JP2024018900A - 培養システム - Google Patents

Abstract

【課題】 十分に成長させた細胞凝集塊を生成することができる培養システムを提供する。【解決手段】 液体培養により細胞凝集塊を形成する培養システムであって、液体を収容し、液体を導出する導出口と液体を導入する導入口とを有する培養部と、導出口と導入口とを液体導通可能にする経路部と、培養部と経路部との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を監視可能な監視部と、培養部と経路部との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を調整可能な調整部と、監視部の監視結果に基づいて調整部を制御可能な制御部と、を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、培養システムに関する。

細胞を培養するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ＷＯ２０１３／１６１８８５号公報

前述した従来の細胞培養システムは、細胞培養液を通過させ、細胞や細胞凝集塊を通過させないフィルターの使用が前提となっている。このため、細胞や細胞凝集塊が局所的にフィルターに押圧され、細胞や細胞凝集塊を損傷させたり分断させたりする可能性があった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものである。その目的は、細胞凝集塊を的確に成長させることができる培養システムを提供することにある。

本発明による培養システムの特徴は、
液体培養により細胞凝集塊を形成する培養システムであって、
液体を収容し、液体を導出する導出口と液体を導入する導入口とを有する培養部と、
前記導出口と前記導入口とを液体導通可能にする経路部と、
前記培養部と前記経路部との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を監視可能な監視部と、
前記培養部と前記経路部との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を調整可能な調整部と、
前記監視部の監視結果に基づいて前記調整部を制御可能な制御部と、
前記培養部内の液体を攪拌する攪拌部と、を備え、
前記制御部は、所定の攪拌条件に基づいて前記攪拌部を制御し、
前記液体培養は、前記攪拌部による攪拌によって液体中の細胞が浮遊される浮遊培養であり、
前記制御部は、前記調整部を制御して、培養の進行に基づいて、前記培養部の液体の量を培養開始時の液体の量よりも多くし、
前記制御部は、前記培養部の液体の量が前記培養開始時の液体の量であるときに、第１の攪拌制御と前記第１の攪拌制御とは異なる第２の攪拌制御とを交互に切り替えて前記攪拌部を制御する第１の処理を実行することである。

細胞凝集塊を的確に成長させることができる。

培養システム１の概要を示すブロック図である。 第１の実施の形態による培養システム１－１の詳細を示すブロック図である。 第２の実施の形態による培養システム１－２の詳細を示すブロック図である。 培養容器１１０－２における導入口２２７－２及び導出口２３１－２の位置を示す概略図である。 監視装置３００－２が有する各種のセンサを示すブロック図である。 培養システム１－２の処理の概要を示すタイムチャートである。 培養システム１－２の処理によって成長する細胞凝集塊の状態を示す概略図である。 第３の実施の形態による培養システム１－３の詳細を示すブロック図である。 培養システム１－３の処理の概要を示すタイムチャートである。

＜＜＜＜培養システム１の概要＞＞＞＞
培養システム１は、細胞を培養する培養システムである。具体的には、培養システム１は、細胞を成長させつつ、細胞によって細胞凝集塊を形成するシステムである。なお、細胞が順次に凝集するだけでなく、一旦、凝集した一部の細胞が分離する場合もある。全体として、最終的に所望する大きさの細胞凝集塊を形成できればよい。なお、細胞凝集塊は、大きくなりすぎてもよくない。細胞凝集塊の内側の細胞に栄養を供給できる程度の大きさが好ましい。

＜＜＜細胞＞＞＞
細胞は、培養システム１によって培養する対象である。細胞を培養することで、細胞を分裂させて細胞を増やす。細胞同士が接触することで、細胞凝集塊（細胞凝集体）を形成する。培養システム１は、細胞を成長させて、細胞凝集塊を形成するシステムである。

細胞は、培地中で細胞凝集塊を形成するものであればよく、特に限定されない。細胞は、哺乳類由来であることが好ましく、ヒト、サルなどの霊長類又はマウス等の研究に一般的に使用される種由来であることが好ましい。細胞の例としては、再生医療に関する研究に使用される細胞、細胞製剤として使用される細胞が挙げられ、具体的には、ＥＳ細胞及びｉＰＳ細胞などの多能性幹細胞、ネフロン前駆細胞、尿管芽細胞及び間質前駆細胞などの各種前駆細胞、間葉系幹細胞、神経幹細胞及び脂肪幹細胞などの各種幹細胞が挙げられる。細胞は、多能性幹細胞から誘導された細胞、不死化細胞又は株化細胞であってもよく、組織から単離された初代培養細胞であってもよい。また、目的に応じて、正常細胞であってもよく、疾患又は遺伝子異常もしくは導入遺伝子を有する細胞であってもよい。

＜＜＜培地＞＞＞
培養システム１で用いる培地は、新規培地と環送培地とがある。新規培地は、後述する培養容器１１０－１（リアクター）などに新たに供給される培地である。環送培地は、既に培養容器１１０－１などに供給され培養に使用された培地のうち、循環や廃棄のために環送された培地である。

培地は、細胞に応じて適切な培地を選択して使用することができ、特に限定されない。また、細胞培養に有用な従来公知の材料及び添加剤を適宜に使用することができる。基礎培地として、例えば、DMEM、DMEMHG、EMEM、IMDM（Iscove's Modified Dulbecco's Medium）、GMEM（Glasgow's MEM）、RPMI-1640、α-MEM、Ham's Medium F-12、Ham's Medium F-10、Ham's Medium F12K・・・などがある。添加物として、アミノ酸、ビタミン、無機塩類、タンパク質（成長因子）、グルコース、抗生物質、シグナル伝達阻害剤、還元剤、緩衝剤等を添加することが好ましい。さらに血清（好ましくは哺乳動物由来の血清（例えばウシ胎仔血清、ヒト血清等））を添加してもよい。血清の代替として、サプリメントを使用することもできる。

＜＜＜細胞懸濁液＞＞＞
細胞懸濁液とは、細胞や細胞凝集塊が培地に分散された系である。培養容器１１０－１には、細胞懸濁液として細胞や細胞凝集塊及び培地が貯留される。

＜＜＜攪拌＞＞＞
攪拌とは、細胞懸濁液中の細胞や細胞凝集塊や培地を変位させることを意味する。攪拌により、培地の変位とともに細胞や細胞凝集塊が変位する。主に、培地の変位（対流）に伴って細胞や細胞凝集塊も変位する。なお、細胞懸濁液に対する動作は、細胞を変位できればよく、攪拌だけでなく、振盪等の動作でもよい。

＜＜＜対流＞＞＞
対流とは、培地の流れによって細胞や細胞凝集塊が運ばれる現象をいう。

＜＜＜浮遊＞＞＞
浮遊とは、主に、細胞や細胞凝集塊が培養容器（例えば、後述する培養容器１１０－１など）の壁面に接触していない状態を意味する。培養容器の壁面は、細胞や細胞凝集塊が接触する可能性があるすべての面である。例えば、培養容器が円筒状や角筒状の形状を有する場合には、壁面は、底面及び側面の内側の面である。培養容器が球状の形状を有する場合には、球面の内側の面である。なお、細胞や細胞凝集塊の一部が培養容器の壁面に接触した状態であっても、培地が変位することによって、壁面から容易に離隔できる状態も浮遊に含まれる。

＜＜＜剪断応力＞＞＞
剪断応力とは、変位する培地と、細胞や細胞凝集塊との間に、相対的な変位の差から生ずる応力をいう。

＜＜＜凝集＞＞＞
凝集とは、細胞同士が集まり、大きな塊を形成することをいう。なお、一旦、凝集した場合でも、培養の過程で、剪断応力などによって細胞や小さい凝集塊が分離する場合もある。分離する場合が含まれても、最終的に細胞凝集塊が大きくなるように培養できればよい。なお、細胞凝集塊の大きさは問わない。少なくとも２つの細胞同士が凝集した状態は細胞凝集塊に含まれる。細胞同士が凝集した状態を細胞凝集体と称してもよい。

＜＜＜＜培養システム１の構成＞＞＞＞
図１は、培養システム１の構成の概略を示すブロック図である。

＜＜培養システム１の第１の態様＞＞
培養システム１の第１の態様によれば、
液体培養により細胞凝集塊を形成する培養システム１であって、
液体を収容し、液体を導出する導出口１２と液体を導入する導入口１４とを有する培養部１０と、
前記導出口１２と前記導入口１４とを液体導通可能にする経路部２０と、
前記培養部１０と前記経路部２０との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を監視可能な監視部３０と、
前記培養部１０と前記経路部２０との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を調整可能な調整部４０と、
前記監視部３０の監視結果に基づいて前記調整部４０を制御可能な制御部５０と、を備える培養システム１が提供される。

培養システム１は、液体培養によって細胞凝集塊を形成するためのシステムである。 培養システム１は、
培養部１０と、
経路部２０と、
監視部３０と、
調整部４０と、
制御部５０と、
を備える。

＜培養部１０＞
培養部１０は、液体を収容する。培養部１０は、導出口１２と導入口１４とを有する。導出口１２は、培養部１０から液体を導出する口である。導入口１４は、液体を培養部１０に導入するための口である。

＜液体＞
液体は、培養部１０に収容されることができ、導出口１２から導出され、導入口１４から導入できる流動可能な媒体であればよい。例えば、液体は、培地や細胞懸濁液などにすることができる。

＜経路部２０＞
経路部２０は、導出口１２と導入口１４とを液体導通可能にする。経路部２０は、導出口１２と導入口１４とを連通する。経路部２０によって、導出口１２と導入口１４との間で液体が流動することができる。

＜監視部３０＞
監視部３０は、液体中の成分及び／又は液体の性状を監視できる。監視部３０は、液体中の成分と液体の性状とのうちの少なくとも一方を監視できる。監視部３０は、培養部１０と経路部２０との少なくとも一方において、液体中の成分や液体の性状を監視できる。

＜調整部４０＞
調整部４０は、液体中の成分及び／又は液体の性状を調整できる。調整部４０は、液体中の成分と液体の性状とのうちの少なくとも一方を調整できる。調整部４０は、培養部１０と経路部２０との少なくとも一方において、液体中の成分や液体の性状を調整できる。

＜制御部５０＞
制御部５０は、監視部３０の監視結果に基づいて調整部４０を制御することができる。

液体中の成分や液体の性状を監視し、その監視結果に基づいて、液体中の成分や液体の性状を調整するので、的確に細胞を成長させて細胞凝集塊を形成することができる。

＜＜培養システム１の第２の態様＞＞
培養システム１の第２の態様は、第１の態様において、
前記培養部１０内の液体を攪拌する攪拌部６０をさらに備え、
前記制御部５０は、所定の攪拌条件に基づいて前記攪拌部６０を制御する。

＜＜培養システム１の第３の態様＞＞
培養システム１の第３の態様は、第２の態様において、
前記液体培養は、前記攪拌部６０による攪拌によって液体中の細胞が浮遊される浮遊培養である。

＜＜培養システム１の第４の態様＞＞
培養システム１の第４の態様は、第２の態様において、
前記攪拌部６０は、液体を流動させる可動体６２を有する。

＜＜培養システム１の第５の態様＞＞
培養システム１の第５の態様は、第２の態様において、
前記攪拌部６０は、前記培養部１０を振盪させる振盪機構６４を有する。

＜＜培養システム１の第６の態様＞＞
培養システム１の第６の態様は、第２の態様において、
前記所定の攪拌条件は、細胞の核形成及び細胞凝集塊のサイズに基づいて予め決定された条件である。

前述したように、監視部３０は、液体中の成分と液体の性状とのうちの少なくとも一方を監視する。監視部３０は、監視した結果、少なくとも一つの性状情報や、少なくとも一つの成分情報や、細胞凝集塊のサイズに関するサイズ情報などの各種の情報を出力する。所定の攪拌条件は、監視部３０から出力された各種の情報に基づいて決定される。

例えば、監視部３０は、後述するように、細胞凝集塊を撮像する撮像部３２を有する。撮像部３２は、細胞凝集塊の大きさを決定できるサイズ情報を出力する。制御部５０は、監視部３０が出力したサイズ情報を取得する。制御部５０は、サイズ情報から細胞凝集塊の大きさを決定することができる。制御部５０は、細胞凝集塊の大きさに基づいて所定の攪拌条件を決定する。例えば、細胞凝集塊の大きさに応じて攪拌速度を決定する。

＜攪拌部６０＞
培養システム１は、攪拌部６０をさらに備える。攪拌部６０は、培養部１０内の液体を攪拌する。攪拌部６０は、所定の攪拌条件で培養部１０内の液体を攪拌する。制御部５０は、所定の攪拌条件を満たすように攪拌部６０を制御して動作させる。

攪拌部６０は、液体を流動させる可動体６２を有してもよい。攪拌部６０は、培養部１０を振盪させる振盪機構６４を有してもよい。攪拌部６０は、細胞凝集塊を適切に形成するために、液体を変動（振動、変位など）させるものであればよい。

所定の攪拌条件は、細胞凝集塊を適切に形成するための条件である。なお、所定の攪拌条件は、培養の段階に応じて異なる。所定の攪拌条件は、細胞同士については接触する可能性を高め、かつ、形成した細胞凝集塊同士については、接着（肥大化）しないよう分散させるとともに、形成した細胞凝集塊に加わる剪断応力が大きくならないようにする条件である。所定の攪拌条件をこのように定めることで、まず、細胞同士が接触する可能性を高め、細胞凝集塊を形成しやすくできる。さらに、形成した細胞凝集塊を適度に分散させることで、細胞凝集塊同士が接着（肥大化）しないようにできる。さらにまた、細胞凝集塊に加わる剪断応力が大きくならないようにすることで、形成された細胞凝集塊が分断されることを防止できる。

所定の攪拌条件は、細胞の核形成及び細胞凝集塊のサイズに基づいて予め決定されている。所定の攪拌条件は、細胞の核形成の程度や細胞凝集塊のサイズに応じて、互いに異なる攪拌条件にすることができる。細胞凝集塊の成長に応じた適切な攪拌条件にすることができる。所定の攪拌条件は、予備実験などによって予め定められ、補助記憶装置など（図示せず）に記憶される。制御部５０は、補助記憶装置から所定の攪拌条件を読み出して、攪拌部６０を制御する。

監視部３０は、少なくとも一つの性状情報や、少なくとも一つの成分情報や、細胞凝集塊のサイズに関するサイズ情報などの各種の情報を出力する。所定の攪拌条件は、監視部３０から出力された各種の情報に基づいて決定される。例えば、監視部３０は、後述するように、細胞凝集塊を撮像する撮像部３２を有する。撮像部３２は、細胞凝集塊の大きさを決定できるサイズ情報を出力する。また、監視部３０は、光学分析、例えば、ラマン分光などによって、グルコースや乳酸の濃度を測定する。制御部５０は、監視部３０が出力したサイズ情報を取得する。制御部５０は、サイズ情報から細胞凝集塊の大きさを決定することができる。制御部５０は、細胞凝集塊の大きさに基づいて所定の攪拌条件を決定する。例えば、細胞凝集塊の大きさが所定の大きさ以上となった場合には、細胞凝集塊の大きさに応じて攪拌速度を決定する。

＜＜培養システム１の第７の態様＞＞
培養システム１の第７の態様は、第１の態様ないし第６の態様において、
前記培養部１０及び前記経路部２０の少なくとも一部を内部に収納可能な恒温槽８０を、さらに備える。

＜恒温槽８０＞
恒温槽８０は、培養部１０と経路部２０との少なくとも一方の少なくとも一部を収容できる。培養部１０や経路部２０を恒温槽８０に収納することで、安定した環境下で細胞凝集塊を形成することができる。なお、安定した環境で細胞凝集塊を形成できれば、恒温槽８０を用いなくてもよい。

＜＜培養システム１の第８の態様＞＞
培養システム１の第８の態様は、第１の態様ないし第７の態様において、
前記培養部１０及び前記経路部２０の液体を外部から加温可能な外部ヒーター８２を、さらに備える。

＜外部ヒーター８２＞
外部ヒーター８２は、培養部１０内の液体や、経路部２０の液体を外部から加温できる。外部ヒーター８２によって液体を温めることで、細胞凝集塊の形成に適切な環境にすることができる。

＜＜培養システム１の第９の態様＞＞
培養システム１の第９の態様は、第１の態様ないし第８の態様において、
前記導出口１２は、培養開始時の液体の液面よりも高い。

培養を開始する時点においては、導出口１２は、培養部１０に収容されている液体の液面よりも高い。言い換えれば、培養を開始する時点においては、液体の液面が、導出口１２よりも低くなるように、液体は培養部１０に収容されている。

フィルター又は物理的な機構などにより、成長していない細胞や小さい細胞凝集塊が、導出口１２から排出されるのを防止できる。

＜＜培養システム１の第１０の態様＞＞
培養システム１の第１０の態様は、第１の態様ないし第９の態様において、
前記監視部３０は、液体の性状に関する情報として、液体の温度に関する情報と、液体の水素イオン濃度に関する情報と、液体中の溶存酸素濃度に関する情報と、のうちの少なくとも一つの性状情報を出力可能であり、
前記制御部５０は、前記監視部３０が出力した前記少なくとも一つの性状情報を取得する。

＜液体の性状に関する情報（性状情報）＞
液体の性状に関する情報には、例えば、
液体の温度に関する情報や、
液体の水素イオン濃度に関する情報や、
液体中の溶存酸素濃度に関する情報など
がある。

＜制御部５０の制御＞
監視部３０は、これらの情報のうちの少なくとも一つの性状情報を出力できる。監視部３０から出力された性状情報は、制御部５０に供給される。制御部５０は、これらの少なくとも一つの性状情報を取得することができる。監視部３０は、取得した少なくとも一つの性状情報を用いて、調整部４０や攪拌部６０などを制御することができる。

＜＜培養システム１の第１１の態様＞＞
培養システム１の第１１の態様は、第１の態様ないし第１０の態様において、
前記監視部３０は、液体中の成分に関する情報として、電解質に関する情報、アミノ酸に関する情報、グルコースに関する情報、乳酸に関する情報のうちの少なくとも一つの成分情報を出力可能であり、
前記制御部５０は、前記監視部３０が出力した前記少なくとも一つの成分情報を取得する。

前記監視部３０は、液体中の成分に関する情報として、アンモニアに関する情報を出力できるようにしてもよい。

＜液体中の成分に関する情報＞
液体中の成分に関する情報（成分情報）には、例えば、
電解質に関する情報
アミノ酸に関する情報
グルコースに関する情報
乳酸に関する情報など
がある。

＜制御部５０の制御＞
監視部３０は、これらの情報のうちの少なくとも一つの成分情報を出力できる。監視部３０から出力された成分情報は、制御部５０に供給される。制御部５０は、これらの少なくとも一つの成分情報を取得することができる。監視部３０は、取得した少なくとも一つの成分情報を用いて、調整部４０や攪拌部６０などを制御することができる。

＜＜培養システム１の第１２の態様＞＞
培養システム１の第１２の態様は、第１の態様ないし第１１の態様において、
前記監視部３０は、前記培養部１０内の細胞凝集塊のサイズに関するサイズ情報を出力可能であり、
前記制御部５０は、前記監視部３０が出力したサイズ情報を取得する。

監視部３０は、培養部１０内に存在する細胞凝集塊のサイズに関するサイズ情報を出力することができる。監視部３０から出力されたサイズ情報は、制御部５０に供給される。制御部５０は、サイズ情報を取得することができる。監視部３０は、取得したサイズ情報を用いて、調整部４０や攪拌部６０などを制御することができる。

＜＜培養システム１の第１３の態様＞＞
培養システム１の第１３の態様は、第１２の態様において、
前記監視部３０は、前記培養部１０の細胞凝集塊を撮像する撮像部３２を有し、
前記制御部５０は、細胞凝集塊の撮像データから細胞凝集塊のサイズを前記サイズ情報として取得する。

監視部３０は、撮像部３２を有する。撮像部３２は、培養部１０の細胞凝集塊を撮像する。撮像部３２は、細胞凝集塊だけでなく、細胞凝集塊とともに液体なども撮像することができる。撮像部３２は、サイズ情報を出力する。サイズ情報は、撮像部３２が細胞凝集塊などを撮像した撮像データなどにすることができる。サイズ情報は、細胞凝集塊の大きさを決定できるデータを含んだ情報であればよい。

制御部５０は、監視部３０が出力したサイズ情報を取得する。制御部５０は、取得したサイズ情報に各種の画像処理などを施して細胞凝集塊の大きさを決定する。例えば、各種の画像処理によって細胞凝集塊の輪郭などを抽出し、細胞凝集塊の大きさを決定することができる。

また、制御部５０は、培養部１０を撮像した様々な撮像データと、これらの撮像データの各々に対応する細胞凝集塊の大きさの実測値とを教師データとして事前に機械学習しておくことで、撮像データから学習結果を参照して細胞凝集塊の大きさを決定するように構成してもよい。

なお、撮像部３２が各種の画像処理を実行したり各種の演算処理などを実行したりできる機能を有する場合（例えば、スマートカメラなど）には、撮像部３２において撮像データから細胞凝集塊の大きさを決定して出力することができる。この場合には、サイズ情報は、細胞凝集塊の大きさを示す情報となる。制御部５０は、細胞凝集塊の大きさを直接取得することができる。

＜＜培養システム１の第１４の態様＞＞
培養システム１の第１４の態様は、第１の態様ないし第１３の態様において、
前記調整部４０は、液体に必要成分を付与する成分付与部４２及び／又は液体から不要成分を除去する成分除去部４４を有し、
前記制御部５０は、前記監視部３０の監視結果に基づいて、前記成分付与部４２及び／又は前記成分除去部４４を制御し、液体中の成分及び／又は液体の性状を調整する。

調整部４０は、成分付与部４２及び／又は成分除去部４４を有する。調整部４０は、成分付与部４２と成分除去部４４とのうちの少なくとも一方を有する。成分付与部４２は、液体に必要成分を付与する。成分除去部４４は、液体から不要成分を除去する。

制御部５０は、監視部３０が出力した監視結果に基づいて、成分付与部４２や成分除去部４４を制御する。成分付与部４２や成分除去部４４の制御により、液体中の成分や液体の性状を調整することができる。液体中の成分や液体の性状を調整することにより、培養部１０の環境を細胞凝集塊の成長に適切な状態にすることができる。

＜＜培養システム１の第１５の態様＞＞
培養システム１の第１５の態様は、第１の態様ないし第１４の態様において、
前記調整部４０は、培養に必要な気体成分を液体に供給可能な気体交換膜４６を有する。

調整部４０は、気体交換膜４６（例えば、後述する気体交換モジュール４１６－１など）を有する。気体交換膜４６は、培養に必要な気体成分を液体に供給できる。培養に必要な気体成分の供給により、培養部１０の環境を細胞凝集塊の成長に適切な状態にすることができる。

＜＜培養システム１の第１６の態様＞＞
培養システム１の第１６の態様は、第１５の態様において、
前記気体交換膜４６は、シリコーン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン及びポリメチルペンテンのいずれか一つを含む中空糸ガス交換膜である。

中空糸ガス交換膜を用いるので、目詰まりしにくい均質膜により長期間の使用が可能となり、システムの小型化を図ることができる。

＜＜培養システム１の第１７の態様＞＞
培養システム１の第１７の態様は、第１の態様ないし第１６の態様において、
前記調整部４０は、透析膜を有する。

調整部４０は、透析膜（例えば、後述する透析モジュール４１２－１や透析モジュール４７２－３など）を有するので、栄養素や代謝産物の組成を連続的に是正したり、成長因子を再利用したりして培地を調整して、長期間に亘って培地を使用し続けることができる。

＜＜培養システム１の第１８の態様＞＞
培養システム１の第１８の態様は、第１の態様ないし第１７の態様において、
前記制御部５０は、前記監視部３０の監視結果に基づいて、前記調整部４０を制御して、液体にｐＨ調整剤を添加して液体の水素イオン濃度を調整する。

細胞の培養に適切な水素イオン濃度範囲に維持することができる。適切な水素イオン濃度範囲は、細胞の種類によって異なり、哺乳類由来の細胞では、例えば、ｐＨ７．２以上７．４以下に制御することが好ましい。

＜＜培養システム１の第１９の態様＞＞
培養システム１の第１９の態様は、第１の態様ないし第１８の態様において、
前記監視部３０は、液体と接する気体中の二酸化炭素濃度に関する情報を、さらに、出力可能であり、
前記制御部５０は、前記監視部３０の二酸化炭素濃度に関する情報に基づいて、前記調整部４０を制御して、二酸化炭素を供給して液体の水素イオン濃度を調整する。

二酸化炭素濃度に関する情報も利用することで、細胞を培養する環境を的確に維持することができる。

＜＜培養システム１の第２０の態様＞＞
培養システム１の第２０の態様は、第１の態様ないし第１９の態様において、
前記調整部４０は、調整用の成分毎の流量を調整する流量調整部４８を有し、
前記制御部５０は、前記監視部３０の監視結果に基づいて、前記流量調整部４８を制御する。

調整部４０は、流量調整部４８を有する。流量調整部４８は、調整用の成分毎の流量を調整する。流量調整部４８は、例えば、バルブやポンプなどにすることができる。なお、ポンプは、流量調整が可能であればよく、例えば、ローラーポンプ、往復動ポンプ、遠心ポンプ、プロペラポンプなどにすることができる。バルブの開閉の頻度などで流量を調整することができる。ポンプの回転数やポンプの駆動の頻度などで、流量を調整することができる。流量調整部４８は、成分毎に別個に流量を調整できる。成分毎に流量を調整できるので、細胞凝集塊の成長に必要な成分を過不足なく培養部１０に供給することができる。

＜＜培養システム１の第２１の態様＞＞
培養システム１の第２１の態様は、第１の態様ないし第２０の態様において、
前記調整部４０は、本体部８６と、本体部８６に対して着脱可能なパネル８４と、を有する。

本体部８６は、主に、固定的に設置されたり配置されたりする部品や部材である。本体部８６は、筐体など（図示せず）を有する。本体部８６の筐体の外面部は、フックなどの掛止部材を有する。パネル８４は、掛止部材に掛止されたり係止されたりする。パネル８４は、本体部８６から取り外したり、本体部８６に取り付けたりすることができる。なお、パネル８４は、本体部８６の一定の位置に着脱可能であればよく、フックなどの機構的なもののほか、マグネットなどの各種の係止機構を用いることができる。

＜本体部８６及び非接液部＞
調整部４０は、非接液部と接液部とを有する。非接液部は、主に、流動する液体と接触しない部品や部材などである。例えば、非接液部は、液体を流動させるためのポンプを作動させるための電動モータや、電動モータを駆動するための駆動回路や、液体を貯留する液体貯留部４２ａ及び４４ａ（例えば、タンクなど）や、貯留部を冷却するための冷却装置などの非消耗品である。本体部８６には、非接液部を構成する部品や部材が、収納されたり設置されたりする。液体貯留部４２ａ及び４４ａについては後述する。

＜パネル８４及び接液部＞
接液部は、主に、流動する液体と接触する部品や部材などである。例えば、接液部は、環送管や供給管などのほか、前述した成分付与部４２や成分除去部４４や気体交換膜４６や透析膜などである。接液部は、主に、消耗品等として扱われる部品や部材からなる。パネル８４には、接液部を構成する部品や部材が取り付けられる。パネル８４に設けることで、調整部４０に関連する部品や部材の交換作業を容易にかつ簡便にすることができる。

具体的には、調整部４０で用いる部材や部品のうち、接液する（滅菌が必要な）部材や部品を脱着可能なパネル８４に配置する。特に、環送管や供給管や、これらを接続するためのコネクタなどの消耗部品や使い捨て部品として扱う部材や部品などをパネル８４に設けるように構成し、これらの部材や部品などをパネル８４に予め設けておくことで、迅速かつ容易にパネル８４の交換作業などをすることができる。なお、交換頻度などから酸素供給モジュールなどのモジュールをパネル８４に設けてもよい。

配管やコネクタなどの部品は、パネル８４において事前に互いに連結されて配置される。このようにすることで、配管やコネクタなどの部品を、事前にパネル８４においてポンプやバルブと連通可能な状態に形成しておくことができる。

パネル８４では、配管やコネクタなどの複数の部品が互いに干渉しないように配置しておくことができ、作業性を高めることができる。さらに、複数の部品の状態を視認しやすいので、交換などの必要性を容易に認識することができる。

なお、パネル８４の大きさや形状などは問わない。パネル８４は、配管やコネクタなどの複数の部品を搭載でき、ポンプやバルブなどの他の部材に対して着脱可能なものであればよい。

＜＜培養システム１の第２２の態様＞＞
培養システム１の第２２の態様は、第１の態様ないし第２１の態様において、
前記経路部２０から液体を排出可能な廃棄部７０を、さらに備える。

廃棄部７０に液体を排出できるので、培養部１０に収容する液体の液体中の成分や液体の性状を細胞凝集塊の成長に必要なもののみに調整できる。培養部１０に収容する液体を適量に調整することができる。

＜＜培養システム１の第２３の態様＞＞
培養システム１の第２３の態様は、第２２の態様において、
前記経路部２０から液体を前記廃棄部７０に排出させる排出機構７２を、さらに備え、
前記制御部５０は、前記排出機構７２を制御して、前記培養部１０の液体を、循環プライミングとして前記経路部２０に流動させた後に、前記廃棄部７０に排出させる。循環プライミングは、経路部２０の共洗い及び経路部２０への培地充填ために行う処理である。さらに、気体交換モジュールや透析モジュールや酸素供給モジュールなどの各種のモジュールを有する場合には、モジュールも循環プライミングによって共洗いすることができる。

培養部１０の液体を、循環プライミングとして経路部２０に流動させて排出するので、 培養部１０の液体を有効に活用することができる。

＜＜培養システム１の第２４の態様＞＞
培養システム１の第２４の態様は、第１の態様ないし第２３の態様において、
前記制御部５０は、前記監視部３０の監視結果に基づいて、液体中の成分及び／又は液体の性状を所定の値又は所定の範囲に制御する。

細胞凝集塊の成長の程度や液体の状態に応じて、細胞凝集塊を的確に成長させ続けることができる。

＜＜培養システム１の第２５の態様＞＞
培養システム１の第２５の態様は、第１の態様ないし第２４の態様において、
前記制御部５０は、前記調整部４０を制御して、培養の進行に基づいて、前記培養部１０の液体の量を培養開始時の液体の量よりも多くする。

細胞の大きさや細胞凝集塊の成長の程度に応じて、液体の量を定めるので、細胞や細胞凝集塊が培養部１０から導出されることを防止して、細胞や細胞凝集塊を培養部１０内に留まらせて細胞凝集塊を成長させることができる。

＜＜培養システム１の第２６の態様＞＞
培養システム１の第２６の態様は、第２５の態様において、
前記制御部５０は、
前記培養部１０の液体の量が前記培養開始時の液体の量であるときに、第１の攪拌制御と前記第１の攪拌制御とは異なる第２の攪拌制御とを交互に切り替えて前記攪拌部を制御する第１の処理を実行する。

細胞同士を接触しやすくして細胞凝集塊が形成されやすい状態と、形成された細胞凝集塊を安定化させる状態との双方の状態を繰り返すことで、培養部１０内で的確に細胞凝集塊を成長させることができる。

＜＜培養システム１の第２７の態様＞＞
培養システム１の第２７の態様は、第２６の態様において、
前記制御部５０は、
前記第１の処理の後に、前記攪拌部を前記第１の攪拌制御によって動作させ、かつ、前記培養部１０の液体の量を前記調整部４０によって段階的に調整させる第２の処理を実行する。

細胞凝集塊の大きさに応じて細胞凝集塊を徐々に成長させて、培養部１０から導出されない程度の大きさに近づくように成長させることができる。

＜＜培養システム１の第２８の態様＞＞
培養システム１の第２８の態様は、第２７の態様において、
前記制御部５０は、前記調整部４０を制御して、
前記第２の処理の後に、前記培養部１０の液体の液面が前記導出口１２よりも高いときに、前記経路部２０を介して前記液体を交換する第３の処理を実行する。

細胞凝集塊を培養部１０から導出されない程度の大きさまでに成長させることができ、液体を循環させることで、細胞凝集塊を最終的に所望する大きさに至るまで成長させることができる。

＜＜遮光部分ＳＰ＞＞
図１に示すように、恒温槽８０、経路部２０及び調整部４０は、遮光部材（遮光部分ＳＰ）によって遮光されている。恒温槽８０、経路部２０及び調整部４０を遮光することにより、添加物等の光劣化や分解を防ぐことで液体（例えば、培地）の寿命を長くするとともに、監視部３０による監視結果の精度、例えば、培地成分の測定や、撮像等の精度を向上させることができる。

＜＜冷却部分ＣＰ＞＞
図１に示すように、調整部４０の成分付与部４２は、成分付与に関連する液体を貯留する液体貯留部４２ａを有し、成分除去部４４は、成分除去に関連する液体を貯留する液体貯留部４４ａを有する。成分付与部４２の液体貯留部４２ａ及び成分除去部４４の液体貯留部４４ａは、冷却部材（冷却部分ＣＰ）によって冷却されている。液体貯留部４２ａ及び４４ａを冷却することにより、添加物等の劣化や分解を防ぐことができる。

＜＜＜＜第１の実施の形態～第３の実施の形態＞＞＞＞
以下では、第１の実施の形態～第３の実施の形態による培養システムについて説明する。なお、以下はあくまで一例であり、本明細書中において一例として挙げている第１の実施の形態～第３の実施の形態や変更例などは、特定のものに対して適用されると限定的に解すべきでなく、どのような組み合わせであってもよい。例えば、ある実施の形態についての変更例は、他の実施の形態の変更例でもある。また、ある変更例と別の変更例が独立して記載されていたとしても、ある変更例と別の変更例を組み合わせたものも記載されていると理解すべきである。

＜＜＜＜第１の実施の形態の詳細＞＞＞＞
送液ポンプなどで培地を流動させる培養システムを用いて細胞凝集塊を培養する場合に、培地の流動に伴って細胞凝集塊が分離フィルターを通過したときには、細胞凝集塊が分離する可能性が生ずる。このため、ある程度のサイズ（細胞分離フィルターの孔径以上）にまで細胞凝集塊を成長させないと、この培養システムを適用することが困難になり得る。このため、細胞凝集塊のプレ培養を別に必要になり得た。

また、細胞の種類やロットによっては、増殖率（凝集塊成長速度）が異なることが知られている。このため、培養過程では、培養環境を監視し、培養条件を制御することが必要となる。しかしながら、従来の培養システムでは、培養槽内の流量を一定にする制御のみが行われていた。このため、細胞の種類やロットが異なった場合には、従来の培養システムでは、培養条件（循環流量など）の最適化に時間がかかる可能性があった。

以下では、第１の実施の形態について図面に基づいて説明する。図２は、第１の実施の形態による培養システム１－１の概略構成を示す構成図である。

培養システム１－１は、主に、
培養装置１００－１と、
経路構造体２００－１と、
監視装置３００－１と、
調整装置４００－１と、
制御装置５００－１と、
攪拌装置６００－１と、
を備える。

＜＜培養装置１００－１＞＞
培養装置１００－１は、培養容器１１０－１を有する。培地及び細胞が、培養容器１１０－１に収容される。細胞は、培養容器１１０－１で培養される。培養容器１１０－１内で、細胞を培養し、細胞同士の接触により細胞凝集塊を成長させる。培養装置１００－１では、細胞凝集塊のサイズを制御しつつ、細胞凝集塊を成長させる。

＜＜経路構造体２００－１＞＞
経路構造体２００－１は、培養装置１００－１と調整装置４００－１との間に介在する。培養容器１１０－１は、導出口１１２－１及び導入口１１４－１を有する。導出口１１２－１及び導入口１１４－１は、経路構造体２００－１に接続される。経路構造体２００－１は、導出口１１２－１及び導入口１１４－１と連通する。

培養容器１１０－１に収容されている培地が、導出口１１２－１から導出されて経路構造体２００－１を経て、調整装置４００－１に供給される。調整装置４００－１の培地は、経路構造体２００－１を経て、導入口１１４－１から培養容器１１０－１に導入される。経路構造体２００－１は、培養装置１００－１と調整装置４００－１との間で培地を流動させることができる。

＜＜監視装置３００－１＞＞
監視装置３００－１は、培養装置１００－１における、細胞や培地の状態を監視する。例えば、第１の実施の形態による培養システム１－１では、監視装置３００－１は、成分等監視装置３１０－１からなる。成分等監視装置３１０－１は、ｐＨ、溶存酸素、グルコース、乳酸、温度、凝集塊サイズを検出する。成分等監視装置３１０－１は、検出したｐＨ、溶存酸素、グルコース、乳酸、温度、凝集塊サイズを示す情報（成分等に関する情報）を出力する。成分等監視装置３１０－１から出力された成分に関する情報は、制御装置５００－１に供給される。

＜＜調整装置４００－１＞＞
調整装置４００－１は、制御装置５００－１から発せられた指示情報（コマンドや指示量など）に従って、気体交換モジュール４１６－１や透析モジュール４１２－１を制御する。培養容器１１０－１から調整装置４００－１に供給された培地が、気体交換モジュール４１６－１や透析モジュール４１２－１によって調整される。調整された培地は、培養容器１１０－１に戻される。

調整装置４００－１は、物質交換技術によって、培地を調整する。例えば、調整装置４００－１は、酸素を富化させたり、栄養素や代謝産物の組成を連続的に是正したり、培地中に残っている成長因子を再利用したりして、培地を調整する。なお、残っている成長因子は、新規の培地に添加したものと細胞が産生したものとの双方が含まれる。

＜＜制御装置５００－１＞＞
制御装置５００－１は、監視装置３００－１の成分等監視装置３１０－１から出力された成分に関する情報を受信する。制御装置５００－１は、成分に関する情報に応じて、指示情報を生成して出力する。指示情報は、培地組成に応じて、操作条件を変更したり、ｐＨ調整剤や成長因子などを追加したりする情報である。

＜＜攪拌装置６００－１＞＞
攪拌装置６００－１は、培養装置１００－１の培養容器１１０－１に収容されている培地を攪拌する。培地を攪拌することにより、細胞同士を接触しやすくして、細胞凝集塊を成長させる。前述したように、所定の攪拌条件は、培養の段階に応じて異なる。所定の攪拌条件は、細胞同士については接触する可能性を高め、かつ、形成した細胞凝集塊同士については、接着（肥大化）しないよう分散させ、かつ、形成した細胞凝集塊に加わる剪断応力が大きくならないようにする条件である。所定の攪拌条件をこのように定めることで、細胞同士が接触する可能性を高めることで、細胞凝集塊を形成しやすくできる。形成した細胞凝集塊を適度に分散させることで、細胞凝集塊同士が接着（肥大化）しないようにできる。細胞凝集塊に加わる剪断応力が大きくならないようにすることで、形成された細胞凝集塊が分断されることを防止できる。

＜＜＜＜第２の実施の形態の詳細＞＞＞＞
以下では、第２の実施の形態について図面に基づいて説明する。

図３は、第２の実施の形態による培養システム１－２の詳細を示すブロック図である。図４は、培養容器１１０－２における導入口２２７－２及び導出口２３１－２の位置の関係を示す概略図である。なお、図３に示す矢印を有する破線は、制御関連の信号の入力や出力を示す。さらに、図３で破線で囲んだ２つの領域は、それぞれ、遮光する構成要素を示す遮光部分ＳＰと、冷却した構成要素を示す冷却部分ＣＰとである。

＜＜＜培養システム１－２の構成＞＞＞
培養システム１－２は、主に、
培養装置１００－２と、
経路構造体２００－２と、
監視装置３００－２と、
調整装置４００－２と、
制御装置５００－２と、
攪拌装置６００－２と、
を有する。

＜＜経路構造体２００－２＞＞
経路構造体２００－２は、
供給系２２０－２と、
環送系２３０－２と、
を有する。

＜供給系２２０－２＞
供給系２２０－２は、
供給管２２２－２と、
供給管２２４－２と、
供給管２２６－２と、
を有する。供給系２２０－２によって、培地は、培養装置１００－２に導入される。

＜環送系２３０－２＞
環送系２３０－２は、
環送管２３２－２と、
環送管２３４－２と、
環送管２３６－２と、
環送管２３８－２と、
を有する。培養装置１００－２に収容されている培地は、環送系２３０－２に導出される。環送系２３０－２に導出された培地は、供給系２２０－２に戻される（環送される）。

＜循環系２４０－２＞
供給系２２０－２及び環送系２３０－２によって循環系２４０－２が構成される。

＜＜新規培地及び環送培地＞＞
培地には、新規培地又は環送培地がある。

＜新規培地＞
新規培地は、後述する培地タンク４５２－２に貯留されている新たな培地である。新規培地は、培地タンク４５２－２から培養装置１００－２に供給される。

＜環送培地＞
環送培地は、培養装置１００－２に既に貯留されて、細胞の培養に用いられた培地である。環送培地は、培地タンク４５２－２から環送系２３０－２に導出されて、供給系２２０－２に環送される。環送培地は、培地タンク４５２－２に再び戻されたり（循環）、後述する廃液タンク２６０－２に廃棄されたりする。

＜＜培養装置１００－２＞＞
培養装置１００－２は、培養容器１１０－２を有する。培養容器１１０－２は、細胞懸濁液を収容するための容器である。培養容器１１０－２は、細胞を培養するためのバイオリアクタとして機能する。培養容器１１０－２内で、細胞は分裂して増える。培養容器１１０－２内で、細胞同士の接触により細胞凝集塊が成長する。

＜供給管２２６－２及び環送管２３２－２＞
図４に示すように、培養容器１１０－２には、供給管２２６－２及び環送管２３２－２が配置される。

＜導入口２２７－２＞
供給管２２６－２は、導入口２２７－２を有する。導入口２２７－２は、培養容器１１０－２に向かって開口する。培養容器１１０－２に供給される培地は、供給管２２６－２を流動する。供給管２２６－２には、新規培地と環送培地との双方が流動する。供給管２２６－２を流動した培地は、導入口２２７－２から培養容器１１０－２に導入される。導入された培地は、培養容器１１０－２に貯留される。

＜導出口２３１－２＞
環送管２３２－２は、導出口２３１－２を有する。導出口２３１－２は、培養容器１１０－２に向かって開口する。培養容器１１０－２に貯留されている培地が、導出口２３１－２を介して環送管２３２－２に導出される。培養容器１１０－２から導出された培地は、環送管２３２－２を流動する。

後述するように、細胞懸濁液の液面を導出口２３１－２よりも低くなるように制御しているときには、環送管２３２－２には、培地（環送培地）及び細胞は、導出されない。一方、細胞懸濁液の液面を導出口２３１－２よりも高くした場合には、細胞凝集塊が環送管２３２－２に導出されない程度に、循環ポンプ２１０－２を動作させる。このように制御することで、環送管２３２－２に細胞が導出されにくくできる。なお、環送管２３２－２の導出口２３１－２の近くに細胞がある場合は、導出口２３１－２から導出される可能性が生ずる。このため、後述する細胞－培地分離フィルター１２０－２を設けて、環送管２３２－２に細胞が導出された場合であっても、環送管２３４－２以降に細胞が流出しないようにしている。環送管２３２－２に導出された培地は、循環したり又は廃棄されたりする。

＜導入口２２７－２及び導出口２３１－２の位置＞
図４に示すように、導出口２３１－２は、導入口２２７－２よりも低い位置に配置されている。

＜細胞懸濁液の液面の高さ＞

細胞懸濁液の液面が導出口２３１－２よりも高いときには、後述する循環ポンプ２１０－２を駆動することで培地を導出口２３１－２から導出させることができる。後述する培地交換循環培養処理のときに、細胞懸濁液の液面を導出口２３１－２よりも高くして、培地を循環させることができる。

一方、細胞懸濁液の液面が導出口２３１－２よりも低いときには、培地を導出口２３１－２から導出させることができない。後述する間欠攪拌培養処理や培地追加培養処理では、細胞懸濁液の液面を導出口２３１－２よりも低くして、培地及び細胞が導出口２３１－２から導出されないようにする。

このように、循環ポンプ２１０－２の駆動及び細胞懸濁液の液面の高さによって、培養容器１１０－２からの培地の導出を制御できる。

導入口２２７－２は、培養容器１１０－２の上部に位置づけられている。細胞懸濁液の液面が最も高くなったときでも、導入口２２７－２は細胞懸濁液と接触することはない。これにより、導入口２２７－２を清浄に保つことができる。

＜＜攪拌装置６００－２＞＞
＜攪拌装置６００－２の構成＞
攪拌装置６００－２は、培養容器１１０－２に貯留された培地を攪拌する。攪拌装置６００－２は、マグネティックスターラー６１０－２を有する。マグネティックスターラー６１０－２は、攪拌子６１２－２及び駆動モータ６１４－２を有する。攪拌子６１２－２は、駆動モータ６１４－２の回転動作が伝えられて回転する。

＜攪拌装置６００－２による攪拌＞
攪拌子６１２－２の回転により、培地が攪拌される。培地の攪拌により、細胞懸濁液中の細胞や細胞凝集塊が変位する。細胞が変位することで、細胞同士が接触しやすい状態となり、細胞同士の接触により細胞凝集塊の形成が促進される。細胞凝集塊が変位することにより、細胞と接触しやすい状態となり、細胞凝集塊は、細胞との接触により、さらに大きくなる。なお、細胞自体も細胞分裂することで増殖して細胞凝集塊を形成する。

＜駆動モータ６１４－２の回転数＞
駆動モータ６１４－２の回転数は、制御装置５００－２によって制御される。駆動モータ６１４－２を回転させることで、培地を流動させることができる。

駆動モータ６１４－２の最低回転数（培地の最低流速に対応）は、細胞や細胞凝集塊が培養容器１１０－２の壁面に接触しない程度にするのが好ましい。培養容器１１０－２の壁面は、細胞や細胞凝集塊が接触する可能性があるすべての面である。例えば、培養容器１１０－２が筒状や筒状の形状を有する場合には、壁面は、底面及び側面の内側の面である。一方、駆動モータ６１４－２の最高回転数（培地の最高流速に対応）は、培養容器１１０－２内を変位する細胞が浮き上がり、循環ポンプ２１０－２の作動による流動によって導出口２３１－２から導出されない程度が好ましい。細胞凝集塊は、大きくなると重くなり沈みやすくなり、培養容器１１０－２の底面と接触しやすくなる。このため、制御装置５００－２は、細胞凝集塊の成長（細胞凝集塊の大きさなど）に応じて、駆動モータ６１４－２の回転数を大きくするように制御するのが好ましい。

＜駆動モータ６１４－２の回転方向＞
駆動モータ６１４－２は、一定の方向に回転する。例えば、駆動モータ６１４－２は、平面視で時計回り又は反時計回りで回転する。なお、駆動モータ６１４－２と適宜に反転させてもよい。回転方向を反転させることで、細胞同士が接触する可能性や、細胞と細胞凝集塊とが接触する可能性を高めることができる。

＜攪拌装置６００－２の変形例＞
前述した例では、攪拌装置６００－２は、マグネティックスターラー６１０－２を有する例を示した。これに限らず、攪拌装置６００－２は、インペラを取付けたシャフトを培養容器１１０－２に入れて、回転または上下往復することで攪拌する装置でもよい（図示せず）。また、攪拌装置６００－２は、ローラーボトル、振盪フラスコおよび培養バッグなどを回転・振盪機を使用する装置でもよい（図示せず）。攪拌装置６００－２は、スピナーフラスコ（培養容器１１０－２と攪拌子（攪拌翼）からなる）などで構成してもよい。攪拌装置６００－２は、培地を流動させるものであればよい。攪拌装置６００－２は、細胞懸濁液に力を加えて培地を流動させることができるものであればよい。

＜＜調整装置４００－２＞＞
調整装置４００－２は、新規培地や環送培地を培養装置１００－２に供給する。調整装置４００－２は、循環ポンプ駆動部２１０Ａ－２と供給ポンプ駆動部４１０Ａ－２とを有する。

＜循環ポンプ駆動部２１０Ａ－２＞
循環ポンプ駆動部２１０Ａ－２は、循環ポンプ２１０－２及び環送管２３２－２～環送管２３８－２（環送系２３０－２）を有する。

＜循環ポンプ２１０－２＞
循環ポンプ２１０－２は、培養装置１００－２に貯留されている培地を、導出口２３１－２から環送管２３２－２に導出する。環送管２３２－２に導出された環送培地は、循環ポンプ２１０－２によって、環送管２３４－２～２３８－２を経て、酸素供給モジュール４２０－２に導かれる。環送培地は、酸素供給モジュール４２０－２を経た後に、供給ポンプ駆動部４１０Ａ－２に導かれる。循環ポンプ２１０－２を作動させることにより、導出口２３１－２→環送管２３２－２→環送管２３４－２→環送管２３６－２→循環ポンプ２１０－２→環送管２３８－２→酸素供給モジュール４２０－２→・・・のように、環送培地を導く。

培養装置１００－２に貯留されている細胞凝集塊が、環送管２３２－２に導出されない程度に、循環ポンプ２１０－２を動作させる。例えば、循環ポンプ２１０－２の回転を適宜に低くすることで、環送管２３２－２～環送管２３８－２を流れる環送培地の流速を小さくする。環送管２３２－２～環送管２３８－２における流速を小さくすることで、細胞凝集塊の重力沈降速度が上回り、培養装置１００－２に貯留されている細胞凝集塊を環送管２３２－２に導出しないようにできる。

＜細胞－培地分離フィルター１２０－２＞
循環ポンプ駆動部２１０Ａ－２は、細胞－培地分離フィルター１２０－２を有する。細胞－培地分離フィルター１２０－２は、環送管２３２－２及び環送管２３４－２の間に設けられている。前述したように、細胞凝集塊が環送管２３２－２に導出されない程度に、循環ポンプ２１０－２を動作させる。しかしながら、細胞凝集塊を形成していない細胞が浮遊して、環送管２３２－２に導出される可能性もある。このため、細胞－培地分離フィルター１２０－２を設けることによって、環送管２３４－２以降に細胞が流出しないようにできる。

＜サンプリングポート１３０－２＞
循環ポンプ駆動部２１０Ａ－２は、サンプリングポート１３０－２を有する。サンプリングポート１３０－２で、流動する環送培地をサンプリングする。サンプリングされた培地は、各種の分析装置などによって分析され、培地の状態を取得することができる。

＜供給ポンプ駆動部４１０Ａ－２＞
供給ポンプ駆動部４１０Ａ－２は、酸素供給モジュール４２０－２とｐＨ調整剤供給部４３０－２とグルコース濃縮液供給部４４０－２と培地供給部４５０－２と循環ヒーター４６０－２と供給管２２２－２～供給管２２６－２（供給系２２０－２）を有する。

＜酸素供給モジュール４２０－２＞
酸素供給モジュール４２０－２は、循環する環送培地に酸素を加える。酸素供給モジュール４２０－２は、圧力レギュレータ（図示せず）及びバルブ４２２－２を介して酸素ボンベ４２４－２に接続されている。バルブ４２２－２は、制御装置５００－２の制御信号に応じて開閉動作する。バルブ４２２－２が、開状態となったときに、酸素供給モジュール４２０－２を介して酸素ボンベ４２４－２から環送培地に酸素が供給される。バルブ４２２－２が、閉状態となったときには、環送培地への酸素は遮断される。

＜ｐＨ調整剤供給部４３０－２＞
ｐＨ調整剤供給部４３０－２は、ｐＨ調整剤タンク４３２－２及び供給ポンプ４３４－２を有する。ｐＨ調整剤タンク４３２－２には、ｐＨ調整剤が貯留されている。供給ポンプ４３４－２は、制御装置５００－２の制御信号に応じて動作する。供給ポンプ４３４－２が動作すると、ｐＨ調整剤タンク４３２－２に貯留されているｐＨ調整剤が供給管２２２－２に導出される。導出されたｐＨ調整剤は、供給管２２２－２を流動している環送培地に加えられる。

＜グルコース濃縮液供給部４４０－２＞
グルコース濃縮液供給部４４０－２は、グルコース濃縮液タンク４４２－２及び供給ポンプ４４４－２を有する。グルコース濃縮液タンク４４２－２には、グルコース濃縮液が貯留されている。供給ポンプ４４４－２は、制御装置５００－２の制御信号に応じて動作する。供給ポンプ４４４－２が動作すると、グルコース濃縮液タンク４４２－２に貯留されているグルコース濃縮液が供給管２２２－２に導出される。導出されたグルコース濃縮液は、供給管２２２－２を流動している環送培地に加えられる。

＜培地供給部４５０－２＞
培地供給部４５０－２は、培地タンク４５２－２と供給ポンプ４５４－２と培地ヒーター４５６－２とを有する。培地タンク４５２－２には、新規培地が貯留されている。供給ポンプ４５４－２は、制御装置５００－２の制御信号に応じて動作する。供給ポンプ４５４－２が動作すると、培地タンク４５２－２に貯留されている新規培地が培地ヒーター４５６－２を介して供給管２２２－２に導出される。

培地ヒーター４５６－２は、新規培地を所望する温度になるように加温する。なお、後述する循環ヒーター４６０－２によっても新規培地は加温される。培地タンク４５２－２は、低い温度で新規培地を貯留する。このため、循環ヒーター４６０－２のみでは、培養容器１１０－２に供給するには、加温が不十分になりやすい。培地ヒーター４５６－２は、新規培地がある程度の温度になるように予備的に加温する。加温された新規培地は、供給管２２２－２を流動している環送培地に加えられる。

＜循環ヒーター４６０－２＞
循環ヒーター４６０－２は、環送培地、新規培地、ｐＨ調整剤、グルコース濃縮液（以下では、簡便のため、環送培地又は新規培地を区別せず、単に培地と称する。また、ｐＨ調整剤、グルコース濃縮液を含めて、単に培地と称する。）を加温する。循環ヒーター４６０－２は、通過する培地を、培養容器１１０－２への供給に適した温度になるように加温する。具体的には、循環ヒーター４６０－２は、培養容器１１０－２における細胞の培養に適した温度となるように、通過する培地を加温する。

循環ヒーター４６０－２は、制御装置５００－２の制御信号に応じて動作する。循環ヒーター４６０－２は、制御信号に応じて、通過する培地を加温する。

＜＜三方バルブ２５０－２及び廃液タンク２６０－２＞＞
三方バルブ２５０－２は、循環ヒーター４６０－２を通過した培地の流れを制御する。三方バルブ２５０－２は、培地供給状態又は培地廃棄状態のうちのいずれかの状態に切り替えることができる。

＜培地供給状態＞
培地供給状態は、培地を培養容器１１０－２に供給する状態である。培地供給状態は、供給管２２４－２と供給管２２６－２とが連通する状態である。三方バルブ２５０－２が培地供給状態となったときには、供給管２２４－２及び供給管２２６－２を介して培地が培養容器１１０－２に供給される。

＜培地廃棄状態＞
培地廃棄状態は、培地を廃液タンク２６０－２に排出する状態である。培地廃棄状態は、供給管２２４－２と廃棄管２６２－２とが連通する状態である。三方バルブ２５０－２が培地廃棄状態となったときには、供給管２２４－２及び廃棄管２６２－２を介して培地が廃液タンク２６０－２に廃棄される。廃棄される培地は、廃液タンク２６０－２に導かれる。

三方バルブ２５０－２は、制御装置５００－２の制御信号に応じて動作する。三方バルブ２５０－２は、制御信号に応じて、培地供給状態又は培地廃棄状態となる。

＜＜遮光部分ＳＰ＞＞
図３に示すように、培養容器１１０－２と、環送管２３２－２と、環送管２３４－２と、環送管２３６－２と、環送管２３８－２と、細胞－培地分離フィルター１２０－２と、サンプリングポート１３０－２と、酸素供給モジュール４２０－２と、供給管２２２－２と、供給管２２４－２と、供給管２２６－２と、ｐＨ調整剤供給部４３０－２と、グルコース濃縮液供給部４４０－２と、培地供給部４５０－２とは、遮光部材（遮光部分ＳＰ）によって遮光されている。遮光することにより、添加物等の光劣化や分解を防ぐとともに、監視装置３００－２による監視結果の精度、例えば、培地成分の測定や、撮像等の精度を向上させることができる。

＜＜冷却部分ＣＰ＞＞
ｐＨ調整剤タンク４３２－２と、グルコース濃縮液タンク４４２－２と、培地タンク４５２－２とは、低温恒温槽（冷却部分ＣＰ）によって冷却されている。ｐＨ調整剤供給部４３０－２と、グルコース濃縮液供給部４４０－２と、培地供給部４５０－２とを冷却することにより、前述した添加物等の劣化や分解を防ぐことができる。

＜＜監視装置３００－２＞＞
監視装置３００－２は、各種のセンサなどの検出装置を有する。検出装置から発せられる検出信号は、制御装置５００－２に送信される。

図５は、監視装置３００－２が有する各種のセンサを示すブロック図である。図５に示すように、監視装置３００－２は、
温度センサ３１２－２と、
溶存酸素センサ３１４－２と、
ｐＨセンサ３１６－２と、
液面センサ３１８－２と、
を有する。

＜温度センサ３１２－２＞
温度センサ３１２－２は、培養容器１１０－２に貯留された培地の温度を検出する。温度センサ３１２－２は、検出した温度を示す検出信号を出力する。

＜溶存酸素センサ３１４－２＞
溶存酸素センサ３１４－２は、培養容器１１０－２に貯留された培地の溶存酸素の量を検出する。溶存酸素センサ３１４－２は、検出した溶存酸素の量を示す検出信号を出力する。

＜ｐＨセンサ３１６－２＞
ｐＨセンサ３１６－２は、培養容器１１０－２に貯留された培地のｐＨの値を検出する。ｐＨセンサ３１６－２は、検出したｐＨの値を示す検出信号を出力する。

＜液面センサ３１８－２＞
液面センサ３１８－２は、培養容器１１０－２に貯留された細胞懸濁液の液面を検出する。液面センサ３１８－２は、液面の有無（液面が位置するか否か）を示す検出信号を出力する。

例えば、培養容器１１０－２の互いに異なる液面位置の各々に複数の液面センサを、液面センサ３１８－２として設ける（図示せず）。複数の液面センサのうち、液面が位置する液面センサのみが、液面が存在することを示す信号を出力する。複数の液面センサのうち、液面が位置しない液面センサは、液面が存在しないことを示す信号を出力する。このようにすることで、培養容器１１０－２の細胞懸濁液の液面の位置を取得できる。

＜カメラ３２０－２＞
監視装置３００－２は、カメラ３２０－２を有してもよい。カメラ３２０－２は、培養容器１１０－２で培養されている細胞や細胞凝集塊を撮像する。カメラ３２０－２は、撮像した画像を示す検出信号を出力する。撮像する画像は、静止画でも動画でもよい。細胞や細胞凝集塊の状態（大きさなど）を取得できる画像であればよい。

＜＜制御装置５００－２＞＞
制御装置５００－２は、監視装置３００－２から発せられた各種の検出信号に基づいて、各種の演算処理やデータ処理や判断処理を実行して、ポンプなど制御する。

制御装置５００－２は、主に、プロセッサ（ＣＰＵ（中央処理装置）など）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、Ｉ／Ｆ（インターフェース装置）、補助記憶装置（ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）など）、入力操作装置（キーボード、マウス、タッチパネルなど）などを備える。例えば、パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯型端末装置や、これに準じた装置などにすることができる。

制御装置５００－２は、Ｉ／Ｆ（インターフェース装置）を介して、
攪拌装置６００－２と、
バルブ４２２－２と、
三方バルブ２５０－２と、
循環ポンプ２１０－２と、
供給ポンプ４３４－２と、
供給ポンプ４４４－２と、
供給ポンプ４５４－２と、
培地ヒーター４５６－２と、
循環ヒーター４６０－２と、
の各々に制御信号を送信する。

＜マグネティックスターラー６１０－２の制御＞
制御装置５００－２は、攪拌装置６００－２に、駆動モータ６１４－２の回転数を示す制御信号を送信する。

回転数は、培養容器１１０－２内で、細胞同士が接触しやすく、細胞が壁部と接触せず、かつ導出口２３１－２まで浮き上がらない程度の回転数である。培養容器１１０－２の壁面は、細胞や細胞凝集塊が接触する可能性があるすべての面である。例えば、培養容器１１０－２が筒状の形状を有する場合には、壁面は、底面及び側面の内側の面である。この回転数は、予備実験などによって決定されており、予め補助記憶装置などに記憶されている。

また、前述したように、細胞凝集塊は、成長に伴って重くなり沈みやすくなり、培養容器１１０－２の底面と接触しやすくなる。この回転数も、予備実験などによって決定されており、培養開始からの経過時間に対応付けられて、予め補助記憶装置などに記憶されている。制御装置５００－２は、培養開始からの経過時間に応じた回転数を補助記憶装置などから読み出し、マグネティックスターラー６１０－２に送信する。

＜バルブ４２２－２の制御＞
制御装置５００－２は、バルブ４２２－２の開状態又は閉状態を示す制御信号をバルブ４２２－２に送信する。制御装置５００－２が開状態を示す制御信号をバルブ４２２－２に送信すると、バルブ４２２－２は開状態となる。バルブ４２２－２が開状態となると、酸素ボンベ４２４－２と酸素供給モジュール４２０－２とが連通する。酸素が酸素供給モジュール４２０－２を介して環送培地に供給される。

制御装置５００－２が閉状態を示す制御信号をバルブ４２２－２に送信すると、バルブ４２２－２は閉状態となる。バルブ４２２－２が閉状態となると、酸素ボンベ４２４－２と酸素供給モジュール４２０－２とは連通しなくなり、酸素の環送培地への供給が停止する。

制御装置５００－２は、溶存酸素センサ３１４－２が出力した検出信号から、培養容器１１０－２の培地の溶存酸素の量を取得する。制御装置５００－２は、予め定められた目標溶存酸素濃度となるようにバルブ４２２－２を制御する。例えば、ＰＩＤ制御（Proportional-Integral-Differential制御）により、取得した溶存酸素の量に基づいて、目標溶存酸素濃度となるようにバルブ４２２－２を制御する。なお、酸素の供給は、後述する培地交換循環培養処理において実行される。

＜三方バルブ２５０－２の制御＞
制御装置５００－２は、培地供給状態又は培地廃棄状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信する。制御装置５００－２が培地供給状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信すると、供給管２２４－２と供給管２２６－２とを連通させる。供給管２２４－２と供給管２２６－２との連通により、供給管２２４－２及び供給管２２６－２を介して培地が培養容器１１０－２に供給される。

制御装置５００－２が培地廃棄状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信すると、供給管２２４－２と廃棄管２６２－２とを連通させる。供給管２２４－２と廃棄管２６２－２との連通により、供給管２２４－２及び廃棄管２６２－２を介して、培地が廃液タンク２６０－２に廃棄される。

＜循環ポンプ２１０－２の制御＞
制御装置５００－２は、作動又は停止を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信する。制御装置５００－２が、作動を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信すると、循環ポンプ２１０－２は作動する。これにより、培地を循環させることができる。制御装置５００－２が、停止を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信すると、循環ポンプ２１０－２は停止する。これにより、培地の循環を停止することができる。

制御装置５００－２は、循環ポンプ２１０－２の回転数を示す情報を制御信号に含めて循環ポンプ２１０－２に送信することもできる。循環ポンプ２１０－２は、制御信号が示す回転数で作動する。循環ポンプ２１０－２の回転数を変更することにより、培地の単位時間当たりの流量（流速）を調整することができる。循環ポンプ２１０－２の回転数は、予備実験などによって決定されており、単位時間当たりの流量に対応付けられて、補助記憶装置などに予め記憶される。

制御装置５００－２が、培地供給状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信し、作動を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信すると、三方バルブ２５０－２は培地供給状態となり、循環ポンプ２１０－２は作動する。このように制御することで、培養容器１１０－２→導出口２３１－２→環送管２３２－２→環送管２３４－２→環送管２３６－２→循環ポンプ２１０－２→環送管２３８－２→酸素供給モジュール４２０－２→供給管２２２－２→循環ヒーター４６０－２→供給管２２４－２→供給管２２６－２→導入口２２７－２→培養容器１１０－２のようにして、培地を循環させることができる。

制御装置５００－２が、培地廃棄状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信し、作動を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信すると、三方バルブ２５０－２は培地廃棄状態となり、循環ポンプ２１０－２は作動する。このように制御することで、培養容器１１０－２→導出口２３１－２→環送管２３２－２→環送管２３４－２→環送管２３６－２→循環ポンプ２１０－２→環送管２３８－２→酸素供給モジュール４２０－２→供給管２２２－２→循環ヒーター４６０－２→供給管２２４－２→廃棄管２６２－２→廃液タンク２６０－２のようにして、培地を廃棄することができる。

＜供給ポンプ４３４－２の制御＞
制御装置５００－２は、作動又は停止を示す制御信号を供給ポンプ４３４－２に送信する。制御装置５００－２が、作動を示す制御信号を供給ポンプ４３４－２に送信すると、供給ポンプ４３４－２は作動する。供給ポンプ４３４－２が作動することで、ｐＨ調整剤タンク４３２－２に貯留されているｐＨ調整剤が供給管２２２－２に導出される。

制御装置５００－２が、停止を示す制御信号を供給ポンプ４３４－２に送信すると、供給ポンプ４３４－２は停止する。供給ポンプ４３４－２が停止することで、ｐＨ調整剤の供給管２２２－２への導出は停止する。

制御装置５００－２は、供給ポンプ４３４－２の回転数を示す情報を制御信号に含めて供給ポンプ４３４－２に送信することもできる。供給ポンプ４３４－２は、制御信号が示す回転数で作動する。供給ポンプ４３４－２の回転数を変更することにより、ｐＨ調整剤の単位時間当たりの流量（流速）を調整することができる。供給ポンプ４３４－２の回転数は、予備実験などによって決定されており、単位時間当たりの流量に対応付けられて、補助記憶装置などに予めに記憶されている。

＜供給ポンプ４４４－２の制御＞
制御装置５００－２は、作動又は停止を示す制御信号を供給ポンプ４４４－２に送信する。制御装置５００－２が、作動を示す制御信号を供給ポンプ４４４－２に送信すると、供給ポンプ４４４－２は作動する。供給ポンプ４４４－２が作動することで、グルコース濃縮液タンク４４２－２に貯留されているグルコース濃縮液が供給管２２２－２に導出される。

制御装置５００－２が、停止を示す制御信号を供給ポンプ４４４－２に送信すると、供給ポンプ４４４－２は停止する。供給ポンプ４４４－２が停止することで、グルコース濃縮液の供給管２２２－２への導出は停止する。

制御装置５００－２は、供給ポンプ４４４－２の回転数を示す情報を制御信号に含めて供給ポンプ４４４－２に送信することもできる。供給ポンプ４４４－２は、制御信号が示す回転数で作動する。供給ポンプ４４４－２の回転数を変更することにより、グルコース濃縮液の単位時間当たりの流量（流速）を調整することができる。供給ポンプ４４４－２の回転数は、予備実験などによって決定されており、単位時間当たりの流量に対応付けられて、補助記憶装置などに予め記憶される。

＜供給ポンプ４５４－２の制御＞
制御装置５００－２は、作動又は停止を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信する。制御装置５００－２が、作動を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信すると、供給ポンプ４５４－２は作動する。供給ポンプ４５４－２が作動することで、培地タンク４５２－２に貯留されている新規培地が供給管２２２－２に導出される。

制御装置５００－２が、停止を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信すると、供給ポンプ４５４－２は停止する。供給ポンプ４５４－２が停止することで、新規培地の供給管２２２－２への導出は停止する。

制御装置５００－２は、供給ポンプ４５４－２の回転数を示す情報を制御信号に含めて供給ポンプ４５４－２に送信することもできる。供給ポンプ４５４－２は、制御信号が示す回転数で作動する。供給ポンプ４５４－２の回転数を変更することにより、新規培地の単位時間当たりの流量（流速）を調整することができる。供給ポンプ４５４－２の回転数は、予備実験などによって決定されており、単位時間当たりの流量に対応付けられて、補助記憶装置などに予め記憶される。

＜培地ヒーター４５６－２の制御＞
制御装置５００－２は、作動又は停止を示す制御信号を培地ヒーター４５６－２に送信する。制御部が、作動を示す制御信号を培地ヒーター４５６－２に送信すると、培地ヒーター４５６－２は作動する。培地ヒーター４５６－２が作動することで、培地タンク４５２－２に貯留されている新規培地は、培地ヒーター４５６－２によって加温されて供給管２２２－２に導出される。

制御装置５００－２が、停止を示す制御信号を培地ヒーター４５６－２に送信すると、培地ヒーター４５６－２は停止する。

制御装置５００－２は、培地ヒーター４５６－２の電流値を示す情報を制御信号に含めて培地ヒーター４５６－２に送信することもできる。培地ヒーター４５６－２は、制御信号が示す電流値で作動する。培地ヒーター４５６－２の電流値を変更することにより、新規培地を加温する温度を調整することができる。培地ヒーター４５６－２の電流値は、予備実験などによって決定されており、温度に対応付けられて、補助記憶装置などに予め記憶される。

＜循環ヒーター４６０－２の制御＞
制御装置５００－２は、作動又は停止を示す制御信号を循環ヒーター４６０－２に送信する。制御部が、作動を示す制御信号を循環ヒーター４６０－２に送信すると、循環ヒーター４６０－２は作動する。循環ヒーター４６０－２が作動することで、循環ヒーター４６０－２を通過する培地は、循環ヒーター４６０－２によって加温される。

制御装置５００－２が、停止を示す制御信号を循環ヒーター４６０－２に送信すると、循環ヒーター４６０－２は停止する。

制御装置５００－２は、循環ヒーター４６０－２の電流値を示す情報を制御信号に含めて循環ヒーター４６０－２に送信することもできる。循環ヒーター４６０－２は、制御信号が示す電流値で作動する。循環ヒーター４６０－２の電流値を変更することにより、循環ヒーター４６０－２を通過する培地の温度を調整することができる。循環ヒーター４６０－２の電流値は、予備実験などによって決定されており、温度に対応付けられて、補助記憶装置などに予め記憶される。

＜＜＜培養システム１－２の処理＞＞＞
図６は、培養システム１－２の処理の概要を示すタイムチャートである。図７は、培養システム１－２の処理によって成長する細胞凝集塊の状態を示す概略図である。

培養システム１－２の処理は、
播種処理と
間欠攪拌培養処理と
培地追加培養処理と
培地交換循環培養処理と
を有する。

＜＜播種処理＞＞
播種処理は、培養容器１１０－２に細胞懸濁液を準備する処理である。播種処理によって、培地に細胞が分散した細胞懸濁液を生成することができる。播種処理は、制御装置５００－２による処理でも、作業員による手作業でもよい。細胞同士が接触しやすくするために、培養容器１１０－２内の細胞懸濁液の液面が、導出口２３１－２よりも低くなるように準備すればよい。

図６に示すタイムチャートに沿って、間欠攪拌培養処理、培地追加培養処理、培地交換循環培養処理について説明する。

＜＜間欠攪拌培養処理＞＞
間欠攪拌培養処理は、初期段階における細胞凝集化処理である。間欠攪拌培養処理によって、細胞凝集塊が生成される。間欠攪拌培養処理は、図７（ａ）に示すように、攪拌と停止とを少なくとも１回実行する。間欠攪拌培養処理は、攪拌と停止とを複数回に亘って繰り返すのが好ましい。細胞懸濁液を攪拌することで、細胞同士が接触しやすい状態にして凝集化を促進する。攪拌を停止することにより、細胞同士が接触した状態を保ち、安定した細胞凝集塊を生成する。

図６に示す例では、間欠攪拌培養処理は、処理番号ＩＮ１～ＩＮ４、・・・である。図６に示す例では、攪拌と停止とを複数回に亘って繰り返す。間欠攪拌培養処理では、培養容器１１０－２内の培地の量（細胞懸濁液の量）は一定である。

＜供給ポンプ４３４－２及び供給ポンプ４４４－２、バルブ４２２－２、培地ヒーター４５６－２及び循環ヒーター４６０－２の制御＞
間欠攪拌培養処理では、制御装置５００－２は、停止を示す制御信号を供給ポンプ４３４－２及び供給ポンプ４４４－２に送信する。これにより、間欠攪拌培養処理では、ｐＨ調整剤及びグルコース濃縮液は、培地に供給されない。

また、間欠攪拌培養処理では、制御装置５００－２は、閉状態を示す制御信号をバルブ４２２－２に送信する。これにより、間欠攪拌培養処理では、酸素は、培地に供給されない。

間欠攪拌培養処理では、制御装置５００－２は、培地供給状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信する。これにより、間欠攪拌培養処理では、三方バルブ２５０－２は培地供給状態となる。

間欠攪拌培養処理では、制御装置５００－２は、停止を示す制御信号を培地ヒーター４５６－２及び循環ヒーター４６０－２に送信する。これにより、間欠攪拌培養処理では、培地ヒーター４５６－２及び循環ヒーター４６０－２は、作動せず停止した状態となる。

＜攪拌制御（処理番号ＩＮ１、ＩＮ３、・・・）＞
制御装置５００－２は、補助記憶装置などに記憶されている回転数を読み出し、マグネティックスターラー６１０－２に回転数を送信する。制御装置５００－２は、マグネティックスターラー６１０－２の駆動モータ６１４－２を作動させて攪拌子６１２－２を回転させる。これにより、攪拌子６１２－２が回転し、培地の攪拌が開始される。

＜停止制御（処理番号ＩＮ２、ＩＮ４、・・・）＞
制御装置５００－２は、攪拌を開始してから攪拌時間が経過した後に、停止する制御信号をマグネティックスターラー６１０－２に送信する。これにより、駆動モータ６１４－２は停止し、攪拌子６１２－２が静止する。攪拌子６１２－２の静止により、培地は徐々に減速して停止する。

＜２回目以降の攪拌と停止との繰り返し＞
２回目以降の攪拌（図６の処理番号ＩＮ３など）は、攪拌を停止させてから停止時間が経過した後に開始する。前述した攪拌制御を実行することで攪拌を開始する。

＜間欠攪拌培養処理の主な特徴＞
間欠攪拌培養処理では、攪拌と停止とが少なくとも１回実行される。攪拌と停止とは複数回繰り返して実行されるのが好ましい。攪拌と停止とを繰り返すことによって、安定した細胞凝集塊を徐々に成長させることができる（図７（ａ）参照）。

＜攪拌と停止とを繰り返す最大反復回数＞
攪拌と停止とを繰り返す最大反復回数は、間欠攪拌培養処理によって、細胞凝集塊が、所望する大きさとなり、所望する数に増えるまでの回数である。最大反復回数は、細胞の種類などに基づく。最大反復回数は、予備実験などによって決定されており、補助記憶装置などに予め記憶される。制御装置５００－２は、最大反復回数に達するまで、攪拌と停止とを繰り返す。

＜攪拌時間及び停止時間＞
駆動モータ６１４－２を回転させている攪拌時間や、駆動モータ６１４－２を停止させている停止時間も、細胞の種類や、目的とする細胞凝集塊の大きさなどに基づく。攪拌時間及び停止時間は、予備実験などによって決定されており、補助記憶装置などに予め記憶される。制御装置５００－２は、攪拌時間及び停止時間を読み出し、攪拌時間や停止時間に達したか否かを判断する。

＜その他＞
攪拌と停止とを繰り返す場合に、攪拌時間の各々は、全て同じ時間でも、互いに異なる時間でもよい。同様に、攪拌と停止とを繰り返す場合に、停止時間の各々は、全て同じ時間でも、互いに異なる時間でもよい。

カメラ３２０－２で撮像した画像に基づいて、細胞凝集塊の大きさや数を取得して、攪拌時間や、停止時間や、繰り返すか否かを決定してもよい。撮像した画像に様々な画像処理を施すことにより、細胞凝集塊の大きさや数を取得しやすい画像に変換するのが好ましい。

また、駆動モータ６１４－２を完全に停止させずに、遅く回転させて、遅い流速で培地を変位させてもよい。細胞や細胞凝集塊に加わる剪断応力が急に変化することを防止できる。

攪拌を開始するときや、攪拌を停止するときに、マグネティックスターラー６１０－２の駆動モータ６１４－２の速度を徐々に変化させてもよい。細胞や細胞凝集塊に加わる剪断応力を緩やかに変化させることができる。

攪拌している間に、駆動モータ６１４－２の回転方向を反転させてもよい。また、攪拌する度に駆動モータ６１４－２の回転方向を反転させてもよい。細胞同士が接触する可能性や、細胞凝集塊と細胞とが接触する可能性を変化させたり高めたりできる。

＜＜培地追加培養処理及び培地追加準備処理＞＞
培地追加培養処理は、中間段階における細胞凝集化処理である。培地追加培養処理によって、図７（ｂ）に示すように、培地を順次に追加することにより細胞凝集塊を成長させる。

培地を順次に追加することにより、細胞を分裂させて細胞を増やすとともに、細胞凝集塊を大きくする。細胞凝集塊に含まれていない細胞が分裂すると、新たに細胞凝集塊と接触することで細胞凝集塊を大きくする。細胞凝集塊に含まれている細胞が分裂すると、含まれている細胞凝集塊を大きくする。

培地追加培養処理の開始の時点では、細胞凝集塊は未だ小さい。このため、培地を循環させると環送管２３２－２などに入り込む可能性があり、培地追加培養処理では培地を循環させない。培地追加培養処理によって、細胞凝集塊を成長させて、環送管２３２－２に入り込まない程度までに大きくする。

図６に示す例では、培地追加培養処理は、処理番号ＡＤ１～ＡＤ２、・・・である。なお、図６に示すように、培地追加培養処理の前に、培地追加準備処理（処理番号ＰＡ１）を実行する。培地追加準備処理は、培地プライミング処理である。

なお、培地追加準備処理及び培地追加培養処理では、間欠攪拌培養処理に引き続き、ｐＨ調整剤、グルコース濃縮液及び酸素は、培地に供給されない。

＜培地追加準備処理（処理番号ＰＡ１）＞
制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を培地ヒーター４５６－２及び循環ヒーター４６０－２に送信する。これにより、培地を追加するよりも前に、培地ヒーター４５６－２及び循環ヒーター４６０－２が作動する。培地を追加するときには、培地を的確に加温することができる。

制御装置５００－２は、補助記憶装置などに記憶されている回転数を読み出し、マグネティックスターラー６１０－２に回転数を送信する。制御装置５００－２は、マグネティックスターラー６１０－２の駆動モータ６１４－２を作動させて攪拌子６１２－２を回転させる。これにより、所定の回転数で攪拌子６１２－２が回転し、改めて攪拌が開始される。

制御装置５００－２は、培地廃棄状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信する。これにより、三方バルブ２５０－２は、供給管２２４－２と廃棄管２６２－２とを連通させる。

制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信する。これにより、培地タンク４５２－２に貯留されている新規培地は、培地ヒーター４５６－２によって加温されて供給管２２２－２に導出される。

供給管２２２－２に導出された新規培地は、循環ヒーター４６０－２を通過して、供給管２２４－２を流動して三方バルブ２５０－２に到達する。三方バルブ２５０－２に到達した新規培地は、廃棄管２６２－２に向かって導かれ、廃液タンク２６０－２に廃棄される。これにより、循環ヒーター４６０－２が取り付けられている供給管、供給管２２４－２及び三方バルブ２５０－２を新規培地によって洗浄（培地プライミング）することができる。

培地プライミングは、次のように実行される。培地タンク４５２－２に貯留されている新規の培地を、供給ポンプ４５４－２を用いて供給管２２２－２へ流動させる。流動する培地は、培地ヒーター４５６－２と循環ヒーター４６０－２の供給路及び三方バルブ２５０－２を経由して廃棄管２６２－２を通って廃液タンク２６０－２に到達する。流動させる培地によって、これらの管などを洗浄することを培地プライミングと称する。

制御装置５００－２は、所定の時間が経過した後に、停止を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信する。これにより、新規培地の供給管２２２－２への導出が停止し、培地プライミングが終了する。所定の時間は、細胞の種類や供給ポンプ４５４－２の回転数に基づく。所定の時間は、予備実験などによって決定されており、予め補助記憶装置などに記憶されている。

＜培地追加培養処理＞
培地追加準備処理（ＰＡ１）の後、培地追加培養処理が実行される。培地追加培養処理は、図６に示す処理番号ＡＤ１～ＡＤ２、・・・である。

＜培地追加処理（処理番号ＡＤ１）＞

制御装置５００－２は、培地供給状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信する。これにより、三方バルブ２５０－２は培地供給状態となる。なお、前述したように、培地ヒーター４５６－２及び循環ヒーター４６０－２は既に作動している。

制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信する。これにより、培地タンク４５２－２に貯留されている新規培地は、培地ヒーター４５６－２によって加温されて供給管２２２－２に導出される。

供給管２２２－２に導出された新規培地は、循環ヒーター４６０－２によって加温され、供給管２２４－２を流動して三方バルブ２５０－２に到達する。三方バルブ２５０－２に到達した新規培地は、供給管２２６－２に向かって導かれ、導入口２２７－２から培養容器１１０－２に導入される。このようにして、新規培地が培養容器１１０－２に追加される。

制御装置５００－２は、所定の時間が経過した後に、停止を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信する。これにより、新規培地の培養容器１１０－２への１回目の追加が完了する。

所定の時間は、追加する培地の量に対応する時間である。所定の時間は、細胞の種類や供給ポンプ４５４－２の回転数などに基づく。所定の時間は、予備実験などによって決定されており、予め補助記憶装置などに記憶されている。

制御装置５００－２は、培地ヒーター４５６－２及び循環ヒーター４６０－２にも停止を示す制御信号を送信する。これにより、供給ポンプ４５４－２、培地ヒーター４５６－２及び循環ヒーター４６０－２は停止する。

＜培地追加処理（処理番号ＡＤ２）＞
培地追加処理（処理番号ＡＤ２）は、前述した培地追加処理（処理番号ＡＤ１）によって培地が追加された後、所定の時間を経た後に、再び培地を追加する処理である。

制御装置５００－２は、新規培地の培養容器１１０－２への追加が完了してから所定の時間が経過した後に、作動を示す制御信号を培地ヒーター４５６－２及び循環ヒーター４６０－２に送信する。これにより、次に培地を追加するよりも前に、培地ヒーター４５６－２及び循環ヒーター４６０－２が作動する。培地を追加するときには、培地を的確に加温することができる。

なお、三方バルブ２５０－２は、既に培地廃棄状態となっており、供給管２２４－２と廃棄管２６２－２とは連通している。

制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信する。これにより、培地タンク４５２－２に貯留されている新規培地は、培地ヒーター４５６－２によって加温されて供給管２２２－２に導出される。

供給管２２２－２に導出された新規培地は、循環ヒーター４６０－２によって加温され、供給管２２４－２を流動して三方バルブ２５０－２を経て、供給管２２６－２の導入口２２７－２から培養容器１１０－２に導入される。このようにして、再び新規培地が培養容器１１０－２に追加される。

制御装置５００－２は、所定の時間が経過した後に、停止を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信する。これにより、新規培地の培養容器１１０－２への２回目の追加が完了する。

所定の時間は、追加する培地の量に対応する時間である。所定の時間は、細胞の種類や供給ポンプ４５４－２の回転数などに基づく。所定の時間は、予備実験などによって決定されており、予め補助記憶装置などに記憶されている。なお、所定の時間は、１回目の新規培地の追加の所定の時間と同じ時間でも、異なる時間でもよい。

＜培地追加処理（処理番号ＡＤ２以降）＞
処理番号ＡＤ１及びＡＤ２と同様にして、培地の追加を、複数回に亘って繰り返すことができる。

＜液面の位置及び培地追加培養処理の終了＞
新規培地を培養容器１１０－２に追加するたびに、培養容器１１０－２に貯留されている細胞懸濁液の液面は徐々に高くなる。培地の追加により、細胞懸濁液の液面が、導出口２３１－２よりも高くなったときに、培地追加培養処理を終了する。

細胞懸濁液の液面を導出口２３１－２よりも高くすることで、培地を導出口２３１－２から環送管２３２－２に導出できる状態となる。

＜培地追加培養処理の特徴＞
培地追加培養処理は、培地を追加することによって、細胞をさらに成長させ分裂させて、細胞凝集塊を大きくする。培地追加培養処理では、少なくとも１回、培地が追加される。培地追加培養処理では、複数回、培地を追加するのが好ましい。

培地を追加する回数や追加する培地の量は、細胞の種類や所望する凝集塊の大きさなどに基づく。これらも、予備実験などによって決定されており、予め補助記憶装置などに記憶されている。

＜その他＞
培地を追加する量は、追加の度に同じ量でもよいし、追加毎に互いに異なる量でもよい。

カメラ３２０－２で撮像した画像に基づいて、細胞凝集塊の大きさや数を取得して、追加する培地の量や追加する回数などを決定してもよい。撮像した画像に様々な画像処理を施すことにより、細胞凝集塊の大きさや数を取得しやすい画像に変換するのが好ましい。

＜＜培地交換循環培養処理及び培地循環準備処理＞＞
培地交換循環培養処理は、最終段階における細胞凝集化処理である。培地交換循環培養処理によって、細胞凝集塊を目的とする最終段階まで成長させる（大きくする）。培地を順次に交換することで、新たな培地を供給し、細胞をさらに分裂させて細胞を増やして細胞凝集塊を大きくする。さらに、培地を循環させるとともに、ｐＨ調整剤などを追加することで、培地だけでなく、細胞の成長に必要な栄養も供給して、細胞をさらに分裂させて細胞を増やして、細胞凝集塊を大きくする。

培地追加培養処理の最終段階で、細胞凝集塊は、既に環送管２３２－２などに入り込まない程度に大きく成長している。このため、培地交換循環培養処理では、培地の供給では不足する栄養分を、培地を循環させることで、ｐＨ調整剤やグルコース濃縮液や溶存酸素量を追加する。最終的に所望する大きさの細胞凝集塊にすることができる。

図６に示す例では、培地交換循環培養処理は、処理番号ＥＸ１－１～ＥＸ１－３、ＥＸ２－１～ＥＸ２－３、ＥＸ３－１～ＥＸ３－３、・・・である。培地交換循環培養処理では、培地の排出と供給と循環を複数回繰り返す。

なお、図６に示すように、培地交換循環培養処理の前に、培地循環準備処理（処理番号ＰＥ１～ＰＥ３）を実行する。培地循環準備処理は、循環プライミング処理である。

＜培地循環準備処理（処理番号ＰＥ１～ＰＥ３）＞

前述したように、培地ヒーター４５６－２及び循環ヒーター４６０－２は、既に作動している。また、培地循環準備処理では、培地追加培養処理に引き続き、ｐＨ調整剤、グルコース濃縮液及び酸素は、培地に供給されない。

＜循環プライミング（処理番号ＰＥ１）＞
制御装置５００－２は、培地廃棄状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信する。これにより、三方バルブ２５０－２は培地廃棄状態となる。

制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信する。これにより、循環ポンプ２１０－２が作動する。循環ポンプ２１０－２の作動により、培養容器１１０－２に貯留されている培地が、導出口２３１－２を介して環送管２３２－２に導出される。環送管２３２－２に導出された培地は、培養容器１１０－２→導出口２３１－２→環送管２３２－２→環送管２３４－２→環送管２３６－２→循環ポンプ２１０－２→環送管２３８－２→酸素供給モジュール４２０－２→供給管２２２－２→循環ヒーター４６０－２→供給管２２４－２→廃棄管２６２－２のようにして、廃液タンク２６０－２に廃棄される。

制御装置５００－２は、液面センサ３１８－２から出力された検出信号から、細胞懸濁液の液面が導出口２３１－２よりも低くなったときに、停止を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信する。これにより、循環ポンプ２１０－２は停止する。

これにより、循環プライミングが終了する。循環プライミングにより、環送管２３２－２～２３８－２、循環ポンプ２１０－２、酸素供給モジュール４２０－２、供給管２２２－２～２２４－２、循環ヒーター４６０－２、三方バルブ２５０－２を、培養容器１１０－２に収容されている培地（環送培地）によって洗浄することができる。

＜追加（処理番号ＰＥ２）＞
制御装置５００－２は、培地供給状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信する。これにより、三方バルブ２５０－２は培地供給状態となる。

制御装置５００－２は、停止を示す制御信号を循環ヒーター４６０－２に送信する。これにより、循環ヒーター４６０－２は停止する。なお、培地ヒーター４５６－２は既に作動している。

制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信する。これにより、培地タンク４５２－２に貯留されている新規培地は、培地ヒーター４５６－２によって加温されて供給管２２２－２に導出される。

供給管２２２－２に導出された新規培地は、循環ヒーター４６０－２によって加温され、供給管２２４－２を流動して三方バルブ２５０－２に到達する。三方バルブ２５０－２に到達した新規培地は、供給管２２６－２に向かって導かれ、導入口２２７－２から培養容器１１０－２に導入される。このようにして、新規培地が培養容器１１０－２に追加される。

制御装置５００－２は、液面センサ３１８－２から出力された検出信号から、細胞懸濁液の液面が導出口２３１－２よりも高くなったときに、停止を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信する。これにより、供給ポンプ４５４－２は停止する。

制御装置５００－２は、停止を示す制御信号を培地ヒーター４５６－２に送信する。これにより、培地ヒーター４５６－２は停止する。

このようにして、新規培地を培養容器１１０－２に追加することができる。

＜循環１（処理番号ＰＥ３）＞
制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を循環ヒーター４６０－２に送信する。これにより、循環ヒーター４６０－２が作動する。これにより、培地を循環させるよりも前に、循環ヒーター４６０－２が作動する。培地を循環させるときに、培地を的確に加温することができる。なお、培地ヒーター４５６－２は、停止している。

制御装置５００－２は、バルブ４２２－２の開状態を示す制御信号をバルブ４２２－２に送信する。バルブ４２２－２を開状態にすることで、酸素供給モジュール４２０－２から、循環する培地に酸素を供給する。

制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を供給ポンプ４３４－２に送信する。供給ポンプ４３４－２を作動させることで、ｐＨ調整剤タンク４３２－２に収容されているｐＨ調整剤を、循環する培地に供給する。

制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を供給ポンプ４４４－２に送信する。供給ポンプ４４４－２を作動させることで、グルコース濃縮液タンク４４２－２に収容されているグルコース濃縮液を、循環する培地に供給する。

制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信する。これにより、循環ポンプ２１０－２が作動する。なお、前述した追加（処理番号ＰＥ２）で、三方バルブ２５０－２は培地供給状態となっている。

循環ポンプ２１０－２の作動により、培養容器１１０－２に貯留されている培地が、導出口２３１－２を介して環送管２３２－２に導出される。環送管２３２－２に導出された培地（環送培地）は、培養容器１１０－２→導出口２３１－２→環送管２３２－２→環送管２３４－２→環送管２３６－２→循環ポンプ２１０－２→環送管２３８－２→酸素供給モジュール４２０－２→供給管２２２－２→循環ヒーター４６０－２→供給管２２４－２→供給管２２６－２→導入口２２７－２→培養容器１１０－２のように循環する。

この後の処理では、循環している培地への酸素の供給とｐＨ調整剤の供給とグルコース濃縮液の供給は、継続される。

制御装置５００－２は、液面センサ３１８－２から出力された検出信号から、細胞懸濁液の液面が導出口２３１－２よりも低くなったときに、停止を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信する。これにより、循環ポンプ２１０－２は停止する。

＜培地交換循環培養処理＞
前述した培地循環準備処理（処理番号ＰＥ１～ＰＥ３）の後、培地交換循環培養処理が実行される。

＜排出（処理番号ＥＸ１－１）＞
制御装置５００－２は、培地の排出よりも前に、作動を示す制御信号を培地ヒーター４５６－２に送信する。培地ヒーター４５６－２が作動する。これにより、培地を循環させるよりも前に、培地ヒーター４５６－２が作動する。培地を循環させるときに、培地を的確に加温することができる。なお、循環ヒーター４６０－２は既に作動している。なお、培地ヒーター４５６－２は、停止している。

次に、制御装置５００－２は、培地廃棄状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信する。これにより、三方バルブ２５０－２は、培地廃棄状態となる。

次に、制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信する。これにより、循環ポンプ２１０－２が作動する。循環ポンプ２１０－２の作動により、培養容器１１０－２に貯留されている培地が、導出口２３１－２を介して環送管２３２－２に導出される。環送管２３２－２に導出された培地は、培養容器１１０－２→導出口２３１－２→環送管２３２－２→環送管２３４－２→環送管２３６－２→循環ポンプ２１０－２→環送管２３８－２→酸素供給モジュール４２０－２→供給管２２２－２→循環ヒーター４６０－２→供給管２２４－２→廃棄管２６２－２と経由して、廃液タンク２６０－２に廃棄される。すなわち、細胞の成長に用いた培地を廃棄する。

次に、制御装置５００－２は、液面センサ３１８－２から出力された検出信号から、細胞懸濁液の液面が導出口２３１－２よりも低くなったときに、停止を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信する。これにより、循環ポンプ２１０－２は、停止する。

＜供給（処理番号ＥＸ１－２）＞
制御装置５００－２は、培地供給状態を示す制御信号を三方バルブ２５０－２に送信する。これにより、三方バルブ２５０－２は培地供給状態となる。

制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を培地ヒーター４５６－２に送信する。これにより、を培地ヒーター４５６－２は作動する。なお、循環ヒーター４６０－２は、既に作動している。

次に、制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を供給ポンプ４５４－２に送信する。これにより、培地タンク４５２－２に貯留されている新規培地は、培地ヒーター４５６－２によって加温されて供給管２２２－２に導出される。

供給管２２２－２に導出された新規培地は、循環ヒーター４６０－２を通過して、供給管２２４－２を流動して三方バルブ２５０－２に到達する。三方バルブ２５０－２に到達した新規培地は、供給管２２６－２に向かって導かれ、培養容器１１０－２に導入される。

制御装置５００－２は、液面センサ３１８－２から出力された検出信号から、細胞懸濁液の液面が導出口２３１－２よりも高くなったときに、供給ポンプ４５４－２及び培地ヒーター４５６－２を停止する。このようにして、新規培地を培養容器１１０－２に供給することができる。

＜循環２（処理番号ＥＸ１－３）＞
制御装置５００－２は、作動を示す制御信号を循環ポンプ２１０－２に送信する。これにより、循環ポンプ２１０－２が作動する。なお、前述した追加（処理番号ＰＥ２）で、三方バルブ２５０－２は培地供給状態となっている。循環ポンプ２１０－２の作動により、培養容器１１０－２に貯留されている培地が、導出口２３１－２を介して環送管２３２－２に導出される。環送管２３２－２に導出された培地は、培養容器１１０－２→導出口２３１－２→環送管２３２－２→環送管２３４－２→環送管２３６－２→循環ポンプ２１０－２→環送管２３８－２→酸素供給モジュール４２０－２→供給管２２２－２→循環ヒーター４６０－２→供給管２２４－２→供給管２２６－２→導入口２２７－２→培養容器１１０－２のように循環する。

＜排出（処理番号ＥＸ１－１）、供給（処理番号ＥＸ１－２）、循環２（処理番号ＥＸ１－３）以降の処理＞
排出（処理番号ＥＸ１－１）、供給（処理番号ＥＸ１－２）、循環２（処理番号ＥＸ１－３）と同様にして、排出、供給、循環の処理を複数回に亘って繰り返す（ＥＸ２－１～ＥＸ２－３、ＥＸ３－１～ＥＸ３－３、・・・）。

排出、供給、循環の処理を複数回に亘って繰り返すことによって、細胞凝集塊を所望する目的とする最終段階まで成長させる（大きくする）ことができる。

＜培地の排出、培地の供給、培地の循環の繰り返し＞
培地の排出、培地の供給、培地の循環を繰り返す。繰り返す回数は、最終的に所望する細胞凝集塊の大きさや数などに基づく。繰り返す回数は、予備実験などで定めることができる。

＜循環ポンプ２１０－２による流速＞
循環ポンプ２１０－２の回転数によって、循環する培地の単位時間当たりの流量（流速）が定まる。培地交換循環培養処理では、目的とする最終段階まで細胞凝集塊を成長させる。細胞凝集塊が重くなり、培養容器１１０－２の底に沈みやすくなる。このため、循環ポンプ２１０－２の回転数を大きくして、培地の流速を早くすることで、細胞凝集塊を浮遊させることができる。細胞凝集塊を浮遊させることで、培養容器１１０－２の底面との接触を防止することができる。

細胞凝集塊の大きさに応じた循環ポンプ２１０－２の回転数は、予備実験などによって決定できる。さらに、培養開始からの経過時間に応じた細胞凝集塊の大きさも、予備実験などによって決定できる。これらの関係から、循環ポンプ２１０－２の回転数を、培養開始からの経過時間などに対応付けて、予め補助記憶装置などの記憶部に記憶されることができる。

制御装置５００－２は、培養開始からの経過時間などに応じて循環ポンプ２１０－２の回転数を読み出し、循環ポンプ２１０－２を制御する。細胞凝集塊の成長（細胞凝集塊の大きさなど）に応じて、駆動モータ（図示せず）を回転させる。細胞凝集塊を浮遊させた状態を維持して的確に成長させることができる。

ｐＨ調整剤、グルコース濃縮液及び溶存酸素量は、細胞の種類や所望する凝集塊の大きさなどに応じて定めることができる。ｐＨ調整剤、グルコース濃縮液及び溶存酸素量も、予備実験などによって決定できる。

カメラ３２０－２で撮像したデータを画像解析などで、細胞凝集塊の大きさや数を取得して、終了するか否かを判断してもよい。撮像した画像に様々な画像処理を施すことにより、細胞凝集塊の大きさや数を取得しやすい画像に変換するのが好ましい。

＜＜＜＜第３の実施の形態の詳細＞＞＞＞
以下に、第３の実施の形態について図面に基づいて説明する。図８は、第３の実施の形態による培養システム１－３の詳細を示すブロック図である。図９は、培養システム１－３の処理の概要を示すタイムチャートである。なお、図８に示す矢印を有する破線は、制御関連の信号の入力や出力を示す。図８で破線で囲んだ２つの領域は、それぞれ、遮光する構成要素を示す遮光部分ＳＰと、冷却した構成要素を示す冷却部分ＣＰとである。

＜＜＜培養システム１－３の構成＞＞＞
図８では、図３に示した第２の実施の形態による培養システム１－２と同様の構成要素については、同じ符号を付した。第２の実施の形態による培養システム１－２と異なる構成について、説明する。

第２の実施の形態による培養システム１－２では、調整装置４００－２として、ｐＨ調整剤供給部４３０－２（ｐＨ調整剤タンク４３２－２及び供給ポンプ４３４－２）と、グルコース濃縮液供給部４４０－２（グルコース濃縮液タンク４４２－２及び供給ポンプ４４４－２）とを有する。一方、第３の実施の形態による培養システム１－３は、ｐＨ調整剤供給部４３０－２及びグルコース濃縮液供給部４４０－２の代替の装置を有する。

また、第２の実施の形態による培養システム１－２は、予備実験などで予め定められた条件に従って制御するシステムであった。これに対して、第３の実施の形態による培養システム１－３は、培養容器１１０－２で培養されている細胞や細胞凝集塊をカメラ３２０－２で撮像する。撮像データから細胞凝集塊のサイズなどを取得して、培養終了のタイミングを判断するシステムである。なお、取得した細胞凝集塊のサイズによって、培養条件、特に、攪拌条件や攪拌速度を決定してもよい。

＜＜調整装置４００－３＞＞
調整装置４００－３は、ｐＨ調整剤供給部４３０－２及びグルコース濃縮液供給部４４０－２の代わりに、
透析モジュール４７２－３と、
透析環送ポンプ４７４－３と、
透析供給ポンプ４７６－３と、
透析液タンク４７８－３と、
を有する。

なお、調整装置４００－３は、
培地供給部４５０－２
培地タンク４５２－２
供給ポンプ４５４－２
培地ヒーター４５６－２
循環ヒーター４６０－２
も有する。これらは、第２の実施の形態による培養システム１－２と同様の構成であり、同様に機能する。

＜透析モジュール４７２－３＞
透析モジュール４７２－３は、培養容器１１０－２内の細胞の成長に伴って排出された老廃物などをろ過することで除去し、細胞の成長に必要な成分（例えば、グルコースやアミノ酸やビタミンや無機塩類など）を培地に供給する。透析モジュール４７２－３は、環送管２３８－２の途中に配置される。

＜透析環送ポンプ４７４－３＞
透析環送ポンプ４７４－３は、透析モジュール４７２－３で老廃物などが除去された液体を透析液タンク４７８－３に導出する。

＜透析供給ポンプ４７６－３＞
透析供給ポンプ４７６－３は、透析液タンク４７８－３に貯留されている透析液を透析モジュール４７２－３に供給する。これにより、細胞の成長に必要な成分を培地に供給することができる。

＜透析液タンク４７８－３＞
透析液タンク４７８－３には、透析液が貯留されている。透析液には、グルコースやアミノ酸やビタミンや無機塩類などが十分に含まれている。例えば、透析液は、前述した基礎培地であるDMEM、DMEMHG、EMEM、IMDM（Iscove's Modified Dulbecco's Medium）、GMEM（Glasgow's MEM）、RPMI-1640、α-MEM、Ham's Medium F-12、Ham's Medium F-10、Ham's Medium F12K・・・などである。さらに、添加物であるアミノ酸、ビタミン、無機塩類、タンパク質（成長因子）、グルコース、抗生物質、シグナル伝達阻害剤、還元剤、緩衝剤等を添加してもよい。

第２の実施の形態による培養システム１－２では、ｐＨ調整剤及びグルコース濃縮液を細胞の成長に必要な成分として循環培地に追加する。これに対して、第３の実施の形態による培養システム１－３では、透析モジュール４７２－３を用いて、透析環送ポンプ４７４－３及び透析供給ポンプ４７６－３を動作させる。これにより、透析モジュールを介して培地に含まれている老廃物などを除去しつつ、透析液に含まれる栄養素などを培地に追加することができる。

＜＜遮光部分ＳＰ＞＞
図８に示すように、培養容器１１０－２と、環送管２３２－２と、環送管２３４－２と、環送管２３６－２と、環送管２３８－２と、細胞－培地分離フィルター１２０－２と、サンプリングポート１３０－２と、透析モジュール４７２－３と、酸素供給モジュール４２０－２と、供給管２２２－２と、供給管２２４－２と、供給管２２６－２と、透析液タンク４７８－３と、培地供給部４５０－２とは、遮光部材（遮光部分ＳＰ）によって遮光されている。遮光することにより、添加物等の光劣化や分解を防ぐとともに、監視部３０による監視結果の精度、例えば、培地成分の測定や、撮像等の精度を向上させることができる。

＜＜冷却部分ＣＰ＞＞
透析液タンク４７８－３と、培地タンク４５２－２とは、低温恒温槽（冷却部分ＣＰ）によって冷却されている。透析液タンク４７８－３と、培地タンク４５２－２とを冷却することにより、添加物等の劣化や分解を防ぐことができる。

＜＜＜培養システム１－３の処理＞＞＞
図９は、培養システム１－３の処理の概要を示すタイムチャートである。培養システム１－３の処理では、透析モジュール４７２－３と、カメラ３２０－２とを用いる。なお、以下では、培養システム１－２の処理と同様の処理については、省略する。

前述したように、カメラ３２０－２は、培養容器１１０－２で培養されている細胞や細胞凝集塊を撮像する。カメラ３２０－２によって撮像された撮像データから、細胞凝集塊のサイズなどを取得できる。

図９に示すように、間欠攪拌培養処理（処理番号ＩＮ１～）及び培地追加準備処理（ＰＡ１）までは、培養システム１－２と同様に処理される。

＜＜カメラモニタリングによる処理＞＞
培地追加準備処理（ＡＤ１～）から終了まで、制御装置５００－２は、カメラモニタリングによる処理を実行する。カメラモニタリングによる処理は、カメラ３２０－２によって撮像された撮像データから取得した細胞凝集塊のサイズを用いた処理である。

制御装置５００－２は、細胞凝集塊のサイズが所定のサイズ以上となったか否かを判断し、細胞凝集塊のサイズが所定のサイズ以上となった場合には、細胞凝集塊のサイズに応じて、攪拌装置６００－２の駆動モータ６１４－２の回転数（攪拌速度）や、循環ポンプ２１０－２の流量を制御する。このようにすることで、細胞凝集塊の成長に従って、適した制御をすることができる。

＜＜＜透析モジュール４７２－３を用いた処理＞＞＞
培地循環準備処理（ＰＥ２～）から終了まで、制御装置５００－２は、透析環送ポンプ４７４－３及び透析供給ポンプ４７６－３を、モニタリングしているグルコース濃度、乳酸濃度、ｐＨを指標として動作させる。例えば、循環ポンプ２１０－２の流量、グルコース濃度、乳酸濃度、ｐＨに応じて、透析環送ポンプ４７４－３及び透析供給ポンプ４７６－３を動作させる。このようにすることで、培地の流量に応じて、グルコースやアミノ酸やビタミンや無機塩類などを培地に追加することができる。

＜＜＜＜実施の形態の範囲＞＞＞＞
上述したように、第１の実施の形態及び第３の実施の形態を記載した。しかし、この開示の一部をなす記載及び図面は、限定するものと理解すべきでない。ここで記載していない様々な実施の形態等が含まれる。

＜＜＜＜発明の実施態様＞＞＞＞
＜＜第１の態様＞＞
培養システムの第１の態様によれば、
液体培養により細胞凝集塊を形成する培養システムであって、
液体を収容し、液体を導出する導出口と液体を導入する導入口とを有する培養部と、
前記導出口と前記導入口とを液体導通可能にする経路部と、
前記培養部と前記経路部との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を監視可能な監視部と、
前記培養部と前記経路部との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を調整可能な調整部と、
前記監視部の監視結果に基づいて前記調整部を制御可能な制御部と、を備える培養システムが提供される。

液体中の成分や液体の性状を監視し、その監視結果に基づいて、液体中の成分や液体の性状を調整するので、的確に細胞を成長させて細胞凝集塊を形成することができる。

＜＜第２の態様＞＞
培養システムの第２の態様は、第１の態様において、
前記培養部内の液体を攪拌する攪拌部をさらに備え、
前記制御部は、所定の攪拌条件に基づいて前記攪拌部を制御する。

＜＜第３の態様＞＞
培養システムの第３の態様は、第２の態様において、
前記液体培養は、前記攪拌部による攪拌によって液体中の細胞が浮遊される浮遊培養である。

＜＜第４の態様＞＞
培養システムの第４の態様は、第２の態様において、
前記攪拌部は、液体を流動させる可動体を有する。

＜＜第５の態様＞＞
培養システムの第５の態様は、第２の態様において、
前記攪拌部は、前記培養部を振盪させる振盪機構を有する。

＜＜第６の態様＞＞
培養システムの第６の態様は、第２の態様において、
前記所定の攪拌条件は、細胞の核形成及び細胞凝集塊のサイズに基づいて予め決定された条件である。

監視部は、液体中の成分と液体の性状とのうちの少なくとも一方を監視する。監視部は、監視した結果、少なくとも一つの性状情報や、少なくとも一つの成分情報や、細胞凝集塊のサイズに関するサイズ情報などの各種の情報を出力する。所定の攪拌条件は、監視部から出力された各種の情報に基づいて決定される。

例えば、監視部は、後述するように、細胞凝集塊を撮像する撮像部を有する。撮像部は、細胞凝集塊の大きさを決定できるサイズ情報を出力する。制御部は、監視部が出力したサイズ情報を取得する。制御部は、サイズ情報から細胞凝集塊の大きさを決定することができる。制御部は、細胞凝集塊の大きさに基づいて所定の攪拌条件を決定する。例えば、細胞凝集塊の大きさに応じて攪拌速度を決定する。

細胞同士を接触する可能性を高めつつ、細胞凝集塊に加わる剪断応力が大きくならない程度（一旦、形成された細胞凝集塊が分断されない程度）に攪拌することができる。

＜＜第７の態様＞＞
培養システムの第９の態様は、第１の態様ないし第６の態様において、
前記培養部及び前記経路部の少なくとも一部を内部に収納可能な恒温槽を、さらに備える。

安定した環境下で細胞凝集塊を的確に成長させることができる。

＜＜第８の態様＞＞
培養システムの第８の態様は、第１の態様ないし第７の態様において、
前記培養部及び前記経路部の液体を外部から加温可能な外部ヒーターを、さらに備える。

外部ヒーターによって液体を温めることで、細胞凝集塊の形成に適切な環境にすることができる。

＜＜第９の態様＞＞
培養システムの第９の態様は、第１の態様ないし第８の態様において、
前記導出口は、培養開始時の液体の液面よりも高い。

フィルター又は物理的な機構などにより、成長していない細胞や小さい細胞凝集塊が、導出口から排出されるのを防止できる。

＜＜第１０の態様＞＞
培養システムの第１０の態様は、第１の態様ないし第９の態様において、
前記監視部は、液体の性状に関する情報として、液体の温度に関する情報と、液体の水素イオン濃度に関する情報と、液体中の溶存酸素濃度に関する情報と、のうちの少なくとも一つの性状情報を出力可能であり、
前記制御部は、前記監視部が出力した前記少なくとも一つの性状情報を取得する。

監視部は、取得した少なくとも一つの性状情報を用いて、調整部や攪拌部などを制御することができる。

＜＜第１１の態様＞＞
培養システムの第１１の態様は、第１の態様ないし第１０の態様において、
前記監視部は、液体中の成分に関する情報として、電解質に関する情報、アミノ酸に関する情報、グルコースに関する情報、乳酸に関する情報のうちの少なくとも一つの成分情報を出力可能であり、
前記制御部は、前記監視部が出力した前記少なくとも一つの成分情報を取得する。

監視部は、取得した少なくとも一つの成分情報を用いて、調整部や攪拌部などを制御することができる。

＜＜第１２の態様＞＞
培養システムの第１２の態様は、第１の態様ないし第１１の態様において、
前記監視部は、前記培養部内の細胞凝集塊のサイズに関するサイズ情報を出力可能であり、
前記制御部は、前記監視部が出力したサイズ情報を取得する。

監視部は、取得したサイズ情報を用いて、調整部や攪拌部などを制御することができる。

＜＜第１３の態様＞＞
培養システムの第１３の態様は、第１２の態様において、
前記監視部は、前記培養部の細胞凝集塊を撮像する撮像部を有し、
前記制御部は、細胞凝集塊の撮像データから細胞凝集塊のサイズを前記サイズ情報として取得する。

＜＜第１４の態様＞＞
培養システムの第１４の態様は、第１の態様ないし第１３の態様において、
前記調整部は、液体に必要成分を付与する成分付与部及び／又は液体から不要成分を除去する成分除去部を有し、
前記制御部は、前記監視部の監視結果に基づいて、前記成分付与部及び／又は前記成分除去部を制御し、液体中の成分及び／又は液体の性状を調整する、第１の態様ないし１３のいずれか一項に記載の培養システム。

制御部は、監視部が出力した監視結果に基づいて、成分付与部や成分除去部を制御する。成分付与部や成分除去部の制御により、液体中の成分や液体の性状を調整することができる。液体中の成分や液体の性状を調整することにより、培養部の環境を細胞凝集塊の成長に適切な状態にすることができる。

＜＜第１５の態様＞＞
培養システムの第１５の態様は、第１の態様ないし第１４の態様において、
前記調整部は、培養に必要な気体成分を液体に供給可能な気体交換膜を有する。

培養に必要な気体成分の供給により、培養部の環境を細胞凝集塊の成長に適切な状態にすることができる。

＜＜第１６の態様＞＞
培養システムの第１６の態様は、第１５の態様において、
前記気体交換膜は、シリコーン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン及びポリメチルペンテンのいずれか一つからなる中空糸ガス交換膜である。

中空糸ガス交換膜を用いるので、目詰まりしにくい均質膜により長期間の使用が可能となり、システムの小型化を図ることができる。

＜＜第１７の態様＞＞
培養システムの第１７の態様は、第１の態様ないし第１６の態様において、
前記調整部は、透析膜を有する。

調整部は、透析膜を有するので、長期間に亘って培地を使用し続けることができる。

＜＜第１８の態様＞＞
培養システムの第１８の態様は、第１の態様ないし第１７の態様において、
前記制御部は、前記監視部の監視結果に基づいて、前記調整部を制御して、液体にｐＨ調整剤を添加して液体の水素イオン濃度を調整する。

細胞の培養に適切な水素イオン濃度範囲に維持することができる。

＜＜第１９の態様＞＞
培養システムの第１９の態様は、第１の態様ないし第１８の態様において、
前記監視部は、液体と接する気体中の二酸化炭素濃度に関する情報を、さらに、出力可能であり、
前記制御部は、前記監視部の二酸化炭素濃度に関する情報に基づいて、前記調整部を制御して、二酸化炭素を供給して液体の水素イオン濃度を調整する。

二酸化炭素濃度に関する情報も利用することで、細胞を培養する環境を的確に維持することができる。

＜＜第２０の態様＞＞
培養システムの第２０の態様は、第１の態様ないし第１９の態様において、
前記調整部は、調整用の成分毎の流量を調整する流量調整部を有し、
前記制御部は、前記監視部の監視結果に基づいて、前記流量調整部を制御する。

成分毎に流量を調整できるので、細胞凝集塊の成長に必要な成分を過不足なく培養部に供給することができる。

＜＜第２１の態様＞＞
培養システムの第２１の態様は、第１の態様ないし第２０の態様において、
前記調整部は、着脱可能なパネルに設けられる。

調整部を着脱可能なパネルに設けたことにより、調整部に関連する部材や部品などの交換作業などを容易にすることができる。

＜＜第２２の態様＞＞
培養システムの第２２の態様は、第１の態様ないし第２１の態様において、
前記経路部から液体を排出可能な廃棄部７０を、さらに備える。

廃棄部７０に液体を排出できるので、培養部に収容する液体の液体中の成分や液体の性状を細胞凝集塊の成長に必要なもののみに調整できる。培養部に収容する液体を適量に調整することができる。

＜＜第２３の態様＞＞
培養システムの第２３の態様は、第２２の態様において、
前記経路部から液体を前記廃棄部７０に排出させる排出機構７２を、さらに備え、
前記制御部は、前記排出機構７２を制御して、前記培養部の液体を、循環プライミングとして前記経路部に流動させた後に、前記廃棄部７０に排出させる。

培養部の液体を、循環プライミングとして経路部に流動させて排出するので、培養部の液体を有効に活用することができる。

＜＜第２４の態様＞＞
培養システムの第２４の態様は、第１の態様ないし第２３の態様において、
前記制御部は、前記監視部の監視結果に基づいて、液体中の成分及び／又は液体の性状を所定の値又は所定の範囲に制御する。

細胞凝集塊の成長の程度や液体の状態に応じて、細胞凝集塊を適切に成長させ続けることができる。

＜＜第２５の態様＞＞
培養システムの第２５の態様は、第１の態様ないし第２４の態様において、
前記制御部は、前記調整部を制御して、培養の進行に基づいて、前記培養部の液体の量を培養開始時の液体の量よりも多くする。

細胞の大きさや細胞凝集塊の成長の程度に応じて、液体の量を定めるので、細胞や細胞凝集塊が培養部から導出されることを防止して、細胞や細胞凝集塊を培養部内に留まらせて細胞凝集塊を成長させることができる。

＜＜第２６の態様＞＞
培養システムの第２６の態様は、第２５の態様において、
前記制御部は、
前記培養部の液体の量が前記培養開始時の液体の量であるときに、第１の攪拌制御と前記第１の攪拌制御とは異なる第２の攪拌制御とを交互に切り替えて前記攪拌部を制御する第１の処理を実行する。

細胞同士を接触しやすくして細胞凝集塊が形成されやすい状態と、形成された細胞凝集塊を安定化させる状態との双方の状態を繰り返すことで、培養部内で的確に細胞凝集塊を成長させることができる。

＜＜第２７の態様＞＞
培養システムの第２７の態様は、第２６の態様において、
前記制御部は、
前記第１の処理の後に、前記攪拌部を前記第１の攪拌制御によって動作させ、かつ、前記培養部の液体の量を前記調整部によって段階的に調整させる第２の処理を実行する。

細胞凝集塊の大きさに応じて細胞凝集塊を徐々に成長させて、培養部から導出されない程度の大きさに近づくように成長させることができる。

＜＜第２８の態様＞＞
培養システムの第２８の態様は、第２７の態様において、
前記制御部は、前記調整部を制御して、
前記第２の処理の後に、前記培養部の液体の液面が前記導出口よりも高いときに、前記経路部を介して前記液体を交換する第３の処理を実行する。

細胞凝集塊を培養部から導出されない程度の大きさまでに成長させることができ、液体を循環させることで、細胞凝集塊を最終的に所望する大きさに至るまで成長させることができる。

１、１－１、１－２、１－３ 培養システム
１００－１、１００－２ 培養装置
２００－１、２００－２ 経路構造体
３００－１、３００－２ 監視装置
４００－１、４００－２ 調整装置
５００－１、５００－２ 制御装置
６００－１、６００－２ 攪拌装置

本発明による培養システムの特徴は、
液体培養により細胞凝集塊を形成する培養システムであって、
液体を収容し、液体を導出する導出口と液体を導入する導入口とを有する培養部と、
前記導出口と前記導入口とを液体導通可能にする経路部と、
前記培養部と前記経路部との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を監視可能な監視部と、
前記培養部と前記経路部との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を調整可能な調整部と、
前記監視部の監視結果に基づいて前記調整部を制御可能な制御部と、
前記培養部内の液体を攪拌する攪拌部と、を備え、
前記制御部は、所定の攪拌条件に基づいて前記攪拌部を制御し、
前記液体培養は、前記攪拌部による攪拌によって液体中の細胞が浮遊される浮遊培養であり、
前記制御部は、前記調整部を制御して、培養の進行に基づいて、前記培養部の液体の量を培養開始時の液体の量よりも多くし、
前記制御部は、前記培養部の液体の量が前記培養開始時の液体の量であるときに、第１の攪拌制御と前記第１の攪拌制御とは異なる第２の攪拌制御とを交互に切り替えて前記攪拌部を制御する第１の処理を実行し、
前記導出口は、前記培養開始時の液体の液面よりも高い、ことである。

Claims (3)

1. 液体培養により細胞凝集塊を形成する培養システムであって、
   液体を収容し、液体を導出する導出口と液体を導入する導入口とを有する培養部と、
   前記導出口と前記導入口とを液体導通可能にする経路部と、
   前記培養部と前記経路部との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を監視可能な監視部と、
   前記培養部と前記経路部との少なくとも一方において、液体中の成分及び／又は液体の性状を調整可能な調整部と、
   前記監視部の監視結果に基づいて前記調整部を制御可能な制御部と、
   前記培養部内の液体を攪拌する攪拌部と、を備え、
   前記制御部は、所定の攪拌条件に基づいて前記攪拌部を制御し、
   前記液体培養は、前記攪拌部による攪拌によって液体中の細胞が浮遊される浮遊培養であり、
   前記制御部は、前記調整部を制御して、培養の進行に基づいて、前記培養部の液体の量を培養開始時の液体の量よりも多くし、
   前記制御部は、前記培養部の液体の量が前記培養開始時の液体の量であるときに、第１の攪拌制御と前記第１の攪拌制御とは異なる第２の攪拌制御とを交互に切り替えて前記攪拌部を制御する第１の処理を実行する、培養システム。
2. 前記制御部は、
   前記第１の処理の後に、前記攪拌部を前記第１の攪拌制御によって動作させ、かつ、前記培養部の液体の量を前記調整部によって段階的に調整させる第２の処理を実行する、請求項１に記載の培養システム。
3. 前記制御部は、前記調整部を制御して、
   前記第２の処理の後に、前記培養部の液体の液面が前記導出口よりも高いときに、前記経路部を介して前記液体を交換する第３の処理を実行する、請求項２に記載の培養システム。