JP6647957B2

JP6647957B2 - 培養装置

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Publication number: JP6647957B2
Application number: JP2016091564A
Authority: JP
Inventors: 樋口　朗; 朗樋口; 浩幸内藤; 逸郎茂木
Original assignee: Kyoto Seisakusho Co Ltd
Current assignee: Kyoto Seisakusho Co Ltd
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2036-04-28
Also published as: JP2017195857A

Description

本発明は、培養を行う培養バッグおよび培養バッグを用いる培養装置に関する。

従来より、微生物や動植物組織などの培養のために、使い捨ての培養バッグが使用されている。培養バッグは、例えば特許文献１に記載するように、折り畳み可能な袋であって、その内部に培養液と培養対象（例えば細胞）とが収容される。また、培養バッグは、酸素や二酸化炭素などのガスを内部に供給するためのポートなどを備える。

また、特許文献１に記載された培養バッグは、培養バッグ内の培養液を撹拌する撹拌翼を備える。具体的には、培養バッグは、培養バッグに固着された軸受と、軸受に回転可能に支持された培養バッグの外部から内部に向かって延在する回転軸とを備える。培養バッグ内に位置する回転軸の一端側に、撹拌翼が取り付けられている。培養バッグの外部に位置する回転軸の他端はモータに連結される。モータが回転軸を回転させることによって培養バッグの内部で撹拌翼が回転し、それにより培養バッグ内の培養液が撹拌される。

特開２００７−２８２６２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載する培養バッグの場合、撹拌翼の回転（撹拌）によって培養対象に栄養を供給するが、その撹拌翼の回転によって培養液内に大きなせん断力が発生し、そのせん断力によって培養対象がダメージを受ける可能性がある。せん断力を小さくするために撹拌翼の回転速度を低くすると、培養対象の栄養消費量に対して撹拌による栄養供給量が追い付かず、培養対象が栄養不足によってダメージを受ける可能性がある。すなわち、撹拌翼を用いる場合、その回転によって発生するせん断力と栄養供給量との間にトレードオフの関係が存在する。

そこで、本発明は、培養液内の培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養液を十分に撹拌することを課題とする。

上記技術的課題を解決するために、本発明の一態様によれば、
培養液を収容して培養を行う変形可能な培養バッグであって、
培養バッグの内側表面によって画定された第１の培養空間と、
培養バッグの内側表面によって画定された、第１の培養空間と異なる第２の培養空間と、
第１の培養空間と第２の培養空間とを連通して培養液が往来可能な流路と、を有する培養バッグが提供される。

また、本発明の別態様によれば、
培養液を収容して培養を行う変形可能な培養バッグであって、培養バッグの内側表面によって画定された第１の培養空間、培養バッグの内側表面によって画定された、第１の培養空間と異なる第２の培養空間、および第１の培養空間と第２の培養空間とを連通して培養液が往来可能な流路を備えるものと、
培養バッグを変形させることにより、流路を介して第１および第２の培養空間の間で培養液を往来させる培養バッグ変形部と、を有する培養装置が提供される。

本発明によれば、培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養液を十分に撹拌することができる。

本発明の実施の形態１に係る培養バッグの斜視図図１に示す培養バッグの断面図図１に示す培養バッグを用いる一例の培養装置の概略図第２の培養空間が縮小変形した状態の図１に示す培養バッグの断面図第１の培養空間が縮小変形した状態の図１に示す培養バッグの断面図折り畳まれた状態の図１に示す培養バッグの断面図培養液の異なる撹拌方法について説明するための培養バッグの断面図培養液の異なる撹拌方法について説明するためのさらなる培養バッグの断面図さらに異なる培養液の撹拌方法について説明するための培養バッグの断面図本発明の実施の形態２に係る培養バッグの断面図本発明の実施の形態３に係る培養バッグの断面図本発明の実施の形態４に係る培養バッグの断面図本発明の実施の形態５に係る培養バッグの断面図第２の培養空間が縮小変形した状態の図１１に示す培養バッグの断面図本発明の実施の形態６に係る培養バッグの断面図本発明の実施の形態７に係る培養バッグの斜視図

本発明の一態様の培養バッグは、培養液を収容して培養を行う変形可能な培養バッグであって、培養バッグの内側表面によって画定された第１の培養空間と、培養バッグの内側表面によって画定された、第１の培養空間と異なる第２の培養空間と、第１の培養空間と第２の培養空間とを連通して培養液が往来可能な流路と、を有する。

この態様によれば、培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養液を十分に撹拌することができる。

培養バッグは、培養バッグの内部空間を分割することによって第１の培養空間と第２の培養空間とを画定し、且つ、第１の培養空間と第２の培養空間とを連通する流路としての貫通穴を備える仕切り部を有してもよい。これにより、簡単な構成の培養バッグを用いて、培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養液を十分に撹拌することができる。

培養バッグを第１の方向に伸縮可能に構成し、第１および第２の培養空間が第１の方向に並ぶように仕切り部を培養バッグの内部空間に設けてもよい。これにより、培養バッグの第１の方向の伸縮によって培養液が第１の培養空間と第２の培養空間との間を往来する。

培養バッグを第１の方向に伸縮可能な蛇腹状に構成してもよく、その場合、培養バッグ全体が大きく変形しても、他の部分に比べて変形が小さい蛇腹状の培養バッグのくびれ部に仕切り部を配置するのが好ましい。

第１の方向に伸縮可能な培養バッグは、第１の方向にそれぞれ直交し且つ互いに直交し合う第２の方向および第３の方向の培養バッグのサイズが第１の方向のサイズに比べて大きい方が好ましい。これにより、小さいストローク量で、培養バッグを第１の方向に伸縮変形することにより、大量の培養液を十分に撹拌することができる。

本発明の別態様の培養装置は、培養液を収容して培養を行う変形可能な培養バッグであって、培養バッグの内側表面によって画定された第１の培養空間、培養バッグの内側表面によって画定された、第１の培養空間と異なる第２の培養空間、および第１の培養空間と第２の培養空間とを連通して培養液が往来可能な流路を備えるものと、培養バッグを変形させることにより、流路を介して第１および第２の培養空間の間で培養液を往来させる培養バッグ変形部と、を有する。

培養バッグは、培養バッグの内部空間を分割することによって第１の培養空間と第２の培養空間とを画定し、且つ、第１の培養空間と第２の培養空間とを連通する流路としての貫通穴を備える仕切り部を備えてもよい。その場合、培養バッグ変形部は、仕切り部を移動させて培養バッグを変形させることにより、仕切り部の貫通穴を介して第１および第２の培養空間の間で培養液を往来させてもよい。これにより、簡単な構成の培養バッグを用いて、培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養液を十分に撹拌することができる。

第１の方向に伸縮可能な培養バッグは、第１の方向にそれぞれ直交し且つ互いに直交し合う第２の方向および第３の方向の培養バッグのサイズが第１の方向のサイズに比べて大きい方が好ましい。この場合、培養バッグ変形部は、培養バッグを第１の方向に変形させる。これにより、小さいストローク量で、培養バッグを第１の方向に伸縮変形することにより、大量の培養液を十分に撹拌することができる。

培養装置は、培養バッグの位置および姿勢の少なくとも一方を変更させて第１および第２の培養空間内に培養液の流れを発生させる培養バッグ位置姿勢変更部を有してもよい。これにより、培養バッグ内の培養液がさらに撹拌される。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る培養バッグを概略的に示している。また、図２は、図１に示す培養バッグの断面図である。なお、図面においてＸ−Ｙ−Ｚ直交座標系が示されているが、これは発明の実施の形態の理解を容易にするためのものであって発明を限定するものではない。また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向であって、Ｚ軸方向は鉛直方向である。

図１及び図２に示すように、培養バッグ１０は、その内部に細胞などの培養対象を含む培養液Ｌを収容するように構成されている。培養バッグ１０はまた、変形可能であって、本実施の形態１の場合、Ｚ軸方向（第１の方向）に伸縮可能な蛇腹状である。

具体的には、培養バッグ１０は、樹脂材料などの変形可能な材料から作製されて培養液Ｌを収容する円形断面を備える有底筒状の培養液収容部１２と、培養液収容部１２のＺ軸方向の両端に取り付けられた円盤状のトッププレート１４およびボトムプレート１６とを有する。

培養液収容部１２は、Ｚ軸方向に伸縮可能な蛇腹状であり、その内部が視認できるように透明な樹脂材料から作製されている。具体的には、蛇腹状の培養液収容部１２は、Ｚ軸方向に延在する中心軸Ｃを中心とする円形断面が相対的に大きい複数の拡径部１２ａと、複数の拡径部１２ａの間に配置されて円形断面が相対的に小さい縮径部１２ｂとを備える。

図２に示すように、培養液収容部１２の内部空間１２ｃには、例えば細胞などの培養対象を含む培養液Ｌが収容されている。この内部空間１２ｃに培養液Ｌを導入するまたは内部空間１２ｃで培養中の培養対象のサンプルを採取するためのサンプリングポート１８が、トッププレート１４に設けられている。サンプリングポート１８は、開閉可能であって、開くことによって培養液収容部１２の内部空間１２ｃと外部とを連絡する。

なお、サンプリングポート１８以外に、培養液収容部１２の内部空間１２ｃに酸素などのガスを供給するための吸気ポート２０と、内部空間１２ｃ内のガスを外部に排出するための排気ポート２２とが、トッププレート１４に設けられている。吸気ポート２０は、外部のガス供給源（図示せず）に接続される。培養中、吸気ポート２０を介してガス供給源から培養に必要な酸素や二酸化炭素などのガスが培養液収容部１２の内部空間１２ｃに供給される。

図２に示すように、培養液収容部１２の内部空間１２ｃは、複数の培養空間１２ｄ、１２ｅに分割されている。本第１の実施の形態の場合、内部空間１２ｃは、第１の培養空間１２ｄと、第２の培養空間１２ｅとに分割されている。具体的には、培養液収容部１２の中心軸Ｃの延在方向（Ｚ軸方向）に、すなわち培養液収容部１２の伸縮方向に、第１および第２の培養空間１２ｄ、１２ｅが並んでいる。また、第１の培養空間１２ｄがトッププレート１４側に配置され、第２の培養空間１２ｅがボトムプレート１６側に配置されている。

図２に示すように、培養液収容部１２の内部空間１２ｃを第１および第２の培養空間１２ｄ、１２ｅに分割するために、その内部空間１２ｃには仕切り部２４が設けられている。

仕切り部２４は、変形が相対的に小さい培養液収容部１２の縮径部１２ｂに設けられ、図１に示すように円盤状であって、樹脂材料などの変形可能な材料から作製された部分である。なお、培養液収容部１２と仕切り部２４とを同一の材料から作製し、それによりこれらを一体化してもよい。

仕切り部２４により、培養液収容部１２に、異なる第１の培養空間１２ｄと第２の培養空間１２ｅが画定される。すなわち、培養液収容部１２の内側表面の一部（縮径部１２ｂに対してトッププレート１４側の内側表面）と仕切り部２４（そのトッププレート１４側の表面）とにより、第１の培養空間１２ｄが画定されている。また、培養液収容部１２の内側表面の残り（縮径部１２ｂに対してボトムプレート１６側の内側表面）と仕切り部２４（そのボトムプレート１６側の表面）とにより、第２の培養空間１２ｅが画定されている。

図１および図２に示すように、第１の培養空間１２ｄと第２の培養空間１２ｅとの間で培養液Ｌが往来するための流路として、仕切り部２４には少なくとも１つの貫通穴２４ａが設けられている。本実施の形態１の場合、複数の貫通穴２４ａが仕切り部２４に設けられている。また、本実施の形態１の場合、複数の貫通穴２４ａは、培養液収容部１２の伸縮方向（Ｚ軸方向）に延在している。

図３は、培養バッグ１０を用いて培養を行う、一例の培養装置を概略的に示している。

図３に示すように、一例の培養装置５０は、培養バッグ１０が載置されるステージ５２と、培養バッグ１０のトッププレート１４を保持して該トッププレート１４をステージ５２から所定の高さ位置で固定するトップチャック５４と、ボトムプレート１６をステージ５２に固定するボトムチャック５６とを有する。

培養装置５０はまた、トップチャック５４およびボトムチャック５６を介してステージ５２に固定された培養バッグ１０（その培養液収容部１２）を変形させるための昇降アーム５８を有する。

具体的には、昇降アーム５８は、培養バッグ１０の仕切り部２４（本実施の形態１の場合には、培養液収容部１２の縮径部１２ｂ）を保持した状態で、Ｚ軸方向（すなわち培養液収容部１２の伸縮方向）に往復動することによって培養バッグ１０を変形させるように構成されている。例えば、昇降アーム５８は、昇降アーム５８と係合するボールねじ６０と、ボールねじ６０を回転させるモータ６２とを介して昇降される。このような昇降アーム５８により、仕切り部２４がトッププレート１４に接近するように、また仕切り部２４がボトムプレート１６に接近するように、培養バッグ１０が変形される。

図４Ａに示すように、昇降アーム５８によって仕切り部２４が下方向（矢印Ｄ１方向）にボトムプレート１６に接近するように培養バッグ１０が変形すると、仕切り部２４とボトムプレート１６との間に位置する培養バッグ１０の第２の培養空間１２ｅが縮小変形される。それに対して、第１の培養空間１２ｄは拡大変形する。

このような培養バッグ１０の変形により、第２の培養空間１２ｅ内の培養液Ｌが、仕切り部２４の複数の貫通穴２４ａを介して、第１の培養空間１２ｄに移動する。すなわち、第２の培養空間１２ｅから貫通穴２４ａを介して第１の培養空間１２ｄに向かう培養液Ｌの流れＦ１（上昇流）が発生する。この流れＦ１により、第１の培養空間１２ｄ内の培養液Ｌが全体にわたって撹拌される。また、流れＦ１により、培養液Ｌの液面Ｌｓで多くのガスが培養液Ｌ内に取り込まれる。

一方、図４Ｂに示すように、昇降アーム５８によって仕切り部２４が上方向（矢印Ｄ２方向）にトッププレート１４に接近するように培養バッグ１０が変形すると、仕切り部２４とトッププレート１４との間に位置する培養バッグ１０の第１の培養空間１２ｄが縮小変形される。それに対して、第２の培養空間１２ｅは拡大変形する。

このような培養バッグ１０の変形により、第１の培養空間１２ｄ内の培養液Ｌが、仕切り部２４の複数の貫通穴２４ａを介して、第２の培養空間１２ｅに移動する。すなわち、第１の培養空間１２ｄから貫通穴２４ａを介して第２の培養空間１２ｅに向かう培養液Ｌの流れＦ２（下降流）が発生する。この流れＦ２により、第２の培養空間１２ｅ内の培養液Ｌが全体にわたって撹拌される。

したがって、昇降アーム５８によって仕切り部２４がトッププレート１４とボトムプレート１６との間でこれらのプレートの対向方向（Ｚ軸方向）に往復動するように培養バッグ１０が繰り返し変形することにより、第１および第２の培養空間１２ｄ、１２ｅそれぞれの培養液が交互に撹拌される。また、それとともに、培養液Ｌが第１の培養空間１２ｄと第２の培養空間１２ｅとの間を往来する。その結果、培養バッグ１０の培養液収容部１２の内部空間１２ｃ内の培養液Ｌが全体にわたって撹拌される。

このような本実施の形態１によれば、培養液Ｌ内の培養対象へのダメージを抑制しつつ、培養液Ｌを十分に撹拌することができる。

具体的には、撹拌翼を使用することなく、培養バッグ１０の変形によって培養バッグ１０内の培養液Ｌを撹拌することができる。そのため、撹拌翼の撹拌によって培養液内に発生したせん断力による培養対象へのダメージが抑制される。

撹拌翼がなくても、培養液は、第１の培養空間１２ｄと第２の培養空間１２ｅとを連通する仕切り部２４の貫通穴２４ａを往来することによって十分に撹拌される。すなわち、図４Ａに示すように第２の培養空間１２ｅ内の培養液Ｌが貫通穴２４ａを介して第１の培養空間１２ｄに移動することにより、また、図４Ｂに示すように第１の培養空間１２ｄ内の培養液Ｌが貫通穴２４ａを介して第２の培養空間１２ｅ内に移動することにより、培養液Ｌは、撹拌翼がなくても十分に撹拌される。

したがって、本実施の形態１によれば、培養バッグ１０の変形により、撹拌翼を用いて培養液を撹拌する場合に比べて培養液へのダメージを抑制しつつ、撹拌翼がなくても培養液を十分に撹拌することができる。

なお、培養バッグ１０の変形は、その内部での培養液Ｌの撹拌のみならず、保管や廃棄においても役立つ。すなわち、図５に示すように、培養液収容部１２の伸縮方向（Ｚ軸方向））に縮小することにより、培養バッグ１０全体を、元の状態に比べて小さくすることができる（折り畳むことができる）。培養バッグ１０を折り畳むことにより、保管や廃棄がしやすくなる。

また、本実施の形態１の場合、培養バッグ１０（すなわち培養液収容部１２の内部空間１２ｃ）は、水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）サイズが鉛直方向（Ｚ軸方向）サイズに比べて大きいため、多くの培養液Ｌを培養に使用することができる。

具体的に説明すると、多くの培養液Ｌを使用して培養対象を培養する場合、その培養液Ｌの撹拌が重要になる。培養液Ｌを収容する培養液収容部１２の内部空間１２ｃの水平方向サイズが鉛直方向サイズに比べて小さい場合、その内部の培養液Ｌ全体を十分に撹拌するためには、仕切り部２４を鉛直方向に大きいストロークで往復動させる必要がある。そのため、仕切り部２４を１ストローク移動させるのに時間がかかる。その結果、大量の培養液の撹拌が不十分になる可能性がある。

一方、本実施の形態１のように、培養液収容部１２の内部空間１２ｃの水平方向サイズが鉛直方向サイズに比べて大きい場合、培養液Ｌ全体を十分に撹拌するために必要な仕切り部２４の鉛直方向のストローク量は小さい（水平方向サイズが鉛直方向サイズに比べて小さい場合と比較して）。したがって、仕切り部２４を１ストローク移動させるために必要な時間が短く、その結果として大量の培養液Ｌを十分に撹拌することができる。

さらに、図４Ａおよび図４Ｂに示すように仕切り部２４を第１の培養空間１２ｄと第２の培養空間１２ｅの並列方向（Ｚ軸方向）に移動させることなく、培養バッグ１０を変形させることが可能である。

例えば、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、仕切り部２４を、第１の培養空間１２ｄと第２の培養空間１２ｅの並列方向（Ｚ軸方向）に直交する水平方向、例えばＸ軸方向に移動させて培養バッグ１０を変形させてもよい。

この場合、水平方向（Ｘ軸方向）に移動する仕切り部２４の貫通穴２４ａ内を培養液Ｌが通過するように、貫通穴２４ａの縁から傾斜した状態で延在して培養液Ｌを該貫通穴２４ａにガイドする傾斜ガイド部２４ｂが設けられる。これにより、図６Ａに示すように、仕切り部２４が矢印Ｄ３方向（図中左方向）に水平移動すると、第２の培養空間１２ｅ内の培養液Ｌが傾斜ガイド部２４ｂによって第１の培養空間１２ｄ内に移動する。このとき、培養液Ｌが、傾斜ガイド部２４ｂに沿って仕切り部２４に対して斜めに第１の培養空間１２ｄに流入する。それにより、第１の培養空間１２ｄ内に、水平方向の流れＦ３（Ｘ軸方向の流れ成分やＹ軸方向の流れ成分を含む流れ）が発生する。これにより、第１の培養空間１２ｄ内の培養液Ｌが撹拌される。

一方、図６Ｂに示すように、仕切り部２４が矢印Ｄ４方向（図中右側）に水平移動すると、第１の培養空間１２ｄ内の培養液Ｌが傾斜ガイド部２４ｂによって第２の培養空間１２ｅ内に移動する。このとき、培養液Ｌが、傾斜ガイド部２４ｂに沿って仕切り部２４に対して斜めに第２の培養空間１２ｅに流入する。それにより、第１の培養空間１２ｄ内に、水平方向の流れＦ４（Ｘ軸方向の流れ成分やＹ軸方向の流れ成分を含む流れ）が発生する。これにより、第２の培養空間１２ｅ内の培養液Ｌが撹拌される。

さらにまた、培養バッグ１０を変形させるための仕切り部２４の移動方向は、鉛直方向（Ｚ軸方向）や水平方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に限らず、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の少なくとも２つの成分を含む斜め方向であってもよい。

加えて、仕切り部２４を平行移動させるのではなく、平行移動に代わってまたは平行移動に加えて、仕切り部２４の姿勢を変更することによって培養バッグ１０を変形させてもよい。例えば、図７に示すように、水平方向（Ｙ軸方向）と平行な回転中心線を中心として矢印Ｄ５方向に仕切り部２４を回転させてもよい。

さらに加えて、図３に示すように、トップチャック５４とボトムチャック５６によって固定状態のトッププレート１４やボトムプレート１６に対して仕切り部２４を相対的に変位させるのではなく、仕切り部２４を固定してトッププレート１４やボトムプレート１６を変位させてもよい。この場合でも、培養バッグ１０を変形させてその内部の培養液Ｌを撹拌することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態２は、培養バッグ内の培養空間の数について、上述の実施の形態１と異なる。したがって、異なる点を中心にして、本実施の形態２を説明する。また、上述の実施の形態１の構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号が付されている。

図８は、本実施の形態２に係る培養バッグの断面図である。

図８に示すように、培養バッグ１１０において、蛇腹状の培養液収容部１１２の内部空間１１２ｃは、３つの空間（第１〜第３の培養空間）１１２ｄ、１１２ｅ、１１２ｆに分割されている。具体的には、内部空間１１２ｃは、２つの縮径部１１２ｂそれぞれに設けられた仕切り部１２４によって、三分割されている。

第１の培養空間１１２ｄ、第２の培養空間１１２ｅ、および第３の培養空間１１２ｆは、培養バッグ１１０（蛇腹状の培養液収容部１１２）の伸縮方向（Ｚ軸方向）に並んでいる。第１の培養空間１１２ｄがトッププレート１４側に配置され、第３の培養空間１１２ｆがボトムプレート１６側に配置され、第２の培養空間１１２ｅが、第１の培養空間１１２ｄと第３の培養空間１１２ｆとの間に配置されている。したがって、第２の培養空間１１２ｅは仕切り部１２４の貫通穴１２４ａを介して第１および第３の培養空間１１２ｄ，１１２ｆに直接的に連通するが、第１の培養空間１１２ｄと第３の培養空間１１２ｆとは直接的に連通していない。

このような培養バッグ１１０によれば、例えば２つの仕切り部１２４それぞれを独立して移動させることにより、上述の実施の形態１に比べて、培養バッグ１１０をより様々な形状に変形させることができる。これにより、培養バッグ１１０内に培養液Ｌの複雑な流れを発生させることが可能である。その結果、培養対象によっては、さらにより好ましく適切に撹拌され、培養効率が向上しうる。

なお、本実施の形態２のように、３つ以上の培養空間が存在する場合、すなわちそれらの間に２つ以上の仕切り部が存在する場合、仕切り部それぞれに形成される貫通穴は、仕切り部毎にその位置や数が異なってもよい。これにより、培養バッグが変形すると、培養バッグ内により複雑な培養液の流れが形成される。その結果、培養対象によっては、より好ましく適切に撹拌され、培養効率が向上しうる。

（実施の形態３）
本実施の形態３は、仕切り部の位置について、上述の実施の形態１と異なる。したがって、異なる点を中心にして、本実施の形態３を説明する。また、上述の実施の形態１の構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号が付されている。

図９は、本実施の形態３に係る培養バッグの断面図である。

図９に示すように、本実施の形態３に係る培養バッグ２１０は、上述の実施の形態１と同様に、２つの培養空間として、第１の培養空間２１２ｄと、第２の培養空間２１２ｅとを有する。すなわち、培養バッグ２１０の培養液収容部２１２の内部空間２１２ｃが仕切り部２２４によって分割されている。

しかしながら、上述の実施の形態１の場合、図２に示すように、その仕切り部２４は、蛇腹状の培養液収容部１２において縮径部１２ｂに設けられている。すなわち、培養バッグ１０全体が大きく変形しても、他の部分に比べて変化が小さい、具体的には断面積がほとんど変化しない縮径部１２ｂに仕切り部２４が設けられている。

一方、本実施の形態３の場合、図９に示すように、仕切り部２２４は、蛇腹状の培養液収容部２１２の縮径部２１２ｂではなく、拡径部２１２ａに設けられている。培養バッグ２１０の変形によって断面積が大きく変化する拡径部２１２ａに設けられるため、仕切り部２２４は、弾性変形可能な材料から作製されている。

このような仕切り部２２４によれば、培養バッグ２１０（その培養液収容部２１２）の変形中、仕切り部２２４の弾性変形にともなってその貫通穴２２４ａの断面積が変化する。これにより、培養バッグ２１０の変形中に貫通穴２２４ａを介して第１の培養空間２１２ｄと第２の培養空間２１２ｅとの間を往来する培養液Ｌの流速が変化する。これにより、培養バッグ２１０内に培養液Ｌの複雑な流れを発生させることが可能である。その結果、培養対象によっては、より好ましく適切に撹拌され、培養効率が向上しうる。

（実施の形態４）
本実施の形態４は、培養液収容部について、上述の実施の形態１〜３と異なる。したがって、異なる点を中心にして、本実施の形態３を説明する。また、上述の実施の形態１の構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号が付されている。

図１０は、本実施の形態４に係る培養バッグの断面図である。

図１０に示すように、本実施の形態４に係る培養バッグ３１０の培養液収容部３１２は、円筒部３１２ａと蛇腹部３１２ｂとを備える。円筒部３１２ａがトッププレート１４側に配置され、蛇腹部３１２ｂがボトムプレート１６側に配置されている。

また、培養液収容部３１２の内部空間３１２ｃは、３つの培養空間３１２ｄ、３１２ｅ、３１２ｆに分割されている。第１の培養空間３１２ｄは円筒部３１２ａ内に設けられ、第２および第３の培養空間３１２ｅ、３１２ｆは蛇腹部３１２ｂに設けられている。

培養液収容部３１２が、円筒部３１２ａと蛇腹部３１２ｂとから構成されているために、培養液収容部３１２は部分的に変形する。すなわち、円筒部３１２ａはほとんど変形せず、蛇腹部３１２ｂが変形する。それにより、培養バッグ３１０の変形中、円筒部３１２ａ内の第１の培養空間３１２ｄでの培養液Ｌの流速は、蛇腹部３１２ｂ内の第２および第３の培養空間３１２ｅ、３１２ｆでの培養液Ｌの流速に比べて低い。このように、培養液収容部３１２の内部空間３１２ｃ内において培養液Ｌの流速差が生じることにより、すなわち圧力差が生じることにより、培養液収容部３１２全体が蛇腹状であって流速差がほとんど生じない場合に比べて、培養液がより撹拌される。

なお、培養液収容部３１２における円筒部３１２ａの位置はどこでもよい。例えば、蛇腹部３１２ｂとボトムプレート１６との間に円筒部３１２ａがあってもよい。また例えば、２つの蛇腹部３１２ｂの間に円筒部３１２ａがあってもよい。

また、図１０に示すように円筒部３１２ａが培養液収容部３１２における最上の位置に設けられ、且つ、培養バッグ３１０の変形中に培養液Ｌの液面Ｌｓが円筒部３１２ａ内の培養空間３１２ｄにほとんど存在する場合には、撹拌性の向上に加えて、別の効果が生じる。円筒部３１２ａ内では培養液Ｌの流速が蛇腹部３１２ｂに比べて低いため、円筒部３１２ａ内での液面Ｌｓが波立ちにくい。その結果、培養液Ｌとガスとの界面（液面Ｌｓ）に、培養対象にダメージを与えうる泡が発生しにくい。

（実施の形態５）
本実施の形態５は、培養液収容部について、上述の実施の形態１〜４と異なる。したがって、異なる点を中心にして、本実施の形態５を説明する。また、上述の実施の形態１の構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号が付されている。

図１１は、本実施の形態５に係る培養バッグの断面図である。

上述の実施の形態１の場合、図２に示すように、培養バッグ１０の培養液収容部１２は蛇腹状である。それに対して、本実施の形態５に係る培養バッグ４１０の培養液収容部４１２は、折り畳み式の提灯構造である。

具体的には、培養バッグ４１０の培養液収容部４１２は、変形可能な材料から作製されて円形断面を備える有底筒状の本体部４１２ａと、金属材料または樹脂材料から作製されて本体部４１２ａ内に設けられた複数の円環状のフレーム４１２ｂとから構成されている。例えば、本体部４１２ａは、変形が容易な薄い樹脂シートから作製されている。複数のフレーム４１２ｂにより、培養液収容部４１２の断面が円形状に維持されている。

また、培養液収容部４１２の内部空間４１２ｃは、仕切り部４２４によって第１の培養空間４１２ｄと第２の培養空間４１２ｅとに分割されている。

図１２に示すように、ボトムプレート１６が上方向（矢印Ｄ６方向）に仕切り部４２４に向かうと、培養液収容部４１２が変形し、第２の培養空間４１２ｅが縮小変形する。それにより、第２の培養空間４１２ｅ内の培養液Ｌが、仕切り部４２４の複数の貫通穴４２４ａを介して第１の培養空間４１２ｄに移動する。一方、トッププレート１４が仕切り部４２４に向かうと第１の培養空間４１２ｄが縮小変形する。それにより、第１の培養空間４１２ｄ内の培養液Ｌが、貫通穴４２４ａを介して第２の培養空間４１２ｅに移動する。これにより、培養液収容部４１２の内部空間４１２ｃ内の培養液Ｌが撹拌される。

（実施の形態６）
本実施の形態６は、フレームについて、実施の形態５と異なる。したがって、異なる点を中心にして、本実施の形態６を説明する。また、上述の実施の形態１の構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号が付されている。

図１３は、本実施の形態６に係る培養バッグの断面図である。

図１３に示すように、培養バッグ５１０の培養液収容部５１２は、変形可能な材料から作製されて円形断面を備える有底筒状の本体部５１２ａと、金属材料または樹脂材料から作製されて本体部４１２ａ内に設けられたフレーム５１２ｂとから構成されている。例えば、本体部５１２ａは、変形が容易な薄い樹脂シートから作製されている。

本実施の形態６の場合、フレーム５１２ｂは、１つであって、ヘリカルコイル状である。このヘリカルコイル状のフレーム５１２ｂにより、培養液収容部４１２の形状が円筒状に維持されている（その断面が円形状に維持されている）。すなわち、培養バッグ５１０は、このフレーム５１２ｂにより、円筒形状を維持しつつ自立することができる。

（実施の形態７）
本実施の形態７は、培養液収容部について、上述の実施の形態１〜６と異なる。したがって、異なる点を中心にして、本実施の形態７を説明する。また、上述の実施の形態１の構成要素と実質的に同一の構成要素には、同一の符号が付されている。

図１４は、本実施の形態７に係る培養バッグの斜視図である。

上述の実施の形態１〜６の場合、例えば図１に示すように、実施の形態１に係る培養バッグ１０の培養液収容部１２は、円形断面を備える有底筒状であって、拡径部１２ａと縮径部１２ｂとを備える蛇腹状である。

それに対して、本実施の形態７の場合、図１４に示すように、培養バッグ６１０の培養液収容部６１２は、長方形断面または正方形断面を備える有底筒状であって、拡径部６１２ａと縮径部６１２ｂとを備える蛇腹状である。

本実施の形態７の培養バッグ６１０は、培養液収容部６１２の断面が長方形または正方形であるために、フットプリントが同一である場合、培養液収容部１２の断面が円形である実施の形態１の培養バッグ１０に比べて、多くの培養液Ｌを収容することができる。

なお、培養バッグの培養液収容部の断面形状は、正方形や長方形に限らず、また円形に限らず、他の形状であってもよい。また、鉛直方向の位置によって培養液収容部の断面形状が異なっていてもよい。

以上、上述の複数の実施の形態１〜７を挙げて本発明を説明したが、本発明の実施の形態はこれらに限らない。

例えば、上述の実施の形態の培養バッグの場合、培養バッグが変形されることによってその内部の培養液が撹拌される。それに加えて、培養バッグの位置および姿勢の少なくとも一方を変更させて培養バッグの第１および第２の培養空間内に培養液の流れを発生させてもよい。この場合、培養装置は、例えば、培養バッグを変形させる培養バッグ変形部（例えば、図３に示す昇降アーム５８）とともに、培養バッグの位置姿勢を変更する培養バッグ位置姿勢変更部（例えば、図３に示すステージ５２を揺動させるステージ揺動部）とを有する。

これにより、培養バッグの変形のみで該培養バッグ内の培養液を撹拌する場合に比べて、培養液がより撹拌される。

また、上述の実施の形態の場合、第１の培養空間と第２の培養空間とを連通する流路は、常時開いた状態の貫通穴であるがこれに限らない。例えば、第１の培養空間と第２の培養空間とを連通する流路は、培養バッグの変形によって第１の培養空間または第２の培養空間内の圧力が所定値を越えると開く弁であってもよい。

さらに、上述の実施の形態の場合、培養バッグ（その培養液収容部）は、鉛直方向（Ｚ方向）に伸縮するが、培養バッグの伸縮方向はこれに限らない。例えば、培養バッグは水平方向に伸縮してもよい。

さらにまた、上述の実施の形態の場合、培養バッグ内の内部空間を仕切り部が分割することにより、第１の培養空間と第２の培養空間が設けられている。また、培養バッグは、特に培養液収容部は蛇腹状または折り畳み式提灯状である。しかしながら、本発明の実施の形態は、これに限らない。例えば、培養バッグがくびれ部を備え、その内部空間がくびれ部によって第１の培養空間と第２の培養空間とに分割され、さらに第１の培養空間と第２の培養空間とがくびれ部内の空間（流路）によって連通されている培養バッグであってもよい。すなわち、本発明の培養バッグは、広義には、培養液を収容して培養を行う変形可能な培養バッグであって、培養バッグの内側表面によって画定された第１の培養空間と、培養バッグの内側表面によって画定された、第１の培養空間と異なる第２の培養空間と、第１の培養空間と第２の培養空間とを連通して培養液が往来可能な流路と、を有する。

本発明は、培養バッグを用いる培養に適用可能である。

１０培養バッグ
１２ｄ第１の培養空間
１２ｅ第２の培養空間
２４ａ流路（貫通穴）

Claims

培養液を収容して培養を行う培養バッグと、
培養バッグを変形させる培養バッグ変形部と、
を備える培養装置であって、
培養バッグは、
第１の方向に伸縮可能な蛇腹状であって、
培養バッグの内部空間の、蛇腹状のくびれ部に、配置された仕切り部により、培養バッグの内部空間は分割されることで、第１の培養空間と第２の培養空間とが第１の方向に並ぶように画定され、
仕切り部は、
第１の培養空間と第２の培養空間とを連通し培養液を往来可能とする、流路としての貫通穴を有し、
培養バッグ変形部は、
仕切り部を移動させて培養バッグを変形させることにより、仕切り部の貫通穴を介して第１および第２の培養空間の間で培養液を往来させる、
培養装置。
第１の方向にそれぞれ直交し且つ互いに直交し合う第２の方向および第３の方向の培養バッグのサイズが第１の方向のサイズに比べて大きく、
培養バッグ変形部が、培養バッグを第１の方向に変形させる、請求項１に記載の培養装置。
培養バッグの位置および姿勢の少なくとも一方を変更させて第１および第２の培養空間内に培養液の流れを発生させる培養バッグ位置姿勢変更部を有する、請求項１または２に記載の培養装置。