WO2020189655A1 - 培養システム、培養装置、および多層培養容器操作装置 - Google Patents

培養システム、培養装置、および多層培養容器操作装置 Download PDF

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WO2020189655A1
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culture vessel
multilayer
layer culture
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忠 片岡
孝文 中西
俊彰 森
田中　利明
松村　嘉之
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四国計測工業株式会社
大成建設株式会社
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    • C12M41/48—Automatic or computerized control

Definitions

  • the present invention provides a culture system, a culture method, and a culture method, in which cells can be cultured using a multi-layer culture container containing a plurality of trays, and the multi-layer culture container can be operated in the same space as the cell culture.
  • the present invention relates to a multi-layer culture vessel operating device.
  • the multi-layer culture vessel When cell culture is performed using a multi-layer culture vessel, the multi-layer culture vessel is operated to fill the multi-layer culture vessel with a culture solution, the multi-layer culture vessel is placed in the incubator to perform cell culture, and after the cell culture, the multi-layer culture is performed. An operation of operating the container to discharge the culture solution from the multi-layer culture container, further operating the multi-layer culture container to fill the multi-layer culture container with a release solution such as trypsin, and shaking the multi-layer culture container. After the cells are detached, the multi-layer culture vessel is operated to recover the exfoliating solution such as trypsin containing cells from the multi-layer culture vessel.
  • the present invention by performing the operation of the multi-layer culture vessel, the cell observation, and the cell culture in a series in the same space, the burden on the operator can be suppressed, the adverse effect due to the temperature change can be prevented, and the contamination can be prevented. It is an object of the present invention to provide a culture system, a culture apparatus, and a multi-layer culture vessel operating apparatus capable of effectively preventing the above.
  • the culture system has a housing for accommodating a multi-layer culture container containing a plurality of trays in an internal space, and an operation unit for operating the multi-layer culture container while being contained in the internal space.
  • the multi-layer culture vessel communicates with the liquid feed pipe, and a fluid material is introduced into the multi-layer culture vessel from the outside of the housing via the liquid feed pipe, or the multi-layer culture vessel is introduced through the liquid feed pipe.
  • the fluid can be discharged from the inside to the outside of the housing.
  • the operation unit can be configured to have a rotating unit that rotates or swings the multilayer culture vessel.
  • the operation unit can be configured to have an opening / closing unit that opens / closes a communication passage between the liquid feeding pipe and the multilayer culture container.
  • an air filter is provided between the inside and the outside of the multi-layer culture container, and the operation unit has an opening / closing unit for opening / closing a communication passage between the air filter and the multi-layer culture container.
  • the housing has an insertion portion through which the liquid feeding pipe penetrates the housing, and a fluid material is introduced from the outside of the housing into the multilayer culture vessel via the insertion portion and the liquid feeding pipe. It can be configured to be introduced into the culture vessel or to discharge the fluid from the inside of the multilayer culture vessel to the outside of the housing.
  • the liquid delivery tube can be configured to be switchably connected to a plurality of containers or devices existing outside the housing.
  • a plurality of individual liquid delivery tubes communicating with the plurality of containers communicate with a common liquid delivery tube communicating with the multi-layer culture container, and the individual liquid delivery pipes or the individual feed tubes communicate with each other.
  • a valve is installed at the confluence of the liquid pipe and the common liquid feed pipe, and by controlling the valve, the communication state between the individual liquid feed pipe and the common liquid feed pipe can be controlled.
  • an observation device for imaging the inside of the multi-layer culture container can be further provided under the multi-layer culture container.
  • the culture apparatus includes a housing for accommodating a multi-layer culture container containing a plurality of trays in an internal space, and an operation unit for operating the multi-layer culture container while being contained in the internal space.
  • the multi-layer culture vessel is communicated with the liquid feed pipe, and the fluid material is introduced into the multi-layer culture container from the outside of the housing via the liquid feed pipe, or the multi-layer culture is carried out through the liquid feed pipe.
  • the fluid can be discharged from the inside of the container to the outside of the housing.
  • the operation unit can be configured to have a rotating unit that rotates or swings the multilayer culture vessel.
  • the operation unit can be configured to have an opening / closing unit for opening / closing a communication passage between the liquid feeding tube and the multi-layer culture container.
  • the multi-layer culture container operating device is a multi-layer culture container operating device that has an operating unit for operating a multi-layer culture container having a plurality of trays and is housed in a housing. It communicates with the liquid feed pipe in the housing, and the operation unit can operate the multi-layer culture container while the multi-layer culture container is housed in the housing, and the operation unit can operate the multi-layer culture container.
  • a fluid material is introduced into the multilayer culture vessel from the outside of the housing via the liquid feed pipe, or a fluid is introduced from the inside of the multilayer culture vessel via the liquid feed pipe to the outside of the housing. Can be discharged to.
  • the operating unit can be configured to have a rotating unit that rotates or swings the multi-layer culture container.
  • the rotating portion has a first rotation axis and a second rotation axis as rotation axes for rotating or swinging the multi-layer culture container, and the first rotation axis and the second rotation.
  • the rotating portion can be configured to be configured such that the shaft is a rotating shaft that passes through the multilayer culture vessel.
  • the operating unit can be configured to have an opening / closing unit for opening / closing a communication passage between the liquid feeding pipe and the multi-layer culture container.
  • a liquid level sensor that detects the liquid level of the fluid material in the multi-layer culture container when the fluid material is introduced into the multi-layer culture container from the outside of the housing via the liquid feed pipe.
  • the liquid level sensor is a first liquid level sensor that detects whether or not the first water level indicating that a predetermined amount of the fluid material has been introduced in the multi-layer culture container has been reached. Having a second liquid level sensor that detects whether the fluid material has reached a second water level, which is a water level below the first water level and indicates that the volume of the fluid material is approaching a predetermined amount.
  • a second liquid level sensor that detects whether the fluid material has reached a second water level, which is a water level below the first water level and indicates that the volume of the fluid material is approaching a predetermined amount.
  • the burden on the operator can be suppressed, the adverse effect due to the temperature change can be prevented, and the adverse effect due to the temperature change can be prevented. Contamination can be effectively prevented.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structure of the culture system which concerns on 1st Embodiment. It is a perspective view which shows the culture apparatus which concerns on 1st Embodiment. It is a figure for demonstrating the multilayer culture container which concerns on 1st Embodiment. It is a figure for demonstrating the method of distributing a fluid material to each tray in a multi-layer culture vessel. It is a figure for demonstrating an example of the structure of an opening / closing part and a clamp. It is a flowchart which shows the method of cell culture which concerns on 1st Embodiment. It is a figure for demonstrating the rotation operation of the multilayer culture container which concerns on 1st Embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the culture system 1 according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view showing the culture apparatus 10 according to the first embodiment
  • the culture system 1 according to the first embodiment includes a culture device 10 that houses a multi-layer culture container 12, and liquid feed pumps 20 and 70 that feed a culture solution or a stripping solution such as trypsin. It has a flow meter 30 for measuring the flow rate of a stripping solution such as a culture solution or trypsin, containers 40, 50, 80 for supplying or collecting a stripping solution such as a culture solution or trypsin, and a centrifuge device 60. There is.
  • each configuration is communicated via the liquid feeding tubes 3a to 3g, and the culture solution or the stripping solution such as trypsin is fed by the valves 2a to 2d.
  • the flow path (liquid supply pipe 3a to 3g) can be switched.
  • the valves 2a to 2d may be switched manually by the operator or automatically by a machine.
  • the culture apparatus 10 includes a housing 11, a multi-layer culture container 12, a liquid feed pipe 13, an operation unit 14, an insertion unit 15, a temperature control unit 16, and a gas concentration. It has an adjusting unit 171, a pH adjusting unit 172, a control unit 18, and an input unit 19.
  • the culture apparatus 10 houses the multilayer culture container 12 in the internal space S of the housing 11.
  • the housing 11 can be opened and closed, but is used in a closed state when culturing cells.
  • the size of the internal space S of the housing 11 is not particularly limited, but as will be described later, the size of the multilayer culture vessel 12 is set so that the multilayer culture vessel 12 can be rotated or swung by the operation unit 14. Designed accordingly.
  • FIG. 3A is a perspective view for explaining the multilayer culture vessel 12 according to the first embodiment, and is a schematic view of the multilayer culture vessel 12 as viewed from the left side to the right side shown in FIG. Further, FIG. 3 (B) is a cross-sectional schematic view of the multilayer culture vessel 12 along IIIB-IIIB of FIG. 3 (A), and FIG. 3 (C) is a multilayer view of the multilayer culture vessel 12 along IIIC-IIIC of FIG. 3 (A). It is sectional drawing of the culture container 12. In FIG. 3A, the description of the wall portion 1211 of the tray 121 is omitted for convenience of explanation. As shown in FIGS.
  • the multilayer culture vessel 12 has a configuration in which a plurality of trays 121 are stacked in order to efficiently culture cells. Further, as shown in FIG. 3A, each tray 121 of the multilayer culture container 12 has holes at two of the four corners. As a result, in the multilayer culture vessel 12, as shown in FIG. 3A, the plurality of trays 121 are spatially communicated with each other, and the liquid feeding pipe 13 and the connecting portion 123 are connected via the connecting portion 122. It communicates spatially with the air filter 133 via the air filter 133.
  • a clamp 131 is provided in the portion of the liquid feed tube 13 near the connection portion 122 of the multi-layer culture vessel 12, and by opening the clamp 131, the inside of the multi-layer culture vessel 12 is provided via the liquid feed pipe 13.
  • a stripping solution such as a culture solution or trypsin can be introduced, or a stripping solution such as a culture solution or trypsin can be discharged from the multilayer culture vessel 12.
  • the multilayer culture vessel 12 communicates with the air filter 133 via the connecting portion 123.
  • the air filter 133 is a filter that allows air to pass through but blocks the contamination of bacteria into the multilayer culture vessel 12, and is arranged between the inside and the outside of the multilayer culture vessel 12.
  • the clamp 132 also exists between the air filter 133 and the connection portion 123, and by controlling the opening and closing of the clamp 132, it is possible to take in and discharge air into the multilayer culture vessel 12. ..
  • the multi-layer culture container 12 When cell culture is performed using the multi-layer culture container 12, for example, the multi-layer culture container 12 is counterclockwise so that the multi-layer culture container 12 changes from the state shown in FIG. 3 (C) to the state shown in FIG. 4 (A). Rotate it about 90 °. Then, the clamp 131 and the clamp 132 were opened, and the cells were suspended in the multilayer culture vessel 12 via the liquid feed pipe 13 in a state where the air in the multilayer culture vessel 12 could be discharged to the outside from the air filter 133. Introduce the culture medium. Next, after closing the clamp 132 and rotating the multilayer culture vessel 12 clockwise by about 180 °, when the multilayer culture vessel 12 is returned upright as shown in FIG. 4 (B), each tray of the multilayer culture vessel 12 is returned.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a method of distributing the fluid material to each tray 121 in the multilayer culture vessel 12.
  • FIG. 4 (A) is a cross-sectional schematic view of the multilayer culture vessel 12 along IIIC-IIIC of FIG. 3 (A), similarly to FIG. 3 (C), and FIG. 4 (B) is FIG. 3 (B). Similar to B), it is a cross-sectional schematic view of the multilayer culture vessel 12 along IIIB-IIIB of FIG. 3 (A).
  • the culture solution is discharged from the multi-layer culture container 12, and a stripping solution such as trypsin is applied to the multi-layer culture container in order to detach the cells adhering to the bottom surface of each tray 121 of the multi-layer culture container 12.
  • a stripping solution introduction treatment such as trypsin to be introduced into 12
  • a stripping solution recovery treatment such as trypsin for recovering the stripping solution such as trypsin containing the stripped cells from the multilayer culture vessel 12 are performed.
  • Multi-layer culture is also used in the treatment of these fluid materials (including exfoliation solutions such as pre-culture solution and lipsin solution; the same applies hereinafter) and fluids (post-culture solution and exfoliation solutions such as trypsin containing exfoliated cells). It is necessary to perform work of introducing or discharging the fluid material by rotating or rocking the container 12 and work of opening and closing the clamps 131 and 132.
  • the multilayer culture vessel 12 containing the culture solution and the stripping solution such as trypsin is heavy, and the burden on the operator increases.
  • the multi-layer culture container 12 is damaged and cell culture cannot be continued.
  • a liquid feeding tube is attached to the multi-layer culture container 12 outside the culture device (for example, a commercially available dedicated culture device) to form a multi-layer.
  • the multilayer culture vessel 12 After operating the culture vessel 12 to fill the multilayer culture vessel 12 with the culture solution, the multilayer culture vessel 12 is put into the culture apparatus, and the multilayer culture vessel 12 is taken out from the culture apparatus and attached to the multilayer culture vessel 12. Work was being carried out to replace the tube and operate the multilayer culture vessel 12. However, by attaching or replacing the liquid feed tube to the multilayer culture vessel 12 outside the culture apparatus, the temperature inside the multilayer culture vessel 12 may change, which may have an adverse effect.
  • the multilayer culture vessel 12 is housed in the internal space S of the housing 11, and the multilayer culture vessel 12 is not taken out from the internal space S. While the multi-layer culture container 12 is housed in the internal space S, a culture solution or a stripping solution such as trypsin is introduced into the multi-layer culture container 12 via the liquid feed tube 13, and the multi-layer culture container is introduced via the liquid supply tube 13.
  • the structure is such that a culture solution or a stripping solution such as trypsin can be discharged from No. 12.
  • the multi-layer culture container 12 is housed in the internal space S of the housing 11, and the liquid supply pipe 13 is connected to the connection portion 122 of the multi-layer culture container 12 in the internal space S. Attached, the liquid feeding tube 13 and the multilayer culture vessel 12 are communicated with each other. Further, the liquid feed pipe 13 is connected to the liquid feed pipe 3a outside the housing 11 via an insertion portion 15 provided in the wall portion of the housing 11.
  • the insertion portion 15 is not particularly limited as long as it has a structure for connecting the inside and the outside of the housing 11, and may be, for example, a hole having the same diameter as the outer circumference of the liquid feeding pipe 13. In this case, by inserting the liquid feed pipe 13 through the insertion portion 15, the portion of the liquid feed pipe 13 outside the housing 11 constitutes the liquid feed pipe 3a.
  • the culture device 10 has an operation unit 14 for operating the multi-layer culture container 12.
  • the operation unit 14 has a rotation unit 141 capable of holding the multilayer culture container 12 and a drive unit 142 for rotationally driving the rotation unit 141.
  • two axes of rotation axes X1 and X2 are provided.
  • a rotation operation is performed to rotate the rotating portion 141 around the above.
  • the rotation axis X1 is a rotation axis extending in the X-axis direction, whereby the multilayer culture vessel 12 held by the rotation unit 141 and the rotation unit 141 is rotated in the roll direction R. Can be done.
  • the rotation axis X2 is a rotation axis extending in the Y-axis direction, whereby the multilayer culture vessel 12 held by the rotation portion 141 and the rotation portion 141 can be rotated in the pitch direction P.
  • the rotation in the roll direction R can be performed in the range of less than ⁇ 180 °, and in the present embodiment, the rotating portion 141 can be rotated in the roll direction R in the range of ⁇ 120 °.
  • the rotation in the pitch direction P can also be performed in a range of less than ⁇ 180 °, and in the present embodiment, the rotating portion 141 can be rotated in the roll direction R in a range of ⁇ 30 °.
  • the drive unit 142 has a first drive unit 1421 (power motor and / or air cylinder) that rotates the rotation unit 141 on the rotation shaft X1, and a second drive unit 142 that rotates the rotation unit 141 on the rotation shaft X2. It is equipped with a drive unit 1422 (power motor and / or air cylinder), which allows the rotating unit 141 to rotate on two axes.
  • the drive unit 142 of the operation unit 14 can also perform a swing operation in which the rotation unit 141 (multilayer culture vessel 12) is reciprocally rotated about the rotation axis X1 or the rotation axis X2.
  • the drive unit 142 reciprocates the rotating unit 141 (multilayer culture vessel 12) in the roll direction R within a range of ⁇ 120 ° around the rotating shaft X1 to perform a swinging operation around the rotating shaft X1. It can be carried out.
  • the drive unit 142 tilts the rotation unit 141 (multilayer culture container 12) forward (X-axis negative direction) above the rotation unit 141 (multilayer culture container 12) with the rotation axis X2 as the center, and then rotates the rotation unit 142.
  • the operation unit 14 has an opening / closing unit 143 that opens and closes the clamps 131 and 132 of the liquid feeding pipe 13.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the structure of the opening / closing portion 143 and the clamp 131.
  • the opening / closing portion 143 can push a pressing member such as a piston toward the liquid feed pipe 13 side by a drive unit such as an air cylinder, an electric cylinder, or a solenoid, and the liquid feed pipe is formed by the extruded piston and the fixed portion of the clamp 131. By sandwiching the 13, the flow path of the liquid feeding pipe 13 can be closed.
  • the pushing member such as the extruded piston is pushed back to the opposite side to the liquid feeding pipe 13 by the driving unit such as an air cylinder, an electric cylinder, and a solenoid to open the liquid feeding pipe 13 and to open the liquid feeding pipe 13. It can be configured to open the flow path.
  • the opening / closing portion 143 is not limited to the above structure, and a known structure can be applied. Further, a plurality of structures that perform the same operation as the clamp 131 and the opening / closing portion 143 can be provided and used for venting.
  • the multilayer culture vessel 12 is rotated by the rotating portion 141, and the liquid feeding pipe 13 and the clamp 131 are also rotated accordingly.
  • the opening / closing portion 143 is also rotatably provided by the rotating portion 141. ing. Further, the opening / closing portion 143 for opening / closing the clamp 132 may have the same mechanism as the 143 for opening / closing the clamp 131.
  • the temperature adjusting unit 16 adjusts the temperature in the internal space S of the housing 11.
  • the culture apparatus 10 according to the present embodiment has an input unit 19 outside the housing 11, and an operator can operate the input unit 19 to set the temperature of the internal space S of the housing 11. ..
  • the set temperature input by the input unit 19 is transmitted to the temperature adjusting unit 16 via the control unit 18.
  • the temperature adjusting unit 16 adjusts the temperature in the internal space S so that the temperature in the internal space S becomes the set temperature.
  • the gas concentration adjusting unit 171 includes a gas concentration sensor that measures the gas concentration of carbon dioxide or the like in the internal space S of the housing 11. Further, the gas concentration adjusting unit 171 is connected to a gas supply unit provided outside the housing 11 to introduce a gas such as carbon dioxide into the internal space S based on the measurement result of the gas concentration sensor, and is inside. The gas concentration in the space S is adjusted to the gas concentration set by the operator via the input unit 19. As a result, a gas such as carbon dioxide gas having an appropriate concentration can be supplied into the multilayer culture vessel 12. Further, instead of the configuration in which the gas supply unit is provided outside the housing 11, the gas concentration adjusting unit 171 may be provided with the gas supply unit (the gas supply unit is provided inside the housing 11).
  • the pH adjusting unit 172 adjusts the pH of the culture solution or the like filled in the multilayer culture vessel 12.
  • the pH adjusting unit 172 includes a pH sensor for measuring the pH of the fluid material filled in the multilayer culture container 12, and is connected to a gas supply unit (not shown) provided outside the housing 11. Based on the measurement result of the pH sensor, the inside of the multilayer culture vessel 12 can be adjusted to the pH set by the operator via the input unit 19.
  • the input unit 19 inputs an instruction by the operator and transmits the input instruction to the control unit 18.
  • the input unit 19 may be a button such as a switch, or may be a touch panel that also serves as a display.
  • the control unit 18 controls the operations of the operation unit 14, the temperature adjustment unit 16, and the pH adjustment unit 172 based on the instructions of the operator input from the input unit 19. Further, the control unit 18 operates the valves 2a to 2d, the opening / closing unit 143, the liquid feeding pumps 20 and 70, and the centrifuge device 60 based on the instruction of the operator from the input unit 19. The operation can be controlled.
  • the liquid feed pump 20 is connected to the liquid feed pipe 13 and the multilayer culture vessel 12 housed inside the culture apparatus 10 via the liquid feed pipe 3a. Further, the liquid feed pump 20 is connected to the containers 40 and 50 and the centrifuge device 60 via the liquid feed pipes 3b to 3e. Then, the liquid feed pump 20 feeds the culture solution or a stripping solution such as trypsin from the containers 40 and 50 to the multilayer culture vessel 12, and also transfers the culture solution or the stripping solution such as trypsin from the multilayer culture vessel 12 to the containers 40 and 50. Is liquid-fed.
  • the amount of the culture solution or the stripping solution such as trypsin that is fed by the liquid feed pump 20 is measured by the flow meter 30, and the liquid feed pump 20 automatically or manually feeds based on the measurement result of the flow meter 30.
  • the liquid can be stopped.
  • a culture solution in which cells are suspended is placed in a container 40 and prepared.
  • a liquid feeding pipe 3c is attached to the container 40, and the container 40 and the multilayer culture container 12 can be connected or disconnected by opening and closing the valve 2a provided in the vicinity of the container 40.
  • the culture solution can be introduced from the container 40 into the multi-layer culture container 12 by the liquid feed pump 20.
  • the culture solution is fed from the multi-layer culture container 12 to the container 40 by the liquid feed pump 20, and can be collected in the container 40.
  • a stripping solution such as trypsin is put in the container 50 and prepared.
  • a liquid feeding pipe 3d is attached to the container 50, and the container 50 and the multilayer culture container 12 can be connected or disconnected by opening and closing the valve 2b provided in the vicinity of the container 50.
  • the liquid feed pump 20 can introduce a stripping solution such as trypsin from the container 50 into the multilayer culture container 12.
  • the centrifuge device 60 centrifuges a stripping solution such as trypsin containing the cultured cells after the cell stripping treatment, and separates the cultured cells from the stripping solution such as trypsin.
  • a liquid feed pipe 3e is attached to the centrifuge device 60, and the centrifuge device 60 and the multilayer culture vessel 12 are connected or disconnected by opening and closing a valve 2c provided in the vicinity of the centrifuge device 60. can do.
  • the exfoliating solution such as trypsin containing cultured cells can be introduced into the centrifuge device 60 from the multi-layer culture vessel 12 by the liquid feed pump 20.
  • the centrifuge device 60 may be configured such that the operation is automatically controlled by the control unit 18, or the operator may manually operate the centrifuge device 60.
  • the centrifuge device 60 is connected to the liquid feeding pump 70 and the container 80 via the liquid feeding pipes 3f and 3g. After centrifuging and cleaning the stripping solution such as trypsin with the centrifuge device 60, the valve 2c is closed and the valve 2d is opened, so that the liquid feed pump 70 is used to centrifuge the trypsin. The cells separated and collected from the stripping solution such as the above can be collected in the container 80.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a cell culture method according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the rotational operation of the multilayer culture vessel 12 according to the first embodiment. In FIG. 7, for convenience of explanation, only the multilayer culture vessel 12 and the operation unit 14 are shown, and the other configurations are omitted.
  • step S101 a process of introducing the culture solution into the multilayer culture container 12 is performed. Specifically, first, the operator prepares a container 40 containing a culture solution in which cells are suspended, attaches a liquid feed pipe 3c to the container 40, and opens a valve 2a. Next, the operator operates the input unit 19 to open the clamp 131 of the liquid feed pipe 13 by the opening / closing unit 143, and communicates the container 40 and the multilayer culture container 12. Further, the clamp 132 is opened so that the air in the multilayer culture vessel 12 can be discharged from the air filter 133. Then, the operator operates the input unit 19 from the state shown in FIG. 7 (A) or the state shown in FIG.
  • the operation unit 14 of the culture apparatus 10 controls FIG. 7 (B) or FIG.
  • the multilayer culture vessel 12 is rotated by about 90 ° so that the connecting portion 122 of the multilayer culture vessel 12 is located on the lower side and the connecting portion 123 is located on the upper side.
  • the operator operates the liquid feed pump 20 to introduce the culture liquid from the container 40 into the multi-layer culture container 12.
  • the amount of the culture solution introduced from the container 40 into the multi-layer culture container 12 is measured by the flow meter 30, and the liquid feed pump 20 is the liquid feed pump 20 when the feed of the culture solution is completed. End the operation.
  • the clamp 132 is closed to protect the air filter 133 from the culture solution.
  • the operator operates the input unit 19 and the operation unit 14 sets the multi-layer culture container 12 at 180 ° as shown in FIG. 7 (C). Rotate it so that the connecting portion 122 of the multilayer culture vessel 12 is located on the upper side and the connecting portion 123 is located on the lower side, and then the multilayer culture vessel 12 is erected as shown in FIG. 7 (D). As a result, as shown in FIG. 4 (B), the culture medium in which the cells are suspended can be distributed to each tray 121. Then, a process of closing the valve 2a and the clamp 131 is performed.
  • step S102 cell culture is performed.
  • the operator can preset the temperature of the internal space S of the housing 11 by the input unit 19, and the temperature adjusting unit 16 is inside the housing 11 so as to have the temperature set by the operator. Adjust the temperature of the space S.
  • the worker can culture the cells by statically culturing or shaking culturing the multi-layer culture vessel 12 containing the culture solution in which the cells are suspended in the internal space S of the housing 11 for a predetermined time. it can.
  • step S103 the culture solution is collected.
  • the operator causes the operation unit 14 to open the clamps 131 and 132, and as shown in FIG. 7B or FIG. 4A, opens the multilayer culture vessel 12. Rotate. Further, the operator communicates the container 40 and the multi-layer culture container 12 with the valve 2a open, and then causes the liquid feed pump 20 to send the culture solution from the multi-layer culture container 12 to the container 40. As a result, the culture solution is collected in the container 40, and the cultured cells adhere to the tray 121 of the multilayer culture container 12 and remain.
  • step S104 a process of introducing a stripping solution such as trypsin into the multilayer culture vessel 12 is performed in order to strip the cells adhering to the tray 121.
  • the operator closes the valve 2a while the clamps 131 and 132 are open, and opens the valve 2b near the container 50 containing the release liquid such as trypsin to open the container 50 and the multilayer culture container. Communicate with 12.
  • the operator introduces a stripping solution such as trypsin into the multilayer culture vessel 12 by the liquid feeding pump 20 via the liquid feeding pipes 3d, 3b, 3a and the liquid feeding pipe 13.
  • the operator operates the input unit 19 as shown in FIGS. 7A to 7D in the same manner as in step S101 to operate the operation unit 14.
  • the rotating unit 141 on the driving unit 142 of the above the rotating operation of rotating the multilayer culture vessel 12 is performed.
  • step S105 a cell exfoliation process is performed.
  • the operator can operate the input unit 19 to input an instruction to cause the operation unit 14 to swing the multi-layer culture vessel 12.
  • the rotating portion 141 is used to move the multilayer culture vessel 12 in the first direction (for example, right direction) and the second direction (for example, left direction) about the first rotation axis X1 or the second rotation axis X2.
  • the operation program is programmed to swing the multilayer culture vessel 12 back and forth.
  • this operation program when switching from the rotation operation in the first direction to the rotation operation in the second direction and when switching from the rotation operation in the second direction to the rotation operation in the first direction, It has a stop mode for stopping the movement of the multilayer culture vessel 12 for a specified time.
  • the stop mode even if the swinging motion is performed at a speed faster than the movement of the liquid in the container, the swinging motion is stopped for a specified time when the direction of the rotation motion is switched, so that the liquid in the container causes the swinging motion. It is possible to reliably apply a shearing force to the cells attached to the tray 121 to promote the cells to separate from the tray 121.
  • it is important to shake the container at high speed but the problem of liquid movement delay (time lag) that occurs when the container is shaken at high speed is solved. It is possible.
  • a centrifugation process is performed. Specifically, the operator operates the input unit 19 to cause the operation unit 14 to rotate the multilayer culture vessel 12 so that the connection unit 122 is on the lower side and open the clamps 131 and 132. Further, the operator operates the input unit 19 to open the valve 2c in the vicinity of the centrifuge device 60 to communicate the multilayer culture vessel 12 and the centrifuge device 60. Then, the worker introduces the exfoliating liquid such as trypsin containing the exfoliated cells into the centrifuge device 60 through the liquid feeding pipe 13 and the liquid feeding pipes 3a, 3b, 3e by the liquid feeding pump 20. .. Further, the operator operates the centrifuge device 60 to centrifuge the exfoliating solution such as trypsin containing cells, and separate the cultured cells from the exfoliating solution such as trypsin.
  • the exfoliating liquid such as trypsin containing cells
  • the centrifuge device 60 can use a device composed of a service tank, a continuous centrifuge device, a culture solution supply tank, a cell recovery bag, a waste liquid recovery bag, a pump, and the like.
  • a process for collecting the cultured cells is performed.
  • the operator can collect the cultured cells precipitated by the centrifuge device 60.
  • the operator closes the valve 2c, opens the valve 2d, and communicates the centrifuge device 60 and the container 80, so that the cells separated from the centrifuge device 60 into the container 80 by the liquid feed pump 70 are separated.
  • the suspended culture solution is pumped and collected.
  • the housing 11 that houses the multi-layer culture container 12 containing a plurality of trays 121 in the internal space S and the temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the internal space S
  • the multi-layer culture container 12 has an operation unit 14 for operating the multi-layer culture container 12 while being housed in the internal space S, and the multi-layer culture container 12 communicates with the liquid feed pipe 13 and is communicated with the liquid feed pipe 13.
  • the culture solution or a stripping solution such as trypsin can be introduced into the multilayer culture vessel 12 from the outside of the housing 11, or the culture solution can be discharged from the inside of the multilayer culture vessel 12 to the outside of the housing 11 via the liquid feed pipe 13. it can.
  • the operation of the multi-layer culture container 12 and the cell culture can be continuously performed in the same space. Therefore, each time the multi-layer culture container 12 is operated, the multi-layer culture container 12 is taken out from the incubator and the multi-layer culture is performed. The labor of the worker who accommodates the container 12 in the incubator can be saved, and the burden on the worker can be reduced. Further, since it is not necessary to replace the liquid feeding tube 13 outside the incubator, it is possible to effectively prevent a temperature change that adversely affects the cell culture. It should be noted that the series of operations so far can be automatically advanced without the intervention of an operator.
  • the culture system 1 by setting a plurality of systems, it is possible to perform cell culture, cell detachment, and collection of cultured cells using a plurality of multi-layer culture containers 12, which is a burden on the operator. Can be further reduced.
  • FIG. 8 is a perspective view of the culture system 1a according to the second embodiment
  • FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the culture system 1a according to the second embodiment in the housing 11a.
  • the culture system 1a according to the second embodiment has a point having an observation device 101, a point having two liquid level sensors 102 and 103, and a rotating part so that the rotating shaft X2 of the rotating part 141a passes through the multilayer culture vessel 12. It has the same configuration as the culture system 1 according to the first embodiment except that 141a is configured, and operates in the same manner as the culture system 1 according to the first embodiment. Note that, in FIGS. 8 and 9, for convenience of explanation, the fields of view of the observation device 101 and the liquid level sensors 102 and 103 are shown (the same applies to FIG. 10 described later).
  • the space S in the housing 11a is divided into two, an upper accommodating portion 111 and a lower accommodating portion 112, by the partition plate 113.
  • the culture apparatus 10a including the multi-layer culture vessel 12 is accommodated in the upper accommodating portion 111, and the observation device 101 is accommodated in the lower accommodating portion 112.
  • Part or all of the partition plate 113 is made of a translucent material (translucent resin or glass), and at the position of the translucent material, the observation device 101 housed in the lower accommodating portion 112 , It is possible to observe the inside of the multilayer culture vessel 12 housed in the upper storage part 111.
  • the observation device 101 includes a camera 1011, a camera first drive unit 1012, a camera second drive unit 1013, and a lens 1014.
  • the camera 1011 is, for example, a CCD camera or a CMOS camera, and is arranged under the multilayer culture vessel 12 via the lens 1014, and images the inside of the bottom surface of the tray 121 of the multilayer culture vessel 12 from the underside of the multilayer culture vessel 12. It is installed to do.
  • the captured image (including the moving image) captured by the observation device 101 is transmitted to a display device (not shown) and displayed to the operator on the display device.
  • the multilayer culture vessel 12 is held by the rotating portion 141a, and as shown in FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view of the configuration inside the housing 11a of the culture system 1a according to the second embodiment as viewed from below, and is an observation for observing the cells in the multilayer culture vessel 12 with the observation device 101. It is a figure which shows the culture system 1a at a position.
  • the camera 1011 is connected to the camera first drive unit 1012, and the camera 1011 can be linearly moved in a predetermined first direction.
  • the camera second drive unit 1013 is connected to the camera first drive unit 1012, and the camera 1011 can be linearly moved in the second direction orthogonal to the first direction together with the camera first drive unit 1012. It has become. That is, the camera 1011 can be freely moved in the two-dimensional direction by the camera first drive unit 1012 and the camera second drive unit 1013. Therefore, the operator can observe the culture state from the notch 1412 at the desired position.
  • the position of the camera 1011 in the two-dimensional direction can be instructed by an operator inputting the camera 1011 via the input unit 19.
  • a lighting device (not shown) may be installed on the opposite side of the camera 1011 with the multilayer culture container 12 interposed therebetween.
  • the illuminance of the multilayer culture vessel 12 can be increased and the state of the cultured cells can be imaged with appropriate brightness.
  • the culture system 1a has a first liquid level sensor 102 and a second liquid level sensor 103 as shown in FIGS. 8 and 9.
  • a fluid material such as a culture solution or a stripping solution such as trypsin
  • an appropriate amount of the fluid material is added to the multilayer culture vessel 12 (for culture). It is a sensor for judging whether or not it has been introduced up to the required predetermined amount), has a camera such as CCD or CMOS, and the fluid material is placed in the multilayer culture vessel 12 based on the image (or moving image) of the camera. Detecting that an appropriate amount has been introduced, the control unit 18 outputs a signal for stopping the introduction of the fluid material into the multilayer culture vessel 12.
  • the first liquid level sensor 102 and the second liquid level sensor 103 are fixed to the inner wall of the housing 11a and installed so as to image the liquid level of the fluid material introduced into the multilayer culture vessel 12. ..
  • the fluid material is introduced into the multilayer culture vessel 12 with the multilayer culture vessel 12 tilted at approximately 90 degrees by the rotating portion 141a.
  • the second liquid level sensor 103 is located near the second water level slightly below the first water level at which the fluid material is in an appropriate amount in the multilayer culture vessel 12.
  • the second liquid level sensor 103 detects that the amount of the exfoliating liquid such as the culture solution or trypsin is close to an appropriate amount, and transmits a signal to the control unit 18. To do.
  • the control unit 18 determines that the fluid material is close to an appropriate amount, and controls the operation of the liquid feed pump 20 so as to reduce the inflow amount of the fluid material.
  • the first liquid level sensor 102 images the vicinity of the first water level where the fluid material is an appropriate amount. Then, when the water level of the fluid material reaches the first water level at which the fluid material becomes an appropriate amount, the first liquid level sensor 102 detects that the fluid material is an appropriate amount and transmits a signal to the control unit 18. ..
  • the control unit 18 receives the signal from the first liquid level sensor 102, it determines that the amount of the fluid material has reached an appropriate level, and opens and closes the valves 2a to 2d and opens and closes the opening and closing unit 143 so as to stop the inflow of the fluid material. The operation and the operation of the liquid feed pump 20 are controlled.
  • the configuration of the rotating portion 141a is different from the configuration of the rotating portion 141 according to the first embodiment. That is, in the rotating portion 141 according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, the rotating shaft X2 for rotating the multilayer culture vessel 12 in the pitch direction P is configured to pass through the rotating portion 141, and the multilayer culture vessel 12 rotates around the rotation axis X2 in the pitch direction P.
  • the rotating unit 141a includes the first driving unit 1421 that rotates the multilayer culture vessel 12 in the roll direction R, and the multilayer culture vessel 12.
  • a second drive unit 1422 is provided to rotate in the pitch direction P, and the second drive unit 1422 is installed so that the rotation axis X2 of the second drive unit 1422 passes through the multilayer culture vessel 12.
  • the second drive unit 1422 is arranged on the side surface side of the multilayer culture vessel 12 as shown in FIGS. 9 and 10, whereby the multilayer culture vessel 12 is provided by the rotation axis X2 passing through the multilayer culture vessel 12. Can be rotated in the pitch direction P.
  • the multilayer culture vessel 12 can be rotated at a wider angle. That is, in the culture system 1 according to the first embodiment, the second drive unit 1422 could only rotate the multilayer culture vessel 12 around the rotation axis X2 within a range of ⁇ 30 ° in the pitch direction P, but the second In the culture system 1a according to the embodiment, the second drive unit 1422 rotates the multilayer culture vessel 12 around the rotation axis X2 by 90 ° or more in the pitch direction P (specifically, the pitch direction P in the clockwise direction in FIG. 9). As a result, it is possible to swing the multilayer culture vessel 12 in a state where the multilayer culture vessel 12 is rotated by 90 °. As for the first drive unit 1421, the multilayer culture vessel 12 is rotated in the roll direction R about the rotation axis X1 passing through the multilayer culture vessel 12 as in the first embodiment.
  • the culture system 1a has an observation device 101 under the multi-layer culture container 12 that images the inside from the bottom surface of the tray 121 of the multi-layer culture container 12.
  • the operator can appropriately grasp the culture state of the cells in the multilayer culture vessel 12 without removing the multilayer culture vessel 12 from the housing 11a.
  • the bottom surface 1411 of the rotating portion 141a has a plurality of cutouts 1412, and the observation device 101 uses the cutouts 1412 to form cells inside the bottom surface of the tray 121 of the multilayer culture vessel 12. The condition can be observed.
  • the second drive unit 1422 so that the rotation axis X2 of the second drive unit 1422 that rotates the multi-layer culture container 12 in the pitch direction P passes through the multi-layer culture container 12. is set up.
  • the space required for rotation is increased by the distance, and the size of the entire culture system 1 is also increased.
  • the distance between the rotation axis X2 for rotating the multilayer culture vessel 12 in the pitch direction P and the multilayer culture vessel 12 is short, the space required for the rotation of the multilayer culture vessel 12 can be reduced. Therefore, the size of the entire culture system 1 can be reduced accordingly.
  • the culture system 1 including the culture device 10 and the culture device 10 is exemplified as the embodiment of the culture device and the culture system according to the present invention, but as the multi-layer culture container operating device according to the present invention, As shown in FIG. 7, it is also possible to provide an apparatus having an operation unit 14 used for the culture apparatus 10.
  • the configuration in which the culture apparatus 10 includes the temperature adjusting unit 16, the gas concentration adjusting unit 171 and the pH adjusting unit 172 is exemplified, but the present invention is not limited to this configuration, and the temperature adjusting unit 16 and the gas concentration are not limited to this configuration.
  • the configuration may include any one or two of the adjusting unit 171 and the pH adjusting unit 172.
  • the valves 2a to 2c are installed on the individual liquid feed pipes (liquid feed pipes 3c to 3e) communicating with the containers 40, 50, and 80, respectively, and the valves 2a
  • the communication state between the individual liquid feeding pipes (liquid feeding pipes 3c to 3g) and the common liquid feeding pipes (liquid feeding pipes 3a, 3b, 13) is controlled to be open or closed.
  • the configuration is not limited to this, and for example, a valve is installed at the confluence of the individual liquid feed pipes (liquid feed pipes 3c to 3 g) and the common liquid feed pipes (liquid feed pipes 3a, 3b).
  • the configuration using the camera sensor is exemplified as the liquid level sensors 102 and 103, but the configuration is not limited to this configuration, and an ultrasonic type, a capacitance type, or a pressure type liquid level sensor may be used. It can also be used, and it is preferable to use a capacitance type liquid level sensor.
  • the liquid level sensor is attached to a predetermined position (a position where the first water level and the second water level can be measured) of the rotating portion 141 to perform multi-layer culture. Even if the container 12 is replaced, it can be determined whether the fluid material has reached the first water level or the second water level in the multilayer culture container 12.
  • the liquid level sensors 102 and 103 are used to determine whether the exfoliating liquid such as the culture solution or trypsin has reached the first water level or the second water level.
  • the culture solution and the stripping solution such as trypsin can be injected to different water levels.
  • the water level of the culture solution is monitored by the first liquid level sensor 102 and the second liquid level sensor 103
  • the water level of the stripping liquid such as trypsin is monitored by the first liquid level sensor 102 and the second liquid level sensor 103. It can be configured to be monitored by the third liquid level sensor and the fourth liquid level sensor, which are different from the above.
  • the fourth liquid level sensor determines whether the stripping solution such as trypsin has reached the fourth water level slightly below the third water level at which the amount of the stripping solution such as trypsin is appropriate in the multilayer culture vessel 12, and the second solution is determined.
  • the three-liquid level sensor can be configured to determine whether the release liquid such as trypsin has reached the third water level.
  • the fluid level sensor for recovering the fluid material from the multilayer culture vessel 12 and determining that the multilayer culture vessel 12 is empty may be further provided.
  • Input unit 101 ... Observation device 1011 ... Camera 1012 ... Camera 1st drive unit 1013 ... Camera 2nd drive unit 1014 ... Lens 102 ... First liquid level sensor 103... Second liquid level sensor 20... Liquid feed pump 30... Flow meter 40... Container (for supply / recovery of culture solution) 50 ... Container (for supplying stripping liquid such as trypsin) 60 ... Centrifugator 70 ... Liquid transfer pump 80 ... Container (for cell collection) 2a to 2d ... Valve 3a to 3g ... Liquid supply pipe

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Abstract

課題：多層培養容器の操作と培養とを同一空間内で一連して行うことで、作業者の負担を抑えることができるとともに、温度変化による培養への影響を有効に防止することができる、培養システムおよび培養装置を提供する。 解決手段：複数のトレイ１２１を内蔵する多層培養容器１２を内部空間Ｓに収容する筐体１１と、多層培養容器１２を内部空間Ｓに収容したままの状態で操作する操作部１４と、を有し、多層培養容器１２は送液管１３と連通しており、送液管１３を介して筐体１１外部から流体材料を多層培養容器内１２に導入、または、送液管１３を介して多層培養容器１２内から流体を筐体１１外部に排出することができる培養システム。

Description

培養システム、培養装置、および多層培養容器操作装置
　本発明は、複数のトレイを内蔵する多層培養容器を用いて細胞を培養することができ、かつ、細胞培養と同一空間内で多層培養容器を操作することもできる、培養システム、培養方法、および多層培養容器操作装置に関する。
　従来、小型で効率よく大量の細胞を培養するために、複数のトレイを積層した多層培養容器を用いて細胞培養を行う技術が知られている（たとえば特許文献１参照）。また、このように多層培養容器を用いて細胞培養を行う場合に、作業者の負担を軽減するため、培養液などを多層培養容器に導入または多層培養容器から回収する際に多層培養容器を保持し回転させるハンドリング操作を行う装置が知られている（特許文献２参照）。
特開２０１６－１０３９８４号公報 特開２０１５－５０５４７２号公報
　多層培養容器を用いて細胞培養を行う場合には、多層培養容器を操作して多層培養容器に培養液を充填し、培養器に多層培養容器を入れて細胞培養を行い、細胞培養後に多層培養容器を操作して多層培養容器から培養液を排出し、さらに、細胞剥離のために多層培養容器を操作して多層培養容器にトリプシン等の剥離液を充填し、多層培養容器を揺動する操作をして細胞剥離を行い、細胞剥離後に多層培養容器を操作して多層培養容器から細胞を含むトリプシン等の剥離液を回収するという一連の作業が行われる。
　しかしながら、このような作業は作業者の負担が多いため、上述した特許文献２のように、多層培養容器のハンドリング操作を行う装置が知られているが、ハンドリング操作のためには一定の広さの空間が必要となり、コストの面から、ハンドリング操作は培養器の外で行われることが多かった。しかしながら、培養液やトリプシン等の剥離液を多層培養容器に充填及び排出する際や、多層培養容器内の細胞を顕微鏡で観察する際、細胞を含むトリプシン等の剥離液を多層培養容器から回収する際に、多層培養容器を培養器の外へと取り出してしまうと、温度が低下することによる細胞培養への影響や、多層培養装置に繋ぐ送液管を切り替える作業などによりコンタミネーションを引き起こすおそれがあるため、多層培養容器を培養器の中に入れたままの状態で、多層培養容器の操作と細胞培養とを同一空間内において一連で行うことができる装置が望まれていた。
　本発明は、多層培養容器の操作と細胞観察と細胞培養とを同一空間内で一連して行うことで、作業者の負担を抑えることができるとともに、温度変化による悪影響を防止し、またコンタミネーションを有効に防止することができる、培養システム、培養装置、および多層培養容器操作装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る培養システムは、複数のトレイを内蔵する多層培養容器を内部空間に収容する筐体と前記多層培養容器を前記内部空間に収容したままの状態で操作する操作部と、を有し、前記多層培養容器は送液管と連通しており、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することができる。
　上記培養システムにおいて、前記操作部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有するように構成することができる。
　上記培養システムにおいて、前記操作部は、前記送液管と前記多層培養容器との連通路の開閉を行う開閉部を有するように構成することができる。
　上記培養システムにおいて、前記多層培養容器の内部と外部との間にエアフィルタを有し、前記操作部は、前記エアフィルタと前記多層培養容器との連通路の開閉を行う開閉部を有するように構成することができる。
　上記培養システムにおいて、前記筐体は、前記送液管が筐体を貫通する挿通部を有し、前記挿通部および前記送液管を介して、筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記多層培養容器内から流体を筐体外部へと排出するように構成することができる。
　上記培養システムにおいて、前記送液管が筐体外部に存在する複数の容器または装置に切り替え可能に接続するように構成することができる。
　上記培養システムにおいて、前記複数の容器にそれぞれ連通する複数の個別送液管が、前記多層培養容器と連通する共通送液管と連通しており、前記個別送液管上、または、前記個別送液管と前記共通送液管との合流地点に弁が設置されており、当該弁を制御することで、前記個別送液管と前記共通送液管との連通状態が制御可能となっているように構成することができる。
　上記培養システムにおいて、前記多層培養容器の下側に、前記多層培養容器の内部を撮像する観察装置をさらに有するように構成することができる。
　本発明に係る培養装置は、複数のトレイを内蔵する多層培養容器を内部空間に収容する筐体と、前記多層培養容器を前記内部空間に収容したままの状態で操作する操作部と、を有し、前記多層培養容器は送液管と連通しており、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することができる。
　上記培養装置において、前記操作部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有するように構成することができる。
　上記培養装置において、前記操作部は、前記送液管と前記多層培養容器との連通路開閉を行う開閉部を有するように構成することができる。
　本発明に係る多層培養容器操作装置は、複数のトレイを内蔵する多層培養容器を操作する操作部を有し、筐体内に収容される多層培養容器操作装置であって、前記多層培養容器は、前記筐体内において送液管と連通しており、前記操作部は、前記筐体内に前記多層培養容器を収容したままの状態で、前記多層培養容器を操作可能であり、前記操作部により前記多層培養容器を操作することで、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することができる。
　上記多層培養容器操作装置において、前記操作部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有するように構成することができる。
　上記多層培養容器操作装置において、前記回転部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転軸として、第１回転軸および第２回転軸を有し、前記第１回転軸および前記第２回転軸が前記多層培養容器を通過する回転軸となるように、前記回転部が構成されるように構成することができる。
　上記多層培養容器操作装置において、前記操作部は、前記送液管と前記多層培養容器との連通路開閉を行う開閉部を有するように構成することができる。
　上記多層培養容器操作装置において、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入する際に、前記多層培養容器における前記流体材料の液面を検知する液面センサーをさらに有するように構成することができる。
　上記多層培養容器操作装置において、前記液面センサーは、前記多層培養容器において前記流体材料が所定量導入されたことを示す第１水位まで到達したかを検知する第１液面センサー、または、前記第１水位よりも下側の水位であり、前記流体材料の容量が所定量に近づいていることを示す第２水位まで前記流体材料が到達したかを検知する第２液面センサーを有するように構成することができる。
　本発明によれば、多層培養容器の操作と細胞培養とを同一空間内で一連して行うことができるため、作業者の負担を抑えることができるとともに、温度変化による悪影響を防止し、また、コンタミネーションを有効に防止することができる。
第１実施形態に係る培養システムの構成を示すブロック図である。 第１実施形態に係る培養装置を示す斜視図である。 第１実施形態に係る多層培養容器を説明するための図である。 多層培養容器における各トレイへの流体材料の分配方法を説明するための図である。 開閉部およびクランプの構造の一例を説明するための図である。 第１実施形態に係る細胞培養の方法を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る多層培養容器の回転動作を説明するための図である。 第２実施形態に係る培養システムの斜視図である。 第２実施形態に係る培養システムの筐体内の構成を示す斜視図である。 第２実施形態に係る培養システムの筐体内の構成を下側から見た斜視図である。
　本発明に係る培養システム、培養装置、および多層培養容器操作装置の実施形態を図に基づいて説明する。
　《第１実施形態》
　図１は、第１実施形態に係る培養システム１の構成を示すブロック図であり、図２は、第１実施形態に係る培養装置１０を示す斜視図である。第１実施形態に係る培養システム１は、図１に示すように、多層培養容器１２を収容する培養装置１０と、培養液またはトリプシン等の剥離液を液送する送液ポンプ２０、７０と、培養液またはトリプシン等の剥離液の流量を計測する流量計３０と、培養液またはトリプシン等の剥離液を供給または回収するための容器４０，５０，８０と、遠心分離装置６０とを有している。
　また、培養システム１は、図１に示すように、各構成が送液管３ａ～３ｇを介して連通しているとともに、バルブ２ａ～２ｄにより培養液またはトリプシン等の剥離液が液送される流路（送液管３ａ～３ｇ）を切換可能となっている。なお、バルブ２ａ～２ｄの切り替えは、作業者が手動で行う構成としてもよいし、機械により自動で切り換えを行う構成としてもよい。
　培養装置１０は、図１および図２に示すように、筐体１１と、多層培養容器１２と、送液管１３と、操作部１４と、挿通部１５と、温度調整部１６と、ガス濃度調整部１７１と、ｐＨ調整部１７２と、制御部１８と、入力部１９とを有する。図２に示すように、培養装置１０は、筐体１１の内部空間Ｓ内に多層培養容器１２を収容している。筐体１１は、開閉可能とすることができるが、細胞培養を行う際は密閉状態で使用される。筐体１１の内部空間Ｓの大きさは、特に限定されないが、後述するように、操作部１４により多層培養容器１２を回転または揺動させることができるように、多層培養容器１２の大きさに応じて適宜設計される。
　ここで、第１実施形態に係る多層培養容器１２について説明する。図３（Ａ）は、第１実施形態に係る多層培養容器１２を説明するための斜視図であり、多層培養容器１２を、図２に示す左側から右側に向けて見た概要図である。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＩＩＩＢ－ＩＩＩＢに沿う多層培養容器１２の断面概要図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）のＩＩＩＣ－ＩＩＩＣに沿う多層培養容器１２の断面概要図である。なお、図３（Ａ）では、説明の便宜のため、トレイ１２１の壁部１２１１の記載は省略している。多層培養容器１２は、細胞を効率良く培養するために、図３（Ａ）～（Ｃ）に示すように、複数のトレイ１２１が積層された構成となっている。また、多層培養容器１２の各トレイ１２１には、図３（Ａ）に示すように、四隅のうち二隅に、孔がそれぞれ開けられている。これにより、多層培養容器１２は、図３（Ａ）に示すように、複数のトレイ１２１がそれぞれ空間的に連通するとともに、接続部１２２を介して送液管１３と、また、接続部１２３を介してエアフィルタ１３３とそれぞれ空間的に連通している。さらに、送液管１３のうち多層培養容器１２の接続部１２２に近い部分にはクランプ１３１が設けられており、クランプ１３１を開くことで、送液管１３を介して、多層培養容器１２内に培養液やトリプシン等の剥離液を導入し、あるいは、多層培養容器１２内から培養液やトリプシン等の剥離液を排出することができる。また、多層培養容器１２は、接続部１２３を介してエアフィルタ１３３と連通している。エアフィルタ１３３は、空気を通過させるが、多層培養容器１２への細菌の混入を遮断するフィルタであり、多層培養容器１２の内部と外部との間に配置されている。本実施形態では、エアフィルタ１３３と接続部１２３との間にもクランプ１３２が存在し、クランプ１３２の開閉を制御することで、多層培養容器１２への空気の取り込みや排出が可能となっている。
　多層培養容器１２を用いて細胞培養を行う場合、たとえば、多層培養容器１２が図３（Ｃ）に示す状態から図４（Ａ）に示す状態となるように、多層培養容器１２を、反時計回りに９０°ほど回転させる。そして、クランプ１３１およびクランプ１３２を開き、エアフィルタ１３３から多層培養容器１２内の空気を外部へと排出可能とした状態で、送液管１３を介して多層培養容器１２内に細胞を懸濁した培養液を導入する。次いで、クランプ１３２を閉じて、多層培養容器１２を時計回りで１８０°ほど回転した後に、図４（Ｂ）に示すように、多層培養容器１２を直立に戻すと、多層培養容器１２の各トレイ１２１に培養液が分配される。そして、クランプ１３１を閉じ、各トレイ１２１で細胞培養が行われる。細胞培養時は、クランプ１３２も閉じた状態のままとされる（多層培養容器１２の種類によっては、クランプ１３２を開けた状態で培養することもできる。）。なお、図４は、多層培養容器１２における各トレイ１２１への流体材料の分配方法を説明するための図である。また、図４（Ａ）は、図３（Ｃ）と同様に、図３（Ａ）のＩＩＩＣ－ＩＩＩＣに沿う多層培養容器１２の断面概要図であり、図４（Ｂ）は、図３（Ｂ）と同様に、図３（Ａ）のＩＩＩＢ－ＩＩＩＢに沿う多層培養容器１２の断面概要図である。
　また、細胞培養後には、培養液を多層培養容器１２から排出する培養液排出処理、多層培養容器１２の各トレイ１２１の底面に付着した細胞を剥離するためにトリプシン等の剥離液を多層培養容器１２に導入するトリプシン等の剥離液導入処理、および剥離した細胞を含むトリプシン等の剥離液を多層培養容器１２から回収するトリプシン等の剥離液回収処理が行われる。これら流体材料（培養前の培養液やリプシン液などの剥離液を含む。以下同様。）や流体（培養後の培養液や剥離した細胞を含むトリプシン等の剥離液）の処理においても、多層培養容器１２を回転または揺動するなどして流体材料を導入または排出する作業や、クランプ１３１，１３２を開閉する作業が必要となる。
　作業者が手作業で多層培養容器１２を操作する場合、培養液やトリプシン等の剥離液を含む多層培養容器１２は重く、作業者の負担が増大してしまう。また、手作業のために、作業にばらつきが生じてしまう場合や、不必要に作業者が多層培養容器１２に触れることで多層培養容器を破損してしまい細胞培養が継続できなくなる場合もある。また、多層培養容器１２の回転や揺動には一定の広さが必要とされるため、培養装置（たとえば市販の培養専用装置）の外で、多層培養容器１２に送液管を取り付け、多層培養容器１２を操作して多層培養容器１２に培養液を充填してから多層培養容器１２を培養装置に入れ、また、多層培養容器１２を培養装置から取り出して、多層培養容器１２に取り付ける送液管を取り換えて、多層培養容器１２を操作する作業が行われていた。しかしながら、培養装置の外において多層培養容器１２への送液管の取り付けや取り換えを行うことで、多層培養容器１２の内部の温度等が変化し悪影響を与えるおそれがあった。
　このような問題を解決するために、本実施形態に係る培養装置１０では、筐体１１の内部空間Ｓ内に多層培養容器１２を収容し、多層培養容器１２を内部空間Ｓから取り出すことなく、多層培養容器１２を内部空間Ｓに収容した状態のまま、送液管１３を介して多層培養容器１２に培養液またはトリプシン等の剥離液を導入、および、送液管１３を介して多層培養容器１２から培養液またはトリプシン等の剥離液を排出することができる構成とされる。具体的には、本実施形態に係る培養装置１０では、筐体１１の内部空間Ｓに多層培養容器１２を収容し、内部空間Ｓ内において多層培養容器１２の接続部１２２に送液管１３を取り付け、送液管１３と多層培養容器１２とを連通する。また、送液管１３は、筐体１１の壁部に設けられた挿通部１５を介して、筐体１１外部の送液管３ａと接続している。なお、挿通部１５は、筐体１１の内部と外部とを接続する構造であれば特に限定されず、たとえば送液管１３の外周と同径の孔とすることができる。この場合、挿通部１５に送液管１３を挿通させることで、送液管１３の筐体１１外部の部分が送液管３ａを構成することとなる。
　また、培養装置１０は、多層培養容器１２を操作するために操作部１４を有する。操作部１４は、多層培養容器１２を保持可能な回転部１４１と、回転部１４１を回転駆動させる駆動部１４２とを有しており、図２に示すように、回転軸Ｘ１，Ｘ２の２軸を中心として、回転部１４１を回転させる回転動作を行う。回転軸Ｘ１は、図２に示すように、Ｘ軸方向に延在する回転軸であり、これにより、回転部１４１および回転部１４１に保持された多層培養容器１２をロール方向Ｒに回転させることができる。また、回転軸Ｘ２は、Ｙ軸方向に延在する回転軸であり、これにより、回転部１４１および回転部１４１に保持された多層培養容器１２をピッチ方向Ｐに回転させることができる。なお、回転動作において、ロール方向Ｒの回転は、±１８０°未満の範囲で可能であり、本実施形態においては、±１２０°の範囲で回転部１４１をロール方向Ｒに回転させることができる。また、ピッチ方向Ｐの回転も、±１８０°未満の範囲で可能であり、本実施形態においては、±３０°の範囲で回転部１４１をロール方向Ｒに回転させることができる。なお、本実施形態において、駆動部１４２は、回転部１４１を回転軸Ｘ１で回転させる第１駆動部１４２１（電力モーターおよび／またはエアシリンダー）と、回転部１４１を回転軸Ｘ２で回転させる第２駆動部１４２２（電力モーターおよび／またはエアシリンダー）とを備えており、これにより、回転部１４１を２軸で回転させることができる。
　さらに、操作部１４の駆動部１４２は、回転部１４１（多層培養容器１２）を回転軸Ｘ１または回転軸Ｘ２を中心として往復回転させる揺動動作を行うこともできる。たとえば、駆動部１４２は、回転部１４１（多層培養容器１２）を回転軸Ｘ１を中心としてロール方向Ｒに±１２０°の範囲で往復回転させることで、回転軸Ｘ１を中心とした揺動動作を行うことができる。また、駆動部１４２は、回転部１４１（多層培養容器１２）を回転軸Ｘ２を中心として、回転部１４１（多層培養容器１２）の上方を前方（Ｘ軸負方向）に傾けた後に、回転部１４１（多層培養容器１２）の下方を前方（Ｘ軸負方向）に傾くように、ピッチ方向Ｐに±３０°の範囲で往復回転させることで、回転軸Ｘ２を中心とした揺動動作を行うこともできる。
　また、操作部１４は、送液管１３のクランプ１３１，１３２を開閉する開閉部１４３を有している。ここで、図５は、開閉部１４３およびクランプ１３１の構造の一例を説明するための図である。開閉部１４３は、たとえば、ピストンなど押圧部材を、エアシリンダー、電動シリンダー、ソレノイドなどの駆動部で送液管１３側に押し出すことができ、押し出したピストンとクランプ１３１の固定部とで送液管１３を挟み込むことで、送液管１３の流路を閉じる構造とすることができる。また、この場合、押し出したピストンなど押圧部材を、エアシリンダー、電動シリンダー、ソレノイドなどの駆動部で送液管１３と反対側に押し戻すことで、送液管１３を開放し、送液管１３の流路を開ける構成とすることができる。なお、開閉部１４３は、上記の構造に限定されず、公知の構造を適用することができる。また、クランプ１３１および開閉部１４３と同様の動作を行う構造を複数設けて、ベントに用いることもできる。なお、本実施形態において、多層培養容器１２は、回転部１４１により回転動作し、それに付随して送液管１３およびクランプ１３１も回転するため、開閉部１４３も回転部１４１により回転可能に設けられている。また、クランプ１３２を開閉するための開閉部１４３も、クランプ１３１を開閉するための１４３と同様の機構とすることができる。
　温度調整部１６は、筐体１１の内部空間Ｓ内の温度を調整する。本実施形態に係る培養装置１０は、筐体１１外部に入力部１９を有しており、作業者が入力部１９を操作して、筐体１１の内部空間Ｓの温度を設定することができる。入力部１９により入力された設定温度は、制御部１８を介して、温度調整部１６に送信される。温度調整部１６は、入力部１９により温度が設定されると、内部空間Ｓ内が設定温度となるように、内部空間Ｓ内の温度を調整する。
　ガス濃度調整部１７１は、筐体１１の内部空間Ｓ内の炭酸ガスなどのガス濃度を測定するガス濃度センサーを備える。また、ガス濃度調整部１７１は、筐体１１の外部に設けたガス供給部と接続することで、ガス濃度センサーの測定結果に基づいて炭酸ガスなどのガスを内部空間Ｓ内に導入し、内部空間Ｓ内のガス濃度を、入力部１９を介して作業者により設定されたガス濃度に調整する。これにより、多層培養容器１２内に適切な濃度の炭酸ガスなどのガスを供給することができる。また、ガス供給部を筐体１１の外部に備える構成に代えて、ガス濃度調整部１７１がガス供給部を備える（筐体１１内部にガス供給部を備える）構成とすることもできる。
　ｐＨ調整部１７２は、多層培養容器１２に充填された培養液等のｐＨを調整する。たとえば、ｐＨ調整部１７２は、多層培養容器１２に充填された流体材料のｐＨを測定するｐＨセンサーを備えるとともに、筐体１１の外部に設けたガス供給部（不図示）と接続しており、ｐＨセンサーの測定結果に基づいて、多層培養容器１２内を、入力部１９を介して作業者により設定されたｐＨに調整することができる。
　入力部１９は、作業者により指示が入力され、入力された指示を制御部１８に送信する。入力部１９は、スイッチなどのボタンであってもよいし、ディスプレイを兼用するタッチパネルであってもよい。
　制御部１８は、入力部１９から入力された作業者の指示に基づいて、操作部１４、温度調整部１６、およびｐＨ調整部１７２の動作を制御する。また、制御部１８は、入力部１９からの作業者の指示に基づいて、バルブ２ａ～２ｄの開閉動作や、開閉部１４３の動作、送液ポンプ２０，７０の動作、および遠心分離装置６０の動作を制御することができる。
　次いで、培養装置１０以外の構成について説明する。送液ポンプ２０は、送液管３ａを介して培養装置１０内部に収容された送液管１３および多層培養容器１２と接続している。また、送液ポンプ２０は、送液管３ｂ～３ｅを介して、容器４０，５０および遠心分離装置６０と接続している。そして、送液ポンプ２０は、容器４０，５０から培養液またはトリプシン等の剥離液を多層培養容器１２に液送するとともに、多層培養容器１２から容器４０，５０に培養液またはトリプシン等の剥離液を液送する。送液ポンプ２０により液送される培養液またはトリプシン等の剥離液の量は流量計３０により計測されており、送液ポンプ２０は、流量計３０の計測結果に基づいて、自動または手動で送液を停止することができる。
　また、細胞培養のために、容器４０には、細胞を懸濁した培養液が入れられて準備される。容器４０には送液管３ｃが取り付けられ、容器４０近傍に設けたバルブ２ａを開閉することで、容器４０と多層培養容器１２とを接続または切断することができる。たとえば、細胞培養を行う場合には、バルブ２ａを開いた状態とすることで、送液ポンプ２０により、容器４０から培養液を多層培養容器１２へと導入することができる。また、細胞培養後には、バルブ２ａを開いた状態とすることで、送液ポンプ２０により、多層培養容器１２から容器４０へと培養液が液送され、容器４０に回収することができる。
　また、細胞回収のために、容器５０には、トリプシン等の剥離液が入れられて準備される。容器５０には送液管３ｄが取り付けられ、容器５０近傍に設けたバルブ２ｂを開閉することで、容器５０と多層培養容器１２とを接続または切断することができる。たとえば、細胞回収を行う場合には、バルブ２ｂを開いた状態とすることで、送液ポンプ２０により、容器５０からトリプシン等の剥離液を多層培養容器１２へと導入することができる。
　遠心分離装置６０は、細胞剥離処理をした後の培養細胞を含むトリプシン等の剥離液を遠心分離し、培養細胞とトリプシン等の剥離液とを分離する。本実施形態において、遠心分離装置６０には送液管３ｅが取り付けられて、遠心分離装置６０近傍に設けたバルブ２ｃを開閉することで、遠心分離装置６０と多層培養容器１２とを接続または切断することができる。細胞剥離処理後に、バルブ２ｃを開いた状態とすることで、送液ポンプ２０により、多層培養容器１２から培養細胞を含むトリプシン等の剥離液を遠心分離装置６０へと導入することができる。なお、遠心分離装置６０は、制御部１８により動作を自動制御する構成としてもよいし、作業者が手動で動作させる構成とすることもできる。
　また、本実施形態では、遠心分離装置６０は、送液管３ｆ，３ｇを介して、送液ポンプ７０および容器８０と接続している。遠心分離装置６０でトリプシン等の剥離液の遠心分離及び洗浄を行った後に、バルブ２ｃを閉じた状態とし、バルブ２ｄを開いた状態とすることで、送液ポンプ７０により、遠心分離装置でトリシプン等の剥離液から分離回収した細胞を容器８０に回収することができる。
　次に、第１実施形態に係る培養システム１を用いた細胞培養方法について説明する。図６は、第１実施形態に係る細胞培養方法を示すフローチャートである。また、図７は、第１実施形態に係る多層培養容器１２の回転動作を説明するための図である。なお、図７においては、説明の便宜のため、多層培養容器１２および操作部１４のみを記載し、その他の構成は記載を省略している。
　図６に示すように、まず、ステップＳ１０１では、培養液を多層培養容器１２に導入する処理が行われる。具体的には、まず、作業者は、細胞を懸濁した培養液が入れられた容器４０を用意し、容器４０に送液管３ｃを取り付け、バルブ２ａを開ける。次いで、作業者は、入力部１９を操作して、開閉部１４３により送液管１３のクランプ１３１を開き、容器４０と多層培養容器１２とを連通する。また、クランプ１３２を開きエアフィルタ１３３から多層培養容器１２内の空気を排出できるようにする。そして、作業者は、図７（Ａ）に示す状態または図３（Ｃ）に示す状態から、入力部１９を操作することで、培養装置１０の操作部１４により、図７（Ｂ）または図４（Ａ）に示すように、多層培養容器１２の接続部１２２が下側に位置し、接続部１２３が上側に位置するように多層培養容器１２を９０°ほど回転させる回転動作を行わせる。また、作業者は、送液ポンプ２０を動作させて、容器４０から多層培養容器１２へと培養液を導入する。容器４０から多層培養容器１２へと導入される培養液の液量は、流量計３０により計測されており、送液ポンプ２０は、培養液の送液が終了した場合に、送液ポンプ２０の動作を終了する。培養液の送液が終了すると、クランプ１３２が閉じられ、エアフィルタ１３３を培養液から保護する。また、作業者は、多層培養容器１２に培養液が導入された後は、入力部１９を操作して、操作部１４により、図７（Ｃ）に示すように、多層培養容器１２を１８０°ほど回転させて、多層培養容器１２の接続部１２２が上側に位置し、接続部１２３が下側に位置するようにしてから、図７（Ｄ）に示すように、多層培養容器１２を直立させることで、図４（Ｂ）に示すように、各トレイ１２１に細胞を懸濁した培養液を分配することができる。そして、バルブ２ａおよびクランプ１３１を閉じる処理が行われる。
　ステップＳ１０２では、細胞培養が行われる。たとえば、作業者は、入力部１９により筐体１１の内部空間Ｓの温度を予め設定することができ、温度調整部１６は、作業者により設定された温度となるように、筐体１１の内部空間Ｓの温度を調整する。そして、作業者は、細胞が懸濁された培養液を含む多層培養容器１２を、所定時間、筐体１１の内部空間Ｓにて静置培養あるいは振盪培養することで、細胞を培養させることができる。
　ステップＳ１０３では、培養液の回収が行われる。たとえば、作業者は、入力部１９を操作することで、操作部１４により、クランプ１３１、１３２を開かせるとともに、図７（Ｂ）または図４（Ａ）に示すように、多層培養容器１２を回転させる。また、作業者は、バルブ２ａを開いた状態として、容器４０と多層培養容器１２とを連通させた後に、送液ポンプ２０により、多層培養容器１２から容器４０へと培養液を液送させる。これにより、培養液が容器４０に回収され、培養された細胞が多層培養容器１２のトレイ１２１に付着して残る。
　ステップＳ１０４では、トレイ１２１に付着する細胞を剥離するため、トリプシン等の剥離液を多層培養容器１２に導入する処理が行われる。具体的には、作業者は、クランプ１３１，１３２が開いた状態のまま、バルブ２ａを閉じ、トリプシン等の剥離液が入った容器５０近傍のバルブ２ｂを開くことで、容器５０と多層培養容器１２とを連通させる。そして、作業者は、送液ポンプ２０により、送液管３ｄ，３ｂ，３ａおよび送液管１３を介して、トリプシン等の剥離液を多層培養容器１２に導入する。トリプシン等の剥離液を多層培養容器１２に導入する場合、作業者は、ステップＳ１０１と同様に、図７（Ａ）～（Ｄ）に示すように、入力部１９を操作して、操作部１４の駆動部１４２に回転部１４１を回転させることで、多層培養容器１２を回転させる回転動作を行わせる。
　ステップＳ１０５では、細胞剥離処理が行われる。たとえば、作業者は、入力部１９を操作して指示を入力することで、操作部１４に、多層培養容器１２を揺動させる動作を行わせることができる。また、細胞剥離処理では、回転部１４１により多層培養容器１２を第１回転軸Ｘ１または第２回転軸Ｘ２を中心として第１の方向（たとえば右方向）および第２の方向（たとえば左方向）に多層培養容器１２を往復揺動させるよう、操作プログラムにプログラムされている。また、この操作プログラムでは、第１の方向への回転動作から第２の方向への回転動作へ切り替わる際および第２の方向への回転動作から第１の方向への回転動作へ切り替わる際に、指定された時間、多層培養容器１２の移動を停止させる停止モードを備えている。停止モードを備えることにより、容器内の液体の移動よりも早い速度で揺動動作を行っても、回転動作の方向切り換え時に揺動動作を指定時間だけ停止させることで、容器内の液体によって、トレイ１２１に付着している細胞に確実に剪断力を加えて細胞がトレイ１２１から剥離することを促進することが可能となる。細胞剥離処理を効果的に行うためには、容器を高速に揺動させることが重要であるが、容器を高速に揺動させた際に生じる液体の移動の遅れ（タイムラグ）の課題を解消することが可能である。
　ステップＳ１０６では、遠心分離処理が行われる。具体的には、作業者は、入力部１９を操作して、操作部１４に、多層培養容器１２を接続部１２２が下側となるように回転させるとともに、クランプ１３１、１３２を開かせる。また、作業者は、入力部１９を操作することで、遠心分離装置６０近傍にあるバルブ２ｃを開き、多層培養容器１２と遠心分離装置６０とを連通させる。そして、作業者は、送液ポンプ２０により、送液管１３および送液管３ａ，３ｂ，３ｅを通過して、剥離された細胞を含むトリプシン等の剥離液を遠心分離装置６０へと導入する。さらに、作業者は、遠心分離装置６０を動作させて、細胞を含むトリプシン等の剥離液の遠心分離を行い、培養した細胞とトリプシン等の剥離液とを分離させる。
　ステップＳ１０７では、遠心分離装置６０はサービスタンク、連続遠心分離装置、培養液供給タンク、細胞回収バッグ、廃液回収バッグ及びポンプ等により構成される装置を用いることができる。培養細胞を回収する処理が行われる。たとえば、作業者は、遠心分離装置６０により沈殿した培養細胞を回収することができる。また、作業者は、バルブ２ｃを閉じて、バルブ２ｄを開き、遠心分離装置６０と容器８０とを連通することで、送液ポンプ７０により、遠心分離装置６０から容器８０へと分離した細胞を懸濁した培養液を液送させて回収する。
　以上のように、第１実施形態に係る培養システム１では、複数のトレイ１２１を内蔵する多層培養容器１２を内部空間Ｓに収容する筐体１１と、内部空間Ｓの温度を調整する温度調整部１６と、多層培養容器１２を内部空間Ｓに収容したままの状態で操作する操作部１４と、を有し、多層培養容器１２は送液管１３と連通しており、送液管１３を介して筐体１１外部から培養液またはトリプシン等の剥離液を多層培養容器１２内に導入、または、送液管１３を介して多層培養容器１２内から培養液を筐体１１外部に排出することができる。これにより、多層培養容器１２の操作と細胞培養とを同一空間内で一連して行うことができるため、多層培養容器１２の操作の度に培養器から多層培養容器１２を取り出し、および、多層培養容器１２を培養器に収容する作業者の手間を省くことができ、作業者の負担を軽減することができる。また、培養器の外で送液管１３の取り換えなどを行わずに済むため細胞培養に悪影響のある温度変化を有効に防止することができる。
　なお、これまでの一連の動作は、作業者の介在が無くても自動で歩進させることもできる。
　また、本実施形態に係る培養システム１では、システムを複数台構えることで、複数の多層培養容器１２を用いて細胞培養、細胞剥離、培養した細胞の回収を行うこともでき、作業者の負担をより軽減することができる。
　《第２実施形態》
　続いて、第２実施形態に係る培養システム１ａについて説明する。図８は第２実施形態に係る培養システム１ａの斜視図、図９は第２実施形態に係る培養システム１ａの筐体１１ａ内の構成を示す斜視図である。第２実施形態に係る培養システム１ａは、観察装置１０１を有する点、２つの液面センサー１０２，１０３を有する点、および回転部１４１ａの回転軸Ｘ２が多層培養容器１２を通過するように回転部１４１ａが構成されている点こと以外は、第１実施形態に係る培養システム１と同様の構成を有し、第１実施形態に係る培養システム１と同様に動作する。なお、図８および図９においては、説明の便宜のため、観察装置１０１、液面センサー１０２，１０３の視野を図示している（後述する図１０も同様）。
　具体的には、第２実施形態に係る培養システム１ａでは、図８に示すように、筐体１１ａ内の空間Ｓが、仕切り板１１３により、上部収容部１１１と下部収容部１１２の２つに分けられており、上部収容部１１１に多層培養容器１２を含む培養装置１０ａが収容されるとともに、下部収容部１１２に観察装置１０１が収容される。なお、仕切り板１１３は一部または全部が透光性素材（透光性樹脂やガラス）で製造されており、当該透光性素材の位置において、下部収容部１１２に収容された観察装置１０１が、上部収容部１１１に収容された多層培養容器１２の内部を観察することが可能となっている。
　観察装置１０１は、図９に示すように、カメラ１０１１、カメラ第１駆動部１０１２、カメラ第２駆動部１０１３、およびレンズ１０１４を有している。カメラ１０１１は、たとえばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラであり、レンズ１０１４を介して、多層培養容器１２の下側に配置され、多層培養容器１２の下側から多層培養容器１２のトレイ１２１の底面内側を撮像するように設置されている。観察装置１０１により撮像された撮像画像（動画像を含む）は、図示しない表示装置へと送信され、表示装置において作業者に表示される。実施形態において、多層培養容器１２は回転部１４１ａにより保持されており、図１０に示すように、回転部１４１ａの底面１４１１には、複数の切り欠き１４１２が形成されている。カメラ１０１１は、この切り欠き１４１２を介して、多層培養容器１２内のトレイ１２１の底面内側を撮像することができる。なお、図１０は、第２実施形態に係る培養システム１ａの筐体１１ａ内の構成を下側から見た斜視図であり、観察装置１０１により多層培養容器１２内の細胞を観察するための観察位置における、培養システム１ａを示す図である。
　本実施形態において、カメラ第１駆動部１０１２には、カメラ１０１１が連結しており、カメラ１０１１を所定の第１方向に直線移動させることが可能となっている。また、カメラ第２駆動部１０１３は、カメラ第１駆動部１０１２と連結しており、カメラ１０１１をカメラ第１駆動部１０１２と共に、第１方向と直交する第２方向に直線移動させることが可能となっている。すなわち、カメラ１０１１は、カメラ第１駆動部１０１２およびカメラ第２駆動部１０１３により、二次元方向において自在に移動することが可能となっている。そのため、作業者は所望する位置の切り欠き１４１２から培養状態を観察することができる。なお、カメラ１０１１の二次元方向における位置は、入力部１９を介して、作業者が入力することで指示する構成とすることができる。また、多層培養容器１２を挟んでカメラ１０１１の反対側に、図示しない照明装置を設置する構成としてもよい。この場合、照明装置の光軸と、カメラ１０１１の光軸とを一致させることで、多層培養容器１２の照度を高くし培養細胞の状態を適切な明るさで撮像することができる。
　また、第２実施形態に係る培養システム１ａでは、図８および図９に示すように、第１液面センサー１０２および第２液面センサー１０３を有する。第１液面センサー１０２および第２液面センサー１０３は、培養液やトリプシン等の剥離液などの流体材料を多層培養容器１２に導入する際に、流体材料が多層培養容器１２に適量（培養に必要な所定量）まで導入されたかを判断するためのセンサーであり、ＣＣＤやＣＭＯＳなどのカメラを有し、当該カメラの撮像画像（または動画像）に基づいて、流体材料が多層培養容器１２に適量導入されたことを検知し、制御部１８に、多層培養容器１２への流体材料の導入を停止させるための信号を出力する。
　具体的には、第１液面センサー１０２および第２液面センサー１０３は、筐体１１ａの内壁に固定され、多層培養容器１２に導入された流体材料の液面を撮像するように設置される。多層培養容器１２に流体材料を導入する場合、回転部１４１ａにより多層培養容器１２をおおよそ９０度に傾けた状態で、流体材料を多層培養容器１２内に導入する。第２液面センサー１０３は、このように流体材料を多層培養容器１２に導入している場合に、多層培養容器１２において流体材料が適量となる第１水位よりも少し下側の第２水位近傍を撮像する。そして、第２液面センサー１０３は、第２水位まで流体材料の液面が到達した場合に、培養液やトリプシン等の剥離液が適量に近いことを検知して、制御部１８に信号を送信する。制御部１８は、第２液面センサー１０３から信号を受信すると、流体材料が適量に近いと判断し、流体材料の流入量を少なくするように、送液ポンプ２０の動作を制御する。
　また、第１液面センサー１０２は、流体材料を多層培養容器１２に導入している場合に、流体材料が適量となる第１水位近傍を撮像する。そして、第１液面センサー１０２は、流体材料が適量となる第１水位まで流体材料の水面が到達した場合に、流体材料が適量であることを検知して、制御部１８に信号を送信する。制御部１８は、第１液面センサー１０２から信号を受信すると、流体材料が適量になったと判断し、流体材料の流入を停止するように、バルブ２ａ～２ｄの開閉動作や、開閉部１４３の動作、送液ポンプ２０の動作を制御する。
　さらに、第２実施形態においては、回転部１４１ａの構成が、第１実施形態に係る回転部１４１の構成と異なる。すなわち、第１実施形態係る回転部１４１では、図２に示すように、多層培養容器１２をピッチ方向Ｐに回転させる回転軸Ｘ２は、回転部１４１を通過する構成となっており、多層培養容器１２はこの回転軸Ｘ２を中心にピッチ方向Ｐに回転する。
　これに対して、第２実施形態においては、図９および図１０に示すように、回転部１４１ａは、多層培養容器１２をロール方向Ｒに回転させる第１駆動部１４２１と、多層培養容器１２をピッチ方向Ｐに回転させる第２駆動部１４２２とを備え、第２駆動部１４２２の回転軸Ｘ２が多層培養容器１２を通過するように、第２駆動部１４２２が設置されている。言い換えると、第２駆動部１４２２は、図９および図１０に示すように、多層培養容器１２の側面側に配置され、これにより、多層培養容器１２を通過する回転軸Ｘ２により、多層培養容器１２をピッチ方向Ｐに回転させることができる。これにより、第２実施形態に係る第２駆動部１４２２では、多層培養容器１２をより広い角度で回転させることが可能となる。すなわち、第１実施形態に係る培養システム１では第２駆動部１４２２により回転軸Ｘ２を中心として多層培養容器１２をピッチ方向Ｐに±３０°の範囲で回転させることしかできなかったが、第２実施形態に係る培養システム１ａでは、第２駆動部１４２２により回転軸Ｘ２を中心として多層培養容器１２をピッチ方向Ｐ（具体的には図９における時計回りでのピッチ方向Ｐ）に９０°以上回転させることができ、その結果、多層培養容器１２を９０°回転させた状態で、多層培養容器１２を揺動することも可能となっている。なお、第１駆動部１４２１については、第１実施形態と同様に、多層培養容器１２を通過する回転軸Ｘ１を中心に、多層培養容器１２をロール方向Ｒに回転させる。
　以上のように、第２実施形態に係る培養システム１ａは、多層培養容器１２の下側に、多層培養容器１２のトレイ１２１の底面から内側を撮像する観察装置１０１を有する。これにより、作業者は、筐体１１ａから多層培養容器１２を取り出すことなく、多層培養容器１２における細胞の培養状態を適切に把握することができる。また、本実施形態では、回転部１４１ａの底面１４１１に複数の切り欠き１４１２を有しており、観察装置１０１は、この切り欠き１４１２を介して多層培養容器１２のトレイ１２１の底面内側における細胞の状態を観察することができる。
　また、第２実施形態に係る培養システム１ａは、培養液などの流体材料が適量に近いことを検知する第２液面センサー１０３と、流体材料が適量となったことを検知する第１液面センサー１０２とを有する。これにより、第２実施形態に係る培養システム１ａでは、流体材料が多層培養容器１２で適量まで導入された場合に、自動で流体材料の導入を停止することができる。
　さらに、第２実施形態に係る培養システム１ａは、多層培養容器１２をピッチ方向Ｐに回転させる第２駆動部１４２２の回転軸Ｘ２が、多層培養容器１２を通過するように第２駆動部１４２２が設置されている。第１実施形態では、多層培養容器１２のピッチ方向Ｐの回転軸Ｘ２と多層培養容器１２とが離れるため、その距離分だけ回転に必要なスペースが大きくなり、培養システム１全体の大きさも大きくなるが、第２実施形態では、多層培養容器１２をピッチ方向Ｐに回転させる回転軸Ｘ２と多層培養容器１２との距離が短いため、多層培養容器１２の回転に必要なスペースを小さくすることができ、その分、培養システム１全体の大きさを小さくすることができる。
　以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。
　たとえば、上述した実施形態では、本発明に係る培養装置および培養システムの実施形態として、培養装置１０および培養装置１０を備える培養システム１を例示したが、本発明に係る多層培養容器操作装置として、図７に示すように、培養装置１０に用いられる、操作部１４を有する装置を提供することもできる。
　また、上述した実施形態では、培養装置１０が温度調整部１６、ガス濃度調整部１７１、およびｐＨ調整部１７２を備える構成を例示したが、この構成に限定されず、温度調整部１６、ガス濃度調整部１７１、およびｐＨ調整部１７２のいずれか１つまたは２つを備える構成とすることができる。
　さらに、上述した実施形態では、図１に示すように、バルブ２ａ～２ｃが、容器４０，５０，８０にそれぞれ連通する個別送液管（送液管３ｃ～３ｅ）上に設置され、バルブ２ａ～２ｃを制御することで、個別送液管（送液管３ｃ～３ｇ）と共通送液管（送液管３ａ，３ｂ，１３）との連通状態を開状態あるいは閉状態に制御する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、個別送液管（送液管３ｃ～３ｇ）と共通送液管（送液管３ａ，３ｂ）との合流地点にバルブを設置し、当該バルブを制御することで、それぞれの個別送液管（送液管３ｃ～３ｇ）と共通送液管（送液管３ａ，３ｂ，１３）との連通状態を制御する構成とすることができる。
　また、上述した実施形態では、液面センサー１０２，１０３として、カメラセンサーを用いる構成を例示したが、この構成に限定されず、超音波式、静電容量式、あるいは圧力式の液面センサーを用いることもでき、そのうち、静電容量式の液面センサーを用いることが好ましい。また、超音波式や静電容量式の液面センサーを用いる場合、液面センサーを回転部１４１の所定の位置（第１水位や第２水位を測定可能な位置）に取り付けることで、多層培養容器１２を取り替えても、多層培養容器１２において流体材料が第１水位や第２水位に到達したかを判断することができる。また、上述した実施形態では、説明の便宜のため、液面センサー１０２，１０３により、培養液やトリプシン等の剥離液が第１水位や第２水位に到達したかを判定する構成を例示したが、培養液とトリプシン等の剥離液とを異なる水位まで注入する構成とすることができる。この場合、たとえば、培養液の水位を第１液面センサー１０２と第２液面センサー１０３で監視するとともに、トリプシン等の剥離液の水位を、第１液面センサー１０２および第２液面センサー１０３とは異なる、第３液面センサーおよび第４液面センサーで監視する構成とすることができる。すなわち、第４液面センサーにより、多層培養容器１２においてトリプシン等の剥離液が適量となる第３水位よりも少し下側の第４水位までトリプシン等の剥離液が到達したかを判定し、第３液面センサーにより、トリプシン等の剥離液が第３水位まで到達したかを判定する構成とすることができる。さらに、多層培養容器１２から流体材料を回収し、多層培養容器１２が空となったことを判定するための液面センサーをさらに備える構成とすることもできる。
　１，１ａ…培養システム
　　１０，１０ａ…培養装置
　　　１１，１１ａ…筐体
　　　　１１１…上部収容部
　　　　１１２…下部収容部
　　　　１１３…仕切り板
　　　１２…多層培養容器
　　　　１２１…トレイ
　　　　１２２，１２３…接続部　　　１３…送液管
　　　　１３１，１３２…クランプ
　　　　１３３…エアフィルタ
　　　１４…操作部
　　　　１４１，１４１ａ…回転部
　　　　　１４１１…底面
　　　　　１４１２…切り欠き
　　　　１４２…駆動部
　　　　　１４２１…第１駆動部
　　　　　１４２２…第２駆動部
　　　　１４３…開閉部
　　　１５…挿通部
　　　１６…温度調整部
　　　１７１…ガス濃度調整部
　　　１７２…ｐＨ調整部
　　　１８…制御部
　　　１９…入力部
　　　１０１…観察装置
　　　　１０１１…カメラ
　　　　１０１２…カメラ第１駆動部
　　　　１０１３…カメラ第２駆動部
　　　　１０１４…レンズ
　１０２…第１液面センサー
　　　１０３…第２液面センサー
　　２０…送液ポンプ
　　３０…流量計
　　４０…容器（培養液の供給・回収用）
　　５０…容器（トリプシン等の剥離液の供給用）
　　６０…遠心分離装置
　　７０…送液ポンプ
　　８０…容器（細胞の回収用）
　　２ａ～２ｄ…バルブ
　　３ａ～３ｇ…送液管

Claims (17)

  1. 　複数のトレイを内蔵する多層培養容器を内部空間に収容する筐体と、
    　前記多層培養容器を前記内部空間に収容したままの状態で操作する操作部と、を有し、
    　前記多層培養容器は送液管と連通しており、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することができる培養システム。
  2. 　前記操作部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有する、請求項１に記載の培養システム。
  3. 　前記操作部は、前記送液管と前記多層培養容器との連通路の開閉を行う開閉部を有する、請求項１または２に記載の培養システム。　
  4. 　前記多層培養容器の内部と外部との間にエアフィルタを有し、
    　前記操作部は、前記エアフィルタと前記多層培養容器との連通路の開閉を行う開閉部を有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の培養システム。　
  5. 　前記筐体は、前記送液管が筐体を貫通する挿通部を有し、前記挿通部および前記送液管を介して、筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記多層培養容器内から流体を筐体外部へと排出する、請求項１ないし４のいずれかに記載の培養システム。
  6. 　前記送液管が筐体外部に存在する複数の容器または装置に切り替え可能に接続する、請求項１ないし５のいずれかに記載の培養システム。
  7. 　前記複数の容器にそれぞれ連通する複数の個別送液管が、前記多層培養容器に連通する共通送液管と連通しており、前記個別送液管上、または、前記個別送液管と前記共通送液管との合流地点に弁が設置されており、当該弁を制御することで、前記個別送液管と前記共通送液管との連通状態が制御可能となっている、請求項６に記載の培養システム。
  8. 　前記多層培養容器の下側に、前記多層培養容器のトレイの内部を撮像する観察装置をさらに有する、請求項１ないし７のいずれかに記載の培養システム。
  9. 　複数のトレイを内蔵する多層培養容器を内部空間に収容する筐体と、
    　前記多層培養容器を前記内部空間に収容したままの状態で操作する操作部と、を有し、
    　前記多層培養容器は送液管と連通しており、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することができる培養装置。
  10. 　前記操作部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有する、請求項９に記載の培養装置。
  11. 　前記操作部は、前記送液管と前記多層培養容器との連通路の開閉を行う開閉部を有する、請求項９または１０に記載の培養装置。
  12. 　複数のトレイを内蔵する多層培養容器を操作する操作部を有し、筐体内に収容される多層培養容器操作装置であって、
    　前記多層培養容器は、前記筐体内において送液管と連通しており、
    　前記操作部は、前記筐体内に前記多層培養容器を収容したままの状態で、前記多層培養容器を操作可能であり、
    　前記操作部により前記多層培養容器を操作することで、前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入、または、前記送液管を介して前記多層培養容器内から流体を筐体外部に排出することを可能にする、多層培養容器操作装置。
  13. 　前記操作部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転部を有する、請求項１２に記載の多層培養容器操作装置。
  14. 　前記回転部は、前記多層培養容器を回転または揺動させる回転軸として、第１回転軸および第２回転軸を有し、
    　前記第１回転軸および前記第２回転軸が前記多層培養容器を通過する回転軸となるように、前記回転部が構成される、請求項１３に記載の多層培養容器操作装置。
  15. 　前記操作部は、前記送液管と前記多層培養容器との連通路の開閉を行う開閉部を有する、請求項１２ないし１４のいずれかに記載の多層培養容器操作装置。
  16. 　前記送液管を介して筐体外部から流体材料を前記多層培養容器内に導入する際に、前記多層培養容器における前記流体材料の液面を検知する液面センサーをさらに有する、請求項１２ないし１５のいずれかに記載の多層培養容器操作装置。
  17. 　前記液面センサーは、前記多層培養容器において前記流体材料が所定量導入されたことを示す第１水位まで到達したかを検知する第１液面センサー、または、前記第１水位よりも下側の水位であり、前記流体材料が所定量に近づいていることを示す第２水位まで前記流体材料が到達したかを検知する第２液面センサーを有する、請求項１６に記載の多層培養容器操作装置。
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