WO2015046237A1 - 細胞培養装置および細胞培養システム - Google Patents

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WO2015046237A1
WO2015046237A1 PCT/JP2014/075266 JP2014075266W WO2015046237A1 WO 2015046237 A1 WO2015046237 A1 WO 2015046237A1 JP 2014075266 W JP2014075266 W JP 2014075266W WO 2015046237 A1 WO2015046237 A1 WO 2015046237A1
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WO
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cell culture
container
cell
window
sealed container
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PCT/JP2014/075266
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Inventor
寺田　和雄
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/50—Means for positioning or orientating the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M37/00—Means for sterilizing, maintaining sterile conditions or avoiding chemical or biological contamination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/14—Incubators; Climatic chambers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/48—Automatic or computerized control

Definitions

  • the present invention relates to a cell culture device and a cell culture system.
  • the present invention provides a cell culture apparatus excellent in the stability of the atmosphere inside the incubator and a cell culture system equipped with the cell culture apparatus.
  • a sealed container In a cell culture device, A sealed container; A rotating shaft rotatably provided in the sealed container; A mounting shelf that is attached to the rotating shaft in multiple stages, each for mounting a culture vessel, A drive mechanism for rotating the rotating shaft; A window corresponding to the culture container on the wall surface of the sealed container, and a window for inserting and removing the culture container into the sealed container;
  • a cell culture device further comprising at least one structure selected from the following (1) and (2): (1)
  • the drive mechanism further includes a mechanism for moving the rotating shaft along the axial direction thereof.
  • An indoor transfer mechanism for transferring the desired culture vessel between the mounting shelf and the window is provided in the closed vessel.
  • the cell culture apparatus according to (A), wherein the window of the sealed container is provided for each of the plurality of processing modules.
  • C The cell culture device according to (A) or (B), which includes an opening / closing mechanism for opening / closing a window.
  • D The cell culture device according to any one of the above (A) to (C), comprising a pressure control mechanism for controlling the pressure in the sealed container.
  • E The cell culture device according to any one of the above (A) to (D), comprising a blower mechanism for circulating the atmosphere in the sealed container by a downflow method.
  • F The cell culture device according to any one of the above (A) to (E), comprising a gas supply mechanism for supplying gas into the sealed container.
  • (G) comprising the cell culture device according to any one of the above (A) to (F), and a treatment module for performing a desired treatment on the culture vessel adjacent to the window of the cell culture device, Provided an outdoor transfer mechanism to transfer the culture container between the cell culture device and the processing module, Cell culture system.
  • the cell culture system according to (G) above comprising two or more treatment modules.
  • (I) a cell culture device; Multiple processing modules; An outdoor transfer mechanism for transporting the culture vessel; With The cell culture system, wherein the cell culture device and at least one of the plurality of treatment modules are connected, and at least one of the plurality of treatment modules is connected to the outdoor transfer mechanism.
  • a sealed container In a cell culture device, A sealed container; A rotating shaft rotatably provided in the sealed container; A mounting shelf that is attached to the rotating shaft in multiple stages, each for mounting a culture vessel, With The wall of the sealed container has a shape corresponding to the culture container, and a window for inserting and removing the culture container into the sealed container is provided.
  • a drive mechanism for moving the rotation axis along the axial direction and rotating the rotation axis is provided, and by moving and rotating the rotation axis along the axial direction by the drive mechanism, a desired culture vessel is obtained. It can be taken out from the closed container through the window, or the culture container can be inserted into a desired position on the mounting shelf through the window.
  • Cell culture device In a cell culture device, A sealed container; A rotating shaft rotatably provided in the sealed container; A mounting shelf that is attached to the rotating shaft in multiple stages, each for mounting a culture vessel, With The wall of the sealed container has a shape corresponding to the culture container, and a window for inserting and
  • a sealed container In a cell culture device, A sealed container; A rotating shaft rotatably provided in the sealed container; A mounting shelf that is attached to the rotating shaft in multiple stages, each for mounting a culture vessel, With The wall of the sealed container has a shape corresponding to the culture container, and a window for inserting and removing the culture container into the sealed container is provided.
  • the sealed container In the sealed container, provided an indoor transfer mechanism to transfer the desired culture container between the mounting shelf and the window, Cell culture device.
  • the window of the sealed container is provided for each of the plurality of processing modules.
  • the cell culture device according to any one of (1) to (4) above, comprising a pressure control mechanism for controlling the pressure in the sealed container.
  • the cell culture device according to any one of (1) to (5) above, comprising a gas blowing mechanism for blowing gas by a downflow method.
  • the cell culture device wherein the gas is a sterilizing gas.
  • the cell culture device and a processing module that performs a desired process on the culture vessel adjacent to the window of the cell culture device, A cell culture system provided with an outdoor transfer mechanism for transferring a culture container between a cell culture device and a processing module.
  • the cell culture system according to (8) above, comprising two or more treatment modules.
  • (10) a cell culture device; Multiple processing modules; An outdoor transfer mechanism for transporting the culture vessel; With The cell culture system, wherein the cell culture device and at least one of the plurality of treatment modules are connected, and at least one of the plurality of treatment modules is connected to the outdoor transfer mechanism.
  • the cell culture device of the present invention maintains the atmosphere in the sealed container because the window for inserting and removing the culture container into the sealed container (incubator part) has a limited size, that is, a size corresponding to the culture container. It is advantageous in that it is easy.
  • FIG. 1 is a diagram of a cell culture device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram of a cell culture device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of the cell culture system in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a modification of the cell culture system in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the operation of the cell culture system in the first embodiment of the present invention.
  • the cell culture apparatus in the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the cell culture device 10 in the present embodiment is attached in multiple stages to a sealed container 11, a rotary shaft 12 that is rotatably provided in the sealed container 11, and the rotary shaft 12.
  • a mounting shelf 13 for mounting the culture vessel 18 is provided.
  • the cell culture apparatus 10 is provided with a window 14 having a size limited to the wall surface of the sealed container 11, for example, a shape corresponding to the culture container 18, and inserting and removing the culture container into the sealed container. Then, when the rotation shaft 12 moves along the axial direction and the rotation shaft rotates, the desired culture vessel 18 is taken out from the sealed vessel 11 through the window 14 or the culture vessel 18 is removed from the window 14. It becomes possible to insert into a desired position of the mounting shelf 13 via
  • Each mounting shelf 13 preferably has a disk shape as shown in FIG. 1, and the cell culture vessels 18 are radially mounted on the mounting shelf 13 around the rotation axis 12. By doing in this way, it becomes easy to access any cell culture container mounted on a certain mounting shelf 13 through the window 14 by rotating the rotating shaft.
  • Each window 14 is provided with an opening / closing mechanism 16 for opening / closing the window.
  • the opening / closing mechanism is not particularly limited, for example, an opening / closing mechanism including a lid and a lid driving unit 16A as shown in FIG. 1 can be used.
  • the rotation shaft 12 moves along the axial direction, so that the cell culture container 18 placed on the placement shelf 13 at a different desired stage can be accessed. is there. Further, in the cell culture device 10 having such a structure, it is possible to access a desired culture vessel 18 on the mounting shelf 13 by rotating the rotating shaft 12. Therefore, in the cell culture apparatus 10 according to the present embodiment, the rotation shaft 12 moves along the axial direction, and the rotation shaft rotates to open the desired culture vessel 18 on the desired mounting shelf 13 to the window.
  • the culture vessel 18 can be taken out from the hermetic container 11 through 14, or the culture vessel 18 can be inserted into a desired position of the mounting shelf 13 through the window 14.
  • the rotating shaft can be rotated by the drive mechanism 12A. In the present embodiment, the drive mechanism 12A can move the rotation axis along the axial direction.
  • the rotating shaft 12 moves along the axial direction or the rotating shaft 12 rotates, whereby the air in the sealed container is agitated, and the atmosphere in the sealed container is changed. It is also possible to make it uniform.
  • a plurality of windows 14 in the sealed container 11 are preferably provided in the sealed container 11.
  • the window 14 can be provided for each of a plurality of processing modules in order to connect to a processing module that performs a desired processing on the culture vessel adjacent to the window of the cell culture apparatus. Since the cell culture device of the present invention has the window 14 of a limited size, there is an advantage that the atmosphere in the sealed container 11 can be easily maintained even if the plurality of windows 14 are open.
  • the cell culture apparatus in this embodiment can include a plurality of processing modules adjacent to the window. Therefore, the cell culture device in this embodiment can simultaneously connect various processing modules.
  • the opening / closing mechanism 16 is used, for example, when inserting the culture container 18 into a desired position of the mounting shelf 13 through the window 14 and when taking out the desired culture container 18 from the sealed container 11 through the window 14.
  • the window can be opened and closed when the removal and insertion of the culture vessel 18 is completed.
  • the opening / closing mechanism 16 can open the window 14 even when a processing module that performs a desired process on the culture vessel 18 accesses the window 14, and can close the window 14 after processing.
  • the pressure in the sealed container 11 can be a positive pressure.
  • the pressure in the sealed container 11 can be a positive pressure.
  • the positive pressure in the sealed vessel 11 is maintained even when the window 14 is opened.
  • Cheap since fluctuations in the internal environment such as temperature changes can be minimized, there is little risk of adverse effects on the cells to be cultured.
  • the components of the cell culture device 10 shown in FIG. 1, for example, the rotating shaft drive mechanism 12A and the lid drive unit 16A are driven and controlled by the control mechanism 1A.
  • a pressure gauge 2 for measuring the pressure in the sealed container 11 and a measuring device 3 such as a thermometer and a hygrometer are installed. Based on the signals from the pressure gauge 2 and the measuring device 3, the control mechanism 1A can detect the lid only when the pressure in the sealed container 11 is positive and the temperature and humidity in the sealed container 11 are within a certain range. You may make it drive the drive part 16A and the drive mechanism 12A of a rotating shaft.
  • the cell culture device 10 in the present embodiment may include a blower mechanism 15 that circulates the atmosphere in the sealed container 11 in a downflow manner.
  • the cell culture device 10 in this embodiment also includes a gas supply mechanism 15A that supplies a sterilizing gas such as hydrogen peroxide gas and ethylene oxide gas, 5% CO 2 gas used for culturing mammalian cells, and the like into the sealed container 11. You may have.
  • the cell culture device 10 in the present embodiment also has an atmosphere control mechanism 15B that controls the atmosphere in the sealed container 11 (for example, a temperature and humidity control mechanism that maintains a temperature and humidity suitable for cell culture in the sealed container 11 and a sealed structure).
  • a pressure control mechanism for controlling the pressure in the container 11 may be provided.
  • the control mechanism 15B is connected to the control mechanism 1A and can be controlled based on a signal from the measurement device 3 such as the pressure gauge 2 or the thermometer and the hygrometer.
  • a drive mechanism 12A is provided at the base end of the rotation shaft 12, and the drive shaft 12A moves along the axial direction by the drive mechanism 12A and rotates. It has become.
  • the cell culture system of the present embodiment includes a processing module (for example, 31, 32, 34) that performs a desired process on the culture vessel 18 adjacent to the cell culture apparatus 10 of the present embodiment and the window 14 of the cell culture apparatus. , 35).
  • the cell culture system of the present embodiment is also a cell culture system provided with an outdoor transfer mechanism 33 for transferring the culture container 18 between the cell culture apparatus 10 and the processing module.
  • the cell culture system of this embodiment includes one or more, preferably two or more or three or more processing modules.
  • the cell culture system 30 in the present embodiment performs desired processing on the culture vessel 18 adjacent to the outside of the window 14 of the cell culture device 10 and the cell culture device 10 shown in FIG. 1. Processing modules 31, 32, and 35 to be described later are provided.
  • the cell culture system 30 in the present embodiment also includes an outdoor transfer mechanism 33 (described later) that transfers the culture container 18 between the cell culture apparatus 10 and the processing modules 31, 32, and 35.
  • the cell culture system 30 in this embodiment further includes a culture container loading / unloading module 34 for carrying the cell culture container 18 into the cell culture system 30 and carrying it out of the cell culture system 30.
  • the cell culture system 30 in the present embodiment two or more processing modules, for example, a medium exchange module 31 and a cell seeding and cell recovery module 32 are provided.
  • the cell culture system in this embodiment can connect two or more processing modules 31 and 32 to the cell culture apparatus 10 simultaneously, for example, two or more processing modules centering on the cell culture apparatus 10 31 and 32 can be connected. Therefore, the cell culture system 30 in this embodiment has an advantage that the degree of freedom in layout of the cell culture device 10 and the processing modules 31 and 32 is high. And since the freedom degree of design is high, the cell culture system 30 can be designed compactly.
  • the window 14 is preferably provided for each of the processing modules 31 and 32, and the cell culture device 10 is provided via the window 14.
  • the cell culture container 18 can be aseptically transferred between the processing modules 31 and 32.
  • the cell culture device 10 and the outdoor transfer mechanism 33 may be further connected via the window 14, and in that case, the cell culture device 10 and the outdoor transfer mechanism 33 are connected to each other. The cell culture container 18 can be transferred between them.
  • each of the processing modules 31 and 35 allows the cell culture device 10 and the outdoor transfer so that the cell culture container 18 can be transferred between the cell culture device 10 and the outdoor transfer mechanism 33. It may be connected to the mounting mechanism 33.
  • the outdoor transfer mechanism 33 may be connected to each processing module so that the cell culture container 18 can be transferred between the processing modules 31, 32, 34, and 35.
  • the cell culture apparatus 10 is directly or directly processed so that the cell culture container 18 can be transferred between the processing modules 31, 32, 34, and 35. It may be connected to any of the processing modules 31, 32, 34, and 35 via the module or outdoor transfer mechanism 33.
  • the outdoor transfer mechanism 33 is directly or so that the cell culture container 18 can be transferred between the processing modules 31, 32, 34, and 35. Further, it may be connected to any of the processing modules 31, 32, 34, and 35 via the processing module or the cell culture apparatus 10.
  • the cell culture system in the present embodiment preferably transfers a processing module responsible for all the steps necessary for passage (for example, medium exchange, cell seeding and cell recovery), and a culture container between the processing modules.
  • a processing module responsible for all the steps necessary for passage (for example, medium exchange, cell seeding and cell recovery), and a culture container between the processing modules.
  • the outdoor transfer mechanism 33 described above is provided, and automatic culture and automatic passage of cells are possible.
  • the treatment modules 31, 32, and 35 are not particularly limited, and examples thereof include a medium exchange module 31, a cell seeding and cell recovery module 32, and a cell inspection and cell removal module 35.
  • the medium exchange module 31 is a module for exchanging the cell culture medium in the cell culture container 18.
  • the cell seeding and cell collection module 32 introduces cells suspended in a culture solution into the cell culture container 18 to seed the cells in the cell culture container 18 and collects the cultured cells from the cell culture container 18.
  • the cell inspection and cell removal module 35 is a module for inspecting cells cultured in the cell culture container 18 and removing defective cells.
  • the cell culture device 10, each processing module (for example, the processing modules 31, 32 and 35), the outdoor transfer mechanism 33, and the loading / unloading module 34 for the culture vessel 18 are each provided with an ID information acquisition unit (not shown). May be.
  • the ID information acquisition unit installed in the cell culture device 10, the processing modules 31, 32 and 35, the outdoor transfer mechanism 33 and the loading / unloading module 34 of the culture container 18 is the cell culture device 10, each processing module, and the outdoor transfer mechanism 33.
  • the ID information such as a barcode attached to the cell culture container 18 sent into the loading / unloading module 34 of the culture container 18 is read, and this ID information is sent to the control unit 1C.
  • the control unit 1C can obtain ID information of the cell culture containers 18 and identify and manage each cell culture container 18.
  • a barcode reader that reads barcodes can be used as the ID information acquisition unit.
  • one ID information acquisition unit is installed in the cell culture apparatus 10, and it is not necessary to install it in other modules.
  • the position of each cell culture vessel 18 can be managed by controlling or monitoring the movement of each module and the outdoor transfer mechanism by the control unit 1C.
  • the control unit 1C preferably acquires, for example, the cell growth state in the cell culture container 18 from the cell inspection and cell removal module 35 and adjusts the culture time of the cell culture container 18, for example, scheduling. it can.
  • a transfer arm 33 for transferring the cell culture container 18 between the processing modules 31, 32, and 35 is used as the outdoor transfer mechanism 33.
  • the transfer arm 33 can also transfer the cell culture container 18 between the processing modules 31, 32, 35 and the culture container loading / unloading module 34.
  • the cell culture apparatus 10 communicates the window 14 for allowing the medium exchange module 31 and the cell culture apparatus 10 to communicate with each other, and the cell inspection and cell removal module 35 and the cell culture apparatus 10. And is connected to both the medium exchange module 31 and the cell inspection and cell removal module 35.
  • the cell culture system in this embodiment is preferably an automatic cell culture system.
  • the rotary shaft drive mechanism 12A is driven, and the rotary shaft 12 moves up and down along the rotary shaft. When the desired height of the cell culture vessel 18 and the height of the window 14 are aligned, the up and down movement is terminated.
  • the rotary shaft drive mechanism 12A is driven to rotate the rotary shaft 12, and the desired cell culture vessel 18 moves from the window 14 to a position where it can be transferred out of the cell culture apparatus 10.
  • the lid of the window opening / closing mechanism 16 is opened, and the desired cell culture vessel 18 is transferred to the outside of the cell culture apparatus 10.
  • the steps (1) and (2) are in no particular order. That is, after rotating the rotating shaft 12 in the step (2), the height of the desired cell culture vessel 18 and the height of the window 14 are aligned in the step (1), and then the desired cell culture vessel 18 is moved from the window 14 to the cell. You may move to the position which can be transferred out of the culture apparatus 10, and you may advance a process (1) and (2) simultaneously in parallel.
  • the step (3) is not particularly limited, but is preferably performed after the steps (1) and (2) are completed from the viewpoint of maintaining the atmosphere in the cell culture apparatus 10.
  • the culture container loading / unloading module 34 may include a sterilization unit that sterilizes the cell culture container 18 by irradiation with radiation such as UV irradiation or gamma rays, or a sterilization gas such as hydrogen peroxide or ethylene oxide.
  • the cell culture container 18 carried into the cell culture system 30 from the culture container loading / unloading module 34 is transferred to the cell seeding and cell recovery module 32 by the transfer arm 33, and the cells are seeded in the cell culture container 18. . Thereafter, the cell culture container 18 is transferred by the transfer arm 33 into the cell culture apparatus 10 via the medium exchange module 31 or the cell inspection and cell removal module 35 and transferred to the mounting shelf 13.
  • the cell culture vessel 18 is transferred from the cell culture device 10 to the medium exchange module 31 every 1 to 3 days, and the medium can be exchanged.
  • the cell culture container 18 is transferred from the cell culture apparatus 10 to the cell inspection and removal module 35, and if a defective cell is detected by the cell inspection, the defective cell Can be removed.
  • recovered from the cell culture container 18 after cell culture can be used for the further culture
  • the cell culture vessel 18 is transferred from the cell culture apparatus 10 to the cell seeding and cell recovery module 32 by the transfer arm 33 via the medium exchange module 31 or the cell inspection and cell removal module 35. Cells are collected.
  • the cell culture apparatus 10 is directly connected to the medium exchange module 31, and the transfer of the cell culture container 18 between the cell culture apparatus 10 and the medium exchange module 31 is performed by an indoor transfer mechanism provided in the medium exchange module 31. If it carries out, the operating time and load of the outdoor transfer mechanism 33 can be reduced. That is, since the transfer by the outdoor transfer mechanism 33 is not required for the transfer of the cell culture container 18 between the cell culture apparatus 10 and the medium replacement module 31 when the medium is exchanged most frequently, the outdoor transfer mechanism 33 operation time and load can be reduced. In a general cell culture system, the number of cell culture containers to be processed increases as the apparatus operating time becomes longer.
  • the apparatus operating time becomes long, generally, the cell culture container is frequently transferred, and the operating time of the outdoor transfer mechanism tends to be long.
  • An increase in the load on the outdoor transfer mechanism can be a rate-limiting factor for culturing the cell culture system.
  • the operating time and load of the outdoor transfer mechanism 33 can be reduced. And in the cell culture system of this embodiment, it can prevent that the outdoor transfer mechanism 33 becomes rate control of the whole culture by this.
  • the cell culture system of this embodiment also has an advantage in terms of manufacturing cost in that it is not necessary to employ an expensive and high-performance transfer mechanism as the outdoor transfer mechanism 33.
  • the cell culture container 18 can be transferred from the cell culture apparatus 10 to each processing module, and then a desired process can be performed on the cell culture container 18 in each processing module. It is not limited to this.
  • a processing unit in the processing module may perform a desired process on the cell culture container 18 in the cell culture apparatus 10.
  • the processing modules adjacent to the cell culture device 10 (for example, the processing modules 31 and 35) pass the processing unit 39 that can perform the same processing as the processing module through the window 14 of the cell culture device 10. It may be inserted into the cell culture device 10 and desired processing may be performed on the cell culture container 18 in the cell culture device 10 (see, for example, FIG. 5).
  • FIG. 5A, 5B, and 5C show the operation of the cell culture system when the processing unit 39 is inserted into the cell culture container and a desired process is performed on the cell culture container 18.
  • An example is shown by a partial cross-sectional view of the cell culture device 10.
  • the cell culture container 18 to be treated is placed at a position adjacent to the window 14 or transferred to a position adjacent to the window 14.
  • the window 14 is opened, and the processing unit 39 moves to a position adjacent to the window 14 outside the cell culture apparatus 10.
  • FIG. 5 (c) the processing unit 39 is inserted into the cell culture apparatus 10 and performs a desired process on the cell culture container 18.
  • the processing unit 39 is inserted into the cell culture device 10 through the window 14 of the cell culture device 10, and the cell culture device 18 is inserted into the cell culture device 18. Desired processing.
  • the window 14 is occupied by the processing unit 39.
  • the treatment unit is inserted into the cell culture device 10 through the window of the cell culture device 10 and the desired cell culture container 18 is placed in the cell culture device 10. Processing can be performed.
  • the cell culture container 18 may be transferred to each processing module and then the desired processing may be performed on the cell culture container 18 in each processing module. More specifically, for example, the cell inspection and cell removal processing by the cell inspection and cell removal module 35 is performed after the cell culture container 18 is transferred to the cell inspection and cell removal module 35, and the medium exchange processing is performed by The exchange processing unit may be inserted into the cell culture device 10 through the window 14 and performed in the cell culture device 10.
  • the cell culture system 40 in the present modification may include processing modules 41, 42, 44, 45 and 46 and an outdoor transfer mechanism 43 as shown in FIG. 4 in addition to the cell culture apparatus 10.
  • the cell culture device 10 includes at least three or more windows 14, and two or more selected from the processing modules (for example, the processing modules 41 and 46 as shown in FIG. 4) and the outdoor Directly connected to each of the transfer mechanisms 43.
  • the bidirectional arrows in FIG. 4 are examples, but between the cell culture device 10 and the processing module 41, between the cell culture device 10 and the processing module 46, and between the cell culture device 10 and the outdoor transfer mechanism. 43 indicates that the cell culture containers 18 can be transferred to each other, and the cell transfer containers can be transferred between the two adjacent processing modules 42, 44, 45 by the outdoor transfer mechanism 43. Indicates that
  • the treatment modules 41, 42, 45, and 46 are not particularly limited, and examples thereof include a medium exchange module 41, a cell seeding and cell recovery module 42, a cell inspection and cell removal module 45, and a medium inspection module 46.
  • the medium exchange module 41 is a module for exchanging the cell culture medium in the cell culture container 18.
  • the cell seeding and cell recovery module 42 introduces the cells suspended in the culture medium into the cell culture container 18 so as to seed the cells into the cell culture container 18 and recovers the cultured cells from the cell culture container 18.
  • the cell inspection and cell removal module 45 is a module for inspecting cells cultured in the cell culture container 18 and removing defective cells.
  • the medium inspection module 46 is a module for inspecting the components of the medium in the cell culture container 18.
  • each processing module for example, the processing modules 41, 42, 45 and 46
  • the outdoor transfer mechanism 43 and the loading / unloading module 44 of the culture vessel 18 are each provided with an ID information acquisition unit (not shown). May be.
  • the ID information acquisition unit installed in the cell culture device 10, the processing modules 41, 42, 45 and 46, the outdoor transfer mechanism 43 and the loading / unloading module 44 of the culture vessel 18 includes the cell culture device 10, each processing module, and the outdoor transfer.
  • the ID information such as a barcode attached to the cell culture container 18 sent to the mechanism 43 and the insertion / removal module 44 of the culture container 18 is read, and this ID information is sent to the control unit 1D.
  • the control unit 1D can obtain ID information of the cell culture containers 18 and identify and manage each cell culture container 18.
  • a barcode reader that reads barcodes can be used as the ID information acquisition unit.
  • the control unit 1D preferably acquires, for example, the cell growth state in the cell culture container 18 from the cell inspection and cell removal module 45, and adjusts the culture time of the cell culture container 18, for example, scheduling. it can.
  • the control unit 1D can preferably schedule, for example, the cell culture container 18 in which an abnormality is found in the culture medium inspection module 46 to be preferentially inspected by the cell inspection and cell removal module 45. .
  • the cell culture system 40 in the present modification may be configured without the processing module 45.
  • the processing module 46 may be the cell inspection and cell removal module 46
  • the processing module 41 may be the medium inspection and medium replacement module 41 that performs medium inspection and medium replacement.
  • a transfer arm 43 can be used as the outdoor transfer mechanism 43.
  • the transfer arm 43 can transfer the cell culture container 18 between the processing modules 41, 42, 45 and the culture container loading / unloading module 44.
  • the culture container loading / unloading module 44 may include a sterilization unit that sterilizes the cell culture container 18 with radiation such as UV or gamma rays, or sterilization gas such as hydrogen peroxide or ethylene oxide.
  • the cell culture container 18 carried into the cell culture system 40 from the culture container loading / unloading module 44 is transferred to the cell seeding and cell recovery module 42 by the transfer arm 43, and the cells are seeded in the cell culture container 18. . Thereafter, the cell culture container 18 is directly transferred into the cell culture apparatus 10 by the transfer arm 43, and the cell culture container 18 is transferred to the mounting shelf 13.
  • the cell culture container 18 is transferred from the cell culture apparatus 10 to the medium exchange module 41 every 1 to 3 days, and the medium can be exchanged.
  • the cell culture container 18 is transferred from the cell culture apparatus 10 to the cell inspection and removal module 45 every 1 to 3 days after cell culture, and if defective cells are detected by the cell inspection, the cells are removed. Is done.
  • the cell culture container 18 is transferred from the cell culture apparatus 10 to the culture medium inspection module 46 every 1 to 3 days after cell culture, and the culture medium can be inspected. In this manner, in the cell culture system 40 according to the present modification, the cell culture container 18 is directly transferred from the cell culture apparatus 10 to any of the three different processing modules 41 and 46 or the transfer arm 43 adjacent to the cell culture container 18 as desired. Can be processed. Thereafter, the cell culture container 18 is placed on the placement shelf 13 in the cell culture apparatus 10.
  • the cell culture vessel 18 is transferred from the cell culture apparatus 10 to the cell seeding and cell recovery module 42 by the transfer arm 43, and the cells are recovered.
  • recovered from the cell culture container 18 after cell culture can be used for the further culture
  • the cell culture apparatus 10 is directly connected to the medium exchange module 41, and the cell culture container 18 is transferred between the cell culture apparatus 10 and the medium exchange module 41 by an indoor transfer mechanism provided in the medium exchange module 41. If it carries out, the operation time and load of the outdoor transfer mechanism 43 can be reduced. That is, since the transfer by the outdoor transfer mechanism 43 is not required for the transfer of the cell culture container 18 between the cell culture apparatus 10 and the culture medium replacement module 41 at the time of the medium exchange performed most frequently, the outdoor transfer mechanism 43 operation time and load can be reduced. In a general cell culture system, the number of cell culture containers to be processed increases as the apparatus operating time becomes longer.
  • the apparatus operating time becomes long, generally, the cell culture container is frequently transferred, and the operating time of the outdoor transfer mechanism tends to be long.
  • An increase in the load on the outdoor transfer mechanism can be a rate-limiting factor for culturing the cell culture system.
  • the operating time and load of the outdoor transfer mechanism 43 can be reduced.
  • the cell culture system of this embodiment also has an advantage in terms of manufacturing cost in that it is not necessary to employ an expensive and high-performance transfer mechanism as the outdoor transfer mechanism 43.
  • the cell culture container 18 can be transferred from the cell culture apparatus 10 to each processing module, and then desired processing can be performed on the cell culture container 18 in each processing module. It is not limited to this.
  • a processing unit in the processing module may perform a desired process on the cell culture container 18 in the cell culture apparatus 10.
  • the processing modules for example, the processing modules 41 and 46
  • the processing modules 41 and 46 adjacent to the cell culture apparatus 10 have functions provided in each processing module, and a processing unit capable of performing the same processing as the processing module is cell culture. It may be inserted into the cell culture device 10 through the window of the device 10, and a desired treatment may be performed on the cell culture container 18 in the cell culture device 10 (FIGS.
  • the window 14 is occupied by the processing unit 39. From the viewpoint of shortening the time for which the window 14 is occupied, it is preferable to apply the process shown in FIG. 5 described above to a process with a short processing time. Specifically, when the processing time is short, the processing unit is inserted into the cell culture device 10 through the window of the cell culture device 10 and desired processing is performed on the cell culture container 18 in the cell culture device 10. If the processing time is long, the cell culture container 18 may be transferred to each processing module and then the desired processing may be performed on the cell culture container 18 in each processing module.
  • the cell inspection and cell removal processing by the cell inspection and cell removal module 45 has a longer processing time than the medium replacement processing by the medium replacement module 41.
  • the culture vessel 18 is transferred to the cell inspection and cell removal module 45 and the medium exchange process is performed in the cell culture apparatus 10 by inserting a medium exchange unit into the cell culture apparatus 10 through the window 14. May be.
  • the cell culture device 20 in the present embodiment is attached in multiple stages to the sealed container 11, a rotating shaft 12 that is rotatably provided in the sealed container 11, and the rotating shaft 12. , Each of which is provided with a mounting shelf 13 on which the culture vessel 18 is mounted.
  • the cell culture device 20 is provided with a window 14 having a limited size on the wall surface of the sealed container 11, for example, a shape corresponding to the culture container 18, and inserting and removing the culture container 18 into the sealed container 11. .
  • a window 14 having a limited size on the wall surface of the sealed container 11, for example, a shape corresponding to the culture container 18, and inserting and removing the culture container 18 into the sealed container 11.
  • an indoor transfer mechanism 19 for transferring a desired culture container 18 between the mounting shelf 13 and the window 14 is provided.
  • the rotating shaft 12 is rotatably installed.
  • a drive mechanism 12B that rotates the rotation shaft 12 is provided at the base end of the rotation shaft 12, and the rotation shaft 12 is rotated by the drive mechanism 12B.
  • the drive mechanism 12B is not particularly limited, but may further include a drive mechanism that moves the rotary shaft 12 in the axial direction.
  • an indoor transfer mechanism 19 for transferring a desired culture container 18 between the mounting shelf 13 and the window 14 is provided in the sealed container 11, and the indoor transfer described later.
  • the desired culture vessel 18 placed on the desired placement shelf 13 is taken out by the mechanism 19 and transferred to the window 14, or the culture vessel 18 is placed from the outside of the sealed vessel 11 through the window 14 as desired. It can be inserted into a desired position on the shelf 13.
  • the indoor transfer mechanism 19 is not particularly limited as long as a desired culture vessel 18 can be transferred between the mounting shelf 13 and the window 14, but in this embodiment, as shown in FIG.
  • a guide guide 21 and a moving body 22 that moves along the guide guide 21 are provided.
  • the moving body 22 includes a grip 26 for transferring the culture vessel 18 and a grip driving unit 25, and the grip driving unit 25 includes a plurality of arms 23 connected in series via at least one joint 24. The other ends of the plurality of arms 23 connected in series and connected in series are connected to the moving body 22.
  • the guide guide 21 has a moving body drive mechanism, can move the moving body 22 along the guide guide 21, and can rotate the moving body 22 around the guide guide 21.
  • the joint 24 has a joint drive mechanism that rotates the two arms 23 connected to the joint 24 around the joint 24.
  • the joint 24 can freely adjust the angle of the two arms 23 connected to the joint 24 by the joint driving mechanism.
  • the joint driving mechanism can preferably rotate the two arms 23 connected to the joint 24 around the horizontal rotation axis.
  • the moving body 22 includes at least one joint 24 via an arm, and preferably includes two joints 24. When the moving body 21 includes two or more joints 24, the two or more joints can be connected via the arms 23.
  • the grip 26 is driven by the grip drive unit 25, and the desired culture vessel 18 placed on the placement shelf 13 can be grasped by the grip 26.
  • the cell culture device 20 in this embodiment includes one window 14, preferably a plurality of windows 14.
  • the indoor transfer mechanism 19 may be provided for each window, whereby the indoor transfer mechanism 19 allows a desired culture container between the mounting shelf 13 and each window 14. It is easy to transfer 18.
  • the indoor transfer mechanism 19 can be provided for each window 14.
  • the window 14 having a limited size, for example, a size corresponding to the cell culture vessel 18 is provided at a limited position on the wall surface of the sealed vessel 11 as described above. Even if the window 14 is opened and closed, the atmosphere inside the sealed container 11 can be easily maintained. Therefore, in the cell culture device 20 in the present embodiment, the culture container 18 is inserted into the sealed container 11 through the window 14 while the atmosphere in the sealed container 11 is maintained, or the culture container 18 is placed in the sealed container 11. Can be taken out from.
  • the cell culture device 20 in the present embodiment may have an opening / closing mechanism 16 that opens and closes the window 14.
  • the opening / closing mechanism 16 includes, for example, a lid and a lid drive unit 16A, and can keep the window 14 closed unless necessary.
  • the components of the cell culture device 10 shown in FIG. 2, for example, the lid drive unit 16A and the rotary shaft drive mechanism 12B are driven and controlled by the control mechanism 1B.
  • a pressure gauge 2 for measuring the pressure in the sealed container 11 and a measuring device 3 such as a thermometer or a hygrometer are installed.
  • the control mechanism 1B Based on the signals from the pressure gauge 2 and the measuring device 3, the control mechanism 1B has a lid driving unit only when the pressure in the sealed container 11 is positive and the temperature and humidity in the sealed container 11 are within a certain range. You may make it drive 16A and the drive mechanism 12B of a rotating shaft.
  • the cell culture system in the second embodiment will be described with reference to FIG.
  • the cell culture system in this embodiment is different only in the cell culture apparatus, and the other parts are the same as those of the cell culture system 30 in the first embodiment shown in FIG. That is, the cell culture system in this embodiment is a system in which the cell culture device 10 is replaced with the cell culture device 20 in the cell culture system 30 in the first embodiment shown in FIG.
  • the rotating shaft drive mechanism 12B is driven to rotate the rotating shaft 12, and the desired cell culture container 18 is moved to a position where the cell culture container 18 can be transferred by the grip 26 of the indoor transfer mechanism 19.
  • the moving body 22 moves along the guide guide 21, and the heights of the grip 26 and the desired cell culture container 18 are aligned.
  • the movable body 22 is rotated about the guide guide 21 and the angle of the joint 24 is adjusted, and the grip 26 is moved to a position where the cell culture vessel 18 can be transferred.
  • the grip driving unit 25 is driven to grip the cell culture container 18 by the grip 26.
  • the moving body 22 is rotated about the guide guide 21 and the angle of the joint 24 is adjusted, and the cell culture container 18 is removed from the mounting shelf 13. Then, (4) the moving body 22 moves along the guide guide 21 and aligns the heights of the cell culture container 18 and the window 14. Thereafter, the moving body 22 is rotated about the guide guide 21 and the angle of the joint 24 is adjusted, and the cell culture container 18 is moved to a position where it can be transferred out of the cell culture apparatus 20 through the window 14.
  • the cell culture container 18 is inserted into the window 14 of the sealed container 11.
  • the grip 26 of the indoor transfer mechanism 19 can be gripped by adjusting the position of the grip 26 by driving the cell culture container 18 in the same manner as when the cell culture container 18 is transferred to the outside of the culture apparatus 20.
  • the moving body 22 moves along the indoor guide 21 to align the height of the grip 26 and the height of the mounting shelf 13 to which the cell culture container 18 is to be transferred.
  • the cell culture container 18 can be inserted into a desired position of the mounting shelf 13 by rotating the movable body 22 around the guide guide 21 and adjusting the angle of the joint 24.
  • FIG. 2 shows a cell culture device 20 that includes two windows 14 and one indoor transfer mechanism 19 that can transfer the cell culture container 18 between one window 14 and an optional mounting shelf 13. .
  • the other window 14 rotates the mounting shelf 13 to access an arbitrary cell culture container 18 on the mounting shelf 13 having the same height as the other window 14, and mount it.
  • the cell culture container 18 can be transferred between the shelf 13 and the outside via the other window 14.
  • the cell culture device 20 of FIG. 2 shows a cell culture device 20 that includes two windows 14 and one indoor transfer mechanism 19 that can transfer the cell culture container 18 between one window 14 and an optional mounting shelf 13.
  • the other window 14 rotates the mounting shelf 13 to access an arbitrary cell culture container 18 on the mounting shelf 13 having the same height as the other window 14, and mount it.
  • the cell culture container 18 can be transferred between the shelf 13 and the outside via the other window 14.
  • an arbitrary cell culture container 18 on the mounting shelf 13 having a height different from that of the other window 14 can be transferred to the outside through the other window 14.
  • the cell transfer container 18 placed on the placement shelf 13 having a height different from that of the other window 14 by the indoor transfer mechanism 19 is placed on the placement shelf 13 having the same height as the other window 14.
  • the mounting shelf 13 can be rotated to transfer the cell culture container 18 to the other window 14.
  • the cell culture container 18 is transferred from the outside to an arbitrary position on the arbitrary mounting shelf 13
  • the cell culture container 18 is placed in a vacant place on the mounting shelf 13 having the same height as the other window 14.
  • the cell culture container 18 can be mounted at an arbitrary place at an arbitrary height by the indoor transfer mechanism 19 by rotating the mounting shelf 13.
  • the cell culture system 30 and its modification 40 in this embodiment differ only in the cell culture apparatus, and the other parts are the cell culture system 30 in the first embodiment shown in FIG. 3 and the first shown in FIG. Since it is the same as the modified example 40 of the cell culture system in one embodiment, only the operation method in the cell culture device is different, and the operation method of the portion outside the cell culture device 20 of the cell culture system is shown in FIG.

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Abstract

　本発明は、インキュベータ内部の雰囲気の安定性に優れた細胞培養装置およびその細胞培養装置を備えた細胞培養システムを提供することを課題とし、かかる課題を解決するために、細胞培養装置において、密閉容器と、密閉容器内に回転自在に設けられた回転軸と、回転軸に多段に取り付けられ、各々が培養容器を載置するための載置棚とを備え、密閉容器の壁面に培養容器に対応する形状を持ち、培養容器を密閉容器内へ挿入し取り出す窓を設け、回転軸はその軸方向に沿って移動し、かつ、回転軸が回転することにより、所望の培養容器を窓を介して密閉容器から取り出し、あるいは、培養容器を窓を介して載置棚の所望の位置へ挿入可能となる、細胞培養装置を提供する。

Description

細胞培養装置および細胞培養システム
　本発明は、細胞培養装置および細胞培養システムに関する。
　再生医療分野の発展や研究の多様化により、細胞が大量に必要とされる場面が急激に増加している。細胞培養は大変な労力を要求するため、細胞培養の全自動化が試みられ、細胞培養を全自動化した様々な細胞培養システムが開発されている。
特開２００９－２９１１０４号公報
　本発明は、インキュベータ内部の雰囲気の安定性に優れた細胞培養装置およびその細胞培養装置を備えた細胞培養システムを提供する。
　本発明によれば以下の発明が提供される。
（Ａ）細胞培養装置において、
　密閉容器と、
　密閉容器内に回転自在に設けられた回転軸と、
　回転軸に多段に取り付けられ、各々が培養容器を載置するための載置棚と、
　前記回転軸を回転させる駆動機構と、
　密閉容器の壁面に培養容器に対応する形状を持ち、培養容器を密閉容器内へ挿入し取り出す窓と、
を備え、
　下記の（１）および（２）から選択される少なくとも一方の構造を更に備えた細胞培養装置：
　（１）前記駆動機構が、前記回転軸をその軸方向に沿って移動させる機構をさらに備える、
　（２）前記密閉容器内に、前記載置棚と前記窓との間で所望の前記培養容器を移載させる室内移載機構を設ける。
（Ｂ）密閉容器の窓は、複数の処理モジュール毎に設けられている、上記（Ａ）に記載の細胞培養装置。
（Ｃ）窓を開閉する開閉機構を備えた、上記（Ａ）又は（Ｂ）に記載の細胞培養装置。
（Ｄ）密閉容器内の圧力を制御する圧力制御機構を備えた、上記（Ａ）～（Ｃ）のいずれかに記載の細胞培養装置。
（Ｅ）ダウンフロー方式で密閉容器内の雰囲気を循環させる送風機構を備えた、上記（Ａ）～（Ｄ）のいずれかに記載の細胞培養装置。
（Ｆ）密閉容器内にガスを供給するガス供給機構を備えた、上記（Ａ）～（Ｅ）のいずれかに記載の細胞培養装置。
（Ｇ）上記（Ａ）～（Ｆ）のいずれかに記載の細胞培養装置と、細胞培養装置の窓に隣接して培養容器に対して所望の処理を施す処理モジュールとを備え、
　細胞培養装置と処理モジュールとの間で培養容器を移載する室外移載機構を設けた、
細胞培養システム。
（Ｈ）２つ以上の処理モジュールを備えた、上記（Ｇ）に記載の細胞培養システム。
（Ｉ）細胞培養装置と、
　複数の処理モジュールと、
　前記培養容器を搬送するための室外移載機構と、
を備え、
　前記細胞培養装置と前記複数の処理モジュールのうち少なくとも１つとが接続され、前記複数の処理モジュールのうち少なくとも１つと前記室外移載機構とが接続されることを特徴とする細胞培養システム。
　また、本発明によれば以下の発明が提供される。
（１）細胞培養装置において、
　密閉容器と、
　密閉容器内に回転自在に設けられた回転軸と、
　回転軸に多段に取り付けられ、各々が培養容器を載置するための載置棚と、
を備え、
　密閉容器の壁面に培養容器に対応する形状を持ち、培養容器を密閉容器内へ挿入し取り出す窓を設け、
　回転軸をその軸方向に沿って移動させ、かつ回転軸を回転させる駆動機構を設け、この駆動機構により回転軸をその軸方向に沿って移動させ、かつ回転させることにより、所望の培養容器を窓を介して密閉容器から取り出し、あるいは、培養容器を窓を介して載置棚の所望の位置へ挿入可能となる、
　細胞培養装置。
（２）細胞培養装置において、
　密閉容器と、
　密閉容器内に回転自在に設けられた回転軸と、
　回転軸に多段に取り付けられ、各々が培養容器を載置するための載置棚と、
を備え、
　密閉容器の壁面に培養容器に対応する形状を持ち、培養容器を密閉容器内へ挿入し取り出す窓を設け、
　密閉容器内に、載置棚と窓との間で所望の培養容器を移載させる室内移載機構を設けた、
　細胞培養装置。
（３）密閉容器の窓は、複数の処理モジュール毎に設けられている、上記（１）または（２）に記載の細胞培養装置。
（４）窓を開閉する開閉機構を備えた、上記（１）～（３）のいずれかに記載の細胞培養装置。
（５）密閉容器内の圧力を制御する圧力制御機構を備えた、上記（１）～（４）のいずれかに記載の細胞培養装置。
（６）ダウンフロー方式で気体を送風する気体送風機構を備えた、上記（１）～（５）のいずれかに記載の細胞培養装置。
（７）気体が、殺菌ガスである、上記（６）に記載の細胞培養装置。
（８）上記（１）～（７）のいずれかに記載の細胞培養装置と、細胞培養装置の窓に隣接して培養容器に対して所望の処理を施す処理モジュールとを備え、
　細胞培養装置と処理モジュールとの間で培養容器を移載する室外移載機構を設けた、細胞培養システム。
（９）２つ以上の処理モジュールを備えた、上記（８）に記載の細胞培養システム。
（１０）細胞培養装置と、
　複数の処理モジュールと、
　前記培養容器を搬送するための室外移載機構と、
を備え、
　前記細胞培養装置と前記複数の処理モジュールのうち少なくとも１つとが接続され、前記複数の処理モジュールのうち少なくとも１つと前記室外移載機構とが接続されることを特徴とする細胞培養システム。
　本発明の細胞培養装置は、密閉容器（インキュベータ部）に培養容器を挿入し取り出す窓が限られた大きさ、すなわち、培養容器に対応する大きさを有するため、密閉容器内の雰囲気を維持しやすい点で有利である。
図１は、本発明の第一の実施形態における細胞培養装置の図である。 図２は、本発明の第二の実施形態における細胞培養装置の図である。 図３は、本発明の第一の実施形態における細胞培養システムの概略図である。 図４は、本発明の第一の実施形態における細胞培養システムの変形例を示す概略図である。 図５は、本発明の第一の実施形態における細胞培養システムの動作の一例を示す図である。
　以下の実施形態においては、矛盾のない範囲ですべてのあらゆる組み合わせが可能である。
第一の実施形態
　以下、図１および３により第一の実施形態について説明する。
（細胞培養装置）
　まず、図１により第一の実施形態における細胞培養装置を説明する。本実施形態における細胞培養装置１０は、図１に示されるように、密閉容器１１と、密閉容器１１内に回転自在に設けられた回転軸１２と、回転軸１２に多段に取り付けられ、各々が培養容器１８を載置するための載置棚１３とを備えている。
　細胞培養装置１０には、密閉容器１１の壁面に限られた大きさ、例えば、培養容器１８に対応する形状を持ち、培養容器を密閉容器内へ挿入し取り出す窓１４が設けられている。そして、回転軸１２がその軸方向に沿って移動し、かつ、回転軸が回転することにより、所望の培養容器１８を窓１４を介して密閉容器１１から取り出し、あるいは、培養容器１８を窓１４を介して載置棚１３の所望の位置へ挿入可能となる。
　各載置棚１３は、好ましくは、図１に示されるように円盤形状を有し、細胞培養容器１８は各載置棚１３上に回転軸１２を中心として放射状に載置される。このようにすることで、回転軸を回転させることにより、ある載置棚１３に載置されたいずれの細胞培養容器にも窓１４を介してアクセスすることが容易になる。
　なお、各窓１４には、窓を開閉する開閉機構１６が設けられている。開閉機構は、特に限定されないが、例えば、図１のように蓋および蓋の駆動部１６Ａを備えた開閉機構とすることができる。
　本実施形態における細胞培養装置１０では、回転軸１２がその軸方向に沿って移動することで、異なる所望の段の載置棚１３に載置された細胞培養容器１８にアクセスすることが可能である。また、このような構造の細胞培養装置１０では、回転軸１２が回転することにより、載置棚１３上の所望の培養容器１８にアクセスすることが可能である。従って、本実施形態における細胞培養装置１０では、回転軸１２はその軸方向に沿って移動し、かつ、回転軸が回転することにより、所望の載置棚１３上の所望の培養容器１８を窓１４を介して密閉容器１１から取り出し可能となり、あるいは、培養容器１８を窓１４を介して載置棚１３の所望の位置へ挿入可能となる。回転軸は、駆動機構１２Ａにより回転させることができる。本実施形態では、駆動機構１２Ａは、回転軸をその軸方向に沿って移動させることができる。
　本実施形態における細胞培養装置１０ではまた、回転軸１２がその軸方向に沿って移動し、または、回転軸１２が回転することにより、密閉容器内の空気は攪拌され、密閉容器内の雰囲気を均一化することも可能である。
　ところで、密閉容器１１の窓１４は、好ましくは、密閉容器１１に複数設けられている。特に窓１４は、細胞培養装置の窓に隣接して培養容器に対して所望の処理を施す処理モジュールと接続するために、複数の処理モジュール毎に設けることができる。本発明の細胞培養装置では、限られた大きさの窓１４を有するため、複数の窓１４が開いていても密閉容器１１内の雰囲気を維持しやすい利点を有する。また、各窓１４には、処理モジュールを接続することができるため、本実施形態における細胞培養装置は、複数の処理モジュールを窓に隣接して備えることができる。従って、本実施形態における細胞培養装置は、様々な処理モジュールを同時に接続することが可能である。
　また、開閉機構１６は、例えば、培養容器１８を窓１４を介して載置棚１３の所望の位置に挿入する際、および、所望の培養容器１８を窓１４を介して密閉容器１１から取り出す際に窓を開き、培養容器１８の取り出し挿入が完了したら閉じることができる。開閉機構１６は、培養容器１８に対して所望の処理を行う処理モジュールが窓１４にアクセスする際にも窓１４を開くことができ、処理後、窓１４を閉じることができる。
　本実施形態における細胞培養装置１０では、密閉容器１１内の圧力を陽圧とすることができる。密閉容器１１内の圧力を陽圧とすることにより、密閉容器１１内に微生物またはごみが混入することを防ぐことができる。上述のように、細胞培養装置１０の窓１４は限られた大きさ、すなわち、細胞培養容器１８に対応する大きさを有するため、窓１４が開いても密閉容器１１内の陽圧を維持しやすい。また、温度変化等の内部環境の変動を最小限とすることができるため、培養する細胞に対して悪影響を与える恐れが少ない。なお、図１に示す細胞培養装置１０の構成要素、例えば、回転軸の駆動機構１２Ａおよび蓋の駆動部１６Ａは、制御機構１Ａにより駆動制御される。また、本実施形態の細胞培養装置１０には、密閉容器１１内の圧力を測定する圧力計２並びに温度計および湿度計などの測定装置３が設置されている。制御機構１Ａは、圧力計２および測定装置３からの信号に基づいて、密閉容器１１内の圧力が陽圧となり、かつ、密閉容器１１内の温度および湿度が一定範囲のときにのみ、蓋の駆動部１６Ａおよび回転軸の駆動機構１２Ａを駆動するようにしてもよい。
　本実施形態における細胞培養装置１０は、ダウンフロー方式で密閉容器１１内の雰囲気を循環させる送風機構１５を備えていてもよい。本実施形態における細胞培養装置１０はまた、過酸化水素ガスおよびエチレンオキサイドガスなどの殺菌ガス、哺乳細胞の培養に用いられる５％ＣＯ２ガスなどを密閉容器１１内に供給するガス供給機構１５Ａを備えていてもよい。本実施形態における細胞培養装置１０はまた、密閉容器１１内の雰囲気を制御する雰囲気制御機構１５Ｂ（例えば、密閉容器１１内を細胞培養に適した温度および湿度を維持する温度および湿度制御機構並びに密閉容器１１内の圧力を制御する圧力制御機構など）を備えていてもよい。制御機構１５Ｂは、制御機構１Ａに接続され、圧力計２または温度計および湿度計などの測定装置３からの信号に基づいて制御され得る。
　また、本実施形態における細胞培養装置１０において、回転軸１２の基端には駆動機構１２Ａが設けられ、この駆動機構１２Ａによって回転軸１２はその軸方向に沿って移動し、また、回転するようになっている。
（細胞培養システム）
　次に、図３により、第一の実施形態における細胞培養システムについて説明する。本実施形態の細胞培養システムは、本実施形態の細胞培養装置１０と、細胞培養装置の窓１４に隣接して培養容器１８に対して所望の処理を施す処理モジュール（例えば、３１，３２，３４，３５）とを備える。本実施形態の細胞培養システムはまた、細胞培養装置１０と処理モジュールとの間で培養容器１８を移載する室外移載機構３３を設けた、細胞培養システムである。本実施形態の細胞培養システムは、１以上、好ましくは２以上または３以上の処理モジュールを備えている。
　本実施形態における細胞培養システム３０は、図３に示すように、図１に示す細胞培養装置１０と、細胞培養装置１０の窓１４の外部に隣接して培養容器１８に対して所望の処理を施す後述の処理モジュール３１，３２，３５とを備える。本実施形態における細胞培養システム３０はまた、細胞培養装置１０と処理モジュール３１，３２，３５との間で培養容器１８を移載する後述の室外移載機構３３とを備える。本実施形態における細胞培養システム３０はさらに、細胞培養容器１８を細胞培養システム３０内に搬入し、細胞培養システム３０外に搬出するための培養容器の出し入れモジュール３４を備える。
　本実施形態における細胞培養システム３０において、２つ以上の処理モジュール、例えば、培地交換モジュール３１と、細胞播種および細胞回収モジュール３２とが設けられている。このように本実施形態における細胞培養システムは、２つ以上の処理モジュール３１，３２を同時に細胞培養装置１０に接続することができるため、例えば、細胞培養装置１０を中心として２つ以上の処理モジュール３１，３２を接続することが可能である。そのため、本実施形態における細胞培養システム３０は、細胞培養装置１０と処理モジュール３１，３２のレイアウトの自由度が高いという利点を有する。そして、設計の自由度が高いことにより、細胞培養システム３０をコンパクトに設計することができる。２つ以上の処理モジュール３１，３２を備える場合、本実施形態における細胞培養システム３０は、好ましくは、窓１４は処理モジュール３１，３２毎に設けられており、窓１４を介して細胞培養装置１０と各処理モジュール３１，３２との間で細胞培養容器１８を無菌的に移載することができる。本実施形態における細胞培養システム３０では、細胞培養装置１０と室外移載機構３３とが窓１４を介してさらに接続されていてもよく、その場合、細胞培養装置１０と室外移載機構３３との間で細胞培養容器１８を移載することができる。
　本実施形態における細胞培養システム３０において、各処理モジュール３１，３５は、細胞培養装置１０と室外移載機構３３との間で細胞培養容器１８を移載できるように、細胞培養装置１０および室外移載機構３３に接続されていてもよい。また、室外移載機構３３は、処理モジュール３１，３２，３４，３５との間で細胞培養容器１８を移載できるように、各処理モジュールと接続されていてもよい。また、本実施形態における細胞培養システム３０では、細胞培養装置１０は、処理モジュール３１，３２，３４，３５との間で細胞培養容器１８を移載することができるように、直接、または、処理モジュール若しくは室外移載機構３３を介して、処理モジュール３１，３２，３４，３５のいずれにも接続されていてもよい。同様に、本実施形態における細胞培養システム３０では、室外移載機構３３は、処理モジュール３１，３２，３４，３５との間で細胞培養容器１８を移載することができるように、直接、または、処理モジュール若しくは細胞培養装置１０を介して、処理モジュール３１，３２，３４，３５のいずれにも接続していてもよい。
　本実施形態における細胞培養システムは、好ましくは、継代に必要なすべての工程（例えば、培地交換、細胞播種および細胞回収）を担う処理モジュール、および、各処理モジュール間で培養容器を移載する上述する室外移載機構３３を備え、細胞の自動培養および自動継代が可能となっている。
　次に、本実施形態における処理モジュール３１，３２，３５および室外移載機構３３，３４についてさらに述べる。
　処理モジュール３１，３２，３５としては、特に限定されないが、例えば、培地交換モジュール３１、細胞播種および細胞回収モジュール３２、および細胞検査および細胞除去モジュール３５が挙げられる。このうち、培地交換モジュール３１は、細胞培養容器１８内の細胞培養培地を交換するためのモジュールである。細胞播種および細胞回収モジュール３２は、培養液に懸濁した細胞を細胞培養容器１８内に導入することにより細胞を細胞培養容器１８内に播種し、培養した細胞を細胞培養容器１８から回収するためのモジュールである。細胞検査および細胞除去モジュール３５は、細胞培養容器１８内で培養されている細胞を検査し、不良な細胞を除去するためのモジュールである。
　細胞培養装置１０、各処理モジュール（例えば、処理モジュール３１、３２および３５）、室外移載機構３３並びに培養容器１８の出し入れモジュール３４には、それぞれＩＤ情報取得部（図示せず）が設置されていてもよい。細胞培養装置１０、処理モジュール３１、３２および３５、室外移載機構３３並びに培養容器１８の出し入れモジュール３４に設置されたＩＤ情報取得部は、細胞培養装置１０、各処理モジュール、室外移載機構３３および培養容器１８の出し入れモジュール３４内に送られる細胞培養容器１８に付されたバーコード等のＩＤ情報を読み取り、このＩＤ情報を制御部１Ｃに送る。次に、制御部１Ｃは、細胞培養容器１８のＩＤ情報を得て、それぞれの細胞培養容器１８を識別して管理することができる。この場合、ＩＤ情報取得部としては、バーコードを読み取るバーコードリーダーを用いることができる。また、ＩＤ情報取得部は、細胞培養装置１０内に１つ設置されていれば十分であり、他のモジュールには設置しなくてもよい。この場合であっても、制御部１Ｃにより各モジュールおよび室外移載機構の動きを制御またはモニターすることにより、各細胞培養容器１８の位置を管理することができる。制御部１Ｃは、好ましくは、例えば、細胞検査および細胞除去モジュール３５から細胞培養容器１８における細胞の増殖状況等を取得し、該細胞培養容器１８の培養時間を調整する、例えば、スケジューリングすることができる。
　室外移載機構３３としては、細胞培養容器１８を各処理モジュール３１，３２，３５間で搬送するための搬送用アーム３３が用いられる。この搬送アーム３３は、各処理モジュール３１，３２，３５と培養容器の出し入れモジュール３４との間で細胞培養容器１８を搬送することもできる。
　本実施形態における細胞培養システム３０では、細胞培養装置１０は、培地交換モジュール３１と細胞培養装置１０とを連通させるための窓１４、並びに細胞検査および細胞除去モジュール３５と細胞培養装置１０とを連通させるための窓１４を備え、培地交換モジュール３１並びに細胞検査および細胞除去モジュール３５の両方と接続されている。
　本実施形態における細胞培養システムは、好ましくは、自動細胞培養システムである。
（第一の実施形態における作用）
　次に、図１により、第一の実施形態における細胞培養装置１０の作動方法を説明する。
　まず、（１）回転軸の駆動機構１２Ａを駆動させて回転軸１２が回転軸に沿って上下に移動する。所望の細胞培養容器１８の高さと窓１４の高さが揃ったところで、この上下の移動を終了させる。次に、（２）回転軸の駆動機構１２Ａを駆動させて回転軸１２を回転させ、所望の細胞培養容器１８が窓１４から細胞培養装置１０外に移載可能な位置にまで移動する。さらに、（３）窓の開閉機構１６の蓋が開き、所望の細胞培養容器１８が細胞培養装置１０外に移載される。
　（１）と（２）の工程は順不同である。すなわち、工程（２）において回転軸１２を回転させてから工程（１）において所望の細胞培養容器１８の高さと窓１４の高さを揃え、その後、所望の細胞培養容器１８が窓１４から細胞培養装置１０外に移載可能な位置にまで移動させてもよいし、工程（１）と（２）を同時並行で進めてもよい。工程（３）は、特に限定されないが、細胞培養装置１０内の雰囲気を保つ観点では、工程（１）および（２）が終了した後に行うことが好ましい。
　次に、図１および図３により、第一の実施形態における細胞培養システム３０の作動方法を説明する。
　まず、細胞培養容器１８が培養容器の出し入れモジュール３４から細胞培養システム３０内に挿入される。培養容器の出し入れモジュール３４は、ＵＶ照射若しくはガンマ線などの放射線照射、または、過酸化水素若しくはエチレンオキサイドなどの殺菌ガスにより、細胞培養容器１８を殺菌する殺菌部を備えていてもよい。培養容器の出し入れモジュール３４から細胞培養システム３０内に搬入された細胞培養容器１８は、搬送アーム３３によって、細胞播種および細胞回収モジュール３２に移載され、細胞が細胞培養容器１８内に播種される。その後、細胞培養容器１８は、搬送アーム３３によって、培地交換モジュール３１若しくは細胞検査および細胞除去モジュール３５を経由して細胞培養装置１０内に移載され、載置棚１３に移載される。
　細胞培養後、１～３日毎に細胞培養容器１８は、細胞培養装置１０から培地交換モジュール３１に移載され、培地交換がなされ得る。また、細胞培養後、１～３日毎に細胞培養容器１８は、細胞培養装置１０から細胞検査および除去モジュール３５に移載され、細胞検査により不良な細胞が検出された場合には、不良な細胞が除去され得る。なお、細胞培養後、細胞培養容器１８から回収された細胞は、更なる培養に用いることができる。目的とする細胞数が得られるまで、上記処理は繰り返され得る。
　培養が終了したら、細胞培養容器１８は、細胞培養装置１０から培地交換モジュール３１若しくは細胞検査および細胞除去モジュール３５を経由して、搬送アーム３３によって、細胞播種および細胞回収モジュール３２に移載され、細胞が回収される。
　図３に示すように、細胞培養装置１０を培地交換モジュール３１と直結させ、細胞培養装置１０と培地交換モジュール３１間の細胞培養容器１８の移載を培地交換モジュール３１に備わる室内移載機構により行うと、室外移載機構３３の稼働の時間および負荷を低減することができる。すなわち、最も頻度高く行われる培地交換の際に、細胞培養装置１０と培地交換モジュール３１間の細胞培養容器１８の移載に室外移載機構３３による移載を必要としなくなるため、室外移載機構３３の稼働の時間および負荷を低減することができる。一般的な細胞培養システムでは、装置稼働時間が長くなるにつれ、処理する細胞培養容器の数が増加する。従って、装置稼働時間が長くなると、一般的に、細胞培養容器の移載が頻繁になり、室外移載機構の稼働時間が長くなる傾向がある。室外移載機構の負荷の増大は、細胞培養システムの培養の律速となり得る。上述の通り、本実施形態の細胞培養システムでは、室外移載機構３３の稼働時間および負荷を低減することができる。そして、本実施形態の細胞培養システムでは、これにより室外移載機構３３が全体の培養の律速となることを防ぐことができる。本実施形態の細胞培養システムではまた、室外移載機構３３として高価で高性能な移載機構を採用する必要が無い点で製造コスト面の利点もある。
　本実施形態における細胞培養システム３０では、細胞培養装置１０から細胞培養容器１８を各処理モジュールに移載し、その後、各処理モジュール内で細胞培養容器１８に所望の処理を行うことができるが、これに限定されるものではない。本実施形態における細胞培養システム３０では、例えば、処理モジュール内の処理ユニットが細胞培養装置１０内で細胞培養容器１８に対して所望の処理を行ってもよい。具体的には、細胞培養装置１０と隣接する処理モジュール（例えば、処理モジュール３１および３５）は、処理モジュールと同様の処理を行うことができる処理ユニット３９を細胞培養装置１０の窓１４を介して細胞培養装置１０内に挿入し、細胞培養装置１０内で細胞培養容器１８に対して所望の処理を行ってもよい（例えば、図５を参照）。
　ここで、図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、処理ユニット３９を細胞培養容器内に挿入して、細胞培養容器１８に対して所望の処理を行う際の細胞培養システムの動作の一例を細胞培養装置１０の部分断面図により示す。まず、図５（ａ）に示すように、処理を受ける細胞培養容器１８は、窓１４に隣接する位置に載置されているか、窓１４に隣接する位置に移載されている。次に、図５（ｂ）に示すように、窓１４が開き、細胞培養装置１０の外部において処理ユニット３９が窓１４に隣接する位置まで移動する。その後、図５（ｃ）に示すように、処理ユニット３９が細胞培養装置１０内に挿入され、細胞培養容器１８に対して所望の処理を行う。このようにして、本実施形態における細胞培養システム３０では、処理ユニット３９を細胞培養装置１０の窓１４を介して細胞培養装置１０内に挿入し、細胞培養装置１０内で細胞培養容器１８に対して所望の処理を行うこともできる。ここで、処理ユニット３９による細胞培養容器１８の処理中は、窓１４は処理ユニット３９により占有される。窓１４が占有される時間を短縮する観点では、上記で説明した図５に示す処理は、処理時間の短い処理に対して適用することが好ましい。具体的には、例えば、処理時間が短い場合は、処理ユニットを細胞培養装置１０の窓を介して細胞培養装置１０内に挿入して細胞培養装置１０内で細胞培養容器１８に対して所望の処理を行うことができる。また、処理時間が長い場合は、細胞培養容器１８を各処理モジュールに移載してから各処理モジュール内で細胞培養容器１８に所望の処理を行ってもよい。より具体的には、例えば、細胞検査および細胞除去モジュール３５による細胞検査および細胞除去処理は、細胞培養容器１８を細胞検査および細胞除去モジュール３５に移載してから行い、培地交換処理は、培地交換処理ユニットを窓１４を介して細胞培養装置１０内に挿入し、細胞培養装置１０内で行ってもよい。
（第一の実施形態の変形例）
　次に第一の実施形態の変形例を説明する。第一の実施形態の変形例では、細胞培養システムの構成が異なるのみであり、その他の部分は、図１に示す細胞培養装置１０と同一である。従って、細胞培養装置１０についての説明は省略する。
　本変形例における細胞培養システム４０は、細胞培養装置１０に加えて、図４に示されるように、処理モジュール４１，４２，４４，４５および４６、並びに室外移載機構４３を備え得る。本変形例における細胞培養システムでは、細胞培養装置１０は、少なくとも窓１４を３つ以上備え、処理モジュールから選択される２以上（例えば、図４に示されるように処理モジュール４１および４６）および室外移載機構４３のそれぞれと直接接続されている。図４中の双方向の矢印は、一例であるが、細胞培養装置１０と処理モジュール４１との間、細胞培養装置１０と処理モジュール４６との間、および、細胞培養装置１０と室外移載機構４３との間で、それぞれ細胞培養容器１８を相互に移載可能であることを示し、室外移載機構４３により２つの隣接する処理モジュール４２，４４，４５間で細胞培養容器が相互に移送可能であることを示す。
　処理モジュール４１，４２，４５，４６としては、特に限定されないが、例えば、培地交換モジュール４１、細胞播種および細胞回収モジュール４２、細胞検査および細胞除去モジュール４５、および培地検査モジュール４６が挙げられる。培地交換モジュール４１は、細胞培養容器１８内の細胞培養培地を交換するためのモジュールである。細胞播種および細胞回収モジュール４２は、培養液に懸濁した細胞を細胞培養容器１８内に導入することにより細胞を細胞培養容器１８内に播種する機能と、培養した細胞を細胞培養容器１８から回収するための機能とを備えたモジュールである。細胞検査および細胞除去モジュール４５は、細胞培養容器１８内で培養されている細胞を検査し、不良な細胞を除去するためのモジュールである。培地検査モジュール４６は、細胞培養容器１８内の培地の成分を検査するためのモジュールである。細胞培養装置１０、各処理モジュール（例えば、処理モジュール４１，４２，４５および４６）、室外移載機構４３および培養容器１８の出し入れモジュール４４には、それぞれＩＤ情報取得部（図示せず）が設置されていてもよい。細胞培養装置１０、処理モジュール４１，４２，４５および４６、室外移載機構４３並びに培養容器１８の出し入れモジュール４４に設置されたＩＤ情報取得部は、細胞培養装置１０、各処理モジュール、室外移載機構４３および培養容器１８の出し入れモジュール４４内に送られる細胞培養容器１８に付されたバーコード等のＩＤ情報を読み取り、このＩＤ情報を制御部１Ｄに送る。次に、制御部１Ｄは、細胞培養容器１８のＩＤ情報を得て、それぞれの細胞培養容器１８を識別して管理することができる。この場合、ＩＤ情報取得部としては、バーコードを読み取るバーコードリーダーを用いることができる。また、ＩＤ情報取得部は、細胞培養装置１０内に１つ設置されていれば十分であり、他のモジュールには設置しなくてもよい。この場合であっても、制御部１Ｄにより各モジュールおよび室外移載機構の動きを制御またはモニターすることにより、各細胞培養容器１８の位置を管理することができる。制御部１Ｄは、好ましくは、例えば、細胞検査および細胞除去モジュール４５から細胞培養容器１８における細胞の増殖状況等を取得し、該細胞培養容器１８の培養時間を調整する、例えば、スケジューリングすることができる。また、制御部１Ｄは、好ましくは、例えば、培地検査モジュール４６にて異常が見つかった細胞培養容器１８に対し、優先して細胞検査および細胞除去モジュール４５にて検査するようにスケジューリングすることができる。
　本変形例における細胞培養システム４０では、処理モジュール４５を有さない構成とすることもできる。この場合、本変形例における細胞培養システム４０は、処理モジュール４６を細胞検査および細胞除去モジュール４６とし、処理モジュール４１を培地の検査と培地の交換を行う培地検査および培地交換モジュール４１としてもよい。
　さらに、室外移載機構４３としては、例えば、搬送アーム４３を用いることができる。そしてこの搬送アーム４３により、各処理モジュール４１，４２，４５と培養容器の出し入れモジュール４４との間で細胞培養容器１８を搬送することができる。
　次に、図１および図４により、本変形例における細胞培養システム４０の作動方法を説明する。
　まず、培養容器の出し入れモジュール４４から細胞培養容器１８が細胞培養システム４０内に挿入される。培養容器の出し入れモジュール４４は、ＵＶ若しくはガンマ線などの放射線、または、過酸化水素若しくはエチレンオキサイドなどの殺菌ガスにより、細胞培養容器１８を殺菌する殺菌部を備えていてもよい。培養容器の出し入れモジュール４４から細胞培養システム４０内に搬入された細胞培養容器１８は、搬送アーム４３によって、細胞播種および細胞回収モジュール４２に移載され、細胞が細胞培養容器１８内に播種される。その後、細胞培養容器１８は、搬送アーム４３によって、直接、細胞培養装置１０内に移載され、細胞培養容器１８は載置棚１３に移載される。
　細胞培養後、１～３日毎に細胞培養容器１８は、細胞培養装置１０から培地交換モジュール４１に移載され、培地交換がなされ得る。また、細胞培養後、１～３日毎に細胞培養容器１８は、細胞培養装置１０から細胞検査および除去モジュール４５に移載され、細胞検査により不良な細胞が検出された場合には、細胞が除去される。また、細胞培養後、１～３日毎に細胞培養容器１８は、細胞培養装置１０から培地検査モジュール４６に移送され、培地が検査され得る。このようにして、本変形例における細胞培養システム４０では、細胞培養容器１８は、細胞培養装置１０から隣接する３つの異なる処理モジュール４１，４６または搬送アーム４３のいずれかに直接移送され、所望の処理を受けることができる。その後、細胞培養容器１８は細胞培養装置１０内の載置棚１３に載置される。
　培養が終了したら、細胞培養容器１８は細胞培養装置１０から、搬送アーム４３によって、細胞播種および細胞回収モジュール４２に移載され、細胞が回収される。なお、細胞培養後、細胞培養容器１８から回収された細胞は、更なる培養に用いることができる。目的とする細胞数を得るまで上記処理は、繰り返され得る。
　図４に示すように、細胞培養装置１０を培地交換モジュール４１と直結させ、細胞培養装置１０と培地交換モジュール４１間の細胞培養容器１８の移載を培地交換モジュール４１に備わる室内移載機構により行うと、室外移載機構４３の稼働の時間および負荷を低減することができる。すなわち、最も頻度高く行われる培地交換の際に、細胞培養装置１０と培地交換モジュール４１間の細胞培養容器１８の移載に室外移載機構４３による移載を必要としなくなるため、室外移載機構４３の稼働の時間および負荷を低減することができる。一般的な細胞培養システムでは、装置稼働時間が長くなるにつれ、処理する細胞培養容器の数が増加する。従って、装置稼働時間が長くなると、一般的に、細胞培養容器の移載が頻繁になり、室外移載機構の稼働時間が長くなる傾向がある。室外移載機構の負荷の増大は、細胞培養システムの培養の律速となり得る。上述の通り、本実施形態の細胞培養システムでは、室外移載機構４３の稼働時間および負荷を低減することができる。そして、本実施形態の細胞培養システムでは、これにより室外移載機構４３が全体の培養の律速となることを防ぐことができるという利点がある。本実施形態の細胞培養システムではまた、室外移載機構４３として高価で高性能な移載機構を採用する必要が無い点で製造コスト面の利点もある。
　本変形例における細胞培養システム４０では、細胞培養装置１０から細胞培養容器１８を各処理モジュールに移載し、その後、各処理モジュール内で細胞培養容器１８に所望の処理を行うことができるが、これに限定されるものではない。本実施形態における細胞培養システム４０では、例えば、処理モジュール内の処理ユニットを細胞培養装置１０内で細胞培養容器１８に対して所望の処理を行ってもよい。具体的には、細胞培養装置１０と隣接する処理モジュール（例えば、処理モジュール４１および４６）は、各処理モジュールに備わる機能をもち、処理モジュールと同様の処理を行うことができる処理ユニットを細胞培養装置１０の窓を介して細胞培養装置１０内に挿入し、細胞培養装置１０内で細胞培養容器１８に対して所望の処理を行ってもよい（図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）参照）。ここで、処理ユニット３９による細胞培養容器１８の処理中は、窓１４は処理ユニット３９により占有される。窓１４が占有される時間を短縮する観点では、上記で説明した図５に示す処理は、処理時間の短い処理に対して適用することが好ましい。具体的には、処理時間が短い場合は、処理ユニットを細胞培養装置１０の窓を介して細胞培養装置１０内に挿入して細胞培養装置１０内で細胞培養容器１８に対して所望の処理を行い、処理時間が長い場合は、細胞培養容器１８を各処理モジュールに移載してから各処理モジュール内で細胞培養容器１８に所望の処理を行ってもよい。より具体的には、例えば、細胞検査および細胞除去モジュール４５による細胞検査および細胞除去処理は、培地交換モジュール４１による培地交換処理よりも処理時間が長いことから、細胞検査および細胞除去処理は、細胞培養容器１８を細胞検査および細胞除去モジュール４５に移載してから行い、培地交換処理は、培地交換処理ユニットを窓１４を介して細胞培養装置１０内に挿入し、細胞培養装置１０内で行ってもよい。
第二の実施形態
　以下、第二の実施形態について説明する。
（細胞培養装置）
　以下、図２により第二の実施形態における細胞培養装置を説明する。
　本実施形態における細胞培養装置２０は、図２（ａ）に示されるように、密閉容器１１と、密閉容器１１内に回転自在に設けられた回転軸１２と、回転軸１２に多段に取り付けられ、各々が培養容器１８を載置するための載置棚１３とを備えている。
　細胞培養装置２０には、密閉容器１１の壁面に限られた大きさ、例えば、培養容器１８に対応する形状を持ち、培養容器１８を密閉容器１１内へ挿入し取り出す窓１４が設けられている。また、密閉容器１１内には、載置棚１３と窓１４との間で所望の培養容器１８を移載させる室内移載機構１９が設けられている。
　本実施形態における細胞培養装置２０では、回転軸１２は、回転可能に設置されている。回転軸１２の基端には、回転軸１２を回転させる駆動機構１２Ｂが設けられ、この駆動機構１２Ｂによって回転軸１２は回転するようになっている。駆動機構１２Ｂは、特に限定されないが、回転軸１２をその軸方向に移動させる駆動機構をさらに備えていてもよい。
　本実施形態における細胞培養装置２０では、密閉容器１１内に、載置棚１３と窓１４との間で所望の培養容器１８を移載させる室内移載機構１９が設けられ、後述する室内移載機構１９により所望の載置棚１３に載置された所望の培養容器１８を取り出して窓１４に移載し、あるいは、培養容器１８を窓１４を介して密閉容器１１の外部から所望の載置棚１３の所望の位置に挿入することができる。
　室内移載機構１９は、載置棚１３と窓１４との間で所望の培養容器１８を移載させることができる限り特に限定されないが、本実施形態では、図２（ｂ）に示されるように、案内ガイド２１と、案内ガイド２１に沿って移動する移動体２２とを備えている。
　移動体２２は、培養容器１８を移載するためのグリップ２６と、グリップ用駆動部２５を備え、グリップ用駆動部２５は、少なくとも１つの関節２４を介して直列に接続された複数のアーム２３の一端に接続され、かつ、直列に接続された複数のアーム２３の他端が移動体２２に接続されている。
　案内ガイド２１は、移動体駆動機構を有し、移動体２２を案内ガイド２１に沿って移動させることができ、かつ、移動体２２を案内ガイド２１を軸として回転させることができる。
　関節２４は、関節２４に接続された２本のアーム２３を関節２４を軸として回転させる関節駆動機構を有する。関節２４は、この関節駆動機構により関節２４に接続された２本のアーム２３の角度を自在に調整することができる。前記関節駆動機構は、好ましくは、関節２４に接続された２本のアーム２３を水平回転軸を軸として回転させることができる。移動体２２は、アームを介して少なくとも１つの関節２４を備え、好ましくは２つの関節２４を備える。移動体２１が２つ以上の関節２４を備える場合には、２つ以上の関節はアーム２３を介して接続され得る。グリップ２６は、グリップ用駆動部２５により駆動され、グリップ２６で、載置棚１３に載置された所望の培養容器１８をつかむことができる。
　本実施形態における細胞培養装置２０は、窓１４を１つ、好ましくは窓１４を複数備える。本実施形態における細胞培養装置２０において、室内移載機構１９は窓毎に備えられていてもよく、これにより室内移載機構１９により載置棚１３と各窓１４との間で所望の培養容器１８を移載させることが容易である。室内移載機構１９は、窓１４毎に設けることができる。
　本実施形態における細胞培養装置２０では、上述のように密閉容器１１の壁面の限られた位置に、限られた大きさ、例えば、細胞培養容器１８に対応する大きさの窓１４を有し、窓１４を開閉しても密閉容器１１内部の雰囲気を維持しやすい利点を有する。従って、本実施形態における細胞培養装置２０では、密閉容器１１内の雰囲気を維持しつつ、窓１４を介して培養容器１８を密閉容器１１内に挿入し、または、培養容器１８を密閉容器１１内から取り出すことができる。本実施形態における細胞培養装置２０は、窓１４を開閉する開閉機構１６を有していてもよい。開閉機構１６は、例えば、蓋および蓋の駆動部１６Ａを備え、必要の無い限り窓１４を閉じた状態に保つことができる。なお、図２に示す細胞培養装置１０の構成要素、例えば、蓋の駆動部１６Ａおよび回転軸の駆動機構１２Ｂは、制御機構１Ｂにより駆動制御される。また、密閉容器１１内には、密閉容器１１内の圧力を測定する圧力計２および温度計または湿度計などの測定装置３が設置されている。制御機構１Ｂは、圧力計２および測定装置３からの信号に基づいて、密閉容器１１内の圧力が陽圧となり、密閉容器１１内の温度および湿度が一定範囲のときにのみ、蓋の駆動部１６Ａおよび回転軸の駆動機構１２Ｂを駆動するようにしてもよい。
（細胞培養システム）
　以下、図３により、第二の実施形態における細胞培養システムを説明する。本実施形態における細胞培養システムは、細胞培養装置が異なるのみであり、その他の部分は、図３に示す第一の実施形態における細胞培養システム３０と同一である。すなわち、本実施形態における細胞培養システムは、図３に示す第一の実施形態における細胞培養システム３０において細胞培養装置１０を細胞培養装置２０に置き換えたシステムである。
（第二の実施形態における作用）
　次に、以下に限られないが、一例として、図２により、本実施形態における細胞培養容器２０の作動方法を説明する。
　まず、（１）回転軸の駆動機構１２Ｂを駆動させて回転軸１２を回転させ、所望の細胞培養容器１８が室内移載機構１９のグリップ２６により細胞培養容器１８を移載できる位置にまで移動する。次に、（２）室内移載機構１９において、案内ガイド２１に沿って移動体２２が移動し、グリップ２６と所望の細胞培養容器１８との高さを揃える。次いで、移動体２２を案内ガイド２１を軸として回転させ、かつ関節２４の角度を調節して、グリップ２６を細胞培養容器１８を移載できる位置にまで移動する。さらに、グリップ用駆動部２５を駆動させてグリップ２６により細胞培養容器１８をつかむ。その後、（３）移動体２２を案内ガイド２１を軸として回転させ、かつ関節２４の角度を調節して、細胞培養容器１８を載置棚１３から取り出す。そして、（４）移動体２２が案内ガイド２１に沿って移動し、細胞培養容器１８と窓１４との高さを揃える。その後、移動体２２を案内ガイド２１を軸として回転させ、かつ関節２４の角度を調節して、細胞培養容器１８を窓１４を介して細胞培養装置２０外に移載できる位置にまで移動させる。
　また、細胞培養装置２０外から細胞培養容器１８を載置棚１３の所望の位置に移載したい場合には、まず、（１）密閉容器１１の窓１４に細胞培養容器１８が差し込まれる。次に、（２）差し込まれた細胞培養容器１８を室内移載機構１９のグリップ２６でつかむ。この際、グリップ２６は細胞培養容器１８を培養装置２０外に移載するときと同様に駆動させることによりグリップ２６の位置を調整し、細胞培養容器１８をつかむことができる。その後、（３）室内ガイド２１に沿って移動体２２が移動し、グリップ２６の高さと細胞培養容器１８を移載したい載置棚１３との高さを揃える。その後、移動体２２を案内ガイド２１を軸として回転させ、かつ関節２４の角度を調節して、載置棚１３の所望の位置に細胞培養容器１８を差し込むことができる。なお、窓１４に細胞培養容器１８を一時的に載置可能な載置台を設けてもよい。
　本実施形態における細胞培養装置２０では、上述のように室内移載機構１９は、各窓に対応して１つずつ備わっていることが好ましい。しかし、本実施形態における細胞培養装置２０では、必ずしもすべての窓１４に１つずつ室内移載機構１９が設置されている必要はない。例えば、図２は、２つの窓１４と、一方の窓１４と任意の載置棚１３間で細胞培養容器１８を移載できる１つの室内移載機構１９とを備えた細胞培養装置２０を示す。図２の細胞培養装置２０では、他方の窓１４は、載置棚１３を回転させることにより、他方の窓１４と同じ高さの載置棚１３の任意の細胞培養容器１８にアクセスし、載置棚１３と外部との間で細胞培養容器１８を他方の窓１４を介して移載することができる。図２の細胞培養装置２０では、他方の窓１４とは異なる高さの載置棚１３の任意の細胞培養容器１８を他方の窓１４を介して外部に移載することもできる。具体的には、室内移載機構１９により、他方の窓１４とは異なる高さの載置棚１３に載置された細胞培養容器１８を、他方の窓１４と同じ高さの載置棚１３に移載し、その後、載置棚１３を回転させて該細胞培養容器１８を他方の窓１４を外部に移載することができる。また、外部から任意の載置棚１３の任意の位置に細胞培養容器１８を移載する場合には、他方の窓１４と同じ高さの載置棚１３の空いている場所に細胞培養容器１８を載置するか、その後、載置棚１３を回転させて室内移載機構１９により任意の高さの任意の場所に細胞培養容器１８を載置することができる。
　次に、図３および４により、本実施形態における細胞培養システム３０およびその変形例４０について説明する。本実施形態における細胞培養システム３０およびその変形例４０は、細胞培養装置が異なるのみであり、その他の部分は、それぞれ図３に示す第一の実施形態における細胞培養システム３０および図４に示す第一の実施形態における細胞培養システムの変形例４０と同一であるから、細胞培養装置内の作動方法が異なるのみであり、細胞培養システムの細胞培養装置２０外の部分の作動方法は、それぞれ図３に示す第一の実施形態における細胞培養システム３０および図４に示す第一の実施形態の変形例における細胞培養システムの作動方法と同一である。

Claims (9)

  1. 　細胞培養装置において、
    　密閉容器と、
    　密閉容器内に回転自在に設けられた回転軸と、
    　回転軸に多段に取り付けられ、各々が培養容器を載置するための載置棚と、
    　前記回転軸を回転させる駆動機構と、
    　密閉容器の壁面に培養容器に対応する形状を持ち、培養容器を密閉容器内へ挿入し取り出す窓と、
    を備え、
    　下記の（１）および（２）から選択される少なくとも一方の構造を更に備えた細胞培養装置：
    　（１）前記駆動機構が、前記回転軸をその軸方向に沿って移動させる機構をさらに備える、
    　（２）前記密閉容器内に、前記載置棚と前記窓との間で所望の前記培養容器を移載させる室内移載機構を設ける。
  2. 　密閉容器の窓は、複数の処理モジュール毎に設けられている、請求項１に記載の細胞培養装置。
  3. 　窓を開閉する開閉機構を備えた、請求項１に記載の細胞培養装置。
  4. 　密閉容器内の圧力を制御する圧力制御機構を備えた、請求項１に記載の細胞培養装置。
  5. 　ダウンフロー方式で密閉容器内の雰囲気を循環させる送風機構を備えた、請求項１に記載の細胞培養装置。
  6. 　密閉容器内にガスを供給するガス供給機構を備えた、請求項１に記載の細胞培養装置。
  7. 　請求項１に記載の細胞培養装置と、細胞培養装置の窓に隣接して培養容器に対して所望の処理を施す処理モジュールとを備え、
    　細胞培養装置と処理モジュールとの間で培養容器を移載する室外移載機構を設けた、
    細胞培養システム。
  8. 　２つ以上の処理モジュールを備えた、請求項７に記載の細胞培養システム。
  9. 　細胞培養装置と、
    　複数の処理モジュールと、
    　前記培養容器を搬送するための室外移載機構と、
    を備え、
    　前記細胞培養装置と前記複数の処理モジュールのうち少なくとも１つとが接続され、前記複数の処理モジュールのうち少なくとも１つと前記室外移載機構とが接続されることを特徴とする細胞培養システム。
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