JP6859855B2 - 細胞培養槽 - Google Patents

Description

本発明は、細胞培養槽に関する。

細胞を培養するための装置として、特許文献１，２に記載の装置が知られている。これらの細胞培養装置は、水平断面積が上方に向かって次第に増大する細胞培養槽を有する。この細胞培養槽によれば、細胞塊の大きさに応じて、槽内において均一に細胞塊を分布させることができる。

特開２００５−３４８６７２号公報 特開２０１６−８６７９１号公報

培養槽内では、培地に含まれた細胞が培養されて、細胞塊は次第に大きくなる。細胞塊が大きくなりすぎると、細胞品質が低下する傾向にある。そこで、培養槽内において比較的大きくなった細胞塊を分断することがある。しかし、細胞を培養する観点からすると細胞塊を必要以上に分断することは適当でない。

そこで、本発明は、比較的大きい細胞塊を選択的に分断することにより、細胞塊の大きさを所望の大きさに制御することが可能な細胞培養槽を提供する。

本発明の一形態は、培養対象である細胞を含む培地を受け入れて、培地を上方に向かうように流す培地受入部と、培地受入部よりも上方に形成され、細胞を培養して細胞を含む細胞塊を成長させる細胞培養部と、培地受入部と細胞培養部との間に形成され、培地受入部から上昇した培地を細胞培養部へ導き、細胞塊の大きさに応じて閾値よりも大きい細胞塊を下降させると共に閾値よりも小さい細胞塊を上昇させる細胞塊選別部と、を備える。

この細胞培養槽は、培地受入部と細胞培養部との間に形成された細胞塊選別部を有する。細胞塊選別部は、予め設定される閾値に応じて、閾値よりも大きい細胞塊を選択的に下降させる。つまり、細胞塊選別部は、閾値よりも大きい細胞塊を培地受入部に導く。培地受入部では、受け入れた培地の強い上昇流が生じているので、細胞塊が分断される。そして、分断されて閾値よりも小さくなった細胞塊は、細胞塊選別部を通過して、細胞培養部へ導かれる。従って、細胞培養槽は、比較的大きい細胞塊を選択的に分断することが可能であるので、細胞塊の大きさを所望の大きさに制御することができる。

一形態に係る細胞培養槽の細胞塊選別部において、培地の流速の分布は、培地受入部から細胞培養部に向かう方向に沿って次第に低下すると共に、流速が不連続に変化する不連続点を有してもよい。この構成によれば、培地受入部に導く細胞塊の大きさを好適に設定することができる。

一形態に係る細胞培養槽において、不連続点における培地の流速は、閾値により示される大きさである細胞塊が有する沈降速度よりも小さくてもよい。流速の分布が有する不連続点における培地の流速は、閾値により示される大きさである細胞塊が有する沈降速度よりも小さくてもよい。細胞塊の移動速度は、細胞塊の大きさに起因する沈降速度と培地の流速とにより決まる。従って、不連続点における培地の流速を細胞塊の沈降速度よりも小さくすると、培地の流速よりも沈降速度が勝るので、細胞塊を培地受入部に向けて沈降させることができる。

一形態に係る細胞培養槽の細胞塊選別部において、連続点が形成される箇所では、培地が流通する流路の断面積が不連続に変化してもよい。不連続点が形成される箇所では、培地が流通する流路の断面積が不連続に変化してもよい。流路の断面積は、当該流路を流れる培地の流速に影響する。従って、流路の断面積が不連続に変化することにより、培地の流速分布に不連続点を生じさせることができる。

一形態に係る細胞培養槽において、培地受入部、細胞培養部及び細胞塊選別部は、培地受入部から細胞培養部に向かって断面積が次第に大きくなる円錐台状である第１の槽本体によって形成され、第１の槽本体には、第１の槽本体の軸線を含むように第１の槽本体の内部に配置された柱体が配置され、細胞塊選別部は、柱体の外径が培地受入部から細胞培養部に向かって、第１の外径から第２の外径へ次第に大きくなる部分と、第２の外径から第３の外径へ次第に小さくなる部分と、を含んでもよい。この構成によれば、細胞選別部を好適に構成することができる。

一形態に係る細胞培養槽において、培地受入部、細胞培養部及び細胞塊選別部は、第２の槽本体によって形成され、細胞塊選別部は、第２の槽本体の内径が培地受入部から細胞培養部に向かって、第１の内径から第２の内径へ次第に小さくなる部分と、第２の内径から第３の内径へ次第に大きくなる部分と、を含んでもよい。この構成によっても、細胞選別部を好適に構成することができる。

一形態に係る細胞培養槽において、培地受入部及び細胞培養部は、培地受入部から細胞培養部に向かって断面積が次第に大きくなる円錐台状である第３の槽本体によって形成され、第３の槽本体には、培地受入部から細胞培養部へ向かう方向に交差する面板が配置され、細胞塊選別部は、面板に設けられた複数の細胞塊通過孔によって形成されてもよい。この構成によっても、細胞選別部を好適に構成することができる。

一形態に係る細胞培養槽において、培地受入部は、第１の容器によって形成され、細胞培養部は、第１の容器の上方に配置された第２の容器によって形成され、細胞塊選別部は、第１の容器と第２の容器とを連通させる流路部によって形成されてもよい。この構成によっても、細胞選別部を好適に構成することができる。

本発明によれば、比較的大きい細胞塊を選択的に分断することにより、細胞塊の大きさを所望の大きさに制御することが可能な細胞培養槽が提供される。

図１は、本実施形態に係る細胞培養装置の構成を示す図である。 図２は、培養槽の要部を拡大して示す断面図である。 図３の（ａ）部は培養槽の高さと流路面積との関係を例示するグラフであり、図３の（ｂ）部は培養槽の高さと培地の流速との関係を示すグラフである。 図４の（ａ）部は変形例１に係る細胞培養槽の要部を拡大して示す断面図であり、図４の（ｂ）部は変形例２に係る細胞培養槽の要部を拡大して示す断面図であり、図４の（ｃ）部は変形例２に係る細胞培養槽の要部を拡大して示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、気密構造を有する細胞培養装置１は、細胞培養ユニット２と、曝気ユニット３と、廃液ユニット４と、を有する。細胞培養ユニット２は、培地流出管５及び培地導入管６によって曝気ユニット３と接続される。また、曝気ユニット３は、培地排出管７によって廃液ユニット４と接続される。

細胞培養ユニット２は、培地Ｍにより培養対象である細胞を培養する容器である。細胞培養ユニット２は、細胞、細胞塊或いは細胞が付着した担体を含む培地Ｍを収容する。担体は、マイクキャリアとも称される微小な粒体である。担体は、細胞の付着基盤となる。そして細胞は担体上で増殖する。細胞培養ユニット２は、培養槽８（第１の槽本体）と、柱体９とを有する。

培養槽８は、水平断面が上方に向かって次第に拡大する形状を有する。例えば、培養槽８は、逆円錐状の形状を呈する。培養槽８の上部は、開放され、培養槽８の底部は閉鎖される。

培養槽８の上部には、気密構造の蓋１０が設けられる。培養槽８の上端には開口が形成され、当該開口は蓋１０によって気密に閉塞される。蓋１０は、培地流出管５によって、曝気ユニット３に繋がる。培地流出管５の一端は、蓋１０の底面における最も下方の位置に連通する。培地流出管５の他端は、曝気ユニット３に連結される。

培養槽８の下部には、曝気ユニット３から培地Ｍを受け入れる培地受入部１１が設けられる。具体的には、培地受入部１１は、２本の培地導入管６を介して曝気ユニット３と接続される。培地導入管６の中途部には、ポンプ１２が設けられ、ポンプ１２が作動することで、曝気ユニット３内の培地Ｍが、培地導入管６を介して培養槽８に供給される。培地受入部１１には、培地導入管６の一端が接続される。培養槽８における接続位置は、培養槽８の中心軸線を挟んで点対称である。培地導入管６の他端は、曝気ユニット３に接続される。

培養槽８の内部には、培養槽８の中心軸線の方向に延びる柱体９が配置される。図２に示されるように、柱体９は、円筒又は円錐といった柱状の形状を呈し、柱体９の中心軸線は培養槽８の中心軸線に一致する。柱体９は、円錐状の柱本体１３と、ベンチュリ部１４を有する。ベンチュリ部１４は、柱体９の外周面から突出することにより、柱体９の外周面と培養槽８の内周面との間の隙間Ｓを制御する。この隙間Ｓは、培地Ｍの流路である。

ここで、培養槽８は、ベンチュリ部１４を基準として高さ方向に３つの領域に分けられる。つまり、ベンチュリ部１４よりも下側の領域は、培地受入部１１である。ベンチュリ部１４を含む領域は、細胞塊選別部１５である。ベンチュリ部１４よりも上側の領域は、細胞培養部１６である。

ベンチュリ部１４は、柱本体１３の下部に設けられる。ベンチュリ部１４は、柱本体１３の外径Ｄ１（第１の外径）と同じ外径を有する下縁部１４ａと、柱本体１３の外径Ｄ２（第３の外径）と同じ外径を有する上縁部１４ｂと、下縁部１４ａ及び上縁部１４ｂとの間に設けられた稜部１４ｃと、を有する。稜部１４ｃの外径ＤＳ（第２の外径）は、外径Ｄ１及び外径Ｄ２よりも大きい。つまり、下縁部１４ａから稜部１４ｃに向かって、ベンチュリ部１４の外径は外径Ｄ１から外径ＤＳへと大きくなる。この外径が大きくなる割合は、柱本体１３における外径が大きくなる割合よりも大きい。そして、稜部１４ｃから上縁部１４ｂに向かって、ベンチュリ部１４の外径は外径ＤＳから外径Ｄ２へと小さくなる。この外径が小さくなる割合は、柱本体１３における外径が小さくなる割合よりも大きい。

図３の（ａ）部は、培養槽８における高さ方向に沿った流路面積を示す。図３の（ａ）部に示したグラフは、横軸が流路面積を示し、縦軸は高さ方向の位置を示す。グラフＧ１に示されるように、培養槽８の底部（高さ：０）からベンチュリ部１４の下縁部１４ａ（高さ：Ｈ１）までの間では、上方に向かうにつれて流路面積は、面積Ａ１から面積Ａ２へ次第に大きくなる。なぜならば、培養槽８が逆円錐形状を有しているので、徐々に内径が大きくなるためである。次に、ベンチュリ部１４の下縁部１４ａ（高さＨ１）から稜部１４ｃ（高さＨＳ）までの間では、上方に向かうにつれて流路面積は面積Ａ２から面積Ａ３まで急激に小さくなる。そして、稜部１４ｃ（高さＨＳ）において流路面積は、最小値（面積Ａ３）をとる。次に、ベンチュリ部１４の稜部１４ｃ（高さＨＳ）から上縁部１４ｂ（高さＨ２）までの間では、上方に向かうにつれて流路面積は面積Ａ３から面積Ａ４まで急激に大きくなる。そして、ベンチュリ部１４の上縁部１４ｂ（高さＨ２）から上方に向かうにつれて流路面積は面積Ａ４から次第に大きくなる。この流路面積の拡大は、培養槽８の逆円錐形状を有することによる。

再び図１を参照する。曝気ユニット３は、培養槽８に供給する培地Ｍを貯溜し、培地Ｍのガス濃度を調整する。曝気ユニット３には、培地導入管６の他端が接続される。培地導入管６の他端は、曝気ユニット３の内部まで延びる。曝気ユニット３には、さらに、ガス供給管２１及び培地供給管２６が接続される。

廃液ユニット４は、曝気ユニット３から排出された余剰の培地Ｍを貯溜する。廃液ユニット４には、培地排出管７の一端が接続される。培地排出管７の一端の位置は、廃液ユニット４に貯溜されている廃液の液面より上方である。

次に、図１を参照しつつ、細胞培養装置１の動作について説明する。本実施形態では、培地Ｍに担体を浮遊させ、担体を足場にして細胞の増殖を行う細胞培養を例示する。なお、細胞培養装置１は、担体を用いない細胞培養あるいは細胞塊培養にも適用可能である。

まず、新しい培地Ｍが培地供給管２６から曝気ユニット３に供給される。供給された培地Ｍは、曝気ユニット３に貯溜される。また、ガス供給管２１を介してエアフィルタ２２より除菌された酸素や二酸化炭素等のガスが曝気ユニット３に供給される。ガス供給管２１により供給されたガスは、曝気ユニット３に貯溜された培地Ｍの酸素濃度及び水素イオン濃度（ｐＨ）を細胞培養の好気性培養に適した条件に調整する。条件調整がなされた培地Ｍは、ポンプ１２によって、曝気ユニット３から培地導入管６を介して培養槽８へ供給される。

培地Ｍが培養槽８に供給されると、培地Ｍは培地受入部１１より上方に導かれる。培養槽８の高さ方向の一定範囲の領域（細胞培養部１６：図２参照）では、当該範囲内の所定水平面において上昇方向に略一定の流速分布を有する流れ（プラグフロー）が形成される。

培養槽８は、既に述べたように次第に水平断面積が大きくなるので、培地Ｍが培養槽８の上方に進むに従って、プラグフローの流速は次第に低下する。細胞培養部１６では、細胞の培養によって担体に多くの細胞が、担持、固定、或いは、付着された集合体が、それぞれの集合体が有する特性に応じて浮遊している。従って、複数の集合体の夫々を細胞培養部１６内の所定の高さに浮遊させながら留め置くことができる。その間、集合体に対し、細胞の３次元的な培養が進行し、細胞塊が成長する。

細胞の培養が進行すると、培地Ｍでは、酸素等の培地成分が減少する一方で、細胞から排出された老廃物が増加する。培地Ｍは、培養槽８の上端部から蓋１０へと導かれ、培地流出管５を介して曝気ユニット３に流出する。曝気ユニット３に流出した培地Ｍは、曝気ユニット３において再び酸素等の培地成分の供給を受ける。そして、再び曝気ユニット３から培地導入管６を介して培養槽８へ供給される。一方、培地供給管２３より新しい培地Ｍを追加した場合には、培地Ｍの追加に伴い余剰となった培地Ｍは、培地排出管７を介して廃液ユニット４に排出される。

ここで、比較例に係る培養槽における培地Ｍの速度分布と比較しつつ、本実施形態の培養槽８における培地Ｍの速度分布について詳細に説明する。本実施形態に係る培養槽８と比較例に係る培養槽との違いは、ベンチュリ部１４の有無である。つまり、比較例に係る培養槽は、培養槽の形状に応じて、連続的に流路面積が変化する。一方、本実施形態に係る培養槽８は、培養槽８の形状に加えてさらにベンチュリ部１４の形状に応じて、流路面積が不連続に変化する（図３の（ａ）部参照）を有する。

図３の（ｂ）部は、培養槽の高さ方向に沿った培地Ｍの流速の分布を示す。ここでいう培地Ｍの流速とは、培地Ｍが有する流速の上方に向かう速度成分をいう。グラフＧ２は、比較例における速度分布を示す。グラフＧ３は、本実施形態における速度分布を示す。なお、これらの流速分布は、例示であり、本実施形態における細胞培養装置１が有する流速分布は、図３の（ｂ）部に示される態様に限定されない。

比較例を示すグラフＧ２を参照すると、流速は、下方から上方に向かうにつれて、連続的に減少することがわかる。一方、本実施形態を示すグラフＧ３は、不連続点ＰＳを含み、第１の部分Ｇ３ａと第２の部分Ｇ３ｂとに分けることができることがわかる。具体的には、グラフＧ３は、培養槽８の底部（高さ０）からベンチュリ部１４の下縁部１４ａ（高さＨ１）までの範囲において、比較例を示すグラフＧ２と同様の傾向を示す。一方、ベンチュリ部１４の下縁部１４ａ（高さＨ１）から稜部１４ｃ（高さＨＳ）までの範囲において、グラフＧ３は、比較例を示すグラフＧ２から乖離し、稜部１４ｃに対応する高さＨＳにおいて不連続点ＰＳを有する。そして、ベンチュリ部１４の稜部１４ｃ（高さＨＳ）から上縁部１４ｂ（高さＨ２）までの範囲において、グラフＧ３は、比較例を示すグラフＧ２に徐々に近づき、ベンチュリ部１４の上縁部１４ｂ（Ｈ２）より上方では、グラフＧ３は、比較例を示すグラフＧ２と同様の傾向を示す。

この不連続点ＰＳにおける流速ＶＳは、許容し得る細胞塊の粒径によって定められる。具体的には、細胞塊の移動速度は、培地Ｍの速度と細胞塊の沈降速度との和である。今、培地Ｍの速度は、上向きのベクトルであり、細胞塊の沈降速度は下向きのベクトルである。つまり、培地Ｍの速度と細胞塊の沈降速度とは互いに逆向きである。例えば、細胞塊の沈降速度が培地Ｍの流速よりも小さい場合には、細胞塊は培地Ｍの流れに沿って上昇する。一方、細胞塊の沈降速度が培地Ｍの流速よりも大きい場合には、細胞塊は培地Ｍの流れに逆らって下降する。つまり、不連続点ＰＳの流速ＶＳよりも大きい沈降速度を有する細胞塊は、下降する。不連続点ＰＳの流速ＶＳよりも小さい沈降速度を有する細胞塊は、上昇する。従って、細胞塊選別部１５は、細胞塊をその大きさに基づいて、沈降させる細胞塊を選択することができる。

細胞塊の沈降速度は、いわゆるストークスの式（下記式（１））に示されるように、細胞塊の粒径に依存する。そうすると、許容し得る細胞塊の粒径（閾値）が決まると、当該粒径を有する細胞塊の沈降速度が求まる。そして、求まった沈降速度よりも小さくなるように不連続点ＰＳにおける流速ＶＳを決定する。流速ＶＳが決定されると、流路面積が求まる。

ｖ：細胞塊の沈降速度
Ｄｐ：細胞塊の粒径
ρｐ：細胞塊の密度
ρｆ：培地Ｍの密度
η：培地Ｍの粘度

以下、本実施形態に係る細胞培養装置１の作用効果について説明する。

本実施形態に係る細胞培養装置１の培養槽８は、培地受入部１１と細胞培養部１６との間に形成された細胞塊選別部１５を有する。細胞塊選別部１５は、予め設定される閾値に応じて、閾値よりも大きい細胞塊を選択的に下降させる。つまり、細胞塊選別部１５は、閾値よりも大きい細胞塊を培地受入部１１に導く。培地受入部１１では、受け入れた培地Ｍの強い上昇流が生じているので、細胞塊を分断する。そして、分断されて閾値よりも小さくなった細胞塊は、細胞塊選別部１５を通過して、細胞培養部１６へ導かれる。従って、培養槽８は、比較的大きい細胞塊を選択的に分断することが可能であるので、細胞塊の大きさを所望の大きさに制御することができる。

培養槽８の細胞塊選別部１５において、培地受入部１１から細胞培養部１６に向かう方向に沿って低下する培地の流速の分布は、不連続に変化する不連続点ＰＳを有する。この構成によれば、培地受入部１１に導く細胞塊の大きさを好適に設定することができる。

培養槽８において、流速の分布が有する不連続点ＰＳにおける培地Ｍの流速は、閾値により示される大きさである細胞塊が有する沈降速度よりも小さい。細胞塊の移動速度は、細胞塊の大きさに起因する沈降速度と培地の流速とにより決まる。従って、不連続点ＰＳにおける培地Ｍの流速を細胞塊の沈降速度よりも小さくすると、培地の流速よりも沈降速度が勝るので、細胞塊を培地受入部１１に向けて沈降させることができる。

培養槽８の細胞塊選別部１５において、不連続点ＰＳが形成される箇所では、培地が流通する流路の断面積が不連続に変化する。流路の断面積は、当該流路を流れる培地Ｍの流速に影響する。従って、流路の断面積が不連続に変化することにより、培地の流速分布に不連続点ＰＳを生じさせることができる。

培養槽８において、培地受入部１１、細胞培養部１６及び細胞塊選別部１５は、培地受入部１１から細胞培養部１６に向かって断面積が次第に大きくなる円錐台状である柱本体１３によって形成され、柱本体１３には、柱本体１３の軸線を含むように柱本体１３の内部に配置された柱体９が配置され、細胞塊選別部１５は、柱体９の外径が培地受入部１１から細胞培養部１６に向かって、外径Ｄ１から外径Ｄ２へ次第に大きくなる部分と、外径Ｄ２から外径Ｄ１へ次第に小さくなる部分と、を含む。この構成によれば、細胞塊選別部１５を好適に構成することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

上記実施形態において示したように、培地Ｍの流速を不連続に変化させることにより細胞塊を選択的に沈降させている。つまり、培地の流速を不連続に変化させ得る構成であれば、培養槽は、実施形態とは異なる構成であってもよい。

＜変形例１＞
実施形態に係る細胞培養ユニット２は、柱体９と培養槽８との隙間Ｓを制御するために、柱体９の外周面を培養槽８に向けて突出させた。図４の（ａ）部に示されるように、変形例１に係る細胞培養ユニット２Ａは、培養槽８Ａ（第２の槽本体）と柱体９Ａとを有する。細胞培養ユニット２Ａでは、培養槽８Ａの一部を柱体９Ａ側に突出させる。培養槽８Ａは、細胞塊選別部１５を形成する絞り部３１を有する。絞り部３１は、稜部３１ａを有する。基本的に培養槽８Ａは、上方に向かうに従って、徐々に水平断面積が大きくなる。一方、絞り部３１の稜部３１ａより下側では、上方に向かうに従って、内径Ｎ１（第１の内径）から内径ＮＳ（第２の内径）へ次第に小さくなる。絞り部３１の稜部３１ａより下側では、急激に水平断面積が小さくなる。そして、稜部３１ａにおいて水平断面積は最小値（内径ＮＳ）をとる。絞り部３１の稜部３１ａより上側では、上方に向かうに従って、内径ＮＳから内径Ｎ２（第３の内径）へ次第に大きくなる。つまり、絞り部３１の稜部３１ａより上側では、上方に向かうに従って、急激に水平断面積が大きくなる。細胞培養ユニット２Ａは、稜部３１ａと柱体９Ａの外周面との隙間によって培地Ｍの流速を制御可能であるので、沈降させる細胞塊と浮上させる細胞塊とを選別することができる。

＜変形例２＞
変形例２に係る細胞培養ユニット２Ｂは、培養槽８Ｂ（第３の槽本体）と柱体９Ｂと透過板４１（面板）とを有する。つまり、細胞培養ユニット２Ｂは、透過板４１によって細胞塊選別部１５を形成する。培養槽８Ｂ及び柱体９Ｂは、逆円錐状の形状であり、一定の割合で水平断面積が大きくなる。透過板４１は、培養槽８Ｂと柱体９Ｂとの間を遮るように配置された円盤である。つまり、透過板４１は、上方に向かう方向に交差するように培養槽８Ｂ内に配置される。透過板４１は、複数の細孔４１ａ（複数の細胞塊通過孔）を有する。この細孔４１ａは、細胞塊を含む培地Ｍを流通させる。従って、細孔４１ａの内径は、分断が必要な細胞塊の粒径よりも大きい。細胞培養ユニット２Ｂは、細孔４１ａによって培地Ｍの流速を制御可能であるので、沈降させる細胞塊と浮上させる細胞塊とを選別することができる。

＜変形例３＞
変形例３に係る細胞培養ユニット２Ｃは、培地受入槽５１（第１の容器）と、細胞培養槽５２（第２の容器）と、細胞塊選別流路５３（流路部）とを有する。つまり、細胞培養ユニット２Ｃは、細胞塊選別流路５３によって細胞塊選別部１５を形成する。実施形態に係る培養槽８は、培地受入部１１と、細胞塊選別部１５と、細胞培養部１６とがこの順に配置された一体の容器であった。変形例３では、培地受入槽５１と細胞培養槽５２とは互いに別の容器であり、それらは細胞塊選別流路５３によって接続される。つまり、培地受入槽５１に供給された培地Ｍは、細胞塊選別流路５３を介して細胞培養槽５２に移動する。細胞培養ユニット２Ｃは、細胞塊選別流路５３（具体的には細胞塊選別流路５３の内径）によって培地Ｍの流速を制御可能であるので、沈降させる細胞塊と浮上させる細胞塊とを選別することができる。

１ 細胞培養装置
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 細胞培養ユニット
３ 曝気ユニット
４ 廃液ユニット
５ 培地流出管
６ 培地導入管
７ 培地排出管
８，８Ａ，８Ｂ 培養槽
９，９Ａ，９Ｂ 柱体
１０ 蓋
１１ 培地受入部
１２ ポンプ
１３ 柱本体
１４ ベンチュリ部
１５ 細胞塊選別部
１６ 細胞培養部
２１ ガス供給管
２２ エアフィルタ
３１ 絞り部
３１ａ 稜部
４１ 透過板
４１ａ 細孔
５１ 培地受入槽
５２ 細胞培養槽
５３ 細胞塊選別流路
Ｄ１，Ｄ２，ＤＳ 外径
Ｈ１，Ｈ２，ＨＳ 高さ
Ｍ 培地
Ｎ１，Ｎ２ 内径
ＰＳ 不連続点
Ｓ 隙間
ＶＳ 流速

Claims (6)

1. 培養対象である細胞を含む培地を受け入れて、前記培地を上方に向かうように流す培地受入部と、
   前記培地受入部よりも上方に形成され、前記細胞を培養して前記細胞を含む細胞塊を成長させる細胞培養部と、
   前記培地受入部と前記細胞培養部との間に形成され、前記培地受入部から上昇した前記培地を前記細胞培養部へ導き、前記細胞塊の大きさに応じて閾値よりも大きい前記細胞塊を下降させると共に前記閾値よりも小さい前記細胞塊を上昇させる細胞塊選別部と、を備え、
   前記培地受入部、前記細胞培養部及び前記細胞塊選別部は、前記培地受入部から前記細胞培養部に向かって断面積が次第に大きくなる円錐台状である第１の槽本体によって形成され、
   前記第１の槽本体には、前記第１の槽本体の軸線を含むように前記第１の槽本体の内部に配置された柱体が配置され、
   前記細胞塊選別部は、前記柱体の外径が前記培地受入部から前記細胞培養部に向かって、第１の外径から第２の外径へ次第に大きくなる部分と、前記第２の外径から第３の外径へ次第に小さくなる部分と、を含む、細胞培養槽。
2. 培養対象である細胞を含む培地を受け入れて、前記培地を上方に向かうように流す培地受入部と、
   前記培地受入部よりも上方に形成され、前記細胞を培養して前記細胞を含む細胞塊を成長させる細胞培養部と、
   前記培地受入部と前記細胞培養部との間に形成され、前記培地受入部から上昇した前記培地を前記細胞培養部へ導き、前記細胞塊の大きさに応じて閾値よりも大きい前記細胞塊を下降させると共に前記閾値よりも小さい前記細胞塊を上昇させる細胞塊選別部と、を備え、
   前記培地受入部、前記細胞培養部及び前記細胞塊選別部は、第２の槽本体によって形成され、
   前記細胞塊選別部は、前記第２の槽本体の内径が前記培地受入部から前記細胞培養部に向かって、第１の内径から第２の内径へ次第に小さくなる部分と、前記第２の内径から第３の内径へ次第に大きくなる部分と、を含む、細胞培養槽。
3. 培養対象である細胞を含む培地を受け入れて、前記培地を上方に向かうように流す培地受入部と、
   前記培地受入部よりも上方に形成され、前記細胞を培養して前記細胞を含む細胞塊を成長させる細胞培養部と、
   前記培地受入部と前記細胞培養部との間に形成され、前記培地受入部から上昇した前記培地を前記細胞培養部へ導き、前記細胞塊の大きさに応じて閾値よりも大きい前記細胞塊を下降させると共に前記閾値よりも小さい前記細胞塊を上昇させる細胞塊選別部と、を備え、
   前記培地受入部及び前記細胞培養部は、前記培地受入部から前記細胞培養部に向かって断面積が次第に大きくなる円錐台状である第３の槽本体によって形成され、
   前記第３の槽本体には、前記培地受入部から前記細胞培養部へ向かう方向に交差する面板が配置され、
   前記細胞塊選別部は、前記面板に設けられた複数の細胞塊通過孔によって形成される、細胞培養槽。
4. 前記細胞塊選別部において、前記培地の流速の分布は、前記培地受入部から前記細胞培養部に向かう方向に沿って次第に低下すると共に、前記流速が不連続に変化する不連続点を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載の細胞培養槽。
5. 前記不連続点における前記培地の流速は、前記閾値により示される大きさである前記細胞塊が有する沈降速度よりも小さい、請求項４に記載の細胞培養槽。
6. 前記細胞塊選別部において、前記不連続点が形成される箇所では、前記培地が流通する流路の断面積が不連続に変化する、請求項５に記載の細胞培養槽。

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