中，图2(A)示出了第1实施方式的压力均匀化机构，为从正面观察的截面图，图2(B)为2B-2B线截面图。

图3示出了培养液脉动时的第1实施方式的压力均匀化机构，为从正面观察的截面图。

图4示出了第1实施方式的空气阱(エアトラップ)，为从正面观察的放大图。

图5为第1实施方式的细胞培养部的分解立体图。

图6为第1实施方式的细胞培养部的截面图。

图7示出了第1实施方式的加压机构流入培养液前的状态，为从正面观察的要部放大截面图。

图8示出了第1实施方式的加压机构流入了培养液的状态，为从正面观察的要部放大截面图。

图9为示出了在未设有压力均匀化机构以及加压机构的比较例的细胞培养装置中经过时间与培养液的流量的关系的曲线图。

图10为示出了第1实施方式的细胞培养装置中经过时间与培养液的流量的关系的曲线图。

图11为示出了第2实施方式的细胞培养装置的整体构成的俯视图。

图12为示出了细胞培养装置的第1变形例的俯视图。

图13为示出了细胞培养装置的第2变形例的俯视图。

具体实施方式

(第1实施方式)

参照附图对具备本发明第1实施方式的细胞培养装置10的细胞培养系统100进行说明。本实施方式的细胞培养系统100为主要培养多能性细胞的装置，但并不限于此，也可作为培养其他细胞的装置来使用。需要说明的是，此处所说的多能性细胞是指具有分化为2种以上的细胞的能力的细胞。例如，多能性细胞包括胚胎干细胞(ES细胞)、精子干细胞(GS细胞)、胚胎生殖细胞(EG细胞)、人工多能性干细胞(iPS细胞)、培养纤维原细胞或骨髓干细胞来源的多能性细胞(Muse细胞)以及体性干细胞，但并不限定于此。此外，多能性细胞也可以来自各种生物。优选为来自包括人的哺乳类动物的多能性细胞，更优选为来自鼠的多能性细胞或来自灵长类的多能性细胞。特别优选为来自人的多能性细胞。

多能性细胞中，特别是胚胎干细胞(ES细胞)和人工多能性干细胞(iPS细胞)预计在近期的将来会用于再生医疗中。此处，胚胎干细胞(ES细胞)是指由人或鼠等哺乳动物的早期胚(例如囊胚泡)的内细胞团建立的、具有多能性以及基于自身复制的增殖能力的干细胞。此外，人工多能性干细胞(iPS细胞)是指可通过将特定的再编程因子(初期化因子)以DNA或蛋白质的形态导入到体细胞中而制作出的干细胞。特别是指与ES细胞具有大致同等的特性、例如具有分化多能性以及基于自身复制的增殖能力的体细胞来源的人工干细胞。

如图1所示，本实施方式的细胞培养系统100具有作为恒温器的培养箱102以及收纳在培养箱102中的细胞培养装置10。培养箱102只要为能够收纳细胞培养装置10的尺寸即可，内部温度维持在特定的温度。需要说明的是，在本实施方式中，为了在接近人的体温的温度下进行细胞培养，将培养箱102内维持在37度，但并不限定于此，只要维持在适于细胞培养的温度即可。此外，作为培养箱102，优选使用CO2培养箱102。

细胞培养装置10主要具备细胞培养部12、蓄液池(储藏部)14、循环泵(送液单元)16、压力均匀化机构(压力均匀化单元)18、空气阱(气泡除去单元)20、加压机构(加压单元)22。并且在各部连接管24A～24F构成循环流路26。需要说明的是，在本实施方式中，在细胞培养部12中形成的6个管道之中，使用2个管道进行培养。因此，循环泵16、压力均匀化机构18、空气阱20以及加压机构22各设有2个，但并不限于此，可以根据所使用的管道数设置更多的循环流路26。并且，在1个循环泵16上可以连接2个以上的管24。

下面对构成本实施方式的细胞培养装置10的各部进行说明。蓄液池14设于图1的下侧，在蓄液池14中储藏培养液。此外，在本实施方式中，在1个蓄液池14上连接2个循环泵16，但并不限于此，，也可以对各循环泵16独立地设置蓄液池14。

此处，对于储藏在蓄液池14中的培养液，可根据所培养的细胞选择适当的培养液。例如，作为用于培养ES细胞的培养液，可以使用添加有0.1mM的2-巯基乙醇、0.1mM的非必须氨基酸、2mM的L-谷氨酸、20％的KSR以及4ng/ml的bFGF的DMEM/F-12培养液。此外，作为用于iPS细胞诱导的培养液，可以使用含有10％～15％的FBS的DMEM、DMEM/F12、或者DME培养液。还包括市售的培养液(鼠ES细胞培养用培养液、灵长类ES细胞培养用培养液、无血清培养基等)。

蓄液池14藉由管24A与作为送液单元的循环泵16连接。作为循环泵16，可利用各种送液泵，优选低流量的小型泵。在本实施方式中，作为一例，使用蠕动方式的管式泵，但并不限定于此，也可使用其他泵。此外，在本实施方式中，以平均流量为0.75μl/min以下的流量进行培养液的输送。

循环泵16通过管24A从蓄液池14将培养液吸上来输送到管24B。由此，与管24B连接的压力均匀化机构18内的培养液被挤出，通过管24C输送到空气阱20中。与此同样地，培养液通过管24D被输送到细胞培养部12，进一步通过管24E被输送到蓄液池14。由此，培养液以层流的形式在细胞培养装置10中循环。需要说明的是，此处所说的层流是指流体的流线与壁面平行，是指并非为紊流的流场。优选层流是越靠近壁流速越小、通过与壁面离开一定距离以上而呈均匀流速的流场。

循环泵16藉由管24B与作为压力均匀化单元的压力均匀化机构18连接。如图2(A)所示，压力均匀化机构18主要具备上部区块40、下部区块42以及挠性膜44，通过将挠性膜44夹在上部区块40与下部区块42之间来形成。上部区块40和下部区块42为树脂制的区块，在上部区块40形成了上部区块40的下面凹下去的流体室46。

流体室46为填充有培养液的空间，在流体室46长度方向的一个端部形成贯通到上部区块40的上面的流入口40A，在该流入口40A与管24B连接。此外，在流体室46长度方向的另一端部形成贯通上部区块40的上面的流出口40B，与管24C连接。

此处，如图2(B)所示，流体室46在俯视图中形成为圆角的菱形形状。由此，将培养液从流入口40A流到流出口40B进行填充时，可抑制空气(气泡)残留在流体室46中。此外，在本实施方式中，通过在菱形形状的呈锐角的位置形成流入口40A和流出口40B，使流体室46的宽度从流入口40A向着流体室46的中央部缓慢地扩宽，从而在填充培养液时不易卷入气泡。锐角的角度θ优选为90度～5度、更优选为60度～8度、特别优选为30度～10度。需要说明的是，流体室46的角落不一定必须为圆形的，并且也可以不是菱形形状。

如图2(A)所示，在上部区块40的下面粘接挠性膜44，构成流体室46内壁的一部分。作为挠性膜44的材质，只要为以能够充分改变流体室46的容积的程度进行弯曲的材料就没有特别限定，例如可以为挠性树脂或橡胶等弹性体，也可以为具有挠性的金属。另外，其是以与培养液不发生反应的材质形成的，这自不消说。

此处，在流体室46的压力由于循环泵16的脉动等而增高的情况下，如图3所示，挠性膜44向下方弯曲、流体室46的容积增大。由此使流体室46的压力降低，可抑制循环流路26的压力变动。反之，在流体室46的压力降低的情况下，挠性膜44向上方弯曲、流体室46的容积减小。由此使流体室46的压力升高，能够抑制循环流路26的压力变动。如上所述，通过使挠性膜44随着流体室46的压力变动而发生弯曲，能够使压力均匀。

需要说明的是，在本实施方式中，在上部区块40的上面形成流入口40A和流出口40B，培养液从相对于流体室46垂直的方向流入，但并不限于此，也可以在上部区块40的两侧面形成流入口40A和流出口40B，使培养液从水平方向流入到流体室46中。

如图1所示，压力均匀化机构18藉由管24C与作为气泡除去单元的空气阱20连接。如图4所示，空气阱20具备阱主体48，在阱主体48的上面连接有管24C和管24D。并且在阱主体48的内部形成管24C与管24D连接而成的流路48A。

此处，在流路48A的中央部，流路48A的宽度扩宽，形成阱部48B。阱部48B的尺寸根据培养液的流量或气泡的发生程度形成适当的尺寸。由此，在流经流路48A的培养液中产生气泡O的情况下，在通过阱部48B期间向上方浮起，被壁面挡住，气泡O被捕获。被捕获的气泡O可通过将阱主体48中形成的排气口用的配管(未图示)打开而进行排气，也可利用基于加压机构22的加压进行除去。

如图1所示，空气阱20藉由管24D与细胞培养部12连接。细胞培养部12为进行细胞培养的俯视图大致为矩形状的部件，如图5所示，其具备树脂板30、聚甲基硅氧烷(PDMS)层32以及玻璃板34，将它们从上方起顺序叠置来形成。此外，在于玻璃板34的下方配置下压板38的状态下，从树脂板30的上方放置上压板36，利用上压板36与下压板38夹入树脂板30、PDMS层32以及玻璃板34。在该状态下，将螺栓41在上压板36形成的螺栓孔36A与下压板38形成的螺栓孔38A中插通并相互缔紧，形成细胞培养部12。

此处，在PDMS层32独立地形成有6条作为管道的狭缝状的槽32A。在本实施方式中，作为一例，槽32A是以宽0.5mm、长20mm、深0.5mm的方式形成的，但并不限于此，也可以以其他尺寸形成。此外，在各槽32A形成有流入口32B和流出口32C。需要说明的是，在本实施方式中，是在PDMS层32形成了槽32A，但也可使用其他材质的部件。例如可使用塑料、硅树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚苯乙烯、或者玻璃。

如图6所示，流入口32B与管24D连接，将培养液从管24D输送到细胞培养部12时，培养液到达在细胞培养部12的下部形成的培养室12B的一个端部。此处，在培养室12B有细胞生存，利用以层流形式流动的培养液进行培养。通过培养室12B的培养液从培养室12B的另一端部向上方移动，由与流出口32C连接的管24E流出。

如图1所示，细胞培养部12藉由管24E与作为加压单元的加压机构22连接。加压机构22为对于流经循环流路26的培养液施加预定压力的机构，如图7所示，加压机构22主要具备：上部区块50、隔膜底54、作为弹性膜的隔膜56、以及下部区块52。

上部区块50和下部区块52为树脂制的区块，在上部区块50设有2个贯通孔50A、50B，管24E、24F插通到各贯通孔50A、50B中。此外，在管24E、24F的内侧插入有内筒58、60，将管24E、24F由内筒58、60与贯通孔50A、50B的孔壁夹住。

下部区块52与上部区块50隔开间隔设置在上部区块50的下方，在下部区块52的中央部形成贯通孔52A。由此，后述的隔膜56向下方弹性变形时，不会与下部区块52接触。需要说明的是，也可以使下部区块52的上面凹陷形成凹部。

在上部区块50与下部区块52之间设置隔膜底54。隔膜底54为板状的树脂部件，在与上部区块50的贯通孔50A、50B对应的位置形成贯通隔膜底54的流路54A。此外，隔膜底54中央部的高度低于周端部。

在隔膜底54的下面安装有隔膜56。隔膜56为可弹性变形的膜状部件，在本实施方式中，其是以与隔膜底54相同的尺寸形成的，但并不限于此，只要为覆盖流路54A的尺寸，也可以为与隔膜底54不同的尺寸。进一步地，隔膜56与隔膜底54的周端部粘接，在隔膜56与隔膜底54的中央部之间形成宽度窄于循环流路26的窄幅部54B。

此处，将培养液从管24E输送到加压机构22时，培养液从隔膜底54的流路54A流到窄幅部54B。此时，培养液在窄幅部54B受到加压，如图8所示，隔膜56向下方弹性变形，窄幅部54B扩张。在发生了弹性变形的隔膜56产生复原力的作用，在流路54A收缩的方向上赋予力，培养液被施以特定的压力。需要说明的是，在本实施方式中，作为一例，按照可在10kPa下进行加压的方式对隔膜56的厚度等进行了调整，但并不限定于此，也可以在10kPa以上的压力下进行加压。

如图1所示，加压机构22藉由管24F与蓄液池14连接。并且，输送到蓄液池14的培养液经蓄液池14储藏后上吸到循环泵16中，在直至循环泵16停止为止的期间进行循环流路26的循环。

需要说明的是，在本实施方式中，仅在细胞培养部12有细胞生存，但并不限定于此，也可以在蓄液池14或加压机构22中添加细胞。这种情况下，在经循环泵16循环的培养液中混有由细胞分泌的分泌物，可促进细胞培养部12的细胞培养。

接下来对本实施方式的细胞培养装置10的作用进行说明。本实施方式的细胞培养装置10具备压力均匀化机构18，因而能够抑制培养液的压力由于循环泵16的脉动而发生变动。由此，不会产生流经细胞培养部12的培养液的压力发生变动而对细胞造成损害的情况。

此外，由于在细胞培养部12的流出口32C侧的循环流路26设有加压机构22，因而输送到细胞培养部12的培养液得到加压，能够抑制在培养液中产生气泡。进一步地，通过赋予特定压力以上的压力，能够将卷入到循环流路26中的气泡溶解在培养液中。如此，通过抑制气泡流入到细胞培养部12，能够避免气泡所致的细胞死亡。

此外，由于加压机构22是使用可弹性变形的隔膜56形成的，因而即使在流路54A狭窄的情况下，培养液中的细胞也不会堵塞，培养液能够稳定循环。

进一步地，在本实施方式的细胞培养装置10中，通过设置压力均匀化机构18与加压机构22，能够得到协同效应。即，即使是在仅利用压力均匀化机构18无法充分抑制压力变动的情况下，通过加压机构22对培养液加压也能抑制压力的变动，并且能够抑制培养液中产生气泡。

此外，由于本实施方式的细胞培养装置10中所需要的培养液的流量为0.75μl/min以下的低流量，因而能够使装置整体的尺寸小型化。由此，例如能够将装置整体由培养箱102中取出运至显微镜处，对细胞培养部12的培养室12B进行观察。

此外，在以低流量输送培养液的情况下，若仅变更循环泵16的流量设定，则脉动的影响大，因而无法进行细微的流量调整。与此相对，通过设置加压机构22，能够抑制流量的变动，能够进行流量的微调整。若能够进行流量的微调整，则能够得到培养条件的再现性。

(试验例)

此处，为了确认本实施方式的细胞培养装置10的效果，进行下述试验。

试验1：使用本实施方式的细胞培养装置10，利用微小流量计对输送到细胞培养部12的培养液的流量进行计测，示于图10。另外使用从细胞培养装置10中卸下压力均匀化机构18和加压机构22的比较例的细胞培养装置，利用微量流量计对输送到细胞培养部12的培养液的流量进行计测，示于图9。

试验2：使用本实施方式的细胞培养装置10，将输送到细胞培养部12的培养液的流量设定为0.3μl/min、0.5μl/min、0.75μl/min，在各情况下，在培养开始后第1天与第3天利用显微镜对在培养室12B中生存的iPS细胞的个数进行计数，记载于表1中。另外使用上述比较例的细胞培养装置实施同样的试验。需要说明的是，比较例的细胞培养装置中的培养液的平均流量为0.5μl/min。另外，任一培养均在CO2培养箱内进行，关于培养液，使用1.0×10⁵细胞/ml的培养液。

对试验结果进行观察，如图9所示，在比较例的细胞培养装置中，循环泵16的脉动直接在流量中反映，流量在-0.2μl/min～1.3μl/min的范围内周期性地变动。如此，在流量的变动大的情况下，会对细胞造成损害。如表1所示，在未设有压力均匀化机构18和加压机构22的比较例的细胞培养装置中，第3天细胞全部死亡。

与此相对，在连接有压力均匀化机构18和加压机构22的本实施方式的细胞培养装置10中，如图10所示，可确认到脉动得到抑制，培养液的流量平稳保持在0.5μl/min，可知能够在稳定的环境下进行细胞培养。

如表1所示，在本实施方式的细胞培养装置10中，至少到第3天为止未发生全部细胞死亡的情况。此外，在本实施方式的细胞培养装置10中，在所设定的任一流量下，流量(实测值)的变动幅度均较小，为设定值的20％以下。即，可以说本实施方式的细胞培养装置10在流量控制方面具有高分辨能力，在改变设定流量时，能够对设定值进行细微控制。例如，在要发现适于细胞培养的流量的情况下，若利用本实施方式的细胞培养装置10，则能够微细设定流量，能够提高最佳值的确定精度。若以表1所示的示例而言，则在0.3μl/min、0.5μl/min和0.75μl/min设定流量下，由于实测值相互无重复，因而能够精度良好地对各设定量下的效果进行比较研究。需要说明的是，在本示例中，可知在培养液的流量为0.5μm/min的情况下，能够实现较高的细胞生存率。此处，个数比超过100％是由细胞分裂所致的。此外，例如在进行细胞培养的情况下，能够对于用于细胞培养的设定流量进行更细微的调整，能够在最佳层流条件下进行培养。

根据本发明，能够将流量(实测值)的变动幅度抑制在设定值的0～50％的范围，例如，利用本实施方式的细胞培养装置10，能够将流量(实测值)的变动幅度抑制在设定值的3％～30％。

【表1】

(第2实施方式)

接下来对本发明第2实施方式的细胞培养装置70进行说明。需要说明的是，对于与第1实施方式同样的构成赋以相同符号，省略说明。

如图11所示，本实施方式的细胞培养装置70与第1实施方式同样地被收纳在培养箱102中并维持在37度。此外，细胞培养装置70具备细胞培养部12、蓄液池14、循环泵16、压力均匀化机构18、空气阱20以及加压机构22。进一步在空气阱20与培养室12B之间配置有第2压力均匀化机构72。第2压力均匀化机构72经管24G与细胞培养部12连接。

第2压力均匀化机构72具有与第1压力均匀化机构18同样的结构，按照能够抑制压力变动的方式来构成。需要说明的是，在本实施方式中，作为一例，将第2压力均匀化机构72设于空气阱20与细胞培养部12之间，但并不限定于此，也可将其连接于其他部分，例如可设于压力均匀化机构18与空气阱20之间。

利用本实施方式的细胞培养装置70，由于培养液流经压力均匀化机构18以及第2压力均匀化机构72，因而与仅设有压力均匀化机构18的第1实施方式相比，能够进一步抑制脉动。

上面对本发明的第1实施方式和第2实施方式进行了说明，但本发明并不限于这样的实施方式，可将实施方式组合使用，在不脱离本发明要点的范围内，可利用各种方式进行实施，这自不消说。例如，也可以为图12所示的不包含空气阱的细胞培养装置80。

此外，也可以为图13所示的流路不循环而将培养液从蓄液池14向着一个方向输送的细胞培养装置90。这种情况下，从蓄液池14输送到细胞培养部12的培养液经加压机构22排到废液槽92中。

Claims (7)

1.一种细胞培养装置，其具有：

培养细胞的细胞培养部；

储藏培养液的储藏部；

连接所述细胞培养部与所述储藏部的流路；

送液单元，其设于所述流路，将所述培养液从所述储藏部输送到所述细胞培养部；

压力均匀化单元，其设于所述流路，对施加给输送到所述细胞培养部的所述培养液的压力的变动进行抑制；以及

加压单元，其设于所述细胞培养部的流出口侧的所述流路，向所述培养液施加压力，

所述压力均匀化单元具有：

填充有所述培养液的流体室；

在所述流体室中形成的流入口和流出口，该流入口和流出口与所述流路连接；以及

挠性膜，其构成所述流体室内壁的一部分，并且随着所述流体室压力的变动而弯曲，

所述加压单元具有：

与所述流路连接的加压部，其截面积小于所述流路；以及

弹性膜，其构成所述加压部壁面的一部分，受到流入至所述加压部的所述培养液的压力的作用而发生弹性变形。

2.如权利要求1所述的细胞培养装置，其中，

所述流入口和所述流出口在所述流体室的相对的端部形成；

所述流体室以从所述端部向着中央部缓慢扩宽的方式形成。

3.如权利要求2所述的细胞培养装置，其中，所述流体室在俯视图中是圆角的菱形形状。

4.如权利要求1所述的细胞培养装置，其中，在所述细胞培养部的流入口侧的所述流路设有用于除去气泡的气泡除去单元。

5.如权利要求1～4的任一项所述的细胞培养装置，其中，所述压力均匀化单元具备2个以上。

6.一种细胞培养系统，其具有：

权利要求1～5的任一项所述的细胞培养装置、以及

容纳所述细胞培养装置的恒温器。

7.一种细胞培养方法，其为使用权利要求1～5任一项所述的细胞培养装置来培养细胞的细胞培养方法，其中，该方法具有下述工序：

在所述细胞培养部、所述储藏部以及所述压力均匀化单元的至少之一添加细胞的工序；以及

利用所述加压单元对所述流路中的所述培养液进行加压，同时利用所述送液单元使所述流路中的所述培养液进行循环的工序。