JP2016202120A - 細胞培養システムの攪拌装置、及び細胞培養システムの攪拌方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 培養容器を載置する積載台と、積載台を支持する基台と、培養容器の上面を押圧しながら水平方向に移動可能な細長の攪拌部材と、攪拌部材の両端を移動可能に支持し、積載台の左右の対向する両外側に、積載台の前後方向の幅より長く、かつ上下方向に移動可能に水平に備えられた二本のレールと、各レールと基台とに回転可能に連結して、レールを水平状態を保ったまま上下方向に移動させる二組のアームと、各アームと基台との連結部を軸として、二組のアームを回動させる第一の駆動手段と、攪拌部材を二本のレール上で、前後方向に移動させる第二の駆動手段を備え、レール上面が積載台上面と略同一平面に配置された状態で、攪拌部材が、積載台の外側に配置される。
【選択図】 図1
Description
このような細胞培養において、細胞培養に用いるための培養容器と、培地を培養容器に供給するための培地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。
また、例えば、特許文献1には、この種の細胞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。
まず、本発明の細胞培養システムの攪拌装置及び細胞培養システムの攪拌方法の第一実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。
本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置は、細胞と共に培地を収容する培養容器を用いて細胞培養を行う細胞培養システムの攪拌装置であって、培養容器を載置する積載台と、積載台を支持する基台と、培養容器の上面を押圧しながら水平方向に移動可能な細長の攪拌部材と、攪拌部材の両端を移動可能に支持し、積載台の左右の対向する両外側に、積載台の前後方向の幅より長く、かつ上下方向に移動可能に水平に備えられた二本のレールと、それぞれのレールと基台とに回転可能に連結して、レールを水平状態を保ったまま上下方向に移動させる二組のアームと、二組のアームと基台との連結部を軸として、二組のアームを回動させる第一の駆動手段と、攪拌部材を二本のレール上で、前後方向に移動させる第二の駆動手段とを備え、レール上面が、積載台上面と略同一平面に配置された状態で、攪拌部材が、積載台の外側に配置されることを特徴とする。
積載台11は、培養容器(培養バッグ)を載置する平面状の台である。積載台11の四隅には培養容器を固定するための固定具が立設されている。培養容器の四隅には孔が設けられ、積載台11の固定具をこれらの孔に挿通して、培養容器は積載台11上に平面状に配置される。
積載台11の左右の対向する両外側に、積載台11の前後方向の幅より長く、かつ上下方向に移動可能な二本のレール13が水平に備えられている。
初期状態において、レール13の前端部は、積載台11の前端とほぼ同位置にあり、レール13の後端部は、攪拌ローラ15を積載台11の後方外側に配置可能な長さ分、積載台11の後端よりも後方に位置する。
また、本実施形態では、それぞれ二個の屈曲アームからなる左右二組のアームを使用しているが、これに限定されず、より多くの屈曲アームを用いてもよい。
このとき、攪拌ローラ15は、レール13の後端部に配置され、積載台11の後方外側に配置される。
このため、積載台11に培養容器を載置するにあたって、攪拌ローラ15の下に潜らせて配置させる必要がなく、培養容器を細胞培養システムに取り付けたり、取り外したりする際の手間を抑制することが可能になっている。
また、レール13が積載台11の表面から突出していないため、培養容器にダメージを与える危険性を小さくすることが可能になっている。
本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置による細胞培養システムの攪拌方法は、(a)第一の駆動手段が、攪拌部材が積載台の外側に配置された状態から、攪拌部材が培養容器を押圧せずに培養容器の上方を水平方向に移動する第一の位置に配置されるまでアームを回動させてレールを上方に移動させ、(b)第二の駆動手段が、攪拌部材をレール上の攪拌開始位置に移動させ、(c)第一の駆動手段が、攪拌部材が第一の位置から、攪拌部材が培養容器を押圧しながら培養容器の上面を水平方向に移動する第二の位置に配置されるまでアームを回動させてレールを下方に移動させ、(d)第二の駆動手段が、攪拌部材をレール上の攪拌終了位置に移動させ、(e)第一の駆動手段が、攪拌部材が第二の位置から、第一の位置に配置されるようにアームを回動させてレールを上方に移動させ、引き続き、(b)〜(e)の動作を繰り返すことを特徴とする。
次に、再び、図3(3)に示す攪拌開始位置まで、攪拌ローラ15が、無端状ベルト装置16により移動される。
そして、図3(3)〜図3(6)の工程を繰り返すことで、攪拌ローラ15により、培養容器を連続的に攪拌することが可能になっている。
次に、本発明の細胞培養システムの攪拌装置及び細胞培養システムの攪拌方法の第二実施形態について、図4及び図5を参照して説明する。
図4に示すように、本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置10aは、積載台11の後端部及び先端部において、クランプ17をそれぞれ備えている点に特徴がある。その他の点については、第一実施形態と同様の構成を備えて、同様に動作するものとすることができる。
また、このとき、図5に示すように、クランプ17の留め位置(クランプ17で培養容器を挟む高さ)を、培養容器の厚みのほぼ1/2の高さとすることが好ましい。クランプ17の留め位置をこのようにすれば、培養容器の厚みをより均一に保つことができる。
これに対して、本実施形態の細胞培養システムの攪拌装置10aによれば、培養容器に培地が多量に封入された場合でも、クランプ17が培養容器の後端部及び前端部を挟んで引っ張ることにより培養容器の厚みを概ね均一に保つことができ、攪拌ローラ15を培養容器の上面で適切に移動させることが可能になっている。
このように、本実施形態の攪拌装置10aによれば、攪拌ローラ15の動作を安定化させることが可能となっている。
次に、上記の各実施形態の攪拌装置が備えられる細胞培養システムの全体の構造について、図6〜図9を参照して詳細に説明する。
図6及び図7に示すように、細胞培養システム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システムである。図6において、細胞培養システム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。
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培養液(細胞及び培地)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共に、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である。
次に、ポンプU41を作動させ、このポンプU41によって、図7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へ培養液を移送し(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))。
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側においてメインチューブU40に接続された分岐チューブU42を経由して行う。
各ポートは、メインチューブ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。
また、メインチューブ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、メインチューブ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よい。
なお、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や閉塞部材が取り付けられるが、これらを含むメインチューブU40などの図示は省略してある。
同図に示すように、第二の培養容器U30の上面に攪拌ローラ15を押し付けた状態で往復移動させることにより、第二の培養容器U30の内容物を攪拌できるようになっている。
特に、このように複数の細胞培養ユニットを筐体内に多段に格納して、細胞培養ユニットごとに細胞培養を個別に行う細胞培養システムにおいて、培養容器の着脱を容易かつ安全に行うことは、非常に重要である。
例えば、各実施形態では、攪拌ローラ15を後方から前方に押圧しつつ移動させて攪拌しているが、反対に前方から後方に押圧しつつ移動させて攪拌したり、あるいは前後両方向に押圧しつつ移動させて攪拌するなど適宜変更することが可能である。
2 筐体
10、10a 攪拌装置
11 積載台
12 基台
13 レール
14 屈曲アーム
15 攪拌ローラ
16 無端状ベルト装置
17 クランプ
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
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 (7)
- 細胞と共に培地を収容する培養容器を用いて細胞培養を行う細胞培養システムの攪拌装置であって、
前記培養容器を載置する積載台と、
前記積載台を支持する基台と、
前記培養容器の上面を押圧しながら水平方向に移動可能な細長の攪拌部材と、
前記攪拌部材の両端を移動可能に支持し、前記積載台の左右の対向する両外側に、前記積載台の前後方向の幅より長く、かつ上下方向に移動可能に水平に備えられた二本のレールと、
それぞれの前記レールと前記基台とに回転可能に連結して、前記レールを水平状態を保ったまま上下方向に移動させる二組のアームと、
前記二組のアームと前記基台との連結部を軸として、前記二組のアームを回動させる第一の駆動手段と、
前記攪拌部材を前記二本のレール上で、前後方向に移動させる第二の駆動手段と、を備え、
前記レール上面が、前記積載台上面と略同一平面に配置された状態で、前記攪拌部材が、前記積載台の外側に配置される
ことを特徴とする細胞培養システムの攪拌装置。 - 前記二組のアームが、それぞれ前記レールの前方及び後方に連結された2つのアームからなることを特徴とする請求項1記載の細胞培養システムの攪拌装置。
- 前記攪拌部材が、ローラであることを特徴とする請求項1又は2記載の細胞培養システムの攪拌装置。
- 前記積載台の前端部及び後端部に、前記培養容器の端部を挟む留め具を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の細胞培養システムの攪拌装置。
- 前記留め具により前記培養容器の端部を挟む高さが、前記培養容器の厚みのほぼ1/2の高さであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の細胞培養システムの攪拌装置。
- 前記細胞培養システムが、
前記培養容器と、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システムであって、前記培養容器ごとに攪拌装置を備え、
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共に、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
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の細胞培養システムの攪拌装置。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の細胞培養システムの攪拌装置による細胞培養システムの攪拌方法であって、
(a)前記第一の駆動手段が、前記攪拌部材が前記積載台の外側に配置された状態から、前記攪拌部材が前記培養容器を押圧せずに前記培養容器の上方を水平方向に移動可能な第一の位置に配置されるまで前記アームを回動させて前記レールを上方に移動させ、
(b)前記第二の駆動手段が、前記攪拌部材を前記レール上の攪拌開始位置に移動させ、
(c)前記第一の駆動手段が、前記攪拌部材が前記第一の位置から、前記攪拌部材が前記培養容器を押圧しながら前記培養容器の上面を水平方向に移動可能な第二の位置に配置されるまで前記アームを回動させて前記レールを下方に移動させ、
(d)前記第二の駆動手段が、前記攪拌部材を前記レール上の攪拌終了位置に移動させ、
(e)前記第一の駆動手段が、前記攪拌部材が前記第二の位置から、前記第一の位置に配置されるように前記アームを回動させて前記レールを上方に移動させ、
引き続き、(b)〜(e)の動作を繰り返す
ことを特徴とする細胞培養システムの攪拌方法。
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