JP5969691B2 - 培養装置 - Google Patents

Description

本開示は、細胞を培養する装置に関する。

シャーレ等の容器で細胞を培養し、培養後、容器の底面上に付着した細胞を物理的又は化学的に剥離させて回収する培養方法が広く用いられている。例えば、培養した細胞を体内に戻すことを前提とする再生医療などの分野にあっては、薬品で細胞を剥離する化学的な方法よりも、スクレーパで細胞を掻き取る物理的な方法の方が適している。

特許文献１は細胞を物理的手法で剥離するのに使用する装置を開示する。当該装置は、容器内に挿入されるブレードと、ブレードを容器の底面に押し当てるホルダと、ホルダと共にブレードを回転させる回転手段とを備え、ブレードを容器内に挿入して回転させることにより、底面上の細胞を掻き取る。

特許文献２及び３は、スクレーパを磁力により駆動する技術を開示する。

特許文献４は、磁力によりブレードラバーを被払拭面から離隔させるワイパ装置を開示する。

特許文献５は、密封された環状ディッシュ内にスクレーパを配置した培養アセンブリを開示する。

特許文献６は、細胞を培養するための複数の円形板が多段に積層された多段培養システムを開示する。

特許文献７は、磁気力により浮上部を固定部に対して浮上し、且つその浮上状態を維持できる磁気支持機構を開示する。固定部は、互いに離隔した２個の永久磁石を有し、浮上部は、当該２個の永久磁石の間に配置される１個の永久磁石を有する。

特開２００６−３２５５１７号公報 米国特許第６７９０６５４号 米国特許第５９００３７４号 特開平１０−１６７０１４号公報 特表２００８−５４５４２７号公報 特公昭６０−３６２７７号公報 特開２００１−２８４４３８号公報

本開示は、細胞の培養・回収を閉鎖系で行うのに有用な培養装置及び培養方法を提供することを目的とする。

本開示に係る培養装置は、細胞を培養する培地を収容するための閉鎖空間を構成する容器と、閉鎖空間内に収容されており、容器の底面上の付着物を掻き取るためのブレード及び当該ブレードを支持する支持部を有するスクレーパと、ブレードが容器の底面から離隔するようにスクレーパを浮上させて容器に固定するための浮上機構と、閉鎖空間外に配置されており、ブレードが容器の底面に接した状態でスクレーパを移動させる駆動ユニットと、を備え、スクレーパは第１の磁力発生体を有し、駆動ユニットは、スクレーパの移動方向で第１の磁力発生体を挟むように配置される第２及び第３の磁力発生体を有し、第１、第２及び第３の磁力発生体を介してスクレーパに動力を伝える。

この培養装置によれば、細胞の培養を阻害しないように、培養時にはスクレーパを容器の底面から離隔させることができる。また、スクレーパは浮上した状態で容器に固定されるので、容器を駆動ユニット上に設置する際に第１の磁力発生体を容易に位置決めできる。このため、スクレーパの移動方向で第２及び第３の磁力発生体が第１の磁力発生体を挟むように、第１、第２及び第３の磁力発生体の配置を容易に調整できる。このように配置を調整することで、第２及び第３の磁力発生体から第１の磁力発生体に十分な力を伝え、スクレーパをしっかりと移動させることができる。従って、細胞の培養を効率よく行い、培養後の細胞をしっかりと掻き取ることができる。

浮上機構は容器の外側に配置された第４の磁力発生体を更に有し、第１及び第４の磁力発生体の間の磁力によってスクレーパを浮上させてもよい。

支持部は回転軸孔を有し、容器は、略円形の底面と、スクレーパの回転軸孔に挿入するための回転軸とを有してもよい。回転軸は上端側に回転軸孔の内径よりも外径が大きいフランジ部を有し、回転軸孔の上側周縁部及びフランジ部は嵌合する凹部又は凸部をそれぞれ有してもよい。回転軸及び回転軸孔は、容器内におけるスクレーパの上下方向の移動をガイドしてもよい。容器の底面の直径は３０〜４００ｍｍであってもよい。

浮上機構は第４の磁力発生体が固定されたプレートと、プレートのスライドをガイドするプレートガイドとを更に有してもよい。プレートをスライドさせることで、スクレーパの浮上状態を解除することができ、その後、スクレーパを再度浮上させることが必要となった場合にはスクレーパの位置を調整し且つプレートをスライドさせることによってスクレーパを再び浮上させることができる。

スクレーパは２個の第１の磁力発生体を有し、支持部は棒状を呈し、２個の第１の磁力発生体は支持部の長手方向に並ぶように設けられており、浮上機構は２個の第４の磁力発生体を有し、プレートは一方向に延伸した形状を呈し、２個の第４の磁力発生体はプレートの長手方向に並ぶように固定されており、プレートガイドは長手方向に沿ってスライドするようにプレートをガイドしてもよい。プレート及びプレートガイドは容器の上方に配置されており、第１及び第４の磁力発生体の間の引力によってスクレーパが浮上してもよい。プレート及びプレートガイドは容器の下方に配置されており、第１及び第４の磁力発生体の間の斥力によってスクレーパが浮上してもよい。

容器の底面の平面度が４０〜８００μｍであってもよい。ブレードの材質はシリコーンゴムであってもよい。容器は、送液ポートと、通気ポートとを側壁に有してもよい。

支持部は、容器の底面に交差する一軸線を中心に回転自在となるように設けられ、駆動ユニットは、一軸線を中心に回転自在となるように設けられた駆動回転体を有し、第２及び第３の磁力発生体は駆動回転体に設けられており、第１、第２及び第３の磁力発生体は、それぞれ平面視で矩形を呈し、第１の磁力発生体と第２及び第３の磁力発生体とは、駆動回転体に対する支持部の位相ずれが生じていないときに、平面視で互いに傾くように設けられており、その傾きは、位相ずれが生じたときに小さくなるように設定されていてもよい。

支持部は、容器の底面に交差する一軸線を中心に回転自在となるように設けられ、駆動ユニットは、一軸線を中心に回転自在となるように設けられた駆動回転体を有し、第２及び第３の磁力発生体は駆動回転体に設けられており、第１、第２及び第３の磁力発生体は、それぞれ平面視で矩形を呈し、第１、第２及び第３の磁力発生体は、それぞれ平面視で一方向に延伸した形状を呈し、第１の磁力発生体と第２及び第３の磁力発生体とは、駆動回転体に対する従動回転体の位相ずれが生じていないときに、平面視で互いに傾くように設けられており、その傾きは、位相ずれが生じたときに小さくなるように設定されていてもよい。

仮に、位相ずれが生じていないときに磁力発生体同士が傾かないように構成されていると、位相ずれが生じたときには磁力発生体同士の傾きが大きくなる。このような構成に比べ、磁力発生体同士の傾きが駆動回転体及び支持部の回転中に小さくなるので、第２及び第３の磁力発生体から第１の磁力発生体に伝わる動力が大きくなる。従って、細胞を更にしっかりと掻き取ることができる。

第１、第２及び第３の磁力発生体は永久磁石であり、第１の永久磁石の極は移動方向に沿って並び、第２の磁力発生体の極は、第１の磁力発生体の極のうち第２の磁力発生体側の極を引き寄せるように上下に並び、第３の磁力発生体の極は、第１の磁力発生体の極のうち第３の磁力発生体側の極を引き寄せるように上下に並んでいてもよい。この場合、第１、第２及び第３の磁力発生体により磁力線のループを構成し、駆動ユニットからスクレーパに更に十分な動力を伝えることができる。従って、細胞を更にしっかりと掻き取ることができる。

スクレーパは、２本以上のブレードあるいは途中に切り欠きを有する１本のブレードを有してもよい。容器は、略円形の底面と、回転軸とを有し、支持部は、回転軸が挿入される回転軸孔と、回転軸孔から径方向に延びており１本又は２本以上のブレードを支持するアームとを有し、アームに第１の磁力発生体が配置されていてもよい。スクレーパは、２本のブレード及び２個の第１の磁力発生体を有し、支持部は、回転軸孔から互いに異なる径方向に延びた２本のアームを有し、２本のブレードは２本のアームにそれぞれ配置され、２個の第１の磁力発生体も２本のアームにそれぞれ配置されていてもよい。一方のアームに支持されたブレードは回転軸孔の近傍から容器の半径ｒ１の位置まで延びており、他方のアームに支持されたブレードは容器の半径ｒ２の位置から当該アームの先端側まで延びており、半径ｒ１と半径ｒ２は式（１）の条件を満たしてもよい。
ｒ１≧ｒ２ ・・・（１）

浮上機構は、スクレーパの浮上状態と、スクレーパの浮上の解除状態とを双方向に切替可能であり、浮上状態では、第１の磁力発生体が浮上用の位置にあるときに、スクレーパを浮上させて容器に固定し、駆動ユニットは、第２及び第３の磁力発生体が移動方向で浮上用の位置を挟んだ状態でスクレーパの移動を開始させ、第２及び第３の磁力発生体が移動方向で浮上用の位置を挟んだ状態でスクレーパの移動を停止させるように構成されていてもよい。この場合、スクレーパの移動方向で第２及び第３の磁力発生体が第１の磁力発生体を挟むように、第１、第２及び第３の磁力発生体の配置を調整することを漏れなく実行できる。

本開示によれば、細胞の培養・回収を閉鎖系で行うのに有用な培養装置及び培養方法を提供することができる。

本実施形態に係る培養装置の概略構成を示す断面図である。 培養器の斜視図である。 図２中の冠状部材を取り外した状態を示す斜視図である。 図２中のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図４中のプレートを挿入した状態を示す断面図である。 図１中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 磁力発生体同士の位置関係を示す平面図である。 図７において、駆動回転体に対する従動回転体の位相ずれが生じた状態を示す平面図である。 本発明に係る培養器の他の実施形態を模式的に示す平面図である。 スクレーパの他の例を示す平面図である。 スクレーパの他の例を示す平面図である。 スクレーパの他の例を示す平面図である。 スクレーパの他の例を示す平面図である。

以下、実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜培養装置＞
図１に示す培養装置１は、培養器内で細胞を培養し、その後、培養器の底面上の付着性細胞を遠隔操作で掻き取ることができる装置である。培養装置１は、培養器２と駆動ユニット３とを備える。培養対象の細胞としては、付着性細胞（樹状細胞、間葉系幹細胞及び繊維芽細胞、ミクログリア細胞、骨芽細胞、心筋細胞、胚性幹細胞、人工多能性幹細胞など）が挙げられる。例えば、白血球中の単球を培養することによって樹状細胞に分化させることができる。

培養器２は、容器４と、スクレーパ５と、浮力発生ユニット（浮上機構）６とを有する。容器４は、細胞を培養する培地を収容する。スクレーパ５は、培地と共に容器４内に収容されており、細胞の培養後に容器４内で回転して容器４の底面４１ａを掻く。浮力発生ユニット６は、容器４の上部に配置され、スクレーパ５を底面４１ａから離間させる。駆動ユニット３は、容器４外に配置され、細胞の培養後にスクレーパ５を回転させる。

（容器）
容器４は、例えば透明な樹脂材料により構成されており、図２及び図３に示すように、円形の底板４１と、底板４１の周縁に沿って設けられた側壁４２とを有する。底板４１の内面４１ａ（底面４１ａ）の中心には、スクレーパ５を取り付けるための凸部４３が形成されている。容器４の上部は、蓋材としての透明なフィルム（不図示）により塞がれている。フィルムの周縁部は、例えば溶着により、側壁４２の上端部に接合されている。これにより、容器４内に閉鎖空間Ｓ１が構成されている。

容器４の底面４１ａは略円形である。底面４１ａの直径は好ましくは３０〜４００ｍｍであり、より好ましくは５０〜２５０ｍｍであり、更に好ましくは１１０〜２５０ｍｍである。直径が３０ｍｍ以上であれば一つの容器４内で十分量の細胞を培養することができ、他方、４００ｍｍ以下であれば樹脂材料を使用し射出成型等によって十分に高い平面度の容器を作製できる。容器４の底面４１ａの平面度は、好ましくは４０〜８００μｍであり、より好ましくは４０〜５００μｍであり、更に好ましくは４０〜１５０ｍである。平面度が４０μｍ以上の容器であれば樹脂材料を使用してもこの条件を満たす容器を作製でき、他方、８００μｍ以下であれば播種ムラが生じにくい。

側壁４２は、送液ポート４４及び通気ポート４５を有する。送液ポート４４は、培地及び細胞を流入又は流出させるためのポートであり、閉鎖空間Ｓ１に連通している。送液ポート４４は、側壁４２に一体的に形成されており、底板４１の近傍から斜め上方に突出した筒形状を呈している。送液ポート４４には、送液用のチューブ（不図示）が着脱自在に接続される。通気ポート４５は、培地及び細胞の流入及び流出に伴って閉鎖空間Ｓ１内の気体を流入又は流出させるためのポートであり、異物の混入防止用のフィルタ（不図示）を介して閉鎖空間Ｓ１に連通している。通気ポート４５は、側壁４２に一体的に形成されており、側方に突出した筒形状を呈している。通気ポート４５の位置は、側壁４２の周方向において送液ポート４４の位置と異なっている。通気ポート４５の基端部の位置は、送液ポート４４の基端部の位置に比べ高い。このような配置により、通気ポート４５からの培地及び細胞の漏出が防止される。

（スクレーパ）
図３及び図４に示すように、閉鎖空間Ｓ１内に収容されたスクレーパ５は、従動回転体（支持部）５１と、２個のブレード５２と、２個の永久磁石（第１の磁力発生体）５３とを有する。２個の永久磁石５３は、浮力発生ユニット６と共にスクレーパ５の浮上機構を構成する。

従動回転体（支持部）５１は、例えば容器４の材料と同じ樹脂材料により構成されており、円筒部５４と、円筒部５４の周面から互いに逆側に延出した２本の従動アーム５５，５６とを有する。

円筒部５４は、底面４１ａに対して直立し、凸部４３を囲んでいる。円筒部５４の孔（回転軸孔）には、上方からピン（回転軸）２１が挿通されており、ピン２１の下端部は凸部４３に装着されている。ピン２１の上端部にはフランジ部２１ａが形成されている。フランジ部２１ａは円筒部５４の上昇を規制する。従動回転体５１は、ピン２１により底板４１に取り付けられ、底面４１ａに直交する軸線ＣＬ１を中心に回転自在となっている。なお、容器４を覆う蓋材の材質によっては、ピン２１を蓋材に設けてもよい。

また、従動回転体５１は、ピン２１をガイドとして浮上可能となっており、その浮上高さはフランジ部２１ａにより制限されている。なお、フランジ部２１ａの下には、回転規制用の凸部２１ｂが形成されており、円筒部５４の上端部には、凸部２１ｂと嵌合可能な凹部５４ａが形成されている。このため、従動回転体５１は、上限まで上昇したときに、凸部２１ｂと凹部５４ａの嵌合により回転不能となる。

従動アーム５５，５６の長さは互いに異なっており、従動アーム５５は従動アーム５６と比べて短い。従動アーム５５の先端部は円筒部５４と側壁４２の間に位置し、従動アーム５５の先端部は側壁４２の近傍に位置している。なお、２本の従動アーム５５，５６のなす角度は、必ずしも１８０°でなくてもよいが、１６０°〜２００°の範囲であることが好ましい。この角度が１６０°〜２００°であれば、回転軸を挟んで互いに異なる側に配置された永久磁石５３の磁力を利用して、スクレーパ５をバランスよく浮上又は降下させることができる。

２個のブレード５２は、従動アーム５５，５６の下にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。ブレード５２は、例えばシリコーンゴム等の弾性材料により構成されており、従動アーム５５，５６の延出方向に沿って延在すると共に、従動アーム５５，５６から下方に張り出している。ブレード５２の下端縁には、薄肉の刃先部５２ａが形成されている（図６参照）。刃先部５２ａは底面４１ａに接触し、従動回転体５１の回転に伴って底面４１ａを掻く。また、刃先部５２ａは、従動回転体５１の浮上に伴って底面４１ａから離間する。

短い方の従動アーム５５に取り付けられたブレード５２は、底面４１ａの中心寄りに位置し、円筒部５４の近傍から底面４１ａの半径ｒ１の位置まで延びている。長い方の従動アーム５６に取り付けられたブレード５２は、底面４１ａの外寄りに位置し、底面４１ａの半径ｒ２の位置から先端側まで延びている。ここで、半径ｒ１と半径ｒ２は式（１）の条件を満たす。
ｒ１≧ｒ２ ・・・（１）

上記式（１）は、従動アーム５５のブレード５２が掻く範囲と、従動アーム５６のブレード５２が掻く範囲との一部が重複することを意味する。これにより、スクレーパ５を一回転させるだけで底面４１ａを隙間少なく掻くことができる。

２個の永久磁石５３は、従動アーム５５，５６の上にそれぞれ配置されている。永久磁石５３は、回転軸線ＣＬ１から離間し、ブレード５２の上に位置している。永久磁石５３は、従動アーム５５，５６の突出方向に沿って延伸した直方体である。すなわち、永久磁石５３は、平面視で一方向に延伸した矩形（長方形）を呈する。永久磁石５３のＮ極５３ＮとＳ極５３Ｓは、従動アーム５５，５６の幅方向に並んでいる（図６参照）。永久磁石５３は、従動アーム５５，５６の上にそれぞれ形成された磁石収容部５７に収容されており、磁石収容部５７は蓋部材５８により密封されている。

（浮力発生ユニット）
図２に示すように、浮力発生ユニット６は、プレート６１と、プレート６１を容器４の上に保持する冠状部材６２とを有する。プレート６１は、一方向に延伸した薄板形状を呈し、容器４の径方向に沿って水平に配置される。プレート６１は、その長手方向に並ぶ２個の鉄板（第４の磁力発生体）６３を有している。２個の鉄板６３は、２個の永久磁石５３をそれぞれ引き寄せ、スクレーパ５に浮力を発生させる。なお、上述のとおり、鉄板６３も、永久磁石５３と協働して磁力を発生するので磁力発生体に相当する。

冠状部材６２は、側壁４２の上端部に装着される環状フレーム６４と、容器４の径方向に沿うように環状フレーム６４に架け渡されたプレートガイド６５とを有する。プレートガイド６５は、送液ポート４４及び通気ポート４５の位置を通らないように延在している。プレートガイド６５の両端部は開口しており、プレート６１の出し入れが可能となっている。

プレート６１及びプレートガイド６５は、容器４の上方に配置されており、スクレーパ５の永久磁石５３とプレート６１の鉄板６３との間の引力によってスクレーパ５を浮上させる。プレートガイド６５からプレート６１を取り出した状態では、スクレーパ５に浮力が発生しないので、図４に示すようにブレード５２は底面４１ａに接触する。一方、プレートガイド６５にプレート６１が挿入され且つスクレーパ５がプレート６１に沿っている状態では、スクレーパ５に浮力が発生するので、図５に示すようにスクレーパ５が浮上してブレード５２が底面４１ａから離間する。このとき、ピン２１の凸部２１ｂと円筒部５４の凹部５４ａとが嵌合し、スクレーパ５が回転不能となる。これにより、スクレーパ５がしっかりと容器に固定される。永久磁石５３が鉄板６３に引き寄せられることによってもスクレーパが容器に固定されるので、凸部２１ｂ及び凹部５４ａは必須ではない。なお、図４，５において、プレートガイド６５の図示は省略した。

鉄板６３及び永久磁石５３の対はピン２１を挟む２箇所に配置されるので、スクレーパ５の浮力はピン２１を挟む２箇所で発生する。このため、スクレーパ５をよりしっかりと浮上状態に保つことができる。なお、プレート６１をスライドさせ、永久磁石５３と鉄板６３の位置をずらすことでスクレーパ５の浮上状態を解除することができる。その後、スクレーパ５を再度浮上させるには、まず、スクレーパ５の角度をプレートガイド６５の位置に合せ、その後、プレート６１をプレートガイド６５に挿入することによってスクレーパ５を磁力で浮上させることができる。このように、浮上機構は、スクレーパ５の浮上状態と、スクレーパ５の浮上の解除状態とを双方向に切替可能であり、浮上状態では、永久磁石５３がプレートガイド６５の下の位置（浮上用の位置）にあるときに、スクレーパ５を浮上させて容器に固定する。

プレートガイド６５は、送液ポート４４及び通気ポート４５を通らないように延在しているので、プレート６１及びスクレーパ５は、送液ポート４４及び通気ポート４５を通らない状態で保持される。このため、送液ポート４４を介した送液又は通気ポート４５を介した通気がスクレーパ５により妨げられることがない。送液又は送気が妨げられる状態とは、例えば、従動アーム５５の端部により送液ポート４４又は通気ポート４５の一部が閉塞される状態である。
（駆動ユニット）

図１に示すように、駆動ユニット３は、筐体３１と、動力源３２と、駆動回転体３３と、２箇所の引力発生部３４とを有する。筐体３１は容器４を水平に支持する。以下では、筐体３１に支持された容器４を基準にして動力源３２、駆動回転体３３及び引力発生部３４の配置を説明する。

動力源３２は筐体３１内に設けられ、容器４の下方に位置する。動力源３２は上方に突出した回転軸３２ａを有し、回転軸３２ａを回転させるモータ及び減速器（不図示）等を内蔵している。回転軸３２ａの中心軸線ＣＬ２はスクレーパ５の回転軸線ＣＬ１に一致する。

駆動回転体３３は、回転軸３２ａの上端部に固定されており、回転軸３２ａの周面から互いに逆側に延出した２本の駆動アーム３５，３６を有する。駆動アーム３５の長さは従動アーム５５の長さに対応し、駆動アーム３６の長さは従動アーム５６の長さに対応している。

２箇所の引力発生部３４は、駆動アーム３５，３６の上にそれぞれ設けられている。駆動アーム３５，３６が従動アーム５５，５６の下方にそれぞれ位置するときに、引力発生部３４は、従動アーム５５，５６の永久磁石５３の下方に位置する。

図６に示すように、引力発生部３４は、矩形の鉄板３７と、永久磁石３８，３９（第２及び第３の磁力発生体）とを有する。鉄板３７は、駆動アーム３５，３６上に水平に固定されており、永久磁石３８，３９は鉄板３７上に固定されている。永久磁石３８，３９は、一方向に延伸した直方体であり、その延伸方向が鉄板３７の平行な２辺にそれぞれ沿うように配置されている。このため、永久磁石３８，３９は、平面視で長方形を呈する。

引力発生部３４は、従動回転体５１の回転に伴う永久磁石５３の移動方向で永久磁石３８，３９が永久磁石５３挟むように配置されている。永久磁石５３のＮ極５３Ｎ側に配置される永久磁石３８は、Ｓ極３８Ｓが上、Ｎ極３８Ｎが下となるように配置されている。すなわち、永久磁石３８の極は、永久磁石５３の極のうち永久磁石３８側の極を引き寄せるように上下に並んでいる。永久磁石５３のＳ極５３Ｓ側に配置された永久磁石３９は、Ｎ極３９Ｎが上、Ｓ極３９Ｓが下となるように配置されている。すなわち、永久磁石３９の極は、永久磁石５３の極のうち永久磁石３９側の極を引き寄せるように上下に並んでいる。

３個の永久磁石５３，３８，３９がこのように配置されることで、これらの磁石を繋ぐ磁力線のループＭＬが形成され、引力発生部３４と永久磁石５３の間に強い引力が生じる。鉄板３７は、永久磁石３８，３９を結ぶ磁力線の経路として機能し、引力の強化に寄与している。

図１に示す駆動回転体３３は、引力発生部３４が永久磁石５３の下に位置する状態で動力源３２により回転させられる。これに先立って、プレート６１はプレートガイド６５から取り出され、スクレーパ５が下降してブレード５２が底面４１ａに接触する。駆動回転体３３が回転すると、引力発生部３４及び永久磁石５３を介して従動回転体５１に動力が伝わる。この動力により、スクレーパ５が回転する。すなわち、動力源３２は、駆動回転体３３を回転させると共に、引力発生部３４及び永久磁石５３を介して伝わる動力によりスクレーパ５を回転させる。

引力発生部３４及び永久磁石５３の対はピン２１を挟む２箇所に配置されるので、従動回転体５１にはピン２１の軸線ＣＬ１を中心とする偶力が発生する。この偶力を発生させることにより、軸線ＣＬ１を中心として従動回転体５１をより円滑に回転させることができる。

ここで、平面視における引力発生部３４と永久磁石５３の位置関係について説明する。駆動回転体３３及び従動回転体５１の回転中には、従動回転体５１の遅れに起因して、駆動回転体３３の位置と従動回転体５１の位置とのずれが生じる。以下、このずれを「位相ずれ」という。図７は、位相ずれが生じていない状態の引力発生部３４と永久磁石５３を示す平面図である。位相ずれが生じていない状態とは、引力発生部３４が永久磁石５３の下に位置すると共に、引力発生部３４と永久磁石５３の間の引力が従動回転体５１の回転方向に作用しない状態を意味する。

図７に示すように、永久磁石５３は、従動回転体５１の延伸方向に沿っている。引力発生部３４は、従動回転体５１の延伸方向を基準にして傾いている。引力発生部３４が従動回転体５１の延伸方向を基準にして傾く方向Ｄ１は、駆動回転体３３の回転方向Ｄ２の逆側に設定されている。すなわち、位相ずれが生じていないときには、引力発生部３４は永久磁石５３を基準にして方向Ｄ１に傾く。このため、永久磁石５３を基準にした引力発生部３４の傾きは、図８に示すように、位相ずれが生じると小さくなる。永久磁石５３を基準にして引力発生部３４が傾く角度（以下、単に「引力発生部３４の傾き角度」という。）は、位相ずれが生じたときに略ゼロとなるように設定されている。具体的には、予め位相ずれの角度を測定しておき、その測定値に一致するように引力発生部３４の傾き角度が設定されている。位相ずれの角度は、例えば、引力発生部３４の傾き角度を仮設定した状態で、駆動ユニット３によりスクレーパ５を実際に回転させることで測定できる。

なお、永久磁石５３を基準にした引力発生部３４の傾きは、永久磁石５３の辺を基準にした永久磁石３８，３９の辺の傾きである。永久磁石５３を基準にした引力発生部３４の傾きは、永久磁石５３の延伸方向を基準にした永久磁石３８，３９の延伸方向の傾きでもある。

＜培養方法＞
培養装置１を用いた培養方法について説明する。まず、培養器２を準備する。このとき、図５に示すようにスクレーパ５が浮上した状態、すなわち、プレートガイド６５にプレート６１を入れた状態としておくことが好ましい。

（播種工程）
次に、送液ポート４４に送液チューブを接続し、送液ポート４４を介して培養溶液を容器４内に注入する（（Ａ）工程）。培養溶液は、液状の培地に細胞が分散した混濁液である。細胞の播種は、上記混濁液を容器４内に供給することによって行ってもよいし、予め培地又は細胞を容器４に収容し、その後、容器４内に培養器に細胞又は培地を供給することによって行ってもよい。

（培養工程）
培養器２を水平にしてインキュベータに入れ、所定期間放置することで容器４内の細胞を培養する（（Ｂ）工程）。培養工程において、細胞は底面４１ａに付着する。浮力発生ユニット６によりスクレーパ５が浮上させられているため、底面４１ａの全域を細胞の培養に用いることができる。なお、必要に応じ途中で培地の交換を行ってもよい。培地の交換は、送液ポート４４を介して行うことができる。

（スクレープ工程）
培養工程が完了すると、インキュベータから培養器２を取り出し、駆動ユニット３の筐体３１上に設置する。このとき、駆動回転体３３と従動回転体５１の位置を揃える。次に、プレートガイド６５からプレート６１を取り出すことでスクレーパ５を下降させ、ブレード５２を底面４１ａに接触させる。次に駆動回転体３３を回転させる。すると、引力発生部３４と永久磁石５３を介して従動回転体５１に動力が伝わってスクレーパ５が回転する。この回転に伴いブレード５２が底面４１ａを掻くことで底面４１ａから細胞が剥離される。すなわち、培養器２の下方に位置する引力発生部３４をピン２１に対応する位置を中心として培養器２の底板４１に沿って円運動させることによって、磁力を駆動力としてスクレーパ５を回転させると共にブレード５２で底面４１ａ上の付着物を掻き取る（（Ｃ）工程）。

スクレーパ５は予め容器４内に収容されているので、スクレーパ５を容器４内に挿入する必要がない。また、スクレーパ５を回転させる動力は、引力発生部３４及び永久磁石５３を介して容器４外から容器４内に伝わる。従って、容器４の閉鎖空間Ｓ１を開放することなく細胞を剥離させることができる。

ここで、駆動回転体３３と従動回転体５１は直結されていないので、スクレーパ５を回転させる際には、スクレーパ５の位相遅れによって上記位相ずれが生じる。上述したように、永久磁石５３を基準とした引力発生部３４の傾きは、位相ずれが生じると小さくなる。仮に、位相ずれが生じていないときに、引力発生部３４及び永久磁石５３が互いに傾かないように構成されていると、永久磁石５３を基準とした引力発生部３４の傾きは位相ずれが生じたときに大きくなる。このような構成に比べ、永久磁石５３を基準とした引力発生部３４の傾きが駆動回転体及び従動回転体の回転中に小さくなるので、永久磁石５３と引力発生部３４の間の引力が大きくなる。更に、引力発生部３４が永久磁石５３を基準にして傾く角度は、位相ずれが生じると略ゼロとなるため、引力発生部３４と永久磁石５３の間の引力はより大きくなる。引力発生部３４と永久磁石５３の間の引力が大きくなることにより、ブレード５２が底面４１ａにしっかりと密着すると共に、駆動回転体３３から従動回転体５１に十分な動力が伝わる。従って、細胞を十分に剥離させることができる。

また、永久磁石３８，３９，５３の極が図６に示すように配置されている形態において、永久磁石５３を基準とした引力発生部３４の傾きが大きくなってしまうと、永久磁石５３の両端部では引き合う極同士が遠ざかり、反発しあう極同士が接近する。例えば、図６において、Ｓ極３８ＳとＮ極５３Ｎとが遠ざかり、Ｎ極３９ＮとＮ極５３Ｎとが接近する。永久磁石５３を基準とした引力発生部３４の傾きを小さくすることにより、このような現象も防止されるため、引力発生部３４と永久磁石５３の間の引力が更に大きくなる。

なお、ブレード５２は、永久磁石５３と引力発生部３４に挟まれている。このため、ブレード５２には、スクレーパ５の自重に加え引力発生部３４と永久磁石５３の間の引力が作用する。これにより、ブレード５２と底面４１ａの接触圧力が高くなるため、細胞をより十分に剥離させることができる。

（回収工程）
スクレープ工程が完了すると、剥離した細胞を、培地と共に送液ポート４４から回収する（（Ｄ）工程）。容器４を駆動ユニット３から離脱させると共に、プレートガイド６５にプレート６１を挿入し、スクレーパ５を浮上させることが好ましい。スクレーパ５を浮上させることにより、スクレーパ５に妨げられることなく培地及び細胞を回収できる。

培養装置１を用いることで、容器４の閉鎖空間Ｓ１を開放することなく、すなわち、播種工程の開始から回収工程の終了まで容器４の上部開口を蓋材で覆った状態で、細胞の培養及び回収を実施できる。つまり、本実施形態によれば、細胞の培養及び回収を閉鎖系で行うことができる。

培養装置１を用いることで、容器４の閉鎖空間Ｓ１を開放することなく、すなわち、播種工程の開始から回収工程の終了まで容器４の上部開口を蓋材で覆った状態で、細胞の培養及び回収を実施できる。つまり、本実施形態によれば、細胞の培養及び回収を閉鎖系で行うことができる。

培養装置１によれば、細胞の培養を阻害しないように、培養時にはスクレーパ５を容器４の底面４１ａから離隔させることができる。また、スクレーパ５は浮上した状態で容器４に固定されるので、容器４を駆動ユニット３上に設置する際に第１の磁力発生体５３を容易に位置決めできる。このため、スクレーパ５の移動方向で第２及び第３の磁力発生体３８，３９が第１の磁力発生体５３を挟むように、第１、第２及び第３の磁力発生体５３，３８，３９の配置を容易に調整できる。このように配置を調整することで、第２及び第３の磁力発生体３８，３９から第１の磁力発生体５３に十分な力を伝え、スクレーパをしっかりと移動させることができる。従って、細胞の培養を効率よく行い、培養後の細胞をしっかりと掻き取ることができる。

浮上機構は、スクレーパ５の浮上状態と、スクレーパ５の浮上の解除状態とを双方向に切替可能であり、浮上状態では、第１の磁力発生体５３が浮上用の位置にあるときに、スクレーパ５を浮上させて容器４に固定し、駆動ユニット３は、第２及び第３の磁力発生体３８，３９が移動方向で浮上用の位置を挟んだ状態でスクレーパ５の移動を開始させ、第２及び第３の磁力発生体３８，３９が移動方向で浮上用の位置を挟んだ状態でスクレーパ５の移動を停止させるように構成されていてもよい。この場合、スクレーパ５の移動方向で第２及び第３の磁力発生体３８，３９が第１の磁力発生体５３を挟むように、第１、第２及び第３の磁力発生体５３，３８，３９の配置を調整することを漏れなく実行できる。

本実施形態により例示された培養器２は、細胞を培養する培地を収容するための容器と、容器内に収容されており、容器の底面上の付着物を掻き取るためのブレード及び当該ブレードを支持する支持部を有するスクレーパと、ブレードが容器の底面から離隔するように容器内においてスクレーパを浮上させるための浮上機構とを備える。

上記培養器によれば、細胞の培養時、培地表面よりも高い位置にスクレーパを浮上させることで、スクレーパに細胞が付着することを防止でき、またブレードから化学物質が培地に溶出することを防止できる。ブレードの材質としてはある程度の弾性を有し、細胞毒性やその他安全性が担保できれば特に制限はない。具体例として、フッ素ゴム、ブチルゴム、イソブレンゴム、ブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、熱可塑性エラストマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーンゴムが挙げられ、弾性と滑り性からシリコーンゴムが最も好ましい。

浮上機構は磁力によってスクレーパを浮上させるものとすることができる。例えば、スクレーパが第１の磁力発生体を有し、この第１の磁力発生体が容器の外側に配置される第４の磁力発生体と共に浮上機構を構成してもよい。あるいは、浮上機構が容器の外側に配置された第４の磁力発生体を更に有し、第１及び第４の磁力発生体の間の磁力によってスクレーパが浮上する構成であってもよい。なお、ここでいう「磁力発生体」とは、磁場の発生源である磁石（永久磁石及び電磁石）に加え、磁場の発生源ではないものの磁石との間に引力が生じる部材（鉄板、コバルト板及びニッケル板など）をも包含する概念である。

スクレーパが浮上した状態を安定的に維持するため、上記第１及び第４の磁力発生体は以下の構成とすることができる。すなわち、第１の磁力発生体は一対の磁力発生体からなり且つ支持部は棒状部材からなり、当該一対の磁力発生体は棒状部材の長手方向に並ぶように棒状部材に設けられていてもよい。第４の磁力発生体は一対の磁力発生体からなり且つ浮上機構は当該一対の磁力発生体が互いに離れた位置に固定されたプレートと、当該プレートがスクレーパの長手方向に沿ってスライドするようにガイドするプレートガイド部とを有してもよい。一対の磁力発生体が配されたプレートをスライドさせることで、スクレーパの浮上状態を解除することができ、その後、スクレーパを再度浮上させることが必要となった場合にはスクレーパの位置を調整し且つプレートをスライドさせることによってスクレーパを再び浮上させることができる。

上記のプレート及びプレートガイド部が容器の上方に配置される場合、第１及び第４の磁力発生体の間の引力によってスクレーパが浮上する。他方、プレート及びプレートガイド部が容器の下方に配置される場合、第１及び第４の磁力発生体の間の斥力によってスクレーパが浮上する。

スクレーパに配置された第１の磁力発生体は、スクレーパの浮上のみならず、スクレーパを磁力で遠隔操作するのにも利用できる。この場合、棒状部材は第１の磁力発生体である一対の磁力発生体の間に設けられた回転軸孔を有し、容器は略円形の底面と、スクレーパの回転軸孔に挿入するための回転軸とを有する構成とすることが好ましい。かかる構成を採用することにより、スクレーパの回転によって底面上の細胞を掻き取ることが可能となる。また回転軸及び回転軸孔が容器内におけるスクレーパの上下方向の移動をガイドする役割を担うことができる。

容器の上記回転軸は上端側に回転軸孔の内径よりも外径が大きいフランジ部を有し、回転軸孔の上側周縁部及びフランジ部は嵌合する凹部又は凸部をそれぞれ有してもよい。かかる構成を採用することにより、浮上状態のスクレーパを回転不能とすることができる。これにより、多少の衝撃を受けてもスクレーパの浮上状態を維持でき、例えば浮上状態で培養器を出荷したい場合などに有用である。

容器の底面の直径は３０〜４００ｍｍとすることができる。容器の底面の平面度は好ましくは４０〜８００μｍである。なお、ここでいう平面度はＣＮＣ三次元測定機 株式会社ミツトヨ製 FalcioApex910による測定に基づいて得られる値である。すなわち、容器中心から約１０ｍｍ間毎の同心円上の等間隔各８点を測定し、容器の底面の最も高い所と最も低い所を通る二つの平行な平面を想定し、これらの平面間の距離を平面度とする。

培養器は閉鎖系において細胞を培養するために使用してもよい。この場合、培養器は、容器の上部開口を塞ぐように配置される蓋材を更に備えてもよい。また、容器は、液体ポートと、通気ポートとを側壁に有することが好ましい。

本実施形態により例示された培養装置１は、上記培養器と、培養器の底面上の付着物（細胞、細胞シート、培養中の分泌物等）を掻き取れるようにブレードが底面に接した状態でスクレーパを移動させる駆動ユニットとを備える。上述のとおり、培養器の浮上機構は、磁力によってスクレーパを浮上させるものであり、スクレーパは第１の磁力発生体を有し、第１の磁力発生体は容器の外側に配置される第４の磁力発生体と共に浮上機構を構成する。駆動ユニットは、培養器の下方に配置され且つ当該培養器の底面に沿う方向に移動可能な第２及び第３の磁力発生体を有し、スクレーパは第１の磁力発生体と第２及び第３の磁力発生体との間の磁力によってブレードが底面に接した状態で移動する。

上記培養装置によれば、細胞の培養時、培地表面よりも高い位置にスクレーパを浮上させることで、スクレーパに細胞が付着することを防止でき、またブレードから化学物質が培地に溶出することを防止できる。また、駆動ユニットは、容器の外側から磁力によってスクレーパを操作することを可能にするため、閉鎖系で培養するのに有用である。

培養器の容器が上記のように略円形の底面と回転軸とを有する場合、培養装置１は以下の構成とすることができる。すなわち、培養装置１は、当該培養器と、培養器の底面上の付着物を掻き取れるようにブレードが底面に接した状態でスクレーパを移動させる駆動ユニットとを備える。駆動ユニットは、培養器の下方に配置され且つ回転軸に対応する位置を中心として当該培養器の底面に沿って円運動する第２及び第３の磁力発生体を有し、スクレーパは第１の磁力発生体と第２及び第３の磁力発生体との間の磁力によってブレードが底面に接した状態で回転する。かかる構成を採用することにより、スクレーパの回転によって底面上の細胞を掻き取ることが可能となる。

本実施形態により例示された培養方法は、（Ａ）容器内にスクレーパを有する培養器に細胞又は培地を供給する工程と、（Ｂ）容器内において細胞を培養する工程と、（Ｃ）培養終了後、容器の底面上の付着物をスクレーパが有するブレードで掻き取る工程と、（Ｄ）培養した細胞を容器から排出する工程とを備え、容器内において培地よりも高い位置にスクレーパを浮上させた状態で（Ｂ）工程を実施する。

上記培養方法によれば、（Ｂ）工程において培地表面よりも高い位置にスクレーパを浮上させることで、スクレーパに細胞が付着することを防止でき、またブレードから化学物質が培地に溶出することを防止できる。容器内において培地よりも高い位置にスクレーパを浮上させた状態で（Ａ）工程を実施してもよく、この状態で（Ｄ）工程を実施してもよい。

培養方法は閉鎖系において実施してもよい。この場合、少なくとも（Ａ）工程の開始から（Ｄ）工程の終了まで、蓋材が容器の上部開口を覆った状態とすることが好ましい。

（Ｃ）工程において、培養器の下方に配置した第２及び第３の磁力発生体を培養器の底面に沿う方向に移動させることによって、第１の磁力発生体と第２及び第３の磁力発生体との間の磁力を駆動力としてスクレーパを移動させると共にブレードで底面上の付着物を掻き取ってもよい。培養器の容器が上記のように略円形の底面と回転軸とを有する場合、（Ｃ）工程において、培養器の下方に配置した第２及び第３の磁力発生体を回転軸に対応する位置を中心として培養器の底面に沿って円運動させることによって、第１の磁力発生体と第２及び第３の磁力発生体との間の磁力を駆動力としてスクレーパを回転させると共にブレードで底面上の付着物を掻き取ってもよい。

本実施形態により開示された培養装置１は、細胞を培養する培地を収容する容器と、培地と共に容器内に収容され、容器の底面を掻くスクレーパと、容器外に配置され、スクレーパを駆動する駆動ユニットとを備え、スクレーパは、底面に交差する一軸線を中心に回転自在となるように設けられた従動回転体と、従動回転体から張り出して底面に接触するブレードと、一軸線から離間して従動回転体に設けられた従動側の磁力発生体とを有し、駆動ユニットは、一軸線を中心に回転自在となるように設けられた駆動回転体と、一軸線から離間して駆動回転体に設けられ、従動側の磁力発生体を引き寄せる駆動側の磁力発生体と、駆動回転体を回転させると共に、駆動側及び従動側の磁力発生体を介して伝わる動力によりスクレーパを回転させる動力源とを有し、駆動側及び従動側の磁力発生体は、それぞれ平面視で矩形を呈し、駆動回転体に対する従動回転体の位相ずれが生じていないときに、平面視で互いに傾くように設けられており、その傾きは、位相ずれが生じたときに小さくなるように設定されている。

従動側及び駆動側の磁力発生体は、それぞれ平面視で一方向に延伸した形状を呈してもよい。

この培養装置では、スクレーパは予め容器内に収容されているので、スクレーパを容器内に挿入する必要がない。また、スクレーパを回転させる動力は、磁力発生体を介して容器外から容器内に伝えられる。従って、容器を開放することなく細胞を剥離させることができる。

ここで、従動側及び駆動側の磁力発生体は、駆動回転体に対する従動回転体の位相ずれが生じていないときに、平面視で互いに傾くように設けられており、その傾きは、位相ずれが生じたときに小さくなるように設定されている。仮に、位相ずれが生じていないときに磁力発生体同士が傾かないように構成されていると、位相ずれが生じたときには磁力発生体同士の傾きが大きくなる。このような構成に比べ、磁力発生体同士の傾きが駆動回転体及び従動回転体の回転中に小さくなるので、磁力発生体同士の引力が大きくなる。これにより、ブレードが底面にしっかりと密着すると共に、駆動回転体から従動回転体に十分な動力が伝わる。従って、細胞を十分に剥離させることができる。

従動回転体には、従動側の磁力発生体として第１の磁石が設けられ、駆動回転体には、駆動側の磁力発生体として第２及び第３の磁石が設けられ、第１の磁石の極は従動回転体の回転に伴う移動方向に沿って並び、第２及び第３の磁石は移動方向で第１の磁石を挟むように配置され、第２の磁石の極は、第１の磁石の極のうち第２の磁石側の極を引き寄せるように上下に並び、第３の磁石の極は、第１の磁石の極のうち第３の磁石側の極を引き寄せるように上下に並んでいてもよい。この場合、第１〜第３の磁石により磁力線のループを構成し、より強い引力を発生させることができる。従って、細胞をより十分に剥離させることができる。

本実施形態により例示された培養方法は、培養装置１を用い、容器に培地を収容して細胞を培養する培養工程と、駆動ユニットによりスクレーパを回転させることで底面を掻くスクレープ工程と、を備え、スクレープ工程では、駆動回転体に対する従動回転体の位相ずれにより、駆動側及び従動側の磁力発生体の傾きが小さくなるように駆動回転体を回転させる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、容器４の底面４１ａの形状は略円形に限定されず、他の形状であってもよい。図９に示す容器４Ａは略矩形の底面４ａを有する。スクレーパ５Ａは磁力によって浮上するように構成されている。またスクレーパ５Ａが容器４Ａの一辺４ｂ側から対向する一辺４ｃ側に移動するように構成されており、２本のブレード５２Ａによって略矩形の底面４ａ上の細胞を掻き取ることができる。

ブレードを２本に分けずに、１本の長いブレードを採用した場合、底面の凹凸や撓みに対するブレードの追従性が不十分となりやすい。従って、使用するブレードの長さを制限して複数のブレードで底面の略全体をカバーできるようにすることで、底面の凹凸や撓みに対する追従性が向上し、より効率的に付着性細胞を掻き取ることができる。ブレードの長さは、培養皿が円形の場合（容器４）、半径の２０〜５０％であることが好ましく、培養皿が矩形の場合（容器４Ａ）、培養皿の幅の１０〜５０％であることが好ましい。複数のブレードを使用し、ブレードの長さの合計を、培養皿の半径又は幅よりも長くすることが好ましい。

図１０〜図１３に容器４に装着可能なスクレーパの他の例を示す。図１０に示すように、従動アーム５５，５６のなす角は９０°程度、あるいは、９０°以下であってもよい。この角度が９０°以内であると、２本の従動アーム５５，５６間の互いの垂直方向の動きの影響が少なく、容器底面の平面度への対応がしやすい。この角度の下限値は３０°程度である。てこの原理により従動アーム５６（長いアーム）と従動アーム５５（短いアーム）の駆動力を均等に設定しやすい点から、長いアームに配されるブレードは短いアームに配されるブレードよりも短いことが好ましい。なお、ここでは２本の従動アーム５５，５６が一体的に形成されていて同時に回転することを想定しているが、それぞれ独立して回転できるように構成されていてもよい。

図１１に示すように、２本の従動アーム５５，５６の長さは互いに均等であってもよい。また、従動回転体５１は、必ずしも２本の従動アーム５５，５６を有していなくてもよく、図１２に示すように、１本の従動アーム５９のみを有していてもよい。図１１，１２に示す態様の場合、１本のブレード５２が円筒部５４から側壁４２に亘っていてもよいが、長いブレードを採用すると、底面の凹凸や撓みに対する追従性が不十分となる傾向にある。従って、図１１に示すとおり、複数の短いブレードを採用することが好ましい。あるいは、図１２に示すとおり、ブレードの途中に切り欠き５２ｂを入れることで上記追従性を向上させてもよい。図１３に示すスクレーパ５Ｂは、幅の広い１本の従動アーム５９に３本のブレード５２が配置されている。

図３，１０〜１３に示すとおり、培養皿が円形である場合、効率的な掻き取り作業を実施する観点から、スクレーパが一回転することによってブレードが培養皿の底面積の９５％以上の領域をカバーすることが好ましい。他方、図９に示すとおり、培養皿が矩形である場合、同様の観点から、スクレーパが培養皿の一方から他方に移動（片道運動）することによってブレードが培養皿の底面積の９５％以上の領域をカバーすることが好ましい。つまり、スクレーパの一回転又は片道運動（スクレーパの単位動作）によって培養皿の底面積の９５％以上の領域の付着物をブレードが掻き取ることが好ましい。

上記実施形態においては、プレート６１及びプレートガイド６５を容器４の上方に配置する場合を例示したが、プレート６１及びプレートガイド６５を容器４の下方に配置し、スクレーパ５の永久磁石５３とプレート６１に配置した磁石（第４の磁力発生体）との間の斥力によってスクレーパ５を浮上させてもよい。

従動回転体５１の延伸方向を基準にして引力発生部３４を傾けるのに代えて、従動回転体５１の延伸方向を基準にして永久磁石５３を傾けてもよい。また、従動回転体５１の延伸方向を基準にして引力発生部３４及び永久磁石５３の両方を傾けてもよい。いずれの場合も、引力発生部３４が永久磁石５３を基準にして傾く方向Ｄ１が、駆動回転体３３の回転方向Ｄ２の逆側となるように、引力発生部３４及び永久磁石５３の傾きを設定する。

永久磁石５３，３８，３９は、平面視で矩形を呈する場合、必ずしも平面視で一方向に延伸した形状を呈しなくてもよく、例えば正方形を呈してもよい。また、永久磁石５３，３８，３９は、平面視で一方向に延伸した形状を呈する場合、必ずしも平面視で矩形を呈しなくてもよく、例えば楕円形を呈してもよい。

スクレーパ５と駆動ユニット３の磁力発生体は永久磁石に限られず、浮力発生ユニット６の磁力発生体は鉄板に限られない。プレート６１と従動回転体５１の間に磁力を発生すると共に、駆動回転体３３と従動回転体５１の間に磁力を発生する組み合わせであれば、各部にどのような磁力発生体を採用してもよい。例えば、駆動回転体３３の磁力発生体を鉄板としてもよい。従動回転体５１の磁力発生体を鉄板とし、駆動回転体３３及びプレート６１の磁力発生体を永久磁石としてもよい。更に、電磁石を磁力発生体として採用することも可能である。

２本の従動アーム５５，５６の長さは互いに均等であってもよい。また、従動回転体５１は、必ずしも２本の従動アーム５５，５６を有していなくてもよく、１本の従動アーム５５のみを有していてもよい。これらの場合、一つのブレード５２が円筒部５４から側壁４２に亘っていてもよい。

浮上機構は、磁力によりスクレーパ５を浮上させるものに限られない。例えば容器４に内蔵された弾性部材によりスクレーパ５を浮上させるものであってもよい。

駆動ユニット３は、移動方向において永久磁石３８，３９が上記浮上用の位置（プレートガイド６５の下の位置）を挟んだ状態でスクレーパ５の移動を開始させ、移動方向において永久磁石３８，３９が上記浮上用の位置を挟んだ状態でスクレーパ５の移動を停止させるように構成されていてもよい。この具体例として、次のように構成することが挙げられる。培養器２を筐体３１上に設置する際に、プレートガイド６５の位置が一定となるように、例えば突起等の位置決め部を筐体３１に設ける。移動方向において永久磁石３８，３９が上記浮上用の位置を挟んだ状態で駆動回転体３３の回転を開始させ、移動方向において永久磁石３８，３９が上記浮上用の位置を挟んだ状態で駆動回転体３３の回転を停止させるように動力源３２を制御する。

以下、実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜比較評価１＞
以下に示す実施例１〜３と、比較例１との比較を行った。
（実施例１）

上記実施形態に係る培養装置１（培養器２及び駆動ユニット３）と同様の構成の装置を作製した。永久磁石３８，３９，５３の極の配置は図６のようにした。容器４の底面の直径を２３０ｍｍとした。この装置を使用してＲＡＷ２６４．７細胞の培養及び回収を行った。細胞の培養時にはスクレーパを浮上させ、掻き取り時には降下させ、掻き取り後の細胞懸濁液の回収時には再浮上させた。詳細な培養及び回収の操作は次のとおりとした。
１．まず、スクレーパに設けられたブレードが培地に浸らないように、培養皿内のスクレーパを磁力で上方に浮上させた状態とした。その後、５０ｍＬの培地にＲＡＷ２６４．７細胞（細胞数：３×１０^６）を懸濁させることによって培養皿に細胞を播種した。この培養皿をＣＯ_２インキュベータ内で入れ、３７℃で二日間にわたって培養した。なお、培地として、１０％ウシ胎児血清を含むＤ−ＭＥＭ培地（ＤＳファーマバイオメディカル社製Ｄｕｌｂｅｃｃｏ’ｓ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｅａｇｌｅ’s Ｍｅｄｉｕｍ（ｗ／ ＮａＨＣＯ_３ ｗ／ｏ Ｇｌｕｔａｍｉｎｅ）を使用した。
２．上記二日間の培養後に培地交換を行い、更に二日間にわたって３７℃のＣＯ_２インキュベータ内で培養を行った。なお、ここでも上記と同じ培地を使用した。
３．計約四日にわたる培養後、培養皿表面を顕微鏡観察したところ、培養皿全体に一様に細胞が接着していた。
４．培養皿の底面に接着している細胞をスクレーパで掻き取って回収した。具体的には、まず、浮上していたスクレーパを降下させた。その後、磁力でスクレーパを回転させることによって、スクレーパが備えるブレードで細胞を掻き取った。その後、スクレーパを再浮上させた状態で培養皿を傾け、懸濁液を回収した。

（実施例２）
計約四日間にわたる培養及びその途中の培地交換を、スクレーパが降下した状態、すなわちブレードが培養皿の底面に接した状態で行ったことの他は実施例１と同様にしてＲＡＷ２６４．７細胞（細胞数：３×１０^６）の培養及び回収を行った。培養後の培養皿表面を顕微鏡観察したところ、周辺と比べると極端に細胞密度が低い部分が観察された。培養皿の底面に接着した細胞をスクレーパで回収した。

（実施例３）
懸濁液の回収をスクレーパが降下した状態、すなわちブレードが培養皿の底面に接した状態で行ったことの他は実施例１と同様にしてＲＡＷ２６４．７細胞（細胞数：３×１０^６）の培養及び回収を行った。培養皿の底面に接着した細胞をスクレーパで掻き取り、懸濁液を回収した後に培養皿表面を顕微鏡観察したところ、残留した懸濁液及びその中に浮遊した多くの細胞が観察された。

（比較例１）
永久磁石３８，３９に代えて、鉄板３７上に１個の永久磁石のみを配置したことの他は実施例１と同様にしてＲＡＷ２６４．７細胞（細胞数：３×１０^６）の培養及び回収を行った。培養皿の底面に接着した細胞をスクレーパで掻き取り、懸濁液を回収した後に培養皿表面を顕微鏡観察したところ、接着した多くの細胞が観察された。

（比較結果）
実施例１により回収された細胞の数は２．２×１０^８細胞であった。実施例２により回収された細胞の数は１．７×１０^８細胞であった。実施例３により回収された細胞の数は１．８×１０^８細胞であった。比較例１により回収された細胞の数は１．６×１０^８細胞であった。

実施例２で回収された細胞の数が実施例１よりも少ない主因は、実施例２では培養皿の底面にブレードが常に接した状態であったため、培地交換や、培養皿の移動の際にスクレーパの移動によって好ましくないタイミングで細胞がブレードによって掻き取られ、培地と共に捨てられたためと推察される。

実施例３で回収された細胞の数が実施例１よりも少ない主因は、実施例３では懸濁液回収時に、ブレードにより一部の懸濁液が堰止められて容器中に残留したためと推察される。

比較例１で回収された細胞の数が実施例１よりも少ない主因は、比較例１ではスクレーパに対する力の伝わりが不十分であったため、細胞の掻き残しが生じたためと推察される。

＜比較評価２＞
以下に示す実施例４〜６と比較例２との比較を行った。

（実施例４）
上記実施形態に係る培養装置１（培養器２及び駆動ユニット３）と同様の構成の装置を作製した。容器４の底面の直径は２３０ｍｍである。従動アーム５５，５６のブレード５２の長さが６０ｍｍである。

平面視における引力発生部３４と永久磁石５３の位置関係を次のように設定した。位相ずれが生じていない状態で、永久磁石５３は、従動回転体５１の延伸方向に沿う。引力発生部３４は、従動回転体５１の延伸方向を基準にして、方向Ｄ１に５°傾く。

上記実施形態に係る培養方法によって、容器４内でＨｅｌａ細胞を培養した。培養完了後に、容器４を駆動ユニット３上に設置し、駆動回転体３３を１ｒｐｍで２回転させることで従動回転体５１を約２回転させた。回転中に位相ずれの角度を測定し、回転後に細胞の剥離率を測定した。
細胞の剥離率は、次の式により算出される値である。
細胞の剥離率＝（培養後の細胞数−スクレープ工程後の残存細胞数）／培養後の細胞数

（実施例５）
培養装置１における引力発生部３４と永久磁石５３との位置関係を除き、実施例４と同様にＨｅｌａ細胞の培養、位相ずれの角度の測定、及び細胞の剥離率の測定を行った。平面視における引力発生部３４と永久磁石５３の位置関係を次のように設定した。位相ずれが生じていない状態で、引力発生部３４は、従動回転体５１の延伸方向に沿う。永久磁石５３は、従動回転体５１の延伸方向を基準にして、上記方向Ｄ２に５°傾く。

（実施例６）
培養装置１における引力発生部３４と永久磁石５３との位置関係を除き、実施例４と同様にＨｅｌａ細胞の培養、位相ずれの角度の測定、及び細胞の剥離率の測定を行った。平面視における引力発生部３４と永久磁石５３の位置関係を次のように設定した。位相ずれが生じていない状態で、引力発生部３４は、従動回転体５１の延伸方向を基準にして、上記方向Ｄ１に２．５°傾く。永久磁石５３は、従動回転体５１の延伸方向を基準にして、上記方向Ｄ２に２．５°傾く。

（比較例２）
培養装置１における引力発生部３４と永久磁石５３との位置関係を除き、実施例４と同様にＨｅｌａ細胞の培養、位相ずれの角度の測定、及び細胞の剥離率の測定を行った。平面視における引力発生部３４と永久磁石５３の位置関係を次のように設定した。位相ずれが生じていない状態で、引力発生部３４及び永久磁石５３は、共に従動回転体５１の延伸方向に沿う。

（比較結果）
実施例４における位相ずれの角度は約５．１°であった。実施例４による細胞の剥離率は９８．３％であった。実施例５における位相ずれの角度は約５．４°であった。実施例５による細胞の剥離率は９４．７％であった。実施例６における位相ずれの角度は約５．５°であった。実施例６による細胞の剥離率は９５．８％であった。

比較例２において、回転中の従動回転体５１には遅れと急な追従とを繰り返す振動現象が発生した。従動回転体５１の急な追従に際して、ブレード５２のわずかな浮上が確認された。振動現象に伴う変動により、位相ずれの角度は測定不能であった。比較例２による細胞の剥離率は６５％であった。

以上の結果から、引力発生部３４と永久磁石５３との位置関係を調整することで、より確実にスクレーパを回転させ、細胞を十分に剥離させることができることが確認された。

本開示は細胞を培養する装置及び方法に利用可能である。

１…培養装置、２…培養器、３…駆動ユニット、４，４Ａ…容器、５，５Ａ，５Ｂ…スクレーパ、６…浮力発生ユニット（浮上機構）、２１…ピン（回転軸）、２１ａ…フランジ部、２１ｂ…凸部、３８，３９…永久磁石（第２又は第３の磁力発生体）、４１ａ…容器の底面、４２…側壁、４４…送液ポート、４５…通気ポート、５１…従動回転体（支持部）、５２…ブレード、５２ｂ…切り欠き、５３…永久磁石（第１の磁力発生体）、５４…円筒部、５４ａ…凹部、６１…プレート、６３…鉄板（第４の磁力発生体）、６５…プレートガイド、Ｓ１…閉鎖空間。

Claims (21)

1. 細胞を培養する培地を収容するための閉鎖空間を構成する容器と、
   前記閉鎖空間内に収容されており、前記容器の底面上の付着物を掻き取るためのブレード及び当該ブレードを支持する支持部を有するスクレーパと、
   前記ブレードが前記容器の底面から離隔するように前記スクレーパを浮上させて前記容器に固定するための浮上機構と、
   前記閉鎖空間外に配置されており、前記ブレードが前記容器の底面に接した状態で前記スクレーパを移動させる駆動ユニットと、を備え、
   前記スクレーパは第１の磁力発生体を有し、
   前記駆動ユニットは、前記スクレーパの移動方向で前記第１の磁力発生体を挟むように配置される第２及び第３の磁力発生体を有し、前記第１、第２及び第３の磁力発生体を介して前記スクレーパに動力を伝える、培養装置。
2. 前記浮上機構は前記容器の外側に配置された第４の磁力発生体を更に有し、前記第１及び第４の磁力発生体の間の磁力によって前記スクレーパを浮上させる、請求項１記載の培養装置。
3. 前記支持部は回転軸孔を有し、
   前記容器は、略円形の底面と、前記スクレーパの前記回転軸孔に挿入するための回転軸とを有する、請求項２に記載の培養装置。
4. 前記回転軸は上端側に前記回転軸孔の内径よりも外径が大きいフランジ部を有し、前記回転軸孔の上側周縁部及び前記フランジ部は嵌合する凹部又は凸部をそれぞれ有する、請求項３に記載の培養装置。
5. 前記回転軸及び前記回転軸孔は、前記容器内における前記スクレーパの上下方向の移動をガイドする、請求項３又は４に記載の培養装置。
6. 前記容器の底面の直径は３０〜４００ｍｍである、請求項３〜５のいずれか一項に記載の培養装置。
7. 前記浮上機構は前記第４の磁力発生体が固定されたプレートと、前記プレートのスライドをガイドするプレートガイドとを更に有する、請求項２〜６のいずれか一項に記載の培養装置。
8. 前記スクレーパは２個の前記第１の磁力発生体を有し、
   前記支持部は棒状を呈し、２個の前記第１の磁力発生体は前記支持部の長手方向に並ぶように設けられており、
   前記浮上機構は２個の前記第４の磁力発生体を有し、
   前記プレートは一方向に延伸した形状を呈し、２個の前記第４の磁力発生体は前記プレートの長手方向に並ぶように固定されており、
   前記プレートガイドは長手方向に沿ってスライドするように前記プレートをガイドする、請求項７記載の培養装置。
9. 前記プレート及び前記プレートガイドは前記容器の上方に配置されており、前記第１及び第４の磁力発生体の間の引力によって前記スクレーパが浮上する、請求項７又は８に記載の培養装置。
10. 前記プレート及び前記プレートガイドは前記容器の下方に配置されており、前記第１及び第４の磁力発生体の間の斥力によって前記スクレーパが浮上する、請求項７又は８に記載の培養装置。
11. 前記容器の底面の平面度が４０〜８００μｍである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の培養装置。
12. 前記ブレードの材質はシリコーンゴムである、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の培養装置。
13. 前記容器は、送液ポートと、通気ポートとを側壁に有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の培養装置。
14. 前記支持部は、前記容器の底面に交差する一軸線を中心に回転自在となるように設けられ、
    前記駆動ユニットは、前記一軸線を中心に回転自在となるように設けられた駆動回転体を有し、前記第２及び第３の磁力発生体は前記駆動回転体に設けられており、
    前記第１、第２及び第３の磁力発生体は、それぞれ平面視で矩形を呈し、
    前記第１の磁力発生体と前記第２及び第３の磁力発生体とは、前記駆動回転体に対する前記支持部の位相ずれが生じていないときに、平面視で互いに傾くように設けられており、その傾きは、前記位相ずれが生じたときに小さくなるように設定されている、請求項１記載の培養装置。
15. 前記支持部は、前記容器の底面に交差する一軸線を中心に回転自在となるように設けられ、
    前記駆動ユニットは、前記一軸線を中心に回転自在となるように設けられた駆動回転体を有し、前記第２及び第３の磁力発生体は前記駆動回転体に設けられており、
    前記第１、第２及び第３の磁力発生体は、それぞれ平面視で矩形を呈し、
    前記第１、第２及び第３の磁力発生体は、それぞれ平面視で一方向に延伸した形状を呈し、
    前記第１の磁力発生体と前記第２及び第３の磁力発生体とは、前記駆動回転体に対する前記支持部の位相ずれが生じていないときに、平面視で互いに傾くように設けられており、その傾きは、前記位相ずれが生じたときに小さくなるように設定されている、請求項１記載の培養装置。
16. 前記第１、第２及び第３の磁力発生体は永久磁石であり、
    前記第１の永久磁石の極は前記移動方向に沿って並び、
    前記第２の磁力発生体の極は、前記第１の磁力発生体の極のうち前記第２の磁力発生体側の極を引き寄せるように上下に並び、
    前記第３の磁力発生体の極は、前記第１の磁力発生体の極のうち前記第３の磁力発生体側の極を引き寄せるように上下に並ぶ、請求項１〜１５のいずれか一項記載の培養装置。
17. 前記スクレーパは、２本以上の前記ブレードあるいは途中に切り欠きを有する１本の前記ブレードを有する、請求項１記載の培養装置。
18. 前記容器は、略円形の底面と、回転軸とを有し、
    前記支持部は、前記回転軸が挿入される回転軸孔と、前記回転軸孔から径方向に延びており１本又は２本以上の前記ブレードを支持するアームとを有し、
    前記アームに前記第１の磁力発生体が配置されている、請求項１７記載の培養装置。
19. 前記スクレーパは、２本の前記ブレード及び２個の前記第１の磁力発生体を有し、
    前記支持部は、前記回転軸孔から互いに異なる径方向に延びた２本の前記アームを有し、
    ２本の前記ブレードは２本の前記アームにそれぞれ配置され、
    ２個の前記第１の磁力発生体も２本の前記アームにそれぞれ配置されている、請求項１８記載の培養装置。
20. 一方の前記アームに支持された前記ブレードは前記回転軸孔の近傍から前記容器の半径ｒ１の位置まで延びており、他方の前記アームに支持された前記ブレードは前記容器の半径ｒ２の位置から当該アームの先端側まで延びており、
    前記半径ｒ１と前記半径ｒ２は式（１）の条件を満たす、請求項１９記載の培養装置。
    ｒ１≧ｒ２ ・・・（１）
21. 前記浮上機構は、前記スクレーパの浮上状態と、前記スクレーパの浮上の解除状態とを双方向に切替可能であり、前記浮上状態では、前記第１の磁力発生体が浮上用の位置にあるときに、前記スクレーパを浮上させて前記容器に固定し、
    前記駆動ユニットは、前記第２及び第３の磁力発生体が前記移動方向で前記浮上用の位置を挟んだ状態で前記スクレーパの移動を開始させ、前記第２及び第３の磁力発生体が前記移動方向で前記浮上用の位置を挟んだ状態で前記スクレーパの移動を停止させるように構成されている、請求項１〜２０のいずれか一項記載の培養装置。

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