JP6500349B2 - 培地用バルブ及びこれを備えた培地供給システム - Google Patents

Description

本発明は、培地の流路を切り替えるための培地用バルブ及びこれを備えた培地供給システムに関するものである。

細胞培養に用いられるディッシュなどの培養容器には、内部に培地が収容され、当該培地中で細胞の培養が行われる。培養容器内の培地には時間経過とともに老廃物が溜まるため、定期的に培地を交換する必要がある。通常、培地交換の際には、培養容器をインキュベータから無菌環境に移動させ、無菌環境下で培地交換を行った後、培養容器をインキュベータに戻すという作業が行われる。一方で、下記特許文献１に開示されているような細胞培養デバイスを用いた場合には、培地供給部から配管を介してインキュベータ内の細胞培養デバイスに培地を導入することにより、培地交換を行うことができる。

特開２０１１−２４４７１３号公報

インキュベータ内に複数の細胞培養デバイスを設置した場合には、培地供給部から各細胞培養デバイスに培地を導入するための複数の配管を設ける必要がある。しかし、この場合には、各配管内に培地が存在することとなり、培地の無駄が生じるという問題がある。また、各細胞培養デバイスを培地供給部に接続したり、培地供給部から取り外したりする場合には、各細胞培養デバイスに配管を着脱する必要があるため、組替作業が煩雑になるという問題がある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、無駄な培地の使用を抑制することができる培地用バルブ及びこれを備えた培地供給システムを提供することを目的とする。また、本発明は、組替作業を容易に行うことができる培地用バルブ及びこれを備えた培地供給システムを提供することを目的とする。

本発明に係る培地用バルブは、培地の流路を切り替えるための培地用バルブであって、流路部材と、切替部材とが積層されている。前記流路部材は、供給される培地を複数の流路に導く。前記切替部材は、前記流路部材に対して着脱可能であり、前記複数の流路を選択的に塞ぐことにより培地の流路を切り替える。

このような構成によれば、培地用バルブにより培地の流路を切り替えて、複数の流路に培地を選択的に導くことができる。これにより、培地供給部から培地用バルブまでの培地の配管を減らすことができるため、無駄な培地の使用を抑制することができる。特に、切替部材が流路部材に対して着脱可能であるため、必要な数の流路を備えた流路部材に付け替えることにより、流路部材の余った流路内に培地が残るのを防止することができる。したがって、無駄な培地の使用をより効果的に抑制することができる。

また、培地供給部からの配管に対して培地用バルブを着脱するだけで、当該培地用バルブの複数の流路に接続された各部材を一度に着脱することができるため、組替作業を容易に行うことができる。さらに、任意の流路部材及び切替部材を組み合わせて培地用バルブを構成することができるため、最適な培地用バルブに容易に組み替えることができる。

前記切替部材は、圧縮空気が供給される空気供給口を有し、前記空気供給口に供給される圧縮空気により弾性変形して前記複数の流路を選択的に塞ぐものであってもよい。

このような構成によれば、圧縮空気による切替部材の弾性変形を利用して、培地の流路を切り替えることができる。これにより、比較的安価な構成からなる切替部材により培地の流路を切り替えることができるため、培地用バルブの製造コストを抑えることができる。また、切替部材を比較的安価な構成とすれば、当該切替部材を使い捨てにすることも可能であるため、組替作業をさらに容易に行うことができる。

前記切替部材は、接続部材と、ベース部材とを含むものであってもよい。前記接続部材は、培地が導入される培地導入口、培地が導出される培地導出口、前記空気供給口及び当該空気供給口に供給される圧縮空気により弾性変形する弾性変形部を有する。前記ベース部材は、前記接続部材と前記切替部材との間に着脱可能に設けられ、前記培地導入口及び前記培地導出口を前記流路部材に連通させる。

このような構成によれば、培地の流路を切り替える際に弾性変形可能な弾性変形部を有する接続部材が、ベース部材とは別部材により構成されるため、繰り返しの使用により弾性変形部が劣化した場合などであっても、接続部材のみを交換することができる。また、接続部材及びベース部材を異なる材料で形成することができるため、各部材に適した材料を選択することにより、培地用バルブの性能又は耐久性などの向上を図ることができる。

前記ベース部材は、前記接続部材よりも固い材料により形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、弾性変形部を有する接続部材は比較的柔らかい材料で形成される一方で、ベース部材は接続部材よりも固い材料により形成される。ベース部材を比較的固い材料で形成すれば、変形により培地の流路が閉塞してしまうなどの弊害を防止することができるため、安定した流路切替が可能となり、培地用バルブの性能が向上する。また、接続部材を比較的柔らかい材料で形成すれば、繰り返しの使用により弾性変形部が劣化しにくく、培地用バルブの耐久性が向上する。

前記流路部材及び前記切替部材の少なくとも一部が、ＰＤＭＳ又はシリコンゴムにより形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、オートクレーブ滅菌を行うことが可能なＰＤＭＳ又はシリコンゴムを用いて、流路部材及び切替部材の少なくとも一部を形成することにより、培地用バルブを滅菌して繰り返し使用することができるため、ランニングコストを抑えることができる。また、比較的安価なＰＤＭＳ又はシリコンゴムを用いることにより、培地用バルブを使い捨てにすることも可能になる。

本発明に係る培地供給システムは、前記培地用バルブと、前記培地用バルブに培地を供給する培地供給部とを備える。

この場合、前記培地用バルブが、インキュベータ内に設けられていてもよい。

このような構成によれば、培地用バルブがインキュベータ内に設けられることにより、培地用バルブの複数の流路に接続された各部材までの距離が短くなり、その間の培地の配管の長さが短くなる。これにより、無駄な培地の使用をさらに効果的に抑制することができる。

前記培地供給システムは、前記流路部材及び前記切替部材を挟み込んで密着固定させるバルブ固定部材をさらに備えていてもよい。

このような構成によれば、バルブ固定部材により流路部材及び切替部材を挟み込むだけの簡単な構成で、流路部材及び切替部材を密着固定させて、培地の流路の気密性を確保することができる。

本発明によれば、培地供給部から培地用バルブまでの培地の配管を減らすことができるため、無駄な培地の使用を抑制することができる。また、本発明によれば、培地供給部からの配管に対して培地用バルブを着脱するだけで、当該培地用バルブの複数の流路に接続された各部材を一度に着脱することができるため、組替作業を容易に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る培地供給システムの構成例を示した概略図である。 バルブの構成例を示した断面図である。 流路部材の平面図である。 図３Ａにおける流路部材のＡ−Ａ断面図である。 接続部材の平面図である。 図４Ａにおける接続部材のＢ−Ｂ断面図である。 ベース部材の平面図である。 図５Ａにおけるベース部材のＣ−Ｃ断面図である。 バルブの動作について説明するための断面図である。 バルブをバルブ固定部材により固定した状態を示す平面図である。 バルブをバルブ固定部材により固定した状態を示す側面図である。 押圧部材の平面図である。 押圧部材の側面図である。 固定板の平面図である。 図９Ａにおける固定板のＤ−Ｄ断面図である。 培養部の平面図である。 培養部の側面図である。 アダプタの平面図である。 図１１ＡにおけるアダプタのＥ−Ｅ断面図である。 アダプタの変形例を示す平面図である。 図１２Ａのアダプタの側面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る培地供給システムの構成例を示した概略図である。この培地供給システムは、培地供給部１からバルブ２を介して培養部３に培地を供給するためのシステムである。バルブ２には、複数の培養部３が接続されている。バルブ２及び各培養部３は、例えば内部が一定の温度に保たれたインキュベータ４内に設けられており、インキュベータ４の外部に設けられた培地供給部１から１本の配管１１を介して、インキュベータ４内に培地が供給されるようになっている。

培地供給部１には、培地貯留部１２及びポンプ１３が備えられている。培地貯留部１２内に貯留されている培地は、例えばシリンジポンプにより構成されるポンプ１３で吸い上げられ、当該ポンプ１３から配管１１を介してインキュベータ４内のバルブ２に供給される。

バルブ２は、培地供給部１から供給される培地の流路を切り替えるための培地用バルブであり、それぞれ異なる配管２０を介して複数の培養部３に接続されている。この例では、８つの培養部３がインキュベータ４内に設けられており、培地供給部１から各培養部３への培地の流路をバルブ２で切り替えることができる。ただし、培養部３の数は８つに限られるものではなく、２つ以上であればよい。

各培養部３は、培地供給部１からバルブ２を介して供給される培地を収容し、当該培地中で細胞の培養が行われる。各培養部３は、それぞれ異なる配管３１を介して廃液貯留部５に接続されている。各培養部３内の培地を廃液貯留部５に排出させるとともに、各培養部３内に培地供給部１から新しい培地を供給することにより、培地を交換することができる。培地交換は、培地供給部１から各培養部３に培地が連続で供給されることにより連続的に行われてもよいし、培地が所定時間ごとに供給されることにより断続的に行われてもよい。

本実施形態では、空気供給部６から配管６１を介して供給される圧縮空気により、バルブ２が動作するような構成となっている。空気供給部６及びポンプ１３は、制御部７に対して電気的に接続されている。制御部７は、培地供給部１（ポンプ１３）の動作を制御するとともに、空気供給部６を介してバルブ２の動作を制御することにより、培地の流路を自動で切り替える処理を行う。制御部７は、例えばパーソナルコンピュータ又はＰＬＣ（Programmable Logic Controller）などにより構成することができる。

図２は、バルブ２の構成例を示した断面図である。この例では、流路部材２１、接続部材２２及びベース部材２３が積層されることによりバルブ２が構成されている。ベース部材２３は、例えば外形が３５ｍｍ×３５ｍｍ、厚みが２ｍｍの矩形状の部材であり、流路部材２１と接続部材２２との間に設けられる。流路部材２１、接続部材２２及びベース部材２３は互いに着脱可能であり、それぞれ任意の形状のものを組み合わせてバルブ２を構成することができる。

図３Ａは、流路部材２１の平面図である。図３Ｂは、図３Ａにおける流路部材２１のＡ−Ａ断面図である。図４Ａは、接続部材２２の平面図である。図４Ｂは、図４Ａにおける接続部材２２のＢ−Ｂ断面図である。図５Ａは、ベース部材２３の平面図である。図５Ｂは、図５Ａにおけるベース部材２３のＣ−Ｃ断面図である。

流路部材２１は、例えばシリコンゴムにより形成されている。具体的には、それぞれシリコンゴムにより形成された２枚のシート２１１，２１２が積層されており、ベース部材２３側のシート２１１の一部が切り抜かれることにより培地の流路２１３が形成されている。シート２１１の厚みは、例えば０．５ｍｍである。ただし、２枚のシート２１１，２１２が一体的に構成されていてもよいし、他のシートを含む構成であってもよい。

流路部材２１には、複数の流路２１３が形成されており、各流路２１３が共通の接続部２１４で接続されることにより互いに連通している。この例では、流路部材２１の中央部に形成された接続部２１４から、複数の流路２１３が放射状に延びている。これにより、接続部２１４に供給される培地を複数の流路２１３に導くことができる。流路２１３の数は、バルブ２に接続される培養部３の数と同数（この例では８つ）に設定されている。

接続部材２２は、例えばＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）により形成された接続部２２１に、それぞれシリコンゴムにより形成された２枚のシート２２２，２２３が積層されることにより構成されている。各シート２２２，２２３の厚みは、例えば０．１ｍｍである。接続部２２１には、培地が導入される培地導入口２２４、培地が導出される培地導出口２２５、及び、圧縮空気が供給される空気供給口２２６が形成されている。ただし、接続部２２１及び２枚のシート２２２，２２３のいずれかが一体的に構成されていてもよいし、他のシートを含む構成であってもよい。

培地導入口２２４には、配管１１が接続されることにより、培地供給部１から配管１１を介して培地が導入される。培地導入口２２４は、流路部材２１の接続部２１４に対向する位置に形成されており、２枚のシート２２２，２２３を貫通することにより、接続部材２２全体を厚み方向に貫通している。培地導入口２２４の内径は、例えば１ｍｍである。

培地導出口２２５の数は、流路部材２１の流路２１３の数と同数（この例では８つ）に設定されている。各培地導出口２２５の内径は、例えば１ｍｍである。各培地導出口２２５は、２枚のシート２２２，２２３を貫通することにより、接続部材２２全体を厚み方向に貫通している。ベース部材２３側のシート２２３には、その一部が切り抜かれることにより、培地導出口２２５の端部を径方向に延長する培地導出路２２７が形成されている。

空気供給口２２６の数は、流路部材２１の流路２１３の数と同数（この例では８つ）に設定されている。空気供給口２２６の内径は、例えば１．５ｍｍである。各空気供給口２２６の端部は、シート２２２により閉塞されており、その閉塞された端部の空間が、例えば内径４ｍｍに拡大されることにより拡大部２２８が形成されている。各空気供給口２２６は、流路部材２１の各流路２１３における接続部２１４側とは反対側の端部に対向する位置に形成されている。また、各空気供給口２２６は、シート２２２を挟んで各培地導出路２２７に対向している。

ベース部材２３は、例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）により形成されている。ベース部材２３の中央部には、流路部材２１の接続部２１４に対向する位置に貫通孔２３１が形成されている。培地導入口２２４は、ベース部材２３の貫通孔２３１を介して、流路部材２１の接続部２１４に連通している。また、ベース部材２３には、接続部材２２の各空気供給口２２６に対向する位置に、それぞれ貫通孔２３２が形成されている。各培地導出口２２５は、培地導出路２２７及びベース部材２３の貫通孔２３２を介して、流路部材２１の各流路２１３に連通している。貫通孔２３１，２３２の内径は、例えば１ｍｍである。

図６は、バルブ２の動作について説明するための断面図である。接続部材２２の各空気供給口２２６には、空気供給部６からそれぞれ異なる配管６１を介して個別に圧縮空気が導入される。図６に示すように、空気供給口２２６に圧縮空気が導入された場合には、その圧縮空気の圧力により、当該空気供給口２２６の拡大部２２８に対向する位置においてシート２２２が弾性変形する。

これにより、弾性変形したシート２２２が対向するベース部材２３の貫通孔２３２を塞ぎ、その結果、当該貫通孔２３２に連通する流路２１３が塞がれる。このように、各空気供給口２２６への圧縮空気の導入を制御することにより、複数の流路２１３を選択的に塞ぐことができる。実際に培地を供給する際には、各空気供給口２２６に圧縮空気を導入することにより全ての流路２１３を塞いだ状態で、いずれかの空気供給口２２６への圧縮空気の導入を停止させることにより、その空気供給口２２６に対応する流路２１３が選択的に開かれて、当該流路２１３から培地導出口２２５を介して培地が導出される。

本実施形態では、接続部材２２及びベース部材２３が、複数の流路２１３を選択的に塞ぐことにより培地の流路２１３を切り替える切替部材２４を構成している。本実施形態のように、バルブ２により培地の流路２１３を切り替えて、複数の流路２１３に培地を選択的に導くことにより、培地供給部１からバルブ２までの培地の配管１１を減らすことができるため、無駄な培地の使用を抑制することができる。

特に、バルブ２がインキュベータ４内に設けられることにより、バルブ２の複数の流路２１３に接続された各培養部３までの距離が短くなり、その間の培地の配管２０の長さが短くなる。さらに、切替部材２４が流路部材２１に対して着脱可能であるため、必要な数の流路２１３を備えた流路部材２１に付け替えることにより、流路部材２１の余った流路２１３内に培地が残るのを防止することができる。したがって、無駄な培地の使用をより効果的に抑制することができる。

また、培地供給部１からの配管１１に対してバルブ２を着脱するだけで、当該バルブ２の複数の流路２１３に接続された各部材（各培養部３）を一度に着脱することができるため、組替作業を容易に行うことができる。さらに、任意の流路部材２１及び切替部材２４を組み合わせてバルブ２を構成することができるため、最適なバルブ２に容易に組み替えることができる。

本実施形態では、シート２２２が、空気供給口２２６に供給される圧縮空気により弾性変形する弾性変形部を構成しており、当該シート２２２がダイアフラムとして機能する。このように、本実施形態では、圧縮空気による切替部材２４の弾性変形を利用して、培地の流路２１３を切り替えることができる。これにより、比較的安価な構成からなる切替部材２４により培地の流路２１３を切り替えることができるため、バルブ２の製造コストを抑えることができる。また、切替部材２４を比較的安価な構成とすれば、当該切替部材２４を使い捨てにすることも可能であるため、組替作業をさらに容易に行うことができる。

特に、本実施形態では、培地の流路２１３を切り替える際に弾性変形可能な弾性変形部（シート２２２）を有する接続部材２２が、ベース部材２３とは別部材により構成されるため、繰り返しの使用により弾性変形部が劣化した場合などであっても、接続部材２２のみを交換することができる。また、接続部材２２及びベース部材２３を異なる材料で形成することができるため、各部材に適した材料を選択することにより、バルブ２の性能又は耐久性などの向上を図ることができる。

本実施形態では、接続部材２２がＰＤＭＳ及びシリコンゴムにより形成され、ベース部材２３がＰＶＤＦにより形成されている。すなわち、ベース部材２３が、接続部材２２よりも固い材料により形成されている。このように、弾性変形部（シート２２２）を有する接続部材２２は比較的柔らかい材料で形成される一方で、ベース部材２３は接続部材２２よりも固い材料により形成される。ベース部材２３を比較的固い材料で形成すれば、変形により培地の流路２１３が閉塞してしまうなどの弊害を防止することができるため、安定した流路切替が可能となり、バルブ２の性能が向上する。また、接続部材２２（接続部２２１）を比較的柔らかい材料で形成すれば、繰り返しの使用により弾性変形部が劣化しにくく、バルブ２の耐久性が向上する。

また、本実施形態では、流路部材２１がシリコンゴムにより形成され、切替部材２４の接続部材２２がＰＤＭＳ及びシリコンゴムにより形成されている。すなわち、流路部材２１及び切替部材２４の少なくとも一部が、ＰＤＭＳ又はシリコンゴムにより形成されている。このように、オートクレーブ滅菌を行うことが可能なＰＤＭＳ又はシリコンゴムを用いて、流路部材２１及び切替部材２４の少なくとも一部を形成することにより、バルブ２を滅菌して繰り返し使用することができるため、ランニングコストを抑えることができる。また、比較的安価なＰＤＭＳ又はシリコンゴムを用いることにより、バルブ２を使い捨てにすることも可能になる。

ただし、流路部材２１、接続部材２２及びベース部材２３の材質は、上記のような材質に限られるものではない。例えば、流路部材２１は、全体がシリコンゴムにより形成された構成に限らず、全体がＰＤＭＳにより形成された構成であってもよいし、一部のみがシリコンゴム又はＰＤＭＳにより形成された構成であってもよい。接続部材２２は、ＰＤＭＳにより形成された接続部２２１と、シリコンゴムにより形成された２枚のシート２２２，２２３とからなる構成に限らず、例えば接続部２２１がシリコンゴムにより形成された構成であってもよい。ベース部材２３は、ＰＶＤＦに限らず他の材料により形成された構成であってもよいが、比較的固い材料により形成された構成であることが好ましい。ただし、ベース部材２３を接続部材２２と一体的に構成したり、ベース部材２３を省略した構成とすることも可能である。

図７Ａは、バルブ２をバルブ固定部材８により固定した状態を示す平面図である。図７Ｂは、バルブ２をバルブ固定部材８により固定した状態を示す側面図である。バルブ固定部材８は、流路部材２１及び切替部材２４を挟み込んで密着固定させるための治具であり、互いに着脱可能な押圧部材８１及び固定板８２を備えている。

図８Ａは、押圧部材８１の平面図である。図８Ｂは、押圧部材８１の側面図である。図９Ａは、固定板８２の平面図である。図９Ｂは、図９Ａにおける固定板８２のＤ−Ｄ断面図である。押圧部材８１及び固定板８２は、例えば樹脂により形成されており、バルブ２は、押圧部材８１と固定板８２との間に挟み込まれた状態で固定される。

押圧部材８１は、バルブ２を押圧する押圧部８１１と、固定板８２に対して取り付けられる複数の取付部８１２とが一体的に形成されることにより構成されている。押圧部８１１は、例えば円板により構成され、その中央部に開口部８１３が形成されることにより円環状に形成されている。

各取付部８１２は、押圧部８１１の外周縁から当該押圧部８１１に対して直交方向に突出する棒状の部材であり、この例では、４つの取付部８１２が押圧部８１１の周方向に等間隔で設けられている。各取付部８１２の先端部からは、押圧部材８１の径方向外側に向かって、固定板８２に係止させるための爪部８１４が突出している。

固定板８２は、例えば矩形状の部材であり、押圧部材８１よりも大きい平面形状を有している。固定板８２には、押圧部材８１の取付部８１２と同数の貫通孔８２１が形成されており、押圧部材８１を固定板８２に対向させて近づけることにより、各取付部８１２を貫通孔８２１に挿通させることができるようになっている。

各貫通孔８２１は、固定板８２の中心に対して周方向に延びる長孔により構成されている。各貫通孔８２１の一端部は、爪部８１４が引っ掛かることなく各取付部８１２を挿通させることができる程度の幅で形成されている。一方、各貫通孔８２１の他端部は、幅が小さく形成されることにより、各取付部８１２の爪部８１４を係止させることができるようになっている。

すなわち、押圧部材８１の各取付部８１２を各貫通孔８２１の一端部に挿通させた後、押圧部材８１を周方向に回転させることにより、各取付部８１２を各貫通孔８２１の他端部側にスライドさせ、各取付部８１２の爪部８１４を各貫通孔８２１の周縁部に引っ掛けて係止させることができる（図７Ａ参照）。ただし、押圧部材８１を固定板８２に取り付けるための機構は、上記のような回転式の機構に限らず、例えばワンタッチで取付可能な取付具を用いた構成など、他の任意の構成を採用することができる。

図７Ａ及び図７Ｂに示すように、押圧部材８１の押圧部８１１と固定板８２との間にバルブ２を挟み込んだ状態で、上記のように押圧部材８１を固定板８２に取り付けることにより、流路部材２１、接続部材２２及びベース部材２３を互いに押圧して密着させることができる。このように、バルブ固定部材８により流路部材２１、接続部材２２及びベース部材２３を挟み込むだけの簡単な構成で、流路部材２１、接続部材２２及びベース部材２３を密着固定させて、培地の流路２１３の気密性を確保することができる。

固定板８２には、当該固定板８２に対して直交方向に延びる複数のピン８２２が設けられている。この例では、２つのピン８２２が押圧部材８１側に向かって突出するように設けられている。図３Ａ、図４Ａ及び図５Ａに示すように、流路部材２１、接続部材２２及びベース部材２３には、それぞれを積層したときに互いに対向する位置に、ピン８２２を挿通させるための貫通孔２１５，２２９，２３３が形成されている。各貫通孔２１５，２２９，２３３の内径は、例えば１ｍｍである。

バルブ２は、流路部材２１、ベース部材２３、接続部材２２の順序で、各貫通孔２１５，２３３，２２９にピン８２２を挿通させることにより、固定板８２上に積層される。これにより、バルブ２は、接続部材２２が押圧部材８１の押圧部８１１に対向する状態で、押圧部材８１と固定板８２との間に挟み込まれる。バルブ２に接続される配管１１、２０、６１は、押圧部８１１の開口部８１３を介してバルブ２の接続部材２２に取り付けることができる。

図１０Ａは、培養部３の平面図である。図１０Ｂは、培養部３の側面図である。本実施形態では、培養容器３２及びアダプタ３３により培養部３が構成されており、培養容器３２及びアダプタ３３がアダプタ固定部材９により挟み込まれて密着固定されている。培地供給部１からの培地は、アダプタ３３を介して培養容器３２内に供給される。

このようなアダプタ３３を用いれば、培養容器３２内で通常の培養を一定期間（例えば１日）行うことにより細胞を接着させた後、アダプタ３３を培養容器３２に取り付けて、培地供給部１から培養容器３２内に培地を供給することも可能である。培養容器３２は、市販されている既存のものであり、円形状の底面３２１の外周縁から円環状の側面３２２が突出した一般的なディッシュである。円環状の側面３２２の上端縁は、培養容器３２の開口部３２３を構成している。ただし、培養容器３２は、ディッシュに限られるものではなく、他の任意の形状の容器を用いることができる。

図１１Ａは、アダプタ３３の平面図である。図１１Ｂは、図１１Ａにおけるアダプタ３３のＥ−Ｅ断面図である。アダプタ３３は、培養容器３２に取り付けられることにより当該培養容器３２の開口部３２３を塞ぐ本体３３１を備えている。当該本体３３１は、培養容器３２の開口部３２３とほぼ同一の平面形状を有しており、開口部３２３内に入り込んだ状態で取り付けられる。本体３３１は、例えば外径が３４ｍｍ、厚みが４ｍｍの円板状に形成されている。

本体３３１の外周縁には、環状突部３３２が形成されている。環状突部３３２の高さは、例えば２ｍｍである。本体３３１が培養容器３２の開口部３２３に入り込んだ状態では、環状突部３３２の先端面が培養容器３２の底面３２１に当接することにより、培養容器３２とアダプタ３３との間に密閉された培養空間３２４が形成される（図１０Ｂ参照）。培養空間３２４の大きさは、環状突部３３２の高さに応じて任意に設定することができる。

本体３３１には、培養容器３２内に培地を導入する培地導入口３３３と、培養容器３２内の培地を導出する培地導出口３３４とが形成されている。培地導入口３３３には接続管３３５が挿入され、培地導出口３３４には接続管３３６が挿入されている。接続管３３５，３３６は、例えば外径が２．５ｍｍ、内径が１．５ｍｍであって、それぞれシリコンゴムにより形成されている。

図１０Ｂに示すように、接続管３３５には培地導入管３３７が挿入されており、当該培地導入管３３７を介して培地導入口３３３に培地を導入することができる。培地導入管３３７にはフィルタ３３８が接続されている。フィルタ３３８には、バルブ２に連通する配管２０が、例えばルアーロックコネクタなどの接続具を介して取り付けられる。接続管３３６には、廃液貯留部５に連通する配管３１が挿入される。

本実施形態では、培養容器３２にアダプタ３３の本体３３１を取り付けることにより、培地導入口３３３から培養容器３２内に培地を導入させるとともに、培養容器３２内の培地を培地導出口３３４から導出することができる。すなわち、既存の培養容器３２に本体３３１を取り付けるだけで、培養容器３２内に培地を連続的に導入しながら培養を行うことが可能になる。したがって、既存の培養容器３２を用いて安定した培養環境で培養を行うことができる。

本体３３１は、例えばＰＤＭＳにより形成されている。ＰＤＭＳはガス透過性を有する材料であるため、本体３３１で培養容器３２の開口部３２３を塞いだ場合でも、培養容器３２の内部と外部との間でガスを透過させることができる。これにより、例えばインキュベータ４内の炭素ガス濃度などの環境を培養容器３２内でも維持することができるため、既存の培養容器３２を用いた従来の培養と同様の培養環境で培養を行うことができる。また、培養容器３２と本体３３１との間には気密性を確保する必要があるため、ＰＤＭＳのようなガス透過性を有する材料を用いることにより、培地が漏れるのを防止しつつ、ガスのみを透過させることができる。

ただし、本体３３１は、ＰＤＭＳに限らず、例えばシリコンゴムなどのガス透過性を有する他の材料により形成されていてもよい。オートクレーブ滅菌を行うことが可能なＰＤＭＳ又はシリコンゴムを用いて本体３３１を形成すれば、アダプタ３３を滅菌して繰り返し使用することができるため、ランニングコストを抑えることができる。また、比較的安価なＰＤＭＳ又はシリコンゴムを用いることにより、アダプタ３３を使い捨てにすることも可能になる。本体３３１は、その全体がガス透過性を有する材料により形成された構成に限らず、少なくとも一部がガス透過性を有する材料により形成されていればよい。

また、本実施形態では、カビや雑菌などの異物が培地導入管３３７から培地導入口３３３を介して培養容器３２内に侵入するのをフィルタ３３８で阻止することができる。例えば、培養容器３２に対するアダプタ３３の取付作業をインキュベータ４の外部で行った場合には、その後に培養容器３２をインキュベータ４内に設置するまでの間に、異物が培地導入管３３７に付着するおそれがある。このような場合であっても、培養容器３２内への異物の侵入をフィルタ３３８で阻止することにより、安定した培養環境で培養を行うことができる。ただし、フィルタ３３８は、培地導入口３３３側だけでなく、培地導出口３３４側にも設けられていてもよい。

アダプタ固定部材９は、互いに着脱可能な押圧部材９１及び固定板９２を備えている。アダプタ固定部材９の押圧部材９１及び固定板９２構成は、バルブ固定部材８の押圧部材８１及び固定板８２とほぼ同様であるため、同様の構成については、図に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

押圧部８１１には、アダプタ３３に当接する当接部８１５が、固定板９２側に向かって突出するように形成されている。当接部８１５と固定板８２との間にアダプタ３３及び培養容器３２を挟み込んだ状態で、バルブ固定部材８の場合と同様に押圧部材８１を固定板８２に取り付けることにより、アダプタ３３及び培養容器３２を互いに押圧して密着させることができる。このように、アダプタ固定部材９によりアダプタ３３及び培養容器３２を挟み込むだけの簡単な構成で、アダプタ３３及び培養容器３２を密着固定させて、培養容器３２内の気密性を確保することができる。

当接部８１５の高さは、アダプタ３３の形状に応じて任意に設定することができる。アダプタ３３は、培養容器３２内に完全に入り込むような形状のものに限らず、その上部が培養容器３２の開口部３２３から突出するような形状などであってもよい。したがって、アダプタ３３の形状によっては、当接部８１５を省略し、押圧部８１１でアダプタ３３を直接押圧することも可能である。この場合、バルブ固定部材８及びアダプタ固定部材９を共通の部材により構成することができるため、使用する部材の種類を減らして、製造コストを抑えることができる。

図７Ａ及び図１０Ａに示すように、バルブ固定部材８の固定板８２及びアダプタ固定部材９の固定板９２には、それぞれ連結部８２３及び連結孔８２４が形成されている。図９Ｂに示すように、連結部８２３は、固定板８２，９２の外側に向かって突出し、その先端部が屈曲した形状とされることにより突部８２５が構成されている。突部８２５は連結孔８２４に対応する形状を有している。

この例では、固定板８２，９２の四辺における２つの辺に連結部８２３が形成され、残りの２つの辺に連結孔８２４が形成されることにより、互いに連結可能な２つの連結部８２３及び連結孔８２４が設けられている。バルブ固定部材８及びアダプタ固定部材９を互いに隣接させて、一方の連結部８２３の突部８２５を他方の連結孔８２４に嵌め込めば、バルブ固定部材８及びアダプタ固定部材９を互いに連結することができる。

このように、本実施形態では、バルブ固定部材８及びアダプタ固定部材９を互いに連結させることにより、バルブ固定部材８により固定された流路部材２１及び切替部材２４と、アダプタ固定部材９により固定されたアダプタ３３及び培養容器３２とを一体的に取り扱うことができるため、組替作業をさらに容易に行うことができる。また、複数のバルブ固定部材８又は複数のアダプタ固定部材９を互いに隣接させて連結することも可能である。ただし、バルブ固定部材８及びアダプタ固定部材９を連結させる機構は、上記のような連結部８２３及び連結孔８２４に限らず、他の任意の構成を採用することができる。

図１２Ａは、アダプタ３３の変形例を示す平面図である。図１２Ｂは、図１２Ａのアダプタ３３の側面図である。この例では、上記実施形態のように本体３３１の外周縁に環状突部３３２が形成された構成ではなく、本体３３１の外周縁に沿って複数の突部３３９が形成されている。

各突部３３９は同一の長さで培養容器３２側に突出しており、本体３３１が培養容器３２の開口部３２３に入り込んだ状態では、各突部３３９の先端面が培養容器３２の底面３２１に当接する。このとき、上記実施形態の環状突部３３２のように密閉状態とはならないが、この例では、本体３３１の外周縁全体にテーパ面３４０が形成されることにより、当該テーパ面３４０を培養容器３２の開口部３２３に当接させて密閉状態とすることができる。このように、培養容器３２とアダプタ３３との間を密閉状態とするための構成としては、任意の構成を採用することができる。

また、この例では、培地導入口３３３及び培地導出口３３４にそれぞれ接続管３３５，３３６が挿入された構成ではなく、培地導入口３３３及び培地導出口３３４に配管２０，３１が直接挿入されるような構成となっている。培地導入口３３３は、一定の内径で形成されているのに対して、培地導出口３３４は、培養容器３２側の部分の内径が拡大されることにより拡大部３４１が形成されている。

図１２Ｂに二点鎖線で示した通り、配管２０は、その先端が培地導入口３３３における培養容器３２側の端部に位置するように挿入されている。一方、配管３１は、その先端が培地導出口３３４における拡大部３４１との境界近傍に位置するように挿入されている。このように、培地導出口３３４側に拡大部３４１を設け、当該拡大部３４１を介して配管３１に培地を導くことにより、培養容器３２内に空気を溜まりにくくすることができる。

以上の実施形態では、培養容器３２にアダプタ３３が取り付けられることにより構成される培養部３について説明した。しかし、本発明に係るバルブ２は、このような培養部３に限らず、例えば細胞培養デバイスにより構成される培養部３に培地を供給するようなシステムにも適用可能である。

１ 培地供給部
２ バルブ
３ 培養部
４ インキュベータ
５ 廃液貯留部
６ 空気供給部
７ 制御部
８ バルブ固定部材
９ アダプタ固定部材
１１ 配管
１２ 培地貯留部
１３ ポンプ
２０ 配管
２１ 流路部材
２２ 接続部材
２３ ベース部材
２４ 切替部材
３１ 配管
３２ 培養容器
３３ アダプタ
６１ 配管
８１ 押圧部材
８２ 固定板
９１ 押圧部材
９２ 固定板
２１３ 流路
２２４ 培地導入口
２２５ 培地導出口
２２６ 空気供給口
３２３ 開口部
３３１ 本体
３３２ 環状突部
３３３ 培地導入口
３３４ 培地導出口
３３８ フィルタ

Claims (7)

1. 培地の流路を切り替えるための培地用バルブであって、供給される培地を複数の流路に導く流路部材と、前記流路部材に対して着脱可能であり、前記複数の流路を選択的に塞ぐことにより培地の流路を切り替える切替部材とが積層された培地用バルブと、
   前記培地用バルブに培地を供給する培地供給部と、
   前記流路部材及び前記切替部材を挟み込んで密着固定させることにより培地の流路の気密性を確保するバルブ固定部材とを備え、
   前記切替部材は、圧縮気体が供給される複数の気体供給口を有し、前記気体供給口に供給される圧縮気体により弾性変形して前記複数の流路を選択的に塞ぎ、
   前記切替部材は、
   培地が導入される培地導入口、培地が導出される複数の培地導出口、前記気体供給口及び当該気体供給口に供給される圧縮気体により弾性変形する弾性変形部を有する接続部材と、
   前記接続部材と前記流路部材との間に着脱可能に設けられ、前記培地導入口及び前記培地導出口を前記流路部材に連通させるベース部材とを含むことを特徴とする培地供給システム。
2. 前記ベース部材は、前記接続部材よりも固い材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の培地供給システム。
3. 前記流路部材及び前記切替部材の少なくとも一部が、ＰＤＭＳ又はシリコンゴムにより形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の培地供給システム。
4. 前記培地用バルブが、インキュベータ内に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の培地供給システム。
5. 前記バルブ固定部材は、前記培地用バルブを間に挟み込んだ状態で固定する互いに着脱可能な押圧部材及び固定板を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の培地供給システム。
6. 前記押圧部材は、前記培地用バルブを押圧する押圧部と、前記固定板に対して取り付けられる複数の取付部とが一体的に形成されることにより構成されており、
   前記押圧部材の各取付部を前記固定板に形成された各貫通孔に挿通させた後、前記押圧部材を周方向に回転させることにより、各取付部に形成された爪部を各貫通孔の周縁部に引っ掛けて係止させることができることを特徴とする請求項５に記載の培地供給システム。
7. 前記固定板には、当該固定板に対して直交方向に延びる複数のピンが設けられており、
   前記流路部材及び前記切替部材に形成された各貫通孔に前記複数のピンを挿通させることにより、前記培地用バルブが前記固定板上に積層されることを特徴とする請求項５又は６に記載の培地供給システム。

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