JP2009232861A

JP2009232861A - 細胞培養装置

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Publication number: JP2009232861A
Application number: JP2009164893A
Authority: JP
Inventors: Toyoshige Kobayashi; 豊茂小林; Kazutoshi Suga; 和俊菅
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2009-10-15
Anticipated expiration: 2026-12-15
Also published as: JP4824102B2

Abstract

【課題】複数個の培養容器をセットで着脱することができ、また各培養容器の正確な位置で固定できるような調節機構を持ち、また、コストを抑えた細胞培養装置を提供する。
【解決手段】細胞培養装置において、複数の培養容器を保持する培養容器セットを所定角度回転させる回転機構が設けられている。また、培養容器セットは、複数の培養容器をそれぞれ保持するための複数の凹部を有し、複数の凹部の内壁に、収容された培養容器へ与圧する与圧手段を備えている。そして、与圧手段のそれぞれは、回転機構による回転時及び回転停止時において、凹部に収容される培養容器よりも高い位置に配置される。
【選択図】図６（ａ）

Description

本発明は、培養容器を用いて細胞を培養する細胞培養装置、及びその細胞培養装置を制御する方法に関する。

従来、細胞培養の作業は限りなく除菌されたクリーンルームの中で、熟練された作業者の手により行われていた。そのため産業化に向けて細胞を大量に培養する場合、作業者の負担の増加と作業者への教育・育成に必要な時間とコストが掛かり、人為的なミスや検体の取り違え、さらに菌などを保有している人によるコンタミネーション等が生じてしまう可能性があり、それらの対策に多くのコストを要する。そのことが産業化において大きな壁となってしまう。そこで、一連の培養作業を自動化することにより、それら問題点を解決させることができる。その細胞培養における工程の自動化において、細胞播種や培地交換といった培養容器内に培養液を投入する工程を自動化する例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の継ぎ手と培養容器の接続法においては、ロボットマニピュレータで培養容器とマニピュレータ側の継ぎ手を着脱する。その際に樹脂膜による弁を介して継ぎ手のチューブと培養容器内部を培養液の液漏れを防止し、クリーンな状態を保持したまま接続できる構成になっている。また、マニピュレータで接続した培養容器を垂直方向に立てた状態で培養液を下から供給、上から排出して液交換をしている。

さらに複数個の培養容器から培養液の分滴の迅速化、効率化を可能にし、しかも培養液のロスを少なくして、洗浄を容易に行えるようにした方法が考えられている。その一例が特許文献２に記載されている。これは培養液を入れる複数の培養穴を形成した培養容器を備え、培養穴の底部に培養容器を貫通してこの培養容器の外面側に開口する貫通孔を形成し、培養穴内の培養液を貫通孔から強制的に吐出させる手段を備えている。

特開２００６−１４９２３７号公報特開２００４−８９１２６号公報

ところで、例えば細胞の移植には、自分から採取した細胞を生体外で処理して自分に戻す自家移植と、献体など他人から採取した細胞を生体外で処理し、同種に移植する他家移植がある。自家移植においては自らの患部を治療するための必要十分量の組織を作ればよく、また採取することのできる細胞も少量であることから、一つもしくは複数個の培養容器を使用して培養をおこなう。それに対して、他家移植においては献体などにより提供された多くの細胞を使用し、その細胞数を大量に増やして組織を数多く生産するため、多くの培養容器を使用して培養をおこなっている。

ところが、他家移植などのための自動培養の細胞播種や培地交換の工程において培養容器を一つずつ処理すると多くの時間が必要となり、これはコスト面だけでなく、細胞や培地の活性が不均一になり、その他の環境ストレスが細胞に作用するため品質管理の面で問題となってしまう。そこで細胞播種や培地交換のための処理時間を減らすために、複数個の培養容器を同時に処理する方法が必要となる。また、この場合、複数の培養容器それぞれの位置決めにばらつきが生じないようにする必要もある。さらに、複数の培養容器を収容する場合、単体の培養容器よりも重量が大きくなるので、従来のマニピュレータのモータではパワーが小さすぎる。よって、モータをより強力なものに交換する等の必要があり、１つの培養容器に対応のマニピュレータを流用して細胞培養装置のコストを抑えるということができない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、複数個の培養容器をセットで着脱することができ、また各培養容器の正確な位置で固定できるような調節機構を持った細胞培養装置を提供するものである。また、本発明は、コストを抑えた細胞培養装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明によれば、１個または複数個の凹部を有して、そこへ１個または複数個の培養容器を並べて収納することのできる培養容器セットが提供される。この培養容器セットの凹部には奥行き方向、幅方向それぞれにバネ型固定具が設置されており、この２つのバネ型固定具で培養容器側面を押し付けて培養容器セットに固定させる。その際、２点で押し付けることで固定時の培養容器の位置を精度よく保持することを可能とする。また培養容器上面に内部の培養空間へ接続するために弁付きの穴が用意されており、培養容器が培養容器セットに固定されたときは、その上面から培養液を供給することができる。

一個または複数個の培養容器を固定した培養容器セット内部へ同時に培養液を注入するため、流路と接続した継ぎ手を有するマニピュレータを備えた細胞培養装置が提供される。マニピュレータの継ぎ手部には流路と接続しているチューブが継ぎ手下部から出ており、そのチューブが培養容器の穴部に接続して、マニピュレータで垂直方向に立てて培養容器内部に液を注入することができる。その際に培養容器セットを継ぎ手と台ではさみ、台を回転させることで全体を立てることとする。注入後水平方向にして、継ぎ手を外すことにより、細胞播種・培地交換を実現することができる。

即ち、本発明による細胞培養装置は、培養容器を用いて細胞を培養する細胞培養装置であって、複数の培養容器を保持する培養容器セットと、複数の培養容器の液体注入口部に接続され、当該培養容器内部に液体を供給する少なくとも１つの液体供給手段と、複数の培養容器の液体排出口部に接続され、当該培養容器内部から液体を排出する少なくとも１つの液体回収手段と、培養容器セットを所定角度回転させる回転機構と、を備えている。また、培養容器セットは、前記複数の培養容器をそれぞれ保持するための複数の凹部を有し、複数の凹部の内壁に、収容された前記培養容器へ与圧する与圧手段を備えている。そして、与圧手段のそれぞれは、回転機構による回転時及び回転停止時において、凹部に収容される培養容器よりも高い位置に配置される。

ここで、回転機構は、培養容器セットを水平状態から垂直状態に回転させ、液体供給手段及び液体回収手段は、垂直状態で動作する。

より具体的に、凹部は４側面を有する方形状をなし、与圧手段は、隣り合う２つの壁面に設置されている。さらに詳しくは、培養容器セットが垂直状態となったときに、与圧手段が設置されていない壁面が前記培養容器よりも下方に配置される。

なお、与圧手段は前記培養容器の側面を押圧する板バネで構成されるようにする。この場合、培養容器の底面に対して実質的に平行方向は板バネの反発力により、底面に対して実質的に垂直方向は板バネの摩擦力により、培養容器が保持される。

さらに、本発明による細胞培養装置は、培養容器セットを載置する載置台と、少なくとも１つの液体供給手段と少なくとも１つの液体回収手段とを含む継ぎ手と、複数の培養容器における液体注入口部と液体供給手段とを連結する第１連結手段と、複数の培養容器における液体排出口部と液体回収手段とを連結する第２連結手段と、継ぎ手を移動させ、培養容器セットを継ぎ手と載置台との間に挟み込み、液体供給手段及び液体回収手段を第１及び第２の連結手段を介して複数の培養容器に接続するマニピュレータと、を備えている。

さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。

本発明の細胞培養装置によれば、複数個の培養容器をセットで着脱することができ、また各培養容器の正確な位置で固定できるようになる。また、従来のマニピュレータを流用して細胞培養装置のコストを抑えることができる。

本発明の一実施例を示すもので、培養容器と培養容器セットの接続に関する全体図である。本発明の一実施例を示すもので、内部に一つもしくは複数の凹部を有して、２個のバネ型金具により培養容器を固定することのできる培養容器セットへの接続時の上面構成図である。培養容器を固定するためのバネ型固定具の構成を示す図である。バネ型固定具による培養容器の固定方法を示した概念図である。培養容器セットに固定されている培養容器を取り出す方法を示した概念図である。流路に接続した継ぎ手と培養容器を接続するマニピュレータの全体構成図である。培養容器セットが培養容器セット台（載置台）に設置された状態を示す図である。培養容器セットと培養容器セット台と継ぎ手が一体となった状態を示す図である。一体化された培養容器セットと培養容器セット台と継ぎ手を垂直にした状態を示す図である。継ぎ手が培養容器セットと接続される前の状態を横から見た図である。継ぎ手が培養容器セットと接続された状態を横から見た図である。１つの培養容器と継ぎ手の流路が接続される前の状態を示す図である。１つの培養容器と継ぎ手の流路が接続された状態を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明を限定するものではないことに注意すべきである。

＜細胞培養装置＞
本発明で用いられる細胞培養装置の特徴は、後述の通り培養容器１０と培養容器セット２０と各培養容器に注廃液を行う継ぎ手５０の構成及び動作にあり、その他の構成は従来の細胞培養装置の構成を用いることができるので、図示はしていない。念のため細胞培養装置の最小限の構成を示すと、細胞培養装置は、培養室と、複数の培養容器１０を収容した培養容器セット２０を培養室内に投入し、取り出すための培養容器セット投入口部と、培養容器セット投入口部と所定の培養位置との間で培養容器セット２０を搬送する搬送手段と、所定の培養位置で培養容器セット２０をハンドリングするマニピュレータ５１と、を備えている。

＜培養容器と培養容器セット＞
図１は本発明の特徴を最もよく表している培養容器１０と培養容器セット２０を接続する際の全体図、図２は培養容器セット２０の構成上面図、図３（ａ）及び（ｂ）は培養容器１０を培養容器セット２０へセットしたときのバネ型固定具２２の概略図、図４は培養容器セット２０から培養容器１０を取り出す方法に関する概略図である。

ここでは、図１、図２、図３、及び図４において培養容器１０と培養容器セット２０の構成とその接続について説明する。

まず、図１の培養容器１０と培養容器セット２０の構成について説明する。培養容器１０は内部に閉鎖系で細胞を培養するための培養空間１１を持ち、ここに培養液を入れて細胞を培養する。外部から培養液を内部に注液や廃液をおこなうための１対の接続穴１２を培養容器１０の上面に有する。培養液を注液する際、一方の接続穴１２から培養液を流し、他方の接続穴１２から廃液、排気をする。培養容器セット２０は一つもしくは複数の凹部２１を有しており、そこへ培養容器１０を入れる。その際、培養容器１０の固定には凹部２１内にある２個のバネ型固定具２２を使用して、培養容器側面１３を押し付けて、固定する。また、培養容器セット２０には培養容器１０を取り外すための取り外し穴２３があり、ここに金具４１を入れて目的の培養容器１０を取り外すことができる。この取り外し穴２３は培養容器セット２０の底面を貫通している。

図２を用いて培養容器セット２０の構成について説明する。前述の培養容器セット２０の凹部２１一つあたりに２個のバネ型固定具２２と取り外し穴２３が用意されている。バネ型固定具２２は培養容器セット２０の凹部２１の底面、もしくは側面に固定されている。またバネ型固定具２２はお互い垂直方向に設置されており、培養時に高湿度環境内でさびないようにステンレスのような強度を有する素材を使用する。凹部２１に培養容器１０をセットすると、培養容器側面１３をバネ型固定具２２が２方向の力２４で押すことにより、培養容器１０をセットした際の培養容器１０の水平方向の位置精度を高めることができる。

さらに、それにより培養容器側面１３すべてに力がかかり、外力などが加わった際に垂直方向への移動や、培養容器１０が培養容器セット２０から外れることを防止できる。以上のように、２つのバネ型固定具２２を各凹部２１の互いに隣り合う側面部に設けることにより、各培養容器１０を凹部２１の角部Ａに（図２参照）精度よく位置決めすることができる。このように、培養容器２０は凹部２１においてバネ型固定具２２及びそれが設置されていない側面の４面で押されて支えられることになるので、培養容器２０の設置誤差（位置ずれ）を最小限に抑えることができる。なお、２つのバネ型固定具２２の設置位置は、図２に示された位置である必要はなく、それらがＬ字型をなし、かつ、全ての凹部２１で同じ位置であれば、どの側面を用いても良い。

図３を用いてバネ型固定具２２の構成についてより詳細に説明する。図３（ａ）は培養容器１０の接続前の状態を示し、図３（ｂ）は接続後の状態を示している。図３（ａ）に示されるように、バネ型固定具２２は、培養容器セット２０の凹部２１の底面もしくは側面にねじ２５等で強く固定されている。このねじ２５は例えばステンレスや樹脂など錆びない素材で構成されている。また、バネ型固定具２２は、培養容器１０の接続前にはフリーな状態であるが、培養容器１０を接続した後は、図３（ｂ）に示されるように、バネ型固定具２２で培養容器側面１３を力２４で押しつけることによって、前述のように水平方向の高い位置精度を維持することができるようになっている。また、押し付け部２６の摩擦力により垂直方向への移動をも防止することができる。つまり、バネ型固定具２２の反発力によって生じる力２４（凹部２１の底面と実質的に平行の方向）と、押し付け部２６に生じるバネ型固定具２２と培養容器１０との摩擦力（凹部２１の底面と実質的に垂直の方向）とによって各培養容器１０が培養容器セット２０の各凹部２１にしっかりと保持されるのである。

図４を用いて、培養容器１０を培養容器セット２０から取り出すための動作について説明する。まず、培養容器セット２０の取り出し穴２３に合致した形状の凸部を有する取り出し金具４１の先端４２を取り出し穴２３に差し込む。そして、差し込んだ金具４１を培養容器セット２０の底面から上面へ押し出す。すると、培養容器１０が培養容器セット２０の凹部２１の基準位置からずれるので、培養容器１０が取り出しやすくなるのである。この取り出し金具４１は、滅菌可能とするために、耐水性、耐温度性、耐ガス性を有する素材で構成されている。

なお、この取り出し動作は、例えば、培養容器セット２０を培養容器セット投入口部から細胞培養装置の外界に取り出し、各培養容器１０を使う段階でオペレータ（例えば医師等）が取り出し金具４１を取り出し穴２３に差し込むことによって実現されるようにしてもよいし、或いは、培養容器セット投入口部において、オペレータの指示によって所望の培養容器を自動的に凹部２１から外すようにしても良い。

＜マニピュレータの構成及び動作、継ぎ手と培養容器の接続＞
図５は培養容器セット２０と接続して培養容器１０へ注液するための継ぎ手５０を有するマニピュレータ５１の構成図、図６（ａ）乃至（ｃ）は培養容器セット２０とマニピュレータ５１の接続動作を示す概略図、図７（ａ）及び（ｂ）は継ぎ手５０と培養容器セット２０との接続動作の詳細を示す図である。図８（ａ）及び（ｂ）は継ぎ手５０の流路５２と培養容器１０の接続に関する概略図である。

図５を用いて、培養容器セット２０の培養容器１０へ注液するための継ぎ手５０を有するマニピュレータ５１の構成について説明する。マニピュレータ５１は、継ぎ手５０とそこに接続されている流路５２と、継ぎ手５０を回転させるための回転軸５３と、回転軸５３が回転しないように押さえるためのストッパ５４と、継ぎ手５０を上下動（矢印６３）させるためのモータ５５と、培養容器セット２０を載置するための培養容器セット台５６と、培養容器セット台５６と継ぎ手５０を回転させるための回転軸５７と、アーム（継ぎ手回転軸収容手段：軸受け部）５８と、継ぎ手５０の回転軸５３が収容される接続溝５９と、をそれぞれ有している。マニピュレータ５１は、継ぎ手５０と培養容器セット台５６の間に培養容器セット２０を挟みこみ、その全体を培養容器セット台５６の回転軸５７を回転させるモータ６０により水平方向から垂直方向へ回転される。この際、エンコーダなどのセンサ６１で垂直状態を検出して、この検知結果に基づいて、図示しない細胞培養装置全体を制御するための制御部がモータ６０の動作を停止させる。この機構により、垂直状態で培養容器１０内へ培養液を注入することを可能にする。

なお、継ぎ手５０の回転軸５３がアーム５８にセットされていない状態では、継ぎ手５０を水平状態に保つためにストッパ５４が作用している。回転軸５３がアーム５８にセットされたことがセンサ７４によって検知されると、上述の制御部がストッパ５４を外して回転軸５３がモータ６０によって回転できる状態になる。回転方向はセンサ６１で検知される。また、回転軸５３がアーム５８から取り出されたことがセンサ７４によって検知されると、制御部が再度ストッパ５４を回転軸５３に作用させて継ぎ手５０がふらつかないように水平状態に保つようにする。

図６及び図７を用いて、培養容器１０と継ぎ手５０の接続について説明する。図６（ａ）に示されるように、まず、培養容器セット２０が培養容器セット台５６の上に載せられる。本実施形態では、培養容器１０は接続穴１２が上面を向いた状態で、かつ各培養容器１０にある２つの接続穴がＸ軸と平行になるように設置される。また、継ぎ手５０は、接続穴１２に接続できるように流路５２が接続穴１２の上に来るように配置される。

培養容器セット台５６にはセンサ６２が設置されており、培養容器セット２０が台５６の上に載っていることが検知される。培養容器セット２０が培養容器セット台５６に載っていることがセンサ６２によって検知されると、上述の制御部が、モータ５５を動作させて、継ぎ手５０を上下方向（矢印６３）にスライドさせ、培養容器１０の接続穴１２と継ぎ手５０の流路５２とを接続させる。その状態が図６（ｂ）に示されている。

図７を用いて、継ぎ手５０と培養容器１０との接続動作の詳細についてさらに説明する。図７（ａ）は接続前の状態を示している。図７（ａ）に示されるように、継ぎ手５０の側面部の略中心には回転軸５３が設けられている。またその回転軸５３は、継ぎ手アーム７１を介してマニピュレータ５１に接続されている。マニピュレータ５１のモータ５５によってこの継ぎ手アーム７１が上下するため、継ぎ手５０も上下（矢印７２）することができる。また、回転軸５３が回転することによって継ぎ手５０は水平方向から垂直方向へ回転（矢印７３）することができる。上述したように、継ぎ手５０がフリーに回転しないようにストッパ５４が設置されており、所望の位置（接続前は、水平状態）において固定することができるようになっている。

培養容器セット台５６にはアーム（継ぎ手回転軸収容部）５８が設けられている。アーム５８にはモータ６０と接続する回転軸５７があり、継ぎ手５０の回転軸５３がアーム５８の接続溝５９に取り付けられると、回転軸５７と回転軸５３とが同一線上に重なるようになっている。

まず、培養容器セット２０が培養容器セット台５６に搭載されたことがセンサ６２によって検知されると、上述の制御部がモータ５５を動作させる。そして継ぎ手５０が下降し、継ぎ手５０の回転軸５３を接続溝５９へ移動する。また、接続溝５９内にあるセンサ７４により、回転軸５３が接続溝５９の内部にあることが検知されて、その検知結果に基づいてモータ５５の動作が上述の制御部によって停止される。継ぎ手５０の回転軸５３がアーム５８の接続溝５９に収容されると、図７（ｂ）で示されるように、各回転軸５３及び５７が同一線上に配置され、かつ、継ぎ手５０と培養容器１０が接続された（接続穴１２と流路５２とが嵌った状態）状態となる。そして、アーム５８に接続されているモータ６０の回転軸５７を回転（矢印７３）させると、継ぎ手５０の回転軸５３も同様に回転（矢印７３）することになり、培養容器セット台５６の上の培養容器セット２０と継ぎ手５０が接続した状態を保ったままで（合体したままで）回転（矢印７３）させることができる。

図６（ｃ）は、継ぎ手５０と培養容器１０を水平方向から垂直方向へ回転７３させた状態を示している。流路内に培養液を流して培養容器１０の内部へ注液する。その際、培養容器１０の下部の接続穴１２から培養液を注入し、それに一対となる培養容器１０の上部の接続穴１２から廃液もしくは排気が流れ出るように構成している。培養液を注入し終えたら、水平に戻して図６（ｂ）の状態として、継ぎ手５０を培養容器１０から外し、図６（ａ）のように完全に分離した状態として、培養液の交換や培養液内細胞の注入を終了することができる。

次に、図８を用いて前述の培養容器１０と継ぎ手５０の流路５２の接続前後の動作の詳細について説明する。図８（ａ）において、継ぎ手５０と流路５２の接続はコネクタ８０によりなされており、先端にはチューブ８１が出ている。継ぎ手５０の下面には樹脂膜（例えばシリコン樹脂）８２と、それと同じ素材の微細突起８３が設けられている。また、接続穴１２とチューブ８１の接続の際の弁の役割をするように培養容器１０の上面に樹脂弁８４が貼り付けられている。

また、図８（ｂ）に示されるように、継ぎ手５０と培養容器１０が接続した状態で、チューブ８１は樹脂弁８４を押し分けて接続穴１２と流路５２を接続するようになっている。このときに、微細突起８３は接続穴１２よりも多少大きく設定されているので、樹脂弁８４と相俟って注液時の液漏れを防止することができるようになっている。注液の際には、一体となった継ぎ手５０、培養容器セット２０及び培養容器セット台５６は、水平方向から垂直方向へ回転（矢印７３）するように制御される。そして一対の接続穴１２において下方から注液８６して、上方から排液・排気８７をする。これにより内部へ効率的に液を注入することができ、培養容器１０の培養空間内に気泡を残すことが無くなるのである。

注液終了後は、一体となった継ぎ手５０、培養容器セット２０及び培養容器セット台５６を垂直方向から水平方向へ回転させて水平状態に戻す。そして、継ぎ手５０を培養容器セット台５６から取り外し、続いて、培養容器セット２０及び培養容器１０が必要に応じて取り外される。

以上により、一個もしくは複数個の培養容器１０や形状の異なる培養容器１０などを培養容器セット２０と継ぎ手５０の形状を変えるだけで注液をすることのできる汎用性の高いシステムとすることができる。また、バネ型固定具２２を培養容器１０あたり２個設置することで、簡便に培養容器１０の位置精度向上と培養容器１０の飛び出し防止を実現することができる。

＜まとめ＞
以上のように、本発明の実施形態では、培養容器セットにより、一個もしくは複数個の培養容器を高い位置精度を保ったまま固定することができる。また、従来のマニピュレータにおいて、継ぎ手と培養容器セットの構成（形状）を変えるだけで、様々な培養条件に対応することができる。また、培養の対象となる組織ごとに培養容器が異なる場合においても、本細胞培養装置は対応することができる。このように従来のマニピュレータの重要構成部分を流用して新たな機能を実現することができるので、細胞培養装置のコストを極力抑えることができる。また、無人化による高いクリーン度が要求されている細胞培養作業の自動化において、汎用性をもち、また大量の培養容器に対応でき、高い位置精度によるハンドリングをおこなうことができるため、細胞移植や再生医療などの産業において需要が高く、利用可能性は高いことが予想される。

本実施形態による細胞培養装置では、複数の培養容器を収容するための複数の凹部を有する培養容器セットが提案されている。この細胞培養セットが有する複数の凹部のそれぞれは、内壁の少なくとも一部に設置され、収容された前記培養容器へ与圧する与圧手段（例えば、板バネで構成される）を有している。これによって、培養容器セットにおいて複数の培養容器を一定位置に固定することが可能となる。

そして、それぞれの凹部は４側面を有する方形状をなし、与圧手段は、凹部の隣り合う２つの側面に設置されている。これにより、２つの与圧手段と与圧手段が設置されていない２つの側面によって培養容器を安定的に保持することができるようになる。前述のように、与圧手段は例えば、培養容器の側面を押圧する板バネで構成されており、底面に対して実質的に平行方向（横方向）は板バネの反発力により、底面に対して実質的に垂直方向（縦方向）は板バネの摩擦力により、培養容器を固定している。よって、ＸＹ平面方向及びＺ軸方向に保持力を発揮することができ、全方向の精度を維持することができる。そして、与圧手段と凹部の側面によって一定の位置に培養容器を位置決めできるので、マニピュレータにおけるハンドリング位置精度を向上させることができる。

また、培養容器セットの底面には容器取り出し穴が設けられている。そして、容器取り出し部材（金具）を容器取り出し穴に差し込み、上方向に押し上げることによって培養容器の保持が外れ、取り出し可能となる。この取り出し方法によれば、保持力が強力であっても簡単に取り出すことができるようになる。また、バネ力を利用するので、装着も簡単である。よって、処理前には必要な数の培養容器を培養容器セットに設置することができ、また処理後に必要な数だけ培養容器セットから培養容器を取り出して、使用することができる。

また、本発明の実施形態による細胞培養装置は、複数の培養容器を保持する培養容器セットと、培養容器セットを載置するための載置台と、複数の培養容器に液体を供給する少なくとも１つの液体供給手段及び複数の培養容器から液体を排出する少なくとも１つの液体回収手段を有する継ぎ手と、複数の培養容器における液体注入口部と液体供給手段とを連結する第１連結手段と、複数の培養容器における液体排出口部と液体回収手段とを連結する第２連結手段と、継ぎ手を移動し、培養容器セットを継ぎ手と載置台との間に挟みこみ一体化させて、液体供給手段及び液体回収手段を第１及び第２の連結手段を介して複数の培養容器に接続するためのマニピュレータと、を備える。このように載置台と継ぎ手で培養容器セットを挟みこむようにしているので、培養容器からの液漏れを防止することができる。

一体となった培養容器セットと継ぎ手と載置台とは、水平状態から垂直状態にされ、その状態で培養容器に対する液体の供給及び回収が行われる。垂直状態で動作するので、培養容器中において気泡を発生させることがなくなる。なお、水平状態から垂直状態へは一体となったものをモータで回転されることによって移行する。そのモータは載置台に設置されている。また、継ぎ手にも回転軸が設けられており、継ぎ手の回転軸は、載置台に設けられた軸受けに嵌められる。そして、載置台の回転軸と継ぎ手の回転軸とが一体となって上述のモータによって回転させられ、それによって一体となった培養容器セットと継ぎ手と載置台が回転して水平状態から垂直状態に移行する。これにより、１個または複数個の培養容器に同時に培養液を注入することが可能となり、効率的に処理することができる。

なお、載置台の回転軸は載置台の中心線上に設けられ、継ぎ手の回転軸も継ぎ手の中心線上に設けられている。これにより、回転軸が継ぎ手の端部にある場合（特許文献１参照）よりも、培養容器セット及び継ぎ手を水平状態から垂直状態にする際にバランスが取りやすく、モータの出力を強くする必要がないので、単体の培養容器用の従来のマニピュレータを複数の培養容器用のマニピュレータに流用ができる。これにより、細胞培養装置のコストの低減を図ることができる。

さらに、継ぎ手が載置台及び培養容器セットと一体となっていないときには水平状態にあるが、この状態を保つために継ぎ手を固定するストッパが設けられている。このストッパは、継ぎ手が載置台及び培養容器セットと一体（継ぎ手の回転軸が載置台の軸受けに嵌らなければ）とならなければ解除されない。従って、液体供給／回収手段をなす流路の接続先端部を培養容器の液体注入／排出口部にしっかりと接続することができる。

１０培養容器
１１培養空間
１２接続穴
１３培養容器側面
２０培養容器セット
２１凹部
２２バネ型固定具
２３取り外し穴
２４力の向き
２５ねじ
２６押し付け部
４１金具
４２金具の先端
５０継ぎ手
５１マニピュレータ
５２流路
５３回転軸
５４ストッパ
５５モータ
５６台
５７回転軸
５８アーム
５９接続溝
６０モータ
６１センサ
６２センサ
６３上下動
７１継ぎ手アーム
７２上下方向の運動
７３回転
７４センサ
８０コネクタ
８１チューブ
８２樹脂膜
８３微細突起
８４樹脂弁
８５注液
８６排液・排気

Claims

培養容器を用いて細胞を培養する細胞培養装置であって、
複数の培養容器を保持する培養容器セットと、
前記複数の培養容器の液体注入口部に接続され、当該培養容器内部に液体を供給する少なくとも１つの液体供給手段と、
前記複数の培養容器の液体排出口部に接続され、当該培養容器内部から液体を排出する少なくとも１つの液体回収手段と、
前記培養容器セットを所定角度回転させる回転機構と、を備え、
前記培養容器セットは、前記複数の培養容器をそれぞれ保持するための複数の凹部を有し、
前記複数の凹部の内壁に、収容された前記培養容器へ与圧する与圧手段を備え、
前記与圧手段のそれぞれは、前記回転機構による回転時及び回転停止時において、前記凹部に収容される培養容器よりも高い位置に配置されていることを特徴とする細胞培養装置。
前記回転機構は、前記培養容器セットを水平状態から垂直状態に回転させ、
前記液体供給手段及び前記液体回収手段は、前記垂直状態で動作することを特徴とする請求項１に記載の細胞培養装置。
前記凹部は４側面を有する方形状をなし、
前記与圧手段は、隣り合う２つの壁面に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の細胞培養装置。
前記凹部は４側面を有する方形状をなし、
前記与圧手段は、隣り合う２つの壁面に設置され、前記培養容器セットが垂直状態となったときに、前記与圧手段が設置されていない壁面が前記培養容器よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の細胞培養装置。
前記与圧手段は前記培養容器の側面を押圧する板バネで構成され、前記培養容器の底面に対して実質的に平行方向は板バネの反発力により、前記底面に対して実質的に垂直方向は板バネの摩擦力により、前記培養容器を保持することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の細胞培養装置。
さらに、前記培養容器セットを載置する載置台と、
前記少なくとも１つの液体供給手段と前記少なくとも１つの液体回収手段とを含む継ぎ手と、
前記複数の培養容器における液体注入口部と前記液体供給手段とを連結する第１連結手段と、
前記複数の培養容器における液体排出口部と前記液体回収手段とを連結する第２連結手段と、
前記継ぎ手を移動させ、前記培養容器セットを前記継ぎ手と前記載置台との間に挟み込み、前記液体供給手段及び前記液体回収手段を前記第１及び第２の連結手段を介して前記複数の培養容器に接続するマニピュレータと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養装置。