JP7136723B2 - 細胞培養装置 - Google Patents

Description

本発明は、細胞培養装置に関するものである。

近年、幹細胞研究および再生医療の進展、および、抗体医薬等のバイオ医薬の発展に伴い、細胞を大量に培養することが要求されている。細胞を大量に培養する際、フラスコまたはシャーレを用いることに代え、バイオリアクター等の培養槽を用いることが多くなってきた（例えば、特許文献１参照。）。

培養中の細胞は、他の細胞と接触すると接触による刺激によって悪影響を受ける可能性がある。そのため、培養中は培地中の細胞密度を最適にすることが望ましい。バイオリアクター等の培養槽を用いた従来の浮遊培養系においては、培地中の細胞密度を最適に保つために、所定の細胞密度に達する度に培地を交換したり培養を終了したりしている。

特開２０１１－１８８７７７号公報

培地を交換したり培養を終了したりする場合は、遠心分離によって、培養槽内の細胞を回収する必要がある。従来の浮遊培養系のように、所定の細胞密度に達する度に培地を交換したり培養を終了したりするのでは、遠心分離を頻繁に行う必要があり、作業者の手間とコストがかかるとともに、細菌およびウィルス等によって細胞培養系が汚染されるリスクを生じるという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、培地中の細胞密度を簡易に最適に保ち、細胞の生産効率の向上を図ることができる細胞培養装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、培地および細胞を収容可能な培養槽に前記培地を供給する供給部と、前記培養槽から前記培地および前記細胞を排出する排出部と、前記培養槽内の前記培地中の細胞密度を測定する観察部と、該観察部によって測定された前記細胞密度が予め設定した所定の閾値を超えた場合に、前記排出部によって前記培養槽から前記培地および前記細胞の一部を排出し、かつ、前記供給部によって前記培養槽に新たな前記培地を供給することにより、前記細胞密度を前記所定の閾値以下に低減させる制御部とを備える細胞培養装置である。

本態様によれば、培養槽に培地とともに細胞が収容されて細胞が培養されている状態で、観察部によって培養槽内の培地中の細胞密度が測定される。そして、観察部により、所定の閾値を超える細胞密度が測定されると、制御部により、排出部が制御されることによって培養槽から培地および細胞の一部が排出されるとともに、供給部が制御されることによって培養槽に新たな培地が供給される。これにより、培養槽内の培地中の細胞密度が所定の閾値以下に低減される。この結果、培地中の細胞密度を簡易に最適に保ち、細胞の生産効率の向上を図ることができる。また、細胞の培養中において、培養槽内の培地の一部が新しい培地に交換されることによって、培養槽内の培地の劣化を遅らせることができる。

上記態様においては、前記供給部が、前記培養槽に供給する前記培地を保持する培地保持容器と、前記培地保持容器と前記培養槽とを前記培地が流通可能に接続する供給管状部材とを備え、該供給管状部材に、前記培地保持容器から前記培養槽への前記培地の供給と非供給とを切り替える供給ポンプまたは供給バルブが設けられていることとしてもよい。

この構成によって、培地保持容器内に保持されている培地が供給管状部材を経由して培養槽に供給される。この場合において、供給ポンプまたは供給バルブを作動させるだけの簡易な構成で、培地保持容器から培養槽への培地の供給を開始したり停止したりすることができる。

上記態様においては、前記排出部が、前記培養槽から排出された前記培地および前記細胞を回収する培地回収容器と、前記培養槽と前記培地回収容器とを前記培地が流通可能に接続する排出管状部材とを備え、該排出管状部材に、前記培養槽から前記培地回収容器への前記培地および前記細胞の排出と非排出とを切り替える排出ポンプまたは排出バルブが設けられていることとしてもよい。

この構成によって、培養槽内の培地および細胞が排出管状部材を経由して培地回収容器に排出される。この場合において、排出ポンプまたは排出バルブを作動させるだけの簡易な構成で、培養槽から培地回収容器への培地よび細胞の排出を開始したり停止したりすることができる。

上記態様においては、前記排出部が、前記培養槽から排出された前記培地および前記細胞を回収する培地回収容器と、前記培養槽と前記培地回収容器とを前記培地および前記細胞が流通可能に接続する排出管状部材と、前記培地回収容器に陰圧をかける吸引ポンプとを備えることとしてもよい。

この構成によって、培養槽内の培地および細胞が排出管状部材を経由して培地回収容器に排出される。この場合において、吸引ポンプによって培地回収容器に陰圧をかけることにより、培養槽内の培地および細胞を培地回収容器へ引き込むことができる。また、吸引ポンプによる培地回収容器への陰圧の付与を解除することにより、培養槽内から培地回収容器へ培地および細胞が引き込まれるのを停止させることができる。したがって、吸引ポンプの作動を制御するだけの簡易な構成で、培養槽から培地回収容器への培地および細胞の排出を開始したり停止したりすることができる。

上記態様においては、前記培養槽内の前記培地を撹拌する撹拌機構を備え、前記制御部が、前記撹拌機構による前記培地の撹拌を停止した後、または、前記撹拌機構による前記培地の撹拌速度を遅くした後に、前記排出部によって前記培地および前記細胞を排出させる。

この構成によって、撹拌機構により、培養槽内の培地が撹拌される。この場合において、制御部により、培養槽内の培地および細胞を排出させる際に培地の撹拌を止めたり撹拌速度を遅くしたりしておくことによって、培地中の細胞を自重によって沈殿させ、培地中の細胞をまとめることができる。これにより、培地中に細胞が散乱している状態と比較して、細胞を効率よく排出することができる。

上記態様においては、前記制御部が、前記観察部により測定された前記細胞密度が前記所定の閾値を超えた場合に信号を発信し、前記供給部および前記排出部が、前記制御部から発せられた前記信号に基づいて制御されることとしてもよい。
この構成によって、培地中の細胞密度が所定の閾値を超えた場合において、供給部および排出部を迅速に作動させて、細胞密度を調整することができる。

上記態様においては、前記制御部が、前記供給部および前記排出部と有線または無線によって前記信号を送受信することとしてもよい。

本発明によれば、培地中の細胞密度を簡易に最適に保ち、細胞の生産効率の向上を図ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る細胞培養装置の概略構成図である。 図１の供給部の概略構成図である。 図１の排出部の概略構成図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る細胞培養装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態の第２変形例に係る供給部の概略構成図である。 本発明の一実施形態の第３変形例に係る供給部の概略構成図である。 本発明の一実施形態の第３変形例に係る別の供給部の概略構成図である。 本発明の一実施形態の第５変形例に係る別の排出部の概略構成図である。

本発明の一実施形態に係る細胞培養装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細胞培養装置１は、培地Ｗおよび細胞Ｓを収容可能な培養槽３に培地Ｗを供給する供給部５と、培養槽３から培地Ｗおよび細胞Ｓを排出する排出部７と、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度を測定する観察部９と、培養槽３内の培地Ｗを撹拌する撹拌機構１１と、供給部５、排出部７および観察部９を制御する制御部１３とを備えている。

培養槽３は、例えば、上面３ａが閉塞された有底筒状の容器である。この培養槽３は、光学的に透明な材質によって形成されている。培養槽３には、例えば図２に示すように、供給部５が接続される供給口３ｂが上面３ａに設けられている。また、培養槽３には、例えば図３に示すように、排出部７が接続される排出口３ｃが底面３ｄに設けられている。

供給部５は、例えば、図１および図２に示すように、培地Ｗを保持する培地保持容器１５と、培地保持容器１５と培養槽３とを繋ぐチューブ等の管状部材（供給管状部材）１７とを備えている。図２においては排出部７を省略している。
培地保持容器１５は、例えば、有底筒状の容器である。この培地保持容器１５は、培地Ｗを排出するための排出口１５ａを底面近傍に有している。

管状部材１７は、長手方向の一端が培地保持容器１５の排出口１５ａに接続され、長手方向の他端が培養槽３の供給口３ｂに接続され、培地保持容器１５から培養槽３へ培地Ｗを供給する流路を形成する。管状部材１７には、培地保持容器１５から培養槽３への培地Ｗの供給と非供給とを切り替えるペリスタポンプ等の送液ポンプ（供給ポンプ）１９が設けられている。

送液ポンプ１９は、制御部１３からの信号を受信する受信部（図示略）を有している。この送液ポンプ１９は、受信部が制御部１３からの信号を受信することによって作動のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる。送液ポンプ１９は、ＯＮ状態に切り替えられると培地保持容器１５内の培地Ｗを管状部材１７を経由させて培養槽３へ供給し、ＯＦＦ状態に切り替えられると培地保持容器１５から培養槽３への培地Ｗの供給を停止する。

排出部７は、例えば、図１および図３に示すように、培地Ｗおよび細胞Ｓを回収する培地回収容器２１と、培地回収容器２１と培養槽３とを繋ぐチューブ等の管状部材（排出管状部材）２３とを備えている。図３においては供給部５を省略している。

培地回収容器２１は、例えば、上面が閉塞された有底筒状の容器であり、培地Ｗとともに細胞Ｓが流入する流入口２１ａを上面に有している。この培地回収容器２１は、培養槽３よりも重力方向における下方に配置されている。

管状部材２３は、長手方向の一端が培養槽３の排出口３ｃに接続され、長手方向の他端が培地回収容器２１の流入口２１ａに接続され、培養槽３から培地回収容器２１へ培地Ｗとともに細胞Ｓを排出する流路を形成する。管状部材２３には、培養槽３から培地回収容器２１への培地Ｗおよび細胞Ｓの排出と非排出とを切り替えるバルブ等のゲート開閉部（排出バルブ）２５が設けられている。

ゲート開閉部２５は、制御部１３からの信号を受信する受信部（図示略）を有している。このゲート開閉部２５は、受信部が制御部１３からの信号を受信することによって開閉が切り替えられる。ゲート開閉部２５は、開状態に切り替えられると管状部材２３の流路を開放し、培養槽３内の培地Ｗおよび細胞Ｓを重力によって管状部材２３を経由させて培地回収容器２１へ排出し、ＯＦＦ状態に切り替えられると管状部材２３の流路を閉塞し、培養槽３から培地回収容器２１への培地Ｗおよび細胞Ｓの排出を停止する。

観察部９としては、培地中の細胞密度を測定する既存の技術を採用でき、例えば、複数の微小な反射要素が配列されたアレイを有する再帰性反射部材を備える構成を採用することができる。この観察部９は、例えば、培養槽３の側方に配置される対物レンズと、培養槽３の外部から対物レンズを経由して培養槽３内の培地Ｗに照明光を照射する照明光学系と、培養槽３を透過した照明光を反射によって入射経路と同一の経路を経由させて培養槽３に戻す再帰性反射部材と、培養槽３内の培地Ｗを再び透過した後に対物レンズによって集光された照明光を撮影する撮像部と、撮像部によって取得された画像に基づいて培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度を算出する画像解析部（いずれも図示略）とを備えている。

この観察部９によれば、照明光学系から培養槽３内の培地Ｗに照明光が照射されると、その培地Ｗを透過した照明光が、再帰性反射部材によって反射されることにより再帰性反射部材に入射した経路と同一の経路を経由して培養槽３に戻る。そして、培養槽３に戻された照明光が、培養槽３内の培地Ｗを再び透過した後、対物レンズによって集光されて撮像部によって撮影される。そして、画像解析部により、撮像部によって取得された画像中に含まれる細胞Ｓの数に基づいて、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度が算出される。

撹拌機構１１は、例えば、培養槽３の上面３ａを貫通することによって培養槽３内に挿入された撹拌軸２７と、撹拌軸２７に設けられた複数の撹拌翼２８と、撹拌軸２７を軸線回りに回転させるモータ２９とを備えている。

この撹拌機構１１は、モータ２９によって撹拌軸２７を軸線回りに回転させると、培地Ｗ中で撹拌軸２７と共に撹拌翼２８が回転することにより、培養槽３内の培地Ｗを撹拌することができる。そして、撹拌機構１１によって培地Ｗを撹拌することにより、培地Ｗ中において細胞Ｓを浮遊させることができる。

制御部１３は、例えば、タイマーと、ハードディスクドライブ等の記憶部と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）（いずれも図示略）とを備えている。制御部１３は、例えばＰＣ（Personal Computer）であってもよい。また、制御部１３は、図１に示すように、供給部５および排出部７に信号を送信する送信部１３ａを備えている。この制御部１３は、メモリに記憶されている制御プログラムをＣＰＵが実行することによって、以下の機能を実現する。

例えば、制御部１３は、観察部９を定期的に作動させ、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度を経時的に測定させる。また、制御部１３は、観察部９によって測定された細胞密度が予め設定しておいた閾値に達したときに、送信部１３ａによって排出部７および供給部５に駆動信号を送る。そして、制御部１３は、排出部７によって培養槽３から培地Ｗおよび細胞Ｓの一部を排出する一方、供給部５によって培養槽３に新たな培地Ｗを供給することにより、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度を所定の閾値以下に低減させる。

この制御部１３は、観察部９に隣接して配置されていてもよいし、観察部９とは離れて配置されていてもよい。また、制御部１３は、排出部７および供給部５の両方に同時に駆動信号を送信してもよいし、排出部７と供給部５とで時間差をつけて駆動信号を送信してもよい。例えば、制御部１３は、排出部７に駆動信号を送信してから一定時間後に供給部５に駆動信号を送信してもよい。また、例えば、制御部１３が排出部７と供給部５の両方に同時に駆動信号を送信し、排出部７が駆動信号を受信すると同時に作動する一方で、供給部５が駆動信号を受信してから一定時間後に作動してもよい。

また、制御部１３は、排出部７および供給部５の作動を開始させてから一定時間経過後に、これら排出部７および供給部５に停止信号を送信することによって、排出部７および供給部５の作動を停止させることとしてもよい。また、排出部７および供給部５が、それぞれ作動を開始してから一定時間経過後に自動的に作動を停止することとしてもよい。また、観察部９により検出される培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度が所定の閾値以下に低減したときに、制御部１３が排出部７および供給部５を停止させてもよい。
また、制御部１３は、排出部７および供給部５に対して、有線で信号を送信してもよいし、無線で信号を送信してもよい。

次に、本実施形態に係る細胞培養装置１の作用について説明する。
上記構成の細胞培養装置１によって細胞Ｓを培養する場合は、培養槽３に培地Ｗおよび細胞Ｓを収容し、撹拌機構１１によって培養槽３内の培地Ｗを撹拌することにより、培地Ｗ中において細胞Ｓを浮遊させる。

次いで、培養槽３内において細胞Ｓが培養されている状態で、制御部１３によって観察部９が制御され、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度が経時的に測定される。そして、観察部９によって所定の閾値を超える細胞密度が測定されると、制御部１３から排出部７および供給部５に駆動信号が送信される。

そして、制御部１３からの駆動信号をトリガにして、排出部７のゲート開閉部２５が開状態に切り替えられることにより、培養槽３内の培地Ｗおよび細胞Ｓの一部が管状部材２３を経由して培地回収容器２１へ排出される。また、制御部１３からの駆動信号をトリガにして、供給部５の送液ポンプ１９がＯＮ状態に切り替えられることにより、培地保持容器１５から管状部材１７を経由して培養槽３に新たな培地Ｗが供給される。これにより、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度が所定の閾値以下に低減される。

培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度が所定の閾値以下に低減すると、排出部７による培養槽３からの培地Ｗと細胞Ｓの排出、および、供給部５による培養槽３への新たな培地Ｗの供給が停止され、細胞Ｓの培養が継続される。そして、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度が所定の閾値を再び超えると、制御部１３によって排出部７および供給部５が制御されることにより、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度が所定の閾値以下に低減される。

したがって、本実施形態に係る細胞培養装置１によれば、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度を簡易に最適に保ち、細胞Ｓの生産効率の向上を図ることができる。また、細胞Ｓの培養中において、培養槽３内の培地Ｗの一部が新しい培地Ｗに交換されることにより、培養槽３内の培地Ｗの劣化を抑制することができる。

本実施形態においては、例えば、図４に示すように、培養槽３が、深さ方向の途中位置から底面３ｄに向かってテーパ状に窄むテーパ部３ｅを有することとしてもよい。
この構成によって、培養槽３の下部において浮遊する細胞Ｓがテーパ部３ｅの傾斜に倣って移動することにより、底面３ｄの排出口３ｃ付近に細胞Ｓを集め易い。したがって、細胞Ｓが回収し易くなる。

本実施形態は以下の構成に変形することができる。
第１変形例としては、制御部１３が、撹拌機構１１の駆動を制御することとしてもよい。この場合、制御部１３が、撹拌機構１１による培地Ｗの撹拌を停止した後、または、撹拌機構１１による培地Ｗの撹拌速度を遅くした後に、排出部７によって培養槽３内の培地Ｗおよび細胞Ｓの一部を排出させることとしてもよい。

本変形例によれば、制御部１３によって、培養槽３内の培地Ｗおよび細胞Ｓを排出させる際に培地Ｗの撹拌を止めたり撹拌速度を遅くしたりしておくことにより、培地Ｗ中の細胞Ｓを自重によって培養槽３の底面３ｄ付近に纏まった状態で沈殿させることができる。これにより、培地Ｗ中に細胞Ｓが散乱している状態と比較して、培養槽３の底面３ｄに配置されている排出口３ｃから細胞Ｓを効率よく排出することができる。

第２変形例としては、例えば、図５に示すように、培養槽３よりも重力方向における上方に培地保持容器１５を配置することとしてもよい。そして、重力により、培地保持容器１５から管状部材１７を経由させて培養槽３に培地Ｗを供給することとしてもよい。図５においては排出部７を省略している。

この場合、送液ポンプ１９に代えて、管状部材１７にその流路を開閉するためのバルブ等のゲート開閉部（供給バルブ）３１を設けることとしてもよい。また、ゲート開閉部３１は、制御部１３からの信号を受信する受信部（図示略）を有し、制御部１３からの信号を受信部が受信することによって開閉が切り替えられることとしてもよい。

本変形例によれば、ゲート開閉部３１が開状態に切り替えられると、管状部材１７の流路が開放され、培地保持容器１５内の培地Ｗが重力によって管状部材１７を経由して培養槽３に供給される。一方、ゲート開閉部３１が閉状態に切り替えられると、管状部材１７の流路が閉塞され、培地保持容器１５から培養槽３への培地Ｗの供給が停止される。
したがって、ゲート開閉部３１によって管状部材１７の流路を開閉するだけの簡易な構成により、培養槽３への培地Ｗの供給と非供給とを切り替えることができる。

第３変形例としては、供給部５が、培地保持容器１５内の培地Ｗの温度を制御する温度制御手段（図示略）を備えることとしてもよい。
温度制御手段によって、培地保持容器１５において、培地Ｗを培養に適した温度に保持したり保存に適した温度に保持したりすることができる。

本変形例においては、例えば、図６に示すように、供給部５が、培地保持容器１５に培地Ｗを供給する培地保持容器３３および管状部材３５をさらに備えることとしてもよい。以下、培地保持容器１５および管状部材１７を第１培地保持容器１５および第１管状部材１７ともいい、培地保持容器３３および管状部材３５を第２培地保持容器３３および第２管状部材３５ともいう。図６においては排出部７を省略している。

第２培地保持容器３３および第２管状部材３５は、第１培地保持容器１５および第１管状部材１７と同様の構成を有することとしてもよい。例えば、第２培地保持容器３３が、底面近傍に排出口３３ａを有することとしてもよい。また、第２管状部材３５が、第２培地保持容器３３から第１培地保持容器１５への培地Ｗの供給と非供給とを切り替えるペリスタポンプ等の送液ポンプ３７を有することとしてもよい。

この場合、温度制御手段によって、第１培地保持容器１５は、培地Ｗを細胞Ｓ培養に適した温度、例えば３７℃に保持することができることとし、もう一方の第２培地保持容器３３は、培地Ｗを保存に適した温度、例えば４℃に保持することができることとしてもよい。

第２培地保持容器３３において培地Ｗを例えば４℃に保持しておくことにより、培地Ｗの劣化を防ぐことができる。また、第２培地保持容器３３から第１培地保持容器１５に供給されてきた培地Ｗを第１培地保持容器１５において例えば３７℃まで温めることにより、培養に適した温度の培地Ｗを培養槽３に供給することができ、温度変化による細胞Ｓへのストレスを低減することができる。

本変形例においては、例えば、図７に示すように、第１培地保持容器１５よりも重力方向における上方に第２培地保持容器３３を配置することとしてもよい。そして、重力によって、第２培地保持容器３３から第２管状部材３５を経由させて第１培地保持容器１５に培地Ｗを供給することとしてもよい。図７においては排出部７を省略している。

この場合、送液ポンプ１９に代えて、管状部材１７にゲート開閉部３１を設け、また、送液ポンプ３７に代えて、第２管状部材３５にその流路を開閉するためのバルブ等のゲート開閉部３９を設けることとしてもよい。そして、制御部１３によって、ゲート開閉部３１による第１管状部材１７の流路の開閉、および、ゲート開閉部３９による第２管状部材３５の流路の開閉をそれぞれ制御することとしてもよい。

第４変形例としては、排出部７が、ゲート開閉部２５に代えて、管状部材２３に設けられた送液ポンプ等の排出ポンプ（図示略）を備えることとしてもよい。
この場合、培地回収容器２１は、培養槽３よりも重力方向における下方に配置されている必要はないので任意の位置に配置できる。
この構成においては、制御部１３からの信号を排出ポンプの受信部が受信することによって、排出ポンプの作動のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられ、培養槽３からの培地Ｗの排出が制御されることとしてもよい。

第５変形例としては、排出部７が、ゲート開閉部２５に代えて、例えば、図８に示すように、培地回収容器２１に陰圧をかける吸引ポンプ４１等の陰圧供給手段を備えることとしてもよい。図８においては供給部５を省略している。

この場合、吸引ポンプ４１が受信部（図示略）を有し、受信部が制御部１３からの信号を受信することによって、吸引ポンプ４１の作動のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられることとしてもよい。そして、吸引ポンプ４１がＯＮ状態に切り替わると、培地回収容器２１に陰圧がかけられることによって培養槽３内の培地Ｗおよび細胞Ｓが管状部材２３を経由して培地回収容器２１に吸引され、吸引ポンプ４１がＯＦＦ状態に切り替わると、培養槽３内の培地Ｗおよび細胞Ｓの吸引が停止されることとしてもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本発明を上記実施形態および変形例に適用したものに限定されることなく、これらの実施形態および変形例を適宜組み合わせた実施形態に適用してもよく、特に限定されるものではない。

また、本実施形態においては、観察部９として、再帰性反射部材を備える構成を採用することとしたが、これに代えて、例えば、ステレオ光学系を備える構成、または、内視鏡観察光学系を備える構成等を採用することができる。また、培地Ｗの濁度を測定する構成を採用することとしてもよい。

内視鏡観察光学系を備える構成としては、観察部９が、例えば、培養槽３内の細胞Ｓに照射する照明光を発生する照明部と、照明光が照射された細胞Ｓからの観察光を結像させる結像光学系と、結像光学系により結像された観察光を撮影する撮像部と、照明光および観察光を透過可能な透明部を有し、照明部、結像光学系および撮像部を収容する筐体とを備える内視鏡と、撮像部によって取得された画像を処理する画像処理部（いずれも図示略。）とを備えることとすればよい。

この場合、培養槽３内の培地Ｗ中に筐体を挿入し、培地Ｗ中に浮遊している細胞Ｓに対して筐体内の照明部から筐体の透明部を透過させて照明光を照射する。そして、照明光が照射された細胞Ｓから透明部を透過することにより筐体内に入射した観察光を結像光学系によって結像し、観察光の光学像を撮像部によって撮影する。そして、画像処理部により、内視鏡によって取得された画像内に含まれる細胞Ｓの数に基づいて、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度を推定することとしてもよい。

ステレオ測定光学系を備える構成としては、観察部９が、例えば、培地Ｗ中に浮遊している同一の細胞Ｓに対して、異なる視点から見た互いに視差がある２つの像を結像させるステレオ光学系と、ステレオ光学系によって結像された２つの像をそれぞれ撮影する撮像部とを備えるステレオ撮像光学系と、ステレオ撮像光学系を収容する光学的に透明な筐体と、ステレオ撮像光学系によって取得された複数の画像に基づいて培養槽３内の細胞密度を算出する画像解析部とを備えることとしてもよい。

この場合、培養槽３内の培地Ｗ中に筐体を挿入し、培地Ｗ中に浮遊している同一の細胞Ｓに対して、筐体内のステレオ光学系によって異なる視点から見た互いに視差がある２つの像を結像させ、結像した２つの像を撮像部によって撮像する。そして、画像解析部により、撮像部によって取得された２つの像の各画像に含まれている細胞Ｓの位置を特定し、所定の領域内に存在する細胞Ｓの数に基づいて、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度を算出することとしてもよい。

培養槽３内の培地Ｗの濁度を測定する構成としては、観察部９が、例えば、培養槽３内の培地Ｗに照明光を照射する光源と、培地Ｗを透過した照明光を受光する受光部と、受光部によって受光された光の透過度を指標にすることによって、培養槽３内の培地Ｗ中の細胞密度を測定する演算処理部（いずれも図示略）とを備えることとしてもよい。

また、上記実施形態においては、光学的に透明な材質によって形成された有底円筒状の培養槽３を例示して説明したが、培養槽は、袋状、球状または箱状等、任意の形状のものを採用することができる。例えば、使い捨て可能な袋状の培養槽を採用することとしてもよい。また、培養槽は、硬質またはビニール等の軟質等、任意の材質のものを採用することができる。また、培養槽３は、全体が透明である必要はなく、培養槽３が照明光および観察光等の光を透過させる透明部を部分的に有するものであってもよい。

また、上記実施形態においては、撹拌機構として、モータ２９が撹拌軸２７を軸線回りに回転させる態様を示したが、マグネティックスターラーのように培養槽３内部に配置された撹拌子を培養槽３外部からの磁力により回転させてもよい。培養槽３の底面３ｄから培養液Ｗまたは気体を供給することによって上昇流を発生させることにより、培養液Ｗを撹拌してもよい。できるだけ細胞Ｓにストレスを与えずに細胞Ｓを浮遊させることができる機構が好ましい。

図２および図６の供給部５において、培地保持容器１５，３３が排出口１５ａ，３３ａを底面近傍に有している例を示したが、排出口１５ａ，３３ａが底面近傍でない場所に開口していてもよい。この場合、排出口１５ａから管状部材１７を培養槽３の内部に挿入すればよい。管状部材１７，３５の開口端を培地保持容器１５，３３の底面近傍に配置することが好ましい。

１ 細胞培養装置
５ 供給部
７ 排出部
９ 観察部
１１ 撹拌機構
１３ 制御部
１５ 第１培地保持容器（培地保持容器）
１７ 第１管状部材（供給管状部材）
１９ 送液ポンプ（供給ポンプ）
２１ 培地回収容器
２３ 管状部材（排出管状部材）
２５ ゲート開閉部（排出バルブ）
３１ ゲート開閉部（供給バルブ）
４１ 吸引ポンプ
Ｓ 細胞
Ｗ 培地

Claims (6)

1. 培地および細胞を収容可能な培養槽に前記培地を供給する供給部と、
   前記培養槽から前記培地および前記細胞を排出する排出部と、
   前記培養槽内の前記培地中の細胞密度を測定する観察部と、
   該観察部によって測定された前記細胞密度が予め設定した所定の閾値を超えた場合に、前記排出部によって前記培養槽から前記培地および前記細胞の一部を排出し、かつ、前記供給部によって前記培養槽に新たな前記培地を供給することにより、前記細胞密度を前記所定の閾値以下に低減させる制御部と、
   前記培養槽内の前記培地を撹拌する撹拌機構とを備え、
   前記制御部が、前記撹拌機構による前記培地の撹拌を停止した後、または、前記撹拌機構による前記培地の撹拌速度を遅くした後に、前記排出部によって前記培地および前記細胞を排出させる細胞培養装置。
2. 前記供給部が、前記培養槽に供給する前記培地を保持する培地保持容器と、前記培地保持容器と前記培養槽とを前記培地が流通可能に接続する供給管状部材とを備え、
   該供給管状部材に、前記培地保持容器から前記培養槽への前記培地の供給と非供給とを切り替える供給ポンプまたは供給バルブが設けられている請求項１に記載の細胞培養装置。
3. 前記排出部が、前記培養槽から排出された前記培地および前記細胞を回収する培地回収容器と、前記培養槽と前記培地回収容器とを前記培地が流通可能に接続する排出管状部材とを備え、
   該排出管状部材に、前記培養槽から前記培地回収容器への前記培地および前記細胞の排出と非排出とを切り替える排出ポンプまたは排出バルブが設けられている請求項１または請求項２に記載の細胞培養装置。
4. 前記排出部が、前記培養槽から排出された前記培地および前記細胞を回収する培地回収容器と、前記培養槽と前記培地回収容器とを前記培地および前記細胞が流通可能に接続する排出管状部材と、前記培地回収容器に陰圧をかける吸引ポンプとを備える請求項１または請求項２に記載の細胞培養装置。
5. 前記制御部が、前記観察部により測定された前記細胞密度が前記所定の閾値を超えた場合に信号を発信し、
   前記供給部および前記排出部が、前記制御部から発せられた前記信号に基づいて制御される請求項１から請求項４のいずれかに記載の細胞培養装置。
6. 前記制御部が、前記供給部および前記排出部と有線または無線によって前記信号を送受信する請求項５に記載の細胞培養装置。

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