JP2022123160A - Culture device and culture method - Google Patents

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朗 樋口
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Abstract

To reduce the number of devices for agitating a liquid culture medium in a culture vessel while reducing the risk of contamination in the extended culture of cells.SOLUTION: A culture device is provided with: a culture vessel 12 in which a liquid culture medium is accommodated; a culture vessel driver which drives the culture vessel 12 so as to agitate the liquid culture medium CS in the culture vessel 12; and a liquid culture medium feeder for adding an additional amount of the liquid culture medium CS to the culture vessel 12 in accordance with an increase in the number of cells in the liquid culture medium CS. The culture vessel driver drives the culture vessel 12 in such a manner that the area of a surface part, which comes into contact with the liquid culture medium CS that moves by means of the agitation, of the culture vessel 12 can become smaller with the decrease in the volume of the liquid culture medium CS in the culture vessel 12.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、培養液を用いて細胞の培養を行う培養装置および培養方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a culture apparatus and culture method for culturing cells using a culture solution.

従来より、細胞の大量培養では、例えば、1ミリリットルあたり10から10個の細胞密度の培養液を数ミリリットルの少量の細胞から培養を開始し、10から1010個の多量の細胞となるまで増殖することが行われている。まず、例えばシャーレ内で数ミリリットルの培養液を用いて細胞の培養を行う。シャーレ内の細胞密度が所定密度に達すると、シャーレ内の細胞を、複数のシャーレに分割播種して培養し、これを繰り返し、トータル数十ミリリットルの培養液量とすることで、シャーレに比べて大容量の培養容器、例えばフラスコに移し替えることが可能になる。このように容量が大きい培養容器への移し替えが何回か行われた後、細胞は、最終的には、例えば、特許文献1に記載するような、大容量の培養液を収容可能な培養バッグに移し替えられる。その培養バッグ内で、例えば50リットルの培養液を用いて、細胞が必要数に達するまで培養が行われる。このような培養は、拡大培養と呼ばれている。 Conventionally, in large-scale cell culture, for example, culture medium with a density of 10 4 to 10 7 cells per milliliter is started from a small amount of cells of several milliliters, and then cultured with a large amount of cells of 10 9 to 10 10 cells. It is being propagated until First, cells are cultured using several milliliters of culture solution in a Petri dish, for example. When the cell density in the petri dish reaches a predetermined density, the cells in the petri dish are divided and seeded in multiple petri dishes for culturing. It becomes possible to transfer to a large-capacity culture vessel, such as a flask. After being transferred to a large-capacity culture vessel several times in this way, the cells are finally placed in a culture capable of accommodating a large-capacity culture medium, as described in Patent Document 1, for example. transferred to the bag. Cultivation is performed in the culture bag using, for example, 50 liters of culture medium until the required number of cells is reached. Such culture is called expansion culture.

特表2014-507959号公報Japanese translation of PCT publication No. 2014-507959

しかしながら、このような拡大培養においては、容量の大きい培養容器への細胞の移し替えが複数回行われるため、移し替え中にコンタミネーションが発生するリスクがある。また、複数の培養容器それぞれについて、その培養容器内の培養液を撹拌するための装置が必要となる。 However, in such expansion culture, cells are transferred to a large-capacity culture vessel a plurality of times, so there is a risk of contamination occurring during the transfer. Moreover, for each of the plurality of culture vessels, a device for stirring the culture solution in the culture vessel is required.

そこで、本発明は、細胞の拡大培養において、コンタミネーションの発生のリスクを低減しつつ、培養容器内の培養液を撹拌するための装置数を低減することを課題とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to reduce the number of devices for agitating the culture medium in the culture vessel while reducing the risk of contamination in cell expansion culture.

上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
培養液内で細胞の拡大培養を行う培養装置であって、
培養液を収容する培養容器と、
前記培養容器内の培養液が撹拌されるように前記培養容器を駆動する培養容器駆動部と、
培養液内の細胞の増加にともなって前記培養容器に培養液を追加する培養液供給部と、を有し、
前記培養容器駆動部が、前記培養容器内の培養液の量が少ないほど、撹拌によって移動する培養液に接触される前記培養容器の表面の部分が小さくなるように、前記培養容器を駆動する、培養装置が提供される。
In order to solve the above technical problems, according to one aspect of the present invention,
A culture device for expanding culture of cells in a culture solution,
a culture vessel containing a culture solution;
a culture vessel driving unit that drives the culture vessel so that the culture solution in the culture vessel is agitated;
a culture solution supply unit for adding culture solution to the culture container as the number of cells in the culture solution increases;
The culture vessel driving unit drives the culture vessel such that the smaller the amount of the culture medium in the culture vessel, the smaller the portion of the surface of the culture vessel that is in contact with the culture medium that moves due to stirring. A culture device is provided.

また、本発明の別態様によれば、
培養容器に収容された培養液内で細胞の拡大培養を行う細胞の培養方法であって、
前記培養容器内の培養液が撹拌されるように前記培養容器を駆動し、
培養液内の細胞の増加にともなって前記培養容器に培養液を追加し、
培養液の量が少ないほど、撹拌によって移動する培養液に接触される前記培養容器の表面の部分が小さくなるように、前記培養容器を駆動する、培養方法が提供される。
Also, according to another aspect of the present invention,
A method for culturing cells in which cells are expanded and cultured in a culture medium contained in a culture vessel,
driving the culture vessel so that the culture solution in the culture vessel is agitated;
adding a culture medium to the culture vessel as the number of cells in the culture medium increases;
A culturing method is provided in which the culture vessel is driven such that the smaller the amount of culture medium, the smaller the portion of the surface of the culture vessel that is in contact with the culture medium that is moved by agitation.

本発明によれば、細胞の拡大培養において、コンタミネーションの発生のリスクを低減しつつ、培養容器内の培養液を撹拌するための装置数を低減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the number of devices for agitating the culture medium in the culture vessel while reducing the risk of contamination in cell expansion culture.

本発明の一実施の形態に係る培養装置の構成を示すブロック図1 is a block diagram showing the configuration of a culture apparatus according to an embodiment of the present invention; FIG. 培養容器の一例の概略的斜視図A schematic perspective view of an example of a culture vessel 培養装置における培養容器駆動部の概略的部分断面図Schematic partial cross-sectional view of a culture vessel driving part in a culture apparatus 図3に示す培養容器駆動部一部を異なる方向から見た概略的部分断面図Schematic partial cross-sectional view of part of the culture vessel driving unit shown in FIG. 3 as seen from a different direction 培養容器が傾いた状態の図3に示す培養容器駆動部の概略的部分断面図Schematic partial cross-sectional view of the culture vessel driving unit shown in FIG. 3 with the culture vessel tilted. 培養液が相対的に少量であるときの培養容器の傾き状態を示す断面図Sectional view showing the inclination state of the culture vessel when the amount of culture solution is relatively small. 培養液が相対的に少量であるときの培養容器の傾き状態を示す上面図The top view which shows the inclination state of a culture container when a culture solution is a relatively small amount. 培養液が相対的に少量であるときの培養液の撹拌を示す図A diagram showing agitation of the culture medium when the culture medium is relatively small. 培養液が相対的に多量であるときの培養容器の傾きの状態を示す断面図Sectional view showing the state of inclination of the culture vessel when the amount of culture medium is relatively large. 培養液が相対的に多量であるときの培養容器の傾きの状態を示す上面図A top view showing the tilted state of the culture vessel when the amount of the culture medium is relatively large. 培養液が相対的に多量であるときの培養液の撹拌を示す図A diagram showing agitation of the culture medium when the medium volume is relatively large.

本発明の一態様の培養装置は、培養液内で細胞の拡大培養を行う培養装置であって、培養液を収容する培養容器と、前記培養容器内の培養液が撹拌されるように前記培養容器を駆動する培養容器駆動部と、培養液内の細胞の増加にともなって前記培養容器に培養液を追加する培養液供給部と、を有し、前記培養容器駆動部が、前記培養容器内の培養液の量が少ないほど、撹拌によって移動する培養液に接触される前記培養容器の表面の部分が小さくなるように、前記培養容器を駆動する。 A culture apparatus according to one aspect of the present invention is a culture apparatus that performs expansion culture of cells in a culture medium, and includes a culture vessel containing a culture medium and the culture medium in the culture vessel so that the culture medium is agitated. a culture vessel driving unit for driving a container; and a culture medium supply unit for adding culture medium to the culture container as the number of cells in the culture medium increases. The culture vessel is driven such that the smaller the amount of the culture medium, the smaller the portion of the surface of the culture vessel that is in contact with the culture medium that is moved by agitation.

この態様によれば、細胞の拡大培養において、コンタミネーションの発生のリスクを低減しつつ、培養容器内の培養液を撹拌するための装置数を低減することができる。 According to this aspect, in cell expansion culture, the number of devices for stirring the culture solution in the culture vessel can be reduced while reducing the risk of contamination.

例えば、前記培養容器が、円形状の底面と前記底面の外周縁から立設する円筒状の内周面とを含んでいる。この場合、前記培養容器駆動部が、前記底面と前記内周面とに挟まれたコーナーに培養液が溜まるように前記培養容器を傾けつつ、前記コーナーに沿って培養液が往復動するように前記培養容器の傾き方向を変化させ、培養液の量が少ないほど、培養液の往復範囲が小さくされる。これにより、培養液を、その蒸発を抑制しつつ撹拌することができる。 For example, the culture vessel includes a circular bottom surface and a cylindrical inner peripheral surface standing from the outer peripheral edge of the bottom surface. In this case, the culture vessel driving unit tilts the culture vessel so that the culture medium is accumulated in the corner sandwiched between the bottom surface and the inner peripheral surface, and the culture medium reciprocates along the corner. By changing the inclination direction of the culture vessel, the reciprocation range of the culture medium is reduced as the amount of the culture medium is reduced. Thereby, the culture solution can be stirred while suppressing its evaporation.

例えば、前記培養容器駆動部は、培養液の量が少ないほど、前記培養容器を大きく傾ける。これにより、培養液の表面積が小さくなるため、培養液のその液面からの蒸発を抑制することができる。 For example, the culture vessel drive unit tilts the culture vessel more as the amount of culture solution decreases. As a result, since the surface area of the culture solution is reduced, the evaporation of the culture solution from the liquid surface can be suppressed.

例えば、前記培養装置は、前記培養容器内の湿度を測定する湿度センサを有する。この場合、前記培養容器駆動部が、前記湿度センサによって検出された湿度が低下すると、培養液の液面の面積が小さくなるように前記培養容器の傾き角度を大きくする。これにより、培養液のその液面からの蒸発を抑制することができる。 For example, the culture apparatus has a humidity sensor that measures the humidity inside the culture container. In this case, when the humidity detected by the humidity sensor decreases, the culture vessel driving section increases the inclination angle of the culture vessel so that the surface area of the culture solution becomes smaller. This makes it possible to suppress the evaporation of the culture solution from the liquid surface.

例えば、前記培養装置は、前記培養容器内の培養液に溶存する酸素の量を測定する溶存酸素センサを有する。この場合、前記培養容器駆動部が、前記溶存酸素センサによって検出された溶存酸素の量が低下すると、培養液の往復動の周期および往復範囲の少なくとも一方が増加するように前記培養容器を駆動する。これにより、培養液がより撹拌され、培養液に十分な酸素供給と均質化が行われ、細胞のダメージを抑制することができる。 For example, the culture apparatus has a dissolved oxygen sensor that measures the amount of oxygen dissolved in the culture solution in the culture vessel. In this case, the culture vessel drive unit drives the culture vessel such that at least one of the reciprocation period and the reciprocation range of the culture solution increases when the amount of dissolved oxygen detected by the dissolved oxygen sensor decreases. . As a result, the culture solution is more agitated, sufficient oxygen is supplied to the culture solution and homogenization is performed, and cell damage can be suppressed.

例えば、前記培養容器駆動部が、前記培養容器内の培養液の量が所定のしきい量を超えると、前記コーナーに沿って培養液が周回するように前記培養容器の傾き方向を変化させる。これにより、多量の培養液を十分に撹拌することができる。 For example, when the amount of culture solution in the culture container exceeds a predetermined threshold amount, the culture container driving section changes the tilt direction of the culture container so that the culture solution circulates along the corner. Thereby, a large amount of culture solution can be sufficiently stirred.

例えば、前記培養液供給部が、前記培養容器内の1リットル未満の培養液が50リットルになるまで、細胞密度が上限値に近づくタイミングに前記培養容器に培養液を追加してもよい。 For example, the culture solution supply unit may add culture solution to the culture container at the timing when the cell density approaches the upper limit until the culture solution from less than 1 liter in the culture container reaches 50 liters.

本発明の別態様の培養方法は、培養容器に収容された培養液内で細胞の拡大培養を行う細胞の培養方法であって、前記培養容器内の培養液が撹拌されるように前記培養容器を駆動し、培養液内の細胞の増加にともなって前記培養容器に培養液を追加し、培養液の量が少ないほど、撹拌によって移動する培養液に接触される前記培養容器の表面の部分が小さくなるように、前記培養容器を駆動する。 A culture method according to another aspect of the present invention is a cell culture method in which cells are expanded and cultured in a culture solution contained in a culture container, wherein the culture container is agitated so that the culture solution in the culture container is agitated. and add the culture medium to the culture vessel as the number of cells in the culture medium increases. The culture vessel is driven to become smaller.

この態様によれば、細胞の拡大培養において、コンタミネーションの発生のリスクを低減しつつ、培養容器内の培養液を撹拌するための装置数を低減することができる。 According to this aspect, in cell expansion culture, the number of devices for stirring the culture solution in the culture vessel can be reduced while reducing the risk of contamination.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態に係る培養装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a culture device according to one embodiment of the present invention.

図1に示すように、培養装置10は、細胞を含んだ培養液CSを収容する培養容器12と、培養容器12内の培養液CSを撹拌するために培養容器12を駆動する培養容器駆動部14と、培養容器12に培養液CSを供給する培養液供給部16とを有する。 As shown in FIG. 1, the culture apparatus 10 includes a culture container 12 containing a culture solution CS containing cells, and a culture container driving unit for driving the culture container 12 to agitate the culture solution CS in the culture container 12. 14 and a culture solution supply unit 16 that supplies the culture solution CS to the culture container 12 .

また、本実施の形態の場合、培養装置10は、培養容器12内の湿度を測定する湿度センサ18と、培養容器12内の培養液CSに溶存する酸素量を測定する溶存酸素センサ20とを有する。 In addition, in the case of the present embodiment, the culture apparatus 10 includes a humidity sensor 18 that measures the humidity within the culture vessel 12 and a dissolved oxygen sensor 20 that measures the amount of oxygen dissolved in the culture medium CS within the culture vessel 12. have.

なお、培養装置10は、加湿された酸素、二酸化炭素、窒素の混合ガスを培養容器12に供給するガス供給部17を有する。 The culture apparatus 10 has a gas supply unit 17 that supplies a humidified mixed gas of oxygen, carbon dioxide, and nitrogen to the culture vessel 12 .

さらに、培養装置10は、予め決められた培養プログラムに基づいて培養容器駆動部14および培養液供給部16を制御するとともに、湿度センサ18および溶存酸素センサ20それぞれの検出結果に基づいて培養容器駆動部14を制御する制御部22を有する。 Furthermore, the culture apparatus 10 controls the culture vessel driving section 14 and the culture medium supply section 16 based on a predetermined culture program, and drives the culture vessel based on the detection results of the humidity sensor 18 and the dissolved oxygen sensor 20, respectively. It has a control unit 22 that controls the unit 14 .

培養容器12は、培養液CSを収容する容器であって、この内部で培養液CSを用いた細胞の培養が行われる。この培養容器12では、細胞の増加にともなって、少量(1リットル未満、例えば50ミリリットル)から段階的に培養液CSを追加しながら、その培養液を用いた細胞の培養、すなわち拡大培養が行われる。そのため、培養容器12は、培養に使用される最大量(例えば50リットル)の培養液を収容して撹拌可能な容量を備える。 The culture container 12 is a container that accommodates the culture medium CS, and cells are cultured using the culture medium CS therein. In this culture vessel 12, as the number of cells increases, the culture solution CS is gradually added from a small amount (less than 1 liter, for example, 50 ml), and the cells are cultured using the culture solution, that is, expansion culture is performed. will be Therefore, the culture container 12 has a capacity capable of accommodating and stirring the maximum amount (for example, 50 liters) of culture solution used for culture.

図2は、培養容器の一例の形状を示す斜視図である。なお、図面においてX-Y-Z直交座標系が示されているが、これは発明の実施の形態の理解を容易にするためのものであって発明を限定するものではない。また、X軸方向およびY軸方向は水平方向であって、Z軸方向は鉛直方向である。 FIG. 2 is a perspective view showing the shape of an example of the culture vessel. Although an XYZ orthogonal coordinate system is shown in the drawings, this is for facilitating understanding of the embodiments of the invention and does not limit the invention. Also, the X-axis direction and the Y-axis direction are horizontal directions, and the Z-axis direction is a vertical direction.

図2に示すように、本実施の形態の場合、培養容器12は、円盤状の底板部12aと、底板部12aの外周縁から立設する円筒状の側壁部12bと、側壁部12bに支持される天板部12cとを備える。すなわち、培養容器12は、いわゆるたらい状である。側壁部12bの高さは、底板部12aの半径に比べて小さくされている。また、天板部12cは、着脱可能であって蓋として機能する。 As shown in FIG. 2, in the case of the present embodiment, the culture vessel 12 includes a disk-shaped bottom plate portion 12a, a cylindrical side wall portion 12b erected from the outer peripheral edge of the bottom plate portion 12a, and supported by the side wall portion 12b. and a top plate portion 12c. That is, the culture container 12 is in the shape of a so-called basin. The height of the side wall portion 12b is smaller than the radius of the bottom plate portion 12a. Further, the top plate portion 12c is detachable and functions as a lid.

図3は、培養装置における培養容器駆動部の概略的部分断面図である。また、図4は、図3に示す培養容器駆動部の一部を異なる方向から見た概略的部分断面図である。 FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a culture vessel drive section in the culture apparatus. Moreover, FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view of part of the culture vessel drive unit shown in FIG. 3 as seen from a different direction.

図3および図4に示すように、培養装置10における培養容器駆動部(培養容器駆動装置)14は、培養容器12を保持するステージ30と、鉛直方向(Z軸方向)に延在する回転中心軸C0を中心にして回転する回転テーブル32を備えるロータリーアクチュエータ34とを備える。 As shown in FIGS. 3 and 4, the culture vessel driving unit (culture vessel driving device) 14 in the culture apparatus 10 includes a stage 30 that holds the culture vessel 12 and a rotation center that extends in the vertical direction (Z-axis direction). and a rotary actuator 34 comprising a rotary table 32 that rotates about an axis C0.

ステージ30とロータリーアクチュエータ34は、揺動ヘッド36と傾動機構38とを介して駆動連結されている。 The stage 30 and rotary actuator 34 are drivingly connected via a swing head 36 and a tilting mechanism 38 .

揺動ヘッド36は、ステージ30を支持し、水平方向(X軸方向)に延在する揺動軸C1と水平方向(Y軸方向)に延在して該揺動軸C1に直交する揺動軸C2を中心にして揺動可能に、培養容器駆動装置14に設けられている。また、揺動ヘッド36は、その下部に、傾動機構38を介してロータリーアクチュエータ34と駆動連結するための連結シャフト40を備えている。ステージ30が水平姿勢をとるとき、揺動ヘッド36の連結シャフト40は鉛直方向(Z軸方向)に延在している。 The swing head 36 supports the stage 30, and swings a swing axis C1 extending in the horizontal direction (X-axis direction) and a swing axis C1 extending in the horizontal direction (Y-axis direction) perpendicular to the swing axis C1. It is provided in the culture vessel driving device 14 so as to be swingable around the axis C2. The swing head 36 also has a connecting shaft 40 at its lower portion for drivingly connecting with the rotary actuator 34 via the tilting mechanism 38 . When the stage 30 takes a horizontal posture, the connecting shaft 40 of the swing head 36 extends in the vertical direction (Z-axis direction).

傾動機構38は、揺動ヘッド36を介してステージ30を傾ける、すなわちステージ30上の培養容器12を水平方向に対して傾けるためのリンク機構である。そのために、傾動機構38は、ベース部42と、揺動ヘッド36に連結する揺動ヘッド連結部44と、ベース部42と揺動ヘッド連結部44とを連結するリンクアーム46とを含んでいる。 The tilting mechanism 38 is a link mechanism for tilting the stage 30 via the swing head 36, that is, for tilting the culture container 12 on the stage 30 with respect to the horizontal direction. For this purpose, the tilting mechanism 38 includes a base portion 42, a swinging head connecting portion 44 connected to the swinging head 36, and a link arm 46 connecting the base portion 42 and the swinging head connecting portion 44. .

傾動機構38のベース部42は、ロータリーアクチュエータ34の回転テーブル32に取り付けられている。そのため、ロータリーアクチュエータ34が駆動すると、ベース部42は、回転テーブル32とともに、回転中心軸C0を中心にして回転する。 A base portion 42 of the tilting mechanism 38 is attached to the rotary table 32 of the rotary actuator 34 . Therefore, when the rotary actuator 34 is driven, the base portion 42 rotates together with the rotary table 32 around the rotation center axis C0.

傾動機構38の揺動ヘッド連結部44は、揺動ヘッド36の連結シャフト40に、例えば軸受を介することなどにより、摺動可能に外挿されている。 The swinging head connecting portion 44 of the tilting mechanism 38 is slidably fitted on the connecting shaft 40 of the swinging head 36 via, for example, a bearing.

傾動機構38のリンクアーム46は、ベース部42と揺動ヘッド連結部44とを連結するように構成されている。具体的には、リンクアーム46は、揺動ヘッド連結部44に回動可能に固定された一端と、ベース部42に回動可能に固定された他端とを備える。リンクアーム46の一端の回動軸C3と他端の回転軸C4それぞれは、水平方向に延在し、互いに平行である。 A link arm 46 of the tilting mechanism 38 is configured to connect the base portion 42 and the swinging head connecting portion 44 . Specifically, the link arm 46 has one end rotatably fixed to the swing head connecting portion 44 and the other end rotatably fixed to the base portion 42 . The rotation axis C3 at one end of the link arm 46 and the rotation axis C4 at the other end extend horizontally and are parallel to each other.

傾動機構38のベース部42が取り付けられているロータリーアクチュエータ34は、ボールねじ機構48によって鉛直方向(Z軸方向)に昇降される。 The rotary actuator 34 to which the base portion 42 of the tilting mechanism 38 is attached is moved up and down in the vertical direction (Z-axis direction) by the ball screw mechanism 48 .

ボールねじ機構48は、鉛直方向(Z軸方向)に延在するねじシャフト50と、ねじシャフト50に係合するナット52と、ねじシャフト50を回転させるモータ(図示せず)とを含んでいる。ナット52は、昇降ブラケット54に取り付けられている。その昇降ブラケット54にロータリーアクチュエータ34が取り付けられている。 The ball screw mechanism 48 includes a screw shaft 50 extending in the vertical direction (Z-axis direction), a nut 52 engaging the screw shaft 50, and a motor (not shown) rotating the screw shaft 50. . The nut 52 is attached to the lift bracket 54 . A rotary actuator 34 is attached to the lifting bracket 54 .

ボールねじ機構48が駆動すると、ナット52を介して、昇降ブラケット54とともにロータリーアクチュエータ34が昇降する。例えば、図5に示すように、ボールねじ機構48によってロータリーアクチュエータ34が上昇すると、傾動機構38を介してステージ30が傾く。具体的には、ロータリーアクチュエータ34に取り付けられた傾動機構38のベース部42が上昇し、それによりリンクアーム46が揺動ヘッド連結部44を押す。それにより、揺動ヘッド連結部44とともに揺動ヘッド36が、揺動軸C1、C2の少なくとも一方(図13では揺動軸C2)を中心として回転する。それにより、ステージ30が傾き、そのステージ30上の培養容器12も傾く。 When the ball screw mechanism 48 is driven, the rotary actuator 34 moves up and down together with the lifting bracket 54 via the nut 52 . For example, as shown in FIG. 5 , when the ball screw mechanism 48 raises the rotary actuator 34 , the stage 30 is tilted via the tilting mechanism 38 . Specifically, the base portion 42 of the tilting mechanism 38 attached to the rotary actuator 34 is lifted, causing the link arm 46 to push the swing head connecting portion 44 . As a result, the swing head 36 rotates together with the swing head connecting portion 44 around at least one of the swing axes C1 and C2 (the swing axis C2 in FIG. 13). As a result, the stage 30 is tilted, and the culture vessel 12 on the stage 30 is also tilted.

図5に示すように、ステージ30が傾いた状態でロータリーアクチュエータ34が駆動して回転テーブル32が回転すると、傾動機構38が回転中心軸C0を中心にして回転し、それによりステージ30の傾き方向が変化する。その結果、培養容器12内の培養液CSが撹拌され、培養液CS内の細胞が培養される。 As shown in FIG. 5, when the rotary actuator 34 is driven to rotate the rotary table 32 with the stage 30 tilted, the tilting mechanism 38 rotates about the rotation center axis C0, thereby tilting the stage 30 in the tilting direction. changes. As a result, the culture medium CS in the culture container 12 is agitated, and the cells in the culture medium CS are cultured.

なお、このような培養容器駆動装置14においては、ロータリーアクチュエータ34が傾動機構38を例えば一回転させても、ステージ30自体は回転せず、その代わりにステージ30の傾き方向が一回転するだけである。すなわち、ステージ30上の培養容器12における最も低い部分が、順次、別の部分に変更されていくだけである。 In the culture vessel driving device 14, even if the rotary actuator 34 rotates the tilting mechanism 38 once, for example, the stage 30 itself does not rotate, and instead the stage 30 tilts only once. be. That is, the lowest portion of the culture vessel 12 on the stage 30 is simply changed to another portion in sequence.

図1に戻って、本実施の形態の場合、培養容器12に培養液CSを供給する培養液供給部16は、培養液CSを収容する培養液タンク60と、培養液タンク60内の培養液CSを培養容器12内に送出する供給ポンプ62とから構成されている。供給ポンプ62は、制御部22によって制御される。 Returning to FIG. 1, in the case of the present embodiment, the culture medium supply unit 16 that supplies the culture medium CS to the culture vessel 12 includes a culture medium tank 60 that stores the culture medium CS and a culture medium in the culture medium tank 60. and a supply pump 62 for sending CS into the culture vessel 12 . The supply pump 62 is controlled by the controller 22 .

また、培養液CSに加えて、ガス供給部17によって混合ガスが培養容器12に供給される。例えば、ガス供給部17は、酸素、二酸化炭素、窒素を混合し、その混合ガスを加湿ユニット(図示せず)によって加湿するように構成されている。その加湿された混合ガスは、雑菌の混入を防ぐフィルター(図示せず)と、培養容器12に設けられたガス導入ポート(図示せず)とを通過して培養容器12内に導入される。なお、培養容器12には、その内部のガスを排気するためのガス排気ポートが設けられ、そのガス排気ポートを通過したガスがフィルターを介して大気に排出される。また、ガス供給部17は、そのガスの供給タイミングや供給量が制御部22によって制御される。 In addition to the culture solution CS, a mixed gas is supplied to the culture container 12 by the gas supply unit 17 . For example, the gas supply unit 17 is configured to mix oxygen, carbon dioxide, and nitrogen and humidify the mixed gas with a humidification unit (not shown). The humidified mixed gas is introduced into the culture vessel 12 through a filter (not shown) that prevents contamination of germs and a gas introduction port (not shown) provided in the culture vessel 12 . The culture container 12 is provided with a gas exhaust port for exhausting the gas inside, and the gas that has passed through the gas exhaust port is exhausted to the atmosphere through a filter. Further, the gas supply unit 17 is controlled by the control unit 22 in terms of the supply timing and supply amount of the gas.

湿度センサ18は、培養容器12内、具体的には培養液CSに浸からないように例えば内周面12dに取り付けられ、培養容器12内の湿度を測定する。また、湿度センサ18は、測定した湿度に対応する信号を制御部22に出力する。 The humidity sensor 18 is mounted inside the culture vessel 12, specifically, for example, on the inner circumferential surface 12d so as not to be submerged in the culture solution CS, and measures the humidity inside the culture vessel 12. FIG. Humidity sensor 18 also outputs a signal corresponding to the measured humidity to control unit 22 .

溶存酸素センサ20は、培養容器12内の培養液CSに溶存する酸素の量を測定する。例えば、溶存酸素センサ20として、蛍光式の溶存酸素センサが使用される。例えば、蛍光式の溶存酸素センサは、培養容器12の底面12eに配置されて蛍光物質が塗布されたチップと、チップに対して培養容器12の外部から紫外線等を照射する光源と、チップから放射された蛍光を受光する受光素子とを備える。 The dissolved oxygen sensor 20 measures the amount of oxygen dissolved in the culture medium CS within the culture vessel 12 . For example, a fluorescent dissolved oxygen sensor is used as the dissolved oxygen sensor 20 . For example, a fluorescent dissolved oxygen sensor includes a chip that is placed on the bottom surface 12e of the culture vessel 12 and is coated with a fluorescent material, a light source that irradiates the chip with ultraviolet rays or the like from outside the culture vessel 12, and a light source that emits light from the chip. a light-receiving element for receiving the emitted fluorescence.

蛍光物質が光源からの紫外線等の光エネルギーを吸収すると、基底状態から励起状態に遷移する。励起した蛍光物質の分子は、通常、蛍光を放射して基底状態に戻る。しかし、このとき、励起状態の分子の周りに酸素分子が存在すると、励起エネルギーが酸素分子に奪われ、蛍光の放射強度が低下する、いわゆる酸素消光が生じる。この酸素消光を利用して、すなわち蛍光の放射強度が酸素分子濃度に反比例することを利用して、蛍光式の溶存酸素センサは、培養容器内の培養液の溶存酸素量を測定する。 When a fluorescent substance absorbs light energy such as ultraviolet light from a light source, it transitions from the ground state to the excited state. Excited fluorophore molecules typically emit fluorescence and return to the ground state. At this time, however, if oxygen molecules are present around the molecules in the excited state, the excitation energy is taken away by the oxygen molecules, and so-called oxygen quenching occurs, in which the emission intensity of fluorescence decreases. Utilizing this oxygen quenching, that is, utilizing the fact that the emission intensity of fluorescence is inversely proportional to the concentration of oxygen molecules, the fluorescence type dissolved oxygen sensor measures the amount of dissolved oxygen in the culture medium in the culture vessel.

また、溶存酸素センサ20は、測定した溶存酸素量に対応する信号を制御部22に出力する。 The dissolved oxygen sensor 20 also outputs a signal corresponding to the measured dissolved oxygen amount to the control unit 22 .

制御部22は、例えば、メモリやCPUが搭載された制御基板から構成される。メモリに記憶されたプログラムにしたがって動作することにより、CPUは、後述する細胞の培養に関連する動作を実行する。 The control unit 22 is composed of, for example, a control board on which a memory and a CPU are mounted. By operating according to the program stored in the memory, the CPU executes operations related to cell culture, which will be described later.

まず、制御部22は、予め決められた培養プログラムにしたがって培養液供給部16の供給ポンプ62を制御する。 First, the control unit 22 controls the supply pump 62 of the culture medium supply unit 16 according to a predetermined culture program.

制御部22によって制御されることにより、供給ポンプ62は、培養容器12の培養液CS内の細胞の増加にともなって培養容器12に培養液CSを追加する。例えば、培養容器12内の1リットル未満(例えば200ミリリットル)の培養液CSが50リットルになるまで、供給ポンプ62は培養液CSを培養容器12に段階的に追加する。具体的には、培養容器12内の培養液CSの細胞密度が所定の上限値に近づくタイミングに培養液CSを追加するように、制御部22は供給ポンプ62を制御する。なお、所定の上限値は、細胞がダメージを受けうる細胞密度である。また、培養液の供給タイミングは、細胞や使用する培養液に基づいて、培養プログラムの情報として、予め決定されている。 Under the control of the controller 22 , the supply pump 62 adds the culture medium CS to the culture vessel 12 as the number of cells in the culture medium CS of the culture vessel 12 increases. For example, the supply pump 62 adds the culture medium CS to the culture vessel 12 in stages until less than 1 liter (eg, 200 milliliters) of the culture medium CS in the culture vessel 12 becomes 50 liters. Specifically, the control unit 22 controls the supply pump 62 so as to add the culture solution CS at the timing when the cell density of the culture solution CS in the culture vessel 12 approaches a predetermined upper limit. The predetermined upper limit is the cell density at which cells can be damaged. Also, the supply timing of the culture solution is determined in advance as information of the culture program based on the cells and the culture solution to be used.

また、制御部22は、培養容器12内の培養液CSの量に基づいて、培養容器駆動装置14(そのロータリーアクチュエータ34およびボールねじ機構48)を制御する。 Also, the control unit 22 controls the culture vessel driving device 14 (its rotary actuator 34 and ball screw mechanism 48) based on the amount of the culture medium CS in the culture vessel 12. FIG.

制御部22によって制御されることにより、培養容器駆動装置14は、培養容器12内での培養液CSの蒸発が抑制されつつ、その培養液CSが撹拌されるように培養容器12を駆動する。具体的には、培養容器駆動装置14は、培養容器12内の培養液CSの量が少ないほど、撹拌によって移動する培養液に接触される培養容器12の表面の部分が小さくなるように、培養容器12を駆動する。その培養容器12の駆動、すなわち培養液CSの撹拌について説明する。 Under the control of the controller 22 , the culture vessel driving device 14 drives the culture vessel 12 so that the culture medium CS is stirred while the evaporation of the culture medium CS in the culture vessel 12 is suppressed. Specifically, the culture vessel driving device 14 drives the culture vessel 12 such that the smaller the amount of the culture medium CS in the culture vessel 12, the smaller the portion of the surface of the culture vessel 12 that is in contact with the culture medium that moves due to stirring. Drive container 12 . The driving of the culture container 12, that is, the agitation of the culture solution CS will be described.

図6Aは、培養液が相対的に少量であるときの培養容器の傾き状態を示す断面図である。また、図6Bは、培養液が相対的に少量であるときの培養容器の傾き状態を示す上面図である。 FIG. 6A is a cross-sectional view showing the tilted state of the culture vessel when the amount of culture solution is relatively small. Also, FIG. 6B is a top view showing the tilted state of the culture vessel when the amount of the culture solution is relatively small.

図6Aおよび図6Bに示すように、培養液の撹拌は、培養容器12が傾いた状態で行われる。その培養容器12の傾き角度θ(水平状態の培養容器12に対する角度)は、培養容器12内の培養液CSの量が少ないほど大きくされている。 As shown in FIGS. 6A and 6B, agitation of the culture solution is performed with the culture vessel 12 tilted. The inclination angle θ of the culture vessel 12 (the angle with respect to the culture vessel 12 in the horizontal state) is increased as the amount of the culture medium CS in the culture vessel 12 is decreased.

このように培養液CSの量が少ないほど、培養容器12を大きく傾けることにより、培養液CSの液面LSの面積の大きさが小さくなる。液面LSの面積の大きさが小さくなることにより、その液面LSからの培養液CSの蒸発を抑制することができる。 Thus, the smaller the amount of the culture medium CS, the smaller the size of the area of the liquid surface LS of the culture medium CS by tilting the culture container 12 more. Evaporation of the culture solution CS from the liquid surface LS can be suppressed by reducing the size of the area of the liquid surface LS.

ここで、「培養液の蒸発」について説明する。培養液CSが蒸発すると、培養液CS内の細胞密度が上昇する。培養液CSが多量(例えば1リットル以上)である場合には、培養液CSの蒸発による細胞密度の上昇量は比較的小さく、密度上昇による細胞への影響は小さい。一方、培養液CSが少量(例えば1リットル未満)である場合には、培養液CSの蒸発による細胞密度の上昇量は比較的大きく、密度上昇による細胞への影響は大きい。培養液CSが少量であるほど、その蒸発による細胞への影響は大きくなり、場合によっては細胞の一部が死滅するまたはダメージを受ける。 Here, "evaporation of the culture solution" will be explained. When the culture medium CS evaporates, the cell density in the culture medium CS increases. When the amount of the culture solution CS is large (for example, 1 liter or more), the amount of increase in cell density due to evaporation of the culture solution CS is relatively small, and the effect of the increase in density on the cells is small. On the other hand, when the amount of the culture solution CS is small (for example, less than 1 liter), the increase in cell density due to evaporation of the culture solution CS is relatively large, and the effect of the increase in density on the cells is large. The smaller the amount of the culture medium CS, the greater the effect of its evaporation on the cells, and in some cases, some of the cells die or are damaged.

したがって、培養液CSの量が少ないほど、培養容器12を大きく傾けることにより(傾き角度θを大きくすることにより)、培養液CSの蒸発による細胞への影響を低減している。 Therefore, the smaller the amount of the culture medium CS, the more the culture container 12 is tilted (by increasing the tilt angle θ), thereby reducing the influence of evaporation of the culture medium CS on the cells.

なお、培養容器12内の培養液CSの量がその培養液CSの蒸発による細胞への影響が十分に小さい量以上である場合には、培養容器12の傾き角度θは一定であってもよい。 If the amount of the culture medium CS in the culture vessel 12 is greater than or equal to the amount that the evaporation of the culture medium CS has a sufficiently small effect on the cells, the inclination angle θ of the culture vessel 12 may be constant. .

培養容器12が傾くことにより、図6Bに示すように、培養液CSが、培養容器12の円形状の底面12eとその底面12eの外周縁から立設する円筒状の内周面12dとに挟まれたコーナー12fに溜まる。この状態で培養容器12の傾き方向が変化される。 By tilting the culture container 12, as shown in FIG. 6B, the culture solution CS is sandwiched between the circular bottom surface 12e of the culture container 12 and the cylindrical inner peripheral surface 12d standing from the outer peripheral edge of the bottom surface 12e. It collects in the corner 12f which was closed. In this state, the inclination direction of the culture container 12 is changed.

図7は、培養液が相対的に少量であるときの培養液の撹拌を示す図である。図7は、撹拌中の培養容器12を上方から見た(Z軸方向視)状態を示している。 FIG. 7 is a diagram showing agitation of the culture medium when the amount of culture medium is relatively small. FIG. 7 shows the culture vessel 12 being stirred from above (viewed from the Z-axis direction).

図7に示すように、相対的に少量な(例えば1リットル未満の)培養液CSは、培養容器12の底面12eと内周面12dとに挟まれたコーナー12fに沿って往復動される。例えば、ロータリーアクチュエータ34が90度の角度範囲で傾動機構38の正転および逆転を繰り返すことにより、培養容器12の傾き方向が90度の角度範囲で変化する。それにより、培養液CSが90度の角度範囲で往復動される。その結果、培養液CSは撹拌される。なお、図7に示すように、Z軸を基準としてY軸プラス方向を0度方向と設定した場合、例えば、0度の位置を中心として-45度(315度)の位置から+45度の位置の間で、培養液CSが往復動される。 As shown in FIG. 7, a relatively small amount (for example, less than 1 liter) of culture medium CS is reciprocated along corner 12f sandwiched between bottom surface 12e and inner peripheral surface 12d of culture vessel 12. As shown in FIG. For example, when the rotary actuator 34 repeats forward and reverse rotation of the tilting mechanism 38 within an angular range of 90 degrees, the tilt direction of the culture vessel 12 changes within an angular range of 90 degrees. Thereby, the culture medium CS is reciprocated within an angle range of 90 degrees. As a result, the culture medium CS is agitated. As shown in FIG. 7, when the positive direction of the Y-axis is set to be the direction of 0 degrees with respect to the Z-axis, for example, from the position of -45 degrees (315 degrees) around the 0-degree position to the position of +45 degrees. , the culture medium CS is reciprocated.

培養液CSの量が少ないほど、培養液CSの往復範囲(角度範囲)が小さくされる。その理由は、培養液CSの蒸発を抑制するためである。 The smaller the amount of the culture medium CS, the smaller the reciprocation range (angular range) of the culture medium CS. The reason is to suppress the evaporation of the culture solution CS.

具体的に説明すると、撹拌によって培養液CSが培養容器12の表面上を移動すると、微少量の培養液CSが大部分(塊状)の培養液CSが通過した後の表面に残る。例えば、図7に示すように、45度の位置に培養液CSの大部分(塊)が移動した後、0度の位置に微少量の培養液CSが残る。この残された微少量の培養液CSは蒸発しやすい。したがって、この微少量の培養液CSが蒸発する前に、塊状の培養液CSが戻ってその微少量の培養液CSを吸収する。また、培養液CSの量が少ないほど、蒸発による細胞への影響が大きいため、培養液CSの往復範囲を小さくする。これにより、培養液CSが相対的に少量である場合、培養液CSの蒸発を抑制することができる。 Specifically, when the culture medium CS moves on the surface of the culture vessel 12 due to stirring, a very small amount of the culture medium CS remains on the surface after the majority (lump) of the culture medium CS has passed. For example, as shown in FIG. 7, after the majority (lump) of the culture medium CS moves to the position of 45 degrees, a very small amount of the culture medium CS remains at the position of 0 degrees. This small amount of the remaining culture medium CS is easy to evaporate. Therefore, before the very small amount of culture medium CS evaporates, the bulky medium CS returns and absorbs the very small amount of culture medium CS. In addition, since the smaller the amount of the culture medium CS, the greater the effect of evaporation on the cells, the reciprocating range of the culture medium CS is made smaller. As a result, evaporation of the culture solution CS can be suppressed when the amount of the culture solution CS is relatively small.

なお、細胞の増加にともなって培養液CSが培養容器12に追加され、培養容器12内の培養液CSの量が増加する。その増加にしたがって培養液CSの往復範囲が拡大される。これは、培養液CSの増加によってその蒸発による細胞への影響が低減される一方で、培養液CSをより撹拌する必要があるからである。 As the number of cells increases, the culture medium CS is added to the culture vessel 12, and the amount of the culture medium CS in the culture vessel 12 increases. The reciprocation range of the culture solution CS is expanded according to the increase. This is because, while increasing the culture medium CS reduces the effect of its evaporation on the cells, it is necessary to agitate the medium CS more.

培養液CSが相対的に少量(例えば1リットル未満)である場合、上述したように、培養液CSは、蒸発を抑制するために、培養容器12内を往復動される。これに対して、細胞の増加にともなって培養液CSが追加され、培養液CSが相対的に多量(例えば1リットル以上)である場合、培養液CSは培養容器12内を周回される。 When the culture medium CS is relatively small (eg, less than 1 liter), the culture medium CS is reciprocated within the culture vessel 12 to prevent evaporation, as described above. On the other hand, when the culture solution CS is added as the number of cells increases and the amount of the culture solution CS is relatively large (for example, 1 liter or more), the culture solution CS is circulated in the culture container 12 .

図8Aは、培養液が相対的に多量であるときの培養容器の傾き状態を示す断面図である。また、図8Bは、培養液が相対的に多量であるときの培養容器の傾き状態を示す上面図である。 FIG. 8A is a cross-sectional view showing the tilted state of the culture vessel when the amount of culture solution is relatively large. FIG. 8B is a top view showing the tilted state of the culture vessel when the amount of culture solution is relatively large.

図8Aおよび図8Bに示すように、また図6Aおよび図6Bを参照すると、培養液CSが相対的に多量である場合、培養液CSが相対的に少量である場合に比べて、培養容器12の傾き角度θは小さい。これは、培養液CSの深さを小さくし、培養液CS全体に酸素などのガスを行き渡らせるためである。 As shown in FIGS. 8A and 8B, and with reference to FIGS. 6A and 6B , when the culture medium CS is relatively large, the culture vessel 12 is more stable than when the culture medium CS is relatively small. is small. This is to reduce the depth of the culture solution CS and spread gas such as oxygen throughout the culture solution CS.

培養液の深さが大きくなるほど、撹拌によって培養液の液面を介して取り込まれた酸素などのガスは培養液全体に行き渡りにくい。具体的には、培養液の深部にガスは到達しにくい。その結果、培養液の深部の溶存酸素量が不足し、細胞がダメージを受けることになる可能性がある。 As the depth of the culture solution increases, gas such as oxygen taken in through the liquid surface of the culture solution by agitation becomes more difficult to spread throughout the culture solution. Specifically, it is difficult for the gas to reach the deep part of the culture solution. As a result, there is a possibility that the amount of dissolved oxygen in the deep part of the culture medium will be insufficient, and the cells will be damaged.

培養容器12が傾くことにより、図8Bに示すように、培養液CSが、培養容器12の底面12eと内周面12dとに挟まれたコーナー12fに溜まる。この状態で培養容器12の傾き方向が変化される。 By tilting the culture container 12, as shown in FIG. 8B, the culture solution CS accumulates in the corner 12f sandwiched between the bottom surface 12e and the inner peripheral surface 12d of the culture container 12. As shown in FIG. In this state, the inclination direction of the culture container 12 is changed.

図9は、培養液が相対的に多量であるときの培養液の撹拌を示す図である。図9は、撹拌中の培養容器12を上方から見た(Z軸方向視)状態を示している。 FIG. 9 is a diagram showing agitation of the medium when the medium is relatively large. FIG. 9 shows the culture vessel 12 being stirred from above (viewed from the Z-axis direction).

相対的に多量な(例えば1リットル以上の)培養液CSは、培養容器12の底面12eと内周面12dとに挟まれたコーナー12fに沿って周回される。例えば、ロータリーアクチュエータ34が傾動機構38を一方向に回転し続けることにより、培養容器12の傾き方向が一方向に回転し続ける。それにより、培養液CSが周回される。その結果、培養液CSは撹拌される。 A relatively large amount (for example, 1 liter or more) of the culture medium CS is circulated along the corner 12f sandwiched between the bottom surface 12e and the inner peripheral surface 12d of the culture container 12 . For example, when the rotary actuator 34 continues to rotate the tilting mechanism 38 in one direction, the tilt direction of the culture container 12 continues to rotate in one direction. Thereby, the culture medium CS is circulated. As a result, the culture medium CS is agitated.

このように、制御部22は、培養容器12内の培養液CSの量に基づいて、撹拌モードを変更する。例えば、培養容器12内の培養液CSの量が所定のしきい量(例えば1リットル)に比べて少量である場合には、図7に示すように、培養液CSを往復動させることによってその培養液CSを撹拌する。また、培養液CSの量が少ないほど、その培養液CSの往復範囲を小さくする。一方、培養容器12内の培養液CSの量が所定のしきい量を超えると、図9に示すように培養液CSを周回させることによってその培養液CSを撹拌する。なお、培養容器12内の培養液CSの量は、例えば、重量センサ(図示せず)によって測定された培養容器12内の培養液CSの重量から算出されてもよい。 Thus, the controller 22 changes the stirring mode based on the amount of the culture solution CS in the culture container 12 . For example, when the amount of the culture medium CS in the culture container 12 is smaller than a predetermined threshold amount (for example, 1 liter), the culture medium CS is reciprocated as shown in FIG. Stir the culture medium CS. Also, the smaller the amount of the culture medium CS, the smaller the reciprocating range of the culture medium CS. On the other hand, when the amount of the culture medium CS in the culture vessel 12 exceeds a predetermined threshold amount, the culture medium CS is agitated by circulating it as shown in FIG. The amount of the culture medium CS in the culture vessel 12 may be calculated from the weight of the culture medium CS in the culture vessel 12 measured by a weight sensor (not shown), for example.

加えて、本実施の形態の場合、制御部22は、培養液CSの撹拌中、湿度センサ18および溶存酸素センサ20の測定結果に基づいて、培養容器駆動装置14を制御するように構成されている。 In addition, in the case of the present embodiment, the control unit 22 is configured to control the culture vessel driving device 14 based on the measurement results of the humidity sensor 18 and the dissolved oxygen sensor 20 during stirring of the culture solution CS. there is

具体的には、湿度センサ18によって検出された培養液CS内の湿度が低下すると、例えば所定の適正範囲の下限値を越えて湿度が低下すると、制御部22によって制御された培養容器駆動装置14は、培養液CSの液面LSの面積が小さくなるように、培養容器12(すなわちステージ30)の傾き角度を大きくする。 Specifically, when the humidity in the culture medium CS detected by the humidity sensor 18 decreases, for example, when the humidity decreases beyond the lower limit of a predetermined appropriate range, the culture vessel driving device 14 controlled by the control unit 22 increases the inclination angle of the culture container 12 (that is, the stage 30) so that the area of the liquid surface LS of the culture solution CS is reduced.

培養容器12内の湿度が低下すると、培養液CSがその液面LSから蒸発しやすくなる。したがって、培養液CSの液面LSの面積を小さくすることにより、その蒸発を抑制することができる。 When the humidity inside the culture container 12 is lowered, the culture solution CS is easily evaporated from the liquid surface LS. Therefore, by reducing the area of the liquid surface LS of the culture solution CS, the evaporation can be suppressed.

また、溶存酸素センサによって検出された溶存酸素の量が低下すると、例えば所定の適正範囲の下限値を越えて低下すると、制御部22によって制御された培養容器駆動装置14は、培養液CSの往復動の周期および往復範囲の少なくとも一方が増加するように、培養容器12を駆動する。なお、溶存酸素センサ20(そのチップ)は、培養容器12内の培養液CSの量にかかわらず、培養液CSに接触してその溶存酸素量を検出できる培養容器12上の位置に設けられる。本実施の形態の場合、溶存酸素センサ20は、培養容器12の底面12eの外周縁部に設けられている。また、溶存酸素センサ20が溶存酸素量を測定するとき、その溶存酸素センサ20に培養液CSが接触するように、培養容器12が培養容器駆動装置14によって駆動される。この場合、溶存酸素センサ20に培養液CSを接触させてその溶存酸素量を精度よく検出するために、培養容器12の駆動速度や駆動モードが一時的に変更されてもよい、または培養容器12の駆動が一時的に停止してもよい。 Further, when the amount of dissolved oxygen detected by the dissolved oxygen sensor decreases, for example, when it decreases beyond the lower limit of a predetermined appropriate range, the culture vessel driving device 14 controlled by the control unit 22 causes the culture medium CS to reciprocate. The culture vessel 12 is driven such that at least one of the period of motion and the range of reciprocation is increased. The dissolved oxygen sensor 20 (its chip) is provided on the culture container 12 at a position where it can detect the amount of dissolved oxygen by coming into contact with the culture solution CS regardless of the amount of the culture solution CS in the culture container 12 . In the case of this embodiment, the dissolved oxygen sensor 20 is provided on the outer peripheral edge of the bottom surface 12 e of the culture vessel 12 . Further, when the dissolved oxygen sensor 20 measures the dissolved oxygen amount, the culture vessel 12 is driven by the culture vessel driving device 14 so that the culture solution CS contacts the dissolved oxygen sensor 20 . In this case, in order to bring the culture solution CS into contact with the dissolved oxygen sensor 20 and accurately detect the amount of dissolved oxygen, the drive speed or drive mode of the culture container 12 may be temporarily changed, or the culture container 12 may be may temporarily stop driving.

培養容器12内の培養液CSの溶存酸素の量が低下すると、培養液CS内の細胞がダメージを受ける。したがって、培養液CSの往復動の周期および往復範囲の少なくとも一方を増加させることにより、培養液CSがより撹拌され、それにより培養液CS内に多くの酸素が取り込まれる。その結果、細胞のダメージを抑制することができる。 When the amount of dissolved oxygen in the culture solution CS in the culture container 12 decreases, the cells in the culture solution CS are damaged. Therefore, by increasing at least one of the reciprocation period and the reciprocation range of the culture solution CS, the culture solution CS is more agitated, and thereby more oxygen is taken into the culture solution CS. As a result, cell damage can be suppressed.

なお、培養容器12内の培養液CSが相対的に多量であって周回されている場合、その周回速度を増加させることにより、培養液CSがより撹拌され、それにより培養液CS内に多くの酸素を取り込むことができる。 In addition, when the culture medium CS in the culture container 12 is relatively large and is circulated, the culture medium CS is stirred more by increasing the circulating speed, thereby increasing the amount of the culture medium CS in the culture medium CS. Can take in oxygen.

以上、このような実施の形態によれば、細胞の拡大培養において、コンタミネーションの発生のリスクを低減しつつ、培養容器内の培養液を撹拌するための装置数を低減することができる。 As described above, according to such an embodiment, it is possible to reduce the number of devices for stirring the culture solution in the culture vessel while reducing the risk of contamination in cell expansion culture.

すなわち、1つの培養容器を用い、その培養容器内の培養液の量に基づいて撹拌モードを変更することにより、コンタミネーションの発生のリスクが低減された拡大培養を行うことができる。また、このような拡大培養を、1つの装置(培養容器駆動装置)によって実現することができる。 That is, by using one culture container and changing the stirring mode based on the amount of the culture solution in the culture container, expansion culture can be performed with reduced risk of contamination. In addition, such expansion culture can be realized by a single device (culture vessel driving device).

以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれらに限らない。 Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, the embodiments of the present invention are not limited to these.

例えば、上述の実施の形態の場合、培養容器は、図2に示すように、たらい状である。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。培養容器は、例えば、大型の三角フラスコであってもよい。 For example, in the embodiment described above, the culture vessel is basin-shaped, as shown in FIG. However, embodiments of the present invention are not limited to this. The culture vessel may be, for example, a large Erlenmeyer flask.

すなわち、本発明の実施の形態に係る培養装置は、広義には、培養液内で細胞の拡大培養を行う培養装置であって、培養液を収容する培養容器と、前記培養容器内の培養液が撹拌されるように前記培養容器を駆動する培養容器駆動部と、培養液内の細胞の増加にともなって前記培養容器に培養液を追加する培養液供給部と、を有し、前記培養容器駆動部が、前記培養容器内の培養液の量が少ないほど、撹拌によって移動する培養液に接触される前記培養容器の表面の部分が小さくなるように、前記培養容器を駆動する。 That is, in a broad sense, the culture apparatus according to the embodiment of the present invention is a culture apparatus that performs expansion culture of cells in a culture medium, and includes a culture vessel containing a culture medium and a culture medium in the culture vessel. and a culture medium supply unit for adding culture medium to the culture container as the number of cells in the culture medium increases, wherein the culture container The driving unit drives the culture vessel such that the smaller the amount of the culture medium in the culture vessel, the smaller the portion of the surface of the culture vessel that comes into contact with the culture medium that moves due to stirring.

また、本発明の実施の形態に係る培養方法は、広義には、培養容器に収容された培養液内で細胞の拡大培養を行う細胞の培養方法であって、前記培養容器内の培養液が撹拌されるように前記培養容器を駆動し、培養液内の細胞の増加にともなって前記培養容器に培養液を追加し、培養液の量が少ないほど、撹拌によって移動する培養液に接触される前記培養容器の表面の部分が小さくなるように、前記培養容器を駆動する。 Further, in a broad sense, the culture method according to the embodiment of the present invention is a cell culture method in which cells are expanded and cultured in a culture medium contained in a culture vessel, wherein the culture medium in the culture vessel is The culture vessel is driven to be stirred, and the culture medium is added to the culture vessel as the number of cells in the culture medium increases. The culture vessel is driven so that the portion of the surface of the culture vessel becomes smaller.

本発明は、培養液を撹拌しつつ行う細胞培養に適用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to cell culture in which the culture solution is stirred.

12 培養容器
CS 培養液
12 culture vessel CS culture solution

Claims (8)

培養液内で細胞の拡大培養を行う培養装置であって、
培養液を収容する培養容器と、
前記培養容器内の培養液が撹拌されるように前記培養容器を駆動する培養容器駆動部と、
培養液内の細胞の増加にともなって前記培養容器に培養液を追加する培養液供給部と、を有し、
前記培養容器駆動部が、前記培養容器内の培養液の量が少ないほど、撹拌によって移動する培養液に接触される前記培養容器の表面の部分が小さくなるように、前記培養容器を駆動する、培養装置。
A culture device for expanding culture of cells in a culture solution,
a culture vessel containing a culture solution;
a culture vessel driving unit that drives the culture vessel so that the culture solution in the culture vessel is agitated;
a culture solution supply unit for adding culture solution to the culture container as the number of cells in the culture solution increases;
The culture vessel drive unit drives the culture vessel such that the smaller the amount of culture solution in the culture vessel, the smaller the surface portion of the culture vessel that is in contact with the culture solution that moves due to stirring. culture equipment.
前記培養容器が、円形状の底面と前記底面の外周縁から立設する円筒状の内周面とを含み、
前記培養容器駆動部が、前記底面と前記内周面とに挟まれたコーナーに培養液が溜まるように前記培養容器を傾けつつ、前記コーナーに沿って培養液が往復動するように前記培養容器の傾き方向を変化させ、
培養液の量が少ないほど、培養液の往復範囲が小さくされる、請求項1に記載の培養装置。
The culture vessel includes a circular bottom surface and a cylindrical inner peripheral surface erected from the outer peripheral edge of the bottom surface,
The culture vessel drive unit tilts the culture vessel so that the culture medium is accumulated in the corner sandwiched between the bottom surface and the inner peripheral surface, and the culture vessel reciprocates along the corner. by changing the tilt direction of
2. The culture apparatus according to claim 1, wherein the smaller the amount of the culture solution, the smaller the reciprocation range of the culture solution.
前記培養容器駆動部は、培養液の量が少ないほど、前記培養容器を大きく傾ける、請求項2に記載の培養装置。
The culturing apparatus according to claim 2, wherein the culturing vessel drive unit tilts the culturing vessel more as the amount of the culture solution decreases.
前記培養容器内の湿度を測定する湿度センサを有し、
前記培養容器駆動部が、前記湿度センサによって検出された湿度が低下すると、培養液の液面の面積が小さくなるように前記培養容器の傾き角度を大きくする、請求項2または3に記載の培養装置。
Having a humidity sensor that measures the humidity in the culture vessel,
4. The culture according to claim 2 or 3, wherein when the humidity detected by the humidity sensor decreases, the culture vessel drive unit increases the inclination angle of the culture vessel so that the liquid surface area of the culture solution becomes smaller. Device.
前記培養容器内の培養液に溶存する酸素の量を測定する溶存酸素センサを有し、
前記培養容器駆動部が、前記溶存酸素センサによって検出された溶存酸素の量が低下すると、培養液の往復動の周期および往復範囲の少なくとも一方が増加するように前記培養容器を駆動する、請求項2から4のいずれか一項に記載の培養装置。
Having a dissolved oxygen sensor that measures the amount of oxygen dissolved in the culture solution in the culture vessel,
The culture vessel drive unit drives the culture vessel such that at least one of a reciprocation period and a reciprocation range of the culture solution increases when the amount of dissolved oxygen detected by the dissolved oxygen sensor decreases. 5. The culture device according to any one of 2 to 4.
前記培養容器駆動部が、前記培養容器内の培養液の量が所定のしきい量を超えると、前記コーナーに沿って培養液が周回するように前記培養容器の傾き方向を変化させる、請求項2から5のいずれか一項に記載の培養装置。
4. The culture vessel drive unit changes the inclination direction of the culture vessel so that the culture medium circulates along the corner when the amount of the culture medium in the culture vessel exceeds a predetermined threshold amount. 6. The culture device according to any one of 2 to 5.
前記培養液供給部が、前記培養容器内の1リットル未満の培養液が50リットルになるまで、細胞密度が上限値に近づくタイミングに前記培養容器に培養液を追加する、請求項1から6のいずれか一項に記載の培養装置。
7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the culture medium supply unit adds culture medium to the culture vessel at the timing when the cell density approaches the upper limit until the culture medium in the culture vessel from less than 1 liter reaches 50 liters. The culture device according to any one of claims 1 to 3.
培養容器に収容された培養液内で細胞の拡大培養を行う細胞の培養方法であって、
前記培養容器内の培養液が撹拌されるように前記培養容器を駆動し、
培養液内の細胞の増加にともなって前記培養容器に培養液を追加し、
培養液の量が少ないほど、撹拌によって移動する培養液に接触される前記培養容器の表面の部分が小さくなるように、前記培養容器を駆動する、細胞の培養方法。
A method for culturing cells in which cells are expanded and cultured in a culture medium contained in a culture vessel,
driving the culture vessel so that the culture solution in the culture vessel is agitated;
adding a culture medium to the culture vessel as the number of cells in the culture medium increases;
A method of culturing cells, wherein the culture vessel is driven such that the smaller the volume of the culture medium, the smaller the portion of the surface of the culture vessel that is in contact with the culture medium that is moved by stirring.
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