JP6594066B2 - Cell culture container, cell culture apparatus and cell culture method - Google Patents

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Description

本発明は、細胞培養容器、細胞培養装置および細胞培養方法に関する。   The present invention relates to a cell culture container, a cell culture device, and a cell culture method.

接着培養に用いられる、培養細胞の足場を構成する細胞培養リアクターまたは細胞培養基板に関し、例えば以下の技術が知られている。   For example, the following techniques are known with respect to a cell culture reactor or cell culture substrate constituting a scaffold for cultured cells used for adhesion culture.

例えば、特許文献1には、多角形状の貫通孔の一辺の長さ若しくは直径が50μm〜500μmの多孔構造部を各々有する複数の細胞培養担体基板を、細胞培養槽内に間隔をおいて積層することによって構成される細胞培養リアクターが記載されている。   For example, in Patent Document 1, a plurality of cell culture carrier substrates each having a porous structure part with a side length or diameter of 50 μm to 500 μm of a polygonal through hole are stacked in a cell culture tank at intervals. A cell culture reactor constituted by the above is described.

また、特許文献2には、異なる種類の組織が接触配置されており、且つ、網状構造或いは多孔質構造を有する固形支持体を備えた組織接触部と、この組織接触部を介して分画された培地流通部を有する培養チャンバーと、培地流通部に培地を流通循環させる循環機構部とを有する二層バイオリアクターが記載されている。この二層バイオリアクターにおいて、循環機構部の作動によって培養チャンバーの各々の培地流通部に互いに異なる培地が供給され、組織接触部において階層構造を有する組織が培養される。   Further, in Patent Document 2, different types of tissues are arranged in contact with each other, and a tissue contact portion including a solid support having a network structure or a porous structure is fractionated through the tissue contact portion. A two-layer bioreactor having a culture chamber having a medium circulation part and a circulation mechanism part for circulating the medium through the medium circulation part is described. In this two-layer bioreactor, different culture media are supplied to the respective media circulation portions of the culture chamber by the operation of the circulation mechanism, and the tissue having a hierarchical structure is cultured at the tissue contact portion.

また、特許文献3には、基材の表面に、深さ100μm〜500μm、内径100μm〜1000μmの凹陥部が複数設けられた細胞培養用基材が記載されている。   Patent Document 3 describes a cell culture substrate in which a plurality of recesses having a depth of 100 μm to 500 μm and an inner diameter of 100 μm to 1000 μm are provided on the surface of the substrate.

特開2011−172533号公報JP 2011-172533 A 特開2007−54026号公報JP 2007-54026 A 特開2012−249547号公報JP 2012-249547 A

例えば、肝疾患や心疾患などを、細胞移植によって治療するためには、1×10個以上の分化細胞の移植がひとりの患者に必要であると考えられており、これを実現するためには、ES細胞(Embryonic Stem cell)やiPS細胞(induced Pluripotent Stem cell)などのヒト多能性幹細胞の大量培養技術の開発が不可欠である。多能性幹細胞を、従来の接着培養法によって最適環境を維持しながら安定的に大量培養するためには、細胞の接着面積を大規模化することが必要となり、構造面およびコスト面において困難である。このように、従来の接着培養法では、大量培養は非効率となってしまう。 For example, in order to treat liver disease, heart disease, etc. by cell transplantation, it is considered that transplantation of 1 × 10 9 or more differentiated cells is necessary for one patient. Therefore, it is indispensable to develop a technology for mass-culturing human pluripotent stem cells such as ES cells (Embryonic Stem cells) and iPS cells (induced Pluripotent Stem cells). In order to stably cultivate pluripotent stem cells in large quantities stably while maintaining the optimal environment by conventional adhesion culture methods, it is necessary to enlarge the adhesion area of the cells, which is difficult in terms of structure and cost. is there. Thus, in the conventional adhesion culture method, mass culture becomes inefficient.

接着培養法における上記の問題を解決する手法として、細胞を培養液中に浮遊させた状態で培養する浮遊培養法が挙げられる。しかしながら、従来の浮遊培養においては、複数の細胞の凝集体である細胞塊(スフェアまたはスフェロイドともいう)同士の融合という問題がある。すなわち、多能性幹細胞の培養においては、細胞塊のサイズが過大となると、細胞塊同士が融合し、細胞が分化を開始したり、細胞塊の中心部の細胞が壊死したりするといった問題が生じ得る。   As a technique for solving the above problems in the adhesion culture method, there is a suspension culture method in which cells are cultured while suspended in a culture solution. However, in the conventional suspension culture, there is a problem of fusion of cell clusters (also referred to as spheres or spheroids) that are aggregates of a plurality of cells. That is, in the culturing of pluripotent stem cells, if the size of the cell mass is excessive, the cell masses fuse with each other, and the cells start to differentiate, or the cells at the center of the cell mass are necrotic. Can occur.

本発明は、浮遊培養において、細胞塊同士の融合を抑制することができる、細胞培養容器、細胞培養装置および細胞培養方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a cell culture vessel, a cell culture device, and a cell culture method capable of suppressing fusion of cell masses in suspension culture.

本発明に係る細胞培養容器は、細胞を収容する収容空間を形成する内壁面を有し、内壁面に、前記収容空間の内側に向けて突出し且つ先端側に向けて徐々に幅が狭くなるテーパ形状の複数のピラーが設けられている。
Cell culture chamber according to the present invention has a inner wall surface forming the accommodation space to yield volumes of cells on the inner wall surface, the width gradually narrowed toward the projecting and the distal end side toward the inside of the accommodating space A plurality of tapered pillars are provided.

複数のピラーは、細胞培養容器の内壁面への細胞の接着を阻害する大きさおよび間隔で設けられていることが好ましい。複数のピラーは、内壁面が平坦構造を有する場合と比較して、細胞の内壁面との接着面積が減少する大きさおよび間隔で設けられていることが好ましい。細胞培養容器は、内壁面の全体に複数のピラーを有していてもよい。
The plurality of pillars are preferably provided with a size and an interval that inhibit the adhesion of cells to the inner wall surface of the cell culture container. The plurality of pillars are preferably provided in such a size and interval that the adhesion area with the inner wall surface of the cell is reduced as compared with the case where the inner wall surface has a flat structure. The cell culture container may have a plurality of pillars on the entire inner wall surface.

複数のピラーは、規則配列されていることが好ましく、例えば、ハニカム状に配列されていてもよい。
The plurality of pillars are preferably arranged regularly, and may be arranged in a honeycomb shape, for example.

複数のピラーにおける隣接するピラーとの中心間距離の変動係数が0.1以下であることが好ましい。また、複数のピラーの各々の先端の、細胞培養容器の内壁面と平行な方向における最長部の長さが、0.01μm以上10μm以下であることが好ましい。
It is preferable coefficient of variation of distance between the centers of the adjacent pillars in a plurality of pillars is 0.1 or less. Moreover, it is preferable that the length of the longest part in the direction parallel to the inner wall surface of the cell culture container at the tip of each of the plurality of pillars is 0.01 μm or more and 10 μm or less.

細胞培養容器の内壁面は、複数のピラーを有するプラスチック素材で形成されていてもよい。プラスチック素材は、疎水性ポリマーを含み得る。細胞培養容器の収容空間は密閉されていることが好ましい。細胞培養容器は、表面に複数のピラーを有するプラスチックフィルムを貼り合せて構成されたものであってもよい。
The inner wall surface of the cell culture container may be formed of a plastic material having a plurality of pillars . The plastic material can include a hydrophobic polymer. It is preferable that the storage space of the cell culture container is sealed. The cell culture container may be configured by bonding a plastic film having a plurality of pillars on the surface.

本発明に係る細胞培養装置は、第1の流入口および第1の流出口と、細胞を収容する収容空間を形成する内壁面とを有し、内壁面が、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方を含む非平坦構造を有する細胞培養容器と、第1の流出口と第1の流入口とを接続する第1の流路と、第1の流路内に設けられ、細胞培養容器で培養される細胞を貯留するための貯留容器であって、第1の流出口に接続された第2の流入口および第1の流入口に接続された第2の流出口を有する第1の貯留容器と、第2の流出口と第1の流入口との間に位置する第1の流路内の第1の部位と、第2の流入口と第1の流出口との間に位置する第1の流路内の第2の部位と、を接続する第2の流路と、第2の流路内に設けられ、第1の部位を経由して第1の流路から流入する、細胞培養容器で培養された細胞の塊である細胞塊を分割する分割処理を行い、分割処理が施された細胞を第2の部位を経由して第1の流路内に流出させる分割処理部と、第1の流路内に培地を供給する培地供給部と、を更に含む。
The cell culture device according to the present invention has a first inflow port and a first outflow port, and an inner wall surface that forms an accommodation space for accommodating cells, and the inner wall surface has a plurality of concave portions and a plurality of convex portions. A cell culture container having a non-flat structure including at least one of the first , the first flow path connecting the first outlet and the first inlet, and the cell culture container provided in the first flow path. A storage container for storing cells to be cultured in the first, having a second inlet connected to the first outlet and a second outlet connected to the first inlet Positioned between the storage container, the first portion in the first flow path located between the second outlet and the first inlet, and between the second inlet and the first outlet. A second channel in the first channel that connects to the second channel, and a second channel that is provided in the second channel, and from the first channel via the first site. A division process is performed to divide the cell mass, which is a cell mass cultured in the cell culture container, and the divided cells are allowed to flow out into the first flow path via the second part. It further includes a division processing unit and a medium supply unit that supplies a medium into the first flow path.

細胞培養装置は、第1の流路を形成する配管を更に含んでいてもよく、配管の内壁面が、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方を含む非平坦構造を有していてもよい。   The cell culture device may further include a pipe that forms the first flow path, and the inner wall surface of the pipe may have a non-flat structure including at least one of a plurality of concave portions and a plurality of convex portions. Good.

本発明に係る細胞培養方法は、細胞を収容する収容空間を形成する内壁面を有し、内壁面に、収容空間の内側に向けて突出し且つ先端側に向けて徐々に幅が狭くなるテーパ形状の複数のピラーが設けられた細胞培養容器の収容空間に、細胞を培養液に浮遊させた状態で収容して細胞の培養を行うものである。 The cell culturing method according to the present invention has an inner wall surface that forms an accommodation space for accommodating cells, and projects on the inner wall surface toward the inside of the accommodation space and gradually decreases in width toward the distal end side. The cells are cultured in a state where the cells are suspended in a culture solution in a storage space of a cell culture vessel provided with a plurality of pillars .

本発明によれば、細胞塊同士の融合を抑制することができる、浮遊培養に用いられる細胞培養容器、細胞培養装置および細胞培養方法が提供される。   According to the present invention, there are provided a cell culture vessel, a cell culture device, and a cell culture method used for suspension culture, which can suppress the fusion of cell masses.

本発明の実施形態に係る細胞培養容器の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the cell culture container which concerns on embodiment of this invention. 図1における2−2線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG. 図3(a)は、細胞培養容器の内壁面の構造を示す平面図であり、図3(b)は、図3(a)における3b−3b線に沿った断面図である。Fig.3 (a) is a top view which shows the structure of the inner wall face of a cell culture container, FIG.3 (b) is sectional drawing along the 3b-3b line | wire in Fig.3 (a). 図4(a)〜図4(d)は、ハニカム状に配列された複数の凹部を含む非平坦構造を表面に有するプラスチックフィルムの製造方法を示す断面図である。4 (a) to 4 (d) are cross-sectional views illustrating a method for producing a plastic film having a non-flat structure on the surface including a plurality of recesses arranged in a honeycomb shape. 複数の凹部を表面に有するプラスチックフィルムを走査型電子顕微鏡を用いて撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the plastic film which has a some recessed part on the surface using the scanning electron microscope. 図6(a)は、細胞培養容器の内壁面が平坦である場合における細胞塊の状態を模式的に示す図である。図6(b)は、細胞培養容器の内壁面が複数の凹部を含む非平坦構造を有する場合における細胞塊の状態を模式的に示す図である。Fig.6 (a) is a figure which shows typically the state of the cell mass in case the inner wall surface of a cell culture container is flat. FIG. 6B is a diagram schematically illustrating the state of the cell mass when the inner wall surface of the cell culture container has a non-flat structure including a plurality of recesses. 図7(a)は、細胞培養容器の内壁面に形成される非平坦構造の他の例を示す平面図である。図7(b)は、図7(a)における7b−7b線に沿った断面図である。図7(c)は、図7(b)において破線で囲まれた領域Aの拡大図である。Fig.7 (a) is a top view which shows the other example of the non-flat structure formed in the inner wall face of a cell culture container. FIG.7 (b) is sectional drawing along the 7b-7b line | wire in Fig.7 (a). FIG.7 (c) is an enlarged view of the area | region A enclosed with the broken line in FIG.7 (b). ハニカム状に配列された複数の凸部を含む非平坦構造を表面に有するプラスチックフィルムの製造方法を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing method of the plastic film which has the non-flat structure containing the some convex part arranged in the honeycomb form on the surface. 複数の凸部を表面に有するプラスチックフィルムを走査型電子顕微鏡を用いて撮影した写真である。It is the photograph which image | photographed the plastic film which has a some convex part on the surface using the scanning electron microscope. 図10(a)〜図10(e)は、それぞれ、実験1〜実験5に係る細胞培養容器を用いた場合の培養5日目における細胞の状態を示す顕微鏡写真である。FIG. 10A to FIG. 10E are photomicrographs showing the state of cells on the fifth day of culture when the cell culture containers according to Experiment 1 to Experiment 5 are used, respectively. 図11(a)および図11(b)は、それぞれ比較実験1および比較実験2に係る細胞培養容器を用いた場合の培養5日目における細胞の状態を示す顕微鏡写真である。FIG. 11A and FIG. 11B are photomicrographs showing the state of cells on the fifth day of culture when the cell culture vessels according to Comparative Experiment 1 and Comparative Experiment 2 are used, respectively. 本発明の実施形態に係る細胞培養装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cell culture apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る各配管の内部構造の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the internal structure of each piping which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る細胞培養装置が継代処理を実施する場合における、細胞および培地等の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a cell, a culture medium, etc. in case the cell culture apparatus which concerns on embodiment of this invention performs a subculture process. 本発明の実施形態に係る細胞培養装置が培地交換処理を実施する場合における細胞および培地等の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a cell, a culture medium, etc. in case the cell culture apparatus which concerns on embodiment of this invention implements a culture medium exchange process. 本発明の実施形態に係る細胞培養装置が分割処理を実施する場合における細胞および培地等の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a cell, a culture medium, etc. in case the cell culture apparatus which concerns on embodiment of this invention performs a division | segmentation process. 本発明の実施形態に係る細胞培養装置が分割処理を実施する場合における細胞および培地等の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a cell, a culture medium, etc. in case the cell culture apparatus which concerns on embodiment of this invention performs a division process. 本発明の実施形態に係る細胞培養装置が凍結処理を実施する場合における細胞および培地等の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a cell, a culture medium, etc. in case the cell culture apparatus which concerns on embodiment of this invention implements a freezing process. 本発明の実施形態に係る制御部が実行する細胞培養プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process in the cell culture program which the control part which concerns on embodiment of this invention performs.

以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent components and parts are denoted by the same reference numerals.

(細胞培養容器)
図1は、本発明の実施形態に係る細胞培養容器20の構成を示す平面図である。細胞培養容器20は、一例として、可撓性およびガス透過性を有する2枚のプラスチックフィルムを、ヒートシール(熱圧着)などの手法により貼り合せることにより形成される。細胞培養容器20は、その外縁に沿って形成されたシール部201を有し、シール部201の内側に形成される、細胞を収容する収容空間203は密閉されている。すなわち、本実施形態において、細胞培養容器20は、プラスチックで構成されたバッグの形態を有しており、シングルユースの細胞培養容器として好適に使用することが可能である。細胞培養容器20をシングルユースとすることにより、交差汚染のリスクを排除するとともに、滅菌や洗浄およびそれらのバリデーションの実施が不要となる。なお、細胞培養容器20は、1枚のプラスチックフィルムを折り返して、貼り合せて構成してもよい。また、プラスチックフィルムは、細胞培養容器20内で培養される細胞の目視による観察を可能とするために、可視光を透過することが好ましい。
(Cell culture vessel)
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a cell culture container 20 according to an embodiment of the present invention. As an example, the cell culture container 20 is formed by bonding two plastic films having flexibility and gas permeability by a technique such as heat sealing (thermocompression bonding). The cell culture container 20 has a seal portion 201 formed along the outer edge thereof, and a storage space 203 for storing cells formed inside the seal portion 201 is sealed. That is, in the present embodiment, the cell culture container 20 has a form of a bag made of plastic, and can be suitably used as a single-use cell culture container. By using the cell culture container 20 as a single use, the risk of cross-contamination is eliminated, and sterilization, washing, and validation thereof are not necessary. The cell culture container 20 may be formed by folding and bonding one plastic film. In addition, the plastic film preferably transmits visible light in order to allow visual observation of cells cultured in the cell culture container 20.

細胞培養容器20を構成するプラスチックフィルムは、例えば、ビニル重合ポリマー(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロペン、ポリビニルエーテル、ポリビニルカルバゾール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルカルバゾール、ポリテトラフルオロエチレンなど)、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸など)、ポリラクトン(例えばポリカプロラクトンなど)、ポリアミド又はポリイミド(例えば、ナイロンやポリアミド酸など)、ポリウレタン、ポリウレア、ポリブタジエン、ポリカーボネート、ポリアロマティックス、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリシロキサン誘導体、およびセルロースアシレート(トリアセチルセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート)などを材料とするものであってもよい。これらのポリマーは、溶解性、光学的物性、電気的物性、膜強度、弾性等の観点から、必要に応じてホモポリマーとしてもよいし、コポリマーやポリマーブレンドの形態をとってもよい。また、これらのポリマーは、必要に応じて2種以上のポリマーの混合物として用いてもよい。光学用途に使う場合には、例えば、セルロースアシレート、環状ポリオレフィンなどが好ましい。   The plastic film constituting the cell culture vessel 20 is, for example, a vinyl polymer (for example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyacrylate, polymethacrylate, polyacrylamide, polymethacrylamide, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, Polyhexafluoropropene, polyvinyl ether, polyvinyl carbazole, polyvinyl acetate, polyvinyl carbazole, polytetrafluoroethylene, etc.), polyester (for example, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene succinate, polybutylene succinate, polylactic acid, etc.), Polylactone (such as polycaprolactone), polyamide or polyimide (such as nylon or polyamic acid), It is made of materials such as urethane, polyurea, polybutadiene, polycarbonate, polyaromatics, polysulfone, polyethersulfone, polysiloxane derivatives, and cellulose acylate (triacetylcellulose, cellulose acetate propionate, cellulose acetate butyrate). There may be. These polymers may be a homopolymer, or may be in the form of a copolymer or polymer blend, if necessary, from the viewpoints of solubility, optical properties, electrical properties, film strength, elasticity, and the like. Moreover, you may use these polymers as a mixture of 2 or more types of polymers as needed. For use in optical applications, for example, cellulose acylate and cyclic polyolefin are preferred.

細胞培養容器20は、一例として、図1における上端部近傍に流入口21を有し、図1における下端部近傍に流出口22を有する。細胞培養容器20内への細胞懸濁液や培養液の注入は、流入口21を介して行うことができ、細胞培養容器20からの細胞懸濁液や培養液の排出は、流出口22を介して行うことができる。本実施形態において、流入口21および流出口22は、シール部201を貫くようにして細胞培養容器20本体に挿入されたコネクタ21aおよび22aによって構成されている。このように、細胞培養容器20の収容空間203は、流入口21および流出口22を介してのみ外部と連通する構成を有しており、高い密閉性が維持されている。これにより、収容空間203と大気との接触が制限され、シャーレやフラスコなどを用いる場合と比較して細菌汚染のリスクが低減される。なお、流入口21および流出口22の配置は、適宜変更することが可能である。また、シール部201には、収容空間203から離間して貫通孔204が設けられている。貫通孔204は、細胞培養容器20の支持に使用することができる。   As an example, the cell culture container 20 has an inflow port 21 in the vicinity of the upper end portion in FIG. 1 and an outflow port 22 in the vicinity of the lower end portion in FIG. The cell suspension or culture solution can be injected into the cell culture vessel 20 through the inflow port 21, and the cell suspension or culture solution can be discharged from the cell culture vessel 20 through the outflow port 22. Can be done through. In this embodiment, the inflow port 21 and the outflow port 22 are configured by connectors 21a and 22a inserted into the main body of the cell culture container 20 so as to penetrate the seal portion 201. Thus, the storage space 203 of the cell culture container 20 has a configuration that communicates with the outside only through the inflow port 21 and the outflow port 22, and maintains high sealing performance. Thereby, the contact between the storage space 203 and the atmosphere is limited, and the risk of bacterial contamination is reduced as compared with the case of using a petri dish or a flask. In addition, arrangement | positioning of the inflow port 21 and the outflow port 22 can be changed suitably. Further, a through hole 204 is provided in the seal portion 201 so as to be separated from the accommodation space 203. The through hole 204 can be used to support the cell culture container 20.

図2は、図1における2−2線に沿った断面図である。図2に示すように、細胞培養容器20は、内壁面205によって形成される収容空間203内において、細胞Cを培養液L中に浮遊させた状態で培養する浮遊培養に好適に用いることができる。すなわち、培養期間中、収容空間203内に浮遊状態で存在する細胞Cは、細胞培養容器20の内壁面205に囲まれる。なお、培養液L中で浮遊していない細胞が一部存在していても、多数の細胞が浮遊状態で存在している場合には、浮遊培養に含まれる。   FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG. As shown in FIG. 2, the cell culture vessel 20 can be suitably used for floating culture in which cells C are cultured in a suspended state in a culture solution L in an accommodation space 203 formed by an inner wall surface 205. . That is, the cells C that exist in a floating state in the accommodation space 203 during the culture period are surrounded by the inner wall surface 205 of the cell culture container 20. In addition, even if some cells that are not suspended in the culture medium L are present, if a large number of cells are present in a suspended state, they are included in the suspended culture.

図3(a)は、細胞培養容器20の内壁面205の構造を示す平面図であり、図3(b)は、図3(a)における3b−3b線に沿った断面図である。   FIG. 3A is a plan view showing the structure of the inner wall surface 205 of the cell culture container 20, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line 3b-3b in FIG.

細胞培養容器20の内壁面205は、細胞培養容器20の外壁面206側に向けて凹んだ複数の凹部210を含む非平坦構造を有する。本実施形態において、複数の凹部210は、細胞培養容器20を構成するプラスチックフィルム自体に形成されている。また、本実施形態において、複数の凹部210は、細胞培養容器20の内壁面205の全域に亘って形成されている。すなわち、内壁面205の全体が非平坦構造を有し、収容空間203の全体が非平坦構造で囲まれている。なお、「内壁面の全体が非平坦構造を有する」とは、内壁面205の大部分(例えば90%以上)が非平坦構造を有することを意味し、例えば、収容空間203内に収容された細胞が接触し得ない一部の領域において、非平坦構造を有しない場合も含まれる。   The inner wall surface 205 of the cell culture container 20 has a non-flat structure including a plurality of recesses 210 that are recessed toward the outer wall surface 206 side of the cell culture container 20. In the present embodiment, the plurality of recesses 210 are formed in the plastic film itself constituting the cell culture container 20. In the present embodiment, the plurality of recesses 210 are formed over the entire inner wall surface 205 of the cell culture container 20. That is, the entire inner wall surface 205 has a non-flat structure, and the entire accommodation space 203 is surrounded by the non-flat structure. Note that “the entire inner wall surface has a non-flat structure” means that most of the inner wall surface 205 (for example, 90% or more) has a non-flat structure, and is accommodated in the accommodation space 203, for example. In some areas where the cells cannot contact, a case where there is no non-flat structure is also included.

本実施形態において、複数の凹部210は、規則配列されている。具体的には、複数の凹部210は、ハニカム状に配列(六方最密配列)されている。すなわち、図3(a)における第n列に配列された凹部210の各々は、第(n+1)列に配列された、互いに隣接する凹部210間の列方向の中央に対応する位置に配置されている。複数の凹部210をハニカム状に規則配列させたプラスチックフィルムは、後述する方法で製造することが可能であり、他の配列とする場合と比較して製造コストを抑えることができる。なお、複数の凹部210は、マトリックス状(格子状)に配列されていてもよい。すなわち、複数の凹部210は、列方向および列方向と直交する行方向に沿って配列されていてもよい。また、複数の凹部210の配列をランダムとすることも可能であるが、細胞培養容器20の内壁面205に形成される凹部210の密度が不均一となった場合には、培養される細胞の均質性に悪影響を与えるおそれがあることから、複数の凹部210は、規則配列されることが好ましい。   In the present embodiment, the plurality of recesses 210 are regularly arranged. Specifically, the plurality of recesses 210 are arranged in a honeycomb shape (hexagonal close-packed arrangement). That is, each of the recesses 210 arranged in the nth column in FIG. 3A is arranged at a position corresponding to the center in the column direction between the adjacent recesses 210 arranged in the (n + 1) th column. Yes. A plastic film in which a plurality of recesses 210 are regularly arranged in a honeycomb shape can be manufactured by a method described later, and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case of using other arrangements. The plurality of recesses 210 may be arranged in a matrix (lattice). In other words, the plurality of recesses 210 may be arranged along the column direction and the row direction orthogonal to the column direction. Although the arrangement of the plurality of recesses 210 can be random, when the density of the recesses 210 formed on the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 becomes uneven, the cells to be cultured Since the homogeneity may be adversely affected, the plurality of recesses 210 are preferably arranged regularly.

凹部210の形状は、特に限定されるものではないが、本実施形態において、凹部210の各々は、球体の一部を切り取った球欠形状を有する。すなわち、凹部210の各々は、細胞培養容器20の内壁面において円形の開口部210aを形成している。凹部210の各々の形状を球欠形状とすることにより、後述する製造方法を使用することが可能となり、他の形状とする場合と比較して製造コストを抑えることができる。なお、凹部210の各々の形状は、円柱形状または角柱形状などであってもよい。   The shape of the recess 210 is not particularly limited, but in the present embodiment, each of the recesses 210 has a sphere shape in which a part of a sphere is cut out. That is, each of the recesses 210 forms a circular opening 210 a on the inner wall surface of the cell culture container 20. By making each of the recesses 210 have a spherical shape, a manufacturing method described later can be used, and the manufacturing cost can be reduced as compared with the case of using other shapes. Note that the shape of each of the recesses 210 may be a cylindrical shape or a prismatic shape.

複数の凹部210は、細胞培養容器20で培養される細胞の、内壁面205への接着を阻害する大きさおよび間隔で設けられている。複数の凹部210は、内壁面205が平坦構造を有する場合と比較して、細胞の内壁面205との接着面積が減少する大きさおよび間隔で設けられることが好ましい。すなわち、細胞培養容器20の内壁面205に形成される非平坦構造は、凹部210の開口部210aにおける径Dh(以下、開口径Dhという)および互いに隣接する凹部210の間に延在する平坦部の幅Wが、培養期間中に細胞培養容器20内で形成される細胞塊Sの径Dsよりも小さくなるように構成されている。凹部210の開口径Dhを、細胞塊Sの径Dsよりも小さくすることで、細胞塊Sの凹部210内への侵入を防止することができ、これにより、凹部210の内側の壁面への細胞塊Sの接着を阻害することが可能となる。また、互いに隣接する凹部210の間に延在する平坦部の幅Wを、細胞塊Sの径Dsよりも小さくすることで、上記平坦部への細胞塊Sの接着を阻害することができる。なお、開口径Dhは、凹部210によって内壁面205に形成される開口部210aの、内壁面205と平行な方向における最長部の長さである。細胞塊Sの径Dsは、細胞塊Sの最長部の長さである。   The plurality of recesses 210 are provided with a size and an interval that inhibit adhesion of cells cultured in the cell culture container 20 to the inner wall surface 205. The plurality of recesses 210 are preferably provided with such a size and interval that the adhesion area of the cells to the inner wall surface 205 is reduced as compared with the case where the inner wall surface 205 has a flat structure. That is, the non-flat structure formed on the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 is a flat portion extending between the diameter Dh (hereinafter referred to as the opening diameter Dh) in the opening 210a of the recess 210 and the adjacent recesses 210. Is configured to be smaller than the diameter Ds of the cell mass S formed in the cell culture container 20 during the culture period. By making the opening diameter Dh of the concave portion 210 smaller than the diameter Ds of the cell mass S, it is possible to prevent the cell mass S from entering the concave portion 210, thereby allowing cells to enter the inner wall surface of the concave portion 210. It becomes possible to inhibit the adhesion of the mass S. In addition, by making the width W of the flat portion extending between the concave portions 210 adjacent to each other smaller than the diameter Ds of the cell mass S, adhesion of the cell mass S to the flat portion can be inhibited. The opening diameter Dh is the length of the longest portion in the direction parallel to the inner wall surface 205 of the opening 210a formed in the inner wall surface 205 by the recess 210. The diameter Ds of the cell mass S is the length of the longest part of the cell mass S.

本実施形態に係る細胞培養容器20での培養期間中における細胞塊Sの径Dsの想定範囲は、例えば、100μm以上400μm以下である。上記のサイズの細胞塊Sに対して、凹部210の開口径Dhを、例えば、1μm以上80μm以下とすることができる。凹部210の開口径Dhを1μm以上とすることで、細胞塊Sからみた細胞培養容器20の内壁面205は、実質的な非平坦構造となり、細胞培養容器20の内壁面205への細胞塊Sの接着を阻害する機能が発揮される。一方、凹部210の開口径Dhを80μm以下とすることで、細胞塊Sの凹部210内への侵入を阻害することができ、これにより、凹部210の内側の壁面への細胞塊Sの接着を阻害することが可能となる。   The assumed range of the diameter Ds of the cell mass S during the culture period in the cell culture container 20 according to the present embodiment is, for example, 100 μm or more and 400 μm or less. The opening diameter Dh of the recess 210 can be set to, for example, 1 μm or more and 80 μm or less for the cell mass S having the above size. By setting the opening diameter Dh of the concave portion 210 to 1 μm or more, the inner wall surface 205 of the cell culture vessel 20 viewed from the cell mass S has a substantially non-flat structure, and the cell mass S to the inner wall surface 205 of the cell culture vessel 20 is obtained. The function of inhibiting the adhesion of is exhibited. On the other hand, by setting the opening diameter Dh of the concave portion 210 to 80 μm or less, the cell mass S can be prevented from entering the concave portion 210, and thereby the cell mass S adheres to the inner wall surface of the concave portion 210. It becomes possible to inhibit.

また、互いに隣接する凹部210の中心間距離P1の変動係数は、0.1以下であることが好ましい。変動係数は、母集団の標準偏差を算術平均で割った値であり、当該母集団の相対的なばらつきの度合いを示す指標である。互いに隣接する凹部210の中心間距離P1の変動係数を小さくする程、細胞培養容器20の内壁面205における凹部210の密度の偏りが小さくなる。互いに隣接する凹部210の中心間距離P1の変動係数を0.1以下とすることで、凹部210の密度が均一化され、細胞培養容器20で培養される細胞の均質性が確保される。互いに隣接する凹部210の中心間距離P1は、例えば、1.5μm以上160μm以下とすることができる。   Further, the coefficient of variation of the center-to-center distance P1 between the recesses 210 adjacent to each other is preferably 0.1 or less. The variation coefficient is a value obtained by dividing the standard deviation of the population by the arithmetic average, and is an index indicating the degree of relative variation of the population. The smaller the variation coefficient of the center-to-center distance P <b> 1 between the adjacent recesses 210, the smaller the density deviation of the recesses 210 in the inner wall surface 205 of the cell culture container 20. By setting the coefficient of variation of the center-to-center distance P1 between the recesses 210 adjacent to each other to 0.1 or less, the density of the recesses 210 is made uniform, and the homogeneity of cells cultured in the cell culture container 20 is ensured. A center-to-center distance P1 between the recesses 210 adjacent to each other can be set to, for example, 1.5 μm or more and 160 μm or less.

以下において、細胞培養容器20を構成する、非平坦構造を表面に有するプラスチックフィルムの製造方法の一例について説明する。図4(a)〜図4(d)は、ハニカム状に配列された複数の凹部210を含む非平坦構造を表面に有するプラスチックフィルムの製造方法を示す断面図である。   Below, an example of the manufacturing method of the plastic film which has the non-flat structure on the surface which comprises the cell culture container 20 is demonstrated. FIG. 4A to FIG. 4D are cross-sectional views showing a method for producing a plastic film having a non-flat structure on the surface including a plurality of recesses 210 arranged in a honeycomb shape.

はじめに、細胞培養容器20を構成するプラスチックフィルムの材料となる疎水性を有するポリマーを溶媒に溶解した塗布液を用意する。続いて、この塗布液をガラスまたは高分子化合物などによって構成される支持体300の上に塗布して支持体300上に塗布膜310を形成する(図4(a))。   First, a coating solution is prepared by dissolving a hydrophobic polymer as a material for the plastic film constituting the cell culture container 20 in a solvent. Subsequently, this coating solution is applied onto a support 300 made of glass or a polymer compound to form a coating film 310 on the support 300 (FIG. 4A).

次に、加湿空気を塗布膜310の表面全体に亘って流すことにより、結露現象によって塗布膜310上に水滴320を形成する(図4(b))。ここで、塗布膜310の近傍を流れる加湿空気の露点Tdと、塗布膜310の表面温度Tsとの差分ΔT(=Td−Ts)が、下記の(1)式を満たすように、TdおよびTsの少なくとも一方を制御する。
3℃≦ΔT≦30℃・・・(1)
Next, by supplying humid air over the entire surface of the coating film 310, water droplets 320 are formed on the coating film 310 by the dew condensation phenomenon (FIG. 4B). Here, Td and Ts are set so that the difference ΔT (= Td−Ts) between the dew point Td of the humidified air flowing in the vicinity of the coating film 310 and the surface temperature Ts of the coating film 310 satisfies the following expression (1). Control at least one of
3 ° C. ≦ ΔT ≦ 30 ° C. (1)

次に、加湿空気の供給を継続することにより水滴320を成長させる。水滴320の各々は、互いに略同一の大きさに成長する。また、塗布膜310に含まれる溶媒の蒸発によりポリマーが析出する。水滴320は、溶媒の蒸発に伴って、毛細管力によりハニカム状配列をなすように規則的に配列されるとともに、塗布膜310の中に入り込む(図4(c))。   Next, the water droplet 320 is grown by continuing supply of humidified air. Each of the water droplets 320 grows to have substantially the same size. Further, the polymer is precipitated by evaporation of the solvent contained in the coating film 310. As the solvent evaporates, the water droplets 320 are regularly arranged so as to form a honeycomb-like arrangement by a capillary force, and enter the coating film 310 (FIG. 4C).

次に、溶媒の蒸発に並行して、或いは溶媒を蒸発させた後に、水滴320を蒸発させる。これにより、塗布膜310における水滴320が入り込んだ部分が凹部210として残る(図4(d))。その後、塗布膜310を支持体300から剥離することによって表面に複数の凹部210を含む非平坦構造を有するプラスチックフィルムが得られる。図5は、上記の方法を用いて製造された、複数の凹部を表面に有するプラスチックフィルムを走査型電子顕微鏡を用いて撮影した写真である。   Next, in parallel with the evaporation of the solvent or after the solvent is evaporated, the water droplet 320 is evaporated. As a result, the portion of the coating film 310 into which the water droplet 320 has entered remains as the recess 210 (FIG. 4D). Thereafter, the coating film 310 is peeled from the support 300 to obtain a plastic film having a non-flat structure including a plurality of recesses 210 on the surface. FIG. 5 is a photograph of a plastic film produced using the above method and having a plurality of recesses on the surface, taken using a scanning electron microscope.

なお、凹部210の開口径Dhの調整は、例えば、加湿空気に含まれる水蒸気の供給量や、水滴320を蒸発させるタイミングを変化させて水滴320の大きさを調整することで行うことが可能である。なお、上記したハニカム状に配列された複数の凹部を表面に有するプラスチックフィルムの製造方法の詳細は、例えば、特開2007−291367号公報および特開2009−256624号公報に記載されている。上記の製造方法によれば、水滴320を利用して非平坦構造のパターニングが行われるので、ハニカム状に配列された均一サイズの複数の凹部210を型やマスクを使用することなくプラスチックフィルム上に形成することができる。これにより、製造コストを抑制することができる。なお、細胞培養容器20を構成する非平坦構造を表面に有するプラスチックフィルムを、エッチング、サンドブラストまたはプレス成形等の他の方法を用いて製造することも可能である。   The opening diameter Dh of the recess 210 can be adjusted, for example, by adjusting the size of the water droplet 320 by changing the supply amount of water vapor contained in the humidified air or the timing at which the water droplet 320 is evaporated. is there. The details of the method for producing a plastic film having a plurality of concave portions arranged on the surface as described above are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2007-291367 and 2009-256624. According to the above manufacturing method, patterning of the non-flat structure is performed using the water droplets 320. Therefore, the plurality of uniformly sized concave portions 210 arranged in a honeycomb shape are formed on the plastic film without using a mold or a mask. Can be formed. Thereby, manufacturing cost can be suppressed. In addition, it is also possible to manufacture the plastic film which has the non-flat structure which comprises the cell culture container 20 on the surface using other methods, such as an etching, sandblasting, or press molding.

図6(a)は、細胞培養容器20の内壁面205が平坦である場合における細胞塊Sの状態を模式的に示す図である。細胞培養容器20の内壁面205が平坦である場合には、細胞培養容器20内を浮遊する細胞塊Sは、細胞培養容器20の内壁面205に接着しやすく、接着した場合には、内壁面205に沿って広がるように変形し、内壁面205に沿って増殖する。これにより、内壁面205に接着した他の細胞塊Sとの融合が誘発される。細胞塊同士が融合すると、細胞が分化を開始したり、細胞塊の中心部の細胞が壊死したりするといった問題が生じ得る。このため、浮遊培養においては、細胞塊同士の自発的な融合を抑制することが好ましい。   FIG. 6A schematically shows the state of the cell mass S when the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 is flat. When the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 is flat, the cell mass S floating in the cell culture container 20 easily adheres to the inner wall surface 205 of the cell culture container 20, and when adhered, It deforms so as to spread along 205 and grows along the inner wall surface 205. Thereby, fusion with other cell mass S adhered to the inner wall surface 205 is induced. When the cell clusters are fused, there may be a problem that the cells start to differentiate or the cells at the center of the cell cluster are necrotized. For this reason, in suspension culture, it is preferable to suppress spontaneous fusion of cell masses.

図6(b)は、細胞培養容器20の内壁面205が複数の凹部210を含む非平坦構造を有する場合における細胞塊Sの状態を模式的に示す図である。細胞培養容器20の内壁面205が非平坦構造を有する場合には、細胞塊Sと内壁面205との接触面積が小さくなり、細胞塊Sが安定的に接着し得る領域がなくなるので、細胞塊Sの内壁面205への接着が阻害される。これにより、培養期間中、細胞塊Sの形状は維持され、細胞塊同士の融合が抑制される。細胞塊同士の融合が抑制されることにより、細胞の培養効率の低下を抑制することができ、また、多能性幹細胞の培養においては、細胞の分化を抑制することが可能となる。本実施形態に係る細胞培養容器20においては、内壁面205の全体が非平坦構造を有し、収容空間203の全体が非平坦構造で囲まれているため、収容空間203内に収容された細胞塊同士の融合を抑制する効果が促進される。   FIG. 6B is a diagram schematically showing the state of the cell mass S when the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 has a non-flat structure including a plurality of recesses 210. When the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 has a non-flat structure, the contact area between the cell cluster S and the inner wall surface 205 becomes small, and there is no region where the cell cluster S can stably adhere. Adhesion of S to the inner wall surface 205 is hindered. Thereby, during the culture period, the shape of the cell mass S is maintained, and fusion of the cell masses is suppressed. By suppressing the fusion of cell masses, it is possible to suppress a decrease in cell culture efficiency, and it is possible to suppress cell differentiation in the culture of pluripotent stem cells. In the cell culture container 20 according to the present embodiment, since the entire inner wall surface 205 has a non-flat structure and the entire storage space 203 is surrounded by the non-flat structure, the cells stored in the storage space 203 The effect of suppressing the fusion of lumps is promoted.

図7(a)は、細胞培養容器20の内壁面205に形成される非平坦構造の他の例を示す平面図である。図7(b)は、図7(a)における7b−7b線に沿った断面図である。図7(c)は、図7(b)において破線で囲まれた領域Aの拡大図である。   FIG. 7A is a plan view showing another example of the non-flat structure formed on the inner wall surface 205 of the cell culture container 20. FIG.7 (b) is sectional drawing along the 7b-7b line | wire in Fig.7 (a). FIG.7 (c) is an enlarged view of the area | region A enclosed with the broken line in FIG.7 (b).

細胞培養容器20の内壁面205に形成される非平坦構造は、図7に示すように、細胞培養容器20の内側に向けて突出した複数の凸部(ピラー)220を含んで構成されていてもよい。本実施形態において、複数の凸部220は、細胞培養容器20を構成するプラスチックフィルム自体に形成されている。本実施形態において、凸部220は、細胞培養容器20の内壁面205の全域に亘って形成されている。すなわち、内壁面205の全体が非平坦構造を有し、収容空間203の全体が非平坦構造で囲まれている。   The non-flat structure formed on the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 includes a plurality of protrusions (pillars) 220 protruding toward the inside of the cell culture container 20 as shown in FIG. Also good. In the present embodiment, the plurality of convex portions 220 are formed on the plastic film itself constituting the cell culture container 20. In the present embodiment, the convex portion 220 is formed over the entire inner wall surface 205 of the cell culture container 20. That is, the entire inner wall surface 205 has a non-flat structure, and the entire accommodation space 203 is surrounded by the non-flat structure.

本実施形態において、複数の凸部220は、規則配列されている。具体的には、複数の凸部220は、ハニカム状に配列されている。複数の凸部220をハニカム状に規則配列させたプラスチックフィルムは、後述する方法で製造することが可能であり、他の配列とする場合と比較して製造コストを抑えることができる。なお、複数の凸部220は、マトリックス状(格子状)に配列されていてもよい。すなわち、複数の凸部220は、列方向および列方向と直交する行方向に沿って配列されていてもよい。また、複数の凸部220の配列をランダムとすることも可能であるが、細胞培養容器20の内壁面205に形成される凸部220の密度が不均一となった場合には、培養される細胞の均質性に悪影響を与えるおそれがあることから、複数の凸部220は、規則配列されることが好ましい。   In the present embodiment, the plurality of convex portions 220 are regularly arranged. Specifically, the plurality of convex portions 220 are arranged in a honeycomb shape. A plastic film in which a plurality of convex portions 220 are regularly arranged in a honeycomb shape can be manufactured by a method described later, and the manufacturing cost can be reduced as compared with a case where other arrangements are used. Note that the plurality of convex portions 220 may be arranged in a matrix (lattice). That is, the plurality of convex portions 220 may be arranged along the column direction and the row direction orthogonal to the column direction. In addition, the arrangement of the plurality of convex portions 220 can be made random, but when the density of the convex portions 220 formed on the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 becomes uneven, the cells are cultured. Since the cell homogeneity may be adversely affected, the plurality of convex portions 220 are preferably arranged regularly.

凸部220の形状は、特に限定されるものではないが、本実施形態において、凸部220の各々は、凸部220の先端側に向けて徐々に幅が狭くなるテーパ形状を有している。凸部220の各々は、円柱形状または角柱形状などであってもよい。   The shape of the convex portion 220 is not particularly limited, but in the present embodiment, each of the convex portions 220 has a tapered shape whose width gradually decreases toward the tip side of the convex portion 220. . Each of the convex portions 220 may have a cylindrical shape or a prismatic shape.

複数の凸部220は、細胞培養容器20で培養される細胞の、内壁面205への接着を阻害する大きさおよび間隔で設けられている。複数の凸部210は、内壁面205が平坦構造を有する場合と比較して、細胞の内壁面205との接着面積が減少する大きさおよび間隔で設けられることが好ましい。すなわち、凸部220の先端部における径Dp(以下、先端径Dpと称する)および互いに隣接する凸部220間の距離P2は、培養期間中に細胞培養容器20内で形成される細胞塊Sの径Dsよりも小さい。凸部220の先端径Dpを、細胞塊Sの径Dsよりも小さくすることで、凸部220の先端部への細胞塊Sの接着を阻害することができる。また、互いに隣接する凸部220間の距離P2を細胞塊Sの径Dsよりも小さくすることで、互いに隣接する凸部220の間の領域への細胞塊Sの接着を阻害することができる。なお、凸部220の先端径Dpは、細胞培養容器20の内壁面205と平行な方向における凸部220の先端部の長さである。   The plurality of convex portions 220 are provided with a size and an interval that inhibit adhesion of cells cultured in the cell culture container 20 to the inner wall surface 205. It is preferable that the plurality of convex portions 210 be provided with a size and an interval that reduce the adhesion area of the cell to the inner wall surface 205 as compared with the case where the inner wall surface 205 has a flat structure. That is, the diameter Dp (hereinafter referred to as the tip diameter Dp) at the distal end of the convex portion 220 and the distance P2 between the convex portions 220 adjacent to each other are determined by the cell mass S formed in the cell culture container 20 during the culture period. It is smaller than the diameter Ds. By making the tip diameter Dp of the convex portion 220 smaller than the diameter Ds of the cell mass S, adhesion of the cell mass S to the tip portion of the convex portion 220 can be inhibited. Further, by making the distance P2 between the convex portions 220 adjacent to each other smaller than the diameter Ds of the cell mass S, the adhesion of the cell mass S to the region between the convex portions 220 adjacent to each other can be inhibited. The tip diameter Dp of the convex portion 220 is the length of the tip portion of the convex portion 220 in the direction parallel to the inner wall surface 205 of the cell culture container 20.

上記したように、培養期間中における細胞塊Sの径Dsの想定範囲は、例えば、100μm以上400μm以下である。上記のサイズの細胞塊Sに対して、凸部220の先端径Dpを例えば、0.01μm以上10μm以下とすることができる。凸部220の先端径Dpを0.01μm以上とすることで、細胞塊Sからみた細胞培養容器20の内壁面205は、実質的な非平坦構造となり、細胞培養容器20の内壁面205への細胞塊Sの接着を阻害する機能が発揮される。一方、凸部220の先端径Dpを10μm以下とすることで、凸部220の先端への細胞塊Sの接着を阻害することができる。また、凸部220の先端径Dpの大きさを上記の範囲とすることで、後述する方法によってプラスチックフィルムの表面に非平坦構造を形成することが可能となる。   As described above, the assumed range of the diameter Ds of the cell mass S during the culture period is, for example, 100 μm or more and 400 μm or less. For the cell mass S having the above size, the tip diameter Dp of the convex portion 220 can be set to be 0.01 μm or more and 10 μm or less, for example. By setting the tip diameter Dp of the convex part 220 to 0.01 μm or more, the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 viewed from the cell mass S has a substantially non-flat structure, and A function of inhibiting the adhesion of the cell mass S is exhibited. On the other hand, the adhesion of the cell mass S to the tip of the convex part 220 can be inhibited by setting the tip diameter Dp of the convex part 220 to 10 μm or less. Moreover, it becomes possible to form a non-flat structure on the surface of a plastic film by the method mentioned later by making the magnitude | size of the front-end | tip diameter Dp of the convex part 220 into said range.

一方、互いに隣接する凸部220間の中心間距離P2を、例えば、2μm以上90μm以下とすることができる。互いに隣接する凸部220間の距離P2を、2μm以上とすることで、細胞塊Sからみた細胞培養容器20の内壁面205は、実質的な非平坦構造となり、細胞培養容器20の内壁面205への細胞塊Sの接着を阻害する機能が発揮される。一方、互いに隣接する凸部220の中心間距離P2を、90μm以下とすることで、互いに隣接する凸部220の間の領域への細胞塊Sの接着を阻害することができる。   On the other hand, the center-to-center distance P2 between the convex portions 220 adjacent to each other can be set to 2 μm or more and 90 μm or less, for example. By setting the distance P2 between the convex portions 220 adjacent to each other to be 2 μm or more, the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 viewed from the cell mass S has a substantially non-flat structure, and the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 The function of inhibiting the adhesion of the cell mass S to is exerted. On the other hand, by setting the center-to-center distance P2 between the convex portions 220 adjacent to each other to 90 μm or less, the adhesion of the cell mass S to the region between the convex portions 220 adjacent to each other can be inhibited.

また、互いに隣接する凸部220の中心間距離P2の変動係数は、0.1以下であることが好ましい。互いに隣接する凸部220の中心間距離P2の変動係数を小さくすることは、細胞培養容器20の内壁面205における凸部220の密度の偏りが小さくなることを意味する。互いに隣接する凸部220の中心間距離P2の変動係数を0.1以下とすることで、細胞培養容器20の内壁面205における凸部220の密度が均一化され、細胞培養容器20で培養される細胞の均質性が確保される。   Moreover, it is preferable that the variation coefficient of the center-to-center distance P2 of the convex portions 220 adjacent to each other is 0.1 or less. Decreasing the coefficient of variation of the center-to-center distance P2 between the convex portions 220 adjacent to each other means that the unevenness of the density of the convex portions 220 on the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 is reduced. By setting the coefficient of variation of the center-to-center distance P2 between the convex portions 220 adjacent to each other to be 0.1 or less, the density of the convex portions 220 on the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 is made uniform, and is cultured in the cell culture container 20. Cell homogeneity.

図8は、ハニカム状に配列された複数の凸部220を含む非平坦構造を表面に有するプラスチックフィルムの製造方法を示す図である。複数の凸部220を表面に有するプラスチックフィルムは、上記した複数の凹部210を表面に有するプラスチックフィルムを用いて製造することが可能である。すなわち、図8に示すように、支持体300上に形成された、複数の凹部210が形成されたプラスチックフィルムを構成する塗布膜310に粘着テープ330を貼り付けた後、粘着テープ330を剥離する。これにより、塗布膜310の上層部分が除去され、互いに隣接する凹部210の間の部位が凸部220として残る。図9は、上記の方法を用いて製造された、複数の凸部を表面に有するプラスチックフィルムを走査型電子顕微鏡を用いて撮影した写真である。上記の製造方法によれば、型やマスクを使用することなく、ハニカム状に配列された均一サイズの複数の凸部220をプラスチックフィルムに形成することができ、製造コストを抑えることが可能である。   FIG. 8 is a diagram showing a method of manufacturing a plastic film having a non-flat structure including a plurality of convex portions 220 arranged in a honeycomb shape on the surface. A plastic film having a plurality of convex portions 220 on the surface can be manufactured using the above-described plastic film having a plurality of concave portions 210 on the surface. That is, as shown in FIG. 8, the adhesive tape 330 is peeled off after the adhesive tape 330 is applied to the coating film 310 that forms the plastic film formed on the support 300 and has a plurality of recesses 210. . Thereby, the upper layer part of the coating film 310 is removed, and the site | part between the mutually adjacent recessed parts 210 remains as the convex part 220. FIG. FIG. 9 is a photograph of a plastic film produced using the above method and having a plurality of convex portions on the surface, taken using a scanning electron microscope. According to the above manufacturing method, it is possible to form the plurality of uniform-sized convex portions 220 arranged in a honeycomb shape on the plastic film without using a mold or a mask, and it is possible to reduce the manufacturing cost. .

細胞培養容器20の内壁面205の非平坦構造が複数の凸部220を含んで構成される場合においても、非平坦構造が複数の凹部210を含んで構成される場合と同様、細胞塊Sと内壁面205との接触面積が小さくなる。これにより、細胞塊Sが安定的に接着し得る領域がなくなるので、細胞塊Sの内壁面205への接着が阻害される。これにより、培養期間中、細胞塊Sの形状は維持され、細胞塊同士の融合が抑制される。細胞塊同士の融合が抑制されることにより、細胞の培養効率の低下を抑制することができ、また、多能性幹細胞の培養においては、細胞の分化を抑制することが可能となる。本実施形態に係る細胞培養容器20においては、内壁面205の全体が非平坦構造を有し、収容空間203の全体が非平坦構造で囲まれているため、収容空間203内に収容された細胞塊同士の融合を抑制する効果が促進される。   Even when the non-flat structure of the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 is configured to include a plurality of convex portions 220, the cell mass S and the non-flat structure are configured to include the plurality of concave portions 210. The contact area with the inner wall surface 205 is reduced. Thereby, since there is no region where the cell mass S can stably adhere, the adhesion of the cell mass S to the inner wall surface 205 is inhibited. Thereby, during the culture period, the shape of the cell mass S is maintained, and fusion of the cell masses is suppressed. By suppressing the fusion of cell masses, it is possible to suppress a decrease in cell culture efficiency, and it is possible to suppress cell differentiation in the culture of pluripotent stem cells. In the cell culture container 20 according to the present embodiment, since the entire inner wall surface 205 has a non-flat structure and the entire storage space 203 is surrounded by the non-flat structure, the cells stored in the storage space 203 The effect of suppressing the fusion of lumps is promoted.

なお、細胞培養容器20は、本発明における細胞培養容器の一例である。内壁面205は、本発明における内壁面の一例である。収容空間203は、本発明における収容空間の一例である。凹部210は、本発明における凹部の一例である。凸部220は、本発明における凸部の一例である。   The cell culture container 20 is an example of the cell culture container in the present invention. The inner wall surface 205 is an example of the inner wall surface in the present invention. The accommodation space 203 is an example of the accommodation space in the present invention. The recess 210 is an example of a recess in the present invention. The convex part 220 is an example of the convex part in this invention.

(細胞培養実験)
細胞培養容器の内壁面を非平坦構造とすることによって得られる、細胞の内壁面への接着を阻害する効果および細胞塊同士の融合を抑制する効果を実証するために、細胞培養実験を行った。上記した非平坦構造を表面に有する複数種類のプラスチックフィルムを作成し、これらをそれぞれ市販のウェルプレートの底面に配置したものを細胞培養容器として用いて細胞の培養を行った。比較実験として、上記した非平坦構造を有するプラスチックフィルムを底面に配置しないウェルプレートを使用して細胞の培養を行った。すなわち、比較実験においては、平坦なウェルプレートの底面上で細胞の培養を行った。各実験に用いた細胞培養容器の構成の詳細および培養5日目における細胞の状態に関する評価結果を表1に示す。
(Cell culture experiment)
Cell culture experiments were conducted to demonstrate the effect of inhibiting the adhesion of cells to the inner wall surface and the effect of suppressing the fusion of cell clumps obtained by making the inner wall surface of the cell culture container non-flat. . A plurality of types of plastic films having the above-described non-flat structure on the surface were prepared, and the cells were cultured using those which were respectively arranged on the bottom surface of a commercially available well plate as a cell culture container. As a comparative experiment, cells were cultured using a well plate in which the plastic film having the above-described non-flat structure was not disposed on the bottom surface. That is, in the comparative experiment, cells were cultured on the bottom surface of a flat well plate. Table 1 shows the details of the configuration of the cell culture vessel used in each experiment and the evaluation results regarding the cell state on the fifth day of culture.

実験1〜実験4に係る細胞培養容器は、図5に示すような複数の凹部を表面に有するプラスチックフィルムを市販のウェルプレートの底面に配置して構成されたものである。すなわち、実験1〜実験4では、複数の凹部を表面に有するプラスチックフィルム上で細胞の培養を行った。実験1〜実験4に係るプラスチックフィルムは、凹部の開口径Dhが互いに異なる。すなわち、実験1〜実験4に係るプラスチックフィルムに形成された凹部の開口径Dhは、それぞれ、0.8μm、1.5μm、5μmおよび35μmである。   The cell culture container according to Experiment 1 to Experiment 4 is configured by arranging a plastic film having a plurality of concave portions on the surface as shown in FIG. 5 on the bottom surface of a commercially available well plate. That is, in Experiment 1 to Experiment 4, cells were cultured on a plastic film having a plurality of recesses on the surface. The plastic films according to Experiments 1 to 4 have different opening diameters Dh of the recesses. That is, the opening diameters Dh of the recesses formed in the plastic films according to Experiments 1 to 4 are 0.8 μm, 1.5 μm, 5 μm, and 35 μm, respectively.

一方、実験5に係る細胞培養容器は、図9に示すような複数の凸部を表面に有するプラスチックフィルムを市販のウェルプレートの底面に配置して構成されたものである。すなわち、実験5では、複数の凸部を表面に有するプラスチックフィルム上で細胞の培養を行った。実験5に係るプラスチックフィルムに形成された凸部の先端径Dpは、0.1μmである。なお、実験1〜実験5に係るプラスチックフィルムの材質は、ポリブタジエンである。   On the other hand, the cell culture container according to Experiment 5 is configured by arranging a plastic film having a plurality of convex portions on the surface as shown in FIG. 9 on the bottom surface of a commercially available well plate. That is, in Experiment 5, cells were cultured on a plastic film having a plurality of convex portions on the surface. The tip diameter Dp of the convex portion formed on the plastic film according to Experiment 5 is 0.1 μm. In addition, the material of the plastic film concerning Experiment 1 to Experiment 5 is polybutadiene.

比較実験1および比較実験2においては、非平坦構造を有するプラスチックフィルムを使用せずに、平坦構造を有するウェルプレートの底面上で細胞の培養を行った。比較実験2においては、底面に低接着処理を施したウェルプレートを使用した。   In Comparative Experiment 1 and Comparative Experiment 2, cells were cultured on the bottom surface of a well plate having a flat structure without using a plastic film having a non-flat structure. In Comparative Experiment 2, a well plate having a bottom surface subjected to low adhesion treatment was used.

iPS細胞(株:207B7)を、初期細胞密度2×10cells/mlとなるように無血清培地TeSR(登録商標)−E8(登録商標)(STEMCELL Technologies社、品番:ST-05940)に懸濁し、それぞれの細胞培養容器に3ml播種して、5%CO、37℃の条件で培養を開始した。培養期間中、それぞれの細胞培養容器を静置状態に維持し、培養液の交換を毎日実施した。 iPS cells (strain: 207B7) were suspended in serum-free medium TeSR (registered trademark) -E8 (registered trademark: ST-05940) at an initial cell density of 2 × 10 5 cells / ml. It became cloudy, 3 ml was seeded in each cell culture vessel, and culture was started under conditions of 5% CO 2 and 37 ° C. During the culture period, each cell culture vessel was kept stationary, and the culture solution was changed every day.

表1に示される、細胞塊の細胞培養容器の底面への接着に関する評価の判定基準は、以下のとおりである。
A:細胞塊の殆どが容器底面に接着していない。
B:細胞塊の一部が容器底面に接着している。
C:細胞塊の多くが容器底面に接着している。
The evaluation criteria shown in Table 1 relating to the adhesion of the cell mass to the bottom surface of the cell culture container are as follows.
A: Most of the cell mass is not adhered to the bottom of the container.
B: A part of the cell mass is adhered to the bottom surface of the container.
C: Many cell clusters are adhered to the bottom of the container.

表1に示される、細胞塊同士の融合に関する評価の判定基準は、以下のとおりである。
A:細胞塊の殆どが他の細胞塊と融合していない。
B:細胞塊の一部が他の細胞塊と融合している。
C:細胞塊の多くが他の細胞塊と融合している。
Evaluation criteria for the fusion of cell masses shown in Table 1 are as follows.
A: Most cell clusters are not fused with other cell clusters.
B: A part of the cell mass is fused with another cell mass.
C: Many cell clusters are fused with other cell clusters.

図10(a)〜図10(e)は、それぞれ、実験1〜実験5に係る細胞培養容器を用いた場合の培養5日目における細胞の状態を示す顕微鏡写真である。図11(a)および図11(b)は、それぞれ、比較実験1および比較実験2に係る細胞培養容器を用いた場合の培養5日目における細胞の状態を示す顕微鏡写真である。   FIG. 10A to FIG. 10E are photomicrographs showing the state of cells on the fifth day of culture when the cell culture containers according to Experiment 1 to Experiment 5 are used, respectively. FIG. 11A and FIG. 11B are photomicrographs showing the state of cells on the fifth day of culture when the cell culture containers according to Comparative Experiment 1 and Comparative Experiment 2 are used, respectively.

実験1〜実験5に係る細胞培養容器を使用した場合には、容器底面への細胞塊の接着は確認されなかった。また、図10(b)〜図10(d)に示すように、実験2〜実験5に係る細胞培養容器を用いた場合には、細胞塊の変形および細胞塊同士の融合は殆ど確認されなかった。一方、図10(a)に示すように、実験1に係る細胞培養容器を用いた場合には、一部の細胞塊において、細胞塊の変形および細胞塊同士の融合が確認された。   When the cell culture container according to Experiment 1 to Experiment 5 was used, adhesion of the cell mass to the bottom surface of the container was not confirmed. In addition, as shown in FIGS. 10 (b) to 10 (d), when the cell culture container according to Experiment 2 to Experiment 5 is used, deformation of the cell mass and fusion of the cell masses are hardly confirmed. It was. On the other hand, as shown in FIG. 10A, when the cell culture container according to Experiment 1 was used, deformation of the cell mass and fusion of the cell masses were confirmed in some cell masses.

一方、比較実験1および比較実験2に係る細胞培養容器を使用した場合には、一部の細胞塊において、培養容器底面への接着が確認された。また、図11(a)および図11(b)に示すように、比較実験1および比較実験2に係る細胞培養容器を用いた場合には、多くの細胞塊において、細胞塊の変形および細胞塊同士の融合が確認された。   On the other hand, when the cell culture containers according to Comparative Experiment 1 and Comparative Experiment 2 were used, adhesion to the bottom surface of the culture container was confirmed in some cell clusters. In addition, as shown in FIGS. 11A and 11B, when the cell culture containers according to Comparative Experiment 1 and Comparative Experiment 2 are used, in many cell masses, deformation of the cell mass and cell masses The fusion between them was confirmed.

このように、細胞培養容器の内壁面が、細胞塊の径よりも小さい開口径Dhを有する凹部または細胞塊の径よりも小さい先端径Dpを有する凸部を含む非平坦構造を有することにより、細胞培養容器の内壁面への細胞塊の接着を阻害できることが確認され、また、細胞培養容器の内壁面に沿って広がるような細胞塊の変形および細胞塊同士の自発的な融合が抑制されることが確認された。さらに、図10(b)〜図10(d)に示されるように、細胞培養容器の内壁面を非平坦構造とすることで、細胞塊同士が近接している状態においても、細胞塊同士の融合が誘発されないことが明らかとなった。このことは、細胞培養容器の内壁面に形成された非平坦構造が、細胞塊同士の融合反応を停止または抑制するように細胞に対して直接的に作用していることを示唆するものである。   Thus, the inner wall surface of the cell culture container has a non-flat structure including a concave portion having an opening diameter Dh smaller than the diameter of the cell mass or a convex portion having a tip diameter Dp smaller than the diameter of the cell mass. It is confirmed that adhesion of the cell mass to the inner wall surface of the cell culture container can be inhibited, and deformation of the cell mass that spreads along the inner wall surface of the cell culture container and spontaneous fusion of the cell masses are suppressed. It was confirmed. Furthermore, as shown in FIGS. 10 (b) to 10 (d), the inner wall surface of the cell culture container has a non-flat structure, so that even when the cell masses are close to each other, It became clear that no fusion was induced. This suggests that the non-flat structure formed on the inner wall surface of the cell culture vessel acts directly on the cells so as to stop or suppress the fusion reaction between the cell masses. .

細胞塊同士の融合を抑制するために、メチルセルロース等の増粘作用をもたらす水溶性高分子を培養液中に添加する浮遊培養法が提案されている(WO2013/077423A1)。本発明の実施形態に係る細胞培養容器20によれば、増粘作用をもたらす水溶性高分子を培養液に添加することなく細胞塊同士の融合を抑制することが可能となるので、培養期間中において実施される培地交換処理等の煩雑さを緩和することができ、また、従来よりも低コストで細胞培養を行うことが可能となる。   In order to suppress the fusion of cell masses, a suspension culture method has been proposed in which a water-soluble polymer that brings about a thickening action such as methylcellulose is added to a culture solution (WO2013 / 077423A1). According to the cell culture container 20 according to the embodiment of the present invention, it becomes possible to suppress the fusion of cell masses without adding a water-soluble polymer that brings about a thickening action to the culture solution. The complexity of the medium exchange process and the like carried out in the above can be alleviated, and cell culture can be performed at a lower cost than in the past.

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態に係る細胞培養容器20によれば、収容空間203内において浮遊する細胞塊同士の融合を抑制することが可能となる。これにより、細胞の壊死を抑制することができ、多能性幹細胞の培養においては、細胞の分化を抑制することができ、培養効率を従来よりも向上させることが可能となる。   As is clear from the above description, according to the cell culture container 20 of the embodiment of the present invention, it is possible to suppress the fusion of cell masses floating in the accommodation space 203. As a result, cell necrosis can be suppressed, and in the culture of pluripotent stem cells, cell differentiation can be suppressed, and the culture efficiency can be improved as compared with the conventional case.

なお、上記の実施形態においては、細胞培養容器20の内壁面205に形成される非平坦構造が、複数の凹部210および複数の凸部220のいずれか一方を含む場合を例示したが、この態様に限定されるものではない。細胞培養容器20の内壁面205に形成される非平坦構造が複数の凹部210および複数の凸部220の双方を含んで構成されていてもよい。   In the above embodiment, the case where the non-flat structure formed on the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 includes any one of the plurality of concave portions 210 and the plurality of convex portions 220 is exemplified. It is not limited to. The non-flat structure formed on the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 may be configured to include both the plurality of concave portions 210 and the plurality of convex portions 220.

また、プラスチックフィルムを熱圧着によって貼り合せて細胞培養容器20を構成する場合には、プラスチックフィルム同士の密着性の観点から、シール部201(図1参照)の貼り合せ面は、非平坦構造を有していないことが好ましい。   Further, when the cell culture container 20 is configured by bonding plastic films by thermocompression bonding, the bonding surface of the seal portion 201 (see FIG. 1) has a non-flat structure from the viewpoint of adhesion between the plastic films. It is preferable not to have.

また、上記の実施形態においては、非平坦構造を表面に有するプラスチックフィルムそのものを細胞培養容器として用いる場合を例示したが、この態様に限定されるものではない。例えば、非平坦構造を表面に有するプラスチックフィルムを、これとは別の支持体に貼り付けたもので細胞培養容器20を構成することも可能である。上記支持体は、例えば、プラスチック、ガラスまたは金属などで構成されていてもよい。   In the above embodiment, the case where the plastic film itself having a non-flat structure on the surface is used as the cell culture container is exemplified, but the present invention is not limited to this mode. For example, the cell culture container 20 can be configured by attaching a plastic film having a non-flat structure on the surface to another support. The support may be made of, for example, plastic, glass, metal, or the like.

また、上記の実施形態においては、細胞培養容器の内壁面をプラスチック素材で構成する場合を例示したが、細胞培養容器の内壁面を、例えば、金属、ガラスまたはセラミックなどで構成してもよい。この場合、例えば、溶射、サンドブラスト加工またはエッチング加工によって非平坦構造を形成することが可能である。また、細胞培養容器の全体が、金属、ガラスまたはセラミックなどで構成されていてもよい。なお、細胞の接着を阻害する効果を高める観点から、細胞培養容器の内壁面をプラスチック素材で構成することが好ましい。また、本実施形態に係る細胞培養容器20のように、表面に非平坦構造を有するプラスチックフィルムを細胞培養容器の基材として用いることで、安価なシングルユースの細胞培養バッグとして使用することが可能である。   In the above embodiment, the case where the inner wall surface of the cell culture container is made of a plastic material has been exemplified. However, the inner wall surface of the cell culture container may be made of metal, glass, ceramic, or the like, for example. In this case, the non-flat structure can be formed by, for example, thermal spraying, sandblasting, or etching. Moreover, the whole cell culture container may be comprised with the metal, glass, or ceramics. From the viewpoint of enhancing the effect of inhibiting cell adhesion, it is preferable that the inner wall surface of the cell culture container is made of a plastic material. Moreover, by using a plastic film having a non-flat structure on the surface as the base material of the cell culture container as in the cell culture container 20 according to the present embodiment, it can be used as an inexpensive single-use cell culture bag. It is.

(細胞培養装置)
図12は、本発明の実施形態に係る細胞培養装置10の構成を示す図である。細胞培養装置10は、細胞供給部100、培地供給部110、希釈液供給部120および凍結液供給部130を備える。また、細胞培養装置10は、細胞培養容器20、貯留容器30、分割処理部40、廃液回収容器16および凍結部17を備える。
(Cell culture device)
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of the cell culture device 10 according to the embodiment of the present invention. The cell culture apparatus 10 includes a cell supply unit 100, a medium supply unit 110, a diluent supply unit 120, and a frozen solution supply unit 130. The cell culture device 10 includes a cell culture container 20, a storage container 30, a division processing unit 40, a waste liquid collection container 16, and a freezing unit 17.

細胞培養装置10は、細胞供給部100から供給される細胞を、培地供給部110から供給される培地(培養液)とともに細胞培養容器20内に収容し、細胞培養容器20内において細胞を培地中に例えば浮遊させた状態で培養する。   The cell culture device 10 stores the cells supplied from the cell supply unit 100 in the cell culture container 20 together with the medium (culture solution) supplied from the medium supply unit 110, and the cells are contained in the medium in the cell culture container 20. For example, the cells are cultured in a suspended state.

<細胞供給部>
細胞供給部100は、細胞培養装置10による培養の対象となる細胞を凍結させた状態で収容する細胞収容部101と、細胞収容部101に収容された細胞を、配管c1を含んで構成される流路F3に送出するポンプP1とを有する。また、細胞供給部110は、細胞収容部101と配管c1とを接続する配管の、ポンプP1の下流側に設けられた開閉バルブV1を有する。細胞収容部101に収容された細胞は、ポンプP1が駆動され、開閉バルブV1が開状態とされることにより流路F3に送出される。
<Cell supply unit>
The cell supply unit 100 includes a cell storage unit 101 that stores cells to be cultured by the cell culture apparatus 10 in a frozen state, and a cell that is stored in the cell storage unit 101, including the pipe c1. And a pump P1 fed to the flow path F3. Moreover, the cell supply part 110 has the opening-and-closing valve V1 provided in the downstream of the pump P1 of the piping which connects the cell accommodating part 101 and the piping c1. The cells stored in the cell storage unit 101 are sent to the flow path F3 when the pump P1 is driven and the open / close valve V1 is opened.

本実施形態に係る細胞培養装置10による培養の対象となる細胞は、特に制限されず、動物細胞、植物細胞、真菌細胞、細菌細胞、プロトプラスト、樹立された細胞株、人為的に遺伝子改変が施された細胞、等のあらゆる細胞が対象となり得る。   Cells to be cultured by the cell culture device 10 according to the present embodiment are not particularly limited, and are animal cells, plant cells, fungal cells, bacterial cells, protoplasts, established cell lines, artificially genetically modified. Any cell can be targeted, such as a treated cell.

培養対象となる細胞の一例は、幹細胞である。幹細胞は、自己複製能と分化能とを有する細胞であれば特に制限されず、多能性幹細胞でもよく、体性幹細胞でもよい。   An example of a cell to be cultured is a stem cell. The stem cells are not particularly limited as long as they have self-replicating ability and differentiation ability, and may be pluripotent stem cells or somatic stem cells.

多能性幹細胞は、自己複製能と、外胚葉、中胚葉および内胚葉のいずれにも分化し得る多分化能とを有する細胞である。多能性幹細胞としては、胚性幹細胞(Embryonic Stem cell;ES細胞)、人工多能性幹細胞(induced Pluripotent Stem cell;iPS細胞)、胚性生殖細胞(Embryonic Germ cell;EG細胞)、胚性癌細胞(Embryonal Carcinoma cell;EC細胞)、多能性成体前駆細胞(Multipotent Adult Progenitor cell;MAP細胞)、成体多能性幹細胞(Adult Pluripotent Stem cell;APS細胞)、Muse細胞(Multi-lineage differentiating Stress Enduring cell)などが挙げられる。   A pluripotent stem cell is a cell having self-renewal ability and pluripotency capable of differentiating into any of ectoderm, mesoderm and endoderm. As pluripotent stem cells, embryonic stem cells (Embryonic Stem cells; ES cells), induced pluripotent stem cells (iPS cells), embryonic germ cells (Embryonic Germ cells; EG cells), embryonic cancers Cells (Embryonal Carcinoma cells; EC cells), pluripotent adult progenitor cells (MAP cells), adult pluripotent stem cells (Adult Pluripotent Stem cells; APS cells), Muse cells (Multi-lineage differentiating Stress Enduring) cell).

体性幹細胞としては、例えば、間葉系幹細胞、造血幹細胞、神経幹細胞などが挙げられる。   Examples of somatic stem cells include mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, neural stem cells and the like.

培養対象となる細胞の他の例は、生体を構成する体細胞、及びその前駆細胞である。具体的には、リンパ球、好中球、単球、巨核球、マクロファージ、線維芽細胞、基底細胞、ケラチノサイト、上皮前駆細胞、周皮細胞、内皮細胞、脂肪前駆細胞、筋芽細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、肝実質細胞、膵β細胞、グリア細胞、等が挙げられる。   Other examples of cells to be cultured are somatic cells constituting the living body and precursor cells thereof. Specifically, lymphocytes, neutrophils, monocytes, megakaryocytes, macrophages, fibroblasts, basal cells, keratinocytes, epithelial progenitor cells, pericytes, endothelial cells, adipose precursor cells, myoblasts, osteoblasts Cells, chondrocytes, hepatocytes, pancreatic β cells, glial cells, and the like.

培養対象となる細胞の他の例は、CHO(chinese hamster ovary)、COS、HeLa、HepG2、C127、3T3、BHK、HEK293、Bowesメラノーマ細胞等の動物細胞;ドロソフィラS2、スポドプテラSf9等の昆虫細胞;酵母、アスペルギルス等の真菌細胞;大腸菌、枯草菌等の細菌細胞;植物細胞、カルス;などである。これらの細胞は、タンパク質の大量発現を目的にタンパク質発現ベクターが導入された細胞であってもよい。   Other examples of cells to be cultured include animal cells such as CHO (chinese hamster ovary), COS, HeLa, HepG2, C127, 3T3, BHK, HEK293, Bowes melanoma cells; insect cells such as Drosophila S2 and Spodoptera Sf9; Fungal cells such as yeast and Aspergillus; bacterial cells such as Escherichia coli and Bacillus subtilis; plant cells and callus; These cells may be cells into which a protein expression vector has been introduced for the purpose of mass expression of proteins.

なお、細胞培養容器20内に予め細胞および培地を収容した状態で細胞培養を開始する場合などにおいては、細胞培養装置10において細胞供給部100を省略することが可能である。   Note that the cell supply unit 100 can be omitted from the cell culture apparatus 10 when cell culture is started in a state where cells and a medium are previously stored in the cell culture container 20.

<培地供給部>
培地供給部110は、細胞の培養に使用する培地(培養液)を収容する培地収容部111および114と、培地収容部111および114にそれぞれ収容された培地を、流路F3に送出するポンプP2およびP3と、ポンプP2およびP3からそれぞれ送出された培地を除菌するためのフィルタ113および116とを有する。また、培地供給部110は、培地収容部111と配管c1とを接続する配管の、フィルタ113の下流側に設けられた開閉バルブV2と、培地収容部114と配管c1とを接続する配管の、フィルタ116の下流側に設けられた開閉バルブV3とを有する。このように、本実施形態に係る培地供給部110は、培地収容部111、ポンプP2、フィルタ113および開閉バルブV2を含む第1の系統と、培地収容部114、ポンプP3、フィルタ116および開閉バルブV3を含む第2の系統と、からなる2系統の培地供給機能を備えており、互いに異なる2種類の培地が供給可能である。なお、培地供給部110における系統の数は、細胞の培養プロトコル等に応じて適宜増減することが可能である。すなわち、培地供給部110を、3種類以上の培地を供給可能とする構成としてもよいし、1種類の培地を供給可能とする構成としてもよい。培地収容部111に収容された培地は、ポンプP2が駆動され、開閉バルブV2が開状態とされることにより流路F3に送出される。培地収容部114に収容された培地は、ポンプP3が駆動され、開閉バルブV3が開状態とされることにより流路F3に送出される。
<Medium supply unit>
The medium supply unit 110 includes medium storage units 111 and 114 that store a medium (culture solution) used for cell culture, and a pump P2 that sends the medium stored in the medium storage units 111 and 114 to the flow path F3. And P3, and filters 113 and 116 for sterilizing the media sent from the pumps P2 and P3, respectively. Further, the culture medium supply unit 110 includes an opening / closing valve V2 provided on the downstream side of the filter 113, a pipe connecting the culture medium storage unit 111 and the pipe c1, and a pipe connecting the culture medium storage unit 114 and the pipe c1. And an open / close valve V3 provided on the downstream side of the filter 116. Thus, the culture medium supply unit 110 according to this embodiment includes the first system including the culture medium storage unit 111, the pump P2, the filter 113, and the open / close valve V2, the medium storage unit 114, the pump P3, the filter 116, and the open / close valve. It has a two-line medium supply function consisting of a second line containing V3 and can supply two different kinds of mediums. Note that the number of lines in the medium supply unit 110 can be appropriately increased or decreased according to a cell culture protocol or the like. That is, the culture medium supply unit 110 may be configured to be able to supply three or more types of culture media, or may be configured to be capable of supplying one type of culture medium. The medium accommodated in the medium accommodating part 111 is sent to the flow path F3 when the pump P2 is driven and the open / close valve V2 is opened. The medium stored in the medium storage unit 114 is sent to the flow path F3 when the pump P3 is driven and the open / close valve V3 is opened.

本実施形態に係る細胞培養装置10による細胞培養において適用し得る培地は、特に制限されず、あらゆる培地を適用することができる。具体的には、哺乳動物細胞用の基本培地(例えば、DMEM(Dulbecco's Modified Eagle's Medium)、DMEM/F-12(Dulbecco's Modified Eagle Medium: Nutrient Mixture F-12)、EMEM(Eagle's minimal essential medium)、BME(Basal Medium Eagle)、RPMI 1640 Medium (Roswell Park Memorial Institute 1640 Medium)、E8 base medium、SkBM(Skeletal Muscle Cell Basal Medium)、MCDB104、MCDB153、199、L15)、市販品の幹細胞維持用培養液、昆虫細胞用の基本培地、酵母用培地、細菌用培地、等の液体培地である。   The medium that can be applied in the cell culture by the cell culture apparatus 10 according to the present embodiment is not particularly limited, and any medium can be applied. Specifically, basic medium for mammalian cells (for example, DMEM (Dulbecco's Modified Eagle's Medium), DMEM / F-12 (Dulbecco's Modified Eagle Medium: Nutrient Mixture F-12), EMEM (Eagle's minimal essential medium), BME (Basal Medium Eagle), RPMI 1640 Medium (Roswell Park Memorial Institute 1640 Medium), E8 base medium, SkBM (Skeletal Muscle Cell Basal Medium), MCDB104, MCDB153, 199, L15), commercially available stem cell maintenance medium, insect It is a liquid medium such as a basic medium for cells, a medium for yeast, a medium for bacteria, and the like.

本実施形態に係る細胞培養装置10による細胞培養において適用し得る培地は、細胞を継続的に浮遊させる目的、及び/又は、細胞同士の過度の密着を防ぐ目的で、細胞毒性を有しない高分子化合物が添加されていてもよい。上記目的で培地に添加される高分子化合物は、例えば、培地の比重を調整する高分子化合物、培地の粘度を調整する高分子化合物、培地中で三次元ネットワーク構造を形成する高分子化合物である。このような高分子化合物としては、セルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ジェランガム、脱アシル化ジェランガム、ヒアルロン酸、アルギン酸、カラギーナン、キサンタンガム、ダイユータンガム、デンプン、ペクチン等の多糖類;コラーゲン、ゼラチン等のタンパク質;ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン等の合成高分子;などが挙げられる。   The medium that can be applied in cell culture by the cell culture apparatus 10 according to the present embodiment is a polymer that does not have cytotoxicity for the purpose of continuously floating cells and / or preventing excessive adhesion between cells. A compound may be added. Examples of the polymer compound added to the medium for the above purpose include a polymer compound that adjusts the specific gravity of the medium, a polymer compound that adjusts the viscosity of the medium, and a polymer compound that forms a three-dimensional network structure in the medium. . Examples of such high molecular compounds include cellulose, methylcellulose, carboxymethylcellulose, gellan gum, deacylated gellan gum, hyaluronic acid, alginic acid, carrageenan, xanthan gum, starch, pectin and other polysaccharides; collagen, gelatin and other proteins Synthetic polymers such as polyethylene glycol and polyvinyl pyrrolidone; and the like.

本実施形態に係る細胞培養装置10による細胞培養に適用し得る培地は、一般に添加可能な各種の成分、例えば、ペニシリン、ストレプトマイシン等の抗生物質;アスコルビン酸、レチノイン酸等のビタミン又はビタミン誘導体;グルコース等の糖源;アミノ酸;無機塩;血清、血清代替物;トランスフェリン等のタンパク質;インスリン等のホルモン;増殖因子;分化抑制因子;2−メルカプトエタノール、ジチオトレイトール等の抗酸化剤;カルシウムイオン、マグネシウムイオン、亜鉛イオン、鉄イオン、銅イオン等の金属イオン;などが添加されていてもよい。   Medium that can be applied to cell culture by the cell culture device 10 according to the present embodiment includes various components that can be generally added, for example, antibiotics such as penicillin and streptomycin; vitamins or vitamin derivatives such as ascorbic acid and retinoic acid; glucose Sugar sources such as amino acids; inorganic salts; serum, serum substitutes; proteins such as transferrin; hormones such as insulin; growth factors; differentiation inhibitors; antioxidants such as 2-mercaptoethanol and dithiothreitol; Metal ions such as magnesium ions, zinc ions, iron ions, copper ions, etc. may be added.

<希釈液供給部>
希釈液供給部120は、細胞の培養過程において適宜実施される希釈処理に用いられる希釈液を収容する希釈液収容部121を有する。また、希釈液供給部120は、希釈液収容部121に収容された希釈液を流路F3に送出するポンプP4と、ポンプP4から送出された希釈液を除菌するためのフィルタ123とを有する。また、希釈液供給部120は、希釈液収容部121と配管c1とを接続する配管の、フィルタ123の下流側に設けられた開閉バルブV4を有する。希釈液収容部121に収容された希釈液は、ポンプP4が駆動され、開閉バルブV4が開状態とされることにより流路F3に送出される。
<Diluent supply unit>
The diluent supply unit 120 includes a diluent storage unit 121 that stores a diluent used in a dilution process that is appropriately performed in the cell culture process. Further, the diluent supply unit 120 includes a pump P4 that sends the diluent stored in the diluent storage unit 121 to the flow path F3, and a filter 123 for sterilizing the diluent sent from the pump P4. . In addition, the diluent supply unit 120 includes an open / close valve V4 provided on the downstream side of the filter 123 in a pipe connecting the diluent storage part 121 and the pipe c1. The diluent stored in the diluent storage unit 121 is sent to the flow path F3 when the pump P4 is driven and the open / close valve V4 is opened.

本実施形態に係る細胞培養装置10による細胞培養に適用し得る希釈液は、特に制限されず、例えば、哺乳動物細胞用の基本培地(例えば、DMEM、DMEM/F-12、MEM、DME、RPMI1640、MCDB104、199、MCDB153、L15、SkBM、Basal Medium、E8 base medium)を希釈液として使用することが可能である。なお、細胞培養過程において希釈処理が不要である場合には、希釈液供給部120を省略することが可能である。   The diluent that can be used for cell culture by the cell culture device 10 according to the present embodiment is not particularly limited, and for example, a basic medium for mammalian cells (for example, DMEM, DMEM / F-12, MEM, DME, RPMI1640). MCDB104, 199, MCDB153, L15, SkBM, Basal Medium, E8 base medium) can be used as a diluent. In addition, when the dilution process is unnecessary in the cell culture process, the diluent supply unit 120 can be omitted.

<凍結液供給部>
凍結液供給部130は、培養された細胞を凍結部17において凍結保存する場合に用いられる凍結液を収容する凍結液収容部131を有する。また、凍結液供給部130は、凍結液収容部131に収容された凍結液を、流路F3に送出するポンプP5と、ポンプP5から送出された凍結液を除菌するためのフィルタ133とを有する。また、凍結液供給部130は、凍結液収容部131、ポンプP5およびフィルタ133を接続する配管の、フィルタ133の下流側に設けられた開閉バルブV5を含む。凍結液収容部131に収容された凍結液は、ポンプP5が駆動され、開閉バルブV5が開状態となることにより流路F3に送出される。なお、培養された細胞を凍結保存する必要がない場合には、細胞培養装置10において凍結液供給部130を省略することが可能である。
<Frozen liquid supply unit>
The frozen solution supply unit 130 includes a frozen solution storage unit 131 that stores a frozen solution used when the cultured cells are cryopreserved in the freezing unit 17. In addition, the frozen liquid supply unit 130 includes a pump P5 for sending the frozen liquid stored in the frozen liquid storage part 131 to the flow path F3, and a filter 133 for sterilizing the frozen liquid sent from the pump P5. Have. In addition, the frozen liquid supply unit 130 includes an opening / closing valve V5 provided on the downstream side of the filter 133 in a pipe connecting the frozen liquid storage unit 131, the pump P5, and the filter 133. The frozen liquid stored in the frozen liquid storage part 131 is sent to the flow path F3 when the pump P5 is driven and the open / close valve V5 is opened. In addition, when it is not necessary to cryopreserve the cultured cells, it is possible to omit the frozen liquid supply unit 130 in the cell culture device 10.

<細胞培養容器>
細胞培養容器20は、細胞供給部100から供給される細胞を、培地供給部110から供給される培地とともに収容し、収容された細胞を培養するための容器である。細胞培養容器20は、上記したように、細胞を収容する収容空間203を囲む内壁面205が、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方を含む非平坦構造を有する(図2、図3および図7参照)。細胞培養容器20は、細胞および培地を細胞培養容器20内に流入させるための流入口21と、細胞培養容器20に収容された細胞および培地を細胞培養容器20の外部に流出させるための流出口22と、を有する。
<Cell culture container>
The cell culture container 20 is a container for storing the cells supplied from the cell supply unit 100 together with the medium supplied from the medium supply unit 110 and culturing the stored cells. As described above, the cell culture container 20 has a non-flat structure in which the inner wall surface 205 surrounding the accommodation space 203 for containing cells includes at least one of a plurality of concave portions and a plurality of convex portions (FIGS. 2, 3 and (See FIG. 7). The cell culture container 20 has an inlet 21 for allowing cells and culture medium to flow into the cell culture container 20 and an outlet for allowing cells and culture medium contained in the cell culture container 20 to flow out of the cell culture container 20. 22.

細胞培養容器20は、例えば、温度30℃〜40℃(好ましくは37℃)且つCO濃度2%〜10%(好ましくは5%)に制御され且つ密閉されたインキュベータ24内に収容され得る。インキュベータ24は、細胞培養容器20内に培地とともに収容された細胞に酸素(O)および二酸化炭素(CO)を供給するためのガス供給機構25を備える。また、インキュベータ24は、細胞培養容器20内の圧力を調整する圧力調整機構26を備える。圧力調整機構26は、細胞培養容器20内にエアーを導入することにより細胞培養容器20内の雰囲気を加圧し、または、細胞培養容器20内の雰囲気を外部に排出することにより細胞培養容器20内の雰囲気を大気に解放する。圧力調整機構26は、細胞培養容器20内の圧力を、後述する循環流路F1内の圧力よりも高めることにより、細胞培養容器20内に収容された細胞および培地を循環流路F1内に流出させる。細胞培養容器20は、ガス供給機構25から供給される二酸化炭素を受け入れるための流通口、細胞培養容器20内におけるエアーの吸気および排気を行うための流通口が、流入口21および流出口22とは別に設けられていてもよい。 The cell culture vessel 20 can be accommodated in an incubator 24 that is controlled and sealed at, for example, a temperature of 30 ° C. to 40 ° C. (preferably 37 ° C.) and a CO 2 concentration of 2% to 10% (preferably 5%). The incubator 24 includes a gas supply mechanism 25 for supplying oxygen (O 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) to cells accommodated in the cell culture container 20 together with the medium. The incubator 24 includes a pressure adjustment mechanism 26 that adjusts the pressure in the cell culture container 20. The pressure adjusting mechanism 26 pressurizes the atmosphere in the cell culture container 20 by introducing air into the cell culture container 20 or discharges the atmosphere in the cell culture container 20 to the outside. Free the atmosphere to the atmosphere. The pressure adjusting mechanism 26 increases the pressure in the cell culture vessel 20 to be higher than the pressure in the circulation channel F1, which will be described later, so that the cells and the medium stored in the cell culture vessel 20 flow out into the circulation channel F1. Let The cell culture container 20 has a distribution port for receiving carbon dioxide supplied from the gas supply mechanism 25, and a distribution port for performing intake and exhaust of air in the cell culture container 20, with the inlet 21 and the outlet 22. May be provided separately.

<循環流路>
細胞培養装置10は、細胞培養容器20の流出口22と流入口21とを接続する配管a1〜a7を含んで構成される循環流路F1を有する。細胞培養容器20に収容された細胞および培地は、培養過程において、循環流路F1内を循環する。循環流路F1内を流れる細胞および培地は、流入口21を経由して細胞培養容器20内へ流入し、細胞培養容器20の内部に収容された細胞および培地は、流出口22を経由して循環流路F1内に流出する。
<Circulation channel>
The cell culture device 10 has a circulation flow path F <b> 1 including pipes a <b> 1 to a <b> 7 that connect the outlet 22 and the inlet 21 of the cell culture container 20. The cells and the medium accommodated in the cell culture container 20 circulate in the circulation channel F1 during the culture process. The cells and the medium flowing in the circulation channel F1 flow into the cell culture container 20 via the inflow port 21, and the cells and medium accommodated in the cell culture container 20 pass through the outflow port 22. It flows out into the circulation channel F1.

細胞培養容器20の流入口21に接続された循環流路F1を構成する配管a7には開閉バルブV11が設けられ、細胞培養容器20の流出口22に接続された循環流路F1を構成する配管a1には開閉バルブV12が設けられている。開閉バルブV11は、循環流路F1から細胞培養容器20内に細胞および培地を流入させる場合に開状態とされ、それ以外の場合には閉状態とされる。開閉バルブV12は、細胞培養容器20内から循環流路F1内に細胞および培地を流出させる場合に開状態とされ、それ以外の場合には閉状態とされる。   An opening / closing valve V11 is provided in the piping a7 that constitutes the circulation channel F1 connected to the inlet 21 of the cell culture vessel 20, and the piping that constitutes the circulation channel F1 connected to the outlet 22 of the cell culture vessel 20 An opening / closing valve V12 is provided at a1. The on-off valve V11 is opened when cells and culture medium are allowed to flow into the cell culture container 20 from the circulation flow path F1, and is otherwise closed. The on-off valve V12 is opened when the cells and the medium are allowed to flow out from the cell culture container 20 into the circulation channel F1, and is otherwise closed.

細胞供給部100、培地供給部110、希釈液供給部120および凍結液供給部130に接続された配管c1によって構成される流路F3は、接続部位X3において循環流路F1に接続されている。すなわち、細胞収容部101に収容された細胞、培地収容部111および114にそれぞれ収容された培地、希釈液収容部121に収容された希釈液および凍結液収容部131に収容された凍結液は、流路F3および接続部位X3を経由して循環流路F1内に供給される。   A flow path F3 constituted by the pipe c1 connected to the cell supply section 100, the culture medium supply section 110, the diluent supply section 120, and the frozen liquid supply section 130 is connected to the circulation flow path F1 at the connection site X3. That is, the cells stored in the cell storage unit 101, the culture medium stored in the culture medium storage units 111 and 114, the diluent stored in the diluent storage unit 121, and the frozen solution stored in the freezing solution storage unit 131, It is supplied into the circulation flow path F1 via the flow path F3 and the connection part X3.

流路F3を構成する配管c1には、接続部位X3の近傍において開閉バルブV6が設けられている。開閉バルブV6は、細胞供給部100、培地供給部110、希釈液供給部120および凍結液供給部130からそれぞれ、細胞、培地、希釈液および凍結液を循環流路F1内に供給する場合に開状態とされ、それ以外の場合は閉状態とされる。   An opening / closing valve V6 is provided in the vicinity of the connection site X3 in the pipe c1 constituting the flow path F3. The on-off valve V6 is opened when cells, a medium, a diluent, and a frozen solution are supplied from the cell supply unit 100, the medium supply unit 110, the diluent supply unit 120, and the frozen solution supply unit 130, respectively, into the circulation channel F1. In other cases, it is closed.

<貯留容器>
貯留容器30は、循環流路F1内、すなわち、循環流路F1の途中に設けられている。貯留容器30は、循環流路F1内を流れる細胞、培地、希釈液および凍結液を一時的に貯留するための容器であり、培養期間中に実施される後述する継代処理、培地交換処理、分割処理および凍結処理において使用される。貯留容器30の形態は、特に限定されず、例えば、ガラス製またはステンレス製の容器、プラスチック製のバッグの形態を有する容器を使用することが可能である。
<Storage container>
The storage container 30 is provided in the circulation channel F1, that is, in the middle of the circulation channel F1. The storage container 30 is a container for temporarily storing cells, medium, diluent and frozen liquid flowing in the circulation flow path F1, and will be described later during subculture, medium exchange, Used in splitting and freezing processes. The form of the storage container 30 is not particularly limited, and for example, a glass or stainless steel container or a container having a plastic bag form can be used.

貯留容器30は、循環流路F1内を流れる細胞、培地、希釈液および凍結液を貯留容器30内に流入させるための流入口31と、貯留容器30に収容された細胞、培地、希釈液および凍結液を循環流路F1内に流出させるための流出口32を有する。貯留容器30の流入口31は、循環流路F1を構成する配管a1、a2およびa3によって細胞培養容器20の流出口22に接続されている。貯留容器30の流出口32は、循環流路F1を構成する配管a4、a5、a6およびa7によって細胞培養容器20の流入口21に接続されている。また、本実施形態においては、循環流路F1と流路F3とが接続される接続部位X3が貯留容器30の流入口31の近傍に配置されているが、循環流路F1と流路F3との接続位置は、循環流路F1内におけるあらゆる位置に配置することが可能である。   The storage container 30 includes an inlet 31 for allowing cells, medium, diluent and frozen liquid flowing in the circulation channel F1 to flow into the storage container 30, and cells, medium, diluent and An outlet 32 is provided for allowing the frozen liquid to flow into the circulation flow path F1. The inflow port 31 of the storage container 30 is connected to the outflow port 22 of the cell culture container 20 by pipes a1, a2, and a3 that constitute the circulation flow path F1. The outlet 32 of the storage container 30 is connected to the inlet 21 of the cell culture container 20 by pipes a4, a5, a6, and a7 that constitute the circulation flow path F1. Moreover, in this embodiment, although the connection part X3 to which the circulation flow path F1 and the flow path F3 are connected is arrange | positioned in the vicinity of the inflow port 31 of the storage container 30, the circulation flow path F1, the flow path F3, and These connection positions can be arranged at any position in the circulation flow path F1.

循環流路F1を構成する配管a2には、貯留容器30の流入口31の近傍において開閉バルブV13が設けられている。開閉バルブV13は、循環流路F1から貯留容器30内に細胞および培地等を流入させる場合に開状態とされ、それ以外の場合には閉状態とされる。また、循環流路F1を構成する配管a5には、貯留容器30の流出口32の近傍において開閉バルブV14が設けられている。開閉バルブV14は、貯留容器30内から循環流路F1内に細胞および培地等を細胞培養容器20、分割処理部40および凍結部17に移送する場合に開状態とされ、それ以外の場合には閉状態とされる。   An opening / closing valve V13 is provided in the vicinity of the inlet 31 of the storage container 30 in the pipe a2 constituting the circulation flow path F1. The on-off valve V13 is in an open state when cells, a medium, and the like are allowed to flow into the storage container 30 from the circulation channel F1, and is closed in other cases. An opening / closing valve V14 is provided in the vicinity of the outlet 32 of the storage container 30 in the pipe a5 that constitutes the circulation flow path F1. The on-off valve V14 is opened when cells, a medium, and the like are transferred from the storage container 30 to the circulation channel F1 to the cell culture container 20, the division processing unit 40, and the freezing unit 17, and otherwise. Closed.

貯留容器30は、貯留容器30内の圧力を調整する圧力調整機構33を備える。圧力調整機構33は、貯留容器30内にエアーを導入することにより貯留容器30内の雰囲気を加圧し、または、貯留容器30内の雰囲気を外部に排出することにより貯留容器30内の雰囲気を大気に解放する。圧力調整機構33は、貯留容器30内の圧力を循環流路F1内の圧力よりも高めることにより、貯留容器30内に貯留された細胞、培地、希釈液および凍結液を、流出口32から循環流路F1内に流出させる。   The storage container 30 includes a pressure adjustment mechanism 33 that adjusts the pressure in the storage container 30. The pressure adjustment mechanism 33 pressurizes the atmosphere in the storage container 30 by introducing air into the storage container 30 or discharges the atmosphere in the storage container 30 to the outside to discharge the atmosphere in the storage container 30 to the atmosphere. To release. The pressure adjustment mechanism 33 circulates the cells, the culture medium, the diluted solution, and the frozen solution stored in the storage container 30 from the outflow port 32 by increasing the pressure in the storage container 30 to be higher than the pressure in the circulation channel F1. It flows out into the flow path F1.

細胞培養装置10は、循環流路F1内における、貯留容器30の流出口32と細胞培養容器20の流入口21との間に位置する接続部位X1と、循環流路F1内における、貯留容器30の流入口31と細胞培養容器20の流出口22との間に位置する接続部位X2と、を接続する配管b1およびb2を含んで構成される流路F2を有する。循環流路F1内を流れる細胞および培地等は、接続部位X1を経由して流路F2内に流入することが可能である。また、流路F2内を流れる細胞および培地等は、接続部位X2を経由して循環流路F1内に流入することが可能である。   The cell culture device 10 includes a connection part X1 located between the outlet 32 of the storage container 30 and the inlet 21 of the cell culture container 20 in the circulation channel F1, and the storage container 30 in the circulation channel F1. A flow path F2 including pipes b1 and b2 that connect the connection portion X2 located between the inflow port 31 and the outflow port 22 of the cell culture container 20. Cells, a medium, and the like flowing in the circulation flow path F1 can flow into the flow path F2 via the connection site X1. In addition, cells, culture medium, and the like flowing in the flow path F2 can flow into the circulation flow path F1 via the connection portion X2.

<分割処理部>
分割処理部40は、流路F2内、すなわち、流路F2の途中に設けられている。分割処理部40は、細胞培養容器20内において細胞を培養することによって生じる細胞塊を分割する分割処理を行うための処理容器42を備える。処理容器42内において行われる分割処理は、機械的分割処理であってもよいし、細胞解離酵素を用いた酵素処理であってもよい。機械的分割処理が適用される場合には、処理容器42内には、メッシュフィルタが(図示せず)配置され得る。細胞塊をメッシュフィルタに通すことで、細胞塊はメッシュフィルタのメッシュサイズに応じたサイズに分割される。一方、酵素処理による分割処理が適用される場合には、処理容器42内には、トリプシン−EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid)等の細胞解離酵素が収容され得る。細胞塊を一定時間に亘り細胞解離酵素に浸漬することで、細胞塊が分割される。
<Division processing unit>
The division processing unit 40 is provided in the flow path F2, that is, in the middle of the flow path F2. The division processing unit 40 includes a processing container 42 for performing a division process for dividing a cell mass generated by culturing cells in the cell culture container 20. The dividing process performed in the processing container 42 may be a mechanical dividing process or an enzyme process using a cell dissociating enzyme. When mechanical division processing is applied, a mesh filter (not shown) may be disposed in the processing container 42. By passing the cell mass through the mesh filter, the cell mass is divided into sizes according to the mesh size of the mesh filter. On the other hand, when a division treatment by an enzyme treatment is applied, a cell dissociation enzyme such as trypsin-EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid) can be accommodated in the treatment container 42. The cell mass is divided by immersing the cell mass in a cell dissociation enzyme for a certain time.

分割処理部40は、循環流路F1から接続部位X1を経由して流路F2内に流入する細胞塊を処理容器42において分割する。分割処理が施された細胞は、接続部位X2を経由して循環流路F1内に流出する。   The division processing unit 40 divides the cell mass flowing into the flow path F2 from the circulation flow path F1 via the connection portion X1 in the processing container 42. The cells subjected to the division process flow out into the circulation channel F1 via the connection part X2.

分割処理部40は、処理容器42に連通する圧力容器41と、圧力容器41および処理容器42内の圧力を調整する圧力調整機構43と、を備える。圧力調整機構43は、圧力容器41内にエアーを導入することにより圧力容器41および処理容器42内の雰囲気を加圧し、または、圧力容器41内の雰囲気を外部に排出することにより圧力容器41および処理容器42内の雰囲気を大気に解放する。圧力調整機構43は、圧力容器41および処理容器42内の圧力を循環流路F1内の圧力よりも高めることにより、分割処理が施された細胞を循環流路F1内に流出させる。   The division processing unit 40 includes a pressure container 41 that communicates with the processing container 42, and a pressure adjustment mechanism 43 that adjusts the pressure in the pressure container 41 and the processing container 42. The pressure adjustment mechanism 43 pressurizes the atmosphere in the pressure vessel 41 and the processing vessel 42 by introducing air into the pressure vessel 41, or discharges the atmosphere in the pressure vessel 41 to the outside. The atmosphere in the processing container 42 is released to the atmosphere. The pressure adjusting mechanism 43 causes the cells subjected to the division process to flow out into the circulation channel F1 by increasing the pressure in the pressure vessel 41 and the processing vessel 42 to be higher than the pressure in the circulation channel F1.

流路F2を構成する、分割処理部40の上流側に配置される配管b1には、接続部位X1の近傍において開閉バルブV21が設けられている。開閉バルブV21は、貯留容器30から分割処理部40に細胞等を移送する場合に開状態とされ、それ以外の場合には閉状態とされる。一方、流路F2を構成する、分割処理部40の下流側に配置される配管b2には、接続部位X2の近傍に開閉バルブV22が設けられている。開閉バルブV22は、分割処理部40によって分割処理が施された細胞を循環流路F1内に流出させる場合に開状態とされ、それ以外の場合には閉状態とされる。   An open / close valve V21 is provided in the vicinity of the connection portion X1 in the pipe b1 that is disposed on the upstream side of the division processing unit 40 and that constitutes the flow path F2. The on-off valve V21 is opened when cells or the like are transferred from the storage container 30 to the division processing unit 40, and is closed otherwise. On the other hand, an opening / closing valve V22 is provided in the vicinity of the connection site X2 in the pipe b2 that is disposed on the downstream side of the division processing unit 40 and that constitutes the flow path F2. The on-off valve V22 is opened when the cells subjected to the division process by the division processing unit 40 are allowed to flow out into the circulation flow path F1, and is otherwise closed.

循環流路F1を構成する配管a1には、接続部位X2の近傍であって接続部位X2の上流側に開閉バルブV15が設けられている。開閉バルブV15は、細胞培養容器20から貯留容器30に細胞および培地等を移送する場合に開状態とされ、それ以外の場合は閉状態とされる。   On the pipe a1 constituting the circulation flow path F1, an opening / closing valve V15 is provided in the vicinity of the connection site X2 and upstream of the connection site X2. The on-off valve V15 is opened when cells and culture medium are transferred from the cell culture container 20 to the storage container 30, and is otherwise closed.

<廃液回収容器>
細胞培養装置10は、循環流路F1内における、貯留容器30の流出口32と細胞培養容器20の流入口21との間であって、接続部位X1よりも上流側(貯留容器30寄り)に位置する接続部位X4において、循環流路F1に接続された配管d1を含んで構成される流路F4を有する。流路F4の端部には、廃液回収容器16が設けられている。廃液回収容器16は、循環流路F1から接続部位X4を経由して流路F4内に流入する廃液を回収するための容器である。廃液回収容器16に回収される廃液には、使用済みの培地、使用済みの希釈液、細胞供給部100から凍結状態で供給される細胞に随伴する凍結液等が含まれる。廃液回収容器16の形態は、特に限定されず、例えば、ガラス製またはステンレス製の容器、プラスチック製のバッグの形態を有する容器を使用することが可能である。
<Waste liquid collection container>
The cell culture device 10 is between the outflow port 32 of the storage container 30 and the inflow port 21 of the cell culture container 20 in the circulation flow path F1 and on the upstream side (near the storage container 30) from the connection site X1. In the connection part X4 located, it has the flow path F4 comprised including the piping d1 connected to the circulation flow path F1. A waste liquid collection container 16 is provided at the end of the flow path F4. The waste liquid recovery container 16 is a container for recovering the waste liquid flowing into the flow path F4 from the circulation flow path F1 via the connection part X4. The waste liquid collected in the waste liquid collection container 16 includes a used medium, a used diluent, a frozen liquid accompanying the cells supplied in a frozen state from the cell supply unit 100, and the like. The form of the waste liquid collection container 16 is not particularly limited. For example, a glass or stainless steel container or a container having a plastic bag form can be used.

流路F4を構成する配管d1には、接続部位X4の近傍において開閉バルブV31が設けられている。開閉バルブV31は、貯留容器30から流出する廃液を廃液回収容器16内に回収する場合に開状態とされ、それ以外の場合には閉状態とされる。   An opening / closing valve V31 is provided in the vicinity of the connection site X4 in the pipe d1 constituting the flow path F4. The on-off valve V31 is opened when the waste liquid flowing out from the storage container 30 is collected in the waste liquid collection container 16, and is closed otherwise.

<凍結部>
細胞培養装置10は、接続部位X1において、循環流路F1に接続された配管e1を含んで構成される流路F5を有する。流路F5の端部には、凍結部17が設けられている。凍結部17は、循環流路F1から接続部位X1を経由して流路F5内に流入する細胞を凍結液供給部130から供給される凍結液とともに収容する保存容器17aを有する。保存容器17aは、例えば、バイアル、クライオチューブまたはバッグの形態を有するものであってもよい。凍結部17は保存容器17aに収容された細胞および凍結液を凍結させるフリーザを含んで構成され得る。また、凍結部17は、液体窒素を充填したタンクを備えていてもよく、タンク内に保存容器17aを収容し得るように構成されていてもよい。また、凍結部17は、例えば、太陽日酸社製のクライオライブラリー(登録商標)システムを含んで構成されていてもよい。流路F5を構成する配管e1には、接続部位X1の近傍において開閉バルブV41が設けられている。開閉バルブV41は、貯留容器30から凍結部17に細胞および凍結液を移送する場合に開状態とされ、それ以外の場合には閉状態とされる。なお、流路F5と循環流路F1との接続位置は、貯留容器30の流出口32と細胞培養容器20の流入口21と間であれば、いかなる位置であってもよい。また、細胞を凍結保存する必要がない場合には、凍結部17を省略することが可能である。
<Frozen part>
The cell culture device 10 has a flow path F5 configured to include a pipe e1 connected to the circulation flow path F1 at the connection site X1. The freezing part 17 is provided in the edge part of the flow path F5. The freezing unit 17 includes a storage container 17a that stores the cells flowing into the flow path F5 from the circulation flow path F1 via the connection portion X1 together with the freezing liquid supplied from the freezing liquid supply unit 130. The storage container 17a may have a form of, for example, a vial, a cryotube, or a bag. The freezing unit 17 may be configured to include a freezer that freezes cells stored in the storage container 17a and a frozen solution. Moreover, the freezing part 17 may be provided with the tank filled with liquid nitrogen, and may be comprised so that the storage container 17a can be accommodated in a tank. Moreover, the freezing part 17 may be comprised including the cryo-library (trademark) system made from Taiyo Nippon Sanso, for example. An open / close valve V41 is provided in the vicinity of the connection site X1 in the pipe e1 constituting the flow path F5. The on-off valve V41 is opened when the cells and the frozen liquid are transferred from the storage container 30 to the freezing unit 17, and is otherwise closed. The connection position between the flow path F5 and the circulation flow path F1 may be any position as long as it is between the outlet 32 of the storage container 30 and the inlet 21 of the cell culture container 20. Further, when it is not necessary to cryopreserve the cells, the freezing unit 17 can be omitted.

<制御部>
制御部18は、ポンプP1〜P5、開閉バルブV1〜V5、V11〜V16、V21、V22、V31およびV41、ガス供給機構25、圧力調整機構26、33および43の動作を統括的に制御する。これにより、所定の細胞培養プロトコルに沿った細胞の培養が、人手を介在させることなく、自動で実施される。なお、図12において、制御部18と、制御部18によって制御される上記の各構成要素との間の電気的な接続配線は、図面の煩雑さを回避する観点から図示を省略している。
<Control unit>
The control unit 18 comprehensively controls the operations of the pumps P1 to P5, the open / close valves V1 to V5, V11 to V16, V21, V22, V31 and V41, the gas supply mechanism 25, and the pressure adjustment mechanisms 26, 33 and 43. As a result, cell culture in accordance with a predetermined cell culture protocol is automatically performed without human intervention. In FIG. 12, the electrical connection wiring between the control unit 18 and each of the above-described components controlled by the control unit 18 is omitted from the viewpoint of avoiding the complexity of the drawing.

<配管>
図13は、循環流路F1および流路F2〜F5を構成する各配管a1〜a7、b1、b2、c1、d1およびe1の内部構造の一例を示す断面図である。図13に示すように、配管a1〜a7、b1、b2、c1、d1およびe1の内壁面400は、細胞培養容器20の内壁面205に形成された複数の凹部210または複数の凸部220を含む非平坦構造と同様の非平坦構造を有していてもよい。すなわち、各配管a1〜a7、b1、b2、c1、d1およびe1の内壁面400には、複数の凹部または複数の凸部の少なくとも一方が、細胞培養容器20で培養される細胞の、内壁面400への接着を阻害する大きさおよび間隔で設けられていてもよい。これにより、配管a1〜a7、b1、b2、c1、d1およびe1内を流通する細胞の、内壁面400への接着が阻害され、各配管内を流通する細胞塊同士の融合が抑制される。また、細胞が配管a1〜a7、b1、b2、c1、d1およびe1内部に残留してしまうことを防止することができる。各配管a1〜a7、b1、b2、c1、d1およびe1の材質は、特に限定されるものではないが、細胞培養装置10全体をシングルユースとする場合には、各配管a1〜a7、b1、b2、c1、d1およびe1は、プラスチック等の安価な材料で構成されることが好ましい。
<Piping>
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of the internal structure of each of the pipes a1 to a7, b1, b2, c1, d1 and e1 constituting the circulation flow path F1 and the flow paths F2 to F5. As shown in FIG. 13, the inner wall surface 400 of the pipes a1 to a7, b1, b2, c1, d1, and e1 includes a plurality of concave portions 210 or a plurality of convex portions 220 formed on the inner wall surface 205 of the cell culture vessel 20. It may have a non-flat structure similar to the non-flat structure included. That is, on the inner wall surface 400 of each of the pipes a1 to a7, b1, b2, c1, d1, and e1, at least one of a plurality of concave portions or a plurality of convex portions is an inner wall surface of a cell cultured in the cell culture vessel 20 It may be provided with a size and an interval that inhibit adhesion to 400. Thereby, adhesion to the inner wall surface 400 of the cell which distribute | circulates the inside of piping a1-a7, b1, b2, c1, d1, and e1 is inhibited, and fusion of the cell clusters which distribute | circulate the inside of each piping is suppressed. Moreover, it can prevent that a cell remains inside piping a1-a7, b1, b2, c1, d1, and e1. The materials of the pipes a1 to a7, b1, b2, c1, d1 and e1 are not particularly limited. However, when the entire cell culture apparatus 10 is used as a single use, the pipes a1 to a7, b1, b2, c1, d1 and e1 are preferably made of an inexpensive material such as plastic.

なお、細胞培養容器20の流入口21は、本発明における第1の流入口の一例である。細胞培養容器20の流出口22は、本発明における第1の流出口の一例である。貯留容器30は、本発明における貯留容器の一例である。貯留容器30の流入口31は、本発明における第2の流入口の一例である。貯留容器30の流出口32は、本発明における第2の流出口の一例である。循環流路F1は、本発明における第1の流路の一例である。流路F2は、本発明における第2の流路の一例である。接続部位X1は、本発明における第1の部位の一例である。接続部位X2は、本発明における第2の部位の一例である。分割処理部40は、本発明における分割処理部の一例である。培地供給部110は、本発明における培地供給部の一例である。   The inlet 21 of the cell culture container 20 is an example of the first inlet in the present invention. The outlet 22 of the cell culture container 20 is an example of a first outlet in the present invention. The storage container 30 is an example of the storage container in the present invention. The inlet 31 of the storage container 30 is an example of a second inlet in the present invention. The outlet 32 of the storage container 30 is an example of a second outlet in the present invention. The circulation channel F1 is an example of the first channel in the present invention. The flow path F2 is an example of the second flow path in the present invention. Connection part X1 is an example of the 1st part in the present invention. The connection site X2 is an example of a second site in the present invention. The division processing unit 40 is an example of a division processing unit in the present invention. The culture medium supply unit 110 is an example of a culture medium supply unit in the present invention.

以下に、本実施形態に係る細胞培養装置10において実施され得る処理の一例を示す。細胞培養装置10は、例えば、以下に例示する継代処理、培地交換処理、分割処理および凍結処理を実施する。なお、以下に説明する継代処理、培地交換処理、分割処理および凍結処理は、制御部18が、開閉バルブV1〜V5、V11〜V16、V21、V22、V31およびV41、ポンプP1〜P5、圧力調整機構26、33および43の動作を制御することにより実現される。   Below, an example of the process which can be implemented in the cell culture apparatus 10 which concerns on this embodiment is shown. The cell culture device 10 performs, for example, a passage process, a medium exchange process, a division process, and a freezing process exemplified below. In the subculture process, the medium exchange process, the division process, and the freezing process described below, the control unit 18 uses the open / close valves V1 to V5, V11 to V16, V21, V22, V31 and V41, the pumps P1 to P5, and the pressure. This is realized by controlling the operations of the adjusting mechanisms 26, 33 and 43.

<継代処理>
細胞培養装置10は、細胞収容部101に収容された細胞を、培地収容部111および114に収容された培地とともに細胞培養容器20内に収容して細胞培養を開始する継代処理を以下のようにして実施する。なお、以下の説明では、分割処理部40における分割処理が機械的分割処理である場合を例示する。図14は、細胞培養装置10が継代処理を実施する場合における、細胞および培地等の流れを示す図である。なお、図14において、細胞および培地等の流れと、以下に示す各処理ステップとの対応が示されている。
<Passage processing>
The cell culturing apparatus 10 carries out the subculture process in which the cells accommodated in the cell accommodating part 101 are accommodated in the cell culture container 20 together with the medium accommodated in the medium accommodating parts 111 and 114 and cell culture is started as follows. To implement. In the following description, a case where the division process in the division processing unit 40 is a mechanical division process will be exemplified. FIG. 14 is a diagram illustrating the flow of cells, culture medium, and the like when the cell culture device 10 performs the passage process. FIG. 14 shows the correspondence between the flow of cells and culture medium, etc., and the following processing steps.

ステップS1において、開閉バルブV1、V4およびV6が開状態とされ、ポンプP1およびP4が駆動される。これにより、細胞収容部101において凍結状態で収容された細胞および希釈液収容部121に収容された希釈液が、流路F3および循環流路F1を経由して貯留容器30内に流入する。   In step S1, the on-off valves V1, V4 and V6 are opened, and the pumps P1 and P4 are driven. As a result, the cells stored in the cell storage unit 101 in a frozen state and the diluent stored in the diluent storage unit 121 flow into the storage container 30 via the flow path F3 and the circulation flow path F1.

ステップS2において、貯留容器30内に貯留された細胞、細胞に随伴する凍結液および希釈液を含む混合物から凍結液および希釈液を除去する濃縮処理が実施される。上記の濃縮処理は、例えば、貯留容器30内に希釈液とともに収容された細胞を、貯留容器30内において沈降させ(自然沈降)、希釈液および凍結液を含む上澄み液を除去することにより行われる。具体的には、細胞を貯留容器30内において沈降させた後、開閉バルブV14を短期間開状態とする。これにより、貯留容器30内に上澄み液を残しつつ、細胞を貯留容器30から流出させ、配管a5内に滞留させる。その後、開閉バルブV14を閉状態とし、開閉バルブV31を開状態とする。これにより貯留容器30内に残存する希釈液および凍結液を含む廃液が貯留容器30の流出口32から流出し、流路F4を経由して廃液回収容器16に回収される。なお、貯留容器30から配管a5への細胞の移送および貯留容器30から廃液回収容器16への希釈液および凍結液の移送は、圧力調整機構33によって貯留容器30内の雰囲気を加圧することによって行われる。   In step S <b> 2, a concentration process is performed to remove the frozen solution and the diluted solution from the mixture stored in the storage container 30, the frozen solution and the diluted solution accompanying the cells. The concentration process is performed, for example, by causing the cells stored in the storage container 30 together with the diluent to settle in the storage container 30 (natural sedimentation), and removing the supernatant liquid containing the diluent and the frozen liquid. . Specifically, after the cells are settled in the storage container 30, the open / close valve V14 is opened for a short period of time. As a result, while leaving the supernatant liquid in the storage container 30, the cells are allowed to flow out of the storage container 30 and stay in the pipe a5. Thereafter, the open / close valve V14 is closed and the open / close valve V31 is opened. As a result, the waste liquid containing the diluent and the frozen liquid remaining in the storage container 30 flows out from the outlet 32 of the storage container 30 and is recovered in the waste liquid recovery container 16 via the flow path F4. Note that the transfer of cells from the storage container 30 to the pipe a5 and the transfer of the diluent and the frozen liquid from the storage container 30 to the waste liquid collection container 16 are performed by pressurizing the atmosphere in the storage container 30 by the pressure adjustment mechanism 33. Is called.

ステップS3において、開閉バルブV2、V3およびV6が開状態とされ、ポンプP2およびP3が駆動される。これにより、培地収容部111および114に収容された培地Aおよび培地Bが、流路F3および循環流路F1を経由して貯留容器30内に流入する。その後、開閉バルブV14が開状態とされ、培地Aおよび培地Bからなる混合培地は、貯留容器30から流出し、配管a5内に滞留している細胞と合流する。   In step S3, the on-off valves V2, V3, and V6 are opened, and the pumps P2 and P3 are driven. Thereby, the culture medium A and the culture medium B accommodated in the culture medium accommodating parts 111 and 114 flow in in the storage container 30 via the flow path F3 and the circulation flow path F1. Thereafter, the open / close valve V14 is opened, and the mixed medium composed of the medium A and the medium B flows out of the storage container 30 and joins the cells staying in the pipe a5.

ステップS4において、開閉バルブV14、V16およびV21が開状態とされる。また、圧力調整機構33によって貯留容器30内の雰囲気が加圧される。これにより、配管a5内に滞留する細胞および培地が接続部位X1を経由して流路F2内に流入し、分割処理部40内に流入する。分割処理部40内に流入した細胞は、処理容器42内において分割処理が施される。なお、ここでの分割処理は、凍結状態とされた細胞を破砕する目的で行われる。   In step S4, the open / close valves V14, V16 and V21 are opened. Further, the atmosphere in the storage container 30 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 33. As a result, the cells and the medium that stay in the pipe a <b> 5 flow into the flow path F <b> 2 via the connection part X <b> 1 and flow into the division processing unit 40. The cells that have flowed into the division processing unit 40 are subjected to division processing in the processing container 42. The division process here is performed for the purpose of crushing the frozen cells.

ステップS5において、開閉バルブV22およびV13が開状態とされる。また、圧力調整機構43によって圧力容器41および処理容器42内の雰囲気が加圧される。これにより、分割処理が施された細胞が、培地とともに接続部位X2を経由して循環流路F1内に流出し、貯留容器30内に移送される。   In step S5, the on-off valves V22 and V13 are opened. The atmosphere in the pressure vessel 41 and the processing vessel 42 is pressurized by the pressure adjustment mechanism 43. As a result, the cells that have undergone the division process flow out into the circulation flow path F1 through the connection portion X2 together with the culture medium, and are transferred into the storage container 30.

ステップS6において、開閉バルブV14、V16およびV11が開状態とされる。また、圧力調整機構33によって貯留容器30内の雰囲気が加圧される。これにより、貯留容器30内に貯留された細胞および培地が、循環流路F1を経由して細胞培養容器20内に流入する。以上のステップS1〜S6の処理を経ることにより、継代処理が完了する。   In step S6, the opening / closing valves V14, V16 and V11 are opened. Further, the atmosphere in the storage container 30 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 33. Thereby, the cells and culture medium stored in the storage container 30 flow into the cell culture container 20 via the circulation channel F1. The passaging process is completed through the above steps S1 to S6.

なお、上記の例では、濃縮処理および新たな培地の供給を分割処理前に実施しているが、濃縮処理および新たな培地の供給を分割処理後に実施してもよい。   In the above example, the concentration process and the supply of a new medium are performed before the division process. However, the concentration process and the supply of a new medium may be performed after the division process.

<培地交換処理>
細胞培養においては、細胞から分泌される代謝物などによって培地が変質する。そのため、培養期間内における適切な時期に、細胞培養容器20内における使用済みの培地を、新たな培地に交換する培地交換処理が必要とされる。本実施形態に係る細胞培養装置10は、上記の培地交換処理を、以下のようにして実施する。図15は、細胞培養装置10が培地交換処理を実施する場合における細胞および培地等の流れを示す図である。なお、図15において、細胞および培地等の流れと、以下に示す各処理ステップとの対応が示されている。
<Medium medium replacement process>
In cell culture, the medium is altered by metabolites secreted from the cells. Therefore, a medium replacement process is required to replace the used medium in the cell culture container 20 with a new medium at an appropriate time within the culture period. The cell culture device 10 according to the present embodiment performs the above-described medium exchange process as follows. FIG. 15 is a diagram illustrating a flow of cells, a medium, and the like when the cell culture device 10 performs a medium exchange process. Note that FIG. 15 shows the correspondence between the flow of cells and culture medium and the following processing steps.

ステップS11において、開閉バルブV12、V15およびV13が開状態とされる。また、圧力調整機構26によって細胞培養容器20内の雰囲気が加圧される。これにより、細胞培養容器20内に収容された細胞および使用済みの培地が、循環流路F1内に流出し、貯留容器30内に移送される。   In step S11, the on-off valves V12, V15, and V13 are opened. Further, the atmosphere in the cell culture container 20 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 26. Thereby, the cells accommodated in the cell culture container 20 and the used medium flow out into the circulation channel F1 and are transferred into the storage container 30.

ステップS12において、貯留容器30内に貯留された細胞および使用済みの培地を含む混合物から使用済みの培地を除去する濃縮処理が実施される。濃縮処理は、上記した継代処理のステップS2における処理と同様の手順で行われる。濃縮処理により、使用済みの培地は廃液回収容器16内に回収され、細胞は、配管a5内に滞留する。なお、細胞の沈降を促進させるために、希釈液を貯留容器30内に導入してもよい。   In step S12, a concentration process is performed to remove the used medium from the mixture containing the cells stored in the storage container 30 and the used medium. The concentration process is performed in the same procedure as the process in step S2 of the passage process described above. By the concentration treatment, the used medium is collected in the waste liquid collection container 16, and the cells stay in the pipe a5. In order to promote cell sedimentation, a diluent may be introduced into the storage container 30.

ステップS13において、開閉バルブV2、V3およびV6が開状態とされ、ポンプP2およびP3が駆動される。これにより、培地収容部111および114に収容された新たな培地Aおよび新たな培地Bが、流路F3および循環流路F1を経由して貯留容器30内に流入する。その後、開閉バルブV14が開状態とされ、培地Aおよび培地Bを含む新たな培地は、貯留容器30から流出し、配管a5内に滞留している細胞と合流する。   In step S13, the on-off valves V2, V3 and V6 are opened, and the pumps P2 and P3 are driven. Thereby, the new culture medium A and the new culture medium B accommodated in the culture medium accommodating parts 111 and 114 flow in in the storage container 30 via the flow path F3 and the circulation flow path F1. Thereafter, the open / close valve V14 is opened, and a new medium including the medium A and the medium B flows out of the storage container 30 and merges with the cells staying in the pipe a5.

ステップS14において、開閉バルブV14、V16およびV11が開状態とされる。また、圧力調整機構33によって貯留容器30内の雰囲気が加圧される。これにより、配管a5内に滞留する細胞および新たな培地が細胞培養容器20内に流入する。細胞培養容器20内に収容された細胞は、新たな培地によって培養される。以上のステップS11〜S14の処理を経ることにより、培地交換処理が完了する。   In step S14, the open / close valves V14, V16 and V11 are opened. Further, the atmosphere in the storage container 30 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 33. Thereby, the cells staying in the pipe a <b> 5 and the new medium flow into the cell culture container 20. The cells accommodated in the cell culture container 20 are cultured with a new medium. The medium replacement process is completed through the processes in steps S11 to S14 described above.

<分割処理(機械的分割処理)>
例えば、多能性幹細胞の培養においては、細胞を培養することによって生じる細胞塊のサイズが過大となると、細胞塊同士が接着融合し、細胞が分化を開始したり、細胞塊の中心部の細胞が壊死したりするといった問題が生じ得る。従って、細胞塊のサイズが過大となることを防止するために、培養期間中の適切な時期に、細胞塊を分割する分割処理が必要となる場合がある。本実施形態に係る細胞培養装置10は、上記の分割処理を、以下のようにして実施する。なお、以下の説明では、分割処理部40における分割処理が機械的分割処理である場合を例示する。図16は、細胞培養装置10が分割処理を実施する場合における細胞および培地等の流れを示す図である。なお、図16において、細胞および培地等の流れと、以下に示す各処理ステップとの対応が示されている。
<Division processing (mechanical division processing)>
For example, in culturing pluripotent stem cells, if the size of the cell mass produced by culturing the cells becomes excessive, the cell masses adhere and fuse together, and the cells start to differentiate, or the cells in the center of the cell mass Can cause problems such as necrosis. Therefore, in order to prevent the size of the cell mass from becoming excessive, a division process for dividing the cell mass may be required at an appropriate time during the culture period. The cell culture device 10 according to the present embodiment performs the above division process as follows. In the following description, a case where the division process in the division processing unit 40 is a mechanical division process will be exemplified. FIG. 16 is a diagram illustrating a flow of cells, a medium, and the like when the cell culture device 10 performs the division process. In FIG. 16, the correspondence between the flow of cells, culture medium, and the like and each processing step shown below is shown.

ステップS21において、開閉バルブV12、V15およびV13が開状態とされる。また、圧力調整機構26によって細胞培養容器20内の雰囲気が加圧され、細胞培養容器20内に生じた細胞塊および使用済みの培地が、循環流路F1内に流出し、貯留容器30内に移送される   In step S21, the on-off valves V12, V15, and V13 are opened. Further, the atmosphere in the cell culture container 20 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 26, and the cell mass and the used medium generated in the cell culture container 20 flow out into the circulation flow path F1 and enter the storage container 30. Be transported

ステップS22において、貯留容器30内に貯留された細胞塊および使用済みの培地を含む混合物から使用済みの培地を除去する濃縮処理が実施される。濃縮処理は、上記した継代処理のステップS2における処理と同様の手順で行われる。濃縮処理により、使用済みの培地は廃液回収容器16内に回収され、細胞塊は、配管a5内に滞留する。なお、細胞の沈降を促進させるために、希釈液を貯留容器30内に導入してもよい。   In step S <b> 22, a concentration process is performed to remove the used medium from the mixture containing the cell mass and the used medium stored in the storage container 30. The concentration process is performed in the same procedure as the process in step S2 of the above-described passaging process. By the concentration treatment, the used medium is recovered in the waste liquid recovery container 16, and the cell mass stays in the pipe a5. In order to promote cell sedimentation, a diluent may be introduced into the storage container 30.

ステップS23において、開閉バルブV2、V3およびV6が開状態とされ、ポンプP2およびP3が駆動される。これにより、培地収容部111および114に収容された新たな培地Aおよび新たな培地Bが、流路F3および循環流路F1を経由して貯留容器30内に流入する。その後、開閉バルブV14が開状態とされ、培地Aおよび培地Bを含む新たな培地は、貯留容器30から流出し、配管a5内に滞留している細胞塊と合流する。   In step S23, the on-off valves V2, V3, and V6 are opened, and the pumps P2 and P3 are driven. Thereby, the new culture medium A and the new culture medium B accommodated in the culture medium accommodating parts 111 and 114 flow in in the storage container 30 via the flow path F3 and the circulation flow path F1. Thereafter, the open / close valve V14 is opened, and a new medium including the medium A and the medium B flows out of the storage container 30 and merges with the cell mass remaining in the pipe a5.

ステップS24において、開閉バルブV14、V16およびV21が開状態とされる。また、圧力調整機構33によって貯留容器30内の雰囲気が加圧される。これにより、配管a5内に滞留する細胞塊および培地が接続部位X1を経由して流路F2内に流入し、分割処理部40内に流入する。分割処理部40内に流入した細胞は、処理容器42内において分割処理が施される。   In step S24, the open / close valves V14, V16 and V21 are opened. Further, the atmosphere in the storage container 30 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 33. Thereby, the cell mass and culture medium which remain | survive in the piping a5 flow in in the flow path F2 via the connection part X1, and flow in in the division | segmentation process part 40. FIG. The cells that have flowed into the division processing unit 40 are subjected to division processing in the processing container 42.

ステップS25において、開閉バルブV22およびV13が開状態とされる。また、圧力調整機構43によって圧力容器41内および処理容器42内の雰囲気が加圧される。これにより、分割処理が施された細胞が、培地とともに接続部位X2を経由して循環流路F1内に流出し、貯留容器30内に移送される。   In step S25, the on-off valves V22 and V13 are opened. The atmosphere in the pressure vessel 41 and the processing vessel 42 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 43. As a result, the cells that have undergone the division process flow out into the circulation flow path F1 through the connection portion X2 together with the culture medium, and are transferred into the storage container 30.

ステップS26において、開閉バルブV14、V16およびV11が開状態とされる。また、圧力調整機構33によって貯留容器30内の雰囲気が加圧される。これにより、貯留容器30内に貯留された分割処理が施された細胞および新たな培地が、細胞培養容器20内に流入する。細胞培養容器20内において、分割処理が施された細胞の培養が継続される。以上のステップS21〜S26の処理を経ることにより、分割処理が完了する。   In step S26, the open / close valves V14, V16 and V11 are opened. Further, the atmosphere in the storage container 30 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 33. As a result, the cells that have been divided and stored in the storage container 30 and the new medium flow into the cell culture container 20. In the cell culture container 20, the culture of the cells subjected to the division process is continued. The division process is completed through the processes in steps S21 to S26 described above.

なお、上記の例では、濃縮処理および新たな培地の供給を分割処理前に実施しているが、濃縮処理および新たな培地の供給を分割処理後に実施してもよい。   In the above example, the concentration process and the supply of a new medium are performed before the division process. However, the concentration process and the supply of a new medium may be performed after the division process.

<分割処理(酵素処理)>
図17は、分割処理部40における分割処理が、上記した細胞解離酵素を用いた酵素処理を含む場合の、細胞培養装置10が分割処理を実施する場合における細胞および培地等の流れを示す図である。なお、図17において、細胞および培地等の流れと、以下に示す各処理ステップとの対応が示されている。
<Division treatment (enzyme treatment)>
FIG. 17 is a diagram illustrating a flow of cells, a medium, and the like when the cell culture device 10 performs the division process when the division process in the division processing unit 40 includes the enzyme process using the cell dissociation enzyme described above. is there. Note that FIG. 17 shows the correspondence between the flow of cells and culture medium, etc., and the following processing steps.

図17におけるステップS31〜S33の処理は、上記したステップS21〜S23の処理と同様であるので、重複する説明は省略する。   Since the processing of steps S31 to S33 in FIG. 17 is the same as the processing of steps S21 to S23 described above, a duplicate description is omitted.

ステップS34において、開閉バルブV14、V16およびV21が開状態とされる。また、圧力調整機構33によって貯留容器30内の雰囲気が加圧される。これにより、配管a5内に滞留する細胞塊および培地が接続部位X1を経由して流路F2内に流入し、分割処理部40内に流入する。分割処理部40内に流入した細胞は、処理容器42内において細胞解離酵素を用いた分割処理が施される。   In step S34, the open / close valves V14, V16 and V21 are opened. Further, the atmosphere in the storage container 30 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 33. Thereby, the cell mass and culture medium which remain | survive in the piping a5 flow in in the flow path F2 via the connection part X1, and flow in in the division | segmentation process part 40. FIG. The cells that have flowed into the division processing unit 40 are subjected to a division process using a cell dissociating enzyme in the processing container 42.

ステップS35において、開閉バルブV22およびV13が開状態とされる。また、圧力調整機構43によって圧力容器41および処理容器42内の雰囲気が加圧される。これにより、分割処理が施された細胞が、細胞解離酵素を含む培地とともに接続部位X2を経由して循環流路F1内に流出し、貯留容器30内に移送される。   In step S35, the open / close valves V22 and V13 are opened. The atmosphere in the pressure vessel 41 and the processing vessel 42 is pressurized by the pressure adjustment mechanism 43. As a result, the cells that have been subjected to the division treatment flow out into the circulation channel F1 through the connection site X2 together with the medium containing the cell dissociation enzyme, and are transferred into the storage container 30.

ステップS36において、開閉バルブV4およびV6が開状態とされ、ポンプP4が駆動される。これにより、希釈液収容部121に収容された希釈液が、流路F3および循環流路F1を経由して、貯留容器30内に流入する。貯留容器30に収容された細胞および細胞解離酵素を含む培地に希釈液を添加することで、細胞解離酵素による細胞解離作用が停止される。   In step S36, the on-off valves V4 and V6 are opened, and the pump P4 is driven. Thereby, the diluent stored in the diluent storage part 121 flows into the storage container 30 via the flow path F3 and the circulation flow path F1. The cell dissociation action by the cell dissociation enzyme is stopped by adding the diluent to the medium containing the cells and cell dissociation enzyme stored in the storage container 30.

ステップS37において、貯留容器30内に貯留された細胞、細胞解離酵素を含む培地および希釈液を含む混合物から細胞解離酵素を含む培地および希釈液を除去する濃縮処理が実施される。濃縮処理は、上記した継代処理のステップS2における処理と同様の手順で行われる。濃縮処理により、細胞解離酵素を含む培地および希釈液は、廃液回収容器16内に回収され、細胞は、配管a5内に滞留する。   In step S <b> 37, a concentration process is performed in which the medium stored in the storage container 30, the medium containing the cell dissociation enzyme and the mixture containing the diluent are removed from the mixture containing the cell dissociation enzyme and the diluent. The concentration process is performed in the same procedure as the process in step S2 of the above-described passaging process. By the concentration treatment, the medium containing the cell dissociation enzyme and the diluted solution are collected in the waste liquid collection container 16, and the cells stay in the pipe a5.

ステップS38において、開閉バルブV2、V3およびV6が開状態とされ、ポンプP2およびP3が駆動される。これにより、培地収容部111および114に収容された新たな培地Aおよび新たな培地Bが、流路F3および循環流路F1を経由して貯留容器30内に流入する。その後、開閉バルブV14が開状態とされ、培地Aおよび培地Bを含む新たな培地は、貯留容器30から流出し、配管a5内に滞留している細胞と合流する。   In step S38, the on-off valves V2, V3, and V6 are opened, and the pumps P2 and P3 are driven. Thereby, the new culture medium A and the new culture medium B accommodated in the culture medium accommodating parts 111 and 114 flow in in the storage container 30 via the flow path F3 and the circulation flow path F1. Thereafter, the open / close valve V14 is opened, and a new medium including the medium A and the medium B flows out of the storage container 30 and merges with the cells staying in the pipe a5.

ステップS39において、開閉バルブV14、V16およびV11が開状態とされる。また、圧力調整機構33によって貯留容器30内の雰囲気が加圧される。これにより、配管a5内に滞留する分割処理が施された細胞および新たな培地が細胞培養容器20内に流入する。細胞培養容器20内において、分割処理が施された細胞の培養が継続される。以上のステップS31〜S39の処理を経ることにより、分割処理が完了する。   In step S39, the on-off valves V14, V16 and V11 are opened. Further, the atmosphere in the storage container 30 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 33. Thereby, the cell and the new culture medium in which the division process staying in the pipe a <b> 5 is performed flow into the cell culture container 20. In the cell culture container 20, the culture of the cells subjected to the division process is continued. The division process is completed through the processes in steps S31 to S39.

なお、上記の例では、濃縮処理および新たな培地の供給を分割処理前に実施しているが、濃縮処理および新たな培地の供給を分割処理後に実施してもよい。   In the above example, the concentration process and the supply of a new medium are performed before the division process. However, the concentration process and the supply of a new medium may be performed after the division process.

<凍結処理>
培養された細胞を回収して保存する場合、細胞を保存容器内に回収して凍結保存することが一般的である。本実施形態に係る細胞培養装置10は、培養された細胞を回収して凍結させる凍結処理を、以下のようにして実施する。図18は、細胞培養装置10が凍結処理を実施する場合における細胞および培地等の流れを示す図である。なお、図18において、細胞および培地等の流れと、以下に示す各処理ステップとの対応が示されている。
<Freezing process>
When the cultured cells are collected and stored, the cells are generally collected in a storage container and stored frozen. The cell culture device 10 according to the present embodiment performs a freezing process for collecting and freezing the cultured cells as follows. FIG. 18 is a diagram illustrating a flow of cells, a medium, and the like when the cell culture device 10 performs a freezing process. In FIG. 18, the correspondence between the flow of cells and culture medium and the following processing steps is shown.

ステップS41において、開閉バルブV12、V15およびV13が開状態とされる。また、圧力調整機構26によって細胞培養容器20内の雰囲気が加圧される。これにより、細胞培養容器20内に収容された細胞および使用済みの培地が循環流路F1内に流出し、貯留容器30内に移送される。   In step S41, the on-off valves V12, V15, and V13 are opened. Further, the atmosphere in the cell culture container 20 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 26. Thereby, the cells accommodated in the cell culture container 20 and the used medium flow out into the circulation flow path F1 and are transferred into the storage container 30.

ステップS42において、貯留容器30内に貯留された細胞および使用済みの培地を含む混合物から使用済みの培地を除去する濃縮処理が実施される。濃縮処理は、上記した継代処理のステップS2における処理と同様の手順で行われる。濃縮処理により、使用済みの培地は廃液回収容器16内に回収され、細胞は、配管a5内に滞留する。なお、細胞の沈降を促進させるために、希釈液を貯留容器30内に導入してもよい。   In step S42, a concentration process for removing the used medium from the mixture containing the cells stored in the storage container 30 and the used medium is performed. The concentration process is performed in the same procedure as the process in step S2 of the above-described passaging process. By the concentration treatment, the used medium is collected in the waste liquid collection container 16, and the cells stay in the pipe a5. In order to promote cell sedimentation, a diluent may be introduced into the storage container 30.

ステップS43において、開閉バルブV5およびV6が開状態とされ、ポンプP5が駆動される。これにより、凍結液収容部131に収容された凍結液が、流路F3および循環流路F1を経由して貯留容器30内に流入する。その後、開閉バルブV14が開状態とされ、凍結液は、貯留容器30から流出し、配管a5内に滞留している細胞と合流する。   In step S43, the on-off valves V5 and V6 are opened, and the pump P5 is driven. Thereby, the frozen liquid stored in the frozen liquid storage part 131 flows into the storage container 30 via the flow path F3 and the circulation flow path F1. Thereafter, the open / close valve V14 is opened, and the frozen liquid flows out of the storage container 30 and merges with the cells staying in the pipe a5.

ステップS44において、開閉バルブV14、V16およびV41が開状態とされる。また、圧力調整機構33によって貯留容器30内の雰囲気が加圧される。これにより、配管a5内に滞留する細胞および凍結液が流路F5を経由して凍結部17の保存容器17a内に収容される。凍結部17は、保存容器17a内に収容された細胞を凍結液とともに凍結させる。以上のステップS41〜S44の処理を経ることにより、分割処理が完了する。   In step S44, the open / close valves V14, V16 and V41 are opened. Further, the atmosphere in the storage container 30 is pressurized by the pressure adjusting mechanism 33. Thereby, the cells and the frozen liquid staying in the pipe a5 are accommodated in the storage container 17a of the freezing part 17 via the flow path F5. The freezing unit 17 freezes the cells accommodated in the storage container 17a together with the freezing solution. The division process is completed through the processes in steps S41 to S44 described above.

なお、細胞を凍結保存する方法として、例えば、特許第4705473号に記載の方法を適用してもよい。この方法では、ジメチルスルホキシド(DMSO)、プロピレングリコール、アセトアミド及び培地を所定量含む媒体中で、細胞を急速凍結させる工程、を含む。また、特許第4223961号に記載の方法を適用してもよい。この方法は、所定濃度の、ジメチルスルホキシド、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、およびポリビニルピロリドンからなる群から選ばれる少なくとも一つを凍結保護剤として含有する凍結保存液を利用した細胞の凍結保存方法であって、細胞を凍結保存液に懸濁する工程と、所定の冷却速度で凍結保存液を−80℃以下まで冷却し凍結させる冷却工程と、凍結保存液を-80℃以下で保存する保存工程を含む。   As a method for cryopreserving cells, for example, the method described in Japanese Patent No. 4705473 may be applied. This method includes the step of rapidly freezing the cells in a medium containing a predetermined amount of dimethyl sulfoxide (DMSO), propylene glycol, acetamide and a medium. Further, the method described in Japanese Patent No. 4223961 may be applied. This method is a method for cryopreserving cells using a cryopreservation solution containing at least one selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, and polyvinylpyrrolidone as a cryoprotectant at a predetermined concentration. A step of suspending cells in a cryopreservation solution, a cooling step of cooling the cryopreservation solution to −80 ° C. or less at a predetermined cooling rate, and a preservation step of storing the cryopreservation solution at −80 ° C. or less. including.

なお、上記の継代処理、培地交換処理および分割処理においては培地供給部110から2種類の培地Aおよび培地Bを供給する場合を例示しているが、使用する培地の種類は、細胞の培養プロトコルに応じて適宜変更することが可能である。すなわち、使用する培地は、培養プロトコルに応じて1種類であってもよいし、3種類以上であってもよい。   In addition, although the case where two types of medium A and medium B are supplied from the medium supply unit 110 is illustrated in the above passage process, medium exchange process, and division process, the type of the medium used is the cell culture It can be appropriately changed according to the protocol. That is, the medium to be used may be one type or three or more types according to the culture protocol.

<細胞培養処理>
細胞培養装置10は、制御部18が以下に例示する細胞培養処理プログラムを実行することにより、細胞培養を、人手を介在させることなく自動で行うことが可能である。図19は、制御部18が実行する細胞培養プログラムにおける処理の流れを示すフローチャートである。
<Cell culture treatment>
The cell culture device 10 can automatically perform cell culture without human intervention by the control unit 18 executing a cell culture processing program exemplified below. FIG. 19 is a flowchart showing the flow of processing in the cell culture program executed by the control unit 18.

ステップS101において、制御部18は、上記の継代処理を実行することにより、細胞供給部100から供給される細胞および培地供給部110から供給される培地を細胞培養容器20内に収容し、細胞培養を開始する。   In step S <b> 101, the control unit 18 stores the cells supplied from the cell supply unit 100 and the medium supplied from the medium supply unit 110 in the cell culture container 20 by executing the above-described passage process. Start culture.

ステップS102において、制御部18は、細胞培養を開始してから所定期間経過後に、上記の培地交換処理(1回目)を実施することにより、細胞培養容器20内の使用済みの培地を、培地収容部111および114に収容された新たな培地に交換し、細胞培養を継続する。   In step S102, the control unit 18 stores the used medium in the cell culture container 20 by storing the medium in the cell culture container 20 by performing the medium replacement process (first time) after a lapse of a predetermined period from the start of cell culture. It replaces | exchanges for the new culture medium accommodated in the parts 111 and 114, and a cell culture is continued.

ステップS103において、制御部18は、1回目の培地交換処理を実施してから所定期間経過後に、上記の培地交換処理(2回目)を実施することにより、細胞培養容器20内の使用済みの培地を、培地収容部111内および114内に収容された新たな培地に交換し、細胞培養を継続する。   In step S <b> 103, the control unit 18 performs the medium replacement process (second time) after a predetermined period has elapsed since the first medium replacement process, thereby performing the used medium in the cell culture container 20. Is replaced with a new medium accommodated in the medium accommodating part 111 and 114, and the cell culture is continued.

ステップS104において、制御部18は、2回目の培地交換処理を実施してから所定期間経過後に、上記の分割処理を実施することにより、細胞塊を分割して細胞培養を継続する。   In step S104, the control unit 18 continues the cell culture by dividing the cell mass by performing the above-described division processing after a predetermined period of time has elapsed since the second medium exchange processing.

ステップS105において、制御部18は、上記のステップS102〜S104における処理を1サイクルとする培養サイクルのサイクル数が、所定数に達したか否かを判定する。制御部18は、培養サイクルのサイクル数が所定数に達していないと判定した場合には、処理をステップS102に戻す。一方、制御部18は、培養サイクルのサイクル数が所定のサイクル数に達したと判定した場合には、処理をステップS106に進める。培養サイクルの進行とともに、細胞の培養スケールは増大する。   In step S105, the control unit 18 determines whether or not the number of culture cycles in which the processing in steps S102 to S104 described above is one cycle has reached a predetermined number. When it is determined that the number of culture cycles has not reached the predetermined number, the control unit 18 returns the process to step S102. On the other hand, if the control unit 18 determines that the number of culture cycles has reached a predetermined number, the process proceeds to step S106. As the culture cycle progresses, the cell culture scale increases.

ステップS106において、制御部18は、上記の凍結処理を実施することによって培養された細胞を凍結部17の保存容器17a内に収容して凍結保存する   In step S106, the control unit 18 stores the cells cultured by performing the above-described freezing process in the storage container 17a of the freezing unit 17 and cryopreserves them.

なお、上記の例では、培養サイクルの1サイクル内において、培地交換処理を2回実施しているが、培養サイクルの1サイクル内における培地交換処理の実施回数は、適宜変更することが可能である。   In the above example, the medium exchange process is performed twice in one cycle of the culture cycle. However, the number of times of performing the medium exchange process in one cycle of the culture cycle can be changed as appropriate. .

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る細胞培養装置10は、細胞培養容器20の流入口21と流出口22とを接続する循環流路F1を有する。また、細胞培養装置10は、循環流路F1内に設けられた貯留容器30を有する。貯留容器30は、細胞培養容器20の流出口22に接続された流入口31および細胞培養容器20の流入口21に接続された流出口32を有する。貯留容器30は、上記の継代処理、培地交換処理、分割処理および凍結処理において実施される濃縮処理等の用に供される。また、細胞培養装置10は、貯留容器30の流出口32と細胞培養容器20の流入口21との間に位置する循環流路F1内の接続部位X1と、貯留容器30の流入口31と細胞培養容器20の流出口22との間に位置する循環流路F1内の接続部位X2と、を接続する流路F2を有する。細胞培養装置10は、流路F2内に設けられ、接続部位X1を経由して循環流路F1から流入する細胞塊を分割し、分割した細胞塊を、接続部位X2を経由して循環流路F1内に流出させる分割処理部40を有する。また、細胞培養装置10は、循環流路F1内に培地を供給する培地供給部110を有する。   As is clear from the above description, the cell culture device 10 according to the present embodiment has the circulation flow path F1 that connects the inlet 21 and the outlet 22 of the cell culture container 20. Moreover, the cell culture apparatus 10 has the storage container 30 provided in the circulation flow path F1. The storage container 30 has an inlet 31 connected to the outlet 22 of the cell culture container 20 and an outlet 32 connected to the inlet 21 of the cell culture container 20. The storage container 30 is used for the concentration process performed in the above passage process, medium exchange process, division process and freezing process. In addition, the cell culture device 10 includes the connection part X1 in the circulation channel F1 positioned between the outlet 32 of the storage container 30 and the inlet 21 of the cell culture container 20, the inlet 31 of the storage container 30, and the cells. It has the flow path F2 which connects the connection site | part X2 in the circulation flow path F1 located between the outflow port 22 of the culture container 20. FIG. The cell culture device 10 is provided in the flow path F2, divides the cell mass flowing from the circulation flow path F1 via the connection part X1, and divides the divided cell mass via the connection part X2. It has the division | segmentation process part 40 made to flow out in F1. The cell culture device 10 also has a medium supply unit 110 that supplies a medium into the circulation flow path F1.

細胞培養装置10を上記のように構成することで、培地交換処理や分割処理等の細胞培養において必要とされる一連の処理を閉鎖系において連続的に実施することが可能となる。これにより、均質な細胞の大量生産が可能となる。本実施形態に係る細胞培養装置10によれば、継代処理から凍結処理までの細胞培養に必要な一連の処理を人手を介在させることなく行うことが可能である。   By configuring the cell culture device 10 as described above, it is possible to continuously perform a series of processes required for cell culture such as a medium exchange process and a division process in a closed system. This enables mass production of homogeneous cells. According to the cell culture device 10 according to the present embodiment, it is possible to perform a series of processes necessary for cell culture from the passaging process to the freezing process without intervention of human hands.

また、本実施形態に係る細胞培養装置10によれば、細胞培養容器20から貯留容器30への細胞の移送、貯留容器30から分割処理部40および細胞培養容器20への細胞の移送、分割処理部40から貯留容器30への細胞の移送は、いずれも圧力調整機構26、33および43による圧送により行われる。これにより、ダイヤフラムポンプ、チューブポンプ、ペリスタリックポンプおよびモーノポンプ等の接液ポンプを用いて細胞の移送を行う場合と比較して細胞に与えるダメージを軽減することができ、細胞の生存率の低下を抑制することが可能となる。なお、本実施形態に係る細胞培養装置10は、制御部18が、開閉バルブV1〜V5、V11〜V16、V21、V22、V31およびV41、ポンプP1〜P5、圧力調整機構26、33および43の動作を制御することにより、継代処理から凍結処理までを自動化する場合を例示したが、この態様に限定されるものではない。開閉バルブV1〜V5、V11〜V16、V21、V22、V31およびV41、ポンプP1〜P5、圧力調整機構26、33および43を、ユーザが手動で操作してもよい。   Moreover, according to the cell culture apparatus 10 which concerns on this embodiment, the transfer of the cell from the cell culture container 20 to the storage container 30, the transfer of the cell from the storage container 30 to the division | segmentation process part 40 and the cell culture container 20, and a division | segmentation process Transfer of cells from the unit 40 to the storage container 30 is performed by pressure feeding by the pressure adjusting mechanisms 26, 33 and 43. As a result, damage to cells can be reduced compared to the case of transferring cells using a wet pump such as a diaphragm pump, tube pump, peristaltic pump, and Mono pump, and the viability of the cells can be reduced. It becomes possible to suppress. In the cell culture device 10 according to the present embodiment, the control unit 18 includes the open / close valves V1 to V5, V11 to V16, V21, V22, V31 and V41, the pumps P1 to P5, and the pressure adjusting mechanisms 26, 33 and 43. Although the case where the process from the passaging process to the freezing process is automated by controlling the operation is illustrated, the present invention is not limited to this mode. The user may manually operate the on-off valves V1 to V5, V11 to V16, V21, V22, V31 and V41, the pumps P1 to P5, and the pressure adjusting mechanisms 26, 33 and 43.

また、本実施形態に係る細胞培養装置10によれば、細胞培養容器20の内壁面205が、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方を含む非平坦構造を有するので、細胞培養容器20の収容空間203内において浮遊する細胞塊同士の融合を抑制することが可能となる。これにより、細胞の壊死を抑制することができ、多能性幹細胞の培養においては、細胞の分化を抑制することができ、培養効率を従来よりも向上させることが可能となる。また、循環流路F1および流路F2〜F5を構成する各配管a1〜a7、b1、b2、c1、d1およびe1の内壁面400は、細胞培養容器20の内壁面205に形成された非平坦構造と同様の非平坦構造を有するので、配管a1〜a7、b1、b2、c1、d1およびe1内を流通する細胞の、内壁面400への接着が阻害され、各配管内を流通する細胞塊同士の融合が抑制される。また、細胞が配管a1〜a7、b1、b2、c1、d1およびe1内部に残留してしまうことを防止することができる。なお、貯留容器30の内壁面においても、細胞培養容器20の内壁面205に形成された非平坦構造と同様の非平坦構造を形成してもよい。これにより、貯留容器30の内壁面への細胞の接着が阻害され、貯留容器30内に貯留された細胞塊同士の融合が抑制される。   Moreover, according to the cell culture device 10 according to the present embodiment, the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 has a non-flat structure including at least one of a plurality of concave portions and a plurality of convex portions. It becomes possible to suppress the fusion of the cell masses floating in the accommodation space 203. As a result, cell necrosis can be suppressed, and in the culture of pluripotent stem cells, cell differentiation can be suppressed, and the culture efficiency can be improved as compared with the conventional case. In addition, the inner wall surface 400 of each of the pipes a1 to a7, b1, b2, c1, d1, and e1 constituting the circulation channel F1 and the channels F2 to F5 is a non-flat surface formed on the inner wall surface 205 of the cell culture container 20. Since it has a non-flat structure similar to the structure, adhesion of cells flowing through the pipes a1 to a7, b1, b2, c1, d1 and e1 to the inner wall surface 400 is inhibited, and the cell mass flowing through each pipe Fusion between each other is suppressed. Moreover, it can prevent that a cell remains inside piping a1-a7, b1, b2, c1, d1, and e1. Note that a non-flat structure similar to the non-flat structure formed on the inner wall surface 205 of the cell culture container 20 may also be formed on the inner wall surface of the storage container 30. Thereby, the adhesion of the cells to the inner wall surface of the storage container 30 is inhibited, and the fusion of the cell clusters stored in the storage container 30 is suppressed.

10 細胞培養装置
17 凍結部
20 細胞培養容器
21 流入口
22 流出口
30 貯留容器
31 流入口
32 流出口
33、43 圧力調整機構
40 分割処理部
42 処理容器
100 細胞供給部
110 培地供給部
203 収容空間
205 内壁面
210 凹部
220 凸部
F1 循環流路F1
F2〜F7 流路
X1〜X4 接続部位
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cell culture apparatus 17 Freezing part 20 Cell culture container 21 Inlet 22 Outlet 30 Reservoir 31 Inlet 32 Outlet 33, 43 Pressure adjustment mechanism 40 Division processing part 42 Processing container 100 Cell supply part 110 Medium supply part 203 Storage space 205 Inner wall surface 210 Concave portion 220 Convex portion F1 Circulating flow path F1
F2-F7 flow path X1-X4 connection part

Claims (2)

第1の流入口および第1の流出口と、細胞を収容する収容空間を形成する内壁面とを有し、前記内壁面が、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方を含む非平坦構造を有する細胞培養容器と、
前記第1の流出口と前記第1の流入口とを接続する第1の流路と、
前記第1の流路内に設けられ、前記細胞培養容器で培養される細胞を貯留するための貯留容器であって、前記第1の流出口に接続された第2の流入口および前記第1の流入口に接続された第2の流出口を有する第1の貯留容器と、
前記第2の流出口と前記第1の流入口との間に位置する前記第1の流路内の第1の部位と、前記第2の流入口と前記第1の流出口との間に位置する前記第1の流路内の第2の部位と、を接続する第2の流路と、
前記第2の流路内に設けられ、前記第1の部位を経由して前記第1の流路から流入する、前記細胞培養容器で培養された細胞の塊である細胞塊を分割する分割処理を行い、前記分割処理が施された細胞を前記第2の部位を経由して前記第1の流路内に流出させる分割処理部と、
前記第1の流路内に培地を供給する培地供給部と、
を更に含む細胞培養装置。
A non-flat structure having a first inflow port, a first outflow port, and an inner wall surface that forms an accommodation space for accommodating cells, wherein the inner wall surface includes at least one of a plurality of concave portions and a plurality of convex portions. A cell culture vessel having
A first flow path connecting the first outlet and the first inlet;
A storage container that is provided in the first flow path and stores cells to be cultured in the cell culture container, the second inlet connected to the first outlet, and the first A first storage container having a second outlet connected to the inlet of
A first portion in the first flow path located between the second outlet and the first inlet; and between the second inlet and the first outlet. A second channel connecting the second part in the first channel positioned,
Division process for dividing a cell mass that is provided in the second flow channel and flows from the first flow channel via the first part and that is a cell mass cultured in the cell culture container A dividing unit that causes the cells subjected to the dividing process to flow out into the first flow path via the second part;
A medium supply unit for supplying a medium into the first flow path;
Further comprising a cell culture device.
前記第1の流路を形成する配管を更に含み、
前記配管の内壁面が、複数の凹部および複数の凸部の少なくとも一方を含む非平坦構造を有する
請求項1に記載の細胞培養装置。
A pipe that forms the first flow path;
The cell culture device according to claim 1, wherein an inner wall surface of the pipe has a non-flat structure including at least one of a plurality of concave portions and a plurality of convex portions.
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