JP2002306157A - 細胞・組織培養装置 - Google Patents
細胞・組織培養装置Info
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
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- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
- C12M27/14—Rotation or movement of the cells support, e.g. rotated hollow fibers
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 培養する細胞や組織である被培養物に任意の
物理刺激を付与することができる細胞・組織培養装置を
提供すること、雑菌等の汚染から被培養物を防護した細
胞・組織培養装置を提供することである。 【解決手段】 被培養物（マトリクス１０）を収容する
とともに培養液（１８）の供給を受けるチャンバ（培養
チャンバ８）、このチャンバ内に回転可能に設置され、
回転によって培養液を媒介として被培養物に物理刺激を
付与するディスク（２４）、このディスクと非接触状態
で前記チャンバ外から前記ディスクに回転力を付与する
回転駆動手段（外部回転体３２及びモータ４０）等を備
えて、培養する細胞や組織である被培養物に任意の物理
刺激を付与することができ、雑菌等の汚染から被培養物
を防護することができる。
物理刺激を付与することができる細胞・組織培養装置を
提供すること、雑菌等の汚染から被培養物を防護した細
胞・組織培養装置を提供することである。 【解決手段】 被培養物（マトリクス１０）を収容する
とともに培養液（１８）の供給を受けるチャンバ（培養
チャンバ８）、このチャンバ内に回転可能に設置され、
回転によって培養液を媒介として被培養物に物理刺激を
付与するディスク（２４）、このディスクと非接触状態
で前記チャンバ外から前記ディスクに回転力を付与する
回転駆動手段（外部回転体３２及びモータ４０）等を備
えて、培養する細胞や組織である被培養物に任意の物理
刺激を付与することができ、雑菌等の汚染から被培養物
を防護することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ティッシュエンジ
ニアリング（組織工学）を応用した細胞、組織培養等に
用いられる細胞・組織培養装置に係り、より詳細に述べ
れば、人体等の生体の細胞組織を体外培養を行う際に細
胞や組織の代謝機能を効率的に発現させ、細胞の延命、
分化、促進に必要な物理刺激を被培養物に付与する細胞
・組織培養装置に関する。
ニアリング（組織工学）を応用した細胞、組織培養等に
用いられる細胞・組織培養装置に係り、より詳細に述べ
れば、人体等の生体の細胞組織を体外培養を行う際に細
胞や組織の代謝機能を効率的に発現させ、細胞の延命、
分化、促進に必要な物理刺激を被培養物に付与する細胞
・組織培養装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、人体等の生体の細胞、組織を体外
培養する方法には、インキュベータ（培養庫）内の温
度、湿度、二酸化炭素濃度、酸素濃度を適切な条件に維
持し、その中で細胞を培養するという方法が取られてい
る。細胞、組織は培養液中に浮遊状態に置かれるか、そ
の培養液成分の入ったゲルの中又は表面に固定して増
殖、成長させるか、マトリクス又はスキャホールド、足
場、担体、鋳型等と呼ばれる物質（以下単に「マトリク
ス」と称する）内に細胞、組織を植え付けて増殖、成長
させている。
培養する方法には、インキュベータ（培養庫）内の温
度、湿度、二酸化炭素濃度、酸素濃度を適切な条件に維
持し、その中で細胞を培養するという方法が取られてい
る。細胞、組織は培養液中に浮遊状態に置かれるか、そ
の培養液成分の入ったゲルの中又は表面に固定して増
殖、成長させるか、マトリクス又はスキャホールド、足
場、担体、鋳型等と呼ばれる物質（以下単に「マトリク
ス」と称する）内に細胞、組織を植え付けて増殖、成長
させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、細胞、組織
の増殖、成長には、温度、湿度、二酸化炭素濃度、酸素
濃度等の環境条件に加え、培養すべき細胞、組織に物理
刺激を与えることが重要である。このような物理刺激は
細胞や組織の分化及び成長を促進させるとともに、より
生体内の細胞や組織に近い細胞や組織に成長させるため
に不可欠な要素である。細胞、組織の増殖、成長に物理
刺激を付与する技術として、例えば、特表２００１−５
０４６９７号「軟骨細胞への剪断流れ応力の印加」があ
る。
の増殖、成長には、温度、湿度、二酸化炭素濃度、酸素
濃度等の環境条件に加え、培養すべき細胞、組織に物理
刺激を与えることが重要である。このような物理刺激は
細胞や組織の分化及び成長を促進させるとともに、より
生体内の細胞や組織に近い細胞や組織に成長させるため
に不可欠な要素である。細胞、組織の増殖、成長に物理
刺激を付与する技術として、例えば、特表２００１−５
０４６９７号「軟骨細胞への剪断流れ応力の印加」があ
る。
【０００４】そして、細胞、組織の増殖、成長には、温
度、湿度、二酸化炭素濃度、酸素濃度等の培養環境とい
う静的条件に、物理刺激という動的条件を加重すること
が必要であるが、静的条件とともに動的条件を制御する
ことは、制御形態が複雑化するとともに、雑菌の侵入等
の原因要素を増加させるおそれがある。雑菌汚染から被
培養物を防護することは重要な課題である。
度、湿度、二酸化炭素濃度、酸素濃度等の培養環境とい
う静的条件に、物理刺激という動的条件を加重すること
が必要であるが、静的条件とともに動的条件を制御する
ことは、制御形態が複雑化するとともに、雑菌の侵入等
の原因要素を増加させるおそれがある。雑菌汚染から被
培養物を防護することは重要な課題である。
【０００５】そこで、本発明は、培養する細胞や組織で
ある被培養物に増殖や成長に必要な物理刺激を付与する
ことができる細胞・組織培養装置を提供することを第１
の課題とし、雑菌等の汚染から被培養物を防護した細胞
・組織培養装置を提供することを第２の課題としてい
る。
ある被培養物に増殖や成長に必要な物理刺激を付与する
ことができる細胞・組織培養装置を提供することを第１
の課題とし、雑菌等の汚染から被培養物を防護した細胞
・組織培養装置を提供することを第２の課題としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の細胞・組織培養
装置は、被培養物（マトリクス１０）を収容するととも
に培養液（１８）の供給を受けるチャンバ（８）と、こ
のチャンバ内に回転可能に設置され、その回転によって
前記培養液を媒介として前記被培養物に物理刺激を付与
するディスク（２４）と、このディスクと非接触状態で
前記チャンバ外から前記ディスクに回転力を付与する回
転駆動手段（外部回転体３２及びモータ４０）とを備え
たことを特徴とする。
装置は、被培養物（マトリクス１０）を収容するととも
に培養液（１８）の供給を受けるチャンバ（８）と、こ
のチャンバ内に回転可能に設置され、その回転によって
前記培養液を媒介として前記被培養物に物理刺激を付与
するディスク（２４）と、このディスクと非接触状態で
前記チャンバ外から前記ディスクに回転力を付与する回
転駆動手段（外部回転体３２及びモータ４０）とを備え
たことを特徴とする。
【０００７】このような細胞・組織培養装置によれば、
チャンバ内のディスクに回転駆動手段からの回転力を付
与し、ディスク回転によって被培養物に物理刺激を付与
することができる。この場合、ディスクの回転はチャン
バ内の培養液に回転流を生じさせ、この培養液の回転流
が被培養物に対する物理刺激となる。この物理刺激は、
人体の特定の部位における生体上の物理刺激と等価であ
るから、その部位における細胞や組織の成長等に寄与す
るものである。
チャンバ内のディスクに回転駆動手段からの回転力を付
与し、ディスク回転によって被培養物に物理刺激を付与
することができる。この場合、ディスクの回転はチャン
バ内の培養液に回転流を生じさせ、この培養液の回転流
が被培養物に対する物理刺激となる。この物理刺激は、
人体の特定の部位における生体上の物理刺激と等価であ
るから、その部位における細胞や組織の成長等に寄与す
るものである。
【０００８】本発明の細胞・組織培養装置において、前
記物理刺激は、せん断応力であることを特徴とする。即
ち、ディスクの回転に従って培養液が持つ粘性により、
培養液ガディスクとともに流れ、その流れと被培養物の
接触する部分に培養液の粘性によってせん断応力が加わ
り、これが細胞や組織の増殖、成長に必要な物理刺激と
なる。
記物理刺激は、せん断応力であることを特徴とする。即
ち、ディスクの回転に従って培養液が持つ粘性により、
培養液ガディスクとともに流れ、その流れと被培養物の
接触する部分に培養液の粘性によってせん断応力が加わ
り、これが細胞や組織の増殖、成長に必要な物理刺激と
なる。
【０００９】本発明の細胞・組織培養装置において、前
記ディスクと前記回転駆動手段との間に磁気結合手段
（磁性体３０及び磁石３６）を介在させて前記ディスク
に前記回転力を付与することを特徴とする。即ち、非接
触でディスクに回転力を付与することができるので、チ
ャンバ内の汚染防止に寄与するものである。
記ディスクと前記回転駆動手段との間に磁気結合手段
（磁性体３０及び磁石３６）を介在させて前記ディスク
に前記回転力を付与することを特徴とする。即ち、非接
触でディスクに回転力を付与することができるので、チ
ャンバ内の汚染防止に寄与するものである。
【００１０】本発明の細胞・組織培養装置において、前
記回転駆動手段がモータ（４０）であることを特徴とす
る。即ち、モータでは所望の回転数を得ることができ、
任意の回転パターンに制御することができ、所望の物理
刺激の実現に寄与するものである。
記回転駆動手段がモータ（４０）であることを特徴とす
る。即ち、モータでは所望の回転数を得ることができ、
任意の回転パターンに制御することができ、所望の物理
刺激の実現に寄与するものである。
【００１１】本発明の細胞・組織培養装置において、前
記回転駆動手段の回転力を任意のパターンに制御する制
御手段（制御装置６０）を備えたことを特徴とする。即
ち、回転力の形態を任意のパターンで制御することで、
物理刺激にバリエーションを持たせることができる。
記回転駆動手段の回転力を任意のパターンに制御する制
御手段（制御装置６０）を備えたことを特徴とする。即
ち、回転力の形態を任意のパターンで制御することで、
物理刺激にバリエーションを持たせることができる。
【００１２】本発明の細胞・組織培養装置において、前
記チャンバが形成された培養ユニット（４）を密閉状態
とし、この培養ユニットが前記培養液を循環させる培養
回路（１６）に着脱可能であることを特徴とする。即
ち、培養ユニットを単位として被培養物の移動が可能で
あるとともに、その密閉化が容易になるので、雑菌等の
汚染から被培養物を防護することができる。
記チャンバが形成された培養ユニット（４）を密閉状態
とし、この培養ユニットが前記培養液を循環させる培養
回路（１６）に着脱可能であることを特徴とする。即
ち、培養ユニットを単位として被培養物の移動が可能で
あるとともに、その密閉化が容易になるので、雑菌等の
汚染から被培養物を防護することができる。
【００１３】本発明の細胞・組織培養装置において、前
記ディスクは、その回転軸が直交方向に可動可能に設定
したことを特徴とする。即ち、回転軸が直交方向に可動
することで、ディスクの回転を変化させることができ、
複雑な回転パターンが得られ、被培養物に対する物理刺
激の自由度を高めることができる。
記ディスクは、その回転軸が直交方向に可動可能に設定
したことを特徴とする。即ち、回転軸が直交方向に可動
することで、ディスクの回転を変化させることができ、
複雑な回転パターンが得られ、被培養物に対する物理刺
激の自由度を高めることができる。
【００１４】本発明の細胞・組織培養装置において、前
記チャンバ内の前記被培養物を撮影する撮影手段（ＣＣ
Ｄカメラ１３０）を備えたことを特徴とする。即ち、チ
ャンバ内の被培養物を撮影すること、映像データを得る
ことは、被培養物の増殖や成長の重要な資料となる。
記チャンバ内の前記被培養物を撮影する撮影手段（ＣＣ
Ｄカメラ１３０）を備えたことを特徴とする。即ち、チ
ャンバ内の被培養物を撮影すること、映像データを得る
ことは、被培養物の増殖や成長の重要な資料となる。
【００１５】本発明の細胞・組織培養装置において、一
部又は全部を透明化した培養ユニットとともに、撮影手
段を備え、前記培養ユニット内に形成された前記チャン
バ内に前記被培養物を収容して培養し、その被培養物を
前記チャンバ外から前記撮影手段で撮影可能にしたこと
を特徴とする。即ち、チャンバ内の培養環境を乱すこと
なく、その外部から被培養物を撮影でき、その映像デー
タを得ることができる。
部又は全部を透明化した培養ユニットとともに、撮影手
段を備え、前記培養ユニット内に形成された前記チャン
バ内に前記被培養物を収容して培養し、その被培養物を
前記チャンバ外から前記撮影手段で撮影可能にしたこと
を特徴とする。即ち、チャンバ内の培養環境を乱すこと
なく、その外部から被培養物を撮影でき、その映像デー
タを得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明及びその実施の形態
を図面に示した実施例を参照して詳細に説明する。
を図面に示した実施例を参照して詳細に説明する。
【００１７】図１ないし図５は本発明の細胞・組織培養
装置の第１実施例を示し、図１は培養回路上の培養ユニ
ット等、図２は培養ユニットの平面、図３は培養ユニッ
トの要部拡大断面、図４は図３に示す培養ユニットのIV
−IV線断面、図５は制御装置を示している。
装置の第１実施例を示し、図１は培養回路上の培養ユニ
ット等、図２は培養ユニットの平面、図３は培養ユニッ
トの要部拡大断面、図４は図３に示す培養ユニットのIV
−IV線断面、図５は制御装置を示している。
【００１８】装置本体２には培養部としての培養ユニッ
ト４が着脱可能に設置されており、この培養ユニット４
は高耐熱性で生体に悪影響を及ぼすような物質の溶出の
ない樹脂材料、例えば、弗素樹脂、ＰＥＥＫ、高耐熱グ
レードポリプロピレン、シリコーン等の他、ステンレス
スチールで構成することができる。その培養ユニット４
の内部には閉塞された培養空間として培養チャンバ８が
形成され、その内部に被培養物であるマトリクス１０が
収容されている。
ト４が着脱可能に設置されており、この培養ユニット４
は高耐熱性で生体に悪影響を及ぼすような物質の溶出の
ない樹脂材料、例えば、弗素樹脂、ＰＥＥＫ、高耐熱グ
レードポリプロピレン、シリコーン等の他、ステンレス
スチールで構成することができる。その培養ユニット４
の内部には閉塞された培養空間として培養チャンバ８が
形成され、その内部に被培養物であるマトリクス１０が
収容されている。
【００１９】そして、培養ユニット４には、培養チャン
バ８を直径方向に貫通するようにポート１２、１４が形
成され、これらポート１２、１４を介して培養回路１６
に連結されている。培養回路１６は、マトリクス１０に
養分を供給する媒体としての培養液１８を循環させる手
段であって、その培養液１８はポート１２から培養チャ
ンバ８に導入され、培養チャンバ８からポート１４に流
出する。即ち、培養チャンバ８には培養液１８が供給さ
れるとともに液流が生じている。
バ８を直径方向に貫通するようにポート１２、１４が形
成され、これらポート１２、１４を介して培養回路１６
に連結されている。培養回路１６は、マトリクス１０に
養分を供給する媒体としての培養液１８を循環させる手
段であって、その培養液１８はポート１２から培養チャ
ンバ８に導入され、培養チャンバ８からポート１４に流
出する。即ち、培養チャンバ８には培養液１８が供給さ
れるとともに液流が生じている。
【００２０】この培養ユニット４の背面側には複数の固
定用ボルト１９によって固定されたチャンバカバー２０
が取り付けられている。チャンバカバー２０の固定手段
には、固定用ボルト１９以外の手段、例えば、クラッパ
等を用いてもよい。そして、このチャンバカバー２０側
にはディスク収容空間２２が形成され、この実施例で
は、その内部に円形のディスク２４が回転可能に設置さ
れている。このディスク２４は、マトリクス１０側をフ
ラット面とし、その背面側の中央部に支持軸２６が形成
され、この支持軸２６がチャンバカバー２０の軸受部２
８に挿入されることにより、ディスク２４が回転可能に
支持されている。
定用ボルト１９によって固定されたチャンバカバー２０
が取り付けられている。チャンバカバー２０の固定手段
には、固定用ボルト１９以外の手段、例えば、クラッパ
等を用いてもよい。そして、このチャンバカバー２０側
にはディスク収容空間２２が形成され、この実施例で
は、その内部に円形のディスク２４が回転可能に設置さ
れている。このディスク２４は、マトリクス１０側をフ
ラット面とし、その背面側の中央部に支持軸２６が形成
され、この支持軸２６がチャンバカバー２０の軸受部２
８に挿入されることにより、ディスク２４が回転可能に
支持されている。
【００２１】また、このディスク２４には、外周部に所
定の角度間隔を以て鋼板等からなる複数個の円弧状の磁
性体３０がインサートされている。そして、ディスク２
４の外周部にはチャンバカバー２０を介在させて外部回
転体３２が設置され、この外部回転体３２とディスク２
４との間にはチャンバカバー２０の一部が介在してい
る。即ち、この実施例では、チャンバカバー２０の一部
を膨出させるとともに外面に形成された環状の凹部３４
内に外部回転体３２の一部を非接触状態で挿入させてあ
る。そして、この外部回転体３２の外周部にはディスク
２４の磁性体３０と同数の磁石３６が取り付けられてい
る。即ち、外部回転体３２とディスク２４とは磁気結合
手段である磁石３６と磁性体３０とによって磁気的な非
接触結合となっている。これら培養ユニット４における
チャンバカバー２０の壁２１、ディスク収容空間２２、
ディスク２４、外部回転体３２、マトリクス１０等の位
置関係は図３に示す通りである。
定の角度間隔を以て鋼板等からなる複数個の円弧状の磁
性体３０がインサートされている。そして、ディスク２
４の外周部にはチャンバカバー２０を介在させて外部回
転体３２が設置され、この外部回転体３２とディスク２
４との間にはチャンバカバー２０の一部が介在してい
る。即ち、この実施例では、チャンバカバー２０の一部
を膨出させるとともに外面に形成された環状の凹部３４
内に外部回転体３２の一部を非接触状態で挿入させてあ
る。そして、この外部回転体３２の外周部にはディスク
２４の磁性体３０と同数の磁石３６が取り付けられてい
る。即ち、外部回転体３２とディスク２４とは磁気結合
手段である磁石３６と磁性体３０とによって磁気的な非
接触結合となっている。これら培養ユニット４における
チャンバカバー２０の壁２１、ディスク収容空間２２、
ディスク２４、外部回転体３２、マトリクス１０等の位
置関係は図３に示す通りである。
【００２２】そして、外部回転体３２の中央に設けられ
た固定部３８には回転駆動手段であるモータ４０の回転
軸４２が取り付けられてその回転力が付与されるように
なっている。モータ４０の固定具４４には複数の長孔４
６が形成されており、この長孔４６及び複数の固定用ボ
ルト４８を以て装置本体２に位置決めされて固定されて
いる。矢印Ｘは、着脱時のモータ４０の移動及びその方
向を示している。
た固定部３８には回転駆動手段であるモータ４０の回転
軸４２が取り付けられてその回転力が付与されるように
なっている。モータ４０の固定具４４には複数の長孔４
６が形成されており、この長孔４６及び複数の固定用ボ
ルト４８を以て装置本体２に位置決めされて固定されて
いる。矢印Ｘは、着脱時のモータ４０の移動及びその方
向を示している。
【００２３】また、培養ユニット４の周面部には係止突
部５０が形成されており、この係止突部５０が装置本体
２の係止凹部５２に挿入されて培養ユニット４の回り止
め及び位置決めが行われるとともに、培養ユニット４の
周面部に形成された固定片５４が固定用ボルト５６を以
て装置本体２の立壁部５８に固定されている。
部５０が形成されており、この係止突部５０が装置本体
２の係止凹部５２に挿入されて培養ユニット４の回り止
め及び位置決めが行われるとともに、培養ユニット４の
周面部に形成された固定片５４が固定用ボルト５６を以
て装置本体２の立壁部５８に固定されている。
【００２４】そして、モータ４０には、回転制御手段と
しての制御装置６０が設けられている。この制御装置６
０には、例えば、図５に示すように、モータ４０に駆動
電流を流す等、回転制御を行う回転制御部６２が設けら
れるとともに、回転パターン等を設定するためのプログ
ラム制御を行う制御部６４が設けられている。モータ４
０にはその回転を検出する回転センサ６６、モータ温度
を検知する温度センサ６８が設けられ、回転検出信号が
回転制御部６２に加えられ、温度検出信号は制御部６４
に制御入力として加えられている。制御部６４には、処
理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ及びＲ
ＡＭ等が備えられ、外部に接続した入力装置７０から回
転条件等のプログラム設定が行われる。そして、制御部
６４には表示部７２、運転指令を付与する運転スイッチ
７４、運転表示手段として例えば、表示ランプ７６、警
報手段である警報ブザー７８が設けられている。
しての制御装置６０が設けられている。この制御装置６
０には、例えば、図５に示すように、モータ４０に駆動
電流を流す等、回転制御を行う回転制御部６２が設けら
れるとともに、回転パターン等を設定するためのプログ
ラム制御を行う制御部６４が設けられている。モータ４
０にはその回転を検出する回転センサ６６、モータ温度
を検知する温度センサ６８が設けられ、回転検出信号が
回転制御部６２に加えられ、温度検出信号は制御部６４
に制御入力として加えられている。制御部６４には、処
理手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ及びＲ
ＡＭ等が備えられ、外部に接続した入力装置７０から回
転条件等のプログラム設定が行われる。そして、制御部
６４には表示部７２、運転指令を付与する運転スイッチ
７４、運転表示手段として例えば、表示ランプ７６、警
報手段である警報ブザー７８が設けられている。
【００２５】また、この細胞・組織培養装置では、例え
ば、図６に示すように、培養回路１６が形成されてお
り、この培養回路１６は最適な培養環境を形成する培養
庫８０に収容される。培養回路１６には、培養液１８を
溜める培養液バッグ８２やガスを培養回路１６へ吸収さ
せるガス吸収チューブ８４、培養液１８の循環を行うた
めの送液バルブ８６や、圧力調整弁８８が設けられてい
る。送液バルブ８６には、ピストン駆動装置９０で進退
するピストン９２が設けられており、ピストン９２が進
出したとき、弁９４が開、弁９６が閉、ピストン９２が
後退したとき、弁９４が閉、弁９６が開となり、心臓と
同様に所定量の培養液１８の送出が行われる。また、圧
力調整弁８８では、弁開閉装置９８によって進退する開
閉弁１００が設けられ、開閉弁１００の進出時は圧力調
整弁８８が閉、開閉弁１００の後退時には圧力調整弁８
８が開となり、培養回路１６内の培養液１８の圧力調整
が行われる。
ば、図６に示すように、培養回路１６が形成されてお
り、この培養回路１６は最適な培養環境を形成する培養
庫８０に収容される。培養回路１６には、培養液１８を
溜める培養液バッグ８２やガスを培養回路１６へ吸収さ
せるガス吸収チューブ８４、培養液１８の循環を行うた
めの送液バルブ８６や、圧力調整弁８８が設けられてい
る。送液バルブ８６には、ピストン駆動装置９０で進退
するピストン９２が設けられており、ピストン９２が進
出したとき、弁９４が開、弁９６が閉、ピストン９２が
後退したとき、弁９４が閉、弁９６が開となり、心臓と
同様に所定量の培養液１８の送出が行われる。また、圧
力調整弁８８では、弁開閉装置９８によって進退する開
閉弁１００が設けられ、開閉弁１００の進出時は圧力調
整弁８８が閉、開閉弁１００の後退時には圧力調整弁８
８が開となり、培養回路１６内の培養液１８の圧力調整
が行われる。
【００２６】そして、培養庫８０は、加熱手段としてヒ
ータ１０２、送風手段としてファン１０４、所望の湿度
を設定する手段として加湿装置１０６、温度センサ１０
８を備えるとともに、Ｎ2 供給装置１１０からＮ2 、Ｏ
2 供給装置１１２からＯ2 、ＣＯ2 供給装置１１４から
ＣＯ2 が供給され、細胞や組織の増殖及び成長に最適な
培養環境が形成されている。
ータ１０２、送風手段としてファン１０４、所望の湿度
を設定する手段として加湿装置１０６、温度センサ１０
８を備えるとともに、Ｎ2 供給装置１１０からＮ2 、Ｏ
2 供給装置１１２からＯ2 、ＣＯ2 供給装置１１４から
ＣＯ2 が供給され、細胞や組織の増殖及び成長に最適な
培養環境が形成されている。
【００２７】次に、この細胞・組織培養装置を用いた培
養処理を図７及び図８に示すフローチャートを参照して
説明する。図７及び図８において、Ａ及びＢはフローチ
ャート間の連結子を示している。
養処理を図７及び図８に示すフローチャートを参照して
説明する。図７及び図８において、Ａ及びＢはフローチ
ャート間の連結子を示している。
【００２８】ステップＳ１では制御装置６０を動作状態
に設定し、入力装置７０を通して運転プログラムの入力
を行い、培養段階に対応するディスク２４の回転数
Ｎ1 、Ｎ 2 、Ｎ3 や回転持続時間Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 等の
条件設定を行う。このような条件設定の後、ステップＳ
２で運転スイッチ７４が投入されると、ステップＳ３に
移行し、表示部７２には運転表示が行われるとともに、
表示ランプ７６が点灯する。
に設定し、入力装置７０を通して運転プログラムの入力
を行い、培養段階に対応するディスク２４の回転数
Ｎ1 、Ｎ 2 、Ｎ3 や回転持続時間Ｔ1 、Ｔ2 、Ｔ3 等の
条件設定を行う。このような条件設定の後、ステップＳ
２で運転スイッチ７４が投入されると、ステップＳ３に
移行し、表示部７２には運転表示が行われるとともに、
表示ランプ７６が点灯する。
【００２９】そして、ステップＳ４では回転数Ｎ1 でモ
ータ４０が回転し、この回転力は磁気結合によって外部
回転体３２からディスク２４に伝達され、チャンバ８内
の培養液１８に回転流を生じさせる。この回転流は、デ
ィスク２４の面に沿って生じ、例えば、図９に長さの異
なる複数の矢印Ｙで示すように、中心側と周面側とで線
速度が異なる液流である。各矢印Ｙの長さは速度を示し
ている。
ータ４０が回転し、この回転力は磁気結合によって外部
回転体３２からディスク２４に伝達され、チャンバ８内
の培養液１８に回転流を生じさせる。この回転流は、デ
ィスク２４の面に沿って生じ、例えば、図９に長さの異
なる複数の矢印Ｙで示すように、中心側と周面側とで線
速度が異なる液流である。各矢印Ｙの長さは速度を示し
ている。
【００３０】モータ回転の持続中、ステップＳ５ではモ
ータ回転に異常が生じたか否かを回転センサ６６や温度
センサ６８の検出出力から判定し、異常がない場合には
ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では継続時間Ｔ
1 が経過したか否かが判定され、継続時間Ｔ1 が経過す
るまで、回転数Ｎ1 による回転及び回転異常の検出及び
判定が行われる。
ータ回転に異常が生じたか否かを回転センサ６６や温度
センサ６８の検出出力から判定し、異常がない場合には
ステップＳ６に移行する。ステップＳ６では継続時間Ｔ
1 が経過したか否かが判定され、継続時間Ｔ1 が経過す
るまで、回転数Ｎ1 による回転及び回転異常の検出及び
判定が行われる。
【００３１】時間Ｔ1 が経過すると、ステップＳ７に移
行し、モータ４０の回転を回転数Ｎ 1 から回転数Ｎ2 に
移行させた後、ステップＳ８に移行し、回転持続中、同
様にモータ回転に異常が生じたか否かを回転センサ６６
や温度センサ６８の検出出力から判定し、異常がない場
合にはステップＳ９に移行する。そして、ステップＳ９
では継続時間Ｔ2 が経過したか否かが判定され、継続時
間Ｔ2 が経過するまで、回転数Ｎ2 による回転及び回転
異常の検出及び判定が行われる。
行し、モータ４０の回転を回転数Ｎ 1 から回転数Ｎ2 に
移行させた後、ステップＳ８に移行し、回転持続中、同
様にモータ回転に異常が生じたか否かを回転センサ６６
や温度センサ６８の検出出力から判定し、異常がない場
合にはステップＳ９に移行する。そして、ステップＳ９
では継続時間Ｔ2 が経過したか否かが判定され、継続時
間Ｔ2 が経過するまで、回転数Ｎ2 による回転及び回転
異常の検出及び判定が行われる。
【００３２】時間Ｔ2 が経過すると、ステップＳ１０に
移行し、モータ４０の回転を回転数Ｎ2 から回転数Ｎ3
に移行させた後、ステップＳ１１に移行し、回転持続
中、同様にモータ回転に異常が生じたか否かを回転セン
サ６６や温度センサ６８の検出出力から判定し、異常が
ない場合にはステップＳ１２に移行する。そして、ステ
ップＳ１２では継続時間Ｔ3 が経過したか否かが判定さ
れ、継続時間Ｔ3 が経過するまで、回転数Ｎ3 による回
転及び回転異常の検出及び判定が行われる。
移行し、モータ４０の回転を回転数Ｎ2 から回転数Ｎ3
に移行させた後、ステップＳ１１に移行し、回転持続
中、同様にモータ回転に異常が生じたか否かを回転セン
サ６６や温度センサ６８の検出出力から判定し、異常が
ない場合にはステップＳ１２に移行する。そして、ステ
ップＳ１２では継続時間Ｔ3 が経過したか否かが判定さ
れ、継続時間Ｔ3 が経過するまで、回転数Ｎ3 による回
転及び回転異常の検出及び判定が行われる。
【００３３】そして、時間Ｔ3 が経過すると、ステップ
Ｓ１３に移行し、終了表示が行われた後、ステップＳ１
４に移行し、運転スイッチ７４がＯＦＦになったか否か
を判定し、ＯＦＦに移行するまで、モータ４０の回転を
回転数Ｎ3 で持続する。これは、マトリクス１０におけ
る細胞や組織の死滅を防止するためである。
Ｓ１３に移行し、終了表示が行われた後、ステップＳ１
４に移行し、運転スイッチ７４がＯＦＦになったか否か
を判定し、ＯＦＦに移行するまで、モータ４０の回転を
回転数Ｎ3 で持続する。これは、マトリクス１０におけ
る細胞や組織の死滅を防止するためである。
【００３４】運転スイッチ７４がＯＦＦになると、ステ
ップＳ１５に移行し、モータ回転の停止、運転表示及び
終了表示の解除が行われ、培養プログラムが完了する。
ップＳ１５に移行し、モータ回転の停止、運転表示及び
終了表示の解除が行われ、培養プログラムが完了する。
【００３５】また、ステップＳ５、ステップＳ８、ステ
ップＳ１１でモータ回転に異常が判明した場合には、ス
テップＳ１６に移行し、モータ回転を停止するととも
に、ステップＳ１７に移行し、警告表示として異常が生
じた旨の告知を表示部７２に表示するとともに、警報ブ
ザー７８を鳴動させる。
ップＳ１１でモータ回転に異常が判明した場合には、ス
テップＳ１６に移行し、モータ回転を停止するととも
に、ステップＳ１７に移行し、警告表示として異常が生
じた旨の告知を表示部７２に表示するとともに、警報ブ
ザー７８を鳴動させる。
【００３６】なお、この実施例では、ディスク２４の回
転を一方向回転について説明しているが、正転、逆転又
は停止、又は、所定又は任意の休止区間を設定した間欠
回転としてもよく、正逆転を間欠回転としてもよい。
転を一方向回転について説明しているが、正転、逆転又
は停止、又は、所定又は任意の休止区間を設定した間欠
回転としてもよく、正逆転を間欠回転としてもよい。
【００３７】次に、図１０の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）
はこの培養プログラム動作における運転表示、終了表示
を示しており、この実施例では、モータ４０の回転数Ｎ
1 、Ｎ2 、Ｎ3 の大小関係がＮ1 ＜Ｎ2 ＜Ｎ3 に設定さ
れ、回転数Ｎ1 への立上り時間ａが設定され、回転数Ｎ
1 から回転数Ｎ2 へのシフトはゆるやかな傾斜時間ｔ、
回転数Ｎ2 から回転数Ｎ3 へのシフトはゆるやかな傾斜
時間ｔが設定されている。即ち、傾斜時間ｔにおいて、
所望の加減速制御が行われる。
はこの培養プログラム動作における運転表示、終了表示
を示しており、この実施例では、モータ４０の回転数Ｎ
1 、Ｎ2 、Ｎ3 の大小関係がＮ1 ＜Ｎ2 ＜Ｎ3 に設定さ
れ、回転数Ｎ1 への立上り時間ａが設定され、回転数Ｎ
1 から回転数Ｎ2 へのシフトはゆるやかな傾斜時間ｔ、
回転数Ｎ2 から回転数Ｎ3 へのシフトはゆるやかな傾斜
時間ｔが設定されている。即ち、傾斜時間ｔにおいて、
所望の加減速制御が行われる。
【００３８】このような培養プログラムが可能であるの
で、実際の培養に当たっては、細胞や組織を植えつけた
マトリクス１０をチャンバカバー２０を外して培養チャ
ンバ８に収容した後、培養庫８０に設置する。チャンバ
ーカバー２０を閉じ、培養ユニット４を装置本体２に固
定する。このとき、モータ４０は後退位置から運転位置
にＸ方向に移動して位置決めした後、固定する。培養庫
８０内の温度、湿度、二酸化酸素濃度、酸素濃度等を適
切な条件に設定した後、マトリクス１０に対して細胞、
組織に最適な流量の培養液１８を供給する。
で、実際の培養に当たっては、細胞や組織を植えつけた
マトリクス１０をチャンバカバー２０を外して培養チャ
ンバ８に収容した後、培養庫８０に設置する。チャンバ
ーカバー２０を閉じ、培養ユニット４を装置本体２に固
定する。このとき、モータ４０は後退位置から運転位置
にＸ方向に移動して位置決めした後、固定する。培養庫
８０内の温度、湿度、二酸化酸素濃度、酸素濃度等を適
切な条件に設定した後、マトリクス１０に対して細胞、
組織に最適な流量の培養液１８を供給する。
【００３９】そして、モータ４０を回転させると、外部
回転体３２とともに磁石３６が回転し、この磁石３６の
回転力が磁石３６及び磁性体３０の磁気結合によってデ
ィスク２４に伝達され、即ち、ディスク２４は外部回転
体３２に追従して回転する。このディスク２４の回転数
は、モータ４０の回転数Ｎ1 〜Ｎ3 で与えられる。この
実施例では、培養時間Ｔ1 〜Ｔ3 の経過とともに最適な
速度、即ち、回転数Ｎ 1 〜Ｎ3 に制御されており、培養
初期では極くゆっくりとした回転数で回転させ、細胞が
組織化し始めたら、やや回転速度を上げ、最終段階では
更に回転速度を上げる等の制御が行われている。
回転体３２とともに磁石３６が回転し、この磁石３６の
回転力が磁石３６及び磁性体３０の磁気結合によってデ
ィスク２４に伝達され、即ち、ディスク２４は外部回転
体３２に追従して回転する。このディスク２４の回転数
は、モータ４０の回転数Ｎ1 〜Ｎ3 で与えられる。この
実施例では、培養時間Ｔ1 〜Ｔ3 の経過とともに最適な
速度、即ち、回転数Ｎ 1 〜Ｎ3 に制御されており、培養
初期では極くゆっくりとした回転数で回転させ、細胞が
組織化し始めたら、やや回転速度を上げ、最終段階では
更に回転速度を上げる等の制御が行われている。
【００４０】このようなディスク２４の回転により、培
養チャンバ８内の培養液１８には、ディスク回転による
応力が付与されるが、マトリクス１０表面の培養液１８
の流れが作用し、この実施例では図９に示すように、円
周方向の流れとなる。この結果、培養チャンバ８内のマ
トリクス１０上の細胞、組織は、培養チャンバ８の円周
方向のせん断応力が付与されながら増殖、成長すること
となる。
養チャンバ８内の培養液１８には、ディスク回転による
応力が付与されるが、マトリクス１０表面の培養液１８
の流れが作用し、この実施例では図９に示すように、円
周方向の流れとなる。この結果、培養チャンバ８内のマ
トリクス１０上の細胞、組織は、培養チャンバ８の円周
方向のせん断応力が付与されながら増殖、成長すること
となる。
【００４１】ここで、図１１を参照して、ディスク２４
の回転Ｎにより生じるマトリクス１０に加わるせん断応
力について説明すると、ディスク２４が回転すると培養
液１８には液流が発生し、その流速をｕ、マトリクス１
０の表面とディスク２４との距離をｘ、培養液１８の粘
性係数をμとすると、培養液１８に生じるせん断力τ
は、 τ＝μ・ｄｕ／ｄｘ ・・・（１） で与えられる。このようなせん断力τは、培養ユニット
４の培養チャンバ８の内壁面に付着、固定されているマ
トリクス１０は、粘性を持つ培養液１８に接触している
ので、そのマトリクス１０の表面及び表面近傍層に回転
流によるせん断応力が生じ、これが物理刺激となって細
胞、組織の増殖及び成長に寄与するものである。
の回転Ｎにより生じるマトリクス１０に加わるせん断応
力について説明すると、ディスク２４が回転すると培養
液１８には液流が発生し、その流速をｕ、マトリクス１
０の表面とディスク２４との距離をｘ、培養液１８の粘
性係数をμとすると、培養液１８に生じるせん断力τ
は、 τ＝μ・ｄｕ／ｄｘ ・・・（１） で与えられる。このようなせん断力τは、培養ユニット
４の培養チャンバ８の内壁面に付着、固定されているマ
トリクス１０は、粘性を持つ培養液１８に接触している
ので、そのマトリクス１０の表面及び表面近傍層に回転
流によるせん断応力が生じ、これが物理刺激となって細
胞、組織の増殖及び成長に寄与するものである。
【００４２】そして、培養プログラムが終了した後は、
図１２に示すように、この培養ユニット４のポート１
２、１４に接続されている培養回路１６のチューブ１１
６、１１８を閉塞し、この実施例では、チューブ１１６
側に閉止手段としてのピンチコック１２０が取り付けら
れ、また、チューブ１１８側にはコックバルブ１２２が
取り付けられて閉止処理が行われている。
図１２に示すように、この培養ユニット４のポート１
２、１４に接続されている培養回路１６のチューブ１１
６、１１８を閉塞し、この実施例では、チューブ１１６
側に閉止手段としてのピンチコック１２０が取り付けら
れ、また、チューブ１１８側にはコックバルブ１２２が
取り付けられて閉止処理が行われている。
【００４３】このような閉止処理の後、培養回路１６か
ら培養ユニット４を取り外すには、固定用ボルト４８を
緩めてモータ４０を装置本体２から離脱させた後、培養
ユニット４側の固定用ボルト５６を外すことにより、培
養ユニット４を培養回路１６及び装置本体２から取り出
すことができる。
ら培養ユニット４を取り外すには、固定用ボルト４８を
緩めてモータ４０を装置本体２から離脱させた後、培養
ユニット４側の固定用ボルト５６を外すことにより、培
養ユニット４を培養回路１６及び装置本体２から取り出
すことができる。
【００４４】このように、チューブ１１６側にピンチコ
ック１２０を取り付けて閉止するとともに、チューブ１
１８側のコックバルブ１２２を閉止すれば、培養ユニッ
ト４を培養回路１６から分離できるとともに培養チャン
バ８を密閉状態に保持でき、培養液１８を漏洩させるこ
とがない。また、培養ユニット４は、オートクレーブ等
の殺菌方法や、紫外線殺菌、ガンマー線殺菌等で殺菌し
ておけば、内部は長期間にわたって無菌状態を維持する
ことができる。この実施例では、チューブ１１６、１１
８を閉止する手段としてピンチコック１２０、コックバ
ルブ１２２を用いているが、他の閉止手段を用いてもよ
い。
ック１２０を取り付けて閉止するとともに、チューブ１
１８側のコックバルブ１２２を閉止すれば、培養ユニッ
ト４を培養回路１６から分離できるとともに培養チャン
バ８を密閉状態に保持でき、培養液１８を漏洩させるこ
とがない。また、培養ユニット４は、オートクレーブ等
の殺菌方法や、紫外線殺菌、ガンマー線殺菌等で殺菌し
ておけば、内部は長期間にわたって無菌状態を維持する
ことができる。この実施例では、チューブ１１６、１１
８を閉止する手段としてピンチコック１２０、コックバ
ルブ１２２を用いているが、他の閉止手段を用いてもよ
い。
【００４５】そして、次の培養のために、培養ユニット
４を装置本体２及び培養回路１６に取り付けるには、外
す場合と逆の手順で行えばよく、培養ユニット４内を汚
染させることなく、容易に着脱できるとともに、培養さ
れる細胞や組織を雑菌等の汚染から確実に防護すること
ができる。
４を装置本体２及び培養回路１６に取り付けるには、外
す場合と逆の手順で行えばよく、培養ユニット４内を汚
染させることなく、容易に着脱できるとともに、培養さ
れる細胞や組織を雑菌等の汚染から確実に防護すること
ができる。
【００４６】次に、図１３及び図１４は本発明の細胞・
組織培養装置の第２実施例を示し、図１３は培養ユニッ
トの要部、図１４は培養ユニットのXIV −XIV 線断面を
示している。
組織培養装置の第２実施例を示し、図１３は培養ユニッ
トの要部、図１４は培養ユニットのXIV −XIV 線断面を
示している。
【００４７】この実施例では、ディスク収容空間２２の
内径より小径なディスク２４が用いられるとともに、デ
ィスク２４から支持軸を除いて回転軸を直交方向に自由
に移動可能にしたものである。そして、ディスク２４に
は環状の磁性体３０が取り付けられるとともに、外部回
転体３２には単一の磁石３６が取り付けられている。そ
して、モータ４０の構成や取付け構造は第１実施例と同
様である。
内径より小径なディスク２４が用いられるとともに、デ
ィスク２４から支持軸を除いて回転軸を直交方向に自由
に移動可能にしたものである。そして、ディスク２４に
は環状の磁性体３０が取り付けられるとともに、外部回
転体３２には単一の磁石３６が取り付けられている。そ
して、モータ４０の構成や取付け構造は第１実施例と同
様である。
【００４８】このような構成にすれば、外部回転体３２
がモータ４０によって回転すると、外部回転体３２上の
磁石３６に自由回転可能なディスク２４が磁性体３０に
よって引き寄せられ、ディスク収容空間２２の内壁面に
沿って自転しながら回転する。このような自転を伴う回
転が生じると、養液チャンバ８内の培養液１８には、ラ
ンダムな流れ方向を持つ流動が生じ、マトリクス１０の
細胞、組織の片面全面はその流動によるせん断応力を受
け、しかもその方向は刻々変化する。
がモータ４０によって回転すると、外部回転体３２上の
磁石３６に自由回転可能なディスク２４が磁性体３０に
よって引き寄せられ、ディスク収容空間２２の内壁面に
沿って自転しながら回転する。このような自転を伴う回
転が生じると、養液チャンバ８内の培養液１８には、ラ
ンダムな流れ方向を持つ流動が生じ、マトリクス１０の
細胞、組織の片面全面はその流動によるせん断応力を受
け、しかもその方向は刻々変化する。
【００４９】このような流動は、例えば、図１５に示す
ようになり、軌跡Ｄはせん断応力の方向及びその変化を
示しており、このようなせん断力はせん断応力の方向が
変動する生体部位の細胞や組織の培養に対応させること
ができる。
ようになり、軌跡Ｄはせん断応力の方向及びその変化を
示しており、このようなせん断力はせん断応力の方向が
変動する生体部位の細胞や組織の培養に対応させること
ができる。
【００５０】また、モータ４０の回転数は、例えば、図
７及び図８に示すプログラムや図１０に示したように、
培養の時間経過とともに変化させ、プログラム制御によ
って所望の回転速度を設定することができることは第１
実施例と同様である。また、培養ユニット４の着脱につ
いても、第１実施例と同様である。
７及び図８に示すプログラムや図１０に示したように、
培養の時間経過とともに変化させ、プログラム制御によ
って所望の回転速度を設定することができることは第１
実施例と同様である。また、培養ユニット４の着脱につ
いても、第１実施例と同様である。
【００５１】次に、図１６は、本発明の細胞・組織培養
装置の第３実施例を示している。第１及び第２実施例で
は、培養ユニット４の培養チャンバ８の内壁部に直接マ
トリクス１０を設置しているが、培養チャンバ８の内壁
部に複数の固定突部１２４を突出させ、この固定突部１
２４にマトリクス１０の定着部材として例えば、シリコ
ンラバーシート１２６を設置し、このシリコンラバーシ
ート１２６の表面にマトリクス１０を定置、固定するよ
うにしてもよい。
装置の第３実施例を示している。第１及び第２実施例で
は、培養ユニット４の培養チャンバ８の内壁部に直接マ
トリクス１０を設置しているが、培養チャンバ８の内壁
部に複数の固定突部１２４を突出させ、この固定突部１
２４にマトリクス１０の定着部材として例えば、シリコ
ンラバーシート１２６を設置し、このシリコンラバーシ
ート１２６の表面にマトリクス１０を定置、固定するよ
うにしてもよい。
【００５２】また、第１〜第３実施例では、培養ユニッ
ト４の培養チャンバ８側の内壁部にマトリクス１０を定
置させているが、ディスク２４の表面にマトリクス１０
を定置、固定するようにし、ディスク２４とともにマト
リクス１０が回転するように設定してもよい。
ト４の培養チャンバ８側の内壁部にマトリクス１０を定
置させているが、ディスク２４の表面にマトリクス１０
を定置、固定するようにし、ディスク２４とともにマト
リクス１０が回転するように設定してもよい。
【００５３】次に、図１７は、本発明の細胞・組織培養
装置の第４実施例を示している。この第４実施例では、
培養ユニット４の一部又は全部に培養チャンバ８内を透
視できる透明壁部１２８が設けられ、この透明壁部１２
８の近傍に培養チャンバ８内のマトリクス１０を撮影す
る撮影手段としてのＣＣＤカメラ１３０が設置され、こ
のＣＣＤカメラ１３０で得られる映像が映像処理装置１
３２に加えられて処理され、映像表示装置１３４に表示
されるとともに、判定装置１３６に判定情報として加え
られている。判定装置１３６では、その映像からマトリ
クス１０の変色や形状等により増殖、成長状態の判定が
行われ、その判定結果が制御部６４に加えられている。
その他の構成は、図５に示す制御装置６０の構成と同様
である。
装置の第４実施例を示している。この第４実施例では、
培養ユニット４の一部又は全部に培養チャンバ８内を透
視できる透明壁部１２８が設けられ、この透明壁部１２
８の近傍に培養チャンバ８内のマトリクス１０を撮影す
る撮影手段としてのＣＣＤカメラ１３０が設置され、こ
のＣＣＤカメラ１３０で得られる映像が映像処理装置１
３２に加えられて処理され、映像表示装置１３４に表示
されるとともに、判定装置１３６に判定情報として加え
られている。判定装置１３６では、その映像からマトリ
クス１０の変色や形状等により増殖、成長状態の判定が
行われ、その判定結果が制御部６４に加えられている。
その他の構成は、図５に示す制御装置６０の構成と同様
である。
【００５４】このように、培養チャンバ８内のマトリク
ス１０の状況を映像情報として捉え、その映像情報を通
じて観測すれば、マトリクス１０の増殖、成長状況を視
覚的に捉えることができ、成長段階を的確に把握でき、
状況に応じた的確な処置を取ることができる。
ス１０の状況を映像情報として捉え、その映像情報を通
じて観測すれば、マトリクス１０の増殖、成長状況を視
覚的に捉えることができ、成長段階を的確に把握でき、
状況に応じた的確な処置を取ることができる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果が得られる。 ａ チャンバ内に設置されたディスクを非接触で任意の
回転パターンで回転させることができ、その回転によっ
て培養液に回転流を生じさせるので、チャンバ内の被培
養物に非接触でディスク回転によるせん断応力等の物理
刺激を付与することができる。その結果、生体上の物理
刺激を模倣したせん断応力を被培養物に付与することが
でき、その培養促進に寄与することができる。 ｂ 被培養物を収容するチャンバを培養ユニットとして
培養回路から独立して分離、着脱して移動させることが
でき、雑菌等の汚染から被培養物を防護することができ
る。 ｃ ディスクを任意の回転パターンで回転させることが
できるので、被培養物に所望の物理刺激を付与すること
ができ、生体上の部位に対応した物理刺激の実現ととも
に、培養促進を図ることができる。 ｄ 細胞や組織の成長段階を映像を以て的確に把握でき
る。
次の効果が得られる。 ａ チャンバ内に設置されたディスクを非接触で任意の
回転パターンで回転させることができ、その回転によっ
て培養液に回転流を生じさせるので、チャンバ内の被培
養物に非接触でディスク回転によるせん断応力等の物理
刺激を付与することができる。その結果、生体上の物理
刺激を模倣したせん断応力を被培養物に付与することが
でき、その培養促進に寄与することができる。 ｂ 被培養物を収容するチャンバを培養ユニットとして
培養回路から独立して分離、着脱して移動させることが
でき、雑菌等の汚染から被培養物を防護することができ
る。 ｃ ディスクを任意の回転パターンで回転させることが
できるので、被培養物に所望の物理刺激を付与すること
ができ、生体上の部位に対応した物理刺激の実現ととも
に、培養促進を図ることができる。 ｄ 細胞や組織の成長段階を映像を以て的確に把握でき
る。
【図１】本発明の細胞・組織培養装置の第１実施例を示
す部分断面図である。
す部分断面図である。
【図２】培養ユニットを示す平面図である。
【図３】培養ユニットの要部拡大断面図である。
【図４】図３に示した培養ユニットのIV−IV線断面図で
ある。
ある。
【図５】制御装置を示すブロック図である。
【図６】細胞・組織培養システムを示す図である。
【図７】制御プログラムの前半部分を示すフローチャー
トである。
トである。
【図８】図７に示した制御プログラムの後半部分を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図９】チャンバ内に生じる回転流を示す図である。
【図１０】回転制御動作を示すタイミングチャートであ
る。
る。
【図１１】ディスク回転による流れせん断応力の発生及
び作用を示す図である。
び作用を示す図である。
【図１２】装置本体に対する培養ユニットの着脱を示す
断面図である。
断面図である。
【図１３】本発明の細胞・組織培養装置の第２実施例を
示す部分断面図である。
示す部分断面図である。
【図１４】図１３の培養ユニットのXIV −XIV 線断面図
である。
である。
【図１５】第２実施例における培養チャンバ内のディス
クの回転パターンを示す図である。
クの回転パターンを示す図である。
【図１６】本発明の細胞・組織培養装置の第３実施例を
示す培養ユニットの要部断面図である。
示す培養ユニットの要部断面図である。
【図１７】本発明の細胞・組織培養装置の第４実施例を
示す部分断面図である。
示す部分断面図である。
４ 培養ユニット ８ 培養チャンバ １０ マトリクス（被培養物） １６ 培養回路 １８ 培養液 ２４ ディスク ３０ 磁性体（磁気結合手段） ３２ 外部回転体（回転駆動手段） ３６ 磁石（磁気結合手段） ４０ モータ（回転駆動手段） ６０ 制御装置（制御手段） １３０ ＣＣＤカメラ（撮影手段）
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4B029 AA02 BB11 CC02 CC08 DA04 DF10
Claims (9)
- 【請求項１】 被培養物を収容するとともに培養液の供
給を受けるチャンバと、 このチャンバ内に回転可能に設置され、その回転によっ
て前記培養液を媒介として前記被培養物に物理刺激を付
与するディスクと、 このディスクと非接触状態で前記チャンバ外から前記デ
ィスクに回転力を付与する回転駆動手段と、 を備えたことを特徴とする細胞・組織培養装置。 - 【請求項２】 前記物理刺激は、せん断応力であること
を特徴とする請求項１記載の細胞・組織培養装置。 - 【請求項３】 前記ディスクと前記回転駆動手段との間
に磁気結合手段を介在させて前記ディスクに前記回転力
を付与することを特徴とする請求項１記載の細胞・組織
培養装置。 - 【請求項４】 前記回転駆動手段がモータであることを
特徴とする請求項１記載の細胞・組織培養装置。 - 【請求項５】 前記回転駆動手段の回転力を任意のパタ
ーンに制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求
項１記載の細胞・組織培養装置。 - 【請求項６】 前記チャンバが形成された培養ユニット
を密閉状態とし、この培養ユニットが前記培養液を循環
させる培養回路に着脱可能であることを特徴とする請求
項１記載の細胞・組織培養装置。 - 【請求項７】 前記ディスクは、その回転軸と直交方向
に可動可能に設定したことを特徴とする請求項１記載の
細胞・組織培養装置。 - 【請求項８】 前記チャンバ内の前記被培養物を撮影す
る撮影手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の細
胞・組織培養装置。 - 【請求項９】 一部又は全部を透明化した培養ユニット
とともに、撮影手段を備え、前記培養ユニット内に形成
された前記チャンバ内に前記被培養物を収容して培養
し、その被培養物を前記チャンバ外から前記撮影手段で
撮影可能にしたことを特徴とする請求項１記載の細胞・
組織培養装置。
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