JP2003325160A - 細胞培養器および培養細胞処理システム - Google Patents
細胞培養器および培養細胞処理システムInfo
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Abstract
胞処理システムを提供する。 【解決手段】 本発明の細胞培養器Iは、耐圧容器11
と、該耐圧容器11に雰囲気ガスを供給するガス供給装
置20と、該雰囲気ガスの圧力を制御するガス圧力制御
装置40とを備えてなるもので、ガス供給装置20を構
成しているO2ガスを供給するO2ガス供給機構21と、
CO2ガスを供給するCO2ガス供給機構22と、N2ガ
スを供給するN2ガス供給機構23とにより、それぞれ
所定量のガスを供給するとともに、ガス圧力制御装置4
0により排気ガス量を制御して耐圧容器11内の雰囲気
ガスを所望圧力とするものである。
Description
養細胞処理システムに関する。さらに詳しくは、圧力制
御がなし得る細胞培養器および培養細胞処理システムに
関する。
れるようになってきている。しかしながら、その運用に
おいては臓器提供者の数が臓器移植希望者の数より圧倒
的に少ないという問題がある。その問題を解決する方策
の一つとして、近年、再生医療が注目されかつその研究
が進められている。
軟骨などの細胞は、大気圧よりも高い圧力下で培養すれ
ば、その増殖速度が上昇するであろうとの知見が得られ
ている。
細胞培養器(以下、インキュベータという)は、温度、
湿度および二酸化炭素などの雰囲気ガスの濃度は制御で
きるものの、圧力制御はなし得ないものである。換言す
れば、従来のインキュベータは、温度、湿度および二酸
化炭素などの雰囲気ガスの濃度が細胞の培養にどのよう
な影響を与えるかを試験したり、最適な温度、湿度およ
び雰囲気ガス濃度下で細胞を培養してその収量の増大を
図ることは可能であるが、圧力の変化が細胞の培養にど
のような影響を与えるかを試験したり、最適な圧力下で
細胞を培養してその収量の増大を図ることはできない。
よりも高圧下あるいは低圧下での培養が有効であるとの
知見が得られた細胞に対しても、その培養に最適な圧力
を検出することができず、また当然のことながら最適な
圧力下で培養してその収量の増大を図ることもできな
い。 ちなみに、圧力制御が可能な容器としては、火事
などの災害により一酸化炭素中毒になった患者の治療の
ために用いられる高圧酸素治療器が知られている。
器内の酸素濃度や圧力を変化させることはできるが、通
常、インキュベータが備えている温度や湿度を制御する
機能は備えていない。そのため、この高圧酸素治療器を
インキュベータにそのまま転用することはできない。ま
た、高圧酸素治療器は、人命の安全確保を図る観点から
厳格な安全対策が図られているので、非常に高価なもの
となっている。そのため、価格の点からもインキュベー
タに転用するには問題がある。
術の課題に鑑みなされたものであって、圧力制御もなし
得る細胞培養器および培養細胞処理システムを提供する
ことを目的としている。
耐圧容器と、該耐圧容器に雰囲気ガスを供給するガス供
給装置と、該雰囲気ガスの圧力を制御するガス圧力制御
装置とを備えてなることを特徴とする。
スの撹拌をなすガス撹拌装置を備えてなるのが好まし
い。
熱手段および/または加湿手段を備えてなるのが好まし
い。
耐圧容器内面が滅菌液による洗浄に適した形態とされて
なるのが好ましい。
ガス供給装置が、O2ガスを供給するO2ガス供給機構
と、CO2ガスを供給するCO2ガス供給機構と、N2ガ
スを供給するN2ガス供給機構とを備えてなるのが好ま
しい。
前記細胞培養器をクリーンルーム内に備えてなることを
特徴とする。
は、クリーンルームが入口部に滅菌液をシャワーするシ
ャワー室を備えてなるのが好ましい。
いては、クリーンルームがクリーンロボットを備えてな
るのが好ましい。
おいては、クリーンルームがモニタ装置を備えてなるの
が好ましい。
おいては、クリーンルームが搬送容器の開閉をなす搬送
容器開閉装置を備えてなるのが好ましい。
いるので、雰囲気ガスを所望圧力として細胞を培養でき
る。また、本発明の細胞培養器によれば、種々の圧力の
下で細胞を培養できるので、当該細胞の培養に最適な圧
力を見出せる。
前記の如く構成されているので、雑菌に汚染されること
なく、細胞培養器により培養された細胞を処理できる。
発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる
実施形態のみに限定されるものではない。
養器(以下、インキュベータという)を概略図で示す。
本体10と、本体10内にガスを供給するガス供給装置
20と、本体10内からガスを排気するガス排気装置3
0と、本体10内のガス圧力を制御するガス圧力制御装
置40と、本体10内のガスを撹拌するガス撹拌装置5
0と、制御装置60とを主要構成要素として備えてなる
ものとされる。
容器11を断熱材12で覆いその外部を外装ケーシング
13で覆ってなる断熱容器とされ、培地や培養液を収納
しているフラスコなどの容器を載置して必要に応じて加
振する加振器14を有する振とう台15と、本体10内
を加湿する加湿手段例えば加湿パッド16と、本体10
を加熱する加熱手段例えばヒータ17と、本体10内の
ガス濃度、ガス圧力、温度などを測定するセンサ機構7
0とを備えてなるものとされる。
るものとされ、また内面は使用前後におけるアルコール
などの滅菌液での洗浄に適するよう滑らかに仕上げられ
ている。また、アルコールなどの滅菌液での洗浄に支障
のないようにするため、耐圧円筒容器11の端部は、図
示はされていないが、半楕円型の鏡板で塞がれて端部に
角が生じないようにされている。この鏡板の一方は開閉
自在とされて、機器や試料などの搬入および搬出が可能
とされている。この場合、鏡板の開閉は自動的になされ
るようにされてなるのが好ましい。なお、かかる開閉自
在の鏡板の構成には、各種耐圧扉およびその自動開閉機
構を好適に用いることができる。
センサ71と、CO2濃度を測定するCO2センサ72
と、温度を測定する温度センサと、圧力を測定する圧力
センサ73と、湿度を測定する湿度センサとを少なくと
も備えてなるものとされ(図2参照)、またこれらのセ
ンサは滅菌処理に対応可能なものとされている。そし
て、これら各センサの検出信号は、集合ケーブル74を
介して制御装置60に送出される。
びヒータ17は、公知の振とう台、加湿パッドおよびヒ
ータと同様とされているので、その構成の詳細な説明は
省略する。
O2ガス供給機構21と、CO2ガスを供給するCO2ガ
ス供給機構22と、N2ガスを供給するN2ガス供給機構
23と、各ガス供給機構21,22,23からの混合ガ
スを本体10に供給するガス供給ポンプ24と、接続ガ
ス配管25とを備えてなるものとされる。
源(図示省略)と、O2ガス高圧供給源からのO2ガス量
を制御するO2ガス流量制御弁(以下、O2制御弁とい
う)21aと、O2制御弁21aを制御する弁コントロ
ーラ(以下、O2コントローラという)21bとを備え
てなるものとされる。
供給源(図示省略)と、CO2ガス高圧供給源からのC
O2ガス量を制御するCO2ガス流量制御弁(以下、CO
2制御弁)22aと、CO2制御弁22aを制御する弁コ
ントローラ(以下、CO2コントローラという)22b
とを備えてなるものとされる。
源(図示省略)と、N2ガス高圧供給源からのN2ガス量
を制御するN2ガス流量制御弁(以下、N2制御弁とい
う)23aと、N2制御弁23aを制御する弁コントロ
ーラ(以下、N2コントローラという)23bとを備え
てなるものとされる。
を介してO2ガス供給機構21、CO2ガス供給機構22
およびN2ガス供給機構23から供給される混合ガスを
接続ガス配管25を介して本体10に供給するものとさ
れる。かかるガス供給ポンプ24は、例えば数気圧程度
まで加圧でき、かつオイルフリーな加圧ポンプとされ
る。また、急速にインキュベータ内部を所望の気体成分
で充満させたい場合には、アキュムレータなどのバッフ
ァタンクを併用することも望ましいとされる。ガス供給
ポンプ24と本体10とを接続している接続ガス配管2
5には雑菌の本体10内への侵入を阻止するための滅菌
フィルタ25aが介装されている。
とガス排気配管32とを備えてなるものとされる。ガス
排気ポンプ31は、例えば数分の1気圧程度まで減圧で
き、かつオイルフリーな一種の真空ポンプに近いものと
される。また、急速にインキュベータ内部を減圧させた
い場合には、真空タンクなどのバッファタンクを併用す
ることも望ましいとされる。ガス排気ポンプ31と本体
10とを接続しているガス排気配管32には雑菌の本体
10への侵入を阻止するための滅菌フィルタ32aが介
装されている。
と、圧力制御弁41を制御する弁コントローラ(以下、
圧力コントローラという)42と、排気管43とを備え
てなるものとされる。圧力制御弁41と本体10とを接
続している排気管43には雑菌などの本体10内への侵
入を阻止するための滅菌フィルタ43aが介装されてい
る。
けられた所要数の吸気孔51に接続された吸気管52
と、吸気管52の集合端に一端が接続された吸気側連絡
管53と、吸気側連絡管53の他端に吸気側が接続され
た循環ファン54と、循環ファン54の吐出側に一端が
接続された吐出側連絡管55と、吐出側連絡管55の他
端に接続された吐出管56とを備えてなるものとされ、
吐出管56の各吐出分岐管が本体10の天井部に設けら
れた各吐出孔57に接続されている。また、吐出側連絡
管55には雑菌などの本体10内への侵入を阻止するた
めの滅菌フィルタ55aが介装されている。
て、湿度センサや温度センサからの測定値に基づいてヒ
ータ電源17aを制御するようプログラムされるととも
に、後述する各種処理がなし得るようにプログラムされ
ている。
れているインキュベータIのガス濃度制御および圧力制
御について説明する。なお、この制御は制御装置60の
コントロールの下にさなれる。
定する。これらの設定値は固定値である場合のみならず
時間的に変化する場合も含まれる。
のO2濃度測定値との偏差(O2濃度偏差)、CO2濃度
設定値とCO2センサ72からのCO2濃度測定値との偏
差(CO2濃度偏差)、および圧力設定値と圧力センサ
73からの圧力測定値との偏差(圧力偏差)を算出す
る。
ローラ21bおよびN2コントローラ23bに入力し、
算出されたCO2濃度偏差をCO2コントローラ22bお
よびN 2コントローラ23bに入力し、算出された圧力
偏差を圧力コントローラ42およびN2コントローラ2
3bに入力する。
たO2濃度偏差に対応した開度にO2制御弁21aを設定
し、CO2コントローラ22bは入力されたCO2濃度偏
差に対応した開度にCO2制御弁22aを設定し、圧力
コントローラ42は入力された圧力偏差に対応した開度
に圧力制御弁41を設定し、N2コントローラ23bは
入力されたO2濃度偏差、CO2濃度偏差および圧力偏差
に対応した開度にN2制御弁23aを設定する。
圧力が設定値に制御される。
開閉動作との関係をテーブル図で示す。図3中、+はセ
ンサの測定値が設定値より大きいことを示し、−はセン
サの測定値が設定値より小さいことを示し、〇は弁を開
動作させることを示し、×は弁を閉動作させることを示
す。
いて説明する。
サ72の測定値および圧力センサ73の測定値のいずれ
もが設定値よりも大きければ、つまりO2濃度偏差、C
O2濃度偏差および圧力偏差がいずれもがマイナスであ
れば、O2制御弁21aは閉動作され、CO2制御弁22
aは閉動作され、N2制御弁23aは開動作され、圧力
制御弁41は開動作される。
センサ72の測定値が設定値よりも大きく、圧力センサ
73の測定値が設定値よりも小さければ、つまりO2濃
度偏差およびCO2濃度偏差がマイナスで圧力偏差がプ
ラスであれば、O2制御弁21aは閉動作され、CO2制
御弁22aは閉動作され、N2制御弁23aは開動作さ
れ、圧力制御弁41は閉動作される。
りも大きく、CO2センサ72の測定値が設定値よりも
小さく、圧力センサ73の測定値が設定値よりも大きけ
れば、つまりO2濃度偏差がマイナスでCO2濃度偏差が
プラスで圧力偏差がマイナスであれば、O2制御弁21
aは閉動作され、CO2制御弁22aは開動作され、N2
制御弁23aは閉動作され、圧力制御弁41は開動作さ
れる。
りも大きく、CO2センサ72の測定値および圧力セン
サ73の測定値が設定値よりも小さければ、つまりO2
濃度偏差がマイナスでCO2濃度偏差およ圧力偏差がプ
ラスであれば、O2制御弁21aは閉動作され、CO2制
御弁22aは開動作され、N2制御弁23aは開動作さ
れ、圧力制御弁41は閉動作される。
りも小さく、CO2センサ72の測定値および圧力セン
サ73の測定値が設定値よりも大きければ、つまりO2
濃度偏差がプラスでCO2濃度偏差およ圧力偏差がマイ
ナスであれば、O2制御弁21aは開動作され、CO2制
御弁22aは閉動作され、N2制御弁23aは閉動作さ
れ、圧力制御弁41は開動作される。
りも小さく、CO2センサ72の測定値が設定値よりも
大きく、圧力センサ73の測定値が設定値よりも小さけ
れば、つまりO2濃度偏差がプラスでCO2濃度偏差がマ
イナスで圧力偏差がプラスであれば、O2制御弁21a
は開動作され、CO2制御弁22aは閉動作され、N2制
御弁23aは開動作され、圧力制御弁41は閉動作され
る。
センサ72の測定値が設定値よりも小さく、圧力センサ
73の測定値が設定値よりも大きければ、つまりO2濃
度偏差およびCO2濃度偏差がマイナスで圧力偏差がプ
ラスであれば、O2制御弁21aは開動作され、CO2制
御弁22aは開動作され、N2制御弁23aは閉動作さ
れ、圧力制御弁41は開動作される。
サ72の測定値および圧力センサ73の測定値のいずれ
もが設定値よりも小さければ、つまりO2濃度偏差、C
O2濃度偏差および圧力偏差がいずれもがプラスであれ
ば、O2制御弁21aは開動作され、CO2制御弁22a
は開動作され、N2制御弁23aは閉動作され、圧力制
御弁41は閉動作される。
ば、最適な雰囲気ガス濃度・ガス圧力・湿度および温度
の下で細胞の培養がなし得る。また、圧力制御がなし得
るので、各種圧力の下での細胞の培養試験がなし得る。
それにより、各種細胞の培養に適した圧力を見出すこと
もできる。さらに、ガス撹拌装置50により本体10内
のガスが常時撹拌されているので、均一な雰囲気ガスの
下で細胞を培養できる。
タIを備えた培養細胞処理システムSをブロック図で示
す。
うに、インキュベータIと、インキュベータIにより培
養された細胞のスクリーニングなどの処理をする処理装
置80と、搬送容器Vを開閉する搬送容器開閉装置90
と、クリーンロボットRと、それらを収容しているクリ
ーンルーム100と、クリーンルーム100内をモニタ
するモニタ装置110と、主制御装置Cとを備えてなる
ものとされる。
浄器82などを備えてなるものとされる。なお、分注器
81やプレート洗浄器82などは、公知のものと同様と
されているので、その構成の詳細な説明は省略する。
置した状態で分離可能とされた搬送容器Vの上部を分離
するものとされる。搬送容器開閉装置90は、具体的に
は、搬送容器Vを載置する載置台91を有するスタンド
92と、スタンド92の背面部から一体的に垂設された
上部着脱機構93とを備えてなるものとされる(図5参
照)。
いが、上部をロックしているロック機構のロックを解除
するするとともにロックをなすロック処理手段91aが
設けられて、載置された搬送容器Vのロックを解除して
上部着脱機構93による分離が可能な状態とするととも
に、底部に載置された上部をロックするようにされてい
る。
上部を把持する把持爪93aと、把持爪93aを昇降す
る昇降手段とを備えてなるものとされる。この上部着脱
機構93により、上部は搬送容器Vに収納されている細
胞や試薬などの搬出に支障のない高さまで上昇させられ
る。
した際に粉塵などが飛散しないよう構成された多関節ロ
ボットとされる。このロボットRは、例えば、インキュ
ベータIからの培養細胞の搬出およびその搬出した細胞
の処理装置80への搬送、搬送容器Vからの細胞の搬出
や搬送容器Vへの細胞の搬入などがなし得るようティー
チングされている。この場合、ロボットRは複数台とさ
れてそれらのロボットR,Rが協働して作業するように
されてもよい。また、図4に示すように、ロボットRは
クリーンルーム100天井に配設された走行レールRa
を走行するようにされてもよい。
に、入口部にシャワー室101が設けられそのシャワー
室101に隣接して主室102が設けられてなるものと
される。つまり、クリーンルーム100に搬入された搬
送容器Vなどは、このシャワー室101において滅菌液
がシャワーされて付着している雑菌などの除去がなされ
るようにされている。これにより、クリーンルーム10
0に搬送容器Vなどに付着した雑菌などの侵入が阻止さ
れる。また、シャワー室101の入口には入口扉103
が設けられ、シャワー室101と主室102との仕切壁
104には主室扉105が設けられている。入口扉10
3および主室扉105は、それぞれ自動開閉式の密閉扉
とされるとともに、一方の密閉が確認されてから他方が
開となるようにされている。
0内を撮像する撮像装置、例えばテレビカメラ111
と、そのテレビカメラ111からの画像を表示するモニ
タテレビ112とからなるものとされる。
うに構成されたコンピュータとされる。この場合、前述
したインキュベータIの制御装置60は、主制御装置C
に一体化されている。
ステムSにおける培養細胞の処理の幾つかについて説明
する。なお、以下の処理は主制御装置Cのコントロール
の下になされる。
置かれた搬送容器開閉装置90の載置台91に設置され
る。
液が所定時間シャワーされる。
除手段91aが搬送容器Vのロックを解除する。
部を、上部着脱機構93により所定笠まで上昇させる。
容器設置用の棚)が主室102に搬入される。
ている鏡板を開放する。
ている容器(以下、培養容器という)をインキュベータ
Iから取り出し、ついでインキュベータIの鏡板を閉じ
る。
容器Vの下部(あるいは棚の上)に搬送し、設置する。
105が開かれる。
出され、搬送容器開閉装置90の載置台91に設置され
る。
器Vの上部を、上部着脱機構93により底部に載置して
ロックする。
途提案している細胞搬送装置に組み込まれて目的地まで
搬送される。
ている鏡板を開放する。
ュベータIから取り出し、ついでインキュベータIの鏡
板を閉じる。
置80の分注器81に搬送する。
注されて所定の試験がなされる。
によれば、培養された細胞を雑菌に汚染されることなく
処理することができる。また、モニタ装置によりクリー
ンルーム内を常時モニタしているので、クリーンルーム
内に異変が生じても迅速に対処できる。
器によれば、雰囲気ガスを所望圧力として細胞を培養で
きる。また、本発明の細胞培養器によれば、種々の圧力
の下で細胞を培養できるので、当該細胞の培養に最適な
圧力を見出せるという優れた効果も得られる。
れば、雑菌に汚染されることなく、細胞培養器により培
養された細胞を処理できるという優れた効果が得られ
る。
図である。
との関係を示すテーブル図である。
た培養細胞処理システムの概略図である。
概略図であって、同(a)は正面図を示し、同(b)は
側面図を示す。
Claims (10)
- 【請求項1】 耐圧容器と、該耐圧容器に雰囲気ガスを
供給するガス供給装置と、該雰囲気ガスの圧力を制御す
るガス圧力制御装置とを備えてなることを特徴とする細
胞培養器。 - 【請求項2】 雰囲気ガスの撹拌をなすガス撹拌装置を
備えてなることを特徴とする請求項1記載の細胞培養
器。 - 【請求項3】 加熱手段および/または加湿手段を備え
てなることを特徴とする請求項1記載の細胞培養器。 - 【請求項4】 耐圧容器内面が滅菌液による洗浄に適し
た形態とされてなることを特徴とする請求項1記載の細
胞培養器。 - 【請求項5】 ガス供給装置が、O2ガスを供給するO2
ガス供給機構と、CO2ガスを供給するCO2ガス供給機
構と、N2ガスを供給するN2ガス供給機構とを備えてな
ることを特徴とする請求項1記載の細胞培養器。 - 【請求項6】 請求項1ないし請求項5のいずれか一項
に記載の細胞培養器をクリーンルーム内に備えてなるこ
とを特徴とする培養細胞処理システム。 - 【請求項7】 クリーンルームが入口部に滅菌液をシャ
ワーするシャワー室を備えてなることを特徴とする請求
項6記載の培養細胞処理システム。 - 【請求項8】 クリーンルームがクリーンロボットを備
えてなることを特徴とする請求項6記載の培養細胞処理
システム。 - 【請求項9】 クリーンルームがモニタ装置を備えてな
ることを特徴とする請求項6記載の培養細胞処理システ
ム。 - 【請求項10】 クリーンルームが搬送容器の開閉をな
す搬送容器開閉装置を備えてなることを特徴とする請求
項6記載の培養細胞処理システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002137685A JP2003325160A (ja) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | 細胞培養器および培養細胞処理システム |
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---|---|---|---|
JP2002137685A JP2003325160A (ja) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | 細胞培養器および培養細胞処理システム |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=29699368
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JP2002137685A Pending JP2003325160A (ja) | 2002-05-13 | 2002-05-13 | 細胞培養器および培養細胞処理システム |
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JP (1) | JP2003325160A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015213462A (ja) * | 2014-05-09 | 2015-12-03 | 株式会社Ihi | 細胞培養装置及び細胞培養システム |
CN106867895A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-06-20 | 宗春辉 | 微生物实验防污染式细菌培养装置 |
JP2018074925A (ja) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | Ckd株式会社 | 培養液調整装置 |
WO2019176162A1 (ja) * | 2018-03-14 | 2019-09-19 | 株式会社日立製作所 | 細胞培養装置 |
-
2002
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