JP7106944B2 - 細胞培養槽 - Google Patents

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Description

本発明は、細胞培養槽に関する。
特許文献1~4は、細胞培養に関する技術を開示する。特許文献1は、培養槽内の細胞塊の分布を制御する技術を開示する。特許文献2は、培地を利用して細胞を培養する装置を開示する。特許文献3、4は、液体に含まれる所望の細胞を分離する技術を開示する。特許文献3は、細胞濃縮液の製造に用いる細胞分離フィルタを開示する。特許文献4は、液体から所望の細胞を分離するための装置及び方法を開示する。
特開2015-142550号公報 特開2005-348672号公報 特開2016-195589号公報 特開2015-77154号公報
特許文献1が開示する細胞培養技術は、培養槽内における培地の流れを制御することによって、培養槽内における所望の位置に細胞塊を浮遊させる。従って、培養槽内における培地の流れが乱れると、細胞塊が浮遊する位置も乱れる。その結果、安定性が損なわれるので、細胞品質に影響を及ぼす可能性が生じる。
本発明は、細胞品質の低下を抑制可能な細胞培養槽を提供することを目的とする。
本発明の一形態に係る細胞培養槽は、培養対象である細胞を含む培地を収容し、底部が閉鎖された筒状の槽本体と、槽本体に設けられ、槽本体内において培地が旋回流を生じるように培地を受け入れる培地受入部と、細胞により形成された細胞塊を切断する刃先を有し、刃先が培地の旋回流の向きに対面するように配置された切断部と、を備え、切断部は、複数の刃先と、複数の刃先を連結する連結部と、を有し、複数の刃先は、連結部に対して一体化されていてもよい。
培養槽内では、培地受入部によって培地の旋回流が生じている。この旋回流の状態は、切断部における刃先位置の影響を受け得る。この構成によれば、複数の刃先が連結部を介して一体化されている。そうすると、培養槽の組立て時において、刃先同士の位置関係を維持したまま、切断部を培養槽に取り付けることが可能になる。従って、所望の位置に配置された刃先部によれば、旋回流への意図しない影響が抑制されるので、旋回流の状態を所望の状態に近づけることができる。その結果、培養槽内における培地の流れが安定化するので、細胞品質の低下を抑制することができる。
一形態において、連結部は、槽本体に固定されてもよい。旋回流の状態は、切断部と槽本体との位置関係の影響も受ける。この構成によれば、切断部と槽本体との位置関係が所定の位置精度に収まる。従って、旋回流の状態を所望の状態にさらに近づけることができる。その結果、培養槽内における培地の流れが安定化するので、細胞品質の低下をさらに抑制し得る。
一形態において、槽本体は、槽本体内における刃先の位置を規定するために、連結部を位置決めする位置決め部を有してもよい。この構成によれば、槽本体に対する切断部の取付精度がさらに高まる。従って、旋回流の状態を所望の状態に好適に近づけることができる。その結果、培養槽内における培地の流れが安定化するので、細胞品質の低下をより抑制し得る。
一形態において、槽本体は、底部に形成された溝部を有し、溝部は、互いに対面する第1の壁面及び第2の壁面を含み、位置決め部は、第1の壁面又は第2の壁面に設けられてもよい。この構成によれば、切断部を槽本体に容易に取り付けることができる。
一形態において、複数の刃先は、槽本体の軸線のまわりに等間隔に配置されてもよい。この構成によれば、細胞塊が刃先に接触する機会を好適に制御することができる。
一形態において、槽本体は、底部に形成された溝部を有し、切断部は、溝部に配置される。細胞培養槽は、細胞を含む培地を槽本体が収容し、当該槽本体において細胞が培養される。細胞の培養によって成長した細胞塊は、槽本体の底部に沈降する。沈降した細胞塊は、槽本体の底部に設けられた溝部に入り込む。そして、細胞塊は、旋回流によって溝部の形状に沿って旋回する。ここで、溝部には、細胞塊を切断する切断部が設けられている。そうすると、旋回中の細胞塊は、切断部によって切断される。切断部による切断によれば、細胞塊がストレスを受ける期間を、細胞塊が刃先に接触している期間に限定できる。従って、切断に伴うストレスが低減する。さらに、溝部に沈降した細胞塊は、溝部の形状に沿って案内される。そうすると、細胞塊は、溝部に沿って旋回する間に切断部によって切断される。その結果、細胞塊を確実に切断することができる。
一形態において、切断部の基端は、溝部の底部に配置され、刃先は、溝部の底部から離間する方向に延びてもよい。この構成によれば、切断部は、細胞塊を溝部の底部から離間する方向に分割する。
一形態において、溝部は、断面形状がV字状の部分を含んでもよい。この構成によれば、切断対象とする細胞塊の大きさの範囲を拡大することができる。従って、細胞塊を互いに概ね大きさが等しい2個の細胞塊に切断することができる。
一形態において、溝部は、互いに対面する第1の壁面及び第2の壁面を含み、第1の壁面から槽本体の軸線までの長さは、第2の壁面から槽本体の軸線までの長さより大きく、第1の壁面には、培地受入部の開口が設けられてもよい。この構成によれば、培地受入部の開口から培地が供給されると、当該培地は、まず溝部の内部において旋回流を生じ、徐々に旋回と上昇とを伴う流れに移行する。従って、溝部において旋回流を確実に生じさせることができる。
一形態において、切断部は、開口と対面してもよい。この構成によれば、開口から供給された培地の流れによって細胞塊を切断部に向けて効率よく押圧することができる。
本発明によれば、細胞品質の低下を抑制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、細胞培養槽を分解して示す図である。 図3は、細胞培養槽の下部を分解して示す図である。 図4は、カッターを示す図である。 図5は、切断溝の断面を示す図である。 図6は、カッターと培地導入部とを示す図である。 図7の(a)部は変形例1に係る細胞培養装置の切断溝の断面を示す図であり、図7の(b)部は変形例2に係る細胞培養装置の切断溝の断面を示す図であり、図7の(c)部は変形例3に係る細胞培養装置の切断溝の断面を示す図である。 図8は、変形例4に係る細胞培養槽が備えるカッターを示す図である。
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。
動物細胞を培養する手法として、シャーレ等を用いた静置培養と、培養槽内において細胞を培地に浮遊させて培養する浮遊培養とがある。浮遊培養は、細胞の大量培養に適する。本実施形態に係る細胞培養装置は、浮遊培養のための装置である。
図1に示すように、気密構造を有する細胞培養装置1は、細胞培養槽2と、曝気ユニット3と、廃液ユニット4と、を有する。細胞培養槽2は、培地流出管6及び培地導入管7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8によって廃液ユニット4と接続される。
細胞培養槽2は、培養対象である細胞を培養する容器である。細胞培養槽2は、培地Mを収容する。培地Mは、細胞或いは細胞が付着した担体を含む。担体は、マイクロ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。細胞培養槽2の上部には、気密構造の蓋9が設けられる。細胞培養槽2の上縁には開口が形成され、当該開口は蓋9によって気密に閉鎖される。蓋9は、培地流出管6によって、曝気ユニット3に繋がる。培地流出管6の一端は、蓋9の底面における最も下方の位置に連結される。培地流出管6の他端は、曝気ユニット3に連結される。
細胞培養槽2のさらに詳細な説明は、後述する。
曝気ユニット3は、細胞培養槽2に供給する培地Mを貯溜する。また、曝気ユニット3は、培地排出管8を介して余剰の培地Mを廃液ユニット4に排出する。曝気ユニット3には、さらに、ガス供給管11及び培地供給管12が接続される。これらの管から供給されるガスによって、曝気ユニット3は、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7の他端が接続される。
廃液ユニット4は、曝気ユニット3から排出された培地Mを貯溜する。廃液ユニット4には、培地排出管8の一端が接続される。培地排出管8の一端の位置は、廃液ユニット4に貯溜されている培地Mの液面より上方である。
図2に示すように、細胞培養槽2は、主要な構成要素として、槽本体14と、中心棒16と、カッター17と、を有する。
槽本体14は、容器部18と、スペーサ19と、底板21と、を有する。容器部18は、培地Mを収容する培養領域Sを形成する。容器部18の水平断面は、上方に向かって次第に拡大する。例えば、容器部18は、略逆円錐状の筒状である。また、容器部18の上縁には上縁開口18aが形成されている。下端には下端開口18bとフランジ18cとが設けられている。フランジ18cは、スペーサ19との連結に用いられる。
スペーサ19は、円環状の形状を呈する。スペーサ19の上端面19aは、容器部18のフランジ18cに連結される。下端面19bは、底板21に連結される。つまり、スペーサ19は、容器部18と底板21の間に挟まれている。この構成によって、容器部18から底板21までの間隔を所望の長さに設定できる。なお、スペーサ19は、上端面19aから下端面19bに至るスペーサ穴19hを有する。スペーサ穴19hの中心軸線は、容器部18の軸線Zに一致する。従って、スペーサ穴19hは、容器部18の培養領域Sと連通する。さらには、スペーサ穴19hの直径は、培養領域Sの下端開口18bの直径と略一致する、或いは、下端開口18bの直径よりも大きい。この構成によれば、容器部18とスペーサ19との接続部において、容器部18からスペーサ19に向かう方向に見たとき、段差が生じない。従って、沈降する細胞塊CMを、容器部18の培養領域Sからスペーサ穴19hに好適に導くことができる。なお、スペーサ19は、必要に応じて設ければよく、容器部18のフランジ18cに底板21を直接に連結してもよい。
底板21は、円盤状の形状を呈し、スペーサ19の下端面19bに固定される。つまり、底板21は、槽本体14の底部を構成する。底板21は、スペーサ穴19hを介して容器部18の下端開口18bを閉鎖する。
底板21は、円盤部22と、柱体部23と、を有する。底板21は、円盤部22と柱体部23との間に形成される切断溝24(溝部、図1参照)を有する。つまり、槽本体14の底部を構成する底板21は、切断溝24を有する。
図3に示すように、円盤部22には、培地受入部26が設けられる。培地受入部26は、曝気ユニット3から培地Mを受け入れる。培地受入部26には、培地導入管7の一端が接続される。つまり、培地受入部26は、培地導入管7を介して曝気ユニット3と接続される。培地導入管7には、ポンプ7Pが設けられる。曝気ユニット3内の培地Mは、ポンプ7Pが作動することにより培地導入管7を介して槽本体14に供給される。
培地受入部26は、円盤部22の外周面22sから後述する壁面28に至る貫通孔である。外周面22sには外周開口26aが形成され、ポンプ7Pから延びる培地導入管7が接続される。壁面28には、流出開口26bが形成されている。つまり、培地Mは、流出開口26bから切断溝24に排出される。従って、切断溝24には、軸線Zまわりの旋回流SFが生じる。具体的には、流出開口26bは、外肩面28bから上面28aに亘って形成されている。
円盤部22は、スペーサ19と接する上端面22aに設けられた円盤穴27を有する。円盤穴27は、壁面28(第1の壁面)と底面29とに囲まれた領域である。従って、円盤穴27は、貫通穴ではない。壁面28は、直径が異なる3個の壁面(上面28a、外肩面28b、外挟持面28c)を含む。
上面28aは、軸線Zに対して平行な面である。従って、上面28aに囲まれた空間は、円柱状である。上面28aの上縁は、上端面22aと連続する。上面28aの下縁は、外肩面28bの上縁と連続する。
外肩面28bは、後述する内肩面23bと協働して切断溝24の一部を構成する。外肩面28bの上縁は、上面28aの下縁と連続する。従って、外肩面28bの上縁がなす直径は、上面28aの下縁がなす直径と等しい。また、外肩面28bの下端は、外挟持面28cの上縁と連続する。従って、外肩面28bの下縁がなす直径は、外挟持面28cの上縁がなす直径と等しい。ここで、外肩面28bは、軸線Zに対して傾く。換言すると、外肩面28bは、上面28a及び外挟持面28cに対して傾く。例えば、外肩面28bが上面28aに対してなす角度は、鈍角(例えば135度)である。従って、外肩面28bの上縁がなす直径は、外肩面28bの下縁がなす直径よりも大きい。換言すると、上面28aに囲まれた空間の直径は、外挟持面28cに囲まれた空間の直径よりも大きい。
外挟持面28cの上縁は、外肩面28bの下縁と連続する。外挟持面28cの下縁は、底面29と連続する。従って、外挟持面28cの下縁がなす直径は、底面29の直径と等しい。また、外挟持面28cは、上面28aと同様に、軸線Zに対して平行な面である。従って、外挟持面28cに囲まれた空間は、円柱状である。
柱体部23は、中心棒16を円盤部22に連結する。
中心棒16は、軸線Zの方向に延びる。中心棒16は、円筒又は円錐といった柱状の形状を呈し、中心棒16の軸線は容器部18の軸線Zに一致する。なお、中心棒16は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。
柱体部23は、テーパ面23aと、内肩面23bと、内挟持面23cと、を有する。このうち、テーパ面23a及び内肩面23bは、第2の壁面23sを構成する。テーパ面23aは、上面28aに囲まれる領域に配置される。テーパ面23aの上縁は、中心棒16に連結されている。テーパ面23aの下縁は、内肩面23bの上縁に連続する。内肩面23bの下縁は、内挟持面23cの上縁に連続する。内肩面23bの上縁は、外肩面28bの上縁と面一である。
テーパ面23a及び内肩面23bは、底板21に向かう方向に直径が次第に拡大する。
内肩面23bは、外肩面28bに囲まれる領域に配置される。つまり、内肩面23bと外肩面28bとの間の領域は、切断溝24の一部を構成する。
カッター17は、底板21に設けられる。
図4に示すように、カッター17(切断部)は、4個のブレード31、31A(刃先)と、ブレード31同士を連結する連結部32と、を有する。ブレード31、31Aは、小径(例えば数十マイクロメートル以上数百マイクロメートル以下)の細胞塊CMを切断するので、その厚みは極めて薄い。例えば、ブレード31、31Aの厚みは、一例として100マイクロメートル以上200マイクロメートル以下である。連結部32は、円板状の基体33と、基体33から軸線Zと交差する方向に延びる4個のアーム部34と、を有する。アーム部34は、軸線Zのまわりに等間隔(90度)に設けられる。アーム部34の基端は、基体33と連続する。アーム部34の先端は、ブレード31と連続する。つまり、アーム部34及び基体33(つまり連結部32)と、ブレード31と、は、一体化されている。
なお、カッター17が有するブレード31の数、配置及び形状は上記の構成に限定されない。
この一体化とは、例えば、カッター17を単品で取り出した場合に、連結部32及びブレード31が既に連結された状態をいう。例えば、カッター17は、薄板の金属板を打ち抜き加工などによって基体33及びアーム部34を含む展開形状を形成し、その後、アーム部34の先端を90度折り曲げることよってブレード31を形成することによって得られる。
図5に示すように、カッター17は、柱体部23に対して位置決めされながら固定される。具体的には、カッター17は、ブレード31Aの基端が内挟持面23cに接している。従って、実施形態においては、内挟持面23cは、位置決め部14sである。カッター17の基体33及びアーム部34は、柱体部23の下端面23dと円盤部22の底面29との間に挟まれる。そして、ブレード31は、内挟持面23cと外挟持面28cとの間から、軸線Zの方向に延びる。ブレード上端31aは、スペーサ19の上端面19aより低い位置に配置される。つまり、ブレード31は、スペーサ19から突出しない。
切断溝24は、上部領域24aと下部領域24bとを含む。上部領域24aは、上面28aとテーパ面23aとの間の領域である。上面28aの直径は一定であり、テーパ面23aの直径は、下方に向かって大きくなる。従って、上部領域24aの幅は、下方に向かって次第に狭くなる。下部領域24bは、外肩面28bと内肩面23bとの間の領域である。外肩面28bの直径は下方に向かって小さくなる。内肩面23bの直径は下方に向かって大きくなる。従って、下部領域24bの幅は、下方に向かって次第に狭くなる。例えば、下部領域24bの断面形状は、V字状を呈する。
より詳細には、本実施形態において、切断溝24とは、上部領域24a及び下部領域24bを含む領域において、ブレード上端31aよりも下に形成される領域として定義してもよい。さらに、切断溝幅24Wは、切断後の細胞塊CMの大きさに対して概ね2倍程度としてもよい。ここで言う切断溝幅24Wとは、テーパ面23aからブレード上端31aを介して上面28aに至る長さとしてよい。
一つのブレード31Aは、培地受入部26の流出開口26bの近傍に配置される。より具体的には、流出開口26bの流出軸線26Zに沿って流出開口26bを見たとき、ブレード31Aは、流出開口26bに対して重なる。つまり、流出軸線26Zにおいて、ブレード31Aは、流出開口26bと対面する。また、図6に示すように、ブレード31Aは、流出開口26bの流出軸線26Zに対して平行であり、流出軸線26Z上に配置されている。なお、流出開口26bの高さは、切断溝24の谷部(最も低い位置)とほぼ等しいとしてもよい。この配置によれば、沈降した細胞塊CMを培地Mの流体力で加速し、カッター17に当ててより確実に切断することができる。
次に、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にも適用可能である。
まず、新しい培地Mが培地供給管12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11を介してエアフィルタ13に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11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7Pによって、曝気ユニット3から培地導入管7を介して細胞培養槽2へ供給される。
培地Mが細胞培養槽2に供給されると、培地Mは上方に向けて旋回しながら流れる。細胞培養槽2の高さ方向の一定範囲の領域では、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。なお、培地Mの流れの状態は、細胞培養槽2における培地導入管7の連結位置、単位時間あたりに導入される培地Mの量及びカッター17の構成によって制御される。
細胞培養槽2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が細胞培養槽2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。細胞培養槽2の内部では、細胞集合体がそれぞれの大きさに応じて異なる高さで浮遊している。細胞集合体とは、例えば、培養によって増殖した細胞が互いに付着して集合しているもの(つまり担体を含まない)や、担体に対して増殖した細胞が担持、固定、或いは、付着したものとしてよい。また、細胞塊は、細胞と担体とを含んで構成されるものとしてもよいし、担体を含まず細胞のみによって構成されるものとしてもよい。従って、複数の集合体の夫々を細胞培養槽2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CMが成長する。
ここで、細胞塊CMが成長して、その塊径が大きくなると、細胞塊CMの沈降速度が大きくなる。細胞塊CMの沈降速度が培地Mの上昇速度よりも大きくなると、細胞塊CMは沈降を始める。沈降した細胞塊CMは、切断溝24にたどり着き、当該切断溝24に生じている旋回流SFに乗って旋回する。つまり、培地Mの流量を制御することにより、上昇流の流速が制御できる。従って、所望の大きさを有する細胞塊CMを選択的に切断溝24へ導くことができる。例えば、比較的小径及び大径の細胞塊CMを分断したいとき、培地Mの流量は少なくすればよい。一方、比較的大径の細胞塊CMを分断したいとき、培地Mの流量は多くすればよい。培地Mの流量を多くすれば上昇流の流速が高まるので、小径の細胞塊CMは切断溝24に到達しない。この旋回中において、細胞塊CMは、ブレード31に接触する機会が生じる。従って、細胞塊CMは、ブレード31によって分断される。
分断された細胞塊CMは、沈降速度が小さくなるので、培地Mの上昇流に乗って再び細胞培養槽2の上部へ移動する。細胞培養槽2の上部において、細胞塊CMは、分断されることなく細胞の培養が進行する。
さらに、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、細胞培養槽2の上端部から蓋9へと導かれ、培地流出管6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7を介して細胞培養槽2へ供給される。一方、培地供給管12より新しい培地Mを追加した場合には、余剰となる培地Mが生じる。余剰となった培地Mは、培地排出管8を介して廃液ユニット4に排出される。
ところで、動物細胞を浮遊培養によって培養するとき、細胞の培養に伴って細胞同士が凝集した細胞塊CMが大きくなる。細胞塊CMが肥大化すると、細胞の増殖が鈍化し、さらには拡大培養も阻害されてしまう。また、iPS細胞、ES細胞、その他の幹細胞のような動物細胞が細胞塊CMを形成し、当該細胞塊CMが肥大化すると分化が生じたり、内部が死滅したりする。従って、細胞の品質が低下することがあった。このような事情から、細胞塊CMの大きさを所定の範囲に制御する必要があった。
例えば、肥大化した細胞塊CMの大きさを小さくする技術として、培地の流れを乱して乱流を生じさせるものがある。当該乱流に起因するせん断力を利用して肥大化した細胞塊CMを分断する。しかし、iPS細胞のような動物細胞は、せん断力に弱く、ストレスを受けやすい。さらに、細胞塊CMが乱流中に存在する期間において、細胞塊CMは常にせん断力に起因するストレスを受け続ける。また、肥大化した細胞塊CMを酵素や非酵素の分散剤を用いて、細胞塊CMを分解する技術もある。しかし、この技術の適用にあたっては、工程の自動化が煩雑になる傾向にあった。
また、iPS細胞のような動物細胞は、その細胞塊径が小さすぎることも望ましくない。従って、細胞塊CMの分断は、あらゆる細胞塊CMに適用されるべきではなく、細胞の品質に影響を与えうる程度の大きさを有する細胞塊CMに選択的に適用されることが望まれる。
上記の事情に鑑み、細胞培養槽2は、所望の大きさを有する細胞塊CMを選択的且つ確実に切断するものである。
具体的には、細胞培養槽2では、槽本体14は培地Mを収容し、当該槽本体14において細胞が培養される。細胞の培養によって成長した細胞塊CMは、槽本体14の底部に沈降する。沈降した細胞塊CMは、槽本体14の底部に設けられた切断溝24に入り込む。そして、細胞塊CMは、旋回流SFによって切断溝24の形状に沿って旋回する。ここで、切断溝24には、細胞塊CMを切断するカッター17が設けられている。そうすると、旋回中の細胞塊CMは、カッター17によって切断される。カッター17による細胞塊CMの切断によれば、細胞塊CMがストレスを受ける期間を細胞塊CMがブレード31に接触している期間に限定することができる。従って、切断に伴うストレスが低減する。さらに、沈降した細胞塊CMが切断溝24に案内されて、切断溝24に沿って旋回する間にカッター17によって切断される。その結果、細胞塊CMを確実に切断することができる。
より詳細には、細胞塊CMが切断溝24にはまり込んで旋回するとき、細胞塊CMは、外肩面28b及び内肩面23bに接触することがあり得る。そして、細胞塊CMがブレード31に接すると、細胞塊CMは、外肩面28bからブレード31までの間に対応する第1の部分と、内肩面23bからブレード31までの間に対応する第2の部分と、に分割される。ここで、ブレード31は、外肩面28bから内肩面23bまでの距離を略等分する位置に配置されている。そうすると、ブレード31は、細胞塊CMの略中央に接する。つまり、切断溝24によってブレード31への細胞塊CMの接し方を制御することができる。その結果、第1の部分及び第2の部分の大きさは、概ね均等となり得る。つまり、細胞塊CMの切断において、切断後の細胞塊CMの大きさに極端な差異が生じることを抑制し得る。
ブレード31の基端は、切断溝24の底部に配置され、ブレード31は、切断溝24の底部から離間する方向に延びる。この構成によれば、ブレード31は、細胞塊CMを切断溝24の底部から離間する方向に分割する。従って、細胞塊CMを互いに概ね大きさが等しい2個の細胞塊CMに切断することができる。
切断溝24は、断面形状がV字状の部分を含む。この構成によれば、切断対象とする細胞塊CMの大きさの範囲を拡大することができる。
切断溝24は、互いに対面する第1の壁面28及び第2の壁面23sを含み、第1の壁面28から槽本体14の軸線Zまでの長さは、第2の壁面23sから槽本体14の軸線Zまでの長さより大きい。そして、第1の壁面28には、培地受入部26の流出開口26bが設けられる。この構成によれば、培地受入部26の流出開口26bから培地Mが供給されると、当該培地Mは、まず切断溝24の内部において旋回流SFを生じ、徐々に旋回と上昇とを伴う流れに移行する。従って、切断溝24において確実に旋回流SFを生じさせることができる。
ブレード31は、流出開口26bと対面する。この構成によれば、流出開口26bから供給された培地Mの流れによって細胞塊CMをブレード31に向けて効率よく押圧することができる。
カッター17は、複数のブレード31と、複数のブレード31を連結する連結部32と、を有する。旋回流SFの状態は、ブレード31が配置された位置の影響を受け得る。この構成によれば、ブレード31同士の位置関係が所定の位置精度に収まる。従って、旋回流SFの状態を所望の状態に近づけることができる。さらに、厚みが薄いブレード31を槽本体14に対して容易に取り付けることができる。
連結部32は、槽本体14に固定される。旋回流SFの状態は、さらにカッター17と槽本体14との位置関係の影響も受け得る。この構成によれば、カッター17と槽本体14との位置関係が所定の位置精度に収まる。従って、旋回流SFの状態を所望の状態にさらに近づけることができる。
槽本体14は、槽本体14内におけるブレード31の位置を規定するために、連結部32を位置決めする位置決め部14sを有する。この構成によれば、槽本体14に対するカッター17の取付精度がさらに高まる。従って、旋回流SFの状態を所望の状態に好適に近づけることができる。
切断溝24は、互いに対面する第1の壁面28及び第2の壁面23sを含み、位置決め部14sは、第2の壁面23sの内挟持面23cとされる。この構成によれば、カッター17を槽本体14に容易に取り付けることができる。
複数のブレード31は、槽本体14の軸線Zのまわりに等間隔に配置される。この構成によれば、細胞塊CMがブレード31に接触する機会を好適に制御することができる。
本発明は、上記の実施形態に限定されない。
図7の(a)部に示すように変形例1の切断溝24Aは、実施形態とは異なる下部領域24b1を有していてもよい。下部領域24b1は、断面形状が円弧形状である点で、実施形態の下部領域24bと相違する。具体的には、外肩面28b1が凹形状の曲面である。また、内肩面23b1も凹形状の曲面である。このような円弧形状の断面を有する切断溝24Aによれば、下部領域24b1の幅の幅が大きく保たれる。そうすると、比較的小径(例えば、切断溝幅24Wの半分程度)の細胞塊CMは、ブレード31Aに接触する機会が低減する。従って、比較的大径(例えば、切断溝幅24Wと同程度)の細胞塊CMを選択的に分断することができる。なお、円弧状の部分は、外肩面28b1から上面28aに亘って連続してもよい。同様に、円弧状の部分は、内肩面23b1からテーパ面23aに亘って連続してもよい。
図7の(b)部に示すように、変形例2の切断溝24Bは、下部領域24b2を有していてもよい。下部領域24b2の断面形状は、第1のV字状断面の部分G1と、第2のV字状断面の部分G2と、を有する。つまり、内肩面23b2は、互いに異なる傾きを有する面E1、E2を含む。同様に、外肩面28b2は、互いに異なる傾きを有する面F1、F2を含む。このような断面形状を有する切断溝24Bによれば、比較的大径の細胞塊CMは、切断溝24Bの部分G2に入り込むことができず、比較的小径の細胞塊CMが選択的に部分G2に入り込む。従って、比較的小径の細胞塊CMを選択的に分断することができる。
なお、図7の(b)部に示す例では、第1のV字状断面の部分G1及び第2のV字状断面の部分G2は、内肩面23b2及び外肩面28b2の間に設けられた。例えば、部分G1、G2は、上面28a及び外肩面28bと、テーパ面23a及び内肩面23bと、の間に設けられてもよい。例えば、上面28aと外肩面28bとで互いに傾きを異ならせて、部分G1、G2を形成する構成としてもよい。
図7の(c)部に示すように、変形例3の切断溝24Cは、下部領域24b3を有していてもよい。下部領域24b3の断面形状は、V字形状であるが内周側に傾いている。具体的には、外肩面28b3の傾きは、内肩面23b3の傾きよりも小さい。そして、ブレード31A1は、外肩面28b3からの距離と内肩面23b3からの距離とが略等距離となる位置に設けられる。つまり、アーム部34とブレード31A1との間の角度は、垂直ではなく、鋭角である。つまり、ブレード31A1は、内周側に傾いている。旋回する細胞塊CMは、その遠心力によって外側に引きずられる。その結果、切断溝24Cにおいて、細胞塊CMは外周側に片寄りやすい。換言すると、旋回する細胞塊は、遠心力で外周寄りに行きやすくなる。垂直配置のカッターである場合には、二等分になり難い。つまり、垂直配置のカッターである場合には、外周寄りが大きめとなり、内周寄りが小さめに切れてしまう。変形例3の切断溝24C及びブレード31A1によれば、二等分に近づけることができる。
図8に示すように、変形例4の細胞培養槽2Aは、カッター36を備えてもよい。カッター36は、ブレード37と、本体部38と、を有する。実施形態のブレード31が平面状であるのに対し、ブレード37は、円板状の本体部38と同軸の円弧状である。換言すると、複数のブレード37は、軸線Zと同心に配置されている。カッター36は、例えば、旋盤加工によって得ることができる。このような形状によれば、旋回流SFへの影響を最小限に留めることができる。
また、上記実施形態では、カッター17を柱体部23に嵌め合せる、つまり、柱体部23の内挟持面23cを位置決め部とする構成を例示した。しかし、位置決め部の構成は、槽本体14に対してカッター17を位置決めできる構成であれば足りるので、上記の構成に限定されない。例えば、位置決め部の構成は、嵌め合い構造に代えて、穴及びピンを用いる構造、凹凸構造の組み合わせであるインロー構造などを利用してもよい。さらに、位置決め部は、柱体部23とは別の部品に設けてもよい。例えば、円盤部22の外挟持面28cを位置決め部としてもよい。
また、上記実施形態では、細胞培養槽2は切断溝24を有し、当該切断溝24にカッター17を配置した例を説明した。例えば、細胞培養槽は、切断溝を備えていなくともよい。切断溝を備えない場合には、カッターは、槽本体の任意の場所に配置してよい。例えば、槽本体を構成する容器部の内壁面に対して設けてもよい。さらに、位置決め部も、カッターが配置される場所に応じて、適宜設定してもよい。例えば、カッターを容器部の内壁面に設ける場合には、当該内壁面に位置決め部としてくぼみなどを設け、当該くぼみにカッターを嵌め込む構成としてもよい。
1 細胞培養装置
2,2A 細胞培養槽
3 曝気ユニット
4 廃液ユニット
6 培地流出管
7 培地導入管
7P ポンプ
8 培地排出管
9 蓋
11 ガス供給管
12 培地供給管
14 槽本体
14s 位置決め部
16 中心棒
17,36 カッター(切断部)
18 容器部
18a 上縁開口
18b 下端開口
18c フランジ
19 スペーサ
19a 上端面
19b 下端面
19h スペーサ穴
21 底板
22 円盤部
22a 上端面
22s 外周面
23 柱体部
23a テーパ面
23b,23b1,23b2,23b3 内肩面
23c 内挟持面
23d 下端面
23s 第2の壁面
24,24A,24B、24C 切断溝(溝部)
24a 上部領域
24b,24b1,24b2,24b3 下部領域
24W 切断溝幅
26 培地受入部
26a 外周開口
26b 流出開口
26Z 流出軸線
27 円盤穴
28 壁面(第1の壁面)
28a 上面
28b,28b1,28b2,28b3 外肩面
28c 外挟持面
29 底面
31,31A,31A1,37 ブレード(刃先)
32 連結部
33 基体
34 アーム部
38 本体部
CM 細胞塊
M 培地
SF 旋回流
S 培養領域
Z 軸線

Claims (8)

  1. 培養対象である細胞を含む培地を収容する筒状の容器部と前記容器部の底部閉鎖する底板と、を有する槽本体と、
    前記槽本体に設けられ、前記槽本体内において前記培地が旋回流を生じるように前記培地を受け入れる培地受入部と、
    前記細胞により形成された細胞塊を切断する刃先を有し、前記刃先が前記培地の前記旋回流の向きに対面するように配置された切断部と、を備え、
    前記切断部は、複数の前記刃先と、複数の前記刃先を連結する連結部と、を有し、
    複数の前記刃先は、前記連結部に対して一体化され
    前記底板は、平面視して円形の窪みである円盤穴が設けられた円盤部と、前記円盤穴の底面に配置された円柱状の柱体部と、を有し、
    前記槽本体は、前記底部に形成されると共に、前記円盤穴と前記柱体部との間の領域である溝部を有し、
    前記槽本体は、前記槽本体内における前記刃先の位置を規定するために、前記連結部を位置決めする位置決め部を有し、
    前記位置決め部は、前記円盤部の第1の壁面又は前記柱体部の第2の壁面に設けられる、細胞培養槽。
  2. 前記連結部は、前記槽本体に固定されている、請求項1に記載の細胞培養槽。
  3. 複数の前記刃先は、前記槽本体の軸線のまわりに等間隔に配置されている、請求項1又は2に記載の細胞培養槽。
  4. 培養対象である細胞を含む培地を収容する筒状の容器部と、前記容器部の底部を閉鎖する底板と、を有する槽本体と、
    前記槽本体に設けられ、前記槽本体内において前記培地が旋回流を生じるように前記培地を受け入れる培地受入部と、
    前記細胞により形成された細胞塊を切断する刃先を有し、前記刃先が前記培地の前記旋回流の向きに対面するように配置された切断部と、を備え、
    前記切断部は、複数の前記刃先と、複数の前記刃先を連結する連結部と、を有し、
    複数の前記刃先は、前記連結部に対して一体化され、
    前記底板は、平面視して円形の窪みである円盤穴が設けられた円盤部と、前記円盤穴の底面に配置された円柱状の柱体部と、を有し、
    前記槽本体は、前記底部に形成されると共に、前記円盤穴と前記柱体部との間の領域である溝部を有し、
    前記切断部は、前記溝部に配置される、細 胞培養槽。
  5. 前記刃先の基端は、前記溝部の底部に配置され、
    前記刃先は、前記溝部の底部から離間する方向に延びる、請求項に記載の細胞培養槽。
  6. 前記溝部は、断面形状がV字状の部分を含む、請求項又はに記載の細胞培養槽。
  7. 前記溝部は、互いに対面する前記円盤部の第1の壁面及び前記柱体部の第2の壁面を含み、
    前記第1の壁面から前記槽本体の軸線までの長さは、前記第2の壁面から前記槽本体の軸線までの長さより大きく、
    前記第1の壁面には、前記培地受入部の開口が設けられる、請求項の何れか一項に記載の細胞培養槽。
  8. 前記刃先は、前記開口と対面する、請求項に記載の細胞培養槽。
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