WO2016020992A1 - 培養装置、これを用いた培養方法及び細胞凝集塊の選別方法 - Google Patents

培養装置、これを用いた培養方法及び細胞凝集塊の選別方法 Download PDF

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WO2016020992A1
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gas
closed space
cell aggregate
cell
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PCT/JP2014/070639
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伊藤 三郎
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ヤマハ発動機株式会社
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    • C12M37/00Means for sterilizing, maintaining sterile conditions or avoiding chemical or biological contamination
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02Form or structure of the vessel
    • C12M23/10Petri dish
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/38Caps; Covers; Plugs; Pouring means

Definitions

  • the present invention relates to a biological culture apparatus such as a cell aggregate, a culture method, and a cell aggregate selection method.
  • a living organism such as a cell aggregate may be held for a certain period in a culture vessel storing a culture solution for the purpose of a biochemical experiment or the like.
  • the cell aggregate is held in the culture solution in a state of being supported on a holding member such as a well plate.
  • Patent Document 1 discloses an apparatus in which cells and beads for biological tests are held on a plate in which a plurality of through holes capable of holding the cell aggregates are formed.
  • the purpose of holding the cell aggregate in the culture vessel is to keep the current state of the cell aggregate, keep it growing, temporarily store it for screening the cell aggregate, or add chemicals Examples include storage for various experiments such as reaction observation. While the cell aggregate is held in the culture container, it is important that the culture container be maintained in an environment that does not damage the cell aggregate. However, in the prior art, sufficient attention is not paid to the above-mentioned damage countermeasures in units of culture vessels.
  • One solution is to set the entire indoor environment in which the culture vessel is placed to a condition suitable for culturing. However, since the solution is intended for the entire room, it becomes a large scale.
  • An object of the present invention is to provide a culture apparatus having a simple configuration and a mechanism for preventing damage to organisms held in a culture vessel as much as possible, a culture method using the same, and a method for sorting cell aggregates Is to provide.
  • a culture apparatus is a container that provides a culture area for a living organism, and includes a culture container that includes an upper opening for introducing the organism to be cultured into the culture area, and the culture area is closed.
  • a lid member that covers at least a part of the upper opening and a gas exchange mechanism that circulates gas through the culture region are provided.
  • a culture method includes a tube for storing a culture solution containing a living organism to be cultured, the above-described culture device, and a dispensing tip capable of sucking and discharging the culture solution; The step of sucking the culture medium containing the organism to be cultured from the tube by the dispensing tip, and the sucked culture liquid through the input opening that is not covered with the lid member among the upper openings, A step of discharging the dispensing tip into the culture vessel, a step of starting distribution of the culture gas whose components are adjusted by the gas exchange mechanism via the closed space, and a flow of the culture gas to the closed space Holding the organism to be cultured in the culture vessel.
  • the cell aggregate selection method includes a first container that stores a culture solution containing a cell aggregate as an organism to be cultured, the culture device, the culture solution, A step of preparing a dispensing tip capable of being discharged, a cylinder tip capable of sucking and discharging the cell aggregate, and a second container to which the cell aggregate is transferred; A step of aspirating the culture medium containing the cell aggregate from the container, and discharging the aspirated culture medium from the dispensing tip into the culture container through the input opening, A step of supporting agglomerates, a step of starting circulation of the culture gas whose components are adjusted by the gas exchange mechanism via the closed space, and a flow of the culture gas to the closed space
  • the aggregated cells carried on the holding portion comprising the steps of sucking separately in the cylinder tip, the suction cell aggregates, comprising the steps of ejecting the second container from the cylinder tip, the.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional side view of a culture apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic sectional side view of a culture apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of a culture vessel used in the culture apparatus.
  • FIG. 4 is a top view of a plate used in the culture apparatus.
  • 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a state in which a cell aggregate (organism) is carried by the plate.
  • FIG. 7 is a block diagram of a culture apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the culture apparatus of the third embodiment.
  • FIG. 9 is a sectional side view showing one step of the culture method according to the present invention.
  • FIG. 10 is a side sectional view showing one step of the culture method.
  • FIG. 11 is a side sectional view showing one step of the culture method.
  • FIG. 12 is a side sectional view showing one step of the culture method.
  • FIG. 13 is a sectional side view showing one step of the culture method.
  • FIG. 14 is a side sectional view showing one step of the culture method.
  • FIG. 15 is a sectional side view showing one step of the culture method.
  • FIG. 16 is a sectional side view showing one step of the culture method.
  • FIG. 17 is a side cross-sectional view showing one step of the cell aggregate selection method according to the present invention.
  • FIG. 10 is a side sectional view showing one step of the culture method.
  • FIG. 11 is a side sectional view showing one step of the culture method.
  • FIG. 12 is a side sectional view showing one step of the culture method.
  • FIG. 18 is a side cross-sectional view showing one step of the cell aggregate sorting method.
  • FIG. 19 is a side cross-sectional view showing one step of the cell aggregate sorting method.
  • FIG. 20 is a side cross-sectional view showing one step of the cell aggregate sorting method.
  • FIG. 21 is a side cross-sectional view showing one step of the cell aggregate sorting method.
  • FIG. 22 is a side cross-sectional view showing one step of the cell aggregate sorting method.
  • FIG. 23 is a side sectional view showing an example of a well plate.
  • FIG. 24 is a schematic side sectional view of a culture device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • a cell aggregate (spheroid) is formed by aggregation of several to several hundred thousand cells. Therefore, the size of the cell aggregate is various.
  • Cell aggregates formed by living cells are almost spherical, but if some of the cells that make up the cell aggregates are altered or become dead cells, the shape of the cell aggregate is distorted, or The density may be non-uniform.
  • a plurality of cell aggregates having various shapes are maintained or cultured in the culture device of this embodiment, or are held in the culture device of this embodiment. It is a preferable application of the culture apparatus to perform an operation of selecting only cell aggregates having a shape suitable for the test.
  • FIG. 1 is a schematic sectional side view of a culture apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the culture apparatus 1 is an apparatus for maintaining or culturing the cell aggregate C (organism), and includes a container 100 including a culture container 101 and a lid member 102, a plate 2A disposed in the container 100, And a gas exchange mechanism 3.
  • the container 100 has a flat columnar shape and a prismatic shape whose lateral width is longer than the height.
  • the culture vessel 101 is a vessel that provides a culture region R of the cell aggregate C, and is a bottomed cylindrical vessel having a flat bottom wall on the lower surface side and an upper opening on the upper surface side.
  • the cavity of the culture vessel 101 is a culture region R, and a cell aggregate C to be cultured is introduced through the upper opening.
  • a culture solution L of the cell aggregate C is stored in the culture vessel 101.
  • the culture solution L is poured into the culture vessel 101 so as to have a predetermined liquid level LT.
  • the lid member 102 completely covers the upper opening so as to close the cavity of the culture vessel 101, that is, the culture region R. Since the culture solution L is not completely poured into the culture vessel 101, the cavity of the culture vessel 101 remains in the upper part.
  • a closed space A is formed on the liquid level LT (between the liquid level LT and the inner surface of the lid member 102). Therefore, the culture region R inside the container 100 is occupied by the culture solution L and the closed space A above it.
  • the lid member 102 is provided with an inlet adapter 103 (inlet part) and an outlet adapter 104 (outlet part) communicating with the closed space A in order to distribute the culture gas to the closed space A.
  • the culture solution L stored in the culture vessel 101 is not particularly limited as long as it does not deteriorate the properties of the cell aggregate C, and can be appropriately selected depending on the type of the cell aggregate.
  • Examples of the culture medium L include basal medium, synthetic medium, eagle medium, RPMI medium, Fischer medium, ham medium, MCDB medium, medium such as serum (cell culture medium), glycerol added before freezing storage, cell banker Examples include cell frozen solutions such as (manufactured by Toji Field Co., Ltd.), formalin, reagents for fluorescent staining, antibodies, purified water, physiological saline, and the like.
  • the culture solution L is required to be 10% fetal bovine serum FBS (Fetal Bovine Serum) mixed with RPMI-1640 medium.
  • antibiotics and supplements such as sodium pyruvate can be used.
  • the plate 2A is a member for holding the cell aggregate C.
  • the plate 2A is immersed in the culture solution L stored in the culture vessel 101 while holding the cell aggregate C.
  • the plate 2A is preferably provided with a structure capable of holding the cell aggregate C individually and independently. Note that the cell aggregate C may be held on the bottom wall of the culture vessel 101 or suspended in the culture solution L without using the plate 2A.
  • the gas exchange mechanism 3 is a mechanism for circulating the culture gas via the closed space A (culture region R), and is a cylinder 31 (gas supply source), a pump 32, a supply pipe 301, and an exhaust pipe 302 (pipe system). It has.
  • the supply pipe 301 has one end connected to the intake adapter 103 and the other end connected to the cylinder 31.
  • One end of the exhaust pipe 302 is connected to the outlet adapter 104, and the other end is open to the atmosphere.
  • a flow control member such as a gas mass flow controller in the supply pipe 301.
  • the cylinder 31 stores a culture gas suitable for culturing the cell aggregate C.
  • the culture gas is carbon dioxide.
  • carbon dioxide culture requires a carbon dioxide concentration of about 5% to 10%.
  • the cylinder 31 preferably stores carbon dioxide gas having a concentration of 20% to 100%.
  • a cylinder 31 of carbon dioxide gas, nitrogen gas and oxygen gas is used.
  • the pump 32 generates a gas flow for circulating the culture gas through the supply pipe 301, the closed space A, and the exhaust pipe 302.
  • the pump 32 only needs to have at least a discharge function, and various air pumps such as a diaphragm type, a bellows type, an electromagnetic type, and a piston type can be used.
  • a gas exchange mechanism 3 that generates a gas flow only by the gas ejection pressure from the cylinder 31 and controls the gas flow rate by a gas mass flow controller or the like may be used.
  • An example of the procedure for culturing the cell aggregate C is as follows. First, with the lid member 102 removed, the plate 2 is placed in the cavity of the culture vessel 101, and a predetermined amount of the culture solution L is poured into the culture vessel 101 from the upper opening. Next, the cell aggregate C is discharged onto the plate 2A using a tip member that can suck and discharge the cell aggregate C, such as a pipette tip. If the cell aggregate C can be satisfactorily supported on the plate 2A, the upper opening of the culture vessel 101 is closed with the lid member 102.
  • the gas exchange mechanism 3 is assembled to the container 100. That is, one end of the supply pipe 301 to which the cylinder 31 and the pump 32 are connected is connected to the inlet adapter 103, and one end of the exhaust pipe 302 is connected to the outlet adapter 104. Then, the pump 32 is operated to supply the culture gas in the cylinder 31 to the closed space A.
  • the supply mode of the culture gas is not particularly limited as long as the closed space A can be maintained in an environment in which the cell aggregate C is not damaged.
  • culture gas adjusted to a predetermined concentration for example, 5% carbon dioxide gas is supplied from the inlet adapter 103 to the closed space A at a constant flow rate, and the same amount of culture gas is supplied from the outlet adapter 104.
  • a mode of discharging can be exemplified.
  • the inlet adapter 103 and the outlet adapter 104 are closed, and the culture gas is replaced after a lapse of a predetermined time.
  • a gas concentration sensor is arranged in the closed space A, and the culture gas may be replaced when the concentration of the culture gas falls below a predetermined threshold range. it can.
  • a constant gas is circulated in the closed space A by controlling the gas flow rate according to the concentration of the culture gas while constantly circulating the culture gas in the closed space A.
  • the concentration may be maintained.
  • the upper opening of the culture vessel 101 is covered with the lid member 102, and the culture region R is a closed region.
  • the culture region R is a closed region.
  • the environment of the closed space A can be maintained in an environment suitable for culturing the cell aggregate C. That is, the cell aggregate C immersed in the culture medium L may generate gas due to its activity, and therefore the environment of the closed space A may change.
  • the gas since the gas can be circulated through the closed space A, the environment of the closed space A can be maintained constant. Thereby, it can suppress that damage is given to the cell aggregate C with environmental change.
  • FIG. 2 is a schematic sectional side view of a culture apparatus 1A according to the second embodiment of the present invention.
  • the culture apparatus 1A includes a culture vessel 10 that stores the culture solution L, a plate 2 that holds the cell aggregate C in the culture solution L, and a gas exchange mechanism 3 similar to that of the first embodiment.
  • 3 is a perspective view of the culture vessel 10
  • FIG. 3 is a top view of the plate 2
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV of FIG.
  • the difference from the first embodiment is that the lid member 102A is formed integrally with the culture vessel 10, and the lid member 102A covers not all of the upper opening 1H of the culture vessel 10, but a part thereof.
  • the lid member 102A does not cover the central region of the upper opening 1H but covers the vicinity of the periphery.
  • the culture vessel 10 has a cylindrical shape.
  • the shape of the culture vessel 10 is not particularly limited, but here, from the viewpoint of operability, stability, etc., a flat cylindrical shape whose height is relatively wide compared to the width (diameter) is exemplified as the culture vessel 10. Yes.
  • the upper opening 1H (input opening) is formed on the upper surface side of the culture vessel 10 and has a rectangular shape.
  • the upper opening 1H is an opening for loading the cell aggregate C and picking up the selected cell aggregate C.
  • the shape of the upper opening 1H is not particularly limited, and may be, for example, a circular upper opening 1H.
  • the plate 2 is disposed below the upper opening 1H.
  • the culture vessel 10 is preferably made of a translucent resin material or glass. Accordingly, the cell aggregate C held on the plate 2 can be observed with a camera or the like disposed below the culture vessel 10.
  • a dispensing tip 64 that sucks and holds the cell suspension containing the cell aggregate C is placed in the upper opening 1H. Opposed to each other. Then, the cell suspension is discharged from the dispensing tip 64 into the culture solution L that does not contain cell aggregates stored in the culture vessel 10. Further, when the cell aggregate C is picked up, as will be described in detail later with reference to FIGS. 17 to 19, a cylinder chip 67 capable of sucking and discharging the cell aggregate C is disposed facing the upper opening 1H. . Then, the cell clumps C are individually sucked from the plate 2 by the cylinder chip 67.
  • the culture vessel 10 includes a bottom wall 11, an outer peripheral wall 12, and a lid member 102 ⁇ / b> A composed of an inner peripheral wall 13 and a top wall 14.
  • the bottom wall 11 is a flat disk member that partitions the bottom of the culture vessel 10.
  • the outer peripheral wall 12 is a cylindrical member erected from the outer peripheral edge of the bottom wall 11.
  • the inner peripheral wall 13 is a rectangular tube-shaped member disposed inside the outer peripheral wall 12.
  • the top wall 14 is a plate member that covers between the upper end portion of the inner peripheral wall 13 and the upper edge portion of the outer peripheral wall 12 on the upper surface side of the culture vessel 10.
  • the upper end portion of the inner peripheral wall 13 defines a rectangular upper opening 1H.
  • the inner peripheral wall 13 is inclined so that the opening area gradually decreases from the upper opening 1H toward the bottom wall 11.
  • the lower end portion of the inner peripheral wall 13 holds the outer peripheral edge of the plate 2.
  • the top wall 14 has a first work hole 15H and a second work hole 16H, which are through holes in the vertical direction. Through these working holes 15H and 16H, operations such as injection of the culture solution L into the cavity of the culture vessel 10, injection of chemicals, or absorption of the culture solution L are performed.
  • the inlet adapter 15 (inlet part) is provided in the first working hole 15H, and the outlet adapter 16 (in the second working hole 16H. An outlet part) is attached.
  • the plate 2 is a rectangular plate member having an upper surface 2U and a lower surface 2B.
  • the plate 2 is held at the lower end of the inner peripheral wall 13 with the lower surface 2B spaced from the bottom wall 11 of the culture vessel 10.
  • the plate 2 is immersed in the culture solution L in the culture vessel 10. That is, the culture solution L is injected into the culture vessel 10 so that the upper surface 2U of the plate 2 is positioned below the liquid level LT of the culture solution L.
  • the plate 2 includes a plurality of holding portions 21 that are arranged on the upper surface 2U side and carry the cell aggregate C, and through holes 22 that are formed at the arrangement positions of the holding portions 21 and penetrate linearly from the upper surface 2U to the lower surface 2B.
  • the rectangular holding portions 21 are arranged in a matrix in a top view.
  • the top view shape of the holding portion 21 may be a round shape, a triangular shape, a pentagonal shape, a hexagonal shape, or the like, and these may be arranged in a honeycomb shape, a linear shape, or at random. Or it is good also as the plate 2 provided with only the one holding
  • the plate 2 is preferably formed of a transparent member in order to enable imaging from the lower surface 2B side of the carried cell aggregate C.
  • the shape of the vertical section of the holding part 21 is a concave curved surface 211 (concave part) opened upward.
  • the opening on the upper surface 2U side of the through hole 22 is disposed on the bottom surface (the deepest position) of the concave curved surface 211 of the holding portion 21.
  • One holding portion 21 and the upper edge 212 of the holding portion 21 (concave surface 211) adjacent thereto are close to each other.
  • the upper edge portion 212 is drawn so as to have a relatively wide width, but actually, the upper edge portions 212 are adjacent to each other as shown in FIG. 5.
  • abut is a sharp convex part.
  • a linear inclined wall surface and a stepped wall surface are set such that the opening area of the holding portion 21 decreases from the upper side to the lower side.
  • maintenance part 21 which consists of a cylindrical shape and a rectangular tube shaped recessed part whose opening area is constant toward the downward direction from upper direction.
  • the holding unit 21 is generally intended to accommodate one cell aggregate. However, a specified number of cell aggregates may be accommodated in one holding unit 21 or a cell aggregate of a specified amount (total volume or total area) may be accommodated.
  • the size of the through-hole 22 is selected so that a cell aggregate of a desired size cannot pass through and a small cell aggregate or a contaminant other than the desired size can pass through.
  • the distance between the lower surface 2 ⁇ / b> B of the plate 2 and the bottom wall 11 of the culture vessel 10 is selected to be high enough to deposit foreign substances on the bottom wall 11.
  • the culture vessel 10 a region surrounded by the bottom wall 11, the outer peripheral wall 12, the inner peripheral wall 13, the top wall 14 and the plate 2 of the vessel 10 is formed.
  • the enclosed region and the outside communicate with each other through the first working hole 15H, the second working hole 16H, and the through hole 22 described above.
  • the culture liquid L is poured to a height at which the liquid surface LT completely immerses the plate 2 and is lower than the top wall 14 (a height near the middle in the vertical direction of the inner peripheral wall 13).
  • the upper liquid layer LS is present on the plate 2 in the region corresponding to the upper opening 1H.
  • a space is formed inside the lid member 102A.
  • the culture vessel 10 stores the culture liquid L at the level of the liquid level LT at the above level (FIG. 2 shows this state), and includes a first work hole 15H and a second work hole 16H (intake adapter). 15 and the outlet adapter 16) are sealed, the space is sealed by closing the through-hole 22 with the upper liquid layer LS present on the plate 2 in the region corresponding to the upper opening 1H.
  • Space (closed space A).
  • the closed space A is a space surrounded by the upper portions of the outer peripheral wall 12 and the inner peripheral wall 13, the top wall 14, and the liquid level LT.
  • the closed space A of the present embodiment is an annular region excluding the region of the upper opening 1H. Further, the region where the culture solution L, the upper liquid layer LS, and the closed space A exist is the culture region R of the cell aggregate C.
  • FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a state in which cell aggregates are carried on the plate 2.
  • the operation of supporting the cell aggregate here is also an operation of selecting a desired cell aggregate from various cell aggregates and contaminants.
  • the culture solution L that does not contain cell aggregates is poured into the culture vessel 10 in advance as described above. Thereafter, a cell suspension containing the cell aggregate C to be selected and the inevitably mixed impurities Cx is injected toward the upper liquid layer LS on the plate 2 through the upper opening 1H.
  • the cell agglomerates C and contaminants Cx contained in the injected cell suspension settle in the culture medium L by their own weight from the liquid level LT downward.
  • FIG. 6 two cell aggregates C1 and C2 and three contaminants Cx1, Cx2, and Cx3 are schematically shown.
  • the multiple holding portions 21 included in the plate 2 have hemispherical cavities (concave curved surfaces 211) densely arranged, and the ridge lines (upper edge portions 212) separating the holding portions 21 are sharp. Accordingly, the cell aggregates C1 and C2 and the contaminants Cx1, Cx2, and Cx3 that settle are guided into the concave curved surface 211 of any one of the holding portions 21 without staying in the vicinity of the upper edge portion 212.
  • the cell clumps C1 and C2 having a predetermined size cannot pass through the through hole 22. Accordingly, these cell aggregates C1 and C2 are carried on the introduced holding unit 21.
  • the contaminant Cx is generally much smaller than the cell aggregate C and can pass through the through hole 22. For this reason, the foreign substance Cx guided into the concave curved surface 211 passes through the through hole 22 and falls onto the bottom wall 11 of the culture vessel 10.
  • the contaminant Cx ⁇ b> 1 is passing through the through hole 22, and the contaminants Cx ⁇ b> 2 and Cx ⁇ b> 3 are dropped on the bottom wall 11.
  • the cell aggregates C1 and C2 to be selected are trapped by the holding unit 21 of the plate 2, and unnecessary impurities Cx1, Cx2, and Cx3 are collected on the bottom wall 11.
  • the cell sorting operation as described above may be executed only once, or may be repeated a plurality of times as necessary.
  • an image of the plate 2 carrying the cell aggregate C is taken by a camera arranged below the container 1.
  • the acquired image is analyzed, and the holding unit 21 in the holding unit 21 group arranged in a matrix of n columns and m rows as shown in FIG. 4 is specified by coordinate information. .
  • Whether or not to inject the cell suspension into the culture vessel 10 again is determined based on the carrying status of the cell aggregate C grasped here.
  • the cylinder chip 67 is mounted, and the head unit 60 that can move in the XYZ directions is prepared (see FIG. 17).
  • the head unit 60 is disposed on the upper opening 1H, and the cylinder chip 67 approaches the target holding unit 21 based on the coordinate information. Then, the cell aggregate C carried on the holding portion 21 is sucked by the cylinder chip 67 (see FIGS. 18 and 19).
  • the gas exchange mechanism 3 has the same configuration as that of the first embodiment, and includes a cylinder 31, a pump 32, a supply pipe 301, and an exhaust pipe 302.
  • the inlet adapter 15 and the outlet adapter 16 communicate with the closed space A.
  • the supply pipe 301 has one end connected to the intake adapter 15 and the other end connected to the cylinder 31.
  • One end of the exhaust pipe 302 is connected to the outlet adapter 16 and the other end is opened to the atmosphere.
  • the specific aspect of the circulation of the culture gas may be the same as that of the first embodiment.
  • a mode in which the culture gas adjusted to a predetermined concentration is supplied from the inlet adapter 15 to the closed space A at a constant flow rate and the culture gas is discharged from the outlet adapter 16 by the same amount can be exemplified.
  • the inlet adapter 15 and the outlet adapter 16 are closed, and the culture gas is replaced after a lapse of a predetermined time.
  • the closed space A has a constant gas concentration.
  • a mode of keeping may be used.
  • a plurality of cell aggregates C may be accommodated in one holding portion 21.
  • such a problem can be solved by utilizing the opening / closing operation of the inlet adapter 15 and the outlet adapter 16 and the operation of the pump 32. That is, a liquid flow that flows from the lower surface 2B side to the upper surface 2U side is generated in the through-hole 22 of the plate 2, and the cell aggregate C carried on the holding portion 21 is temporarily raised. Thereby, the cell aggregate C which is folded and carried by the holding part 21 can be dispersed.
  • the inlet adapter 15 is opened and the outlet adapter 16 is closed. Then, a predetermined amount of gas is supplied from the pump 32 into the closed space A, and the closed space A is pressurized. The escape place of this pressurizing force is only the through-hole 22 because the outflow adapter 16 is closed. Accordingly, the liquid flow is generated in the through hole 22.
  • the cell aggregate C supported so as to overlap the holding portion 21 scatters and rises upward.
  • the liquid level LT of the upper liquid layer LS rises.
  • the air outlet adapter 16 is opened, the closed space A returns to the atmospheric pressure, and the liquid level LT also returns to the original level.
  • the cell aggregate C remarkablyd settles down on the plate 2 in a dispersed state. After that, the operation shifts to the operation of circulating the culture gas to the closed space A.
  • the culture region R is covered with the lid member 102A except for the region (input opening) where the cell aggregate C is input to the culture vessel 10, and the culture region R Is a closed area.
  • an environment suitable for storing or culturing the cell aggregate C in the culture vessel 10 while preventing the culture region R from being contaminated. Can be formed. Accordingly, it is possible to prevent the cell aggregate C carried on the plate 2 from being damaged while improving the workability of the cell aggregate C.
  • FIG. 7 is a block diagram of a culture apparatus 1B according to the third embodiment of the present invention.
  • the culture apparatus 1B formed by combining the culture vessel 10 used in 2nd Embodiment with the gas exchange mechanism 3A provided with the circulation piping system
  • the culture vessel 10 that stores the culture solution L and the plate 2 that holds the cell agglomerates C in the culture solution L are the same as those described above, and thus description thereof is omitted here.
  • the gas exchange mechanism 3 ⁇ / b> A includes a circulation pipe 30, and a supply pipe 303 and an exhaust pipe 304 that are branched and connected to the circulation pipe 30.
  • the circulation pipe 30 is a pipe in which one end 30A is connected to the inlet adapter 15 (inlet part) of the culture vessel 10 and the other end 30B is connected to the outlet adapter 16 (outlet part). That is, the circulation pipe 30 is a pipe capable of circulating the culture gas via the closed space A (culture region R) in the culture vessel 10.
  • the supply pipe 303 has a downstream end branched and connected to the circulation pipe 30 on the side close to the one end 30 ⁇ / b> A (upstream side in the culture gas circulation direction).
  • the upstream end of the exhaust pipe 304 is branched and connected to the circulation pipe 30 on the side close to the other end 30B (the downstream side in the culture gas circulation direction).
  • the circulation pipe 30, the supply pipe 303 and the exhaust pipe 304 are indicated by arrows, and the direction of the arrows indicates the gas flow direction.
  • the gas exchange mechanism 3A includes the cylinder 31 (gas supply source) and the pump 32 described in the previous embodiment.
  • the cylinder 31 is connected to the upstream end of the supply pipe 303. That is, the cylinder 31 is branched and connected to the circulation pipe 30.
  • the pump 32 is incorporated in the circulation pipe 30. The operation of the pump 32 generates a gas flow that circulates in the circulation pipe 30 and the closed space A. According to such a gas exchange mechanism 3A, since the culture gas can be supplied to the closed space A while being circulated through the circulation pipe 30, the culture gas can be effectively used.
  • the closed space A is supplied by supplying the culture gas from the cylinder 31 connected in a branch connection or exhausting the gas from the exhaust pipe 304. It is possible to adjust the concentration of the culture gas.
  • the gas exchange mechanism 3A includes a flow rate adjusting valve 33, a three-way valve 34 (first valve device), a pressure regulating valve 35 (second valve device), a filter 36, a humidity adjusting unit 41, a temperature adjusting unit 42, and a temperature sensor. 43, a gas sensor 44 and a control unit 50 are provided. These are provided in the gas exchange mechanism 3A in order to adjust the concentration, temperature, and humidity of the culture gas to desired conditions.
  • the flow rate adjustment valve 33 is attached to the supply pipe 303 and regulates the amount of the culture gas that is ejected from the cylinder 31 into the circulation pipe 30.
  • the opening degree of the flow rate adjustment valve 33 is controlled by the control unit 50.
  • the three-way valve 34 is incorporated in the circulation pipe 30 on the upstream side in the circulation direction of the culture gas from the inlet adapter 15.
  • the three-way valve 34 is arranged to mix the gas flowing through the circulation pipe 30 with the new culture gas supplied from the cylinder 31.
  • the upstream and downstream ends of the circulation pipe 30 are connected to the two inlets that are always "open", and the remaining one inlet and outlet that is opened and closed as necessary
  • a downstream end of the supply pipe 303 is connected.
  • the cylinder 31 is connected to the circulation pipe 30 via the three-way valve 34.
  • the inlet / outlet of the three-way valve 34 to which the supply pipe 303 is connected is “open”, the inflow amount regulated by the flow rate adjustment valve 33 is used.
  • the culture gas is supplied to the circulation pipe 30.
  • the inlet / outlet of the three-way valve 34 is “closed”, the culture gas is not supplied to the circulation pipe 30.
  • the opening / closing control of the three-way valve 34 is performed by the control unit 50.
  • the flow regulating valve 33 has a function of closing the supply pipe 303, the three-way valve 34 can be replaced with a three-way branch pipe that does not have a valve function.
  • the pressure regulating valve 35 is incorporated in the circulation pipe 30 on the downstream side in the circulation direction of the culture gas from the outflow adapter 16.
  • the pressure regulating valve 35 is disposed in order to keep the internal pressure of the circulation path composed of the circulation pipe 30 and the closed space A of the culture vessel 10 constant.
  • the upstream end of the exhaust pipe 304 is connected to the relief port of the pressure regulating valve 35. That is, the exhaust pipe 304 is connected to the circulation pipe 30 via the pressure regulating valve 35.
  • the pressure regulating valve 35 is always “closed”, and when it is “open”, the circulation pipe 30 and the exhaust pipe 304 communicate with each other, and the gas in the circulation path is discharged through the exhaust pipe 304.
  • the control unit 50 also performs opening / closing control of the pressure regulating valve 35.
  • the pressure regulating valve 35 When the culture gas is supplied from the cylinder 31 to the circulation pipe 30, the pressure regulating valve 35 is opened, for example, several tens of milliseconds before the supply.
  • a pressing force is applied to the liquid level LT of the culture solution L in the culture vessel 10.
  • the pressing force may cause the cell aggregate C in the culture solution L to rise on the plate 2 and disturb the carrying state of the good cell aggregate C.
  • the pressure regulating valve 35 is set to “open” in advance before the start of the supply of the culture gas, it is possible to prevent an increase in the internal pressure of the circulation path due to the inflow of the culture gas.
  • the filter 36 is assembled to the circulation pipe 30 immediately upstream of the intake adapter 15, and keeps the culture gas circulating in the circulation path clean.
  • the filter 36 includes a filter element that can trap dust, bacteria, and the like. Gas entering the closed space A from the inlet adapter 15 is cleaned in advance by the filter 36.
  • the humidity adjusting unit 41 is assembled in the circulation pipe 30 between the three-way valve 34 and the filter 36, and adjusts the humidity of the culture gas before the culture gas is introduced into the closed space A.
  • the culture solution L (medium) accommodated in the culture vessel 10 can evaporate because the upper opening 1H exists.
  • the humidity adjusting unit 41 is arranged to allow the culture gas supplied to the closed space A to contain appropriate moisture so that the culture medium does not dry.
  • As the humidity adjusting unit 41 a type in which water is heated by electric heating to generate steam, a type in which room temperature water is discharged into fine particles by ultrasonic waves, and the like can be used.
  • the operation of the humidity adjustment unit 41 is controlled by the control unit 50.
  • the temperature adjusting unit 42 is assembled in the circulation pipe 30 between the three-way valve 34 and the filter 36, and adjusts the culture gas to a predetermined temperature before the culture gas is introduced into the closed space A. In culturing the cell aggregate C, there is a desirable temperature zone for the growth of the cell aggregate C. Depending on the purpose of the experiment, the cell aggregate C may be cultured at the intended temperature.
  • the temperature adjusting unit 42 heats or cools the culture gas so that the culture gas is introduced into the closed space A at a target temperature. The operation of the temperature adjustment unit 42 is controlled by the control unit 50.
  • an electric heater can be used as the temperature adjustment unit 42.
  • a Peltier element can be used as the temperature adjustment unit 42. That is, when the culture gas is cooled, the surface that exchanges heat with the culture gas may be the cooling surface of the Peltier element, and when the culture gas is heated, the surface that exchanges heat with the culture gas may be the heat dissipation surface.
  • the temperature sensor 43 and the gas sensor 44 are attached to the circulation pipe 30 between the outlet adapter 16 and the pressure regulating valve 35.
  • the temperature sensor 43 measures the temperature of the culture gas flowing through the circulation pipe 30.
  • the gas sensor 44 detects the concentration of the culture gas flowing through the circulation pipe 30.
  • carbon dioxide is used as the culture gas
  • a carbon dioxide sensor is used as the gas sensor 44. Since the gas sensor 44 is disposed immediately downstream of the air outlet adapter 16, the detected gas concentration is the concentration of the culture gas discharged from the closed space A. Measurement values of the temperature sensor 43 and the gas sensor 44 are transmitted to the control unit 50.
  • the control unit 50 includes a microcomputer and controls the operation of the gas exchange mechanism 3A. Specifically, the control unit 50 controls the pump 32 to generate a circulating gas flow in the circulation pipe 30 and controls the flow rate adjusting valve 33, the three-way valve 34, and the pressure regulating valve 35 based on the measured value of the gas sensor 44. By doing so, the culture gas concentration in the circulation path composed of the circulation pipe 30 and the closed space A is maintained constant. For example, the culture gas is 5% carbon dioxide. In this case, if the concentration of carbon dioxide gas measured by the gas sensor 44 is 5%, the control unit 50 closes the three-way valve 34 and does not supply new culture gas from the cylinder 31 to the circulation pipe 30.
  • the control unit 50 opens the three-way valve 34 and supplies new culture gas from the cylinder 31 to the circulation pipe 30. As described above, slightly before the culture gas supply, the controller 50 opens the pressure regulating valve 35 to prevent the internal pressure in the circulation path from increasing.
  • control unit 50 controls the temperature adjusting unit 42 based on the measurement value of the temperature sensor 43, thereby maintaining the temperature of the culture gas in the circulation path at a predetermined temperature.
  • the temperature adjustment unit 42 is an electric heater
  • the control unit 50 reduces the output of the heater when the measured value of the temperature sensor 43 exceeds the temperature T, and conversely When the temperature is lower than T, feedback control is performed to increase the output of the heater.
  • the control unit 50 operates the humidity adjusting unit 41 at a predetermined interval to humidify the culture gas.
  • a humidity sensor may be arranged in the circulation pipe 30 and the humidity adjustment unit 41 may be feedback controlled based on the measured value.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation example of the culture device 1B under the control of the control unit 50.
  • the control unit 50 sets the supply pipe 303 side of the three-way valve 34 and the pressure regulating valve 35 to “closed”, and sets the circulation path including the circulation pipe 30 and the closed space A to a completely closed circulation system (step) S1).
  • the control part 50 sets the opening degree of the flow regulating valve 33 to the opening degree corresponding to the supply amount per unit time of the culture gas set beforehand (step S2).
  • control unit 50 operates the pump 32 (step S3). Accordingly, the discharge port of the pump 32, the forward path of the circulation pipe 30, the one end 30A, the inlet adapter 15, the closed space A, the outlet adapter 16, the other end 30B, the return path of the circulation pipe 30 and the inlet of the pump 32 are sequentially passed. A circulating gas stream is generated. Then, the control unit 50 turns on the heater of the temperature adjustment unit 42 and operates the humidity adjustment unit 41 to start heating and humidification of the gas in the circulation pipe 30 (step S4).
  • the control unit 50 acquires a measurement value of the culture gas concentration from the gas sensor 44 at a predetermined sampling cycle (step S5).
  • the sampling period is, for example, about 30 ms to 5 minutes.
  • the control unit 50 determines whether or not the acquired gas concentration measurement value is equal to or less than a predetermined threshold value (5% concentration carbon dioxide in the above example) (step S6).
  • the control unit 50 first opens the pressure regulating valve 35 (step S7), and subsequently opens the three-way valve 34 (step S8). In this way, when the culture gas needs to be replenished from the cylinder 31, the control unit 50 controls the three-way valve 34 at a timing earlier than the timing of introducing the culture gas from the cylinder 31 into the circulation pipe 30 by a predetermined time.
  • the pressure regulating valve 35 is controlled to cause the circulation pipe 30 and the exhaust pipe 304 to communicate with each other.
  • step S6 when the gas concentration measurement value maintains the threshold value (NO in step S6), the pressure regulating valve 35 is “closed” in order to maintain the state (so as not to increase the culture gas concentration). "(Step S9), and the three-way valve 34 is also” closed “(step S10).
  • the control unit 50 acquires the measured value of the culture gas temperature from the temperature sensor 43 (step S11). And the control part 50 adjusts the heater output of the temperature adjustment part 42 based on the acquired temperature measurement value (step S12). That is, the degree of heating of the culture gas in the temperature adjusting unit 42 is adjusted so that the temperature of the culture gas can be maintained at the set temperature.
  • the temperature adjustment steps S11 and S12 may be executed in parallel with the gas concentration adjustment steps S5 to S10. That is, the sampling period for obtaining the measurement value of the culture gas temperature from the temperature sensor 43 may be different from the sampling period of the gas sensor 44.
  • control unit 50 confirms whether or not the culture period of the cell aggregate C by the culture apparatus 1B is continued (step S13). If the culture period continues (YES in step S13), the operations in and after step S5 are repeated. On the other hand, if it is the timing at which the culture period ends (NO in step S13), the control unit 50 ends the process.
  • FIGS. 9 to 16 correspond to the embodiment according to the culture method of the present invention.
  • a head unit 60 and a driving device 90 for the head unit 60 are used in carrying out the sorting method.
  • the head unit 60 and the driving device 90 are omitted from the drawings other than FIGS. 9 and 17 for simplification of illustration.
  • a tube 70 (first vessel; FIG. 9) that stores a cell suspension L1 (culture solution) containing the cell aggregate C to be cultured. )
  • a dispensing tip 64 (FIG. 9) capable of sucking and discharging the cell suspension L1
  • a cylinder chip 67 FIG. 17
  • a holding container 80 (second container; FIG. 17) is prepared (preparing step).
  • the head unit 60 includes a unit main body 61, a first head 62 (FIG. 9) to which the dispensing tip 64 is attached at the lower end, and a second head 65 (FIG. 17) to which the cylinder tip 67 is attached to the lower end. .
  • the first head 62 and the second head 65 are movable in the vertical direction with respect to the unit main body 61.
  • a piston rod 63 that moves in the vertical direction is arranged in the first head 62.
  • a rod 66 that moves in the vertical direction is disposed in the second head 65.
  • the head unit 60 is movable in two horizontal directions (XY directions).
  • the dispensing tip 64 is a conical cylinder whose cross-sectional area gradually decreases from the top to the bottom, and has an opening 64T for suction or discharge at the lower end thereof.
  • the piston rod 63 rises, a suction force is generated in the opening 64T, and the cell suspension L1 is sucked and held in the dispensing tip 64.
  • the piston rod 63 is lowered, a discharge force is generated in the opening 64T, and the cell suspension L1 held in the dispensing tip 64 is discharged.
  • the ascending and descending operations of the piston rod 63 and the moving operation of the first head 62 in the vertical direction are executed by the first drive unit 63D in the unit body 61.
  • the cylinder chip 67 includes a syringe provided therein with a tubular passage serving as a suction path for the cell aggregate C, and a plunger that moves forward and backward in the tubular passage while being in sliding contact with the inner peripheral wall of the tubular passage.
  • the lower end of the cylinder chip 67 is provided with an opening 67T for sucking or discharging the cell aggregate C.
  • the plunger is attached to the lower end of the rod 66. When the rod 66 is lifted, a suction force is generated in the opening 67T as the plunger is lifted relative to the syringe, and the cell aggregate C is sucked into the cylinder chip 67 (in the tubular passage). Retained.
  • the drive device 90 includes a drive motor 91, a screw shaft 92 that is rotationally driven by the drive motor 91, an unillustrated nut member that is engaged with the screw shaft 92, and a drive control unit 93.
  • the screw shaft 92 extends in the horizontal direction from above the arrangement position of the tube 70 to above the holding container 80.
  • the nut member moves in the horizontal direction when the screw shaft 92 rotates forward or backward.
  • the unit main body 61 is attached to the nut member. Accordingly, when the screw shaft 92 is rotationally driven by the drive motor 91, the head unit 60 moves in the horizontal direction.
  • the drive control unit 93 controls operations of the drive motor 91, the first drive unit 63D, and the second drive unit 66D.
  • the drive control unit 93 sucks and discharges the cell suspension L1 by the dispensing tip 64 as the head unit 60 moves, the first head 62 and the second head 65 move up and down, and the piston rod 63 moves up and down.
  • the operation and the suction / discharge operation of the cell aggregate C by the cylinder tip 67 accompanying the vertical movement of the rod 66 are controlled.
  • FIG. 9 shows a state where the head unit 60 is moving above the tube 70.
  • the tube 70 is a container having an opening 71 on the upper surface, and stores a cell suspension L1 containing a cell aggregate C.
  • the dispensing tip 64 attached to the lower end of the first head 62 faces the opening 71.
  • the first head 62 is in the raised position, and the piston rod 63 is lowered to the lowest position of the movable range in the vertical direction.
  • FIG. 10 shows a state in which the drive control unit 93 operates the first drive unit 63D and moves the first head 62 to the lowered position. By this lowering, the lower part including the opening 64T of the dispensing tip 64 is immersed in the cell suspension L1 in the tube 70.
  • FIG. 11 shows a state in which the piston rod 63 is raised by the first drive part 63D. Thereby, a suction force is generated in the opening 64T, and a part of the cell suspension L1 including the cell aggregate C stored in the tube 70 is sucked into the dispensing tip 64 (step of sucking).
  • the head unit 60 is moved above the culture vessel 10.
  • the first head 62 is moved to the raised position by the first drive unit 63D.
  • the dispensing tip 64 holding the cell suspension L1 also moves away from the liquid of the cell suspension L1 and moves onto the tube 70.
  • the drive motor 91 is driven by the drive controller 93, and the head unit 60 is moved rightward along the screw shaft.
  • the head unit 60 is stopped above the culture vessel 10.
  • the dispensing tip 64 is opposed to the upper opening 1H (input opening) of the culture vessel 10.
  • the drive control unit 93 controls the first drive unit 63D to move the first head 62 to the lowered position.
  • the dispensing tip 64 enters the upper opening 1H and approaches the plate 2.
  • the opening 64T of the dispensing tip 64 may enter the culture solution L or may be slightly above the liquid level of the culture solution L.
  • FIG. 15 shows a state after the ejection has been performed.
  • the cell aggregate C contained in the discharged cell suspension L1 is carried on the plate 2.
  • the first head 62 is moved to the raised position.
  • the gas exchange mechanism 3 attached to the culture vessel 10 passes through the closed space A in the culture vessel 10 of the culture gas (for example, 5% concentration carbon dioxide gas) whose components are adjusted. Distribution starts (step of starting distribution).
  • a controller (not shown) operates the pump 32 to introduce the culture gas stored in the cylinder 31 into the closed space A through the supply pipe 301 and exhaust the introduced culture gas from the exhaust pipe 302.
  • the overall control unit controls the controller (control unit 50 in FIG. 7) of the gas exchange mechanism 3 and the drive control unit 93, and the overall control unit sequentially performs the above-described operation. To run.
  • the cell aggregate C is held by the plate 2 while maintaining the circulation of the culture gas to the closed space A (holding step).
  • the cell aggregate C is cultured as it is in the culture vessel 10, this state is maintained for a predetermined culture period.
  • the upper opening 1H may be covered with a lid member to cover the cell aggregate C.
  • the following steps of FIGS. 17 to 22 are executed.
  • FIG. 17 shows a state in which the cylinder chip 67 attached to the second head 65 of the head unit 60 faces the upper opening 1H above the culture vessel 10.
  • the holding container 80 is a flat container having an opening 81 on the upper surface, and stores a cell culture solution L2.
  • a well plate 82 is immersed in the culture solution L2.
  • the gas exchange mechanism 3 continues to operate during the individual suction to transfer operations of the cell aggregate C. That is, the circulation of the culture gas to the closed space A is continued and the deterioration of the cell aggregate C is suppressed.
  • the culture gas is adjusted to a predetermined temperature and / or humidity before being introduced into the closed space A.
  • FIG. 23 is an enlarged sectional view of the well plate 82.
  • the well plate 82 is a rectangular member as viewed from above, and has an upper surface 82U and a lower surface 82B.
  • the lower surface 82B is flat, but the upper surface 82U has a large number of wells 83 (concave portions) arranged in a matrix.
  • the well 83 is a concave portion having a U-shaped longitudinal section.
  • the holding portion 21 of the plate 2 is provided with a through hole 22, but the well 83 is not provided with a through hole.
  • Each well 83 carries one cell aggregate C as shown in the figure.
  • the well plate 82 may be installed in the culture vessel 10 instead of the plate 2, and the cell aggregate C may be supported on the well 83 of the well plate 82 and cultured.
  • FIG. 17 shows an example in which the well plate 82 is immersed in the culture solution L2. However, the culture solution L2 is injected only into each well 83, and the well plate 82 itself is not immersed in the culture solution L2. It is good also as an aspect.
  • an image of the plate 2 carrying the cell aggregate C is taken.
  • the culture container 10 and the plate 2 formed of a transparent member are used, and a camera is placed below the culture container 10 to image the plate 2.
  • an acceptable sample that satisfies a predetermined standard is specified. That is, in the cell agglomerate C, those that are not suitable for the subsequent culture, test, etc. that do not have a sufficient size or are distorted in shape are mixed. Therefore, a step of selecting a pass sample is required. This selection is performed by visual inspection of the user or analysis of the acquired image.
  • coordinate information for identifying the carrying position (position of the holding unit 21) on the plate 2 of the cell aggregate C identified as the acceptable specimen is derived. This coordinate information is information for specifying the lowered position of the second head 65 (cylinder chip 67).
  • one cell aggregate C as a suction target is specified, and the second head 65 is aligned according to the coordinate information.
  • the head unit 60 is movable not only in the extending direction (X direction) of the screw shaft 92 but also in a direction (Y direction) perpendicular to the screw shaft 92 in the horizontal plane.
  • the drive control unit 93 aligns the second head 65 by moving the head unit 60 minutely in the XY directions. At this time, the rod 66 is in the lowered position.
  • FIG. 18 shows a state where the second drive unit 66D is controlled by the drive control unit 93 and the second head 65 is moved to the lowered position.
  • the opening 67T at the lower end of the cylinder chip 67 enters the culture solution L and is close to one cell aggregate C as a target.
  • the drive control unit 93 controls the second drive unit 66D to move the rod 66 to which the plunger is attached to the raised position. Accordingly, the one cell aggregate C is sucked into the cylinder chip 67 (in the tubular passage of the syringe) (step of sucking individually).
  • FIG. 19 shows a state after the movement.
  • the drive controller 93 drives the drive motor 91 to move the head unit 60 to the sky above the holding container 80 as shown in FIG.
  • the drive control unit 93 slightly moves the head unit 60 so that the cylinder chip 67 is positioned immediately above one well 83 on the well plate 82 that is a discharge destination of the cell aggregate C.
  • the drive control unit 93 controls the second drive unit 66D to move the second head 65 to the lowered position.
  • the opening 67T of the cylinder tip 67 enters the one well 83 to be ejected.
  • the drive control unit 93 controls the second drive unit 66D to lower the rod 66. Accordingly, a discharge force is generated in the opening 67T, and the cell aggregate C held in the cylinder chip 67 is discharged into the well 83 (step of discharging into the second container).
  • FIG. 22 shows a state after the movement.
  • the well 83 holds the cell aggregate C.
  • the drive control unit 93 drives the drive motor 91 to move the head unit 60 again to the top of the culture vessel 10.
  • the operation of FIGS. 17 to 22 is repeated until all the cell aggregates C determined to be acceptable samples are transferred from the plate 2 to the well plate 82. During this time, the circulation of the culture gas to the closed space A is continued.
  • the culture vessel 10 is made while reducing the contamination problem of the culture region R by circulating the culture gas through the closed culture region R (closed space A).
  • An environment suitable for storing or culturing the cell aggregate C can be formed therein.
  • the embodiment described above is an example of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
  • the plate 2 was immersed in the culture solution L stored in the culture container 10, and the example which carries the cell aggregate C on this plate 2 was shown. However, it is not essential to immerse the plate 2 in the culture medium L.
  • FIG. 24 is a schematic side sectional view of a culture apparatus 1C according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the culture apparatus 1 ⁇ / b> C includes a container 100 including a culture vessel 101 and a lid member 102, a porous plate 84 disposed in the container 100, and a gas exchange mechanism 3.
  • the container 100 and the gas exchange mechanism 3 are the same as in the first embodiment.
  • the perforated plate 84 is a flat plate and includes a large number of holding holes 85 (holding portions) penetrating in the vertical direction. In the holding hole 85, a droplet LD of the culture solution is held. Cell droplets C are contained in the droplet LD.
  • the closed space in the container 100 is the culture region A0, but no culture solution is stored, and only the droplet LD carried by the porous plate 84 exists as the culture solution. It is desirable to provide a portion for holding distilled water or the like for humidification in the culture region A0.
  • the porous plate 84 is held in the container 100 so that a space exists between the lower surface of the porous plate 84 and the bottom wall of the culture vessel 101 inside the container 100.
  • the gas exchange mechanism 3 distributes the culture gas through the culture region A0 in the container 100.
  • the culture gas acts on the cell aggregate C in the droplet LD, and promotes the growth of the cell aggregate C. Even in such an embodiment, the present invention can be implemented.
  • FIG. 24 shows an example in which the porous plate 84 is completely covered with the container 100. Instead, the lower surface side of the porous plate 84 faces the closed space, and the upper surface side is exposed to the outside. It is good also as an aspect. According to this aspect, the dispensing tip 64 can be accessed from above with respect to the holding hole 85 of the perforated plate 84, and the droplet LD hanging from the lower surface side of the perforated plate 84 is exposed to the culture gas. be able to.
  • a culture apparatus is a container that provides a culture area for a living organism, and includes a culture container that includes an upper opening for introducing the organism to be cultured into the culture area, and the culture area is closed.
  • a lid member that covers at least a part of the upper opening and a gas exchange mechanism that circulates gas through the culture region are provided.
  • the culture apparatus at least a part of the upper opening of the culture vessel is covered with the lid member, and the culture area is a closed area.
  • the gas By circulating the gas through such a closed culture region, it is possible to form an environment suitable for storing or culturing organisms in the culture vessel while reducing the problem of contamination of the culture region.
  • the culture container is a container for storing a biological culture solution at a predetermined liquid level
  • the lid member is configured so that a closed space is formed on the liquid level of the culture solution. It is preferable that a part of the upper opening is covered, the culture region includes the culture solution and the closed space, and the gas exchange mechanism circulates gas through the closed space.
  • the environment of the enclosed space can be maintained in an environment suitable for culturing organisms. That is, the organism immersed in the culture solution may generate gas due to its activity, and thus the environment of the enclosed space may change.
  • the culture apparatus since gas can be circulated through the closed space, the environment of the closed space can be maintained constant. Thereby, it can suppress that a creature is damaged with an environmental change.
  • the gas exchange mechanism includes a gas supply source that stores culture gas suitable for culture of the organism, a supply pipe that guides the culture gas to the closed space, and the culture gas in the closed space. It can be set as the structure containing the piping system containing the exhaust piping to exhaust, and the pump which distribute
  • the culture vessel or the lid member is provided with an inlet portion and an outlet portion communicating with the closed space, and the piping system has one end connected to the inlet portion and the other end connected to the outlet portion.
  • the pump is incorporated in the circulation pipe, and the gas supply source and the exhaust pipe are branched and connected to the circulation pipe.
  • the culture gas can be supplied to the closed space while being circulated through the circulation pipe, so that the culture gas can be effectively used. Further, when the concentration of the culture gas changes in the circulation pipe, the culture gas concentration is adjusted by supplying the culture gas from a gas supply source connected in a branch connection or by exhausting the gas from the circulation pipe. It becomes possible. Furthermore, since the culture gas is circulated in the closed loop, there is an advantage that contamination of the culture gas can be prevented.
  • the first valve device incorporated in the circulation pipe upstream of the culture gas in the circulation direction of the culture gas, and the culture pipe downstream of the culture gas in the circulation direction of the circulation pipe from the outlet.
  • a second valve device incorporated on the side, and a controller for controlling operations of the pump, the first valve device, and the second valve device, and the gas supply source is provided via the first valve device. It is desirable that the exhaust pipe is connected to the circulation pipe via the second valve device.
  • control unit can control the first valve device to supply the culture gas from the gas supply source when the culture gas needs to be supplied to the circulation pipe.
  • the control unit may control the second valve device to exhaust the exhaust pipe when the exhaust of the gas in the circulation pipe is necessary.
  • the control unit controls the first valve device at a timing earlier than a timing at which the culture gas is introduced from the gas supply source into the circulation pipe by a predetermined time. It is desirable to control the second valve device so that the circulation pipe communicates with the exhaust pipe.
  • the circulation pipe and the exhaust pipe are communicated with each other a predetermined time before the culture gas is introduced into the circulation pipe from the gas supply source. Therefore, even if the culture gas is introduced into the circulation pipe, it is possible to prevent the pressure in the circulation pipe from increasing. When pressure fluctuation occurs, a pressing force is applied to the liquid surface of the culture solution through the closed space, and the organism in the culture solution may be swung or swollen, which may adversely affect the organism. . According to the culture apparatus, such a problem can be avoided.
  • the gas exchange mechanism further includes a temperature adjusting unit that adjusts the culture gas to a predetermined temperature before being introduced into the closed space. Moreover, it is desirable that the gas exchange mechanism further includes a humidity adjusting unit that adjusts the humidity of the culture gas before being introduced into the closed space.
  • the temperature and humidity of the enclosed space can be maintained at a temperature and humidity suitable for culturing organisms.
  • a plate having a plurality of holding portions that are immersed in the culture solution in a state of facing the input opening that is not covered with the lid member among the upper openings, and that support the organisms to be cultured. It is desirable to further provide.
  • the organism to be cultured can be stably held by the plate in the culture solution.
  • the plate has an upper surface and a lower surface, the lower surface is immersed in the culture body in a state of being spaced from the bottom wall of the culture vessel, and the holding unit is It is desirable to further include a through hole that is disposed on the upper surface side, is formed at the position where each holding portion is disposed, and penetrates from the upper surface to the lower surface.
  • a predetermined size of organism can be held by the holding unit, while a foreign substance such as a small-sized foreign substance can be dropped from the through-hole and collected at the bottom wall of the culture vessel. Therefore, only necessary organisms can be carried on the plate and cultured.
  • the plate has an upper surface and a lower surface, is immersed in the culture solution, and the holding portion is a plurality of concave portions arranged on the upper surface side.
  • this culturing apparatus it is possible to cultivate organisms supported by the concave portions of the plate while being immersed in the culture solution.
  • the culture apparatus further includes a plate disposed in the culture region and having a plurality of holding units for holding the organisms to be cultured, and the holding unit is configured to drop the culture solution containing the organisms in a droplet state. It can be set as the aspect hold
  • a droplet containing a living organism is placed in the culturing region and exposed to the gas. Therefore, the organism can be cultured in the droplets in a closed environment in the culture vessel.
  • a culture method includes a tube for storing a culture solution containing a living organism to be cultured, the above-described culture device, and a dispensing tip capable of sucking and discharging the culture solution; The step of sucking the culture medium containing the organism to be cultured from the tube by the dispensing tip, and the sucked culture liquid through the input opening that is not covered with the lid member among the upper openings, A step of discharging the dispensing tip into the culture vessel, a step of starting distribution of the culture gas whose components are adjusted by the gas exchange mechanism via the closed space, and a flow of the culture gas to the closed space Holding the organism to be cultured in the culture vessel.
  • the environment of the closed space of the culture vessel is maintained in an environment suitable for the culture of the organism. can do. That is, the organism immersed in the culture solution may generate gas due to its activity, and thus the environment of the enclosed space may change.
  • the culture gas can be circulated through the closed space, the environment of the closed space can be maintained constant. Thereby, it can suppress that a creature is damaged with an environmental change.
  • the cell aggregate selection method includes a first container that stores a culture solution containing a cell aggregate as an organism to be cultured, the culture device, the culture solution, A step of preparing a dispensing tip capable of being discharged, a cylinder tip capable of sucking and discharging the cell aggregate, and a second container to which the cell aggregate is transferred; A step of aspirating the culture medium containing the cell aggregate from the container, and discharging the aspirated culture medium from the dispensing tip into the culture container through the input opening, A step of supporting agglomerates, a step of starting circulation of the culture gas whose components are adjusted by the gas exchange mechanism via the closed space, and a flow of the culture gas to the closed space
  • the aggregated cells carried on the holding portion comprising the steps of sucking separately in the cylinder tip, the suction cell aggregates, comprising the steps of ejecting the second container from the cylinder tip, the.
  • the cell aggregates are sucked from the culture container by the cylinder chip. Meanwhile, the environment of the closed space of the culture vessel can be maintained in an environment suitable for culturing cell clumps.
  • the culture gas is preferably adjusted to a predetermined temperature and / or humidity before being introduced into the closed space.
  • a culture device having a mechanism that prevents damage to living organisms held in a culture vessel as much as possible with a simple configuration, a culture method using the same, and a cell aggregate Can be provided.

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Abstract

 培養装置(1)は、生物の培養領域を提供する容器であって、前記培養領域中に培養対象の生物(C)を投入させるための上部開口を備える培養容器(101)と、前記培養領域を閉鎖するように、前記上部開口の少なくとも一部を覆う蓋部材(102)と、前記培養領域を経由してガスを流通させるガス交換機構(3)とを備える。

Description

培養装置、これを用いた培養方法及び細胞凝集塊の選別方法
 本発明は、例えば細胞凝集塊のような生物の培養装置、培養方法及び細胞凝集塊の選別方法に関する。
 例えば細胞凝集塊のような生物は、生物化学的実験などの目的で、培養液を貯留する培養容器内で一定期間保持されることがある。細胞凝集塊は、ウェルプレートのような保持部材に担持された状態で、培養液中に保持される。特許文献1には、前記細胞凝集塊を保持可能な複数の貫通孔が形成されたプレートに、細胞や生体試験用のビーズを保持させるようにした装置が開示されている。
 細胞凝集塊を培養容器内で保持させる目的は、当該細胞凝集塊の現状を維持した状態での保管、細胞凝集塊の成育、細胞凝集塊のスクリーニングのための一時的な保管、或いは薬品添加による反応観察などの各種実験のための保管などを例示することができる。細胞凝集塊が培養容器内で保持されている間、当該培養容器内は細胞凝集塊にダメージを与えない環境に維持されることが肝要である。しかし、従来の技術では、培養容器単位で前記ダメージ対策に十分な注意が払われていない。培養容器が配置される室内環境全体を培養に適した条件とすることは解決方法の一つであるが、その解決手段は室内全体が対象となるため、大掛かりとなってしまう。
特表2009-504161号公報
 本発明の目的は、簡易な構成で、培養容器に保持された生物にダメージを可及的に与えないようにする機構を備えた培養装置、これを用いた培養方法及び細胞凝集塊の選別方法を提供することにある。
 本発明の一局面に係る培養装置は、生物の培養領域を提供する容器であって、前記培養領域中に培養対象の生物を投入させるための上部開口を備える培養容器と、前記培養領域を閉鎖するように、前記上部開口の少なくとも一部を覆う蓋部材と、前記培養領域を経由してガスを流通させるガス交換機構とを備える。
 本発明の他の局面に係る培養方法は、培養対象の生物を含む培養液を貯留するチューブと、上記の培養装置と、前記培養液を吸引及び吐出可能な分注チップとを準備するステップと、前記分注チップにより、前記チューブから前記培養対象の生物を含む培養液を吸引するステップと、前記吸引された培養液を、前記上部開口のうち前記蓋部材で覆われていない投入開口を通して、前記分注チップから前記培養容器内に吐出するステップと、前記ガス交換機構により、成分調整された培養ガスの前記閉鎖空間を経由した流通を開始するステップと、前記培養ガスを前記閉鎖空間に流通させつつ、前記培養対象の生物を前記培養容器内で保持するステップと、を含む。
 本発明のさらに他の局面に係る細胞凝集塊の選別方法は、培養対象の生物としての細胞凝集塊を含む培養液を貯留する第1容器と、上記の培養装置と、前記培養液を吸引及び吐出可能な分注チップと、前記細胞凝集塊を吸引及び吐出可能なシリンダチップと、前記細胞凝集塊の移送先となる第2容器とを準備するステップと、前記分注チップにより、前記第1容器から前記細胞凝集塊を含む培養液を吸引するステップと、前記吸引された培養液を、前記投入開口を通して前記分注チップから前記培養容器内に吐出し、前記プレートの前記保持部に前記細胞凝集塊を担持させるステップと、前記ガス交換機構により、成分調整された培養ガスの前記閉鎖空間を経由した流通を開始するステップと、前記培養ガスを前記閉鎖空間に流通させつつ、前記保持部に担持された前記細胞凝集塊を、前記シリンダチップで個別に吸引するステップと、前記吸引された細胞凝集塊を、前記シリンダチップから前記第2容器に吐出するステップと、を含む。
 本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る培養装置の概略的な側断面図である。 図2は、本発明の第2実施形態に係る培養装置の概略的な側断面図である。 図3は、前記培養装置に用いられる培養容器の斜視図である、 図4は、前記培養装置に用いられるプレートの上面図である。 図5は、図4のV-V線断面図である。 図6は、細胞凝集塊(生物)の前記プレートによる担持状況を示す模式図である。 図7は、本発明の第3実施形態に係る培養装置のブロック図である。 図8は、第3実施形態の培養装置の動作を示すフローチャートである。 図9は、本発明に係る培養方法の1ステップを示す側断面図である。 図10は、前記培養方法の1ステップを示す側断面図である。 図11は、前記培養方法の1ステップを示す側断面図である。 図12は、前記培養方法の1ステップを示す側断面図である。 図13は、前記培養方法の1ステップを示す側断面図である。 図14は、前記培養方法の1ステップを示す側断面図である。 図15は、前記培養方法の1ステップを示す側断面図である。 図16は、前記培養方法の1ステップを示す側断面図である。 図17は、本発明に係る細胞凝集塊の選別方法の1ステップを示す側断面図である。 図18は、前記細胞凝集塊の選別方法の1ステップを示す側断面図である。 図19は、前記細胞凝集塊の選別方法の1ステップを示す側断面図である。 図20は、前記細胞凝集塊の選別方法の1ステップを示す側断面図である。 図21は、前記細胞凝集塊の選別方法の1ステップを示す側断面図である。 図22は、前記細胞凝集塊の選別方法の1ステップを示す側断面図である。 図23は、ウェルプレートの一例を示す側断面図である。 図24は、本発明の第4実施形態に係る培養装置の概略的な側断面図である。
 以下、本発明に係る培養装置の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する。この実施形態においては、培養対象となる生物が細胞凝集塊である場合について説明する。細胞凝集塊(スフェロイド;spheroid)は、細胞が数個~数十万個凝集して形成されている。そのため、細胞凝集塊の大きさは様々である。生きた細胞が形成する細胞凝集塊は略球形であるが、細胞凝集塊を構成する細胞の一部が変質したり、死細胞となっていたりすると、細胞凝集塊の形状は歪になる、あるいは密度が不均一となる場合がある。バイオ関連技術や医薬の分野における試験において、種々の形状を呈する複数の細胞凝集塊を本実施形態の培養装置にて維持乃至は培養させること、或いは本実施形態の培養装置にて保持した状態で試験に適した形状の細胞凝集塊のみを選別する作業を行うことは、当該培養装置の好適な用途である。
 <第1実施形態>
 図1は、本発明の第1実施形態に係る培養装置1の概略的な側断面図である。培養装置1は、細胞凝集塊C(生物)を維持乃至は培養するための装置であって、培養容器101と蓋部材102とからなるコンテナ100と、コンテナ100内に配置されたプレート2Aと、ガス交換機構3とを備えている。コンテナ100は、高さに比べて横幅が長い扁平な円柱型、角柱型の形状を有している。
 培養容器101は、細胞凝集塊Cの培養領域Rを提供する容器であって、その下面側に平坦な底壁を有し、上面側に上部開口を備える有底筒状の容器である。培養容器101のキャビティは培養領域Rであり、前記上部開口を通して培養対象の細胞凝集塊Cが投入される。培養容器101には、細胞凝集塊Cの培養液Lが貯留されている。培養液Lは、予め定められた液面LTの高さになるよう、培養容器101に注入される。
 蓋部材102は、培養容器101のキャビティ、つまり培養領域Rを閉鎖するように、前記上部開口を完全に覆っている。培養液Lは培養容器101に満杯には注液されていないので、培養容器101のキャビティは上方部分において残存している。蓋部材102が培養容器101の上部開口に被せられることで、液面LTの上(液面LTと蓋部材102の内面との間)に閉鎖空間Aが形成される。従って、コンテナ100内部の培養領域Rは、培養液Lとその上の閉鎖空間Aとで占有されることになる。蓋部材102には、閉鎖空間Aへ培養ガスを流通させるために、閉鎖空間Aに連通する入気アダプタ103(入口部)及び出気アダプタ104(出口部)が付設されている。
 培養容器101に貯留される培養液Lは、細胞凝集塊Cの性状を劣化させないものであれば特に限定されず、細胞凝集塊の種類により適宜選定することができる。培養液Lとしては、たとえば基本培地、合成培地、イーグル培地、RPMI培地、フィッシャー培地、ハム培地、MCDB培地、血清などの培地(細胞培養液)のほか、冷凍保存前に添加するグリセロール、セルバンカー(十慈フィールド(株)製)等の細胞凍結液、ホルマリン、蛍光染色のための試薬、抗体、精製水、生理食塩水などを挙げることができる。たとえば、細胞凝集塊としてBxPC-3(ヒト膵臓腺癌細胞)を用いる場合には、培養液LとしてはRPMI-1640培地に牛胎児血清FBS(Fetal Bovine Serum)を10%混ぜたものに、必要に応じて抗生物質、ピルビン酸ナトリウムなどのサプリメントを添加したものを用いることができる。
 プレート2Aは、細胞凝集塊Cを保持するための部材である。プレート2Aは、細胞凝集塊Cを保持した状態で、培養容器101に貯留されている培養液L内に浸漬される。プレート2Aとしては、細胞凝集塊Cを個別に独立して保持できる構造を備えたものが好ましい。なお、プレート2Aを用いず、細胞凝集塊Cを培養容器101の底壁で保持させたり、培養液L中で浮遊させたりしても良い。
 ガス交換機構3は、閉鎖空間A(培養領域R)を経由して培養ガスを流通させる機構であって、ボンベ31(ガス供給源)、ポンプ32、供給配管301及び排気配管302(配管系統)を備えている。供給配管301は、一端が入気アダプタ103に接続され、他端がボンベ31に接続されている。排気配管302は、一端が出気アダプタ104に接続され、他端が大気中に開放されている。なお、供給配管301及び排気配管302に、それぞれ開閉弁を取り付け、入気アダプタ103の上流側及び出気アダプタ104の下流側を閉止できるようにすることが望ましい。また、供給配管301にガスマスフローコントローラ等の流量制御部材を組み込むことが望ましい。
 ボンベ31は、細胞凝集塊Cの培養に適した培養ガスを貯留する。例えば、細胞凝集塊Cが炭酸ガス条件下での発育が促進される性質を有する場合は、培養ガスは炭酸ガスである。一般に、炭酸ガス培養では、5%~10%程度の炭酸ガス濃度が必要となる。この場合、ボンベ31は、20%~100%濃度の炭酸ガスを貯留していることが望ましい。マルチガスによる培養が行われる場合には、例えば炭酸ガス、窒素ガス及び酸素ガスのボンベ31が用いられる。
 ポンプ32は、供給配管301、閉鎖空間A及び排気配管302を通して、培養ガスを流通させるためのガス流を発生させる。ポンプ32は、少なくとも吐出機能を備えていれば良く、ダイアフラム式、ベローズ式、電磁式、ピストン式などの各種のエアーポンプを用いることができる。或いは、ポンプ32に代替して、ボンベ31からのガス噴出圧のみでガス流を発生させ、ガスマスフローコントローラ等によってガス流量を制御するガス交換機構3としても良い。
 細胞凝集塊Cを培養する手順の一例は次の通りである。先ず、蓋部材102を取り外した状態で、培養容器101のキャビティ内にプレート2を設置し、上部開口から培養液Lを所定量だけ培養容器101に注ぐ。次いで、ピペットチップなどの、細胞凝集塊Cを吸引して吐出することが可能なチップ部材を用い、細胞凝集塊Cをプレート2A上に吐出する。細胞凝集塊Cをプレート2A上に良好に担持させることができたら、蓋部材102で培養容器101の上部開口を塞ぐ。
 その後、コンテナ100にガス交換機構3を組み付ける。すなわち、ボンベ31及びポンプ32が接続された供給配管301の一端を入気アダプタ103に、排気配管302の一端を出気アダプタ104にそれぞれ接続する。そして、ポンプ32を作動させ、ボンベ31の培養ガスを閉鎖空間Aへ供給する。培養ガスの供給態様は、特に限定はなく、閉鎖空間Aが細胞凝集塊Cにダメージを与えない環境に維持できる態様であれば良い。
 例えば、所定濃度に調整された培養ガス、一例としては5%の濃度の炭酸ガスを、一定の流量で入気アダプタ103から閉鎖空間Aへ供給し、同じ量だけ出気アダプタ104から培養ガスを排出する態様を例示できる。あるいは、閉鎖空間Aが所定濃度に調整された培養ガスで満たされた後、入気アダプタ103及び出気アダプタ104を閉止し、所定時間経過後に培養ガスを入れ替える態様でも良い。この場合、所定時間の経過を待つのではなく、閉鎖空間A内にガス濃度センサを配置し、培養ガスの濃度が所定の閾値範囲よりも低下したときに、培養ガスを入れ替えるようにすることもできる。さらに、閉鎖空間Aにガス濃度センサを配置する態様では、閉鎖空間Aに常時培養ガスを流通させつつ、培養ガスの濃度に応じてガス流量を制御することで、閉鎖空間A内を一定のガス濃度に保つようにしても良い。
 第1実施形態の培養装置1によれば、培養容器101の上部開口が蓋部材102で覆われ、培養領域Rが閉鎖的な領域とされる。このような閉鎖的な培養領域Rにガスを流通させることにより、培養領域Rの汚染を防止しつつ、コンテナ100内に細胞凝集塊Cの保管若しくは培養に適した環境を形成することができる。また、閉鎖空間Aの環境を、細胞凝集塊Cの培養に適した環境に維持することができる。すなわち、培養液L中に浸漬された細胞凝集塊Cは、その活動によってガスを発生することがあり、このため閉鎖空間Aの環境は変化し得る。培養装置1では、閉鎖空間Aを経由してガスを流通させることができるので、閉鎖空間Aの環境を一定に維持することが可能となる。これにより、環境変化に伴い細胞凝集塊Cにダメージが与えられることを抑止することができる。
 <第2実施形態>
 図2は、本発明の第2実施形態に係る培養装置1Aの概略的な側断面図である。培養装置1Aは、培養液Lを貯留する培養容器10と、細胞凝集塊Cを培養液L中において担持するプレート2と、第1実施形態と同様なガス交換機構3とを備えている。図3は、培養容器10の斜視図、図3は、プレート2の上面図、図5は、図4のV-V線断面図である。第1実施形態と相違する点は、蓋部材102Aが培養容器10に一体的に形成され、蓋部材102Aが培養容器10の上部開口1Hの全てではなく、一部を覆っている点である。蓋部材102Aは、上部開口1Hの中央部領域を覆わず、周縁付近を覆っている。
 培養容器10は、円柱形の形状を備える。培養容器10の形状は特に限定されないが、ここでは操作性や安定性等の観点から、高さが横幅(直径)に比べて比較的広い扁平な円柱形状のものを培養容器10として例示している。上部開口1H(投入開口)は、培養容器10の上面側に形成され、矩形の形状を有している。上部開口1Hは、細胞凝集塊Cの投入、並びに、選別された細胞凝集塊Cをピックアップするための開口である。上部開口1Hの形状には特に限定はなく、例えば円形の上部開口1Hとしても良い。プレート2は、この上部開口1Hの下方に配置されている。培養容器10は、透光性の樹脂材料やガラスで作製されていることが望ましい。これにより、培養容器10の下方に配置されたカメラ等により、プレート2に保持された細胞凝集塊Cを観察することができる。
 細胞凝集塊Cの投入の際、図13~図15に基づき後記で詳述する通り、細胞凝集塊Cを含む細胞懸濁液を吸引し保持している分注チップ64が、上部開口1Hに対向して配置される。そして、分注チップ64から前記細胞懸濁液が、培養容器10に貯留された細胞凝集塊を含まない培養液L中に吐出される。また、細胞凝集塊Cのピックアップの際、図17~図19に基づき後記で詳述する通り、細胞凝集塊Cを吸引及び吐出可能なシリンダチップ67が、上部開口1Hに対向して配置される。そして、シリンダチップ67により、細胞凝集塊Cが個別にプレート2上から吸引される。
 培養容器10は、底壁11と、外周壁12と、内周壁13と天壁14とからなる蓋部材102Aとを備える。底壁11は、培養容器10の底部を区画する平坦な円板部材である。外周壁12は、底壁11の外周縁から立設された円筒状の部材である。内周壁13は、外周壁12の内部に配置された角筒状の部材である。天壁14は、培養容器10の上面側において、内周壁13の上端部と外周壁12の上縁部との間を覆う板部材である。
 内周壁13の上端部は、矩形の上部開口1Hを画定している。内周壁13は、上部開口1Hから底壁11に向けて開口面積が徐々に縮小するように傾斜している。内周壁13の下端部は、プレート2の外周縁を保持している。天壁14には、上下方向への貫通孔からなる第1作業孔15H及び第2作業孔16Hが穿孔されている。これら作業孔15H、16Hを通して、培養容器10のキャビティへの培養液Lの注液、薬品類の注液、若しくは培養液Lの吸液などの作業が行われる。さらに本実施形態では、ガス交換機構3の培養容器10への組み付けのために、第1作業孔15Hには入気アダプタ15(入口部)が、第2作業孔16Hには出気アダプタ16(出口部)が取り付けられる。
 プレート2は、上面2Uと下面2Bとを有する矩形の板状部材である。プレート2は、下面2Bが培養容器10の底壁11に対して間隔を置いた状態で、内周壁13の下端部にて保持されている。プレート2は、培養容器10内の培養液L中に浸漬されている。つまり、プレート2の上面2Uが培養液Lの液面LTよりも下方に位置するよう、培養容器10に培養液Lが注液される。
 プレート2は、上面2U側に配置され細胞凝集塊Cを担持する複数の保持部21と、各保持部21の配置位置に形成され上面2Uから下面2Bに直線状に貫通する貫通孔22とを備えている。本実施形態では、上面視で四角形の保持部21がマトリクス状に配列されている例を示している。これは一例であり、保持部21の上面視形状は、丸形、三角形、五角形、六角形等であってもよく、これらがハニカム状、直線状、ランダムに配置されていても良い。或いは、一つの保持部21だけが備えられているプレート2としても良い。なお、培養容器10と同様にプレート2も、担持された細胞凝集塊Cの下面2B側からの撮像を可能とするために、透明な部材で形成されることが望ましい。
 図5に示すように、保持部21の縦断面の形状は、上方に開口した凹曲面211(凹部)である。貫通孔22の上面2U側の開口は、保持部21の凹曲面211の底面(もっとも深い位置)に配置されている。1の保持部21とこれに隣接する保持部21(凹曲面211)の上縁部212は、互いに近接している。図4では、各保持部21の形状を際立たせるため、上縁部212が比較的広幅を有するように描いているが、実際は図5に示すように上縁部212同士は隣接している。このため、隣接する凹曲面211の上縁部212同士が接することにより形成される稜線部分は、鋭利な凸状の部分となっている。保持部21の変形実施形態では、凹曲面211に代えて、保持部21の開口面積が上方から下方に向けて小さくなるような直線状の傾斜壁面、階段状の壁面とされる。或いは、開口面積が上方から下方に向けて一定の、円筒型、角筒形の凹部からなる保持部21とすることもできる。
 保持部21には、一般は1個の細胞凝集塊が収容されることが企図されている。但し、1の保持部21に、指定個数の細胞凝集塊を収容させたり、指定量(総体積又は総面積)の細胞凝集塊を収容させたりする場合もある。貫通孔22のサイズは、所望のサイズの細胞凝集塊は通過できず、所望のサイズ以外の小さな細胞凝集塊や夾雑物を通過させるサイズに選ばれている。プレート2の下面2Bと培養容器10の底壁11との間の距離は、夾雑物等を底壁11上に堆積させるのに十分な高さに選ばれる。
 培養容器10内には、当該容器10の底壁11、外周壁12、内周壁13、天壁14及びプレート2によって囲まれた領域が形成されている。この囲まれた領域と外部とは、上述の第1作業孔15H及び第2作業孔16Hと貫通孔22とによって連通している。第1作業孔15H又は第2作業孔16Hから細胞凝集塊Cを含まない細胞培養液Lが注液され、該培養液Lの液面LTがプレート2よりも高いレベルになると、培養液Lは貫通孔22を通してプレート2の上面2U側に至る。培養液Lは、液面LTがプレート2を完全に浸漬する高さであって、天壁14よりも低い高さ(内周壁13の上下方向の中間付近の高さ)まで注液される。このような注液によって、上部開口1Hに対応する領域においてプレート2上には、上部液体層LSが存在するようになる。また、蓋部材102Aの内側には、空間が形成される。
 上記のレベルの液面LTの高さに培養容器10が培養液Lを貯留した状態(図2はこの状態を示す)であって、第1作業孔15H及び第2作業孔16H(入気アダプタ15及び出気アダプタ16)が封止された状態においては、上部開口1Hに対応する領域においてプレート2上に存在する上部液体層LSにて貫通孔22が塞がれることによって、前記空間は密閉された空間(閉鎖空間A)となる。閉鎖空間Aは、外周壁12及び内周壁13の上方部分と、天壁14と、液面LTとで囲まれる空間である。図3から理解される通り、本実施形態の閉鎖空間Aは、上部開口1Hの領域を除いた環状の領域である。また、培養液L、上部液体層LS及び閉鎖空間Aが存在する領域が、細胞凝集塊Cの培養領域Rである。
 図6は、細胞凝集塊がプレート2に担持される状況を説明するための模式図である。ここでの細胞凝集塊の担持作業は、種々の細胞凝集塊や夾雑物の中から所望の細胞凝集塊を選別する作業でもある。この細胞選別動作が行われる際、細胞凝集塊を含まない培養液Lが上記の通り予め培養容器10内に注液される。その後、上部開口1Hを通してプレート2上の上部液体層LSに向けて、選別対象となる細胞凝集塊Cと不可避的に混在する夾雑物Cxとを含む細胞懸濁液が注入される。
 注入された前記細胞懸濁液に含まれる細胞凝集塊C及び夾雑物Cxは、液面LTから下方に向けて自重により培養液L内を沈降する。図6では、2つの細胞凝集塊C1、C2と3つの夾雑物Cx1、Cx2、Cx3を模式的に示している。プレート2が備える多数の保持部21は、半球状のキャビティ(凹曲面211)が密に配列されており、保持部21同士を区切る稜線(上縁部212)は鋭利である。従って、沈降する細胞凝集塊C1、C2及び夾雑物Cx1、Cx2、Cx3は、上縁部212付近に滞留することなく、いずれかの保持部21の凹曲面211内に導かれる。
 所定のサイズを備える細胞凝集塊C1、C2は、貫通孔22を通過することができない。従って、これら細胞凝集塊C1、C2は、導入された保持部21上で担持されることになる。一方、夾雑物Cxは、一般に細胞凝集塊Cよりは相当小さいサイズであり、貫通孔22を通過し得る。このため、凹曲面211内に導かれた夾雑物Cxは、貫通孔22を通過して、培養容器10の底壁11上に落下する。図6では、夾雑物Cx1が貫通孔22を通過しつつあり、夾雑物Cx2、Cx3が底壁11上に落下した状態を示している。このように、選別対象の細胞凝集塊C1、C2はプレート2の保持部21にトラップされ、無用な夾雑物Cx1、Cx2、Cx3は、底壁11に回収される。以上のような細胞選別動作は、1回のみ実行される場合、或いは必要に応じて複数回繰り返される場合がある。
 一つの代表的な培養装置1Aの使用例では、上記の細胞選別動作の後、容器1の下方に配置されたカメラにより、細胞凝集塊Cを担持したプレート2の画像が撮像される。取得された画像が解析され、図4のようにn列m行にマトリクス配置された保持部21群のうち、どの保持部21に細胞凝集塊Cが担持されているかが座標情報で特定される。ここで把握される細胞凝集塊Cの担持状況に基づいて、再度の細胞懸濁液の培養容器10への注液を行うか否かが判断される。並行して、シリンダチップ67が装着され、XYZ方向に移動可能なヘッドユニット60が準備される(図17参照)。ヘッドユニット60が上部開口1H上に配置され、前記座標情報に基づきターゲットとする保持部21にシリンダチップ67がアプローチする。そして、シリンダチップ67により、当該保持部21に担持されている細胞凝集塊Cが吸引される(図18、図19参照)。
 ガス交換機構3は、第1実施形態と同様の構成であり、ボンベ31、ポンプ32、供給配管301及び排気配管302を備える。入気アダプタ15及び出気アダプタ16は、閉鎖空間Aに連通している。供給配管301は、一端が入気アダプタ15に接続され、他端がボンベ31に接続されている。排気配管302は、一端が出気アダプタ16に接続され、他端が大気中に開放されている。ポンプ32が作動されることで、ボンベ31から吐出される培養ガスは、閉鎖空間Aを経由して入気アダプタ15から出気アダプタ16へ流通される。
 培養ガスの前記流通の具体的態様も、第1実施形態と同様な態様を採用することができる。例えば、所定濃度に調整された培養ガスを、一定の流量で入気アダプタ15から閉鎖空間Aへ供給し、同じ量だけ出気アダプタ16から培養ガスを排出する態様を例示できる。あるいは、閉鎖空間Aが所定濃度に調整された培養ガスで満たされた後、入気アダプタ15及び出気アダプタ16を閉止し、所定時間経過後に培養ガスを入れ替える態様でも良い。また、閉鎖空間Aにガス濃度センサを配置し、閉鎖空間Aに常時培養ガスを流通させつつ、培養ガスの濃度に応じてガス流量を制御することで、閉鎖空間A内を一定のガス濃度に保つ態様でも良い。
 ところで、上記の細胞選別動作において、1つの保持部21に複数個の細胞凝集塊Cが収容されてしまう場合がある。一般に、一つの保持部21には一つの細胞凝集塊Cが保持されることが、細胞凝集塊Cの画像観察やシリンダチップ67による個別吸引が容易であるという観点から望ましい。しかし、このような細胞凝集塊Cの望ましい保持状態を、分注チップ64を用いた通常の細胞懸濁液の注液動作だけで形成することは難しい。つまり、細胞凝集塊Cが概ね均等にプレート2上にばら撒かれた状態を形成することは難しい。
 このような不具合を、本実施形態では、入気アダプタ15及び出気アダプタ16の開閉操作と、ポンプ32の動作とを活用して解消することができる。すなわち、プレート2の貫通孔22に、下面2Bの側から上面2Uの側に向けて流れる液流を発生させ、保持部21に担持された細胞凝集塊Cを一旦舞い上がらせる。これにより、折り重なって保持部21に担持されている細胞凝集塊Cを分散させることができる。
 具体的には、前記液流を発生させる際、入気アダプタ15が開とされ、出気アダプタ16が閉とされる。そして、ポンプ32から所定量のガスを閉鎖空間A内に供給させ、当該閉鎖空間Aを加圧させる。この加圧力の逃げ場は、出気アダプタ16が閉じられていることから、貫通孔22のみとなる。従って、貫通孔22には、前記液流が発生する。液流が発生すると、保持部21に重なり合うように担持されている細胞凝集塊Cは、四散して上方に舞い上がる。この際、上部液体層LSの液面LTは上昇する。その後、出気アダプタ16が開とされることで閉鎖空間Aは大気圧に戻り、液面LTも元のレベルに戻る。舞い上がった細胞凝集塊Cは、分散状態でプレート2上へ沈降する。しかる後、培養ガスを閉鎖空間Aに流通させる運転に移行する。
 以上の通りの第2実施形態の培養装置1Aによれば、細胞凝集塊Cを培養容器10に投入させる領域(投入開口)を除いて、培養領域Rが蓋部材102Aで覆われ、培養領域Rが閉鎖的な領域とされる。このような閉鎖的な培養領域Rの閉鎖空間Aに培養ガスを流通させることにより、培養領域Rの汚染を防止しつつ、培養容器10内に細胞凝集塊Cの保管若しくは培養に適した環境を形成することができる。従って、細胞凝集塊Cの投入作業性を良好としつつ、プレート2に担持されている細胞凝集塊Cにダメージが与えられることを抑止することができる。
 <第3実施形態>
 図7は、本発明の第3実施形態に係る培養装置1Bのブロック図である。第3実施形態では、第2実施形態において用いた培養容器10に、循環配管系統を備えたガス交換機構3Aが組み合わされてなる培養装置1Bを例示する。培養液Lを貯留する培養容器10と、細胞凝集塊Cを培養液L中において担持するプレート2とについては、先に説明したものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
 ガス交換機構3Aは、循環配管30と、この循環配管30に分岐接続された供給配管303及び排気配管304とを含む。循環配管30は、培養容器10の入気アダプタ15(入口部)に一端30Aが接続され、出気アダプタ16(出口部)に他端30Bが接続されてなる配管である。つまり、循環配管30は、培養容器10内の閉鎖空間A(培養領域R)を経由して、培養ガスを循環させることが可能な配管である。供給配管303は、一端30Aに近い側(培養ガスの循環方向の上流側)において、その下流端が循環配管30に分岐接続されている。排気配管304は、他端30Bに近い側(培養ガスの循環方向の下流側)において、その上流端が循環配管30に分岐接続されている。なお、図7において循環配管30、供給配管303及び排気配管304を矢印で示しており、該矢印の方向はガスの流れる方向を表している。
 さらにガス交換機構3Aは、先の実施形態で説明したボンベ31(ガス供給源)及びポンプ32を含む。ボンベ31は、供給配管303の上流端に接続されている。つまり、ボンベ31は、循環配管30に分岐接続されている。ポンプ32は、循環配管30の途中に組み入れられている。ポンプ32の作動により、循環配管30及び閉鎖空間A内を循環するガス流が発生する。このようなガス交換機構3Aによれば、培養ガスを循環配管30で循環させながら、閉鎖空間Aへ供給することができるので、培養ガスを有効利用することができる。また、閉鎖空間A乃至は循環配管30内において培養ガスの濃度が変化した場合には、分岐接続されているボンベ31からの培養ガスの供給、若しくは排気配管304からのガス排気によって、閉鎖空間Aの培養ガスの濃度を調整することが可能となる。
 上記に加え、ガス交換機構3Aは、流量調整弁33、三方弁34(第1弁装置)、調圧弁35(第2弁装置)、フィルタ36、湿度調整部41、温度調整部42、温度センサ43、ガスセンサ44及び制御部50を備えている。これらは、培養ガスの濃度、温度及び湿度を所望のコンデションに調整するために、ガス交換機構3Aに備えられている。
 流量調整弁33は、供給配管303に取り付けられ、ボンベ31から噴出する培養ガスの循環配管30への流入量を規制する。流量調整弁33の弁の開度は、制御部50によってコントロールされる。
 三方弁34は、入気アダプタ15よりも培養ガスの循環方向上流側において循環配管30に組み入れられている。三方弁34は、循環配管30内を流れるガスと、ボンベ31から供給される新たな培養ガスとを混合させるために配置されている。三方弁34の3つの出入口の内、常時「開」とされる2つの出入口には循環配管30の上流端と下流端とが各々接続され、必要に応じて開閉される残り1つの出入口には供給配管303の下流端が接続されている。ボンベ31は三方弁34を介して循環配管30に接続されており、供給配管303が接続された三方弁34の出入口が「開」とされると、流量調整弁33で規制された流入量で、培養ガスが循環配管30に供給される。勿論、三方弁34の出入口が「閉」とされると、培養ガスは循環配管30に供給されない。この三方弁34の開閉制御は、制御部50によって行われる。なお、流量調整弁33に供給配管303を「閉」とする機能が備えられている場合は、三方弁34を、弁機能を備えない三方分岐管に置換することができる。
 調圧弁35は、出気アダプタ16よりも培養ガスの循環方向下流側において循環配管30に組み入れられている。調圧弁35は、循環配管30と培養容器10の閉鎖空間Aとからなる循環経路の内圧を一定に保つために配置されている。調圧弁35の逃がし口には、排気配管304の上流端が接続されている。つまり、排気配管304は、調圧弁35を介して循環配管30に接続されている。調圧弁35は常時「閉」であり、「開」とされると、循環配管30と排気配管304とが連通し、循環経路内のガスが排気配管304を介して排出される。この調圧弁35の開閉制御も、制御部50によって行われる。
 調圧弁35は、ボンベ31から培養ガスが循環配管30に供給される際、その供給の前に、例えば数十ミリ秒前に「開」とされる。培養ガスの供給により循環経路内の内圧が高まると、培養容器10内の培養液Lの液面LTに押圧力が加わることになる。該押圧力によって、培養液L中の細胞凝集塊Cがプレート2上に舞い上がり、良好な細胞凝集塊Cの担持状態が乱れてしまうことがある。培養ガスの供給開始前に、予め調圧弁35を「開」としておけば、培養ガスの流入に伴う前記循環経路の内圧上昇を防止することができる。
 フィルタ36は、入気アダプタ15の直ぐ上流側において循環配管30に組み付けられ、前記循環経路内を循環する培養ガスを清浄に維持する。フィルタ36は、塵埃や細菌などをトラップすることが可能なフィルタエレメントを備える。入気アダプタ15から閉鎖空間Aに入るガスは、事前にフィルタ36によって清浄化される。
 湿度調整部41は、三方弁34とフィルタ36との間において循環配管30に組み付けられ、培養ガスが閉鎖空間Aに導入される前に、当該培養ガスの湿度を調整する。培養容器10に収容されている培養液L(培地)は、上部開口1Hが存在することから、蒸発し得る。湿度調整部41は、培地が乾燥しないように、閉鎖空間Aに供給される培養ガスに適度な水分を含有させるために配置されている。湿度調整部41としては、電熱により水を加熱してスチームを発生させるタイプ、常温水を超音波により微細な粒子にして放出させるタイプなどを用いることができる。湿度調整部41の動作は、制御部50によって制御される。
 温度調整部42は、三方弁34とフィルタ36との間において循環配管30に組み付けられ、培養ガスが閉鎖空間Aに導入される前に、当該培養ガスを予め定められた温度に調整する。細胞凝集塊Cを培養には、当該細胞凝集塊Cの成育にとって望ましい温度帯が存在する。また、実験の目的によっては、企図する温度にて細胞凝集塊Cの培養が行われる場合がある。温度調整部42は、ターゲットとする温度で培養ガスが閉鎖空間Aに導入されるよう、当該培養ガスを加熱又は冷却する。温度調整部42の動作は、制御部50によって制御される。
 培養ガスの加熱のみが専ら予定されている場合は、温度調整部42として電気ヒーターを用いることができる。培養ガスの加熱及び冷却の双方が予定されている場合は、温度調整部42としてペルチェ素子を用いることができる。すなわち、培養ガスを冷却する場合は、当該培養ガスと熱交換する面をペルチェ素子の冷却面とし、培養ガスを加熱する場合は、培養ガスと熱交換する面を放熱面とすれば良い。
 温度センサ43及びガスセンサ44は、出気アダプタ16と調圧弁35との間において循環配管30に付設されている。温度センサ43は、循環配管30内を流れる培養ガスの温度を計測する。ガスセンサ44は、循環配管30内を流れる培養ガスの濃度を検出する。培養ガスとして炭酸ガスが用いられる場合は、ガスセンサ44として炭酸ガスセンサが用いられる。ガスセンサ44は、出気アダプタ16の直ぐ下流に配置されているので、検出されるガス濃度は、閉鎖空間Aから排出されて来る培養ガスの濃度となる。温度センサ43及びガスセンサ44の計測値は、制御部50に送信される。
 制御部50は、マイクロコンピュータ等からなり、ガス交換機構3Aの動作を制御する。具体的には制御部50は、ポンプ32を制御して循環配管30内に循環ガス流を発生させると共に、ガスセンサ44の計測値に基づいて流量調整弁33、三方弁34及び調圧弁35を制御することで、循環配管30と閉鎖空間Aとからなる循環経路内の培養ガス濃度を一定に維持する。例えば、培養ガスが5%濃度の炭酸ガスとする。この場合、制御部50は、ガスセンサ44の計測する炭酸ガス濃度が5%であれば、三方弁34を「閉」とし、ボンベ31から新たな培養ガスを循環配管30に供給させない。一方、制御部50は、ガスセンサ44の計測する炭酸ガス濃度が5%未満であれば、三方弁34を「開」とし、ボンベ31から新たな培養ガスを循環配管30に供給させる。上述の通り、この培養ガス供給の僅かに前に、制御部50は調圧弁35を「開」とし、前記循環経路内の内圧が高くなることを防止する。
 また、制御部50は、温度センサ43の計測値に基づいて温度調整部42を制御することで、前記循環経路内の培養ガスの温度を所定温度に維持する。温度調整部42が電気ヒーターである場合、目標とするガス温度をTとすると、制御部50は温度センサ43の計測値が温度Tを超過していると前記ヒーターの出力を低下させ、逆に温度T未満であると前記ヒーターの出力を上昇させるフィードバック制御を行う。さらに制御部50は、予め定められたインターバルで湿度調整部41を動作させ、培養ガスを加湿する。勿論、湿度センサを循環配管30に配置し、その計測値に基づき湿度調整部41をフィードバック制御しても良い。
 続いて、制御部50の制御シーケンスを説明する。図8は、制御部50の制御下における培養装置1Bの動作例を示すフローチャートである。ここでは、温度調整部42が電気ヒーターである場合を例示している。制御部50は、初期設定として、三方弁34の供給配管303側及び調圧弁35を「閉」とし、循環配管30と閉鎖空間Aとからなる循環経路を完全に閉じた循環系とする(ステップS1)。また、制御部50は、流量調整弁33の開度を、予め設定された培養ガスの単位時間当たりの供給量に対応した開度に設定する(ステップS2)。
 次いで制御部50は、ポンプ32を動作させる(ステップS3)。これにより、ポンプ32の吐出口、循環配管30の往路、一端30A、入気アダプタ15、閉鎖空間A、出気アダプタ16、他端30B、循環配管30の復路及びポンプ32の受入口を順次経由する循環ガス流が発生する。そして、制御部50は、温度調整部42のヒーターをONとすると共に、湿度調整部41を動作させ、循環配管30内のガスの加熱及び加湿を開始する(ステップS4)。
 所定のサンプリング周期で、制御部50はガスセンサ44から培養ガス濃度の計測値を取得する(ステップS5)。サンプリング周期は、例えば30ms~5min程度である。そして、制御部50は、取得したガス濃度計測値が、予め定められた閾値(上掲の例では5%濃度の炭酸ガス)以下であるか否かを判定する(ステップS6)。
 ガス濃度計測値が閾値以下である場合(ステップS6でYES)、循環配管30に培養ガスを補充する必要がある。このため制御部50は、先ず調圧弁35を「開」とし(ステップS7)、続いて三方弁34を「開」とする(ステップS8)。このように制御部50は、ボンベ31から培養ガスの補充が必要な際、三方弁34を制御してボンベ31から培養ガスを循環配管30内に導入させるタイミングよりも所定時間だけ早いタイミングに、調圧弁35を制御して循環配管30と排気配管304とを連通させる。これにより、培養ガスが循環配管30内に導入されても、前記循環経路内の圧力が上昇することを抑止できる。従って、閉鎖空間Aを介して培養液Lの液面LTに押圧力が与えられることを防止でき、培養液L内の細胞凝集塊Cが揺動したり舞い上がったりすることを回避できる。
 これに対し、ガス濃度計測値が閾値を維持している場合(ステップS6でNO)、当該状態を維持するために(培養ガス濃度が上昇しないようにするために)、調圧弁35は「閉」とされ(ステップS9)、三方弁34も「閉」とされる(ステップS10)。
 続いて制御部50は、温度センサ43から培養ガス温度の計測値を取得する(ステップS11)。そして、制御部50は、取得した温度計測値に基づき、温度調整部42のヒーター出力を調整する(ステップS12)。つまり、培養ガスの温度を、設定されている温度に維持できるよう、温度調整部42における培養ガスの加熱度合いを調整する。なお、この温度調整ステップS11、S12を、ガス濃度調整ステップS5~S10と並行して実行しても良い。すなわち、温度センサ43から培養ガス温度の計測値を取得するサンプリング周期を、ガスセンサ44のサンプリング周期と異ならせても良い。
 その後、制御部50は、培養装置1Bによる細胞凝集塊Cの培養期間が継続しているか否かを確認する(ステップS13)。培養期間が継続しているならば(ステップS13でYES)、ステップS5以下の動作が繰り返される。一方、培養期間が終了するタイミングであれば(ステップS13でNO)、制御部50は処理を終了する。
 <培養方法/細胞凝集塊の選別方法>
 続いて、図9~図22を参照して、図2に示した培養装置1Aを用いた細胞凝集塊Cの選別方法について説明する。勿論、用いる培養装置は、図1に示す培養装置1、或いは図7に示す培養装置1Bであっても良い。なお、図9~図16に示すステップは、本発明の培養方法に係る実施形態にも相当する。
 図9及び図17に示すように、当該選別方法の実施に際しては、ヘッドユニット60と、このヘッドユニット60の駆動装置90とが用いられる。なお、ヘッドユニット60及び駆動装置90は、図示の簡略化のために図9及び図17以外では記載を省いている。また、当該選別方法の実施に際し、培養装置1Aが備える培養容器10のほか、培養対象の細胞凝集塊Cを含む細胞懸濁液L1(培養液)を貯留するチューブ70(第1容器;図9)と、細胞懸濁液L1を吸引及び吐出可能な分注チップ64(図9)と、細胞凝集塊Cを吸引及び吐出可能なシリンダチップ67(図17)と、細胞凝集塊Cの移送先となる保持容器80(第2容器;図17)とが準備される(準備するステップ)。
 ヘッドユニット60は、ユニット本体61と、分注チップ64が下端に装着される第1ヘッド62(図9)と、シリンダチップ67が下端に装着される第2ヘッド65(図17)とを含む。第1ヘッド62及び第2ヘッド65は、ユニット本体61に対して上下方向に移動可能である。第1ヘッド62内には、上下方向に移動するピストンロッド63が配置されている。また、第2ヘッド65内には、上下方向に移動するロッド66が配置されている。ヘッドユニット60は、水平2方向(XY方向)に移動可能である。
 図9に示すように、分注チップ64は、断面積が上方から下方に向けて徐々に小さくなる円錐状の筒体であり、その下端に吸引又は吐出のための開口64Tを備える。ピストンロッド63が上昇すると、開口64Tには吸引力が発生し、分注チップ64内に細胞懸濁液L1が吸引・保持される。一方、ピストンロッド63が下降すると、開口64Tには吐出力が発生し、分注チップ64内に保持されている細胞懸濁液L1が吐出される。ピストンロッド63の前記上昇及び下降動作、並びに第1ヘッド62の上下方向への移動動作は、ユニット本体61内の第1駆動部63Dによって実行される。
 シリンダチップ67は、細胞凝集塊Cの吸引経路となる管状通路を内部に備えるシリンジと、この管状通路の内周壁と摺接しつつ前記管状通路内を進退移動するプランジャとを備えている。図17に示すように、シリンダチップ67の下端には、細胞凝集塊Cの吸引又は吐出のための開口67Tが備えられている。ロッド66の下端に前記プランジャが取り付けられている。ロッド66が上昇すると、前記プランジャが前記シリンジに対して相対的に上昇するのに伴い開口67Tには吸引力が発生し、シリンダチップ67内(前記管状通路内)に細胞凝集塊Cが吸引・保持される。一方、ロッド66が下降すると、開口67Tには吐出力が発生し、シリンダチップ67内に保持されている細胞凝集塊Cが吐出される。ロッド66の前記上昇及び下降動作、並びに第2ヘッド65の上下方向への移動動作は、ユニット本体61内の第2駆動部66Dによって実行される。
 駆動装置90は、駆動モータ91と、駆動モータ91により回転駆動されるねじ軸92と、ねじ軸92に係合される図略のナット部材と、駆動制御部93とを含む。ねじ軸92は、チューブ70の配置位置の上空から、保持容器80の上空まで水平方向に延びている。前記ナット部材は、ねじ軸92が正回転又は逆回転すると、水平方向に移動する。ユニット本体61は、前記ナット部材に取り付けられている。従って、駆動モータ91によりねじ軸92が回転駆動されることで、ヘッドユニット60は水平方向に移動する。
 駆動制御部93は、駆動モータ91、第1駆動部63D及び第2駆動部66Dの動作を制御する。これにより駆動制御部93は、ヘッドユニット60の移動動作、第1ヘッド62及び第2ヘッド65の上下動、ピストンロッド63の上下動に伴う分注チップ64による細胞懸濁液L1の吸引・吐出動作、並びに、ロッド66の上下動に伴うシリンダチップ67による細胞凝集塊Cの吸引・吐出動作を制御する。
 図9は、ヘッドユニット60がチューブ70の上空に移動している状態を示している。チューブ70は、上面に開口部71を有する容器であり、細胞凝集塊Cを含む細胞懸濁液L1を貯留している。この開口部71に、第1ヘッド62の下端に装着された分注チップ64が対向している。第1ヘッド62は上昇位置にあり、ピストンロッド63は、上下方向の可動範囲の最下位置まで下降している。
 図10は、駆動制御部93が第1駆動部63Dを動作させ、第1ヘッド62を下降位置に移動させた状態を示している。この下降によって、分注チップ64の開口64Tを含む下方部分が、チューブ70内の細胞懸濁液L1に浸漬された状態となる。図11は、第1駆動部63Dによりピストンロッド63が上昇された状態を示している。これにより、開口64Tには吸引力が発生し、チューブ70に貯留された細胞凝集塊Cを含む細胞懸濁液L1の一部が、分注チップ64内に吸引される(吸引するステップ)。
 続いて、ヘッドユニット60が培養容器10の上空に移動される。先ず、図12に示すように、第1駆動部63Dにより第1ヘッド62が上昇位置に移動される。これにより、細胞懸濁液L1を保持した分注チップ64も、細胞懸濁液L1の液中から離れ、チューブ70の上に移動する。その後、駆動制御部93により駆動モータ91が駆動され、ヘッドユニット60がねじ軸に沿って右方へ移動される。ヘッドユニット60は、図13に示すように、培養容器10の上空で停止される。分注チップ64は、培養容器10の上部開口1H(投入開口)と対向している。
 その後、図14に示すように、駆動制御部93は第1駆動部63Dを制御し、第1ヘッド62を下降位置に移動させる。この状態では、分注チップ64が上部開口1Hに入り込み、プレート2に接近している。分注チップ64の開口64Tは、培養液Lに入り込んでいても、培養液Lの液面よりもやや上方であっても良い。
 しかる後、駆動制御部93は第1駆動部63Dを制御し、ピストンロッド63を下降させる。これにより、分注チップ64に保持されている細胞懸濁液L1は、上部開口1Hを通して培養容器10内に吐出される(吐出するステップ)。図15は、前記吐出が行われた後の状態を示している。吐出された細胞懸濁液L1に含まれていた細胞凝集塊Cは、プレート2上に担持されている。この後、図示は省略しているが、第1ヘッド62は上昇位置に移動される。
 そして、図16に示す通り、培養容器10に付設されているガス交換機構3により、成分調整された培養ガス(例えば5%濃度の炭酸ガス)の、培養容器10内の閉鎖空間Aを経由した流通が開始される(流通を開始するステップ)。具体的には、図略のコントローラがポンプ32を動作させ、ボンベ31に貯留されている培養ガスを、供給配管301を通して閉鎖空間Aへ導入すると共に、導入された培養ガスを排気配管302から排出する。実際の装置では、ガス交換機構3のコントローラ(図7では制御部50)と上述の駆動制御部93とを統括的にコントロールする統括制御部が存在し、当該統括制御部が上述の動作をシーケンシャルに実行させる。
 その後、このような培養ガスの閉鎖空間Aへの流通を維持しつつ、細胞凝集塊Cがプレート2で保持される(保持するステップ)。細胞凝集塊Cを、当該培養容器10にてそのまま培養する場合は、この状態が所定の培養期間だけ維持される。この際には、上部開口1Hに蓋部材を被せ、細胞凝集塊Cを覆い隠すようにしても良い。一方、細胞凝集塊Cの選別が行われる場合は、次の図17~図22のステップが実行される。
 図17は、ヘッドユニット60の第2ヘッド65に装着されているシリンダチップ67が、培養容器10の上空で上部開口1Hと対向している状態を示している。ここでは、第1ヘッド62の記載は省かれている。以後、シリンダチップ67によりプレート2上の細胞凝集塊Cが個別に吸引され、保持容器80に移送される。保持容器80は、上面に開口81を有する扁平な容器であり、細胞の培養液L2を貯留している。培養液L2中には、ウェルプレート82が浸漬されている。この細胞凝集塊Cの個別吸引~移送の作業の間、ガス交換機構3は稼働を続ける。すなわち、閉鎖空間Aへの培養ガスの流通を継続し、細胞凝集塊Cの劣化を抑止する。なお、培養ガスは、閉鎖空間Aに導入される前に、予め定められた温度及び/又は湿度に調整される。
 図23は、ウェルプレート82の拡大断面図である。ウェルプレート82は、上面視で矩形の部材であり、上面82Uと下面82Bとを有する。下面82Bは平坦であるが、上面82Uにはマトリクス配置された多数のウェル83(凹部)を有している。ウェル83は、縦断面がU字型の凹部である。プレート2の保持部21には貫通孔22が付設されているが、ウェル83には貫通孔は付設されていない。各ウェル83には、図示の通り1の細胞凝集塊Cが担持される。なお、このウェルプレート82を、プレート2に代替して培養容器10に設置し、ウェルプレート82のウェル83に細胞凝集塊Cを担持させ、これを培養するようにしても良い。また、図17では、ウェルプレート82が培養液L2中に浸漬されている例を示しているが、各ウェル83にだけ培養液L2が注液され、ウェルプレート82自体は培養液L2に浸漬されない態様としても良い。
 シリンダチップ67により細胞凝集塊Cを吸引させる前に、細胞凝集塊Cを担持しているプレート2の画像が撮像される。好ましくは、透明な部材で形成された培養容器10及びプレート2を用い、培養容器10の下方にカメラを配置してプレート2の撮像を行う。取得された画像に基づき、プレート2に担持されている細胞凝集塊Cのうち、予め定められた基準を満たす合格検体が特定される。すなわち、細胞凝集塊Cの中には、十分な大きさを有していない、又は形状が歪であるというような、その後の培養や試験等に適さないものが混在している。従って、合格検体を選別するステップが必要となる。この選別は、ユーザーの目視、若しくは取得された画像の解析により行われる。その後、合格検体として特定された細胞凝集塊Cの、プレート2上における担持位置(保持部21の位置)を特定する座標情報が導出される。この座標情報は、第2ヘッド65(シリンダチップ67)の下降位置を特定する情報となる。
 図17の状態において、吸引ターゲットする1の細胞凝集塊Cが特定され、その座標情報に応じて第2ヘッド65の位置合わせが行われる。図示は省略しているが、ヘッドユニット60は、ねじ軸92の延伸方向(X方向)だけでなく、該ねじ軸92と水平面で直交する方向(Y方向)にも移動可能である。駆動制御部93は、ヘッドユニット60をXY方向に微小移動させることで、第2ヘッド65の位置合わせを行う。このとき、ロッド66は下降位置である。
 図18は、駆動制御部93により第2駆動部66Dが制御され、第2ヘッド65が下降位置に移動された状態を示している。このとき、シリンダチップ67の下端の開口67Tは培養液L内に入り込み、ターゲットとする1の細胞凝集塊Cに近接している。その後、駆動制御部93は、第2駆動部66Dを制御し、前記プランジャが取り付けられているロッド66を上昇位置に移動する。これにより、前記1の細胞凝集塊Cは、シリンダチップ67内(前記シリンジの前記管状通路内)に吸引される(個別に吸引するステップ)。
 そして、駆動制御部93は第2駆動部66Dを制御し、第2ヘッド65を上昇位置に移動させる。図19は、前記移動の後の状態を示している。シリンダチップ67内には、僅かな培養液Lと1の細胞凝集塊Cが保持されている。この状態から駆動制御部93は駆動モータ91を駆動し、ヘッドユニット60を、図20に示すように、保持容器80の上空まで移動させる。その後、駆動制御部93は、細胞凝集塊Cの吐出先となるウェルプレート82上の1のウェル83の直上にシリンダチップ67が位置合わせされるよう、ヘッドユニット60を微小移動させる。
 続いて、図21に示すように、駆動制御部93は第2駆動部66Dを制御し、第2ヘッド65を下降位置に移動させる。これにより、シリンダチップ67の開口67Tが、吐出対象の1のウェル83内に入り込んだ状態となる。そして、駆動制御部93は第2駆動部66Dを制御し、ロッド66を下降させる。これにより、開口67Tには吐出力が発生し、シリンダチップ67内に保持されている細胞凝集塊Cがウェル83内に吐出される(第2容器に吐出するステップ)。
 しかる後、駆動制御部93は第2駆動部66Dを制御し、第2ヘッド65を上昇位置に移動させる。図22は、前記移動の後の状態を示している。ウェル83には細胞凝集塊Cが保持されている。この後、駆動制御部93は駆動モータ91を駆動し、ヘッドユニット60を、培養容器10の上空まで再び移動させる。そして、図17~図22の動作が、合格検体と判定された細胞凝集塊Cをプレート2から全てウェルプレート82に移送するまで繰り返される。この間、閉鎖空間Aへの培養ガスの流通が継続される。
 以上説明した通りの本実施形態の培養装置によれば、閉鎖的な培養領域R(閉鎖空間A)に培養ガスを流通させることにより、培養領域Rの汚染の問題を軽減化しつつ、培養容器10内に細胞凝集塊Cの保管若しくは培養に適した環境を形成することができる。また、同様な環境をチャンバー内などで作成する場合、或いは実験室内全体の環境を調整する場合に比べて、本実施形態では培養容器10のみに培養ガスを流通させるだけで済むので、装置構成を大幅に簡略化、コンパクト化することができる。
 上記で説明した実施形態は本発明の一例であり、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、培養容器10に貯留した培養液L中にプレート2を浸漬し、該プレート2に細胞凝集塊Cを担持させる例を示した。しかし、プレート2を培養液Lに浸漬することは必須ではない。
 図24は、本発明の第4実施形態に係る培養装置1Cの概略的な側断面図である。培養装置1Cは、培養容器101と蓋部材102とからなるコンテナ100と、コンテナ100内に配置された多孔プレート84と、ガス交換機構3とを備えている。コンテナ100及びガス交換機構3は、第1実施形態と同じである。多孔プレート84は、平板状のプレートであり、上下方向に貫通する多数の保持孔85(保持部)を備える。保持孔85には、培養液の液滴LDが保持されている。この液滴LD内には、細胞凝集塊Cが含まれている。コンテナ100内の閉鎖空間は培養領域A0であるが、培養液は貯留されておらず、多孔プレート84が担持する液滴LDのみが培養液として存在する。培養領域A0内には、加湿用に蒸留水等を保持する部位を設けることが望ましい。
 コンテナ100の内部において、多孔プレート84の下面と培養容器101の底壁との間に空間が存在するよう、多孔プレート84はコンテナ100にて保持されている。ガス交換機構3は、コンテナ100内の培養領域A0を通して培養ガスを流通させる。培養ガスは、液滴LD中の細胞凝集塊Cに作用し、当該細胞凝集塊Cの成育を促進する。このような実施形態であっても、本発明は実施可能である。
 なお、図24では、多孔プレート84がコンテナ100で完全に覆われている例を示したが、これに代えて、多孔プレート84の下面側が閉鎖空間に臨み、上面側は外部に露出している態様としても良い。この態様によれば、多孔プレート84の保持孔85に対して上方から分注チップ64をアクセスさせることができ、また、多孔プレート84の下面側に垂下している液滴LDを培養ガスに曝すことができる。
 なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
 本発明の一局面に係る培養装置は、生物の培養領域を提供する容器であって、前記培養領域中に培養対象の生物を投入させるための上部開口を備える培養容器と、前記培養領域を閉鎖するように、前記上部開口の少なくとも一部を覆う蓋部材と、前記培養領域を経由してガスを流通させるガス交換機構とを備える。
 この培養装置によれば、培養容器の上部開口の少なくとも一部が蓋部材で覆われ、培養領域が閉鎖的な領域とされる。このような閉鎖的な培養領域にガスを流通させることにより、前記培養領域の汚染の問題を軽減化しつつ、前記培養容器内に生物の保管若しくは培養に適した環境を形成することができる。
 上記の培養装置において、前記培養容器は、生物の培養液を所定の液面高さで貯留する容器であり、前記蓋部材は、前記培養液の液面上に閉鎖空間が形成されるように、前記上部開口の一部を覆い、前記培養領域は前記培養液及び前記閉鎖空間を含み、前記ガス交換機構は、前記閉鎖空間を経由してガスを流通させることが望ましい。
 この培養装置によれば、前記閉鎖空間の環境を、生物の培養に適した環境に維持することができる。すなわち、培養液中に浸漬された生物は、その活動によってガスを発生することがあり、このため前記閉鎖空間の環境は変化し得る。上記培養装置では、閉鎖空間を経由してガスを流通させることができるので、前記閉鎖空間の環境を一定に維持することが可能となる。これにより、環境変化に伴い生物にダメージが与えられることを抑止することができる。
 上記の培養装置において、前記ガス交換機構は、前記生物の培養に適した培養ガスを貯留するガス供給源と、前記閉鎖空間に前記培養ガスを導く供給配管と、前記閉鎖空間の前記培養ガスを排気させる排気配管とを含む配管系統と、前記配管系統及び前記閉鎖空間内において前記培養ガスを流通させるポンプとを含む構成とすることができる。
 この場合、前記培養容器又は前記蓋部材には、前記閉鎖空間に連通する入口部及び出口部が備えられ、前記配管系統は、前記入口部に一端が接続され、前記出口部に他端が接続された循環配管を含み、前記ポンプは、前記循環配管に組み入れられ、前記ガス供給源及び前記排気配管は、前記循環配管に分岐接続されていることが望ましい。
 この培養装置によれば、前記培養ガスを前記循環配管で循環させながら、前記閉鎖空間へ供給することができるので、培養ガスを有効利用することができる。また、前記循環配管内において培養ガスの濃度が変化した場合には、分岐接続されているガス供給源からの培養ガスの供給、若しくは循環配管からのガス排気によって、前記培養ガスの濃度を調整することが可能となる。さらに、閉ループ内で培養ガスが循環されるので、前記培養ガスのコンタミネーションを防止できる利点もある。
 上記の培養装置において、前記循環配管の、前記入口部よりも前記培養ガスの循環方向上流側に組み入れられる第1弁装置と、前記循環配管の、前記出口部よりも前記培養ガスの循環方向下流側に組み入れられる第2弁装置と、前記ポンプ、前記第1弁装置及び前記第2弁装置の動作を制御する制御部と、をさらに備え、前記ガス供給源は、前記第1弁装置を介して前記循環配管に接続され、前記排気配管は、前記第2弁装置を介して前記循環配管に接続されていることが望ましい。
 この培養装置によれば、制御部は、前記循環配管への培養ガスの供給が必要な場合、前記第1弁装置を制御して前記ガス供給源から前記培養ガスを供給させ得る。また、制御部は、前記循環配管のガスの排気が必要な場合は、前記第2弁装置を制御して前記排気配管からの排気を行わせ得る。
 この場合、前記制御部は、前記培養ガスを流通させる際、前記第1弁装置を制御して前記ガス供給源から前記培養ガスを前記循環配管内に導入させるタイミングよりも所定時間だけ早いタイミングに、前記第2弁装置を制御して前記循環配管と前記排気配管とを連通させることが望ましい。
 この培養装置によれば、ガス供給源から培養ガスを循環配管内に導入されるよりも所定時間前に、循環配管と排気配管とが連通される。従って、培養ガスが循環配管内に導入されても、前記循環配管内の圧力が上昇することを抑止できる。圧力変動が生じると、前記閉鎖空間を介して前記培養液の液面に押圧力を与えることとなり、前記培養液内の生物を揺動したり舞い上がらせたりして、当該生物に悪影響を及ぼし得る。上記培養装置によれば、このような問題を回避できる。
 上記の培養装置において、前記ガス交換機構は、前記閉鎖空間に導入される前に、前記培養ガスを予め定められた温度に調整する温度調整部をさらに備えることが望ましい。また、前記ガス交換機構は、前記閉鎖空間に導入される前に、前記培養ガスの湿度を調整する湿度調整部をさらに備えることが望ましい。
 これらの培養装置によれば、前記閉鎖空間の温度及び湿度を、生物の培養に適した温度及び湿度に維持することができる。
 上記の培養装置において、前記上部開口のうち前記蓋部材で覆われていない投入開口に対向した状態で前記培養液中に浸漬され、前記培養対象の生物を担持する複数の保持部を有するプレートをさらに備えることが望ましい。
 この培養装置によれば、培養対象となる生物を、培養液中においてプレートによって安定的に保持することができる。
 上記の培養装置において、前記プレートは、上面と下面とを有し、前記下面が前記培養容器の底壁に対して間隔を置いた状態で前記培養体中に浸漬され、前記保持部は、前記上面側に配置され、各保持部の配置位置に形成され前記上面から前記下面に貫通する貫通孔をさらに備えていることが望ましい。
 この培養装置によれば、所定サイズの生物を保持部で保持させる一方で、小サイズの夾雑物などの異物を前記貫通孔から落下させ、培養容器の底壁で回収することができる。従って、必要な生物だけをプレートで担持させ、培養させることができる。
 上記の培養装置において、前記プレートは、上面と下面とを有し、前記培養液中に浸漬され、前記保持部は、前記上面側に配置された複数の凹部であることが望ましい。
 この培養装置によれば、培養液中に浸漬した状態で生物をプレートの凹部で担持させ、培養させることができる。
 また、培養装置は、前記培養領域中に配置され、前記培養対象の生物を保持する複数の保持部を有するプレートをさらに備え、前記保持部は、前記生物を含む培養液を液滴の状態で保持する態様とすることができる。
 この培養装置によれば、内部に生物が含まれた液滴が前記培養領域に配置され、前記ガスに曝されることとなる。従って、培養容器内の閉鎖された環境において、前記液滴内で前記生物を培養することができる。
 本発明の他の局面に係る培養方法は、培養対象の生物を含む培養液を貯留するチューブと、上記の培養装置と、前記培養液を吸引及び吐出可能な分注チップとを準備するステップと、前記分注チップにより、前記チューブから前記培養対象の生物を含む培養液を吸引するステップと、前記吸引された培養液を、前記上部開口のうち前記蓋部材で覆われていない投入開口を通して、前記分注チップから前記培養容器内に吐出するステップと、前記ガス交換機構により、成分調整された培養ガスの前記閉鎖空間を経由した流通を開始するステップと、前記培養ガスを前記閉鎖空間に流通させつつ、前記培養対象の生物を前記培養容器内で保持するステップと、を含む。
 上記の培養方法によれば、分注チップにより培養対象の生物を含む培養液をチューブから培養容器へ移送した後、当該培養容器の前記閉鎖空間の環境を、生物の培養に適した環境に維持することができる。すなわち、培養液中に浸漬された生物は、その活動によってガスを発生することがあり、このため前記閉鎖空間の環境は変化し得る。上記培養方法では、閉鎖空間を経由して培養ガスを流通させることができるので、前記閉鎖空間の環境を一定に維持することが可能となる。これにより、環境変化に伴い生物にダメージが与えられることを抑止することができる。
 本発明のさらに他の局面に係る細胞凝集塊の選別方法は、培養対象の生物としての細胞凝集塊を含む培養液を貯留する第1容器と、上記の培養装置と、前記培養液を吸引及び吐出可能な分注チップと、前記細胞凝集塊を吸引及び吐出可能なシリンダチップと、前記細胞凝集塊の移送先となる第2容器とを準備するステップと、前記分注チップにより、前記第1容器から前記細胞凝集塊を含む培養液を吸引するステップと、前記吸引された培養液を、前記投入開口を通して前記分注チップから前記培養容器内に吐出し、前記プレートの前記保持部に前記細胞凝集塊を担持させるステップと、前記ガス交換機構により、成分調整された培養ガスの前記閉鎖空間を経由した流通を開始するステップと、前記培養ガスを前記閉鎖空間に流通させつつ、前記保持部に担持された前記細胞凝集塊を、前記シリンダチップで個別に吸引するステップと、前記吸引された細胞凝集塊を、前記シリンダチップから前記第2容器に吐出するステップと、を含む。
 上記の細胞凝集塊の選別方法によれば、分注チップにより細胞凝集塊を含む培養液をチューブから培養容器へ移送した後、前記細胞凝集塊がシリンダチップにより前記培養容器から吸引されるまでの間、当該培養容器の前記閉鎖空間の環境を、細胞凝集塊の培養に適した環境に維持することができる。
 上記の細胞凝集塊の選別方法において、前記培養ガスは、前記閉鎖空間に導入される前に、予め定められた温度及び/又は湿度に調整されることが望ましい。
 以上説明した本発明によれば、簡易な構成で、培養容器に保持された生物にダメージを可及的に与えないようにする機構を備えた培養装置、これを用いた培養方法及び細胞凝集塊の選別方法を提供することができる。
 

Claims (15)

  1.  生物の培養領域を提供する容器であって、前記培養領域中に培養対象の生物を投入させるための上部開口を備える培養容器と、
     前記培養領域を閉鎖するように、前記上部開口の少なくとも一部を覆う蓋部材と、
     前記培養領域を経由してガスを流通させるガス交換機構と、
    を備える培養装置。
  2.  請求項1に記載の培養装置において、
     前記培養容器は、生物の培養液を所定の液面高さで貯留する容器であり、
     前記蓋部材は、前記培養液の液面上に閉鎖空間が形成されるように、前記上部開口の一部を覆い、
     前記培養領域は前記培養液及び前記閉鎖空間を含み、
     前記ガス交換機構は、前記閉鎖空間を経由してガスを流通させる、培養装置。
  3.  請求項1又は2に記載の培養装置において、
     前記ガス交換機構は、
      前記生物の培養に適した培養ガスを貯留するガス供給源と、
      前記閉鎖空間に前記培養ガスを導く供給配管と、前記閉鎖空間の前記培養ガスを排気させる排気配管とを含む配管系統と、
      前記配管系統及び前記閉鎖空間内において前記培養ガスを流通させるポンプと、
    を含む、培養装置。
  4.  請求項3に記載の培養装置において、
     前記培養容器又は前記蓋部材には、前記閉鎖空間に連通する入口部及び出口部が備えられ、
     前記配管系統は、前記入口部に一端が接続され、前記出口部に他端が接続された循環配管を含み、
     前記ポンプは、前記循環配管に組み入れられ、
     前記ガス供給源及び前記排気配管は、前記循環配管に分岐接続されている、培養装置。
  5.  請求項4に記載の培養装置において、
     前記循環配管の、前記入口部よりも前記培養ガスの循環方向上流側に組み入れられる第1弁装置と、
     前記循環配管の、前記出口部よりも前記培養ガスの循環方向下流側に組み入れられる第2弁装置と、
     前記ポンプ、前記第1弁装置及び前記第2弁装置の動作を制御する制御部と、をさらに備え、
     前記ガス供給源は、前記第1弁装置を介して前記循環配管に接続され、
     前記排気配管は、前記第2弁装置を介して前記循環配管に接続されている、培養装置。
  6.  請求項5に記載の培養装置において、
     前記制御部は、前記培養ガスを流通させる際、前記第1弁装置を制御して前記ガス供給源から前記培養ガスを前記循環配管内に導入させるタイミングよりも所定時間だけ早いタイミングに、前記第2弁装置を制御して前記循環配管と前記排気配管とを連通させる、培養装置。
  7.  請求項2~6のいずれか1項に記載の培養装置において、
     前記ガス交換機構は、前記閉鎖空間に導入される前に、前記培養ガスを予め定められた温度に調整する温度調整部をさらに備える、培養装置。
  8.  請求項2~7のいずれか1項に記載の培養装置において、
     前記ガス交換機構は、前記閉鎖空間に導入される前に、前記培養ガスの湿度を調整する湿度調整部をさらに備える、培養装置。
  9.  請求項2~8のいずれか1項に記載の培養装置において、
     前記上部開口のうち前記蓋部材で覆われていない投入開口に対向した状態で前記培養液中に浸漬され、前記培養対象の生物を担持する複数の保持部を有するプレートをさらに備える、培養装置。
  10.  請求項9に記載の培養装置において、
     前記プレートは、
      上面と下面とを有し、前記下面が前記培養容器の底壁に対して間隔を置いた状態で前記培養体中に浸漬され、
      前記保持部は、前記上面側に配置され、
      各保持部の配置位置に形成され前記上面から前記下面に貫通する貫通孔をさらに備えている、培養装置。
  11.  請求項9に記載の培養装置において、
     前記プレートは、上面と下面とを有し、前記培養液中に浸漬され、
     前記保持部は、前記上面側に配置された複数の凹部である、培養装置。
  12.  請求項1に記載の培養装置において、
     前記培養領域中に配置され、前記培養対象の生物を保持する複数の保持部を有するプレートをさらに備え、
     前記保持部は、前記生物を含む培養液を液滴の状態で保持する、培養装置。
  13.  培養対象の生物を含む培養液を貯留するチューブと、請求項2~8のいずれか1項に記載の培養装置と、前記培養液を吸引及び吐出可能な分注チップとを準備するステップと、
     前記分注チップにより、前記チューブから前記培養対象の生物を含む培養液を吸引するステップと、
     前記吸引された培養液を、前記上部開口のうち前記蓋部材で覆われていない投入開口を通して、前記分注チップから前記培養容器内に吐出するステップと、
     前記ガス交換機構により、成分調整された培養ガスの前記閉鎖空間を経由した流通を開始するステップと、
     前記培養ガスを前記閉鎖空間に流通させつつ、前記培養対象の生物を前記培養容器内で保持するステップと、
    を含む培養方法。
  14.  培養対象の生物としての細胞凝集塊を含む培養液を貯留する第1容器と、請求項9~11のいずれか1項に記載の培養装置と、前記培養液を吸引及び吐出可能な分注チップと、前記細胞凝集塊を吸引及び吐出可能なシリンダチップと、前記細胞凝集塊の移送先となる第2容器とを準備するステップと、
     前記分注チップにより、前記第1容器から前記細胞凝集塊を含む培養液を吸引するステップと、
     前記吸引された培養液を、前記投入開口を通して前記分注チップから前記培養容器内に吐出し、前記プレートの前記保持部に前記細胞凝集塊を担持させるステップと、
     前記ガス交換機構により、成分調整された培養ガスの前記閉鎖空間を経由した流通を開始するステップと、
     前記培養ガスを前記閉鎖空間に流通させつつ、前記保持部に担持された前記細胞凝集塊を、前記シリンダチップで個別に吸引するステップと、
     前記吸引された細胞凝集塊を、前記シリンダチップから前記第2容器に吐出するステップと、
    を含む細胞凝集塊の選別方法。
  15.  請求項14に記載の細胞凝集塊の選別方法において、
     前記培養ガスは、前記閉鎖空間に導入される前に、予め定められた温度及び/又は湿度に調整される、細胞凝集塊の選別方法。
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