CN108368467A - 细胞培养装置和细胞培养系统 - Google Patents

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Abstract

提供细胞培养装置(100)，其包括：孵化器(5)，其能够将内部维持在适合细胞发育的环境；细胞培养容器(4)，其收纳在该孵化器(5)的内部；光学数据获取单元(1)，其用于获取该细胞培养容器(4)内的培养基的光学数据；培养基更换单元(2)，其用于更换细胞培养容器(4)内的培养基；以及控制部件(3)，基于由光学数据获取单元(1)获取的光学数据的经时的变化来决定培养基更换的时机。

Description

细胞培养装置和细胞培养系统
技术领域
本发明涉及能够自动更换细胞培养容器内的培养基的细胞培养装置和细胞培养系统。
背景技术
近年来，随着干细胞研究、再生医疗的发展，要求大量调制细胞。细胞在培养过程中吸收氧、养分等发育所需要的成分，排出二氧化碳、废物。因而，由于在长时间培养细胞时培养基会劣化，因此需要定期地更换培养基，作业人员必须时常检查培养基的劣化程度。但是，作业人员为了检查培养基的劣化程度，需要相对于孵化器取出或放入样本，此时，对细胞施加在温度等环境变化、搬运时产生的冲击等应力，有可能对细胞的发育产生影响。
作为自动更换培养基的系统，已知有一种利用输送机器人使培养容器在孵化器和培养基更换机器人之间移动的系统(例如参照专利文献1。)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002－262856号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1这样的自动培养基更换系统中，由于采用输送机器人等，因此系统变得非常复杂，发生系统错误的可能性升高。此外，由于相对于孵化器取出或放入细胞培养容器，因此会对细胞培养容器内的细胞施加在温度等环境变化、搬运时产生的冲击等应力。若为了避免这种状况而将系统设置在孵化器内，则鉴于孵化器内的多湿环境的原因存在机械的、电气的构造物发生故障的可能性，因此孵化器内的系统构成物优选为尽可能简单的结构。
本发明即是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供这样的细胞培养装置和细胞培养系统：能够根据培养基的劣化程度适时地简单更换细胞培养容器内的培养基，并且通过设为简单的结构，从而能够减轻系统故障的发生。
用于解决问题的方案
为了达到上述目的，本发明提供以下的手段。
本发明的一个技术方案是一种细胞培养装置，其包括：孵化器，其能够将内部维持在适合细胞发育的环境；细胞培养容器，其收纳在该孵化器的内部，该细胞培养容器用于保持细胞和培养基；光学数据获取单元，其用于获取该细胞培养容器内的培养基的光学数据；培养基更换单元，其用于更换所述细胞培养容器内的培养基；以及控制部件，所述光学数据获取单元包括用于向所述细胞培养容器内的培养基照射单色光的照射光学系统和用于测量穿过了所述细胞培养容器内的培养基之后的所述单色光的光强度的测量光学系统，所述培养基更换单元包括用于向所述细胞培养容器供给培养基的培养基供给部件和用于从所述细胞培养容器排出培养基的培养基排出部件，所述控制部件用于检测由所述测量光学系统测量的光强度的经时的变化，并基于该经时的变化来控制所述培养基供给部件和/或所述培养基排出部件。
根据该技术方案，能够利用简单的结构根据培养基的劣化适时地更换细胞培养容器内的培养基。
本发明的另一个技术方案是一种细胞培养装置，其包括：孵化器，其能够将内部维持在适合细胞发育的环境；细胞培养容器，其收纳在该孵化器的内部，该细胞培养容器用于保持细胞和培养基；光学数据获取单元，其用于获取该细胞培养容器内的培养基的光学数据；培养基更换单元，其用于更换所述细胞培养容器内的培养基；以及控制部件，所述光学数据获取单元包括：照射光学系统，其用于向所述细胞培养容器内的培养基照射单色光；分光器，其用于将从该照射光学系统照射来的单色光分割成两束；第1测量光学系统，其用于测量由该分光器分割了的单色光中的、穿过所述细胞培养容器内的培养基之前的一束单色光的光强度；以及第2测量光学系统，其用于测量由所述分光器分割了的单色光中的、穿过了所述细胞培养容器内的培养基之后的另一束单色光的光强度，所述培养基更换单元包括用于向所述细胞培养容器供给培养基的培养基供给部件和用于从所述细胞培养容器排出培养基的培养基排出部件，所述控制部件根据在所述第1测量光学系统和第2测量光学系统中测量的光强度来计算培养基的吸光量，检测计算出的吸光量的经时的变化，基于该经时的变化来控制所述培养基供给部件和/或所述培养基排出部件。
根据该技术方案，能够利用简单的结构根据培养基的劣化适时地更换细胞培养容器内的培养基。
本发明的另一个技术方案是一种细胞培养装置，其包括：孵化器，其能够将内部维持在适合细胞发育的环境；细胞培养容器，其收纳在该孵化器的内部，该细胞培养容器用于保持细胞和培养基；光学数据获取单元，其用于获取该细胞培养容器内的培养基的光学数据；驱动部件，其用于使该光学数据获取单元和所述细胞培养容器彼此相对移动；培养基更换单元，其用于更换所述细胞培养容器内的培养基；以及控制部件，所述光学数据获取单元包括用于向所述细胞培养容器内的培养基照射单色光的照射光学系统和用于测量从所述照射光学系统照射来的所述单色光的光强度的测量光学系统，所述培养基更换单元包括用于向所述细胞培养容器供给培养基的培养基供给部件和用于从所述细胞培养容器排出培养基的培养基排出部件，所述控制部件利用所述驱动部件使所述光学数据获取单元和所述细胞培养容器彼此相对移动，根据在从所述照射光学系统到所述测量光学系统的光路上未配置所述细胞培养容器时测量的第1光强度和在从所述照射光学系统到所述测量光学系统的光路上配置有所述细胞培养容器时测量的第2光强度来计算培养基的吸光量，检测计算出的吸光量的经时的变化，基于该经时的变化来控制所述培养基供给部件和/或所述培养基排出部件。
根据该技术方案，能够利用简单的结构根据培养基的劣化适时地更换细胞培养容器内的培养基。
上述技术方案也可以是，至少所述细胞培养容器、所述光学数据获取单元以及所述控制部件配置在所述孵化器的内部，所述控制部件具备用于与所述孵化器的外部之间收发信号的收发部，通过利用该收发部与设置在所述孵化器外部的外部控制部件之间收发信号来远程控制所述光学数据获取单元和所述培养基更换单元。
由此，由于能够从孵化器的外部控制该细胞培养装置，因此作业人员能够在任意的时机执行培养基更换。此外，由于不必相对于孵化器取出/放入细胞培养容器，因此能够减轻对细胞产生的影响。
上述技术方案也可以是，所述照射光学系统和所述测量光学系统隔着所述细胞培养容器在上下方向上配置。
上述技术方案也可以是，所述照射光学系统和所述测量光学系统隔着所述细胞培养容器在水平方向上配置。
由此，能够在光路上不存在细胞的状态下获取光学数据，能够排除细胞的吸光的影响。
上述技术方案也可以是，照射光学系统和所述测量光学系统配置在相对于所述细胞培养容器而言的相同侧，在隔着所述细胞培养容器而与所述照射光学系统和所述测量光学系统相反的一侧具备反射构件，所述测量光学系统测量从所述照射光学系统向所述细胞培养容器照射并穿过了该细胞培养容器之后被所述反射构件反射而再次穿过了所述细胞培养容器之后的单色光的光强度。
由此，能够使装置结构紧凑，易于配置在孵化器内。此外，由于单色光穿过细胞培养容器内的培养基两次，因此培养基的吸光量增多，吸光量的变化的检测灵敏度上升。
上述技术方案也可以是，所述照射光学系统包括白色光源和带通滤波器，该带通滤波器以能够在从该白色光源射出的白色光的光路上插入且能够在从该白色光源射出的白色光的光路上拔出的方式设置，仅使期望的波长的光透射。
由此，仅更换带通滤波器就能够照射期望的波长的光，装置的通用性上升，并且作业人员的操作性上升。
上述技术方案也可以是，所述照射光学系统包括多个单色光源以及用于使来自该多个单色光源的光的光路汇合的反射镜和分色镜。
由此，能够以不同的多个波长测量吸光量，能够更准确地检测培养基的劣化。
上述技术方案也可以是，所述培养基供给部件包括用于保持培养基的培养基保持部件、用于连接该培养基保持部件和所述细胞培养容器的管状构件、以及配置于该管状构件的送液泵，根据来自所述控制部件的信号来控制该送液泵。
上述技术方案也可以是，所述培养基排出部件包括用于保持从所述细胞培养容器排出来的培养基的废液保持容器、用于连接该废液保持容器和所述细胞培养容器的管状构件、以及配置于该管状构件的送液泵，根据来自所述控制部件的信号来控制该送液泵。
上述技术方案也可以是，所述培养基排出部件包括用于保持从所述细胞培养容器排出来的培养基的废液保持容器、用于连接该废液保持容器和所述细胞培养容器的管状构件、以及用于对所述废液保持容器施加负压的负压供给部件，根据来自所述控制部件的信号来控制该负压供给部件。
由此，能够利用简便的结构进行培养基更换。
本发明的另一个技术方案是一种细胞培养系统，其包括：第1细胞培养装置，其是从上述技术方案中的任一种细胞培养装置选择的；以及第2细胞培养装置，其包括收纳在该第1细胞培养装置的所述孵化器的内部且用于保持细胞和培养基的第2细胞培养容器和用于更换该第2细胞培养容器内的培养基的第2培养基更换单元，所述第1细胞培养装置的所述控制部件基于所述经时的变化来控制所述第1细胞培养装置的所述培养基更换单元和所述第2细胞培养装置的第2培养基更换单元。
根据该技术方案，即使在利用多个细胞培养容器进行细胞培养的情况下，也是仅具备单一的光学数据获取单元即可，因此能够使系统更紧凑，并且在成本的方面也有优势。
发明的效果
根据本发明，能够检测配置在孵化器内的细胞培养容器内的培养基的劣化，根据培养基的劣化适时地进行培养基更换。此外，由于装置结构简单，因此能够减轻系统错误的风险，能够避免错误对培养条件产生影响的可能性。此外，能够减轻作业人员的作业的工夫，并且能够降低由作业引起的细胞培养系统污染的可能性。并且，由于不从孵化器取出细胞培养容器就能够进行培养基更换，因此能够减轻由温度等环境变化引起的对细胞施加的应力，并且能够避免在搬运细胞培养容器时对细胞施加的冲击。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的细胞培养装置的概略结构的说明图。
图2A是表示本发明的第1实施方式的细胞培养装置的光学数据获取单元和控制部件的概略结构的说明图。
图2B是表示本发明的第1实施方式的变形例的细胞培养装置的光学数据获取单元和控制部件的概略结构的说明图。
图3是表示本发明的培养基供给部件的例子的概略结构的说明图。
图4是表示本发明的培养基排出部件的例子的概略结构的说明图。
图5A是表示本发明的第2实施方式的细胞培养装置的光学数据获取单元和控制部件的概略结构的说明图。
图5B是表示本发明的第2实施方式的变形例的细胞培养装置的光学数据获取单元和控制部件的概略结构的说明图。
图6A是表示本发明的第3实施方式的细胞培养装置的光学数据获取单元和控制部件的概略结构的说明图。
图6B是表示本发明的第3实施方式的变形例的细胞培养装置的光学数据获取单元和控制部件的概略结构的说明图。
图7A是表示本发明的照射光学系统的变形例的概略结构的说明图。
图7B是表示本发明的照射光学系统的变形例的概略结构的说明图。
图8A是表示本发明的细胞培养系统的变形例的概略结构的说明图。
图8B是表示本发明的细胞培养系统的变形例的概略结构的说明图。
图9是表示本发明的一个实施方式的细胞培养系统的变形例的概略结构的说明图。
图10A是表示本发明的细胞培养装置的变形例的概略结构的说明图。
图10B是表示本发明的细胞培养装置的变形例的概略结构的说明图。
图11A是表示本发明的细胞培养装置的变形例的概略结构的说明图。
图11B是表示本发明的细胞培养装置的变形例的概略结构的说明图。
图12A是表示本发明的细胞培养装置的变形例的概略结构的说明图。
图12B是表示本发明的细胞培养装置的变形例的概略结构的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式的细胞培养装置。
(第1实施方式)
本发明的第1实施方式的细胞培养装置100是图1所示的结构的装置。细胞培养装置100是更换设置在孵化器5内的细胞培养容器4内的培养基A的装置，其包括光学数据获取单元1、培养基更换单元2、控制部件3、细胞培养容器4以及孵化器5。
如图2A所示，光学数据获取单元1包括用于向细胞培养容器4内的培养基A照射单色光的照射光学系统1a和用于测量从照射光学系统1a照射来的单色光的光强度的测量光学系统1b。
照射光学系统1a具备用于发出单色光的光源11，从光源11照射来的光利用准直透镜12成为大致平行光并向细胞培养容器4内的培养基A照射。
测量光学系统1b包括用于会聚从照射光学系统1a照射来的单色光的聚光透镜13和用于测量利用聚光透镜13会聚的光的强度的光量检测计14。
照射光学系统1a和测量光学系统1b隔着细胞培养容器4在上下方向上相对，从照射光学系统1a发出来的单色光穿过细胞培养容器4被测量光学系统1b检测。测量光学系统1b收纳在用于搭载细胞培养容器4的基座17的内部。基座17的用于搭载细胞培养容器4的搭载面17a的至少供来自照射光学系统1a的单色光穿过的部位由在光学上透明的构件构成。
控制部件3包括控制部15和发送部16。控制部15用于进行光源11的ON/OFF控制、利用光量检测计14测量的光强度的运算。控制部15能够借助发送部16向培养基更换单元2发送信号。
培养基更换单元2包括用于向细胞培养容器4供给培养基A的培养基供给部件2a和用于从细胞培养容器4排出培养基A的培养基排出部件2b。
培养基供给部件2a包括用于保持培养基A的培养基保持部件和用于连接培养基保持部件和细胞培养容器4的管状构件(管等)，该培养基供给部件2a经由管状构件向细胞培养容器4供给培养基保持部件的培养基。培养基保持部件具备用于收纳培养基A的保持容器。
也可以在管状构件设置有送液泵(蠕动泵等)，通过送液泵接收来自发送部16的信号来切换该送液泵的ON/OFF，从而控制向细胞培养容器4的培养基供给。
此外，也可以将培养基保持部件在重力方向上设置在比细胞培养容器4靠上方的位置，利用重力经由管状构件向细胞培养容器4供给培养基保持部件的培养基A。此时，也可以在管状构件设置用于开闭由管状构件形成的流路的闸门，通过该闸门接收来自发送部16的信号来切换流路的开闭，从而控制向细胞培养容器4的培养基供给。作为闸门的例子，能够列举出阀。
图3表示培养基供给部件2a的一个例子。能够在内部收纳培养基A的保持容器21具有用于排出培养基A的排出口21a。管状构件22连结保持容器21的排出口21a和细胞培养容器4的供给口4a。在管状构件22设置有送液泵23，通过使送液泵23进行工作，从而能够经由管状构件22向细胞培养容器4供给保持容器21内的培养基A。在此，送液泵23具有接收部，通过接收来自发送部16的信号来控制该送液泵23的ON/OFF。
培养基排出部件2b包括用于保持从细胞培养容器4排出来的培养基A的废液保持容器和用于连接废液保持容器和细胞培养容器4的管状构件(管等)，该培养基排出部件2b经由管状构件向废液保持容器排出细胞培养容器4内的培养基A。
也可以是，细胞培养容器4在距底面预定的高度在其侧面具有开口部4b，在该开口部4b结合有管状构件，在细胞培养容器4内的培养基A到达开口部4b时从开口部4b经由管状构件被排出到废液保持容器。或者也可以是，管状构件从细胞培养容器4的底面朝向内部突出到预定的高度，在该预定的高度具有开口部，在细胞培养容器4内的培养基A到达突出的管状构件的开口部时从开口部经由管状构件被排出到废液保持容器。
也可以在管状构件设置送液泵(蠕动泵等)，通过送液泵接收来自发送部16的信号来切换该送液泵的ON/OFF，从而控制从细胞培养容器4的培养基排出。
如图4所示，也可以是，培养基排出部件2b具备用于对废液保持容器24负载负压的负压供给部件25，通过负压供给部件25的接收部接收来自发送部16的信号来控制该负压供给部件25的ON/OFF。通过这样做，能够经由管状构件26向细胞培养容器4传递负压，利用负压从细胞培养容器4向废液保持容器24抽吸培养基A，能够控制从细胞培养容器4的培养基排出。负压供给部件25例如是抽吸废液保持容器24的气体的泵即可。
控制部15例如具备未图示的计时器，能够定期地使光源11和光量检测计14进行工作，经时地计算培养基A的吸光量(吸光度)。在培养基A的吸光量达到了预先设定的阈值时，控制部15借助发送部16发送信号。向培养基供给部件2a和/或培养基排出部件2b发送信号，接收到信号的培养基供给部件2a和/或培养基排出部件2b将该信号作为触发而开始培养基供给·排出。既可以在经过一定时间之后使培养基供给部件2a和/或培养基排出部件2b停止，也可以在经过一定时间之后控制部15借助发送部16发送信号而使培养基供给部件2a和/或培养基排出部件2b停止。
也可以是，控制部15预先存储从光源11射出的单色光的光强度，基于存储的光强度和由光量检测计14测量的光强度来运算培养基A的吸光量。
也可以是，控制部15替代计算培养基A的吸光量，而是基于透射了培养基A的单色光的光强度来决定从发送部16发送信号的时机。
(第2实施方式)
本发明的第2实施方式的细胞培养装置是具备图5A所示的光学数据获取单元的装置，其在连结第1实施方式的细胞培养装置的照射光学系统1a和测量光学系统1b的光轴上具有测量光学系统1c这一点上与第1实施方式有所不同。除此之外与第1实施方式相同。
本实施方式的光学数据获取单元1包括用于向所述细胞培养容器4内的培养基A照射单色光的照射光学系统1a、用于测量从照射光学系统1a照射来的单色光中的一部分光的光强度的测量光学系统(第1测量光学系统)1c、以及用于测量从照射光学系统1a照射来的单色光中的另一部分光的光强度的测量光学系统(第2测量光学系统)1b。
照射光学系统1a具备用于发出单色光的光源11，从光源11照射来的光利用准直透镜12成为大致平行光并朝向细胞培养容器4内的培养基A照射。
测量光学系统1c包括半透半反镜31、聚光透镜33以及光量检测计34。半透半反镜31配置在连结照射光学系统1a和测量光学系统1b的光轴上，能够反射来自照射光学系统1a的单色光的一半光并使剩余的一半光透射。在此，半透半反镜31配置在来自照射光学系统1a的单色光到达细胞培养容器4之前的光轴上，将单色光的一半光朝向光量检测计34反射，并将单色光的剩余的一半光朝向细胞培养容器4透射。利用聚光透镜33使由半透半反镜31反射来的单色光会聚，利用光量检测计34测量光的强度。
测量光学系统1b包括用于使从照射光学系统1a照射并透射了半透半反镜31的单色光会聚的聚光透镜13和用于测量利用聚光透镜13会聚的光的强度的光量检测计14，该测量光学系统1b收纳在搭载细胞培养容器4的基座17的内部。基座17的搭载细胞培养容器4的搭载面17a的至少供来自照射光学系统1a的单色光穿过的部位由在光学上透明的构件构成。
照射光学系统1a和测量光学系统1b隔着细胞培养容器4在上下方向上相对，从照射光学系统1a发出并透射了半透半反镜31的单色光穿过细胞培养容器4被测量光学系统1b的光量检测计14检测。另一方面，从照射光学系统1a发出并由半透半反镜31反射来的单色光不穿过细胞培养容器4地被测量光学系统1c的光量检测计34检测。
控制部件3包括控制部15和发送部16。控制部15用于进行光源11的ON/OFF控制、利用光量检测计14和光量检测计34测量的光强度的运算。控制部15能够借助发送部16向培养基更换单元2发送信号。
控制部15能够使用由测量光学系统1b和测量光学系统1c测量的光强度来计算培养基A的吸光量。也就是说，根据由测量光学系统1c测量的光强度与由测量光学系统1b测量的光强度之差来计算培养基A的单色光的吸光量。
由控制部15对培养基更换单元2进行的控制与第1实施方式相同。
在本实施方式中示出了测量光学系统1c具备半透半反镜31的方式，但只要是在反射方向和透射方向上以一定的比例分割光的分光器，就也可以不是半透半反镜31。在该情况下，控制部15加进该分光器的分割比例地进行运算，计算培养基A的吸光量即可。也就是说，分光器只要是分出入射光的一部分的部件即可，也可以是仅将入射光的光束直径的一半的量反射的反射镜等、在空间上分割入射光的部件。
(第3实施方式)
如图6A所示，本发明的第3实施方式的细胞培养装置在具备用于使第1实施方式的细胞培养装置的照射光学系统1a和测量光学系统1b相对于细胞培养容器4彼此相对移动的驱动部件41这一点上与第1实施方式有所不同。除此之外与第1实施方式相同。
驱动部件41利用控制部15进行控制，能够将照射光学系统1a(光源11、准直透镜12)和测量光学系统1b(聚光透镜13、光量检测计14)作为一体地在水平方向(与连结照射光学系统1a和测量光学系统1b的光轴正交的方向)上进行移动。
也可以是，驱动部件41例如具备包含滚珠丝杠的直线运动机构，通过利用马达等使滚珠丝杠旋转而将旋转运动变换为直线运动，使照射光学系统1a和测量光学系统1b沿着导轨等进行移动。
此外，也可以是，驱动部件41例如包括滑轮和带(线、链)，利用马达等对滑轮施加旋转力，借助带(线、链)将旋转运动变换为直线运动，使照射光学系统1a和测量光学系统1b沿着导轨等进行移动。
控制部件3包括控制部15和发送部16。控制部15通过利用驱动部件41使照射光学系统1a和测量光学系统1b进行移动，从而获取在光轴自细胞培养容器4偏离的部位不隔着细胞培养容器4测量的单色光的光强度(第1光强度)和在细胞培养容器4配置在光轴上的部位隔着细胞培养容器4测量的单色光的光强度(第2光强度)。控制部15能够使用两个光强度来计算培养基A的吸光量。也就是说，能够根据第1光强度与第2光强度之差来计算培养基A的单色光的吸光量。
由控制部15对培养基更换单元2进行的控制与第1实施方式相同。
在本实施方式中，示出了利用驱动部件41使照射光学系统1a和测量光学系统1b进行移动的方式，但也可以具备用于使细胞培养容器4移动的驱动部件。在该情况下，也可以具备用于搭载细胞培养容器4的载物台，驱动部件使该载物台进行移动。
在上述各实施方式及其变形例中，示出了照射光学系统1a包括准直透镜12和用于发出单色光的光源11的方式，但例如也可以是如图7A所示在白色光源51和准直透镜12之后配置有使特定的波长透射的带通滤波器52的方式。在该情况下，也可以是，带通滤波器52能够更换，能够相对于来自白色光源51的白色光的光路插入拔出使期望的波长透射的带通滤波器。
此外，照射光学系统1a也可以是具备多个单色光源、切换期望的单色光源使其点亮的方式。例如也可以是，如图7B所示，照射光学系统1a具备用于发出不同波长的光的3个单色光源53a、53b、53c，通过配置反射镜54和分色镜55a、55b而将来自各光源53a、53b、53c的光的光路合成，通过使期望的单色光源点亮来照射期望波长的单色光。在该情况下，也可以是，控制部15基于多个波长的吸光量进行运算(例如计算多个波长的吸光量之比等)，决定借助发送部16发送信号的时机。
在上述各实施方式及其变形例中，作为发出单色光的光源，能够例示出LED、LD等，可以使用发出具有比较窄的预定的波长宽度的光的光源。此外，也可以通过使从白色光源照射的光经过窄带带通滤波器而提取期望的波长进行照射。只要是发出具有能够测量吸光度的波长宽度的光的光源即可。
在上述各实施方式及其变形例中，作为光量检测计，能够例示出光电二极管(PD)、光电倍增管(PMT)等。
在上述各实施方式及其变形例中，根据使用的光源，存在不需要照射光学系统1a的准直透镜12的情况。此外，根据使用的光量检测计，存在不需要测量光学系统1b的聚光透镜13的情况。
在上述各实施方式及其变形例中，示出了控制部件3向培养基更换单元2发送信号的方式，但例如也可以是，如图8A所示，控制部件3的发送部16作为能够接收来自外部的信号的收发部16a发挥功能。也可以是，该收发部16a与设置在孵化器5的外部的外部控制部件60之间收发信号，远程控制吸光度测量和培养基更换。在该情况下，控制部15也可以不具备计时器。
此外，例如也可以是，如图8B所示，不具备控制部件3，而是外部控制部件60直接控制光学数据获取单元1和培养基更换单元2。
作为外部控制部件60的例子，能够列举出个人计算机(PC)。例如也可以是，PC具有CPU和存储器，通过CPU执行存储于存储器的控制程序来实现作为外部控制部件的功能。也可以通过作业人员操作PC来远程控制吸光度测量和培养基更换。
在上述各实施方式及其变形例中，光学数据获取单元1和细胞培养容器4配置在孵化器5的内部。培养基更换单元2既可以配置在孵化器5的内部，也可以是其一部分配置在孵化器5的外部。控制部件3既可以配置在孵化器5的内部，也可以配置在孵化器5的外部。
在上述各实施方式及其变形例中，示出了利用照射光学系统1a从细胞培养容器4的上表面朝向底面照射单色光的方式，但也可以将照射光学系统1a和测量光学系统1b隔着细胞培养容器4上下颠倒地配置，从细胞培养容器4的底面朝向上表面照射单色光。
此外，例如也可以是，如图2B所示，将照射光学系统1a和测量光学系统1b隔着细胞培养容器4在水平方向上配置，从细胞培养容器4的侧面向培养基A照射单色光。通过这样做，从而能够在细胞培养容器4内的不存在细胞的部位测量培养基A的吸光，能够排除细胞的吸光。图2B、图5B、图6B分别是与第1实施方式、第2实施方式、第3实施方式相对应的变形例。
在上述各实施方式及其变形例中，示出了将照射光学系统1a和测量光学系统1b隔着细胞培养容器4配置的方式，但例如也可以是，如图10A所示，将照射光学系统1a(光源71和准直透镜72)和测量光学系统1b(聚光透镜73、光量检测计74及半透半反镜79)配置在相对于细胞培养容器4而言的相同侧，将反射构件78隔着细胞培养容器(未图示)配置在与照射光学系统1a和测量光学系统1b相对的一侧。
在该情况下，从发出单色光的光源71照射来的光利用准直透镜72成为大致平行光，穿过了半透半反镜79的一半量的单色光向细胞培养容器内的培养基A照射。透射了细胞培养容器的单色光被配置在细胞培养容器的上方的反射构件78反射，再次透射细胞培养容器。透射了细胞培养容器的单色光的一半量的光被半透半反镜79反射，并利用聚光透镜73会聚并由光量检测计74来测量强度。
照射光学系统(光源71、准直透镜72)和测量光学系统(聚光透镜73、光量检测计74、半透半反镜79)收纳在搭载细胞培养容器的基座77的内部。基座77的搭载细胞培养容器的搭载面77a至少供单色光穿过的部位由在光学上透明的构件构成。也可以是，控制部件(控制部75、发送部76)也收纳在基座77的内部。
在图10A中表示了反射构件78安装于基座77而作为一体的方式，但也可以设为独立体。也可以使用在上表面粘贴有反射构件78的细胞培养容器。反射构件78例如是反射镜。
此外，也可以是如图10B所示将照射光学系统(光源71、准直透镜72)和测量光学系统(聚光透镜73、光量检测计74、半透半反镜79)配置在细胞培养容器(未图示)的侧面的方式。
根据该方式，能够使装置结构紧凑，易于配置在孵化器内。此外，由于单色光会穿过细胞培养容器内的培养基A两次，因此培养基A的吸光量变多，吸光量的变化的检测灵敏度上升。
也可以替代半透半反镜79而采用在反射方向和透射方向上以一定的比例分割光的分光器。在该情况下，控制部75加进该分光器的分割比例地进行运算，计算培养基A的吸光量即可。也就是说，既可以替代半透半反镜79而采用提取入射光的一部分的部件，也可以采用将入射光的光束直径的一半量的光反射的反射镜等、在空间上分割入射光的部件。
图11A和图11B表示图10A和图10B的方式的变形例。本变形例还具备以能够与半透半反镜79更换的方式配置的半透半反镜80。半透半反镜79和半透半反镜80以互相正交的角度的倾斜度配置，能够利用未图示的驱动机构调换到光轴上。
根据该方式，能够在光路上配置有半透半反镜79的状态下测量穿过了细胞培养容器的单色光的光量，并在光路上配置有半透半反镜80的状态下测量未穿过细胞培养容器的单色光的光量。控制部75能够基于得到的两个光量数据和半透半反镜79、80的单色光的分割比例来计算培养基A的吸光量。
也可以替代更换半透半反镜79和半透半反镜80，利用未图示的驱动机构使半透半反镜79的配置角度旋转90度。
在本变形例中，也是也可以替代半透半反镜79而采用在反射方向和透射方向上以一定的比例分割光的分光器。在该情况下，控制部75加进该分光器的分割比例进行运算，计算培养基A的吸光量即可。也就是说，也可以替代半透半反镜79而采用提取入射光的一部分的部件，也可以采用将入射光的光束直径的一半量的光反射的反射镜等、在空间上分割入射光的部件。
图10A、图10B、图11A及图11B表示了从光源71照射来的单色光借助反射构件78穿过细胞培养容器4内的培养基A两次的方式，但也可以是穿过细胞培养容器4内的培养基A三次以上的方式。
例如也可以是，如图12A所示，通过使从光源71照射来的单色光相对于反射构件78A的反射面倾斜地入射，从而使反射来的单色光到达自基座77内的光源71的中心(光轴)偏离的位置。为了使单色光入射到反射面，既可以使光源71的光轴倾斜，也可以使反射构件78A的反射面倾斜。在单色光的到达位置配置有另一个反射构件78B，利用该反射构件78B使单色光反射而再次透射细胞培养容器4内的培养基A。在从光源71侧再次透射了培养基A的单色光的光路上配置有聚光透镜73和光量检测计74，利用该聚光透镜73和光量检测计74测量穿过了细胞培养容器4内的培养基A三次之后的单色光的光量。
并且，如图12B所示，在利用配置在细胞培养容器4的上方的反射构件78C(也可以兼用反射构件78A)使单色光向下方反射而再次透射了细胞培养容器4内的培养基A之后，利用配置在向下方透射培养基A的单色光的光路上的聚光透镜73和光量检测计74测量单色光的光量，从而能够测量穿过细胞培养容器4内的培养基A四次之后的光量。
这样，在细胞培养容器4的上方配置反射构件78A、78C，在细胞培养容器4的下方配置反射构件78B，在各个反射构件之间使单色光反射多次而透射了细胞培养容器4内的培养基A多次之后，利用配置在光路上的聚光透镜73和光量检测计74测量光量，从而能够测量穿过细胞培养容器4内的培养基A多次之后的光量。在使单色光反射奇数次的方式中，将聚光透镜73和光量检测计74配置在细胞培养容器4的上方，在使单色光反射偶数次的方式中，将聚光透镜73和光量检测计74配置在细胞培养容器4的下方。
根据该方式，由于单色光穿过细胞培养容器4内的培养基A的距离增大，因此培养基A的吸光量变得更多，能够进一步提高吸光量的变化的检测灵敏度。
在上述各实施方式及其变形例中，由发送部16进行的发送既可以利用有线，也可以利用无线。此外，外部控制部件60与发送部16或收发部16a之间的信号的收发既可以利用有线，也可以利用无线。
作为细胞培养容器4，能够例示出烧瓶、培养皿、培养袋、反应器(培养槽)。
根据本发明，能够提供一种包括上述各实施方式及其变形例中的任一种细胞培养装置(第1细胞培养装置)61和细胞培养装置(第2细胞培养装置)62的细胞培养系统200，该细胞培养装置62不具有光学数据获取单元1和控制部件3而具有培养基更换单元(第2培养基更换单元)2和细胞培养容器(第2细胞培养容器)4。
在该细胞培养系统200中，第1细胞培养装置61的光学数据获取单元1经时地测量培养基A的吸光量，在培养基A的吸光量达到了预先设定的阈值时，控制部件3向第1细胞培养装置61和第2细胞培养装置62的培养基更换单元2发送信号。接收到信号的各培养基更换单元2将该信号作为触发而开始培养基供给·排出。
例如也可以是，如图9所示具备多个第2细胞培养装置62。在该情况下，第1细胞培养装置61的控制部件3能够向第1细胞培养装置61和各第2细胞培养装置62的各培养基更换单元2发送信号，接收到信号的各培养基更换单元2将该信号作为触发而开始培养基供给·排出。
在本发明中，优选的是，测量添加到培养基A的酚红的吸光。由于酚红在430nm附近和560nm附近具有吸收峰值，因此优选使用其附近的波长的单色光。
根据本发明，
能够提供一种吸光测量装置，其包括控制部件和用于获取细胞培养容器内的培养基的光学数据的光学数据获取单元，其中，
所述光学数据获取单元包括：照射光学系统，其用于向所述细胞培养容器内的培养基照射单色光；分光器，其用于将从该照射光学系统照射来的单色光分割成两束；第1测量光学系统，其用于测量由该分光器分割了的单色光中的、穿过所述细胞培养容器内的培养基之前的一束单色光的光强度；以及第2测量光学系统，其用于测量由所述分光器分割了的单色光中的、穿过了所述细胞培养容器内的培养基之后的另一束单色光的光强度，
所述控制部件根据在所述第1测量光学系统和第2测量光学系统中测量的光强度来测量培养基的吸光量。
根据本发明，
能够提供一种吸光测量装置，其包括：
光学数据获取单元，其用于获取细胞培养容器内的培养基的光学数据；
驱动部件，其用于使该光学数据获取单元和所述细胞培养容器彼此相对移动；以及
控制部件，
所述光学数据获取单元包括：照射光学系统，其用于向所述细胞培养容器内的培养基照射单色光；以及测量光学系统，其用于测量从所述照射光学系统照射来的所述单色光的光强度，
所述控制部件利用所述驱动部件使所述光学数据获取单元和所述细胞培养容器彼此相对移动，并根据在从所述照射光学系统到所述测量光学系统的光路上未配置所述细胞培养容器时测量的第1光强度和在从所述照射光学系统到所述测量光学系统的光路上配置有所述细胞培养容器时测量的第2光强度来测量培养基的吸光量。
根据本发明，能够提供一种细胞培养容器，其用于在内部空间保持细胞和培养基，其中，该细胞培养容器包括：供给口，其用于向内部空间供给培养基；排出口，其开口于容器底部，该排出口用于从内部空间排出培养基；以及排出机构，其从该排出口朝向内部空间上方突出到预定的高度而形成开口的流路。
采用该细胞培养容器，利用从供给口供给来的培养基使积存在内部空间的培养基的高度上升，在其高度达到排出机构的开口部时，超过高度的量的培养基经由该开口部从内部空间被排出。由于供给口和排出机构的开口部的位置互相分开距离的方式使培养基的更换效率提高，因此优选。
附图标记说明
1、光学数据获取单元；1a、照射光学系统；1b、测量光学系统；2、培养基更换单元；3、控制部件；4、细胞培养容器；5、孵化器；11、71、光源；12、72、准直透镜；13、33、73、聚光透镜；14、34、74、光量检测计；15、75、控制部；16、76、发送部；17、77、基座；21、保持容器；22、26、管状构件；23、送液泵；24、废液保持容器；25、负压供给部件；31、79、80、半透半反镜；41、驱动部件；51、白色光源；52、带通滤波器；53a、53b、53c、单色光源；54、反射镜；55a、55b、分色镜；60、外部控制部件；61、第1细胞培养装置；62、第2细胞培养装置；78、反射构件。

Claims (13)

1.一种细胞培养装置，其中，
该细胞培养装置包括：
孵化器，其能够将内部维持在适合细胞发育的环境；
细胞培养容器，其收纳在该孵化器的内部，该细胞培养容器用于保持细胞和培养基；
光学数据获取单元，其用于获取该细胞培养容器内的培养基的光学数据；
培养基更换单元，其用于更换所述细胞培养容器内的培养基；以及
控制部件，
所述光学数据获取单元包括用于向所述细胞培养容器内的培养基照射单色光的照射光学系统和用于测量穿过了所述细胞培养容器内的培养基之后的所述单色光的光强度的测量光学系统，
所述培养基更换单元包括用于向所述细胞培养容器供给培养基的培养基供给部件和用于从所述细胞培养容器排出培养基的培养基排出部件，
所述控制部件用于检测由所述测量光学系统测量的光强度的经时的变化，并基于该经时的变化来控制所述培养基供给部件和/或所述培养基排出部件。
2.一种细胞培养装置，其中，
该细胞培养装置包括：
孵化器，其能够将内部维持在适合细胞发育的环境；
细胞培养容器，其收纳在该孵化器的内部，该细胞培养容器用于保持细胞和培养基；
光学数据获取单元，其用于获取该细胞培养容器内的培养基的光学数据；
培养基更换单元，其用于更换所述细胞培养容器内的培养基；以及
控制部件，
所述光学数据获取单元包括：
照射光学系统，其用于向所述细胞培养容器内的培养基照射单色光；
分光器，其用于将从该照射光学系统照射来的单色光分割成两束；
第1测量光学系统，其用于测量由该分光器分割了的单色光中的、穿过所述细胞培养容器内的培养基之前的一束单色光的光强度；以及
第2测量光学系统，其用于测量由所述分光器分割了的单色光中的、穿过了所述细胞培养容器内的培养基之后的另一束单色光的光强度，
所述培养基更换单元包括用于向所述细胞培养容器供给培养基的培养基供给部件和用于从所述细胞培养容器排出培养基的培养基排出部件，
所述控制部件根据在所述第1测量光学系统和第2测量光学系统中测量的光强度来计算培养基的吸光量，检测计算出的吸光量的经时的变化，基于该经时的变化来控制所述培养基供给部件和/或所述培养基排出部件。
3.一种细胞培养装置，其中，
该细胞培养装置包括：
孵化器，其能够将内部维持在适合细胞发育的环境；
细胞培养容器，其收纳在该孵化器的内部，该细胞培养容器用于保持细胞和培养基；
光学数据获取单元，其用于获取该细胞培养容器内的培养基的光学数据；
驱动部件，其用于使该光学数据获取单元和所述细胞培养容器彼此相对移动；
培养基更换单元，其用于更换所述细胞培养容器内的培养基；以及
控制部件，
所述光学数据获取单元包括用于向所述细胞培养容器内的培养基照射单色光的照射光学系统和用于测量从所述照射光学系统照射来的所述单色光的光强度的测量光学系统，
所述培养基更换单元包括用于向所述细胞培养容器供给培养基的培养基供给部件和用于从所述细胞培养容器排出培养基的培养基排出部件，
所述控制部件利用所述驱动部件使所述光学数据获取单元和所述细胞培养容器彼此相对移动，根据在从所述照射光学系统到所述测量光学系统的光路上未配置所述细胞培养容器时测量的第1光强度和在从所述照射光学系统到所述测量光学系统的光路上配置有所述细胞培养容器时测量的第2光强度来计算培养基的吸光量，检测计算出的吸光量的经时的变化，基于该经时的变化来控制所述培养基供给部件和/或所述培养基排出部件。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的细胞培养装置，其中，
至少所述细胞培养容器、所述光学数据获取单元以及所述控制部件配置在所述孵化器的内部，
所述控制部件具备用于与所述孵化器的外部之间收发信号的收发部，通过利用该收发部与设置在所述孵化器外部的外部控制部件之间收发信号来远程控制所述光学数据获取单元和所述培养基更换单元。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的细胞培养装置，其中，
所述照射光学系统和所述测量光学系统隔着所述细胞培养容器在上下方向上配置。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的细胞培养装置，其中，
所述照射光学系统和所述测量光学系统隔着所述细胞培养容器在水平方向上配置。
7.根据权利要求1～4中任一项所述的细胞培养装置，其中，
所述照射光学系统和所述测量光学系统配置在相对于所述细胞培养容器而言的相同侧，
在隔着所述细胞培养容器而与所述照射光学系统和所述测量光学系统相反的一侧具备反射构件，
所述测量光学系统测量从所述照射光学系统向所述细胞培养容器照射并穿过了该细胞培养容器之后被所述反射构件反射而再次穿过了所述细胞培养容器之后的单色光的光强度。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的细胞培养装置，其中，
所述照射光学系统包括白色光源和带通滤波器，该带通滤波器以能够在从该白色光源射出的白色光的光路上插入且能够在从该白色光源射出的白色光的光路上拔出的方式设置，仅使期望的波长的光透射。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的细胞培养装置，其中，
所述照射光学系统包括多个单色光源以及用于使来自该多个单色光源的光的光路汇合的反射镜和分色镜。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的细胞培养装置，其中，
所述培养基供给部件包括用于保持培养基的培养基保持部件、用于连接该培养基保持部件和所述细胞培养容器的管状构件、以及配置于该管状构件的送液泵，根据来自所述控制部件的信号来控制该送液泵。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的细胞培养装置，其中，
所述培养基排出部件包括用于保持从所述细胞培养容器排出来的培养基的废液保持容器、用于连接该废液保持容器和所述细胞培养容器的管状构件、以及配置于该管状构件的送液泵，根据来自所述控制部件的信号来控制该送液泵。
12.根据权利要求1～10中任一项所述的细胞培养装置，其中，
所述培养基排出部件包括用于保持从所述细胞培养容器排出来的培养基的废液保持容器、用于连接该废液保持容器和所述细胞培养容器的管状构件、以及用于对所述废液保持容器施加负压的负压供给部件，根据来自所述控制部件的信号来控制该负压供给部件。
13.一种细胞培养系统，其中，
该细胞培养系统包括：
第1细胞培养装置，其是从权利要求1～12中任一项所述的细胞培养装置选择的；以及
第2细胞培养装置，其包括收纳在该第1细胞培养装置的所述孵化器的内部且用于保持细胞和培养基的第2细胞培养容器和用于更换该第2细胞培养容器内的培养基的第2培养基更换单元，
所述第1细胞培养装置的所述控制部件基于所述经时的变化来控制所述第1细胞培养装置的所述培养基更换单元和所述第2细胞培养装置的第2培养基更换单元。
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