JP2021122272A - 細胞培養装置およびこれを用いた細胞培養方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、細胞培養装置とそれを用いた細胞培養方法に関するもので、構成の簡素化と、細胞培養作業の簡素化を目的とする。【解決手段】細胞培養装置は、細胞が培養される培養室３６を有する培養容器３５と、培養室３６に接続され培養液を培養室へ注入する注入ポンプ１８と、培養室３６に接続され培養液を培養室３６から排出する排出ポンプ２０と、培養室３６に連結され可撓性を有する空気袋３９と、を備えている。【選択図】図１３

Description

本発明は、例えば、培養液中の浮遊細胞を培養する細胞培養装置とそれを用いた細胞培養方法に関するものである。

従来の細胞培養装置は、培養容器の培養室内に細胞を含む培養液を入れ、この培養液の液面上に存在する気相の圧力を管理する。具体的には、圧力センサ、ポンプ、気圧調整弁、気圧調整管、流量調整器などを設けることで前記気相の圧力を管理する（例えば、下記特許文献１）。

特開２０１９−１５４３４３号公報

上記従来例によれば、培養液上の気相の圧力を管理することで細胞にストレスがかかるのを抑制し、細胞培養がスムーズに行えるようになる。
しかしながら、この従来例においては、細胞にストレスがかからないようにするために、圧力センサ、ポンプ、気圧調整弁、気圧調整管、流量調整器を設ける必要があり、構成が複雑となる。さらに、実際の細胞培養作業においては、これらの調整も必要となり作業も繁雑化してしまう。

そこで本発明は、構成を簡素化し、細胞培養作業も簡素化することが可能な細胞培養装置およびこれを用いた細胞培養方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明の細胞培養装置は、細胞が培養される培養室を有する培養容器と、培養室に接続され、培養液を培養室へ注入する培養液の注入ポンプと、培養室に接続され、培養液を培養室から排出する培養液の排出ポンプと、培養室に連結され可撓性を有する空気袋と、を備えている。

以上のように本発明の細胞培養装置は、細胞が培養される培養室を有する培養容器を備え、この培養室に可撓性を有する空気袋が接続されている。このため、培養室内の圧力は可撓性を有する空気袋によって調整され、これにより、細胞にストレスがかからない状態で細胞を培養することができる。
また、培養室に可撓性を有する空気袋を連結するだけの構成となるので、構成が簡素化される。しかも圧力調整のための調整作業も不要となるので、細胞培養作業も極めて簡素化される。

実施の形態１に係る細胞培養装置の斜視図。 図１の細胞培養装置の要部拡大断面図。 図２の培養カートリッジを示す斜視図。 図３の培養カートリッジの蓋を解放した斜視図。 図４の培養容器の斜視図。 図５の培養容器の断面図。 図２の培養カートリッジ内の各部品の配置を示す図。 図１の細胞培養装置を構成する各部品の接続を示すブロック図。 図１の細胞培養装置を構成する各部品の電気的な接続を示すブロック図。 図１の細胞培養装置の要部の動作を説明する図。 図１の細胞培養装置の要部の動作を説明する図。 図１の細胞培養装置の動作フローチャート。 実施の形態２に係る培養容器の斜視図。 図１３の培養容器の断面図。 図１３の培養容器に接続される各部品の接続を示すブロック図。 図１３の培養容器に接続される部品の動作を説明する図。 図１３の培養容器が配置された培養カートリッジ内の各部品の配置を示す図。 図１３の培養容器に接続される部品の動作を説明する図。 図１３の培養容器に接続される部品の動作を説明する図。 実施の形態２に係る細胞培養装置の動作フローチャート。

以下に、本発明の一実施形態を、添付図面を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、細胞培養装置本体１を示している。細胞培養装置本体１は、柱状で上端に開閉自在の蓋２が設けられている。この蓋２の内方には、図２に示すように、培養カートリッジ３が設けられている。

培養カートリッジ３は、図３、図４に示すように、上面に開口部４を備えた下容器５と、下容器５の開口部４に開閉自在に設けた蓋６と、を備えている。また、図４に示すように、下容器５内には、培養容器７が着脱自在に配置されている。
培養容器７は、図５に示すように、平坦な四角箱状で、非伸縮の素材（例えば、硬い樹脂）で作られている。この培養容器７には、図６に示すように、半透膜８を介して上方の灌流室９と下方の培養室１０が対向配置されている。灌流室９の対向壁面には、培養液注入口１１と培養液排出口１２が設けられている。

一方、培養室１０の対向壁面には、培養液注入口１３と液口１４とが設けられている。さらに、培養室１０では、培養液注入口１３と液口１４とが設けられた壁面とは異なる壁面に、ガス透過膜１５、グルコースセンサ１６、乳酸センサ１７が設けられている。なお、ガス透過膜１５は、培養室１０内に大気中の酸素を取り込むために設けられている。グルコースセンサ１６および乳酸センサ１７は、一端側が培養室１０内に突出している。

図７、図８は、培養液注入口１１、培養液排出口１２、培養液注入口１３、液口１４に、各種構成用品を連結した状態を示している。
具体的には、灌流室９の培養液注入口１１には、注入ポンプ１８を介して培地袋１９が連結されている。灌流室９の培養液排出口１２には、排出ポンプ２０を介して廃液袋２１が連結されている。

また、培養室１０の培養液注入口１３には、可撓性のチューブ２２を介して接続コネクタ２３が接続されている。接続コネクタ２３には、図８に示すように、接続コネクタ２４を介して細胞袋２５が接続される。細胞袋２５内には、細胞を含む培養液が保持されている。そして、細胞袋２５内の細胞が接続コネクタ２４，２３およびチューブ２２を介して培養室１０に供給された後は、接続コネクタ２３、２４の結合は解除される。

次に、培養室１０の液口１４には、可撓性のチューブ２６を介して空気袋２７（圧力バッファ手段の一例）が接続されている。空気袋２７は、薄い合成樹脂やゴムで作られた可撓性を有する袋状の形態を有している。
空気袋２７は、この空気袋２７内外に流入あるいは流出する空気により活用され、この空気袋２７を構成する袋材料が非伸縮状態で使用される。つまり、空気袋２７は、袋材料を伸縮させて使用されるのではなく、単に、空気袋２７が有する内部空間を拡げたり狭めたりする程度に使用される。

また、空気袋２７の内部空間は、大気に解放されていないが、空気袋２７内に流入出する空気が内部空間を拡げたり狭めたりすることにより、内部空間の圧力は、実質的に大気圧と同じになる。つまり、内部空間の圧力は、細胞にストレスが掛からない範囲に調えられる。
図９は、各構成部品の電気的な接続を示している。

グルコースセンサ１６および乳酸センサ１７は、測定部２８を介して制御部２９に接続されている。制御部２９には、注入ポンプ１８、排出ポンプ２０、電源３０、記憶部３１も接続されている。
以上のように、本実施形態の細胞培養装置では、細胞培養装置本体１内に、図７に示すように、半透膜８を介して灌流室９と培養室１０が対向配置された培養容器７と、灌流室９に設けられた培養液注入口１１および培養液排出口１２と、培養室１０に設けられた培養液注入口１３と、を備えている。培養室１０には、液口１４が設けられている。液口１４には、圧力バッファ手段として空気袋２７が連結されている。

空気袋２７は、可撓性を有している。また、空気袋２７は、空気袋２７内外に流入あるいは流出する空気によって使用され、空気袋２７を構成する袋材料が非伸縮状態で使用される。
さらに、空気袋２７は、チューブ２６を介して培養室１０の液口１４に連結されている。培養室１０の培養液注入口１３には、チューブ２２を介して接続コネクタ２３が接続されている。なお、チューブ２６，２２は、可撓性を有している。

以上の構成において、細胞培養を行う場合には、使用者は、先ず、細胞袋２５内の細胞を接続コネクタ２３，２４を介して培養室１０に流入させる細胞流入工程を実施する。具体的には、図８に示すように、接続コネクタ２３，２４を連結し、細胞袋２５を培養室１０に連結した状態とする。この状態で細胞袋２５を培養室１０よりも上方に持ち上げると、細胞袋２５内の培養液は、重力により培養室１０内に流入し、培養室１０内は、培養液で充填される。そして、図１０に示すように、培養液は、培養室１０の液口１４を介してチューブ２６内へと溢れ出す。

この時、図１０に示すように、培養室１０に連結された空気袋２７は、培養室１０よりも上方に配置した状態としている。このため、チューブ２６内に溢れ出た培養液が、空気袋２７内にまで流入してしまうことはない。
一方、培養室１０内に存在していた空気は、流入する培養液によって液口１４から押し出され、チューブ２６を介して空気袋２７内に流入する。空気袋２７は、この空気袋２７を構成する袋材料が非伸縮状態の範囲内で、容積を拡げた状態となる。

換言すれば、培養室１０内の空気が空気袋２７に流入する前の状態では、空気袋２７は萎んだ状態となっている。そして、培養室１０内の空気が空気袋２７に流入した後の状態では、空気袋２７は膨らんだ状態となる。
なお、培養室１０内の空気を空気袋２７内に流入させるため、空気袋２７が膨らんだ状態で、空気袋２７の内容積は培養室１０の容積よりも大きい。

この状態で、使用者は、接続コネクタ２３を接続コネクタ２４から取り外す。この接続コネクタ２３は、接続コネクタ２４から取り外されることで外気を遮断する機能を備えている。
次に、使用者は、図７に示すように、下容器５内に培地袋１９と廃液袋２１を配置する。この時には、すでに、培地袋１９は、注入ポンプ１８を介して培養液注入口１１に接続され、廃液袋２１は排出ポンプ２０を介して培養液排出口１２に接続されている。

そして、使用者により、培地袋１９、廃液袋２１の上方に培養容器７が配置され、この培養容器７の上方に空気袋２７と注入ポンプ１８、排出ポンプ２０が配置される。なお、空気袋２７を培養容器７よりも上方に配置するために、空気袋２７の保持手段３２を設けている。
そして、使用者が制御部２９を用いて注入ポンプ１８と排出ポンプ２０を駆動すれば、図１１に示すように、培地袋１９内の培養液が、注入ポンプ１８を介して灌流室９に流入する。

この状態で、培養室１０内において細胞が培養される細胞培養工程が開始される。
なお、培養室１０内の培養液には細胞、細胞活性剤（例えば、タンパク質）、グルコース、ビタミンなどが混入され、灌流室９内の培養液には、グルコースとビタミンが混入されている。このため、培養室１０内の細胞は、グルコースを栄養源として細胞培養が進行し、その活動によって乳酸が発生する。発生した乳酸は、半透膜８を介して灌流室９へと拡散する。一方、培養室１０内のグルコースが減少すると、灌流室９のグルコースが半透膜８を介して培養室１０へと拡散する。なお、培養室１０内の細胞活性剤は、半透膜８に遮られて培養室１０には拡散しない。

本実施形態においては、培養室１０内の培養液には、細胞および細胞活性剤が混入されているので、培養室１０の培養液の濃度は、灌流室９の培養液の濃度より高くなる。すると、浸透圧によって、灌流室９の培養液が半透膜８を介して培養室１０に流入する。
その結果、培養室１０内の圧力が高くなり、細胞にストレスが掛かるおそれがある。
そこで、本実施形態の細胞培養装置では、培養室１０の液口１４に空気袋２７が連結されている。このため、図１１からも理解されるように、培養室１０内の圧力が変化するとチューブ２６内の培養液の液位Ａが変動し、チューブ２６内の空気は、空気袋２７に流入出する。この空気が空気袋２７の内部空間を拡げたり狭めたりすることにより、内部空間の圧力を実質的に大気圧と同じにする。その結果、培養室１０内の圧力は空気袋２７によって調整され、培養室１０内の細胞にストレスが掛からない状態で細胞を培養することができる。

このように、培養室１０内に細胞袋２５から培養液をスムーズに流入させる時にも活躍した空気袋２７を使用し、この培養室１０内における細胞培養時の圧力上昇による細胞培養活動への影響を防止することができる。
このように、培養室１０の液口１４に空気袋２７を連結するだけの構成となるので、構成が簡素化される。この時、圧力センサを設ける必要もなく、圧力を制御するためのポンプ、気圧調整弁、気圧調整管、流量調整器なども必要でなく、極めて構成が簡便でしかも動作は適切に行うことができる。この点も、大きな特徴となる。

なお、図１０、図１１に示すように、液口１４を介して培養室１０と空気袋２７が連結されると、培養室１０内と空気袋２７内は、チューブ２６によって繋がった状態となる。この状態は、細胞培養活動が終了し、詳細は後述するが、培養室１０内の培養液が回収されるまで維持される。
図１２は、細胞培養装置の動作フローチャートで、制御部２９によって各部品の制御が行われる。

細胞培養活動が開始されると、制御部２９は、グルコースセンサ１６を用いて培養室１０内のグルコース濃度を検出し、グルコース濃度が基準値以下か否かを判定する。そして、グルコース濃度が基準値以下の時には、培養液が交換される培地交換行程が行われる。具体的には、注入ポンプ１８、排出ポンプ２０を駆動することで培地袋１９内の培養液を、注入ポンプ１８を介して灌流室９内に流入させる。これにより、培地交換が行われる（図１２のＳ１、Ｓ２）。

また、グルコース濃度が基準値よりも高い時には、制御部２９は、乳酸センサ１７を用いて培養室１０内の乳酸濃度を検出し、乳酸値が基準値以上か否かを判定する。そして、乳酸濃度が基準値以上の時には、注入ポンプ１８と排出ポンプ２０を駆動することで培地袋１９内の培養液を、注入ポンプ１８を介して灌流室９内に流入させる。つまり、培地交換が行われる（図１２のＳ３、Ｓ２）。

また、乳酸濃度が基準値よりも低い時には、細胞培養を開始した日から所定日数経過したか否かを判定し、まだ所定日数経過していなければ上記Ｓ１からＳ３の動作を継続する（図１２のＳ４）。
そして、所定日数経過すれば、制御部２９は、細胞培養の動作を停止する。使用者は、培養室１０内から接続コネクタ２３、２４を介して回収袋３４内に細胞を回収する細胞回収工程を開始する。

具体的には、使用者は、培養容器７を下容器５から取り出し、図８に示す接続コネクタ２３に接続コネクタ３３を介して回収袋３４を連結する。この状態で培養室１０を回収袋３４よりも高い状態に保持すれば、培養室１０内の培養液が回収袋３４へと回収される。つまり、培養室１０内の細胞が回収袋３４へと回収される。
この時、空気袋２７内には、培養初期に培養室１０内から押し出された空気が存在している。このため、ここに空気が存在していることにより、培養室１０内の培養液を回収袋３４にスムーズに回収することができる。

なお、本実施形態においては、図１１に示すように、細胞培養時の培養室１０は、チューブ２２を介して接続コネクタ２３に接続されると共に、チューブ２６を介して空気袋２７に接続されている。接続コネクタ２３は、外気を遮断する機能を備えており、空気袋２７の内部空間は、大気に解放されていない。
このため、チューブ２２、培養室１０、チューブ２６は外気と遮断された状態となり、外部から細菌やウイルスなどが培養室１０内に侵入することがない。したがって、培養室１０内で適切な細胞培養を実施することができる。

（実施の形態２）
図１３、図１４は、実施の形態２における培養容器３５を示している。この培養容器３５は、実施の形態１の培養容器７（図６参照）から半透膜８を取り除いた構成となっている。
以下に実施の形態２について図面を用いて詳細に説明するが、実施の形態１と同じ機能をもつ構成要素には同じ符号を付して説明する。
培養容器３５は、平坦な四角箱状で、非伸縮の素材（例えば、硬い樹脂）で作られている。図１４に示すように、培養容器３５内の培養室３６には、対向する壁面に培養液注入口１３と液口１４とが設けられている。

さらに、培養室３６の上面（天面）には空気口３７が設けられ、図１５に示すように、チューブ３８を介して空気袋３９（圧力バッファ手段の一例）に連結されている。
また、培養室３６の上面には、図１３、図１４に示すように、グルコースセンサ１６、乳酸センサ１７が設けられている。グルコースセンサ１６および乳酸センサ１７は、一端側が培養室３６内に突出している。

培養室３６の下面には、ガス透過膜１５が、培養室３６内に大気中の酸素を取り込むために設けられている。
図１５は、培養液注入口１３、液口１４、空気口３７に、各種構成用品を連結した状態を示している。
培養室３６に空気口３７を介して連結されている空気袋３９は、実施の形態１の空気袋２７と同様に、薄い合成樹脂やゴムで作られており、可撓性を有する袋状の形態を有している。空気袋３９は、この空気袋３９内外に流入あるいは流出する空気により活用され、この空気袋３９を構成する袋材料が非伸縮状態で使用される。つまり、空気袋３９は、袋材料を伸縮させて使用されるのではなく、単に、空気袋３９が有する内部空間を拡げたり狭めたりする程度に使用される。

また、空気袋３９の内部空間は、大気に解放されていないが、空気袋３９内に流入出する空気が内部空間を拡げたり狭めたりすることにより、内部空間の圧力は、実質的に大気圧と同じになる。つまり、内部空間の圧力は、細胞にストレスが掛からない範囲に調えられる。
培養室３６の培養液注入口１３には、可撓性のチューブ２２を介して接続コネクタ２３が接続されている。接続コネクタ２３には、接続コネクタ２４を介して細胞袋２５が接続される。細胞袋２５内には、細胞を含む培養液が保持されている。さらに、培養液注入口１３には、注入ポンプ１８を介して培地袋１９が連結されている。

次に、培養室３６の液口１４には、排出ポンプ２０を介して廃液袋２１が連結されている。
実施の形態２における各構成部品の電気的な接続は、図９に示すように、実施の形態１と同じである。グルコースセンサ１６および乳酸センサ１７は、測定部２８を介して制御部２９に接続されている。制御部２９には、注入ポンプ１８、排出ポンプ２０、電源３０、記憶部３１も接続されている。

以上の構成において、細胞培養を行う場合には、使用者は、先ず、接続コネクタ２３，２４を介して、細胞袋２５内の細胞を培養室３６に流入させる細胞流入工程を実施する。具体的には、図１５に示すように、接続コネクタ２３，２４を連結し、細胞袋２５を培養室３６に連結した状態とする。この状態で細胞袋２５を培養室３６よりも上方に持ち上げると、細胞袋２５内の培養液は、重力により、図１６に示すように、接続コネクタ２３および培養液注入口１３を介して培養室３６内に流入し、培養室３６内は培養液で充填される。そして、培養液は、培養室３６の空気口３７を介してチューブ３８内へと溢れ出す。

この時、培養室３６に連結された空気袋３９は、培養室３６よりも上方に配置した状態としている。このため、チューブ３８内に溢れ出た培養液が、空気袋３９内にまで流入してしまうことはない。
一方、培養室３６の上面（天面）に空気口３７を設けているので、培養室３６内に存在していた空気は、流入する培養液によって上方の空気口３７に向けて適切に押し出され、チューブ３８を介して空気袋３９内に流入する。空気袋３９は、この空気袋３９を構成する袋材料が非伸縮状態の範囲内で、容積を拡げた状態となる。

換言すれば、培養室３６内の空気が空気袋３９に流入する前の状態では、空気袋２７は萎んだ状態となっている。そして、培養室３６内の空気が空気袋３９に流入した後の状態では、空気袋３９は膨らんだ状態となる。
なお、培養室３６内の空気を空気袋３９内に流入させるため、空気袋３９が膨らんだ状態で、空気袋３９の内容積は培養室３６の容積よりも大きくなっている。

この状態で、使用者は、接続コネクタ２３を接続コネクタ２４から取り外す。この接続コネクタ２３は、接続コネクタ２４から取り外されることで外気を遮断する機能を備えている。
次に、使用者は、図１７に示すように、下容器５内に培地袋１９と廃液袋２１を配置する。この時には、すでに、培地袋１９は、注入ポンプ１８を介して培養液注入口１３に接続され、廃液袋２１は排出ポンプ２０を介して液口１４に接続されている。

そして、使用者により、培地袋１９、廃液袋２１の上方に培養容器３５が配置され、この培養容器３５の上方に空気袋３９と注入ポンプ１８、排出ポンプ２０が配置される。なお、空気袋３９を培養容器３５よりも上方に配置するために、空気袋３９の保持手段３２を設けている。
この状態で、培養室３６内において細胞が培養される細胞培養工程が開始される。

なお、培養室３６内の培養液には細胞、細胞活性剤（例えば、タンパク質）、グルコース、ビタミンなどが混入されている。このため、培養室３６内の細胞は、グルコースを栄養源として細胞培養が進行し、その活動によって乳酸が発生することになる。
本実施形態においては、培養室３６内の圧力を適切に保持することにより、細胞にストレスが掛かることを抑制している。

すなわち、本実施形態の細胞培養装置では、図１６に示すように、培養室３６に可撓性を有する空気袋３９が連結されている。このため、培養室３６内の圧力が変化するとチューブ３８内の培養液の液位Ｂが変動し、チューブ３８内の空気は、空気袋３９に流入出する。この空気が空気袋３９の内部空間を拡げたり狭めたりすることにより、内部空間の圧力を実質的に大気圧と同じにする。その結果、培養室３６内の圧力は空気袋３９によって調整され、培養室３６内の細胞にストレスが掛からない状態で細胞を培養することができる。

このように、培養室３６内に細胞袋２５から培養液を流入させる時にも活躍した空気袋３９を使用し、この培養室３６内における細胞培養時の圧力上昇による細胞培養活動への影響を防止することができる。
さらに、培養室３６の空気口３７に空気袋３９を連結するだけの構成となるので、構成が簡素化される。この時、圧力センサを設ける必要もなく、圧力を制御するためのポンプ、気圧調整弁、気圧調整管、流量調整器なども必要でなく、極めて構成が簡便でしかも動作は適切に行うことができる。この点も、大きな特徴となる。

なお、空気口３７を介して培養室３６と空気袋３９が連結されると、培養室３６内と空気袋３９内は、チューブ３８によって繋がった状態となる。この状態は、細胞培養活動が終了し、詳細は後述するが、培養室３６内の培養液が回収されるまで維持される。
細胞培養活動が開始されると、制御部２９は、グルコースセンサ１６を用いて培養室３６内のグルコース濃度を検出し、グルコース濃度が基準値以下か否かを判定する（図１２のＳ１）。

そして、グルコース濃度が基準値以下の時には、培養液が交換される培地交換行程となり、培地交換が行われる（図１２のＳ２）。
具体的には、制御部２９は、図１８に示すように、排出ポンプ２０を駆動することで、排出ポンプ２０を介して、培養室３６内の培養液を廃液袋２１へと流入させる（図２０のＳ１１）。この時、空気袋３９内には、培養初期に培養室３６内から押し出された空気が存在している。このため、ここに空気が存在していることにより、培養室３６内の培養液を廃液袋２１にスムーズに流入させることができる。

次に、制御部２９が、図１９に示すように、排出ポンプ２０を停止させ（図２０のＳ１２）、注入ポンプ１８を駆動する。すると、培地袋１９内の培養液は、注入ポンプ１８を介して培養室３６へと流入する（図２０のＳ１３）。この時、培養室３６内の空気は空気袋３９内へと押し出されるので、培養液を培養室３６内にスムーズに流入させることができる。

そして、培養液の交換時においても、培養室３６内の圧力が変化するとチューブ３８内の培養液の液位Ｂが変動し、チューブ３８内の空気は、空気袋３９に流入出する。この空気が空気袋３９の内部空間を拡げたり狭めたりすることにより、内部空間の圧力を実質的に大気圧と同じにする。その結果、培養室３６内の圧力は空気袋３９によって調整され、培養室３６内の細胞にストレスが掛からない状態で細胞を培養することができる。

培養液の交換後は、図１２のＳ１に戻って、培養が継続される。
図１２のＳ３において、グルコース濃度が基準値よりも高い時には、制御部２９は、乳酸センサ１７を用いて培養室３６内の乳酸濃度を検出し、乳酸値が基準値以上か否かを判定する（図１２のＳ３）。
そして、乳酸濃度が基準値以上の時には、上述したように、培養液の交換が行われる（図１２のＳ２）。

また、乳酸濃度が基準値よりも低い時には、細胞培養を開始した日から所定日数経過したか否かを判定し、まだ所定日数経過していなければ上記Ｓ１からＳ３の動作を継続する（図１２のＳ４）。
そして、所定日数経過すれば、制御部２９は、細胞培養の動作を停止する。使用者は、培養室３６内から接続コネクタ２３、２４を介して回収袋３４内に細胞を回収する細胞回収工程を開始する。

具体的には、使用者は、図１７に示す培養容器３５を下容器５から取り出し、接続コネクタ２３に、図１５の接続コネクタ３３を介して回収袋３４を連結する。この状態で培養室３６を回収袋３４よりも高い状態に保持すれば、培養室３６内の培養液が回収袋３４へと回収される。つまり、培養室３６内の細胞が回収袋３４へと回収される。
この時、空気袋３９内には、培養初期に培養室３６内から押し出された空気が存在している。このため、ここに空気が存在していることにより、培養室３６内の培養液を回収袋３４にスムーズに回収することができる。

すなわち、本実施形態の空気袋３９は、細胞が培養室３６に充填される細胞流入工程では、培養室３６内の空気を保管する空気バッファとして活用される。さらに、空気袋３９は、細胞が培養される細胞培養工程では、この空気袋３９内に保管した空気を用いて培養室３６内の圧力調整を行う圧力バッファとして活用される。さらにまた、空気袋３９は、培養室３６内の培養液が交換される培地交換行程では、この空気袋３９内に保管した空気が培養室３６内に流入および流出する空気バッファとして活用される。

そして、細胞が回収袋３４へ回収される細胞回収工程において、この空気袋３９内に保管した空気が培養室３６に戻されることにより培養室３６内の細胞を回収袋３４にスムーズに回収することができる。
なお、上述した細胞流入行程、細胞培養工程、培地交換行程、細胞回収工程において、空気袋３９は培養容器７よりも上方に保持した状態で行われる。このため、培養室３６内に存在していた空気は、チューブ３８を介して空気袋３９に適切に流入・流出する。

また、本実施形態においては、図１６に示すように、細胞培養時の培養室３６は、チューブ２２を介して接続コネクタ２３に接続されると共に、チューブ３８を介して空気袋３９に接続されている。接続コネクタ２３は、外気を遮断する機能を備えており、空気袋３９の内部空間は、大気に解放されていない。
このため、チューブ２２、培養室３６、チューブ３８は、外気と遮断された状態となり、外部から細菌やウイルスなどが培養室３６内に侵入することがない。したがって、培養室３６内で適切な細胞培養を実施することができる。

本発明は、例えば、培養液中の浮遊細胞を培養する細胞培養装置とそれを用いた細胞培養方法として活用が期待される。

１ 細胞培養装置本体
２ 蓋
３ 培養カートリッジ
４ 開口部
５ 下容器
６ 蓋
７ 培養容器
８ 半透膜
９ 灌流室
１０ 培養室
１１ 培養液注入口
１２ 培養液排出口
１３ 培養液注入口
１４ 液口
１５ ガス透過膜
１６ グルコースセンサ
１７ 乳酸センサ
１８ 注入ポンプ
１９ 培地袋
２０ 排出ポンプ
２１ 廃液袋
２２ チューブ
２３ 接続コネクタ
２４ 接続コネクタ
２５ 細胞袋
２６ チューブ
２７ 空気袋
２８ 測定部
２９ 制御部
３０ 電源
３１ 記憶部
３２ 保持手段
３３ 接続コネクタ
３４ 回収袋
３５ 培養容器
３６ 培養室
３７ 空気口
３８ チューブ
３９ 空気袋
Ａ 液位
Ｂ 液位

Claims (10)

1. 細胞が培養される培養室を有する培養容器と、
   前記培養室に接続され、培養液を前記培養室へ注入する注入ポンプと、
   前記培養室に接続され、前記培養液を前記培養室から排出する排出ポンプと、
   前記培養室に連結され、可撓性を有する空気袋と、
   を備えている細胞培養装置。
2. 前記空気袋は、非伸縮状態で使用される、
   請求項１に記載の細胞培養装置。
3. 前記空気袋は、可撓性を有するチューブを介して前記培養室に連結されている、
   請求項１または２に記載の細胞培養装置。
4. 前記空気袋は、前記培養室の上面に設けられた空気口に連結されている、
   請求項１から３のいずれか１つに記載の細胞培養装置。
5. 前記空気袋の容積は、前記培養室の容積よりも大きい、
   請求項１から４のいずれか１つに記載の細胞培養装置。
6. 前記空気袋を前記培養容器の上方にて保持する保持手段を、さらに備えている、
   請求項１から５のいずれか１つに記載の細胞培養装置。
7. 前記培養室は、培養液注入口を有し、
   前記培養液注入口に接続された接続コネクタを、さらに備えている、
   請求項１から６のいずれか１つに記載の細胞培養装置。
8. 請求項７に記載の細胞培養装置を用いた細胞培養方法であって、
   前記接続コネクタに細胞袋を連結し、前記接続コネクタを介して、前記細胞袋内の細胞を前記培養室に流入させる細胞流入工程と、
   前記培養室内において細胞を培養する細胞培養工程と、
   前記接続コネクタに回収袋を連結し、前記培養室内から前記接続コネクタを介して前記回収袋内に細胞を回収する細胞回収工程と、
   を備え、
   前記細胞流入工程は、前記空気袋を前記培養容器よりも上方に保持した状態で行われる、
   細胞培養方法。
9. 前記細胞培養工程は、前記空気袋を前記培養容器よりも上方に保持した状態で行われる、
   請求項８に記載の細胞培養方法。
10. 前記細胞回収工程は、前記空気袋を前記培養容器よりも上方に保持した状態で行われる、
    請求項８または９に記載の細胞培養方法。

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