JP7478546B2 - Cultivation system, culture device, and multi-layer culture vessel operation device - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 平成30年10月10日~12日に、パシフィコ横浜で開催された「再生医療JAPAN 2018」にて発表Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act Announced at "Regenerative Medicine JAPAN 2018" held at Pacifico Yokohama from October 10 to 12, 2018
特許法第30条第2項適用 平成31年2月20日~22日に、インテックス大阪で開催された「第5回インターフェックス大阪」にて発表Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act Announced at the 5th Interphex Osaka held at Intex Osaka from February 20th to 22nd, 2019
本発明は、複数のトレイを内蔵する多層培養容器を用いて細胞を培養することができ、かつ、細胞培養と同一空間内で多層培養容器を操作することもできる、培養システム、培養方法、および多層培養容器操作装置に関する。 The present invention relates to a culture system, a culture method, and a multi-layer culture vessel operation device that can culture cells using a multi-layer culture vessel that contains multiple trays, and that can also operate the multi-layer culture vessel in the same space as the cell culture.
従来、小型で効率よく大量の細胞を培養するために、複数のトレイを積層した多層培養容器を用いて細胞培養を行う技術が知られている(たとえば特許文献1参照)。また、このように多層培養容器を用いて細胞培養を行う場合に、作業者の負担を軽減するため、培養液などを多層培養容器に導入または多層培養容器から回収する際に多層培養容器を保持し回転させるハンドリング操作を行う装置が知られている(特許文献2参照)。 Conventionally, a technology for cell culture using a multi-layer culture vessel in which multiple trays are stacked is known in order to culture a large amount of cells efficiently in a small size (see, for example, Patent Document 1). In addition, when culturing cells using such a multi-layer culture vessel, a device is known that performs a handling operation to hold and rotate the multi-layer culture vessel when introducing culture medium or the like into or recovering it from the multi-layer culture vessel in order to reduce the burden on the operator (see Patent Document 2).
多層培養容器を用いて細胞培養を行う場合には、多層培養容器を操作して多層培養容器に培養液を充填し、培養器に多層培養容器を入れて細胞培養を行い、細胞培養後に多層培養容器を操作して多層培養容器から培養液を排出し、さらに、細胞剥離のために多層培養容器を操作して多層培養容器にトリプシン等の剥離液を充填し、多層培養容器を揺動する操作をして細胞剥離を行い、細胞剥離後に多層培養容器を操作して多層培養容器から細胞を含むトリプシン等の剥離液を回収するという一連の作業が行われる。
しかしながら、このような作業は作業者の負担が多いため、上述した特許文献2のように、多層培養容器のハンドリング操作を行う装置が知られているが、ハンドリング操作のためには一定の広さの空間が必要となり、コストの面から、ハンドリング操作は培養器の外で行われることが多かった。しかしながら、培養液やトリプシン等の剥離液を多層培養容器に充填及び排出する際や、多層培養容器内の細胞を顕微鏡で観察する際、細胞を含むトリプシン等の剥離液を多層培養容器から回収する際に、多層培養容器を培養器の外へと取り出してしまうと、温度が低下することによる細胞培養への影響や、多層培養装置に繋ぐ送液管を切り替える作業などによりコンタミネーションを引き起こすおそれがあるため、多層培養容器を培養器の中に入れたままの状態で、多層培養容器の操作と細胞培養とを同一空間内において一連で行うことができる装置が望まれていた。
When cell culture is performed using a multi-layer culture vessel, a series of operations are performed, including manipulating the multi-layer culture vessel to fill it with culture medium, placing the multi-layer culture vessel in an incubator to perform cell culture, manipulating the multi-layer culture vessel after cell culture to drain the culture medium from the multi-layer culture vessel, manipulating the multi-layer culture vessel to fill it with a detachment liquid such as trypsin for cell detachment, rocking the multi-layer culture vessel to perform cell detachment, and manipulating the multi-layer culture vessel after cell detachment to recover the detachment liquid such as trypsin containing the cells from the multi-layer culture vessel.
However, such work places a heavy burden on the operator, and therefore, as in the above-mentioned Patent Document 2, an apparatus for handling the multi-layer culture vessel is known, but a certain amount of space is required for the handling operation, and from the viewpoint of cost, the handling operation is often performed outside the incubator. However, when filling and discharging the culture medium or the detachment solution such as trypsin into the multi-layer culture vessel, when observing the cells in the multi-layer culture vessel under a microscope, when the multi-layer culture vessel is taken out of the incubator, there is a risk of contamination due to the influence on the cell culture caused by the drop in temperature and the operation of switching the liquid supply pipe connected to the multi-layer culture device, etc., so there was a demand for an apparatus that can perform the operation of the multi-layer culture vessel and the cell culture in a series in the same space while the multi-layer culture vessel is still in the incubator.
本発明は、多層培養容器の操作と細胞観察と細胞培養とを同一空間内で一連して行うことで、作業者の負担を抑えることができるとともに、温度変化による悪影響を防止し、またコンタミネーションを有効に防止することができる、培養システム、培養装置、および多層培養容器操作装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a culture system, a culture device, and a multi-layer culture vessel operating device that can reduce the burden on the operator by performing operation of the multi-layer culture vessel, cell observation, and cell culture in the same space, while preventing the adverse effects of temperature changes and effectively preventing contamination.
本発明に係る培養システムは、複数のトレイを内蔵する多層培養容器を内部空間に収容する筐体と前記多層培養容器を前記内部空間に収容したままの状態で操作する操作部と、を有し、前記多層培養容器は送液管と連通しており、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することができる。
上記培養システムにおいて、前記操作部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有するように構成することができる。
上記培養システムにおいて、前記操作部は、前記送液管と前記多層培養容器との連通路の開閉を行う開閉部を有するように構成することができる。
上記培養システムにおいて、前記多層培養容器の内部と外部との間にエアフィルタを有し、前記操作部は、前記エアフィルタと前記多層培養容器との連通路の開閉を行う開閉部を有するように構成することができる。
上記培養システムにおいて、前記筐体は、前記送液管が筐体を貫通する挿通部を有し、前記挿通部および前記送液管を介して、筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記多層培養容器内から流体を筐体外部へと排出するように構成することができる。
上記培養システムにおいて、前記送液管が筐体外部に存在する複数の容器または装置に切り替え可能に接続するように構成することができる。
上記培養システムにおいて、前記複数の容器にそれぞれ連通する複数の個別送液管が、前記多層培養容器と連通する共通送液管と連通しており、前記個別送液管上、または、前記個別送液管と前記共通送液管との合流地点に弁が設置されており、当該弁を制御することで、前記個別送液管と前記共通送液管との連通状態が制御可能となっているように構成することができる。
上記培養システムにおいて、前記多層培養容器の下側に、前記多層培養容器の内部を撮像する観察装置をさらに有するように構成することができる。
The culture system of the present invention has a housing that houses a multi-layer culture vessel having multiple trays built in it in its internal space, and an operating unit that operates the multi-layer culture vessel while it is still housed in the internal space, and the multi-layer culture vessel is connected to a fluid supply tube, and fluid material can be introduced into the multi-layer culture vessel from outside the housing via the fluid supply tube, or fluid can be discharged from within the multi-layer culture vessel to the outside of the housing via the fluid supply tube.
In the above culture system, the operation unit can be configured to have a rotation unit that rotates or rocks the multi-layer culture vessel.
In the above culture system, the operation unit can be configured to have an opening/closing unit that opens and closes a communication passage between the liquid transfer tube and the multi-layer culture vessel.
In the above-mentioned culture system, an air filter can be provided between the inside and outside of the multi-layer culture vessel, and the operating unit can be configured to have an opening/closing unit that opens and closes the communication passage between the air filter and the multi-layer culture vessel.
In the above-mentioned culture system, the housing has an insertion portion through which the fluid supply tube passes through the housing, and can be configured to introduce fluid material from outside the housing into the multi-layer culture vessel via the insertion portion and the fluid supply tube, or to discharge fluid from within the multi-layer culture vessel to the outside of the housing.
In the above culture system, the liquid supply tube can be configured to be switchably connected to a plurality of containers or devices present outside the housing.
In the above-mentioned culture system, a plurality of individual fluid supply pipes each connected to a plurality of containers are connected to a common fluid supply pipe connected to the multi-layer culture container, and a valve is installed on the individual fluid supply pipe or at the junction of the individual fluid supply pipe and the common fluid supply pipe, and the communication state between the individual fluid supply pipe and the common fluid supply pipe can be controlled by controlling the valve.
The above culture system can be configured to further include an observation device below the multi-layer culture vessel for capturing an image of the inside of the multi-layer culture vessel.
本発明に係る培養装置は、複数のトレイを内蔵する多層培養容器を内部空間に収容する筐体と、前記多層培養容器を前記内部空間に収容したままの状態で操作する操作部と、を有し、前記多層培養容器は送液管と連通しており、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することができる。
上記培養装置において、前記操作部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有するように構成することができる。
上記培養装置において、前記操作部は、前記送液管と前記多層培養容器との連通路開閉を行う開閉部を有するように構成することができる。
The culture device of the present invention has a housing that houses a multi-layer culture vessel having multiple trays built in it in its internal space, and an operating unit that operates the multi-layer culture vessel while it is still housed in the internal space, and the multi-layer culture vessel is connected to a fluid supply tube, so that fluid material can be introduced into the multi-layer culture vessel from outside the housing via the fluid supply tube, or fluid can be discharged from within the multi-layer culture vessel to the outside of the housing via the fluid supply tube.
In the above culture device, the operation unit can be configured to have a rotation unit that rotates or rocks the multi-layer culture vessel.
In the above culture device, the operation unit can be configured to have an opening/closing unit that opens and closes a communication passage between the liquid transfer tube and the multi-layer culture vessel.
本発明に係る多層培養容器操作装置は、複数のトレイを内蔵する多層培養容器を操作する操作部を有し、筐体内に収容される多層培養容器操作装置であって、前記多層培養容器は、前記筐体内において送液管と連通しており、前記操作部は、前記筐体内に前記多層培養容器を収容したままの状態で、前記多層培養容器を操作可能であり、前記操作部により前記多層培養容器を操作することで、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することができる。
上記多層培養容器操作装置において、前記操作部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有するように構成することができる。
上記多層培養容器操作装置において、前記回転部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転軸として、第1回転軸および第2回転軸を有し、前記第1回転軸および前記第2回転軸が前記多層培養容器を通過する回転軸となるように、前記回転部が構成されるように構成することができる。
上記多層培養容器操作装置において、前記操作部は、前記送液管と前記多層培養容器との連通路開閉を行う開閉部を有するように構成することができる。
上記多層培養容器操作装置において、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入する際に、前記多層培養容器における前記流体材料の液面を検知する液面センサーをさらに有するように構成することができる。
上記多層培養容器操作装置において、前記液面センサーは、前記多層培養容器において前記流体材料が所定量導入されたことを示す第1水位まで到達したかを検知する第1液面センサー、または、前記第1水位よりも下側の水位であり、前記流体材料の容量が所定量に近づいていることを示す第2水位まで前記流体材料が到達したかを検知する第2液面センサーを有するように構成することができる。
The multi-layer culture vessel operating device of the present invention has an operating unit for operating a multi-layer culture vessel incorporating a plurality of trays, and is housed within a housing, wherein the multi-layer culture vessel is connected to a fluid supply tube within the housing, and the operating unit is capable of operating the multi-layer culture vessel while the multi-layer culture vessel remains housed within the housing, and by operating the multi-layer culture vessel with the operating unit, it is possible to introduce fluid material from outside the housing into the multi-layer culture vessel via the fluid supply tube, or to discharge fluid from within the multi-layer culture vessel to the outside of the housing via the fluid supply tube.
In the above multi-layer culture vessel manipulation device, the manipulation section can be configured to have a rotation section that rotates or rocks the multi-layer culture vessel.
In the above-mentioned multi-layer culture vessel manipulation device, the rotating unit can be configured to have a first rotation axis and a second rotation axis as rotation axes for rotating or rocking the multi-layer culture vessel, and the rotating unit can be configured so that the first rotation axis and the second rotation axis are rotation axes passing through the multi-layer culture vessel.
In the above multi-layer culture vessel operating device, the operating section can be configured to have an opening/closing section that opens and closes a communication passage between the liquid supply pipe and the multi-layer culture vessel.
The above-mentioned multi-layer culture vessel operating device can be configured to further have a liquid level sensor that detects the liquid level of the fluid material in the multi-layer culture vessel when the fluid material is introduced into the multi-layer culture vessel from outside the housing via the liquid delivery pipe.
In the above-mentioned multi-layer culture vessel operating device, the liquid level sensor can be configured to have a first liquid level sensor that detects whether the fluid material has reached a first water level indicating that a predetermined amount of the fluid material has been introduced into the multi-layer culture vessel, or a second liquid level sensor that detects whether the fluid material has reached a second water level that is lower than the first water level and indicates that the volume of the fluid material is approaching a predetermined amount.
本発明によれば、多層培養容器の操作と細胞培養とを同一空間内で一連して行うことができるため、作業者の負担を抑えることができるとともに、温度変化による悪影響を防止し、また、コンタミネーションを有効に防止することができる。 According to the present invention, the operation of the multi-layer culture vessel and cell culture can be performed consecutively in the same space, which reduces the burden on the operator, prevents adverse effects due to temperature changes, and effectively prevents contamination.
本発明に係る培養システム、培養装置、および多層培養容器操作装置の実施形態を図に基づいて説明する。 Embodiments of the culture system, culture device, and multi-layer culture vessel operating device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
《第1実施形態》
図1は、第1実施形態に係る培養システム1の構成を示すブロック図であり、図2は、第1実施形態に係る培養装置10を示す斜視図である。第1実施形態に係る培養システム1は、図1に示すように、多層培養容器12を収容する培養装置10と、培養液またはトリプシン等の剥離液を液送する送液ポンプ20、70と、培養液またはトリプシン等の剥離液の流量を計測する流量計30と、培養液またはトリプシン等の剥離液を供給または回収するための容器40,50,80と、遠心分離装置60とを有している。
First Embodiment
Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of a culture system 1 according to the first embodiment, and Fig. 2 is a perspective view showing a culture device 10 according to the first embodiment. As shown in Fig. 1, the culture system 1 according to the first embodiment includes a culture device 10 that accommodates a multilayer culture vessel 12, liquid delivery pumps 20 and 70 that deliver a culture solution or a detachment solution such as trypsin, a flowmeter 30 that measures the flow rate of the culture solution or the detachment solution such as trypsin, containers 40, 50, and 80 for supplying or recovering the culture solution or the detachment solution such as trypsin, and a centrifugal separator 60.
また、培養システム1は、図1に示すように、各構成が送液管3a~3gを介して連通しているとともに、バルブ2a~2dにより培養液またはトリプシン等の剥離液が液送される流路(送液管3a~3g)を切換可能となっている。なお、バルブ2a~2dの切り替えは、作業者が手動で行う構成としてもよいし、機械により自動で切り換えを行う構成としてもよい。 As shown in FIG. 1, the culture system 1 has each component connected via liquid supply pipes 3a-3g, and the flow paths (liquid supply pipes 3a-3g) through which the culture solution or the detachment solution such as trypsin is supplied can be switched by valves 2a-2d. Note that the valves 2a-2d may be switched manually by an operator, or automatically by a machine.
培養装置10は、図1および図2に示すように、筐体11と、多層培養容器12と、送液管13と、操作部14と、挿通部15と、温度調整部16と、ガス濃度調整部171と、pH調整部172と、制御部18と、入力部19とを有する。図2に示すように、培養装置10は、筐体11の内部空間S内に多層培養容器12を収容している。筐体11は、開閉可能とすることができるが、細胞培養を行う際は密閉状態で使用される。筐体11の内部空間Sの大きさは、特に限定されないが、後述するように、操作部14により多層培養容器12を回転または揺動させることができるように、多層培養容器12の大きさに応じて適宜設計される。 As shown in Figs. 1 and 2, the culture device 10 has a housing 11, a multi-layer culture vessel 12, a liquid supply pipe 13, an operation unit 14, an insertion unit 15, a temperature adjustment unit 16, a gas concentration adjustment unit 171, a pH adjustment unit 172, a control unit 18, and an input unit 19. As shown in Fig. 2, the culture device 10 accommodates the multi-layer culture vessel 12 in the internal space S of the housing 11. The housing 11 can be opened and closed, but is used in a sealed state when culturing cells. The size of the internal space S of the housing 11 is not particularly limited, but is appropriately designed according to the size of the multi-layer culture vessel 12 so that the multi-layer culture vessel 12 can be rotated or rocked by the operation unit 14, as described below.
ここで、第1実施形態に係る多層培養容器12について説明する。図3(A)は、第1実施形態に係る多層培養容器12を説明するための斜視図であり、多層培養容器12を、図2に示す左側から右側に向けて見た概要図である。また、図3(B)は、図3(A)のIIIB-IIIBに沿う多層培養容器12の断面概要図であり、図3(C)は、図3(A)のIIIC-IIICに沿う多層培養容器12の断面概要図である。なお、図3(A)では、説明の便宜のため、トレイ121の壁部1211の記載は省略している。多層培養容器12は、細胞を効率良く培養するために、図3(A)~(C)に示すように、複数のトレイ121が積層された構成となっている。また、多層培養容器12の各トレイ121には、図3(A)に示すように、四隅のうち二隅に、孔がそれぞれ開けられている。これにより、多層培養容器12は、図3(A)に示すように、複数のトレイ121がそれぞれ空間的に連通するとともに、接続部122を介して送液管13と、また、接続部123を介してエアフィルタ133とそれぞれ空間的に連通している。さらに、送液管13のうち多層培養容器12の接続部122に近い部分にはクランプ131が設けられており、クランプ131を開くことで、送液管13を介して、多層培養容器12内に培養液やトリプシン等の剥離液を導入し、あるいは、多層培養容器12内から培養液やトリプシン等の剥離液を排出することができる。また、多層培養容器12は、接続部123を介してエアフィルタ133と連通している。エアフィルタ133は、空気を通過させるが、多層培養容器12への細菌の混入を遮断するフィルタであり、多層培養容器12の内部と外部との間に配置されている。本実施形態では、エアフィルタ133と接続部123との間にもクランプ132が存在し、クランプ132の開閉を制御することで、多層培養容器12への空気の取り込みや排出が可能となっている。 Here, the multi-layer culture vessel 12 according to the first embodiment will be described. FIG. 3(A) is a perspective view for explaining the multi-layer culture vessel 12 according to the first embodiment, and is a schematic diagram of the multi-layer culture vessel 12 viewed from the left side to the right side shown in FIG. 2. FIG. 3(B) is a schematic cross-sectional view of the multi-layer culture vessel 12 along IIIB-IIIB in FIG. 3(A), and FIG. 3(C) is a schematic cross-sectional view of the multi-layer culture vessel 12 along IIIC-IIIC in FIG. 3(A). In FIG. 3(A), the wall portion 1211 of the tray 121 is omitted for convenience of explanation. The multi-layer culture vessel 12 is configured such that a plurality of trays 121 are stacked as shown in FIG. 3(A) to (C) in order to efficiently culture cells. In addition, holes are opened in two of the four corners of each tray 121 of the multi-layer culture vessel 12 as shown in FIG. 3(A). As a result, in the multi-layer culture vessel 12, as shown in FIG. 3(A), a plurality of trays 121 are spatially connected to each other, and the multi-layer culture vessel 12 is spatially connected to the liquid supply tube 13 via the connection part 122 and to the air filter 133 via the connection part 123. Furthermore, a clamp 131 is provided in a portion of the liquid supply tube 13 close to the connection part 122 of the multi-layer culture vessel 12, and by opening the clamp 131, a culture medium or a detachment liquid such as trypsin can be introduced into the multi-layer culture vessel 12 through the liquid supply tube 13, or a detachment liquid such as culture medium or trypsin can be discharged from the multi-layer culture vessel 12. Furthermore, the multi-layer culture vessel 12 is connected to the air filter 133 via the connection part 123. The air filter 133 is a filter that allows air to pass but blocks the intrusion of bacteria into the multi-layer culture vessel 12, and is disposed between the inside and outside of the multi-layer culture vessel 12. In this embodiment, a clamp 132 is also present between the air filter 133 and the connection part 123, and air can be taken in and discharged from the multi-layer culture vessel 12 by controlling the opening and closing of the clamp 132.
多層培養容器12を用いて細胞培養を行う場合、たとえば、多層培養容器12が図3(C)に示す状態から図4(A)に示す状態となるように、多層培養容器12を、反時計回りに90°ほど回転させる。そして、クランプ131およびクランプ132を開き、エアフィルタ133から多層培養容器12内の空気を外部へと排出可能とした状態で、送液管13を介して多層培養容器12内に細胞を懸濁した培養液を導入する。次いで、クランプ132を閉じて、多層培養容器12を時計回りで180°ほど回転した後に、図4(B)に示すように、多層培養容器12を直立に戻すと、多層培養容器12の各トレイ121に培養液が分配される。そして、クランプ131を閉じ、各トレイ121で細胞培養が行われる。細胞培養時は、クランプ132も閉じた状態のままとされる(多層培養容器12の種類によっては、クランプ132を開けた状態で培養することもできる。)。なお、図4は、多層培養容器12における各トレイ121への流体材料の分配方法を説明するための図である。また、図4(A)は、図3(C)と同様に、図3(A)のIIIC-IIICに沿う多層培養容器12の断面概要図であり、図4(B)は、図3(B)と同様に、図3(A)のIIIB-IIIBに沿う多層培養容器12の断面概要図である。 When cell culture is performed using the multi-layer culture vessel 12, for example, the multi-layer culture vessel 12 is rotated counterclockwise by about 90° so that the multi-layer culture vessel 12 changes from the state shown in FIG. 3(C) to the state shown in FIG. 4(A). Then, the clamps 131 and 132 are opened, and the air in the multi-layer culture vessel 12 can be discharged to the outside through the air filter 133, and a culture medium in which cells are suspended is introduced into the multi-layer culture vessel 12 through the liquid supply tube 13. Next, the clamps 132 are closed, and the multi-layer culture vessel 12 is rotated clockwise by about 180°, and then the multi-layer culture vessel 12 is returned to an upright position as shown in FIG. 4(B), and the culture medium is distributed to each tray 121 of the multi-layer culture vessel 12. Then, the clamps 131 are closed, and cell culture is performed in each tray 121. During cell culture, the clamps 132 are also kept closed (depending on the type of the multi-layer culture vessel 12, culture can also be performed with the clamps 132 open). FIG. 4 is a diagram for explaining a method of distributing fluid materials to each tray 121 in the multi-layer culture vessel 12. Similarly to FIG. 3(C), FIG. 4(A) is a schematic cross-sectional view of the multi-layer culture vessel 12 taken along IIIC-IIIC in FIG. 3(A), and FIG. 4(B) is a schematic cross-sectional view of the multi-layer culture vessel 12 taken along IIIB-IIIB in FIG. 3(A), similar to FIG. 3(B).
また、細胞培養後には、培養液を多層培養容器12から排出する培養液排出処理、多層培養容器12の各トレイ121の底面に付着した細胞を剥離するためにトリプシン等の剥離液を多層培養容器12に導入するトリプシン等の剥離液導入処理、および剥離した細胞を含むトリプシン等の剥離液を多層培養容器12から回収するトリプシン等の剥離液回収処理が行われる。これら流体材料(培養前の培養液やリプシン液などの剥離液を含む。以下同様。)や流体(培養後の培養液や剥離した細胞を含むトリプシン等の剥離液)の処理においても、多層培養容器12を回転または揺動するなどして流体材料を導入または排出する作業や、クランプ131,132を開閉する作業が必要となる。 After cell culture, a culture medium discharge process is performed to discharge the culture medium from the multilayer culture vessel 12, a trypsin or other detachment liquid introduction process is performed to introduce a trypsin or other detachment liquid into the multilayer culture vessel 12 to detach the cells attached to the bottom surface of each tray 121 of the multilayer culture vessel 12, and a trypsin or other detachment liquid recovery process is performed to recover the trypsin or other detachment liquid containing the detached cells from the multilayer culture vessel 12. The treatment of these fluid materials (including culture medium before culture and detachment liquid such as trypsin liquid; the same applies below) and fluids (culture medium after culture and detachment liquid such as trypsin containing the detached cells) also requires the introduction or discharge of fluid materials by rotating or rocking the multilayer culture vessel 12, and the opening and closing of the clamps 131 and 132.
作業者が手作業で多層培養容器12を操作する場合、培養液やトリプシン等の剥離液を含む多層培養容器12は重く、作業者の負担が増大してしまう。また、手作業のために、作業にばらつきが生じてしまう場合や、不必要に作業者が多層培養容器12に触れることで多層培養容器を破損してしまい細胞培養が継続できなくなる場合もある。また、多層培養容器12の回転や揺動には一定の広さが必要とされるため、培養装置(たとえば市販の培養専用装置)の外で、多層培養容器12に送液管を取り付け、多層培養容器12を操作して多層培養容器12に培養液を充填してから多層培養容器12を培養装置に入れ、また、多層培養容器12を培養装置から取り出して、多層培養容器12に取り付ける送液管を取り換えて、多層培養容器12を操作する作業が行われていた。しかしながら、培養装置の外において多層培養容器12への送液管の取り付けや取り換えを行うことで、多層培養容器12の内部の温度等が変化し悪影響を与えるおそれがあった。 When an operator operates the multi-layer culture vessel 12 manually, the multi-layer culture vessel 12 containing the culture medium and the peeling liquid such as trypsin is heavy, and the burden on the operator increases. In addition, manual operation may cause inconsistencies in the work, or the operator may touch the multi-layer culture vessel 12 unnecessarily, damaging the multi-layer culture vessel and making it impossible to continue cell culture. In addition, a certain amount of space is required for the rotation and rocking of the multi-layer culture vessel 12, so that outside the culture device (for example, a commercially available dedicated culture device), a liquid supply tube is attached to the multi-layer culture vessel 12, the multi-layer culture vessel 12 is operated to fill the multi-layer culture vessel 12 with culture medium, and then the multi-layer culture vessel 12 is placed in the culture device, and the multi-layer culture vessel 12 is removed from the culture device, the liquid supply tube attached to the multi-layer culture vessel 12 is replaced, and the multi-layer culture vessel 12 is operated. However, the installation or replacement of the liquid supply tube to the multi-layer culture vessel 12 outside the culture device may change the temperature inside the multi-layer culture vessel 12, which may have a negative effect.
このような問題を解決するために、本実施形態に係る培養装置10では、筐体11の内部空間S内に多層培養容器12を収容し、多層培養容器12を内部空間Sから取り出すことなく、多層培養容器12を内部空間Sに収容した状態のまま、送液管13を介して多層培養容器12に培養液またはトリプシン等の剥離液を導入、および、送液管13を介して多層培養容器12から培養液またはトリプシン等の剥離液を排出することができる構成とされる。具体的には、本実施形態に係る培養装置10では、筐体11の内部空間Sに多層培養容器12を収容し、内部空間S内において多層培養容器12の接続部122に送液管13を取り付け、送液管13と多層培養容器12とを連通する。また、送液管13は、筐体11の壁部に設けられた挿通部15を介して、筐体11外部の送液管3aと接続している。なお、挿通部15は、筐体11の内部と外部とを接続する構造であれば特に限定されず、たとえば送液管13の外周と同径の孔とすることができる。この場合、挿通部15に送液管13を挿通させることで、送液管13の筐体11外部の部分が送液管3aを構成することとなる。 In order to solve such problems, in the culture device 10 according to this embodiment, the multilayer culture vessel 12 is accommodated in the internal space S of the housing 11, and without removing the multilayer culture vessel 12 from the internal space S, the culture medium or the peeling liquid such as trypsin can be introduced into the multilayer culture vessel 12 through the liquid supply tube 13 while the multilayer culture vessel 12 is accommodated in the internal space S, and the culture medium or the peeling liquid such as trypsin can be discharged from the multilayer culture vessel 12 through the liquid supply tube 13. Specifically, in the culture device 10 according to this embodiment, the multilayer culture vessel 12 is accommodated in the internal space S of the housing 11, and the liquid supply tube 13 is attached to the connection part 122 of the multilayer culture vessel 12 in the internal space S, and the liquid supply tube 13 and the multilayer culture vessel 12 are connected to each other. In addition, the liquid supply tube 13 is connected to the liquid supply tube 3a outside the housing 11 through the insertion part 15 provided in the wall part of the housing 11. The insertion portion 15 is not particularly limited as long as it has a structure that connects the inside and outside of the housing 11, and can be, for example, a hole with the same diameter as the outer periphery of the liquid supply tube 13. In this case, by inserting the liquid supply tube 13 into the insertion portion 15, the part of the liquid supply tube 13 outside the housing 11 forms the liquid supply tube 3a.
また、培養装置10は、多層培養容器12を操作するために操作部14を有する。操作部14は、多層培養容器12を保持可能な回転部141と、回転部141を回転駆動させる駆動部142とを有しており、図2に示すように、回転軸X1,X2の2軸を中心として、回転部141を回転させる回転動作を行う。回転軸X1は、図2に示すように、X軸方向に延在する回転軸であり、これにより、回転部141および回転部141に保持された多層培養容器12をロール方向Rに回転させることができる。また、回転軸X2は、Y軸方向に延在する回転軸であり、これにより、回転部141および回転部141に保持された多層培養容器12をピッチ方向Pに回転させることができる。なお、回転動作において、ロール方向Rの回転は、±180°未満の範囲で可能であり、本実施形態においては、±120°の範囲で回転部141をロール方向Rに回転させることができる。また、ピッチ方向Pの回転も、±180°未満の範囲で可能であり、本実施形態においては、±30°の範囲で回転部141をロール方向Rに回転させることができる。なお、本実施形態において、駆動部142は、回転部141を回転軸X1で回転させる第1駆動部1421(電力モーターおよび/またはエアシリンダー)と、回転部141を回転軸X2で回転させる第2駆動部1422(電力モーターおよび/またはエアシリンダー)とを備えており、これにより、回転部141を2軸で回転させることができる。 The culture device 10 also has an operation unit 14 for operating the multi-layer culture vessel 12. The operation unit 14 has a rotating unit 141 capable of holding the multi-layer culture vessel 12 and a driving unit 142 for rotating the rotating unit 141, and performs a rotation operation for rotating the rotating unit 141 around two axes of rotation axes X1 and X2 as shown in FIG. 2. The rotation axis X1 is a rotation axis extending in the X-axis direction as shown in FIG. 2, and this allows the rotating unit 141 and the multi-layer culture vessel 12 held by the rotating unit 141 to rotate in the roll direction R. The rotation axis X2 is a rotation axis extending in the Y-axis direction, and this allows the rotating unit 141 and the multi-layer culture vessel 12 held by the rotating unit 141 to rotate in the pitch direction P. In addition, in the rotation operation, the rotation in the roll direction R is possible within a range of less than ±180°, and in this embodiment, the rotating unit 141 can be rotated in the roll direction R within a range of ±120°. Rotation in the pitch direction P is also possible within a range of less than ±180°, and in this embodiment, the rotating unit 141 can be rotated in the roll direction R within a range of ±30°. In this embodiment, the driving unit 142 includes a first driving unit 1421 (electric motor and/or air cylinder) that rotates the rotating unit 141 about the rotation axis X1, and a second driving unit 1422 (electric motor and/or air cylinder) that rotates the rotating unit 141 about the rotation axis X2, thereby allowing the rotating unit 141 to rotate on two axes.
さらに、操作部14の駆動部142は、回転部141(多層培養容器12)を回転軸X1または回転軸X2を中心として往復回転させる揺動動作を行うこともできる。たとえば、駆動部142は、回転部141(多層培養容器12)を回転軸X1を中心としてロール方向Rに±120°の範囲で往復回転させることで、回転軸X1を中心とした揺動動作を行うことができる。また、駆動部142は、回転部141(多層培養容器12)を回転軸X2を中心として、回転部141(多層培養容器12)の上方を前方(X軸負方向)に傾けた後に、回転部141(多層培養容器12)の下方を前方(X軸負方向)に傾くように、ピッチ方向Pに±30°の範囲で往復回転させることで、回転軸X2を中心とした揺動動作を行うこともできる。 Furthermore, the driving unit 142 of the operation unit 14 can also perform a rocking operation of rotating the rotating unit 141 (multilayer culture vessel 12) back and forth around the rotation axis X1 or the rotation axis X2. For example, the driving unit 142 can perform a rocking operation around the rotation axis X1 by rotating the rotating unit 141 (multilayer culture vessel 12) back and forth around the rotation axis X1 in the roll direction R in the range of ±120°. In addition, the driving unit 142 can perform a rocking operation around the rotation axis X2 by rotating the rotating unit 141 (multilayer culture vessel 12) back and forth around the rotation axis X2 in the pitch direction P in the range of ±30° so that the upper part of the rotating unit 141 (multilayer culture vessel 12) is tilted forward (X-axis negative direction) and then the lower part of the rotating unit 141 (multilayer culture vessel 12) is tilted forward (X-axis negative direction).
また、操作部14は、送液管13のクランプ131,132を開閉する開閉部143を有している。ここで、図5は、開閉部143およびクランプ131の構造の一例を説明するための図である。開閉部143は、たとえば、ピストンなど押圧部材を、エアシリンダー、電動シリンダー、ソレノイドなどの駆動部で送液管13側に押し出すことができ、押し出したピストンとクランプ131の固定部とで送液管13を挟み込むことで、送液管13の流路を閉じる構造とすることができる。また、この場合、押し出したピストンなど押圧部材を、エアシリンダー、電動シリンダー、ソレノイドなどの駆動部で送液管13と反対側に押し戻すことで、送液管13を開放し、送液管13の流路を開ける構成とすることができる。なお、開閉部143は、上記の構造に限定されず、公知の構造を適用することができる。また、クランプ131および開閉部143と同様の動作を行う構造を複数設けて、ベントに用いることもできる。なお、本実施形態において、多層培養容器12は、回転部141により回転動作し、それに付随して送液管13およびクランプ131も回転するため、開閉部143も回転部141により回転可能に設けられている。また、クランプ132を開閉するための開閉部143も、クランプ131を開閉するための143と同様の機構とすることができる。 The operation unit 14 also has an opening/closing unit 143 that opens and closes the clamps 131 and 132 of the liquid supply tube 13. Here, FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the structure of the opening/closing unit 143 and the clamp 131. The opening/closing unit 143 can be configured to push a pressing member such as a piston toward the liquid supply tube 13 side by a driving unit such as an air cylinder, an electric cylinder, or a solenoid, and close the flow path of the liquid supply tube 13 by sandwiching the liquid supply tube 13 between the pushed-out piston and the fixed part of the clamp 131. In this case, the liquid supply tube 13 can be opened by pushing back the pushing-out pressing member such as a piston to the opposite side of the liquid supply tube 13 by a driving unit such as an air cylinder, an electric cylinder, or a solenoid, thereby opening the flow path of the liquid supply tube 13. Note that the opening/closing unit 143 is not limited to the above structure, and a known structure can be applied. In addition, a plurality of structures that perform the same operation as the clamp 131 and the opening/closing unit 143 can be provided and used for venting. In this embodiment, the multilayer culture vessel 12 is rotated by the rotating unit 141, and the liquid supply tube 13 and the clamp 131 also rotate accordingly, so the opening/closing unit 143 is also provided so as to be rotatable by the rotating unit 141. The opening/closing unit 143 for opening and closing the clamp 132 can also have the same mechanism as the opening/closing unit 143 for opening and closing the clamp 131.
温度調整部16は、筐体11の内部空間S内の温度を調整する。本実施形態に係る培養装置10は、筐体11外部に入力部19を有しており、作業者が入力部19を操作して、筐体11の内部空間Sの温度を設定することができる。入力部19により入力された設定温度は、制御部18を介して、温度調整部16に送信される。温度調整部16は、入力部19により温度が設定されると、内部空間S内が設定温度となるように、内部空間S内の温度を調整する。 The temperature adjustment unit 16 adjusts the temperature in the internal space S of the housing 11. The culture device 10 according to this embodiment has an input unit 19 on the outside of the housing 11, and an operator can operate the input unit 19 to set the temperature of the internal space S of the housing 11. The set temperature input by the input unit 19 is transmitted to the temperature adjustment unit 16 via the control unit 18. When the temperature is set by the input unit 19, the temperature adjustment unit 16 adjusts the temperature in the internal space S so that the temperature in the internal space S becomes the set temperature.
ガス濃度調整部171は、筐体11の内部空間S内の炭酸ガスなどのガス濃度を測定するガス濃度センサーを備える。また、ガス濃度調整部171は、筐体11の外部に設けたガス供給部と接続することで、ガス濃度センサーの測定結果に基づいて炭酸ガスなどのガスを内部空間S内に導入し、内部空間S内のガス濃度を、入力部19を介して作業者により設定されたガス濃度に調整する。これにより、多層培養容器12内に適切な濃度の炭酸ガスなどのガスを供給することができる。また、ガス供給部を筐体11の外部に備える構成に代えて、ガス濃度調整部171がガス供給部を備える(筐体11内部にガス供給部を備える)構成とすることもできる。 The gas concentration adjustment unit 171 is equipped with a gas concentration sensor that measures the concentration of gases such as carbon dioxide in the internal space S of the housing 11. In addition, the gas concentration adjustment unit 171 is connected to a gas supply unit provided outside the housing 11, and introduces gases such as carbon dioxide into the internal space S based on the measurement results of the gas concentration sensor, and adjusts the gas concentration in the internal space S to the gas concentration set by the operator via the input unit 19. This allows a gas such as carbon dioxide at an appropriate concentration to be supplied into the multilayer culture vessel 12. In addition, instead of a configuration in which the gas supply unit is provided outside the housing 11, the gas concentration adjustment unit 171 can also be configured to include a gas supply unit (a gas supply unit is provided inside the housing 11).
pH調整部172は、多層培養容器12に充填された培養液等のpHを調整する。たとえば、pH調整部172は、多層培養容器12に充填された流体材料のpHを測定するpHセンサーを備えるとともに、筐体11の外部に設けたガス供給部(不図示)と接続しており、pHセンサーの測定結果に基づいて、多層培養容器12内を、入力部19を介して作業者により設定されたpHに調整することができる。 The pH adjustment unit 172 adjusts the pH of the culture solution etc. filled in the multi-layer culture vessel 12. For example, the pH adjustment unit 172 is equipped with a pH sensor that measures the pH of the fluid material filled in the multi-layer culture vessel 12, and is connected to a gas supply unit (not shown) provided outside the housing 11, and can adjust the pH inside the multi-layer culture vessel 12 to the pH set by the operator via the input unit 19 based on the measurement result of the pH sensor.
入力部19は、作業者により指示が入力され、入力された指示を制御部18に送信する。入力部19は、スイッチなどのボタンであってもよいし、ディスプレイを兼用するタッチパネルであってもよい。 The input unit 19 receives instructions input by the operator and transmits the input instructions to the control unit 18. The input unit 19 may be a button such as a switch, or a touch panel that also serves as a display.
制御部18は、入力部19から入力された作業者の指示に基づいて、操作部14、温度調整部16、およびpH調整部172の動作を制御する。また、制御部18は、入力部19からの作業者の指示に基づいて、バルブ2a~2dの開閉動作や、開閉部143の動作、送液ポンプ20,70の動作、および遠心分離装置60の動作を制御することができる。 The control unit 18 controls the operation of the operation unit 14, the temperature adjustment unit 16, and the pH adjustment unit 172 based on instructions from the operator inputted from the input unit 19. The control unit 18 can also control the opening and closing operations of the valves 2a to 2d, the operation of the opening and closing unit 143, the operation of the liquid delivery pumps 20 and 70, and the operation of the centrifuge device 60 based on instructions from the operator inputted from the input unit 19.
次いで、培養装置10以外の構成について説明する。送液ポンプ20は、送液管3aを介して培養装置10内部に収容された送液管13および多層培養容器12と接続している。また、送液ポンプ20は、送液管3b~3eを介して、容器40,50および遠心分離装置60と接続している。そして、送液ポンプ20は、容器40,50から培養液またはトリプシン等の剥離液を多層培養容器12に液送するとともに、多層培養容器12から容器40,50に培養液またはトリプシン等の剥離液を液送する。送液ポンプ20により液送される培養液またはトリプシン等の剥離液の量は流量計30により計測されており、送液ポンプ20は、流量計30の計測結果に基づいて、自動または手動で送液を停止することができる。 Next, the configuration other than the culture device 10 will be described. The liquid delivery pump 20 is connected to the liquid delivery pipe 13 and the multi-layer culture vessel 12 housed inside the culture device 10 via the liquid delivery pipe 3a. The liquid delivery pump 20 is also connected to the vessels 40, 50 and the centrifuge device 60 via the liquid delivery pipes 3b to 3e. The liquid delivery pump 20 delivers the culture liquid or the detachment liquid such as trypsin from the vessels 40, 50 to the multi-layer culture vessel 12, and delivers the culture liquid or the detachment liquid such as trypsin from the multi-layer culture vessel 12 to the vessels 40, 50. The amount of the culture liquid or the detachment liquid such as trypsin delivered by the liquid delivery pump 20 is measured by the flow meter 30, and the liquid delivery pump 20 can automatically or manually stop the liquid delivery based on the measurement result of the flow meter 30.
また、細胞培養のために、容器40には、細胞を懸濁した培養液が入れられて準備される。容器40には送液管3cが取り付けられ、容器40近傍に設けたバルブ2aを開閉することで、容器40と多層培養容器12とを接続または切断することができる。たとえば、細胞培養を行う場合には、バルブ2aを開いた状態とすることで、送液ポンプ20により、容器40から培養液を多層培養容器12へと導入することができる。また、細胞培養後には、バルブ2aを開いた状態とすることで、送液ポンプ20により、多層培養容器12から容器40へと培養液が液送され、容器40に回収することができる。 For cell culture, the container 40 is prepared by filling it with a culture solution in which cells are suspended. A liquid supply pipe 3c is attached to the container 40, and the container 40 and the multi-layer culture container 12 can be connected or disconnected by opening and closing a valve 2a provided near the container 40. For example, when cell culture is performed, the valve 2a is opened, and the culture solution can be introduced from the container 40 to the multi-layer culture container 12 by the liquid supply pump 20. After cell culture, the valve 2a is opened, and the culture solution can be sent from the multi-layer culture container 12 to the container 40 by the liquid supply pump 20, and collected in the container 40.
また、細胞回収のために、容器50には、トリプシン等の剥離液が入れられて準備される。容器50には送液管3dが取り付けられ、容器50近傍に設けたバルブ2bを開閉することで、容器50と多層培養容器12とを接続または切断することができる。たとえば、細胞回収を行う場合には、バルブ2bを開いた状態とすることで、送液ポンプ20により、容器50からトリプシン等の剥離液を多層培養容器12へと導入することができる。 In addition, for cell recovery, the container 50 is prepared by filling it with a detachment liquid such as trypsin. A liquid supply pipe 3d is attached to the container 50, and the container 50 and the multi-layer culture container 12 can be connected or disconnected by opening and closing a valve 2b provided near the container 50. For example, when recovering cells, the valve 2b is opened, and the liquid supply pump 20 can introduce a detachment liquid such as trypsin from the container 50 into the multi-layer culture container 12.
遠心分離装置60は、細胞剥離処理をした後の培養細胞を含むトリプシン等の剥離液を遠心分離し、培養細胞とトリプシン等の剥離液とを分離する。本実施形態において、遠心分離装置60には送液管3eが取り付けられて、遠心分離装置60近傍に設けたバルブ2cを開閉することで、遠心分離装置60と多層培養容器12とを接続または切断することができる。細胞剥離処理後に、バルブ2cを開いた状態とすることで、送液ポンプ20により、多層培養容器12から培養細胞を含むトリプシン等の剥離液を遠心分離装置60へと導入することができる。なお、遠心分離装置60は、制御部18により動作を自動制御する構成としてもよいし、作業者が手動で動作させる構成とすることもできる。 The centrifuge 60 centrifuges the trypsin or other detachment solution containing cultured cells after the cell detachment process to separate the cultured cells from the trypsin or other detachment solution. In this embodiment, a liquid supply pipe 3e is attached to the centrifuge 60, and the centrifuge 60 and the multi-layer culture vessel 12 can be connected or disconnected by opening and closing a valve 2c provided near the centrifuge 60. After the cell detachment process, the valve 2c is opened to allow the liquid supply pump 20 to introduce the trypsin or other detachment solution containing cultured cells from the multi-layer culture vessel 12 to the centrifuge 60. The centrifuge 60 may be configured to automatically control the operation by the control unit 18, or may be configured to be operated manually by an operator.
また、本実施形態では、遠心分離装置60は、送液管3f,3gを介して、送液ポンプ70および容器80と接続している。遠心分離装置60でトリプシン等の剥離液の遠心分離及び洗浄を行った後に、バルブ2cを閉じた状態とし、バルブ2dを開いた状態とすることで、送液ポンプ70により、遠心分離装置でトリシプン等の剥離液から分離回収した細胞を容器80に回収することができる。 In this embodiment, the centrifuge 60 is connected to the liquid delivery pump 70 and the container 80 via the liquid delivery pipes 3f and 3g. After centrifugal separation and washing of the trypsin or other detachment solution in the centrifuge 60, the valve 2c is closed and the valve 2d is opened, so that the cells separated and recovered from the trypsin or other detachment solution in the centrifuge can be recovered in the container 80 by the liquid delivery pump 70.
次に、第1実施形態に係る培養システム1を用いた細胞培養方法について説明する。図6は、第1実施形態に係る細胞培養方法を示すフローチャートである。また、図7は、第1実施形態に係る多層培養容器12の回転動作を説明するための図である。なお、図7においては、説明の便宜のため、多層培養容器12および操作部14のみを記載し、その他の構成は記載を省略している。 Next, a cell culture method using the culture system 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing the cell culture method according to the first embodiment. FIG. 7 is a diagram for explaining the rotation operation of the multi-layer culture vessel 12 according to the first embodiment. For ease of explanation, FIG. 7 shows only the multi-layer culture vessel 12 and the operation unit 14, and omits the other components.
図6に示すように、まず、ステップS101では、培養液を多層培養容器12に導入する処理が行われる。具体的には、まず、作業者は、細胞を懸濁した培養液が入れられた容器40を用意し、容器40に送液管3cを取り付け、バルブ2aを開ける。次いで、作業者は、入力部19を操作して、開閉部143により送液管13のクランプ131を開き、容器40と多層培養容器12とを連通する。また、クランプ132を開きエアフィルタ133から多層培養容器12内の空気を排出できるようにする。そして、作業者は、図7(A)に示す状態または図3(C)に示す状態から、入力部19を操作することで、培養装置10の操作部14により、図7(B)または図4(A)に示すように、多層培養容器12の接続部122が下側に位置し、接続部123が上側に位置するように多層培養容器12を90°ほど回転させる回転動作を行わせる。また、作業者は、送液ポンプ20を動作させて、容器40から多層培養容器12へと培養液を導入する。容器40から多層培養容器12へと導入される培養液の液量は、流量計30により計測されており、送液ポンプ20は、培養液の送液が終了した場合に、送液ポンプ20の動作を終了する。培養液の送液が終了すると、クランプ132が閉じられ、エアフィルタ133を培養液から保護する。また、作業者は、多層培養容器12に培養液が導入された後は、入力部19を操作して、操作部14により、図7(C)に示すように、多層培養容器12を180°ほど回転させて、多層培養容器12の接続部122が上側に位置し、接続部123が下側に位置するようにしてから、図7(D)に示すように、多層培養容器12を直立させることで、図4(B)に示すように、各トレイ121に細胞を懸濁した培養液を分配することができる。そして、バルブ2aおよびクランプ131を閉じる処理が行われる。 6, first, in step S101, a process of introducing a culture medium into the multi-layer culture vessel 12 is performed. Specifically, first, the operator prepares a vessel 40 containing a culture medium in which cells are suspended, attaches a liquid supply tube 3c to the vessel 40, and opens the valve 2a. Next, the operator operates the input unit 19 to open the clamp 131 of the liquid supply tube 13 by the opening/closing unit 143, thereby communicating the vessel 40 with the multi-layer culture vessel 12. In addition, the operator opens the clamp 132 so that the air in the multi-layer culture vessel 12 can be discharged from the air filter 133. Then, the operator operates the input unit 19 from the state shown in FIG. 7(A) or the state shown in FIG. 3(C), and causes the operation unit 14 of the culture device 10 to perform a rotation operation of rotating the multi-layer culture vessel 12 by about 90° so that the connection part 122 of the multi-layer culture vessel 12 is located on the lower side and the connection part 123 is located on the upper side, as shown in FIG. 7(B) or FIG. 4(A). The operator also operates the liquid supply pump 20 to introduce the culture medium from the container 40 into the multi-layer culture vessel 12. The amount of culture medium introduced from the container 40 into the multi-layer culture vessel 12 is measured by the flow meter 30, and the liquid supply pump 20 ends its operation when the culture medium supply is completed. When the culture medium supply is completed, the clamp 132 is closed to protect the air filter 133 from the culture medium. After the culture medium is introduced into the multi-layer culture vessel 12, the operator operates the input unit 19 and rotates the multi-layer culture vessel 12 by about 180° as shown in FIG. 7(C) by the operation unit 14 so that the connection part 122 of the multi-layer culture vessel 12 is located on the upper side and the connection part 123 is located on the lower side, and then, as shown in FIG. 7(D), stands the multi-layer culture vessel 12 upright, so that the culture medium in which the cells are suspended can be distributed to each tray 121 as shown in FIG. 4(B). Then, a process of closing the valve 2a and the clamp 131 is performed.
ステップS102では、細胞培養が行われる。たとえば、作業者は、入力部19により筐体11の内部空間Sの温度を予め設定することができ、温度調整部16は、作業者により設定された温度となるように、筐体11の内部空間Sの温度を調整する。そして、作業者は、細胞が懸濁された培養液を含む多層培養容器12を、所定時間、筐体11の内部空間Sにて静置培養あるいは振盪培養することで、細胞を培養させることができる。 In step S102, cell culture is performed. For example, an operator can use the input unit 19 to set in advance the temperature of the internal space S of the housing 11, and the temperature adjustment unit 16 adjusts the temperature of the internal space S of the housing 11 to the temperature set by the operator. Then, the operator can culture the cells by statically culturing or shaking-culturing the multi-layer culture vessel 12 containing a culture solution in which cells are suspended, in the internal space S of the housing 11 for a predetermined period of time.
ステップS103では、培養液の回収が行われる。たとえば、作業者は、入力部19を操作することで、操作部14により、クランプ131、132を開かせるとともに、図7(B)または図4(A)に示すように、多層培養容器12を回転させる。また、作業者は、バルブ2aを開いた状態として、容器40と多層培養容器12とを連通させた後に、送液ポンプ20により、多層培養容器12から容器40へと培養液を液送させる。これにより、培養液が容器40に回収され、培養された細胞が多層培養容器12のトレイ121に付着して残る。 In step S103, the culture medium is collected. For example, the operator operates the input unit 19 to open the clamps 131 and 132 using the operation unit 14 and rotate the multi-layer culture vessel 12 as shown in FIG. 7(B) or FIG. 4(A). The operator also opens the valve 2a to connect the vessel 40 to the multi-layer culture vessel 12, and then causes the liquid supply pump 20 to send the culture medium from the multi-layer culture vessel 12 to the vessel 40. As a result, the culture medium is collected in the vessel 40, and the cultured cells remain attached to the tray 121 of the multi-layer culture vessel 12.
ステップS104では、トレイ121に付着する細胞を剥離するため、トリプシン等の剥離液を多層培養容器12に導入する処理が行われる。具体的には、作業者は、クランプ131,132が開いた状態のまま、バルブ2aを閉じ、トリプシン等の剥離液が入った容器50近傍のバルブ2bを開くことで、容器50と多層培養容器12とを連通させる。そして、作業者は、送液ポンプ20により、送液管3d,3b,3aおよび送液管13を介して、トリプシン等の剥離液を多層培養容器12に導入する。トリプシン等の剥離液を多層培養容器12に導入する場合、作業者は、ステップS101と同様に、図7(A)~(D)に示すように、入力部19を操作して、操作部14の駆動部142に回転部141を回転させることで、多層培養容器12を回転させる回転動作を行わせる。 In step S104, a process of introducing a detachment liquid such as trypsin into the multi-layer culture vessel 12 is performed to detach the cells adhering to the tray 121. Specifically, the operator closes the valve 2a while the clamps 131 and 132 are open, and opens the valve 2b near the vessel 50 containing the detachment liquid such as trypsin, thereby communicating the vessel 50 with the multi-layer culture vessel 12. Then, the operator uses the liquid supply pump 20 to introduce the detachment liquid such as trypsin into the multi-layer culture vessel 12 through the liquid supply pipes 3d, 3b, and 3a and the liquid supply pipe 13. When introducing the detachment liquid such as trypsin into the multi-layer culture vessel 12, the operator operates the input unit 19 to rotate the rotation unit 141 of the drive unit 142 of the operation unit 14 to perform a rotation operation to rotate the multi-layer culture vessel 12, as in step S101, as shown in Figures 7 (A) to (D).
ステップS105では、細胞剥離処理が行われる。たとえば、作業者は、入力部19を操作して指示を入力することで、操作部14に、多層培養容器12を揺動させる動作を行わせることができる。また、細胞剥離処理では、回転部141により多層培養容器12を第1回転軸X1または第2回転軸X2を中心として第1の方向(たとえば右方向)および第2の方向(たとえば左方向)に多層培養容器12を往復揺動させるよう、操作プログラムにプログラムされている。また、この操作プログラムでは、第1の方向への回転動作から第2の方向への回転動作へ切り替わる際および第2の方向への回転動作から第1の方向への回転動作へ切り替わる際に、指定された時間、多層培養容器12の移動を停止させる停止モードを備えている。停止モードを備えることにより、容器内の液体の移動よりも早い速度で揺動動作を行っても、回転動作の方向切り換え時に揺動動作を指定時間だけ停止させることで、容器内の液体によって、トレイ121に付着している細胞に確実に剪断力を加えて細胞がトレイ121から剥離することを促進することが可能となる。細胞剥離処理を効果的に行うためには、容器を高速に揺動させることが重要であるが、容器を高速に揺動させた際に生じる液体の移動の遅れ(タイムラグ)の課題を解消することが可能である。 In step S105, a cell detachment process is performed. For example, the operator can operate the input unit 19 to input an instruction to cause the operation unit 14 to perform an operation of rocking the multi-layer culture vessel 12. In addition, in the cell detachment process, the operation program is programmed so that the multi-layer culture vessel 12 is rocked back and forth in a first direction (e.g., rightward) and a second direction (e.g., leftward) around the first rotation axis X1 or the second rotation axis X2 by the rotating unit 141. In addition, this operation program has a stop mode that stops the movement of the multi-layer culture vessel 12 for a specified time when switching from a rotation operation in the first direction to a rotation operation in the second direction and when switching from a rotation operation in the second direction to a rotation operation in the first direction. By providing a stop mode, even if the rocking motion is performed at a speed faster than the movement of the liquid in the container, the rocking motion can be stopped for a specified period of time when changing the direction of the rotation motion, so that the liquid in the container can reliably apply shear force to the cells adhering to the tray 121, promoting the detachment of the cells from the tray 121. In order to effectively perform cell detachment processing, it is important to rock the container at high speed, but it is possible to eliminate the problem of delays in the movement of the liquid (time lag) that occur when the container is rocked at high speed.
ステップS106では、遠心分離処理が行われる。具体的には、作業者は、入力部19を操作して、操作部14に、多層培養容器12を接続部122が下側となるように回転させるとともに、クランプ131、132を開かせる。また、作業者は、入力部19を操作することで、遠心分離装置60近傍にあるバルブ2cを開き、多層培養容器12と遠心分離装置60とを連通させる。そして、作業者は、送液ポンプ20により、送液管13および送液管3a,3b,3eを通過して、剥離された細胞を含むトリプシン等の剥離液を遠心分離装置60へと導入する。さらに、作業者は、遠心分離装置60を動作させて、細胞を含むトリプシン等の剥離液の遠心分離を行い、培養した細胞とトリプシン等の剥離液とを分離させる。 In step S106, centrifugation is performed. Specifically, the operator operates the input unit 19 to rotate the multilayer culture vessel 12 so that the connection part 122 is on the lower side and open the clamps 131 and 132 on the operation unit 14. The operator also operates the input unit 19 to open the valve 2c near the centrifuge device 60 to communicate the multilayer culture vessel 12 with the centrifuge device 60. Then, the operator uses the liquid delivery pump 20 to introduce the detachment liquid such as trypsin containing the detached cells through the liquid delivery tube 13 and the liquid delivery tubes 3a, 3b, and 3e into the centrifuge device 60. Furthermore, the operator operates the centrifuge device 60 to centrifuge the detachment liquid such as trypsin containing the cells, and separate the cultured cells from the detachment liquid such as trypsin.
ステップS107では、遠心分離装置60はサービスタンク、連続遠心分離装置、培養液供給タンク、細胞回収バッグ、廃液回収バッグ及びポンプ等により構成される装置を用いることができる。培養細胞を回収する処理が行われる。たとえば、作業者は、遠心分離装置60により沈殿した培養細胞を回収することができる。また、作業者は、バルブ2cを閉じて、バルブ2dを開き、遠心分離装置60と容器80とを連通することで、送液ポンプ70により、遠心分離装置60から容器80へと分離した細胞を懸濁した培養液を液送させて回収する。 In step S107, the centrifuge 60 can be a device configured with a service tank, a continuous centrifuge, a culture medium supply tank, a cell collection bag, a waste liquid collection bag, a pump, etc. A process of collecting cultured cells is performed. For example, the operator can collect the cultured cells precipitated by the centrifuge 60. The operator can also close valve 2c and open valve 2d to connect the centrifuge 60 to the container 80, and use the liquid delivery pump 70 to transfer the culture medium in which the separated cells are suspended from the centrifuge 60 to the container 80 for collection.
以上のように、第1実施形態に係る培養システム1では、複数のトレイ121を内蔵する多層培養容器12を内部空間Sに収容する筐体11と、内部空間Sの温度を調整する温度調整部16と、多層培養容器12を内部空間Sに収容したままの状態で操作する操作部14と、を有し、多層培養容器12は送液管13と連通しており、送液管13を介して筐体11外部から培養液またはトリプシン等の剥離液を多層培養容器12内に導入、または、送液管13を介して多層培養容器12内から培養液を筐体11外部に排出することができる。これにより、多層培養容器12の操作と細胞培養とを同一空間内で一連して行うことができるため、多層培養容器12の操作の度に培養器から多層培養容器12を取り出し、および、多層培養容器12を培養器に収容する作業者の手間を省くことができ、作業者の負担を軽減することができる。また、培養器の外で送液管13の取り換えなどを行わずに済むため細胞培養に悪影響のある温度変化を有効に防止することができる。
なお、これまでの一連の動作は、作業者の介在が無くても自動で歩進させることもできる。
As described above, the culture system 1 according to the first embodiment has a housing 11 that houses a multi-layer culture vessel 12 having a plurality of built-in trays 121 in an internal space S, a temperature adjustment unit 16 that adjusts the temperature of the internal space S, and an operation unit 14 that operates the multi-layer culture vessel 12 while it is housed in the internal space S. The multi-layer culture vessel 12 is in communication with the liquid supply tube 13, and a culture medium or a detachment liquid such as trypsin can be introduced into the multi-layer culture vessel 12 from the outside of the housing 11 through the liquid supply tube 13, or the culture medium can be discharged from the inside of the multi-layer culture vessel 12 to the outside of the housing 11 through the liquid supply tube 13. This allows the operation of the multi-layer culture vessel 12 and cell culture to be performed in succession in the same space, which eliminates the need for the operator to take out the multi-layer culture vessel 12 from the incubator and house the multi-layer culture vessel 12 in the incubator every time the multi-layer culture vessel 12 is operated, thereby reducing the burden on the operator. In addition, since it is not necessary to replace the liquid supply tube 13 outside the incubator, it is possible to effectively prevent temperature changes that have a negative effect on cell culture.
Furthermore, the above series of operations can also be carried out automatically without the intervention of an operator.
また、本実施形態に係る培養システム1では、システムを複数台構えることで、複数の多層培養容器12を用いて細胞培養、細胞剥離、培養した細胞の回収を行うこともでき、作業者の負担をより軽減することができる。 In addition, in the culture system 1 according to this embodiment, by setting up multiple systems, it is possible to perform cell culture, cell detachment, and recovery of cultured cells using multiple multi-layer culture vessels 12, further reducing the burden on the operator.
《第2実施形態》
続いて、第2実施形態に係る培養システム1aについて説明する。図8は第2実施形態に係る培養システム1aの斜視図、図9は第2実施形態に係る培養システム1aの筐体11a内の構成を示す斜視図である。第2実施形態に係る培養システム1aは、観察装置101を有する点、2つの液面センサー102,103を有する点、および回転部141aの回転軸X2が多層培養容器12を通過するように回転部141aが構成されている点こと以外は、第1実施形態に係る培養システム1と同様の構成を有し、第1実施形態に係る培養システム1と同様に動作する。なお、図8および図9においては、説明の便宜のため、観察装置101、液面センサー102,103の視野を図示している(後述する図10も同様)。
Second Embodiment
Next, the culture system 1a according to the second embodiment will be described. FIG. 8 is a perspective view of the culture system 1a according to the second embodiment, and FIG. 9 is a perspective view showing the configuration inside the housing 11a of the culture system 1a according to the second embodiment. The culture system 1a according to the second embodiment has the same configuration as the culture system 1 according to the first embodiment, except that it has an observation device 101, has two liquid level sensors 102 and 103, and the rotation axis X2 of the rotation unit 141a is configured to pass through the multi-layer culture vessel 12, and operates in the same manner as the culture system 1 according to the first embodiment. In addition, in FIG. 8 and FIG. 9, for convenience of explanation, the field of view of the observation device 101 and the liquid level sensors 102 and 103 is illustrated (the same applies to FIG. 10 described later).
具体的には、第2実施形態に係る培養システム1aでは、図8に示すように、筐体11a内の空間Sが、仕切り板113により、上部収容部111と下部収容部112の2つに分けられており、上部収容部111に多層培養容器12を含む培養装置10aが収容されるとともに、下部収容部112に観察装置101が収容される。なお、仕切り板113は一部または全部が透光性素材(透光性樹脂やガラス)で製造されており、当該透光性素材の位置において、下部収容部112に収容された観察装置101が、上部収容部111に収容された多層培養容器12の内部を観察することが可能となっている。 Specifically, in the culture system 1a according to the second embodiment, as shown in FIG. 8, the space S in the housing 11a is divided into two parts, an upper storage section 111 and a lower storage section 112, by a partition plate 113. The upper storage section 111 stores the culture device 10a including the multi-layer culture vessel 12, and the lower storage section 112 stores the observation device 101. The partition plate 113 is partially or entirely made of a light-transmitting material (light-transmitting resin or glass), and the observation device 101 stored in the lower storage section 112 can observe the inside of the multi-layer culture vessel 12 stored in the upper storage section 111 at the position of the light-transmitting material.
観察装置101は、図9に示すように、カメラ1011、カメラ第1駆動部1012、カメラ第2駆動部1013、およびレンズ1014を有している。カメラ1011は、たとえばCCDカメラやCMOSカメラであり、レンズ1014を介して、多層培養容器12の下側に配置され、多層培養容器12の下側から多層培養容器12のトレイ121の底面内側を撮像するように設置されている。観察装置101により撮像された撮像画像(動画像を含む)は、図示しない表示装置へと送信され、表示装置において作業者に表示される。実施形態において、多層培養容器12は回転部141aにより保持されており、図10に示すように、回転部141aの底面1411には、複数の切り欠き1412が形成されている。カメラ1011は、この切り欠き1412を介して、多層培養容器12内のトレイ121の底面内側を撮像することができる。なお、図10は、第2実施形態に係る培養システム1aの筐体11a内の構成を下側から見た斜視図であり、観察装置101により多層培養容器12内の細胞を観察するための観察位置における、培養システム1aを示す図である。 9, the observation device 101 has a camera 1011, a camera first driving unit 1012, a camera second driving unit 1013, and a lens 1014. The camera 1011 is, for example, a CCD camera or a CMOS camera, and is arranged on the lower side of the multi-layer culture vessel 12 via the lens 1014, and is installed so as to capture an image of the inner bottom surface of the tray 121 of the multi-layer culture vessel 12 from the lower side of the multi-layer culture vessel 12. The captured image (including a moving image) captured by the observation device 101 is transmitted to a display device (not shown) and displayed to an operator on the display device. In the embodiment, the multi-layer culture vessel 12 is held by a rotating unit 141a, and as shown in FIG. 10, a plurality of notches 1412 are formed on the bottom surface 1411 of the rotating unit 141a. The camera 1011 can capture an image of the inner bottom surface of the tray 121 in the multi-layer culture vessel 12 via the notch 1412. FIG. 10 is a perspective view of the internal configuration of the housing 11a of the culture system 1a according to the second embodiment, seen from below, showing the culture system 1a at an observation position for observing cells in the multilayer culture vessel 12 with the observation device 101.
本実施形態において、カメラ第1駆動部1012には、カメラ1011が連結しており、カメラ1011を所定の第1方向に直線移動させることが可能となっている。また、カメラ第2駆動部1013は、カメラ第1駆動部1012と連結しており、カメラ1011をカメラ第1駆動部1012と共に、第1方向と直交する第2方向に直線移動させることが可能となっている。すなわち、カメラ1011は、カメラ第1駆動部1012およびカメラ第2駆動部1013により、二次元方向において自在に移動することが可能となっている。そのため、作業者は所望する位置の切り欠き1412から培養状態を観察することができる。なお、カメラ1011の二次元方向における位置は、入力部19を介して、作業者が入力することで指示する構成とすることができる。また、多層培養容器12を挟んでカメラ1011の反対側に、図示しない照明装置を設置する構成としてもよい。この場合、照明装置の光軸と、カメラ1011の光軸とを一致させることで、多層培養容器12の照度を高くし培養細胞の状態を適切な明るさで撮像することができる。 In this embodiment, the camera 1011 is connected to the camera first drive unit 1012, and the camera 1011 can be moved linearly in a predetermined first direction. The camera second drive unit 1013 is connected to the camera first drive unit 1012, and the camera 1011 can be moved linearly together with the camera first drive unit 1012 in a second direction perpendicular to the first direction. That is, the camera 1011 can be freely moved in a two-dimensional direction by the camera first drive unit 1012 and the camera second drive unit 1013. Therefore, the operator can observe the culture state from the notch 1412 at the desired position. The position of the camera 1011 in the two-dimensional direction can be specified by the operator through the input unit 19. In addition, a lighting device (not shown) may be installed on the opposite side of the camera 1011 across the multi-layer culture vessel 12. In this case, by aligning the optical axis of the lighting device with the optical axis of the camera 1011, the illuminance of the multilayer culture vessel 12 can be increased and the state of the cultured cells can be imaged with appropriate brightness.
また、第2実施形態に係る培養システム1aでは、図8および図9に示すように、第1液面センサー102および第2液面センサー103を有する。第1液面センサー102および第2液面センサー103は、培養液やトリプシン等の剥離液などの流体材料を多層培養容器12に導入する際に、流体材料が多層培養容器12に適量(培養に必要な所定量)まで導入されたかを判断するためのセンサーであり、CCDやCMOSなどのカメラを有し、当該カメラの撮像画像(または動画像)に基づいて、流体材料が多層培養容器12に適量導入されたことを検知し、制御部18に、多層培養容器12への流体材料の導入を停止させるための信号を出力する。 In addition, the culture system 1a according to the second embodiment has a first liquid level sensor 102 and a second liquid level sensor 103, as shown in Figs. 8 and 9. The first liquid level sensor 102 and the second liquid level sensor 103 are sensors for determining whether an appropriate amount (a predetermined amount required for culture) of fluid material, such as culture medium or a stripping liquid such as trypsin, has been introduced into the multi-layer culture vessel 12 when the fluid material is introduced into the multi-layer culture vessel 12. The first liquid level sensor 102 and the second liquid level sensor 103 have a camera such as a CCD or CMOS, and detect that an appropriate amount of the fluid material has been introduced into the multi-layer culture vessel 12 based on an image (or a moving image) captured by the camera, and output a signal to the control unit 18 to stop the introduction of the fluid material into the multi-layer culture vessel 12.
具体的には、第1液面センサー102および第2液面センサー103は、筐体11aの内壁に固定され、多層培養容器12に導入された流体材料の液面を撮像するように設置される。多層培養容器12に流体材料を導入する場合、回転部141aにより多層培養容器12をおおよそ90度に傾けた状態で、流体材料を多層培養容器12内に導入する。第2液面センサー103は、このように流体材料を多層培養容器12に導入している場合に、多層培養容器12において流体材料が適量となる第1水位よりも少し下側の第2水位近傍を撮像する。そして、第2液面センサー103は、第2水位まで流体材料の液面が到達した場合に、培養液やトリプシン等の剥離液が適量に近いことを検知して、制御部18に信号を送信する。制御部18は、第2液面センサー103から信号を受信すると、流体材料が適量に近いと判断し、流体材料の流入量を少なくするように、送液ポンプ20の動作を制御する。 Specifically, the first liquid level sensor 102 and the second liquid level sensor 103 are fixed to the inner wall of the housing 11a and are installed so as to capture the liquid level of the fluid material introduced into the multi-layer culture vessel 12. When introducing the fluid material into the multi-layer culture vessel 12, the fluid material is introduced into the multi-layer culture vessel 12 with the multi-layer culture vessel 12 tilted at approximately 90 degrees by the rotating unit 141a. When the fluid material is introduced into the multi-layer culture vessel 12 in this manner, the second liquid level sensor 103 captures the vicinity of a second water level slightly below the first water level at which the fluid material is an appropriate amount in the multi-layer culture vessel 12. When the liquid level of the fluid material reaches the second water level, the second liquid level sensor 103 detects that the culture medium or the detachment liquid such as trypsin is close to the appropriate amount and transmits a signal to the control unit 18. When the control unit 18 receives a signal from the second liquid level sensor 103, it determines that the fluid material is close to the appropriate amount and controls the operation of the liquid supply pump 20 to reduce the inflow amount of the fluid material.
また、第1液面センサー102は、流体材料を多層培養容器12に導入している場合に、流体材料が適量となる第1水位近傍を撮像する。そして、第1液面センサー102は、流体材料が適量となる第1水位まで流体材料の水面が到達した場合に、流体材料が適量であることを検知して、制御部18に信号を送信する。制御部18は、第1液面センサー102から信号を受信すると、流体材料が適量になったと判断し、流体材料の流入を停止するように、バルブ2a~2dの開閉動作や、開閉部143の動作、送液ポンプ20の動作を制御する。 When the fluid material is being introduced into the multi-layer culture vessel 12, the first liquid level sensor 102 captures an image of the vicinity of the first water level at which the fluid material is at an appropriate amount. When the water level of the fluid material reaches the first water level at which the fluid material is at an appropriate amount, the first liquid level sensor 102 detects that the amount of fluid material is appropriate and transmits a signal to the control unit 18. When the control unit 18 receives a signal from the first liquid level sensor 102, it determines that the amount of fluid material has reached an appropriate amount, and controls the opening and closing operations of the valves 2a to 2d, the operation of the opening and closing unit 143, and the operation of the liquid supply pump 20 to stop the inflow of the fluid material.
さらに、第2実施形態においては、回転部141aの構成が、第1実施形態に係る回転部141の構成と異なる。すなわち、第1実施形態係る回転部141では、図2に示すように、多層培養容器12をピッチ方向Pに回転させる回転軸X2は、回転部141を通過する構成となっており、多層培養容器12はこの回転軸X2を中心にピッチ方向Pに回転する。 Furthermore, in the second embodiment, the configuration of the rotating unit 141a is different from the configuration of the rotating unit 141 according to the first embodiment. That is, in the rotating unit 141 according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, the rotation axis X2 that rotates the multilayer culture vessel 12 in the pitch direction P passes through the rotating unit 141, and the multilayer culture vessel 12 rotates in the pitch direction P around this rotation axis X2.
これに対して、第2実施形態においては、図9および図10に示すように、回転部141aは、多層培養容器12をロール方向Rに回転させる第1駆動部1421と、多層培養容器12をピッチ方向Pに回転させる第2駆動部1422とを備え、第2駆動部1422の回転軸X2が多層培養容器12を通過するように、第2駆動部1422が設置されている。言い換えると、第2駆動部1422は、図9および図10に示すように、多層培養容器12の側面側に配置され、これにより、多層培養容器12を通過する回転軸X2により、多層培養容器12をピッチ方向Pに回転させることができる。これにより、第2実施形態に係る第2駆動部1422では、多層培養容器12をより広い角度で回転させることが可能となる。すなわち、第1実施形態に係る培養システム1では第2駆動部1422により回転軸X2を中心として多層培養容器12をピッチ方向Pに±30°の範囲で回転させることしかできなかったが、第2実施形態に係る培養システム1aでは、第2駆動部1422により回転軸X2を中心として多層培養容器12をピッチ方向P(具体的には図9における時計回りでのピッチ方向P)に90°以上回転させることができ、その結果、多層培養容器12を90°回転させた状態で、多層培養容器12を揺動することも可能となっている。なお、第1駆動部1421については、第1実施形態と同様に、多層培養容器12を通過する回転軸X1を中心に、多層培養容器12をロール方向Rに回転させる。 In contrast, in the second embodiment, as shown in Figs. 9 and 10, the rotating unit 141a includes a first driving unit 1421 that rotates the multilayer culture vessel 12 in the roll direction R and a second driving unit 1422 that rotates the multilayer culture vessel 12 in the pitch direction P, and the second driving unit 1422 is installed so that the rotation axis X2 of the second driving unit 1422 passes through the multilayer culture vessel 12. In other words, as shown in Figs. 9 and 10, the second driving unit 1422 is disposed on the side of the multilayer culture vessel 12, thereby allowing the multilayer culture vessel 12 to be rotated in the pitch direction P by the rotation axis X2 passing through the multilayer culture vessel 12. As a result, the second driving unit 1422 according to the second embodiment makes it possible to rotate the multilayer culture vessel 12 at a wider angle. That is, in the culture system 1 according to the first embodiment, the second drive unit 1422 can only rotate the multilayer culture vessel 12 in the pitch direction P around the rotation axis X2 within a range of ±30°, but in the culture system 1a according to the second embodiment, the second drive unit 1422 can rotate the multilayer culture vessel 12 in the pitch direction P (specifically, the clockwise pitch direction P in FIG. 9) around the rotation axis X2 by 90° or more, and as a result, it is also possible to rock the multilayer culture vessel 12 in a state in which the multilayer culture vessel 12 is rotated 90°. Note that, as in the first embodiment, the first drive unit 1421 rotates the multilayer culture vessel 12 in the roll direction R around the rotation axis X1 passing through the multilayer culture vessel 12.
以上のように、第2実施形態に係る培養システム1aは、多層培養容器12の下側に、多層培養容器12のトレイ121の底面から内側を撮像する観察装置101を有する。これにより、作業者は、筐体11aから多層培養容器12を取り出すことなく、多層培養容器12における細胞の培養状態を適切に把握することができる。また、本実施形態では、回転部141aの底面1411に複数の切り欠き1412を有しており、観察装置101は、この切り欠き1412を介して多層培養容器12のトレイ121の底面内側における細胞の状態を観察することができる。 As described above, the culture system 1a according to the second embodiment has an observation device 101 below the multi-layer culture vessel 12, which captures an image of the inside from the bottom surface of the tray 121 of the multi-layer culture vessel 12. This allows the operator to properly grasp the culture state of the cells in the multi-layer culture vessel 12 without removing the multi-layer culture vessel 12 from the housing 11a. In addition, in this embodiment, the bottom surface 1411 of the rotating part 141a has multiple notches 1412, and the observation device 101 can observe the state of the cells on the inside bottom surface of the tray 121 of the multi-layer culture vessel 12 through the notches 1412.
また、第2実施形態に係る培養システム1aは、培養液などの流体材料が適量に近いことを検知する第2液面センサー103と、流体材料が適量となったことを検知する第1液面センサー102とを有する。これにより、第2実施形態に係る培養システム1aでは、流体材料が多層培養容器12で適量まで導入された場合に、自動で流体材料の導入を停止することができる。 The culture system 1a according to the second embodiment also has a second liquid level sensor 103 that detects when the fluid material, such as the culture medium, is close to the appropriate amount, and a first liquid level sensor 102 that detects when the fluid material has reached the appropriate amount. As a result, in the culture system 1a according to the second embodiment, when the fluid material has been introduced to the appropriate amount in the multi-layer culture vessel 12, the introduction of the fluid material can be automatically stopped.
さらに、第2実施形態に係る培養システム1aは、多層培養容器12をピッチ方向Pに回転させる第2駆動部1422の回転軸X2が、多層培養容器12を通過するように第2駆動部1422が設置されている。第1実施形態では、多層培養容器12のピッチ方向Pの回転軸X2と多層培養容器12とが離れるため、その距離分だけ回転に必要なスペースが大きくなり、培養システム1全体の大きさも大きくなるが、第2実施形態では、多層培養容器12をピッチ方向Pに回転させる回転軸X2と多層培養容器12との距離が短いため、多層培養容器12の回転に必要なスペースを小さくすることができ、その分、培養システム1全体の大きさを小さくすることができる。 Furthermore, in the culture system 1a according to the second embodiment, the second drive unit 1422 is installed so that the rotation axis X2 of the second drive unit 1422 that rotates the multilayer culture vessel 12 in the pitch direction P passes through the multilayer culture vessel 12. In the first embodiment, the rotation axis X2 of the pitch direction P of the multilayer culture vessel 12 is separated from the multilayer culture vessel 12, so the space required for rotation is larger by that distance, and the size of the entire culture system 1 is also larger. However, in the second embodiment, the distance between the rotation axis X2 that rotates the multilayer culture vessel 12 in the pitch direction P and the multilayer culture vessel 12 is short, so the space required for rotation of the multilayer culture vessel 12 can be reduced, and the size of the entire culture system 1 can be reduced accordingly.
以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。 The above describes preferred embodiments of the present invention, but the technical scope of the present invention is not limited to the above description of the embodiments. Various modifications and improvements can be made to the above embodiments, and such modifications or improvements are also included in the technical scope of the present invention.
たとえば、上述した実施形態では、本発明に係る培養装置および培養システムの実施形態として、培養装置10および培養装置10を備える培養システム1を例示したが、本発明に係る多層培養容器操作装置として、図7に示すように、培養装置10に用いられる、操作部14を有する装置を提供することもできる。 For example, in the above-described embodiment, the culture device 10 and the culture system 1 including the culture device 10 are exemplified as embodiments of the culture device and culture system according to the present invention, but as a multi-layer culture vessel operation device according to the present invention, it is also possible to provide a device having an operation unit 14 used in the culture device 10, as shown in FIG. 7.
また、上述した実施形態では、培養装置10が温度調整部16、ガス濃度調整部171、およびpH調整部172を備える構成を例示したが、この構成に限定されず、温度調整部16、ガス濃度調整部171、およびpH調整部172のいずれか1つまたは2つを備える構成とすることができる。 In addition, in the above-described embodiment, the culture device 10 is illustrated as having a temperature adjustment unit 16, a gas concentration adjustment unit 171, and a pH adjustment unit 172, but is not limited to this configuration, and may be configured to have one or two of the temperature adjustment unit 16, the gas concentration adjustment unit 171, and the pH adjustment unit 172.
さらに、上述した実施形態では、図1に示すように、バルブ2a~2cが、容器40,50,80にそれぞれ連通する個別送液管(送液管3c~3e)上に設置され、バルブ2a~2cを制御することで、個別送液管(送液管3c~3g)と共通送液管(送液管3a,3b,13)との連通状態を開状態あるいは閉状態に制御する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、個別送液管(送液管3c~3g)と共通送液管(送液管3a,3b)との合流地点にバルブを設置し、当該バルブを制御することで、それぞれの個別送液管(送液管3c~3g)と共通送液管(送液管3a,3b,13)との連通状態を制御する構成とすることができる。 Furthermore, in the above-mentioned embodiment, as shown in FIG. 1, the valves 2a to 2c are installed on the individual liquid supply pipes (liquid supply pipes 3c to 3e) that are connected to the containers 40, 50, and 80, respectively, and the valves 2a to 2c are controlled to control the communication state between the individual liquid supply pipes (liquid supply pipes 3c to 3g) and the common liquid supply pipe (liquid supply pipes 3a, 3b, 13) to an open or closed state. However, this is not limited to the above configuration, and for example, a valve can be installed at the junction of the individual liquid supply pipes (liquid supply pipes 3c to 3g) and the common liquid supply pipe (liquid supply pipes 3a, 3b), and the communication state between each individual liquid supply pipe (liquid supply pipe 3c to 3g) and the common liquid supply pipe (liquid supply pipe 3a, 3b, 13) can be controlled by controlling the valve.
また、上述した実施形態では、液面センサー102,103として、カメラセンサーを用いる構成を例示したが、この構成に限定されず、超音波式、静電容量式、あるいは圧力式の液面センサーを用いることもでき、そのうち、静電容量式の液面センサーを用いることが好ましい。また、超音波式や静電容量式の液面センサーを用いる場合、液面センサーを回転部141の所定の位置(第1水位や第2水位を測定可能な位置)に取り付けることで、多層培養容器12を取り替えても、多層培養容器12において流体材料が第1水位や第2水位に到達したかを判断することができる。また、上述した実施形態では、説明の便宜のため、液面センサー102,103により、培養液やトリプシン等の剥離液が第1水位や第2水位に到達したかを判定する構成を例示したが、培養液とトリプシン等の剥離液とを異なる水位まで注入する構成とすることができる。この場合、たとえば、培養液の水位を第1液面センサー102と第2液面センサー103で監視するとともに、トリプシン等の剥離液の水位を、第1液面センサー102および第2液面センサー103とは異なる、第3液面センサーおよび第4液面センサーで監視する構成とすることができる。すなわち、第4液面センサーにより、多層培養容器12においてトリプシン等の剥離液が適量となる第3水位よりも少し下側の第4水位までトリプシン等の剥離液が到達したかを判定し、第3液面センサーにより、トリプシン等の剥離液が第3水位まで到達したかを判定する構成とすることができる。さらに、多層培養容器12から流体材料を回収し、多層培養容器12が空となったことを判定するための液面センサーをさらに備える構成とすることもできる。 In the above-mentioned embodiment, a configuration using a camera sensor as the liquid level sensor 102, 103 is exemplified, but the present invention is not limited to this configuration, and an ultrasonic, capacitive, or pressure type liquid level sensor can also be used, among which a capacitive liquid level sensor is preferably used. In addition, when an ultrasonic or capacitive liquid level sensor is used, the liquid level sensor can be attached to a predetermined position (a position where the first water level and the second water level can be measured) of the rotating part 141, so that even if the multi-layer culture vessel 12 is replaced, it is possible to determine whether the fluid material has reached the first water level or the second water level in the multi-layer culture vessel 12. In addition, in the above-mentioned embodiment, for convenience of explanation, a configuration in which the liquid level sensors 102, 103 determine whether the culture medium or the detachment liquid such as trypsin has reached the first water level or the second water level is exemplified, but a configuration in which the culture medium and the detachment liquid such as trypsin are injected to different water levels can be used. In this case, for example, the liquid level of the culture medium can be monitored by the first liquid level sensor 102 and the second liquid level sensor 103, and the liquid level of the detachment liquid such as trypsin can be monitored by a third liquid level sensor and a fourth liquid level sensor different from the first liquid level sensor 102 and the second liquid level sensor 103. That is, the fourth liquid level sensor can be used to determine whether the detachment liquid such as trypsin has reached a fourth liquid level slightly below the third liquid level at which the detachment liquid such as trypsin is at an appropriate amount in the multi-layer culture vessel 12, and the third liquid level sensor can be used to determine whether the detachment liquid such as trypsin has reached the third liquid level. Furthermore, the multi-layer culture vessel 12 can be further configured to include a liquid level sensor for recovering fluid material from the multi-layer culture vessel 12 and determining whether the multi-layer culture vessel 12 is empty.
1,1a…培養システム
10,10a…培養装置
11,11a…筐体
111…上部収容部
112…下部収容部
113…仕切り板
12…多層培養容器
121…トレイ
122,123…接続部 13…送液管
131,132…クランプ
133…エアフィルタ
14…操作部
141,141a…回転部
1411…底面
1412…切り欠き
142…駆動部
1421…第1駆動部
1422…第2駆動部
143…開閉部
15…挿通部
16…温度調整部
171…ガス濃度調整部
172…pH調整部
18…制御部
19…入力部
101…観察装置
1011…カメラ
1012…カメラ第1駆動部
1013…カメラ第2駆動部
1014…レンズ
102…第1液面センサー
103…第2液面センサー
20…送液ポンプ
30…流量計
40…容器(培養液の供給・回収用)
50…容器(トリプシン等の剥離液の供給用)
60…遠心分離装置
70…送液ポンプ
80…容器(細胞の回収用)
2a~2d…バルブ
3a~3g…送液管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a... Cultivation system 10, 10a... Cultivation device 11, 11a... Housing 111... Upper storage section 112... Lower storage section 113... Partition plate 12... Multi-layer culture vessel 121... Tray 122, 123... Connection section 13... Liquid supply pipe 131, 132... Clamp 133... Air filter 14... Operation section 141, 141a... Rotation section
1411...Bottom
1412...notch 142...drive section
1421...First drive unit
1422: Second drive unit 143: Opening/closing unit 15: Insertion unit 16: Temperature adjustment unit 171: Gas concentration adjustment unit 172: pH adjustment unit 18: Control unit 19: Input unit 101: Observation device 1011: Camera 1012: Camera first drive unit 1013: Camera second drive unit 1014: Lens 102: First liquid level sensor 103: Second liquid level sensor 20: Liquid delivery pump 30: Flow meter 40: Container (for supplying and recovering culture liquid)
50: Container (for supplying a detachment solution such as trypsin)
60: Centrifugal separator 70: Liquid pump 80: Container (for recovering cells)
2a to 2d: Valves 3a to 3g: Liquid supply pipes
Claims (17)
前記多層培養容器に流体材料を導入、または、前記多層培養容器から流体材料を排出するためのポンプと、を有する培養システムであって、
前記操作部は、前記筐体内において、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有し、
前記多層培養容器は送液管と連通しており、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することができる培養システム。 A culture device having a housing that accommodates a multi-layer culture vessel having a plurality of trays in an internal space , and an operation unit that operates the multi-layer culture vessel while it is accommodated in the internal space;
A culture system having a pump for introducing a fluid material into the multi-layer culture vessel or discharging a fluid material from the multi-layer culture vessel,
The operation unit has a rotation unit that rotates or rocks the multilayer culture vessel in the housing,
The multi-layer culture vessel is connected to a fluid supply pipe, and a fluid material can be introduced into the multi-layer culture vessel from outside the housing via the fluid supply pipe, or a fluid can be discharged from within the multi-layer culture vessel to the outside of the housing via the fluid supply pipe.
前記操作部は、前記エアフィルタと前記多層培養容器との連通路の開閉を行う開閉部を有する、請求項1ないし3のいずれかに記載の培養システム。 An air filter is provided between the inside and the outside of the multilayer culture vessel,
The culture system according to claim 1 , wherein the operation unit has an opening/closing unit that opens and closes a communication passage between the air filter and the multi-layer culture vessel.
前記多層培養容器を前記内部空間に収容したままの状態で操作する操作部と、を有し、
前記操作部は、前記筐体内において、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有し、
前記多層培養容器は送液管と連通しており、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することができる培養装置。 A housing that accommodates a multi-layer culture vessel having a plurality of trays in an internal space;
An operation unit that operates the multilayer culture vessel while it is housed in the internal space,
The operation unit has a rotation unit that rotates or rocks the multilayer culture vessel in the housing,
The multi-layer culture vessel is connected to a fluid supply pipe, and a culture device capable of introducing fluid material from outside the housing into the multi-layer culture vessel via the fluid supply pipe, or discharging fluid from within the multi-layer culture vessel to the outside of the housing via the fluid supply pipe.
前記多層培養容器は、前記筐体内において送液管と連通しており、
前記操作部は、前記筐体内に前記多層培養容器を収容したままの状態で、前記多層培養容器を操作可能であり、
前記操作部は、前記筐体内において、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有し、
前記操作部により前記多層培養容器を操作することで、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することを可能にする、多層培養容器操作装置。 A multi-layer culture vessel operation device having an operation unit for operating a multi-layer culture vessel having a plurality of trays built therein and housed in a housing,
The multilayer culture vessel is in communication with a liquid supply pipe within the housing,
The operation unit can operate the multi-layer culture vessel while the multi-layer culture vessel is housed in the housing,
The operation unit has a rotation unit that rotates or rocks the multilayer culture vessel in the housing,
A multi-layer culture vessel operating device that enables the introduction of fluid material from outside the housing into the multi-layer culture vessel via the fluid supply tube, or the discharge of fluid from within the multi-layer culture vessel to the outside of the housing via the fluid supply tube, by operating the multi-layer culture vessel using the operating unit.
前記第1回転軸および前記第2回転軸が前記多層培養容器を通過する回転軸となるように、前記回転部が構成される、請求項13に記載の多層培養容器操作装置。 The rotating unit has a first rotating shaft and a second rotating shaft as rotating shafts for rotating or rocking the multilayer culture vessel,
The multi-layer culture vessel manipulation device according to claim 13 , wherein the rotating unit is configured so that the first rotation axis and the second rotation axis are rotation axes passing through the multi-layer culture vessel.
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