JP2016059317A

JP2016059317A - 細胞培養装置

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Publication number: JP2016059317A
Application number: JP2014189273A
Authority: JP
Inventors: 小関　修; Osamu Koseki; 修小関; 亮末永; Akira Suenaga; 賢柏原; Ken Kashiwabara
Original assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2016-04-25

Abstract

【課題】培養容器と培地容器とを備える複数の細胞培養ユニットを多段に格納して、細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行うにあたり、培養容器と培地容器のそれぞれに適した温度環境下で細胞培養を効率よく行うことができる細胞培養装置を提供する。【解決手段】インキュベート槽３と保冷槽４とを備え、これらの槽３，４に、スライドレール３１，４１が多段に列設されたインキュベート槽側支持フレーム３０と保冷槽側支持フレーム４０とを設置して、スライドレール３１に培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を収容する培養容器収容棚部３２をスライド可能に取り付けるとともに、スライドレール４１に培地容器Ｕ１０を収容する培地容器収容棚部４２をスライド可能に取り付けて、インキュベート槽３と保冷槽４とに、培養容器収容棚部３２と培地容器収容棚部４２とを対をなして別々に設ける。【選択図】図２

Description

本発明は、細胞培養装置に関する。

近年、医薬品の生産や、遺伝子治療、再生医療、免疫療法等の分野において、細胞や組織などを人工的な環境下で効率良く大量に培養することが求められている。
このような細胞培養において、培地を培養容器に供給するための培地容器と、細胞培養に用いるための培養容器とをチューブにより接続して細胞培養ユニットを構成し、この細胞培養ユニットを用いて閉鎖系で細胞培養を行うことにより、コンタミネーションのリスクを回避して、細胞を増殖させることが行われている。

この細胞培養ユニットでは、一般に培地は冷蔵保存の必要があるため、培地容器は保冷室に配置される。また、細胞培養では、温度や空気環境等の制御が必要なため、培養容器はインキュベータ内に配置される。そして、培地容器から培養容器へチューブを経由して培地が移送される。
また、例えば、特許文献１には、この種の培養ユニットを多段に格納して細胞培養を行う培養装置が開示されている。

国際公開第２００７／０５２７１６号パンフレット

しかしながら、特許文献１に記載の培養装置では、培地容器（培地バッグ）と培養容器（培養バッグ）とが、同一の恒温槽内に格納されており、これらの容器のそれぞれに適した温度環境下で、細胞培養を行うことができなかった。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、細胞とともに培地を供給して細胞培養を行う培養容器と、培地を前記培養容器に供給するための培地容器とを備える複数の細胞培養ユニットを多段に格納して、細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行うにあたり、培養容器と培地容器のそれぞれに適した温度環境下で細胞培養を効率よく行うことができる細胞培養装置の提供を目的とする。

本発明に係る細胞培養装置は、細胞とともに培地を供給して細胞培養を行う培養容器と、前記培養容器に培地を供給する培地容器とを少なくとも備える複数の細胞培養ユニットを筐体内に多段に格納して、前記細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行う細胞培養装置であって、前記培養容器が格納されるインキュベート槽と、前記培地容器が格納される保冷槽とを備え、前記インキュベート槽と前記保冷槽とのそれぞれに、高さ方向に沿って複数のスライドレールが多段に列設されたインキュベート槽側支持フレームと保冷槽側支持フレームとを設置して、前記インキュベート槽側支持フレームに多段に列設された前記スライドレールのそれぞれに、前記培養容器を収容する培養容器収容棚部をスライド可能に取り付けるとともに、前記保冷槽側支持フレームに多段に列設された前記スライドレールのそれぞれに、前記培地容器を収容する培地容器収容棚部をスライド可能に取り付けて、前記インキュベート槽と前記保冷槽とに、前記培養容器収容棚部と前記培地容器収容棚部とを対をなして別々に設けた構成としてある。

本発明によれば、培養容器と培地容器とを備える複数の細胞培養ユニットを多段に格納して、細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行うにあたり、培養容器と培地容器のそれぞれに適した温度環境下で細胞培養を効率よく行うことができる。

本発明の実施形態に係る細胞培養装置の外観概略図である。本発明の実施形態に係る細胞培養装置の外観概略図である。本発明の実施形態に係る細胞培養装置に格納される細胞培養ユニットの一例を示す説明図である。本発明の実施形態に係る細胞培養装置のインキュベート槽の内部を断面視する説明図である。本発明の実施形態に係る細胞培養装置の培地容器収容棚部を手前に引き出した状態を平面視して示す説明図である。本発明の実施形態に係る細胞培養装置の培養容器収容棚部がスライドして移動する状態を平面視して示す説明図である。本発明の実施形態に係る細胞培養装置の培養容器収容棚部がスライドして移動する状態を平面視して示す説明図である。本発明の実施形態に係る細胞培養装置の培養容器収容棚部がスライドして移動する状態を平面視して示す説明図である。図６のＢ−Ｂ断面図である。図５のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明に係る細胞培養装置の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

本実施形態において、細胞培養装置１は、複数の細胞培養ユニットＵを多段に格納して、それぞれの細胞培養ユニットＵごとに細胞培養を個別に行うための装置である。かかる細胞培養装置１の外観概略図を図１及び図２に示すが、細胞培養装置１は、筐体２内が断熱壁２０によって、所定の温度に調整可能なインキュベート槽３と保冷槽４とに仕切られた二槽構造となっている。そして、インキュベート槽３と保冷槽４とには、それぞれ独立して開閉できる前扉３ａ，４ａが設けられている。

細胞培養装置１に格納される細胞培養ユニットＵは、例えば、図３に示すように、細胞培養に用いるための第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０と、これらの培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に培地を供給するための培地容器Ｕ１０と、これらの容器Ｕ１０，Ｕ２０，Ｕ３０を接続するための移送チューブＵ４０及び培養容器接続チューブＵ４２とを備えたものとすることができる。

第一の培養容器Ｕ２０は、細胞を注入して、最初に細胞培養が行われる培養容器であり、例えば、細胞を活性化させるための細胞培養に用いる活性化培養容器などとして好適に用いることができる。第一の培養容器Ｕ２０を活性化培養容器として用いてリンパ球などの浮遊系細胞を活性化させる場合、第一の培養容器Ｕ２０内の底面には、抗ＣＤ３抗体などの細胞を活性化させる物質が固相化される。
第二の培養容器Ｕ３０は、第一の培養容器での細胞培養の後に、第一の培養容器における細胞懸濁液を移し換えて細胞培養を行うための容器であり、例えば、細胞を増殖させるための細胞培養に用いる増幅培養容器などとして好適に用いることができる。
このように、第一の培養容器Ｕ２０を活性化培養容器として用いるとともに、第二の培養容器Ｕ３０を増幅培養容器として用いることで、リンパ球などの浮遊系細胞を好適に増殖させることが可能となる。

本実施形態において、これらの容器は、培地容器Ｕ１０、第二の培養容器Ｕ３０、第一の培養容器Ｕ２０の順に、移送チューブＵ４０に接続されている。なお、裏側から見た場合には、第一の培養容器Ｕ２０、第二の培養容器Ｕ３０、培地容器Ｕ１０の順に、移送チューブＵ４０に接続されており、これらの順は同一である。
培地容器Ｕ１０は、送液用（送入及び送出を含む）のポートＵ１１を備え、このポートＵ１１において移送チューブＵ４０に接続されている。

第一の培養容器Ｕ２０は、送液用のポートＵ２１を備え、このポートＵ２１において移送チューブＵ４０に接続されている。
ポートＵ２１は、図３に示すように、第一の培養容器Ｕ２０の周縁部における移送チューブＵ４０側であって、かつ第二の培養容器Ｕ３０に対して最も反対側に設けることが好ましい。このようにすれば、第一の培養容器Ｕ２０から内容物を送出するにあたり、すなわち、第一の培養容器Ｕ２０から細胞懸濁液を第二の培養容器Ｕ３０に移送するにあたり、第一の培養容器Ｕ２０をこのポートＵ２１が下になるように傾けることで、細胞懸濁液が第一の培養容器Ｕ２０に残留することを抑制することが可能となる。

また、培地容器Ｕ１０から培地を第一の培養容器Ｕ２０に供給するときなどの細胞培養の過程で第一の培養容器Ｕ２０に入り込んだ気泡を取り除くにあたり、ポートＵ２１が上になるように第一の培養容器Ｕ２０を傾けることで、第一の培養容器Ｕ２０に入り込んだ気泡をポートＵ２１の近傍に集めて、ポートＵ２１から容易に取り除くことが可能となる。

第二の培養容器Ｕ３０は、送液用のポートＵ３１及びポートＵ３２を備え、２本の培養容器接続チューブＵ４２の一方の端部がこれらのポートに接続され、他の端部が移送チューブＵ４０に接続されている。移送チューブＵ４０における培養容器接続チューブＵ４２の接続部の間には、ポンプＵ４１が取り付けられている。
すなわち、細胞培養ユニットＵには、ポンプは１つのみ備えられており、第二の培養容器Ｕ３０は、第二の培養容器Ｕ３０と移送チューブＵ４０とを接続する培養容器接続チューブＵ４２により、移送チューブＵ４０におけるポンプＵ４１の両側で、移送チューブＵ４０に接続された構成となっている。

ポートＵ３１は、図３に示すように、第二の培養容器Ｕ３０の周縁部における移送チューブＵ４０側であって、かつ培地容器Ｕ１０に対して最も反対側に設けることが好ましい。このようにすれば、第二の培養容器Ｕ３０から内容物を送出するにあたり、すなわち、例えば、第二の培養容器Ｕ３０から細胞懸濁液を空となった培地容器Ｕ１０に移送して回収する場合には、第二の培養容器Ｕ３０をこのポートＵ３１が下になるように傾けることで、細胞懸濁液が第二の培養容器Ｕ３０に残留することを抑制することが可能となる。

また、第一の培養容器Ｕ２０から細胞懸濁液を第二の培養容器Ｕ３０に移送するときや、培地容器Ｕ１０から培地を第二の培養容器Ｕ３０に供給するときなどの細胞培養の過程で第二の培養容器Ｕ３０に入り込んだ気泡を取り除くにあたり、ポートＵ３１が上になるように第二の培養容器Ｕ３０を傾けることで、第二の培養容器Ｕ３０に入り込んだ気泡をポートＵ３１の近傍に集めて、ポートＵ３１から容易に取り除くことができる。

これらの容器におけるポート数は、特に限定されるものではなく、その個数は任意のものにすることができる。図３の例では、第一の培養容器Ｕ２０には、ポートＵ２１の他に、細胞注入用のポートＵ２２が備えられている。また、第二の培養容器３０には、ポートＵ３１，Ｕ３２の他に、増殖因子などを注入するための予備ポートＵ３３とサンプリング用のポートＵ３４が備えられている。
容器間で送液を行わない時は、各容器からの流路は、クリップなどの閉塞部材Ｕ４４によって閉塞されている。すなわち、図３の例では、各容器とポンプＵ４１間の流路はクリップ止めされている。そして、容器間で送液を行うにあたって、送液を行う２つの容器についての閉塞部材Ｕ４４のみ閉塞を解除して流路を開放し、ポンプＵ４１による送液を行う。

このように構成された細胞培養ユニットＵにおいて細胞培養を行うには、まず、第一の培養容器Ｕ２０にポートＵ２２から細胞を注入する。
次に、ポンプＵ４１を作動させ、このポンプＵ４１によって、図３に示すように、培地容器Ｕ１０から第一の培養容器Ｕ２０へ培地を移送する（同図矢印（１））。そして、第一の培養容器Ｕ２０において、所定の期間、細胞培養が行われる。
第一の培養容器Ｕ２０における細胞培養の後、ポンプＵ４１によって、第一の培養容器Ｕ２０から第二の培養容器Ｕ３０へ細胞懸濁液を移送し（同図矢印（２））、次いで培地容器Ｕ１０から第二の培養容器Ｕ３０へ培地を移送する（同図矢印（３））。

このとき、第一の培養容器Ｕ２０から第二の培養容器Ｕ３０への細胞懸濁液の移送は、ポンプＵ４１の培地容器Ｕ１０側において移送チューブＵ４０に接続された培養容器接続チューブＵ４２を経由して行う。
また、培地容器Ｕ１０から第二の培養容器Ｕ３０への培地の移送は、ポンプＵ４１の第一の培養容器Ｕ２０側において移送チューブＵ４０に接続された培養容器接続チューブＵ４２を経由して行う。

このような細胞培養ユニットＵによれば、培地容器Ｕ１０から第一の培養容器Ｕ２０への培地の移送と、第一の培養容器Ｕ２０から第二の培養容器Ｕ３０への細胞懸濁液の移送と、培地容器Ｕ１０から第二の培養容器Ｕ３０への培地の移送の３系統の移送を、１台のポンプＵ４１のみを使用することで、適切に行うことができる。

培地容器Ｕ１０は、一般に、格納している培地のｐＨが培養期間中に大きく変化しないように、酸素及び二酸化炭素に対するガスバリア性を有するものが用いられる。培地中に含まれている高濃度の炭酸ガスが空気中に抜け、培地中の炭酸ガス濃度が低下し、結果としてｐＨが上昇することを回避するため、培地容器Ｕ１０の内部から二酸化炭素が外部に漏れ出るのをできるだけ少なくすることが望ましく、また培地の酸化を防ぐことが望ましいためである。

第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０は、軟包材を材料として袋状（バッグ型）に形成されており、内容物を確認できるように、一部又は全部が透明性を有している。また、これらの培養容器は、細胞の培養に必要なガス透過性（酸素及び二酸化炭素透過性）を有していることが必要であり、３７℃、５％二酸化炭素濃度の培養環境下で使用することが好ましい。さらに、高い細胞増殖効率を実現するために、低細胞毒性、低溶出性、及び放射線滅菌適性を有することが好ましい。

このような条件を満たす培養容器の材料としては、ポリエチレン系樹脂が好ましい。このポリエチレン系樹脂としては、ポリエチレン、エチレンとα−オレフィンの共重合体、エチレンと酢酸ビニルの共重合体、エチレンとアクリル酸やメタクリル酸共重合体と金属イオンを用いたアイオノマー等が挙げられる。また、ポリオレフィン、スチレン系エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、シリコーン系熱可塑性エラストマー、シリコーン樹脂等を用いることもできる。

培地容器Ｕ１０、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０の形状及びこれらの収容部の形状は、特に限定されず、図３の例では、長方形状としている。これらの容器は、四辺をヒートシールにより密封して製造でき、またブロー成形による一体成型バッグとして製造することもできる。
各ポートは、移送チューブＵ４０側に配置することが好ましく、収容部を、チューブの取り付け部分に向かって次第に狭くなるようにすることも好ましい。

移送チューブＵ４０及び培養容器接続チューブＵ４２の材料は、使用環境に合わせて適宜選択すれば良いが、ガス透過性に優れるものが望ましい。例えば、シリコーンゴム、軟質塩化ビニル樹脂、ポリブタジエン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン樹脂、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、シリコーン系熱可塑性エラストマー、スチレン系エラストマー等を用いることができる。また、スチレン系エラストマーとしては、例えば、ＳＢＳ（スチレン・ブタジエン・スチレン）、ＳＩＳ（スチレン・イソプレン・スチレン）、ＳＥＢＳ（スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン）、ＳＥＰＳ（スチレン・エチレン・プロピレン・スチレン）等を用いることができる。

図３において、例えば、移送チューブＵ４０におけるポンプＵ４１を取り付ける部分にシリコーンチューブを用い、その他の部分に軟質塩化ビニル樹脂チューブを好適に用いることができる。
また、移送チューブＵ４０におけるチューブ間の接続は、ルアーコネクターやその他の連結手段により行うことができる。さらに、移送チューブＵ４０において、例えばピンチバルブや二方活栓、三方活栓等の流路開閉手段を設けても良い。

ポンプＵ４１の種類は特に限定されないが、細胞培養ユニットＵにおける閉鎖系を実現しやすいことから、ペリスタポンプ（Ｒ）などのチューブローラポンプを好適に用いることができる。

本実施形態では、このような細胞培養ユニットＵを細胞培養装置１に格納するが、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０は、細胞培養に好適な温度（例えば、３７℃）に維持されるように温度調整されたインキュベート槽３に格納され、培地容器Ｕ１０は、培地の保存に好適な温度（例えば、４℃）に維持されるように温度調整された保冷槽４に格納される。

図４に示すように、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０が格納されるインキュベート槽３には、複数のスライドレール３１が高さ方向に沿って多段に列設されたインキュベート槽側支持フレーム３０が設置されている。このインキュベート槽側支持フレーム３０に列設されたスライドレール３１のそれぞれには、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を収容する培養容器収容棚部３２が、スライド可能に取り付けられて手前に引き出せるようになっている。このようにすることで、培養容器収容棚部３２に第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を据えつけたり、取り外したりする際に、培養容器収容棚部３２を手前に引き出して、これらの作業が容易にできるようにしてある。
なお、図４に示す例では、培養容器収容棚部３２には、その手前側に細胞培養ユニットＵを構成するポンプＵ４１、閉塞部材Ｕ４４を取り付けているが、移送チューブＵ４０などの図示は省略してある。

また、培地容器Ｕ１０が格納される保冷槽４においても同様に、複数のスライドレール４１が高さ方向に沿って多段に列設された保冷槽側支持フレーム４０が設置されている。そして、保冷槽側支持フレーム４０に列設されたスライドレール４１のそれぞれに、培地容器Ｕ１０を収容する培地容器収容棚部４２が、スライド可能に取り付けられて手前に引き出せるようになっている。これにより、培地容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を据えつけたり、取り外したりする際にも、培地容器収容棚部４２を手前に引き出して、これらの作業が容易にできるようにしてある（図５参照）。
なお、図５は、培地容器収容棚部４２を手前に引き出した状態を平面視して示しており、培地容器収容棚部４２には、その手前側に細胞培養ユニットＵを構成する閉塞部材Ｕ４４を取り付けているが、培地容器Ｕ１０に設けられたポートＵ１１及び移送チューブＵ４０の図示は省略してある。

このように、本実施形態にあっては、所定の温度に調整されたインキュベート槽３と保冷槽４とに、培養容器収容棚部３２と培地供給容器収容棚部４２とを対をなして別々に設け、培養容器収容棚部３２に第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を収容するとともに、培地供給容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を収容するようにして、複数の細胞培養ユニットＵを多段に格納できるようにしてある。このようにすることで、本実施形態の細胞培養装置１によれば、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０と培地容器Ｕ１０のそれぞれに適した温度環境下で、複数の細胞培養ユニットＵを独立した状態で多段に格納して、それぞれの細胞培養ユニットＵごとに細胞培養を個別に行うことができる。
なお、図２では、対になった培養容器収容棚部３２と培地容器収容棚部４２とを手前に引き出した状態を示しているが、作図上、これらに収容される細胞培養ユニットＵや、その他の付属機器などの図示は省略している。

また、本実施形態にあっては、インキュベート槽側支持フレーム３０に取り付けられた培養容器収容棚部３２やその他の付属機器を、インキュベート槽側支持フレーム３０ごとインキュベート槽３から取り出すことができるように、インキュベート槽側支持フレーム３０は、インキュベート槽３に出し入れ自在に設置されている。同様に、保冷槽側支持フレーム４０も保冷槽４に出し入れ自在に設置されており、保冷槽側支持フレーム４０に取り付けられた培地容器収容棚部４２やその他の付属機器を、保冷槽側支持フレーム４０ごと保冷槽４から取り出すことができるようにしてある。これにより、細胞培養装置１の筐体２内に設置された機器類は、これらの支持フレーム３０，４０ごと取り出したり、各槽内に設置したりすることができるようになっている。

細胞培養装置１をこのように構成することで、例えば、細胞培養装置１をメンテナンスなどする際に、筐体２内に設置された機器類を支持フレーム３０，４０ごと取り出して、筐体２側の作業スペースを確保することができ、これによって細胞培養装置１をメンテナンスなどする際の作業性をよくすることができる。さらに、例えば、細胞培養装置１に異常が発生したときなどには、細胞培養ユニットＵを一つずつ取り出したりせずに、支持フレーム３０，４０ごと全部の細胞培養ユニットＵを取り出して、短時間で対応することが可能になる。
支持フレーム３０，４０を筐体２内から取り出した後、これらは台車に載せて移動するようにしてもよいが、支持フレーム３０，４０には、これらを容易に移動できるようにキャスターなどの移動手段を設けてもよい。

また、本実施形態にあっては、細胞培養装置１に複数の細胞培養ユニットＵを格納して、それぞれの細胞培養ユニットＵで細胞培養を行うにあたり、細胞培養ユニットＵが備える第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０における細胞培養の進行状況を計測するための計測ユニット５が、細胞培養装置１の筐体２の背板部２１と培養容器収容棚部３２との間に設置されている（図４参照）。

計測ユニット５は、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の被計測部位を撮像する撮像部５１を備え、撮像データを解析して細胞数や細胞密度などを算出することによって、細胞培養の進行状況を計測することができるようになっていれば、その具体的な構成は問わない。図示する例では、ＣＣＤカメラと対物レンズとを有する撮像部５１と、撮像部５１に対向して配置された照明部５２とを備えており、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の被撮像部位に上方から照明光を照射しつつ、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の被撮像部位を下方から撮像できるようになっている。

特に図示しないが、本実施形態のように、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０が軟包材を材料として袋状（バッグ型）に形成されている場合には、計測ユニット５には、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の被撮像部位を撮像する際に、当該被撮像部位を押さえ付けて、その撓みをなくした状態で培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の内部を明瞭に撮像できるように、押さえ部材を備えるようにしてもよい。

計測ユニット５は、細胞培養装置１に格納された全ての細胞培養ユニットＵについて、その細胞培養の進行状況を計測することができるように、筐体２内を上下に移動できるように設置される。例えば、インキュベート槽側支持フレーム３０に取り付けられた支柱５０に、モータなどの動力源により上下に移動できるように設置することができる。
さらに、本実施形態において、細胞培養ユニットＵは、第一の培養容器Ｕ２０と第二の培養容器Ｕ３０とを備えるが、それぞれの培養容器Ｕ２０，Ｕ３０における細胞培養の進行状況を計測できるように、計測ユニットは、図８に矢印で示すように、水平方向にも移動できるようにすることができる。
図８に示す例では、計測ユニット５を水平方向に移動できるようにガイド部材５０ａ、５０ｂに保持し、かかるガイド部材５０ａ、５０ｂを支柱５０に上下移動可能に取り付けているが、具体的な機構はこれに限定されない。

また、本実施形態において、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を収容する培養容器収容棚部３２は、手前に引き出せるだけでなく、奥側に向かってもスライド可能とされている。これにより、計測ユニット５が筐体２内を移動して、計測対象の細胞培養ユニットＵの計測位置に到達すると、かかる細胞培養ユニットＵの第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を収容する培養容器収容棚部３２が、計測ユニット５に向かって移動するようにしてある（図４及び図８参照）。そして、培養容器収容棚部３２に収容された第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０の被計測部位が、計測ユニット５が備える撮像部５１の撮像範囲に入ると、計測ユニット５による細胞培養の進行状況の計測が開始される。
このようにすることで、全ての細胞培養ユニットＵについて、隣接する細胞培養ユニットＵと干渉することなく、計測対象の細胞培養ユニットＵにおける細胞培養の進行状況を一つの計測ユニット５で計測することができる。

ここで、図６〜図８に、培養容器収容棚部３２がスライドして移動する状態を平面視して示すが、培養容器収容棚部３２は、図６に示す状態から手前に引き出されると図７に示す状態となり、これは、図４において最下段に示す培養容器収容棚部３２の位置に相当する。そして、図６に示す状態から計測ユニット５に向かって移動すると図８に示す状態となり、これは、図４において下から四段目に示す培養容器収容棚部３２の位置に相当する。
なお、図６〜図８に示す例では、培養容器収容棚部３２には、その手前側に細胞培養ユニットＵを構成するポンプＵ４１と閉塞部材Ｕ４４を取り付けているが、第一の培養容器Ｕ２０に設けられたポートＵ２１，Ｕ２２、第二の培養容器Ｕ３０に設けられたポートＵ３１，Ｕ３２，Ｕ３３，Ｕ３４、移送チューブＵ４０及び培養容器接続チューブＵ４２の図示は省略してある。

また、前述したように、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０の内容物をそれぞれのポートＵ２１，Ｕ３１から移送するにあたり、これらのポートＵ２１，Ｕ３１が下になるように培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を傾けることで、内容物の残留を抑制することができる。これとともに、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に入り込んだ気泡を取り除くにあたり、これらのポートＵ２１，Ｕ３１が上になるように培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を傾けることで、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に入り込んだ気泡をポートＵ２１，Ｕ３１の近傍に集めて容易に取り除くことができる。

本実施形態では、これを可能とするために、培養容器収容棚部３２は、ポートＵ２１，Ｕ３１が下位又は上位に位置するように、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を傾かせる傾斜手段としての揺動プレート３３を備えている。そして、この揺動プレート３３上に培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を据えつけることによって、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０が培養容器収容棚部３２に収容されるようになっている。

本実施形態において、揺動プレート３３は、これを支持する四つの揺動アーム３４が対向する側縁のそれぞれに二つずつ取り付けられている。そして、これらの揺動アーム３４を回動させることによって、揺動プレート３３が揺動して培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に水平面に対する傾きが生じるようにしているが、揺動プレート３３の具体的な構成はこれに限定されない。培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に設けられたポートＵ２１，Ｕ３１の位置に応じて、当該ポートＵ２１，Ｕ３１が下位又は上位になるように高低差をつけて培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を傾かせることができるようになっていればよい。
なお、本実施形態では、このような揺動アーム３４に支持された揺動プレート３３を傾斜手段として備えるが、上記したように培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を傾かせることができれば、所定の軸周りに回動して傾斜するように構成されたプレート上に培養容器Ｕ２０，Ｕ３０を据えつけて、これを傾斜手段としてもよい。

また、揺動プレート３３には、必要に応じて、図６〜図９に示すように、第二の培養容器Ｕ３０の内容物を撹拌するための撹拌ローラ３６を設けてもよい。撹拌ローラ３６の具体的な構成は特に限定されず、第二の培養容器Ｕ３０の上面に押し付けられた状態で往復移動して、軟包材からなる第二の培養容器Ｕ３０を撓み変形させながら内容物を撹拌できるようになっていればよい。
なお、図４では、撹拌ローラの図示を省略してある。

また、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０に入り込んだ気泡をそれぞれのポートＵ２１，Ｕ３１から取り除くにあたり、取り除かれた気泡は、例えば、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０と、培地容器Ｕ１０との間の閉塞部材Ｕ４４の閉塞を解除して流路を開放し、ポンプＵ４１を作動することにより、移送チューブＵ４０を通して移送することにより、培地容器Ｕ１０に流入させることができる。このとき、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０の内容物も一緒に培地容器Ｕ１０に流入してしまうのを抑止するために、本実施形態にあっては、培地容器Ｕ１０が収容される培地容器収容棚部４２が、培地容器Ｕ１０の重量変化を検知する重量検知手段４３を備えている（図５及び図１０参照）。

すなわち、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０の内容物が、気泡と一緒に移送チューブＵ４０を通って培地容器Ｕ１０側に移送されてくると、当該内容物により重量が増加する。このときの重量増加を検知して、自動的に又は手動でポンプＵ４１が停止するようにして、気泡の移送操作を終了するようにすれば、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の内容物が培地容器Ｕ１０に流入してしまうのを抑止することができる。そして、ポンプＵ４１を逆作動させることにより、移送チューブＵ４０内に残留する当該内容物を培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に戻すことができ、当該内容物を無駄にすることがない。

なお、重量増加が検知されてからポンプＵ４１が停止するまでの期間、及びポンプＵ４１を逆作動させる期間は、移送チューブＵ４０内の体積やポンプＵ４１による送液速度などに応じて適宜設定することができる。
また、本実施形態では、培地容器収容棚部４２が重量検知手段４３を備えているが、培養容器収容棚部３２が重量検知手段を備えるようにして、第一の培養容器Ｕ２０又は第二の培養容器Ｕ３０の内容物が流出する際の重量減少を検知して、気泡の移送操作を自動的に又は手動で停止するようにしても、培養容器Ｕ２０，Ｕ３０の内容物が培地容器Ｕ１０に流入してしまうのを抑止することができる。

また、本実施形態では、培地容器Ｕ１０をトレー４４に載置して、このトレー４４を介して培地容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を収容するようにしている。すなわち、培地容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を直接据えつけるのでなく、培地容器Ｕ１０をトレー４４に載置して、このトレー４４ごと培地容器収容棚部４２に収容するようにしている。
このようにすることで、例えば、細胞培養ユニットＵを細胞培養装置１に格納する作業をするに際して、第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０も一緒にトレー４４に載せて運ぶことができる。これにより、培地容器収容棚部４２にトレー４４を載置して培地容器Ｕ１０を収容した後は、トレー４４から第一の培養容器Ｕ２０及び第二の培養容器Ｕ３０を取り出して、これらを培養容器収容棚部３２に据えつけることができ、これらの一連の作業を効率よく行うことができる。
また、トレー４４を介して培地容器収容棚部４２に培地容器Ｕ１０を収容するにあたり、図１０に示すように、培地容器Ｕ１０のポートＵ１１が設けられている側が低くなるように、トレー４４を傾けた状態にするのが好ましい。このようにすることで、培地容器Ｕ１０から培地を培養容器Ｕ２０，Ｕ３０に供給する際に、培地容器Ｕ１０に培地が残留することを抑制することができる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。

例えば、細胞培養装置１に格納される細胞培養ユニットＵは、前述した例に限定されない。培養の対象となる細胞（培養細胞）とともに、この細胞を培養するために調製された培地が供給されて細胞培養を行う培養容器と、この培養容器に培地を供給するための培地容器とを備えていればよい。
また、培地容器の接続個数は特に限定されず、１つ又は２つ以上の培地容器を移送チューブに接続して、細胞培養ユニットＵを構成することができる。さらに、細胞培養を終えた培養容器の内容物（細胞懸濁液）を回収する回収容器を移送チューブに接続して、細胞培養ユニットＵを構成することもできる。

また、前述した実施形態では、細胞培養装置１の筐体内が断熱壁２０によって、インキュベート槽３と保冷槽４とに仕切られた二槽構造となっている例を示したが、培養容器収容棚部３２と培地容器収容棚部４２とが対をなしてインキュベート槽３と保冷槽４とに別々に設けられていれば、各槽３，４の具体的な構成は問わない。例えば、特に図示しないが、細胞培養装置１は、インキュベート槽３を形成する筐体と、保冷槽４を形成する筐体とを独立して設けてもよく、これらの筐体を連結させた構成としてもよい。

本発明は、閉鎖系で細胞を大量に培養する再生医療、免疫療法、抗体医薬生産などにおいて好適に利用することが可能である。

１細胞培養装置
２筐体
２０断熱壁
３インキュベート槽
３０インキュベート槽側支持フレーム
３１スライドレール
３２培養容器収容棚部
４保冷槽
４０保冷槽側支持フレーム
４１スライドレール
４２培地容器収容棚部
４４トレー
Ｕ細胞培養ユニット
Ｕ１０培地容器
Ｕ２０第一の培養容器（培養容器）
Ｕ３０第二の培養容器（培養容器）

Claims

細胞とともに培地を供給して細胞培養を行う培養容器と、前記培養容器に培地を供給する培地容器とを少なくとも備える複数の細胞培養ユニットを筐体内に多段に格納して、前記細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行う細胞培養装置であって、
前記培養容器が格納されるインキュベート槽と、前記培地容器が格納される保冷槽とを備え、
前記インキュベート槽と前記保冷槽とのそれぞれに、高さ方向に沿って複数のスライドレールが多段に列設されたインキュベート槽側支持フレームと保冷槽側支持フレームとを設置して、
前記インキュベート槽側支持フレームに多段に列設された前記スライドレールのそれぞれに、前記培養容器を収容する培養容器収容棚部をスライド可能に取り付けるとともに、前記保冷槽側支持フレームに多段に列設された前記スライドレールのそれぞれに、前記培地容器を収容する培地容器収容棚部をスライド可能に取り付けて、
前記インキュベート槽と前記保冷槽とに、前記培養容器収容棚部と前記培地容器収容棚部とを対をなして別々に設けたことを特徴とする細胞培養装置。
前記筐体内が断熱壁によって、前記インキュベート槽と前記保冷槽とに仕切られた二槽構造となっている請求項１に記載の細胞培養装置。
前記インキュベート槽と前記保冷槽とのそれぞれに、前記インキュベート槽側支持フレームと前記保冷槽側支持フレームとを出し入れ自在に設置した請求項１又は２に記載の細胞培養装置。
前記培地容器をトレーに載置して、前記トレーを介して前記培地容器収容棚部に前記培地容器を収容する請求項１〜３のいずれか一項に記載の細胞培養装置。