WO2022065401A1 - 細胞培養装置、及び、細胞群を生産する方法 - Google Patents

細胞培養装置、及び、細胞群を生産する方法 Download PDF

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悠午 鈴木
尚武 陳
雅弘 岡野定
亮介 高橋
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昭和電工マテリアルズ株式会社
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    • C12M41/42—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of agitation speed
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
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    • G01N33/48735—Investigating suspensions of cells, e.g. measuring microbe concentration
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    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/48—Automatic or computerized control

Definitions

  • the target sample for example, cells, humoral factors, etc.
  • the target sample for example, cells, humoral factors, etc.
  • the target sample for example, cells, humoral factors, etc.
  • cells collected from a subject are grown in a medium, then undesired cells and impurities are separated from the medium, and the target cells and humoral factors are recovered and used. ..
  • the cell culture process previously involved a lot of manual work.
  • a culture carrier is mixed in a suspension and cells are cultured on the culture carrier, a new culture carrier is added to the suspension in the process of the culture process, and the cells were originally mixed.
  • a technique for moving cells existing on a culture carrier onto a new culture carrier to improve the yield of the cultured cells (generally also referred to as "bed to bead transfer", “transfer between carriers”, etc.) is known.
  • the culture is smooth by collecting the suspension at predetermined time intervals during the culture process and observing (measuring) the cell concentration or the number of cells contained in the suspension with a microscope or the like.
  • the work of confirming whether or not contamination such as germs has occurred was also mainly performed manually.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-54234 discloses a technique for acquiring statistical data of cells (cell mass) contained in a suspension using an imaging unit.
  • suspension culture mass culture
  • time efficiency is improved. From the point of view, it is possible to efficiently move the cells existing on the culture carrier originally contaminated in the suspension onto the new culture carrier without manual intervention, and further confirm that fact. It is required to proceed with the culture process.
  • a culture carrier when a culture carrier is mixed in a suspension and cells are cultured on the culture carrier, the transfer between the cells is efficiently promoted, so that high yield and time can be obtained.
  • a cell culture device capable of efficiently culturing cells, and a method for producing a cell group.
  • the cell culture apparatus includes a culture vessel containing at least a suspension containing cells and an adherend to which the cells adhere, a driving device for swinging the suspension, and the above-mentioned.
  • a measuring device that measures a mass distribution information value for the mass in at least a part of the region of the suspension, and a drive of the driving device based on the mass distribution information value measured by the measuring device. It is equipped with a control device for controlling the above.
  • Comparison calculation between the first cell distribution information value of the first region of the at least a part of the region and the second cell distribution information value of the second region of the at least a part of the region after the addition of The drive of the drive device is controlled based on the difference value of the cell distribution information calculated by the above.
  • the second measuring device measures the first cell distribution information value based on the image in the first region, and the image in the second region. The second cell distribution information value is measured based on. Further, in the cell culture device according to one embodiment, the second measuring device measures the first carrier distribution information based on the image in the first region, and the image in the second region. Based on this, the second carrier distribution information value is measured. Further, in the cell culture apparatus according to one embodiment, the cell distribution information value is the number of living cells or the concentration of living cells among the cells in the suspension in the at least a part of the region.
  • the carrier distribution information value is the number of the culture carriers in the suspension or the concentration of the culture carriers in the at least a part of the region.
  • the control device drives the drive device in the first mode until the first change value reaches a preset first predetermined value. After the first change value reaches the first predetermined value, the drive device is driven in a second mode different from the first mode. Further, in the cell culture device according to one aspect, the control device drives the drive device in the first mode until the second change value reaches a preset second predetermined value. After the second change value reaches the second predetermined value, the drive device is driven in a second mode different from the first mode.
  • the control device sets the swing speed of the drive device in the first mode until the cell distribution information difference value reaches a preset predetermined value. After the cell distribution information difference value reaches the predetermined value, the driving device is driven in a second mode different from the first mode. Further, in the cell culture device according to one embodiment, the control device sets the swing speed of the drive device in the first mode until the carrier distribution information difference value reaches a preset predetermined value. After the carrier distribution information difference value reaches the predetermined value, the driving device is driven in a second mode different from the first mode. Further, in the cell culture device according to one aspect, the control device intermittently drives the drive device in the case of the first mode.
  • the driving device is a stirrer or a shaker that stirs the suspension.
  • the capacity of the culture container is 2.0 L or more.
  • the at least a part of the region is the central portion in the suspension in the depth direction of the culture vessel, and the culture in the suspension. Includes at least one of the bottom portions of the container.
  • the first region is a central portion in the suspension in the depth direction of the culture vessel, and the second region is the suspension. It is in the liquid and is the bottom portion of the culture vessel.
  • the control device is a new culture carrier when the cell distribution information value reaches a preset set value after the start of culture of the cells. It is determined that it is the time when the culture carrier is put into the culture container.
  • a method for producing a cell group is to house a suspension containing at least a mass of cells and an adherend to which the cells adhere in a culture vessel, and to prepare the suspension by a driving device. Shaking, measuring the mass distribution information value for the mass in at least a part of the region of the suspension, rocking the drive device based on the measured mass distribution information value. It is carried out by a culture method including determining a dynamic rate and outputting the determined rocking rate to the driving device.
  • the rocking rate is set when a new additional culture carrier, which is the culture carrier, is put into the culture vessel during the culture process of the cells.
  • the first change value calculated by comparing the cell distribution information value at the first time point after the addition of the additional culture carrier with the cell distribution information value at the second time point after the first time point, and the first time point. It is determined based on at least one of the second change values calculated by comparing the carrier distribution information value at the time point and the carrier distribution information value at the second time point.
  • the shaking rate is set when a new additional culture carrier, which is the culture carrier, is put into the culture vessel during the culture process of the cells.
  • the first cell distribution information value in the first region of the plurality of regions after the addition of the additional culture carrier is compared with the second cell distribution information value in the second region of the plurality of regions. It is determined based on the difference value of the cell distribution information calculated by the above.
  • the rocking rate is set when a new additional culture carrier, which is the culture carrier, is put into the culture container during the culture process of the cells.
  • the first carrier distribution information value in the first region of the plurality of regions after the addition of the additional culture carrier is compared with the second carrier distribution information value in the second region of the plurality of regions. It is determined based on the carrier distribution information difference value calculated by the above.
  • a culture carrier when a culture carrier is mixed in a suspension and cells are cultured on the culture carrier, high yield and time can be obtained by efficiently advancing the transfer of cells between carriers. It is possible to provide a cell culture apparatus capable of efficiently culturing cells and a method for producing a cell group.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a region surrounded by a dotted line, and is a schematic diagram schematically showing an enlarged part of a first measuring device. It is a schematic diagram schematically showing an example of the embodiment of another driving device different from the driving device shown in FIGS. 1 and 2 in the cell culture device according to one embodiment. It is a block diagram schematically showing an example of the function of the control device which concerns on one Embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the cell culture apparatus 1 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing a configuration when the first measuring device 300 is used as the measuring device 30 in the cell culture device 1 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the region P surrounded by the dotted line in FIG. 2, and is a schematic diagram schematically showing an enlarged part of the first measuring device 300.
  • FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing an example of another mode of the driving device 20 different from the driving device 20 shown in FIGS. 1 and 2 in the cell culture device 1 according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the cell culture apparatus 1 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing a configuration when the first measuring device 300 is used as the measuring device 30 in the cell culture device 1 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the region P surrounded by the dotted line in FIG. 2, and is a schematic diagram
  • 5 is a block diagram schematically showing an example of the function of the control device 40 according to the embodiment.
  • 6 and 7 are diagrams schematically showing an example of the relationship between the determination result by the determination unit 43 of the control device 40 according to the embodiment and the swing speed of the drive device 20 determined by the output unit 44.
  • the cells to be cultured in the cell culture apparatus 1 are not particularly limited as long as they are cells capable of suspension culture, but are adhesive cells capable of adhering to a culture carrier and culturing. It is preferable to have. Further, as long as the cells can adhere to the culture carrier to form a complex of one or more cells and the culture carrier, the cells may come into contact with each other during the suspension culture to form an aggregate. It may be suspended in the suspension as a single cell during culture. In the present disclosure, "single cell" means one independent cell.
  • cell mass which is an aggregate of a plurality of cells means a mass formed by contacting cells with each other, and is not particularly limited, and is a spheroid formed sterically during the cell proliferation phase and other factors. Includes a mass formed by aggregating two or more cells.
  • the cells are preferably animal-derived cells, more preferably mammalian-derived cells. Examples of mammals include humans, monkeys, chimpanzees, cows, pigs, horses, sheep, goats, rabbits, rats, mice, guinea pigs, dogs, cats and the like.
  • the cell may be, for example, a cell derived from a tissue such as skin, liver, kidney, muscle, bone, blood vessel, blood, or nervous tissue. Usually, one type of cell is subjected to culture alone, but two or more types may be used in combination for culture.
  • the cell may be a primary cell from tissue or a cell line established by immortalization.
  • adhesive cells examples include somatic cells, stem cells and the like.
  • somatic cells for example, endothelial cells, epidermal cells, epithelial cells, myocardial cells, myoblasts, nerve cells, bone cells, osteoblasts, fibroblasts, fat cells, hepatocytes, renal cells, pancreatic cells, adrenal cells.
  • Root membrane cells for example, gingival cells, bone membrane cells, skin cells, dendritic cells, macrophages and the like.
  • the adherent cells may be stem cells.
  • stem cells include somatic stem cells such as mesenchymal stem cells, hematopoietic stem cells, neural stem cells, bone marrow stem cells, and germ stem cells, and can be mesenchymal stem cells or bone marrow mesenchymal stem cells. ..
  • Mesenchymal stem cells broadly mean somatic stem cells that are present in various tissues of the human body and can be differentiated into all or some of mesenchymal cells such as osteoblasts, chondrocytes and adipocytes. do.
  • the stem cells may further include induced pluripotent stem cells (iPS cells) and embryonic stem cells (ES cells).
  • iPS cells induced pluripotent stem cells
  • ES cells embryonic stem cells
  • the suspension can be obtained by suspending these cells in a medium according to the cell type.
  • the concentration of cells in the suspension at the start of culture is, for example, 1 ⁇ 10 3 to 2 ⁇ 10 5 cells / mL, 5 ⁇ 10 3 to 1 ⁇ 10 5 cells / mL, or 1 ⁇ 10 4 to 5 ⁇ 10. It can be 4 cells / mL.
  • the cell culture device 1 is mainly composed of a culture container 10, a driving device 20, a measuring device 30, and a control device 40, but may include other than these.
  • a heater or the like for heating the suspension contained in the culture vessel to a predetermined temperature may be separately provided.
  • the measuring device 30 and the control device 40 are provided separately in FIG. 1, but the present invention is not limited to this, and at least a part of the measuring device 30 and the control device 40 are integrally formed. May be used.
  • the details of the main components of the cell culture apparatus 1 will be described.
  • the culture vessel 10 and the suspension in the culture vessel 10 As the culture vessel 10 according to the embodiment, a generally known bioreactor can be used.
  • the capacity of the culture vessel 10 can be, for example, 0.3 L or more, 0.5 L or more, 1 L or more, 2 L or more, 5 L or more, 8 L or more, or 10 L or more in order to enable suspension culture and mass culture. ..
  • the upper limit of the capacity of the culture vessel 10 is not particularly limited, but may be, for example, 50 L or less, 40 L or less, or 30 L or less from the viewpoint of efficiency and economy, but 80 L or more, 90 L or more, and 100 L. It may be the above or more.
  • the shape of the culture vessel 10 is not particularly limited, and for example, a columnar, prismatic, or bag-shaped one can be used. Further, the side surface and the bottom surface of the culture vessel 10 are preferably made of a material, color, and shape that allow the irradiation light emitted from the image pickup unit 360 to pass through for the image pickup of the suspension by the image pickup unit 360, which will be described later. Further, for the same reason, other components (for example, the above-mentioned heater and the like) arranged around the culture vessel 10 are located at positions different from the path of the irradiation light emitted from the image pickup unit 360 (out of the path). It is preferable that the culture vessel 10 is arranged on at least one of the side surface and the bottom surface of the culture vessel 10.
  • a suspension containing cells is housed in the culture vessel 10 and subjected to suspension culture.
  • various culture carriers depending on the type of cells to be cultured are also mixed in the suspension.
  • the culture carrier for example, microbeads having a diameter of several hundred ⁇ m are known as microcarriers used for suspension culture of cells.
  • the drive of the drive device 20 may be stopped for a certain period of time at the time of initial introduction of the culture carrier into the culture container 10 or immediately after, depending on the type, state, etc. of the cells, and is intermittent. It may be driven or may be continuously driven. The details of intermittent drive and continuous drive will be described later.
  • the material of the culture carrier may be, for example, an organic substance, an inorganic substance, or a composite material thereof, and may be either soluble or insoluble.
  • an organic substance for example, as an organic substance, for example, synthesis of polystyrene, polyester, polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, (meth) acrylic polymer, (meth) acrylamide polymer, silicone polymer, epoxy resin, urethane resin and the like.
  • examples thereof include, but are not limited to, natural polymers such as polymers, cellulose, dextran, collagen, polygalacturonic acid, polyarginic acid, gelatin and proteins.
  • the inorganic substance include, but are not limited to, glass, ceramics, metals, alloys, metal oxides and the like.
  • one containing polystyrene may be used as the culture carrier of one embodiment.
  • a cationic functional group may be introduced on the surface of the culture carrier.
  • the cationic functional group include a group containing a substituted or unsubstituted amino group such as a dimethylamino group, a diethylamino group and an amino group.
  • a cell adhesion polymer may be arranged on the surface of the culture carrier.
  • collagen, gelatin, alginic acid, Matrigel TM (BD Biosciences), hyaluronic acid, laminin, fibronectin, vitronectin, elastin, heparan sulfate, dextran, dextran sulfate, chondroitin sulfate and the like are arranged. good.
  • the culture carrier preferably contains a spherical culture carrier.
  • the culture carrier may be a porous culture carrier having pores inside or a culture carrier having no cells inside.
  • the average particle size (D50) of the culture carrier is, for example, 50 to 1,000 ⁇ m, preferably 100 to 500 ⁇ m, and more preferably 150 to 250 ⁇ m from the viewpoint of promoting cell proliferation.
  • the average particle size of the culture carrier is a value measured as the median diameter (D50) in physiological saline or a medium.
  • the average particle size of the culture carrier can be measured by a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device.
  • the concentration of the culture carrier in the suspension can be appropriately adjusted based on the shape, size, surface area, etc. of the culture carrier, and is, for example, 0.01 to 100 g / L, 0.5 to 50 g / L, or It can be 1 to 20 g / L.
  • cell proliferation (suspension culture) progresses with the passage of time in the culture vessel 10, a cell complex which is a complex of cells and a culture carrier is formed, and the cells are on the cell complex ( Proliferate on culture carriers).
  • a cell mass (aggregate) formed by aggregating a plurality of cells, a culture carrier to which the cells are not adhered, and the like (additional culture carrier described later). May be included).
  • the adherend may contain, for example, cells, a culture carrier, or the like, and the mass may include, for example, the above-mentioned cell mass, cell complex, or the like.
  • the mass may be a floating single cell.
  • the words of the cell distribution information value and the carrier distribution information value described later can be read as the mass distribution information value, and the cell distribution information difference value and the carrier distribution information difference described later can be read.
  • the wording of value can be read as a difference in mass distribution information.
  • the driving device 20 for example, a generally known shaking machine as shown in FIG. 4 may be used, and the suspension may be shaken by shaking the culture vessel 10 from the outside by the shaking machine. .. Therefore, in the present disclosure, “swinging” can include any movement mode in which the suspension is shaken, such as stirring and shaking. Similarly, in the present disclosure, the “swing speed” can include speeds relating to any motion mode in which the suspension is shaken, such as stirring speed, shaking speed, and the like.
  • the drive device 20 receives a command from a control device 40 described later that controls the swing speed (stirring speed) of the drive source (in the case where the stirrer is used as the drive device 20, the motor 21 shown in FIG. 1).
  • a receiving unit (not shown) is provided separately.
  • the drive device 20 can transmit the swing speed corresponding to the command of the control device 40 to the drive source.
  • the measuring device 30 is in the process of culturing at least one of the cell distribution information value for cells and the carrier distribution information value for a culture carrier in at least a part of the region in the suspension in the culture vessel 10. It is measured (calculated).
  • the cell distribution information value can be rephrased as, for example, the number of living cells or the concentration of living cells in the suspension in at least a part of the region, but is not limited thereto. That is, the cell distribution information value may be a value indicating how much live cells are distributed in the suspension of at least a part of the region, and in some cases, it is formed by agglomeration of a plurality of cells. It may be the number of cell clusters to be formed.
  • the carrier distribution information value can be translated into, for example, the number of cultured carriers in the suspension or the concentration of the cultured carriers in at least a part of the region, but is not limited thereto. That is, the carrier distribution information value may be a value indicating how much the culture carrier is distributed in the suspension of at least a part of the region.
  • the first measuring device 300 as shown in FIG. 2 or the like can be used as the measuring device 30 of the cell culture device 1 according to the embodiment.
  • the first measuring device 300 described in detail below can measure only the cell distribution information value, but the second measuring device 350 according to the modification 1 described later can measure both the cell distribution information value and the carrier distribution information value. It is possible to measure.
  • Whether to use the first measuring device 300 or the second measuring device 350 described later as the measuring device 30 may be appropriately determined based on the cell type to be cultured, the size of the culture container 10, and the like.
  • the first measuring device 300 is suitable for directly observing (managing) the number of living cells or the concentration of living cells, and the second measuring device 350 directly observes (manages) a cell mass or a cell complex. ) Is suitable.
  • the first measuring device 300 includes a substantially rod-shaped main portion 301 inserted into the suspension in the culture vessel 10 in the region P surrounded by the dotted line in FIG. 2, and the same. Based on an electrode 310 provided on the main portion 301 that oscillates an electric signal RF of a predetermined frequency to form an electric field in the suspension of the region P, and the amount of live cells Ce polarized in the formed electric field. Based on the capacitance measurement unit 320 that measures the capacitance (capacitance) in the electric field and the capacitance measured by the capacitance measurement unit 320, the cell distribution information value in the region P (specifically, the living cell in the region P).
  • the main unit 301 includes at least one of a conductivity measuring unit 340 for measuring the conductivity of the suspension in the region P and a pH measuring unit 341 for measuring the pH of the suspension in the region P, or these. Both may be arranged.
  • a conductivity measuring unit 340 and the pH measuring unit 341 generally known known ones can be used.
  • a plurality of main portions 301 may be provided, and correspondingly, the electrode 310, the capacitance measuring unit 320, and the conductivity
  • a plurality of rate measuring units 340, pH measuring unit 341, and the like may also be provided.
  • the frequency of the electric signal RF oscillated from the electrode 310 is not particularly limited, but for example, one of 50 kHz to 20 MHz, preferably 100 kHz to 1 MHz, and more preferably 400 kHz to 600 kHz can be used. It is preferable that electric signals having a plurality of types of frequencies are oscillated from the electrode 310. By oscillating electric signal RF of various frequencies from the electrode 310, it is possible to measure the number of viable cells or the concentration of viable cells for each viable cell having various particle sizes, and thus it is included in the suspension of the region P. Accurate viable cell number or viable cell concentration can be measured.
  • the location of the region P in the suspension where the electric field is formed by the electrode 310 and the capacitance is measured by the capacitance measuring unit 320 is higher than the liquid level of the suspension when the suspension is housed in the culture vessel 10. As long as it is in the lower position, it may be in any position in the depth direction inside the culture vessel 10.
  • the location of the region P may be the central portion in the culture vessel 10 in the depth direction or the bottom portion 10x in the culture vessel 10, as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the number of regions P in the suspension may be provided at only one location in the culture vessel 10 or at a plurality of locations. When a plurality of regions P are provided in the culture vessel 10, they may be arranged at different positions or at the same position in the depth direction in the culture vessel 10.
  • the portion for measuring the capacitance is measured at a plurality of points in the culture vessel 10.
  • the first measuring device 300 is used for the plurality of regions. It may be designed to have a plurality of electrodes 310 corresponding to the locations and a plurality of capacitance measuring units 320 (and a main unit 301 corresponding to these).
  • the first measuring device 300 can accurately calculate the number of living cells or the concentration of living cells in the suspension.
  • the device for measuring the number of living cells or the concentration of living cells using capacitance is already known (for example, Harriet E. Cole et al., “The Application”. Of Dielectric Spectroscopy and Biocalorimetry for the Monitoring of Biomass in Immobilized Mammalian Cell Cultures ”, Processes 2015, 3, 384-405, etc.), so further detailed description of the first measuring device 300 will be omitted.
  • the cell distribution information value (number of living cells or concentration of living cells) calculated by the main body 330 of the first measuring device 300 is obtained by the control device 40 described later at a predetermined time interval (for example, an interval of a predetermined unit time). Will be sent.
  • Control device 40 The control device 40 according to the embodiment controls the drive of the drive device 20 based on at least one of the cell distribution information value and the carrier distribution information value measured by the measuring device 30. Further, as will be described later, the control device 40 can be regarded as a monitoring device because it also has a function of monitoring the progress of inter-carrier transfer of cells on the cell complex onto the additional culture carrier.
  • the control device 40 according to the embodiment may use, for example, general hardware to which a central processing unit (CPU), a main storage device, an input / output interface, an input device, an output device, and the like are connected by a data bus or the like. can. As shown in FIG. 1, the control device 40 may be provided separately from the measuring device 30 as a terminal device, or at least a part of the measuring device 30 (for example, the main body 330 in the first measuring device 300 described above). ) And the control device 40 may be integrally configured.
  • CPU central processing unit
  • the function of the control device 40 is mainly composed of a communication unit 41, a storage unit 42, a determination unit 43, and an output unit 44.
  • the communication unit 41 receives the cell distribution information value from the measuring device 30 (the first measuring device 300 in one embodiment), and transmits the received cell distribution information value to the storage unit 42. Further, as will be described later, the communication unit 41 gives the drive device 20 a control command for the drive device 20 to determine (calculate) the swing speed of the drive device 20 determined (calculated) by the output unit 44 based on the determination result of the determination unit 43. It can be transmitted (the drive device 20 is equipped with a function of receiving a control command from the communication unit 41).
  • the storage unit 42 can store the cell distribution information value received from the communication unit 41, the control command for the driving device 20, the threshold value described later, and the like.
  • the determination unit 43 receives (memory) from the measuring device 30 in the mode of advancing normal cell culture (also referred to as “culture mode” or “second mode” in the present disclosure).
  • the rate of change of the cell distribution information value per predetermined unit time (hereinafter, also simply referred to as “change rate”) is monitored based on the cell distribution information value (remembered by the unit 42). Further, the determination unit 43 compares the rate of change with a threshold value preset for the rate of change, and determines the relationship between the rate of change and the threshold value every predetermined unit time. For example, the determination unit 43 determines whether the rate of change is equal to or greater than the threshold value or is less than the threshold value.
  • the rate of change for example, when the predetermined unit time is set to 1 hour (60 minutes), the cell distribution information value at the start of the 1 hour and the end time (that is, 60 minutes after the start). By comparing with the cell distribution information value of the above, the rate of change of the cell distribution information value in the one hour can be calculated. Further, for example, when the predetermined unit time is set to 1 hour (60 minutes), a total of 7 times (that is, at the start time, 10 minutes later, 20 minutes later, 30 minutes later) every 10 minutes from the start of the 1 hour.
  • the rate of change in capacitance per predetermined unit time may be used instead of the rate of change in the cell distribution information value per predetermined unit time. ..
  • the measuring device 30 uses the measured capacitance information (capacitance value) together with the cell distribution information value calculated by the main body 330 or in place of the cell distribution information value calculated by the main body 330. It may be transmitted to the control device 40 described later at a predetermined time interval (for example, an interval of a predetermined unit time) (hence, in the present disclosure, the “change rate of cell distribution information value” also includes a “capacitance change rate”. It shall be included).
  • the predetermined unit time regarding the rate of change is not particularly limited, but may be appropriately set, for example, between 10 minutes and 24 hours.
  • the rocking speed of the drive device 20 is finely controlled to maximize the yield and efficiency of the cells to be cultured (the aggregate of cells to be cultured is also referred to as "cell group" in the present disclosure). From this point of view, it is preferable that the predetermined unit time is, for example, 30 minutes to 1 hour.
  • the threshold value for example, one is set to "0%” with respect to the above-mentioned change rate (the threshold value in this case is also referred to as "first threshold value").
  • the rate of change of 0% means that the above-mentioned cell distribution information value to be measured is constant at a predetermined unit time (at the start and end of the predetermined unit time), and the rate of change is If it is larger than 0%, it means that the cell distribution information value is increasing, and if the rate of change is less than 0%, it means that the cell distribution information value is decreasing.
  • the determination unit 43 described above determines, for example, that cell proliferation is "normal” when the rate of change is 0% or more (first threshold value or higher), and when the rate of change is less than 0% (less than the first threshold value). Cell proliferation can be determined to be "abnormal". The specific contents of the determination of "normal” and "abnormal” may be changed as appropriate.
  • another threshold value in addition to the above-mentioned first threshold value, another threshold value (another threshold value in this case is also referred to as a "second threshold value”) may be further set to a value larger than 0%.
  • the second threshold value can be set, for example, for any value in the range of 10% to 90% of the rate of change.
  • the determination unit 43 determines that the cell proliferation is "normal” when the rate of change is equal to or higher than the second threshold value, and the cell proliferation is “slightly” when the rate of change is equal to or greater than the first threshold value and less than the second threshold value.
  • cell proliferation can be determined to be "abnormal".
  • the specific determination contents of "normal”, “slightly low", and "abnormal” may be changed as appropriate.
  • the output unit 44 determines the value of the swing speed of the drive device 20 (in the case where the stirrer is used as the drive device 20, the stirring speed) based on the determination result of the determination unit 43 described above.
  • the relationship between the determination result of the determination unit 43 and the swing speed of the drive device 20 determined by the output unit 44 will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
  • the length of the predetermined unit time (predetermined unit time A to predetermined unit time J in FIG. 6 and predetermined unit time A to predetermined unit time I in FIG. 7) is all constant (for example,). It should be understood that the end time and the start time of the adjacent predetermined unit time are substantially the same (that is, the end time of the predetermined unit time A and the start time of the predetermined unit time B). Substantially the same).
  • the output unit 44 is "normal” (the rate of change is the first threshold value "0" or more” as described above. )
  • a new rocking speed is output so as to increase the rocking speed of the drive device 20 at the time of the judgment (that is, when the predetermined unit time A) (note that the new rocking speed is output).
  • the time point is the start time of the next predetermined unit time B).
  • the determination unit 43 is "abnormal" as described above (the rate of change is less than the first threshold value "0"). If it is determined, a new swing speed is output so as to reduce the swing speed of the drive device 20 at the time of the determination (that is, at the time of the predetermined unit time E) (note that a new swing speed is output). The time point is the start time of the next predetermined unit time F).
  • the rate of change becomes equal to or higher than the first threshold value (the rate of change is the first threshold value "0") as a result of executing the reduction of the swing speed
  • the determination unit 43 determines that it is "normal". As in the case, a new swing speed that increases the swing speed of the drive device 20 is output (see the predetermined unit time F to the predetermined unit time G in FIG. 6).
  • the output unit 44 stops driving the drive device 20 when the determination unit 43 determines that the determination for each predetermined unit time is "abnormal" (that is, the rate of change is less than the first threshold value) a plurality of times in a row. Therefore, the swing speed 0 is output (see the predetermined unit time G to the predetermined unit time J in FIG. 6).
  • the determination of the predetermined unit time is determined to be "abnormal” a plurality of times in a row, the living cells are caused by the occurrence of contamination such as germs in the culture vessel 10 and the shaking speed of the driving device 20 being too fast. It is necessary to stop the cell culture immediately because there is a possibility that a problem may occur due to damage to the cells.
  • the above-mentioned "multiple times in a row” means that the determination for each predetermined unit time may be two times in a row, three times in a row, or four or more times in a row. It may be appropriately set according to the cell type and the culture conditions. In one embodiment, the above-mentioned is based on the measured value of at least one of the conductivity in the suspension measured by the conductivity measuring unit 340 and the pH of the suspension measured by the pH measuring unit 341. You may try to grasp the problem such as.
  • a second threshold value Y is set in addition to the above-mentioned first threshold value as a threshold value for the rate of change (Xt) will be described with reference to FIG. 7.
  • the determination unit 43 is "slightly low” as described above (change rate Xt is "Y> Xt ⁇ "). If it is determined to be "0"), a new rocking speed is output so as to increase the rocking speed of the drive device 20 at the time of the judgment (at the time of the predetermined unit time A) (note that the new rocking speed is calculated).
  • the output time is the start time of the next predetermined unit time B).
  • the determination unit 43 is “normal” as described above (change rate Xt is “Y ⁇ Xt”). If it is determined, the rocking speed at the time of the determination (at the time of the predetermined unit time D) is maintained.
  • the output unit 44 determines that the determination unit 43 is “abnormal” (change rate Xt is “Xt ⁇ 0”) as described above.
  • a new rocking speed is output so as to reduce the rocking speed at the time of the judgment (at the time of the predetermined unit time F) (note that the time when the new rocking speed is output is the next time. It is the start of the predetermined unit time G).
  • the output unit 44 has a swing speed of 0 in order to stop the drive device 20. Is output.
  • the specific rocking speed of the driving device 20 and the degree of increase / decrease in the rocking speed are appropriately set according to the cell type, the capacity of the culture vessel 10, and the like. do it.
  • the specific rocking speed is 10 mm / s to 100 mm / s, preferably 20 mm / s to 80 mm / s. , More preferably in the range of 30 mm / s to 60 mm / s.
  • the swing speed at this time means the rotation speed of the stirring blade 23 when the stirrer is used as the drive device 20, and the above swing speed is used as the moving distance of the outer peripheral end of the stirring blade 23. It may be converted into a rotation speed.
  • FIG. 8 is a flow chart showing an example of a part of the operation performed in the cell culture apparatus 1 according to the embodiment.
  • 9 and 10 are diagrams showing changes in capacitance and the number of living cells over time with respect to the proliferation status of cells (for example, mesenchymal stem cells) by the cell culture apparatus 1 according to the embodiment.
  • the first threshold value and the second threshold value described above are preset as the threshold value.
  • the dotted line indicates the capacitance value (pF / cm)
  • the black circle indicates the number of living cells (cells / mL).
  • the cells to be cultured and the culture carrier are housed in the culture vessel 10 containing the medium, and the suspension culture is started. Then, after a lapse of a predetermined time, in step (hereinafter referred to as “ST”) 500, a suspension containing at least a cell complex which is a complex of cells and a culture carrier is formed (contained) in the culture vessel 10. (Accommodation process).
  • the drive device 20 swings the suspension in the culture vessel 10 by a predetermined drive method (stop for a certain period of time, intermittent drive, continuous drive, etc.) (rocking step).
  • the swing of the suspension by the drive device 20 may be started before the ST500.
  • the measuring device 30 measures the cell distribution information value (number of living cells or living cell concentration) in at least a part of the region (region P) in the suspension (the number of living cells or the concentration of living cells). Measurement process).
  • the carrier distribution information value described in detail in the modification described later may be measured by the measuring device 30 (second measuring device 350).
  • the measuring device 30 transmits the measured cell distribution information value (live cell number or live cell concentration) to the control device 40.
  • the measuring device 30 controls the measured carrier distribution information value (number of cultured carriers or culture carrier concentration) 40. May be sent to.
  • the determination unit 43 of the control device 40 relates the rate of change of the cell distribution information value per predetermined unit time to a preset threshold value (for example, the above-mentioned first threshold value and second threshold value). Is determined every predetermined unit time, and the determination result is transmitted to the output unit 44.
  • a preset threshold value for example, the above-mentioned first threshold value and second threshold value.
  • the output unit 44 of the control device 40 determines the swing speed of the drive device 20 based on the judgment result of the determination unit 43 (swing speed determination step).
  • the communication unit 41 of the control device 40 outputs the swing speed of the drive device 20 determined by the output unit 44 to the drive device 20 as a control command to the drive device 20 (output step). ..
  • the drive device 20 outputs the swing speed according to the control command.
  • the cell culture apparatus 1 repeats each operation related to ST502 to ST506 as long as the cell culture process is continued (ST507). That is, in ST502 to ST506, the control device 40 controls the drive of the drive device 20 as the culture mode.
  • the rate of change of the cell distribution information value becomes constant at "0" for a predetermined period regardless of the shaking speed of the driving device 20, or In the middle of culturing, when the determination by the determination unit 43 for each predetermined unit time becomes "abnormal" a plurality of times in succession, a series of operations is terminated (stopped).
  • the rate of change (rate of change in capacitance) in a predetermined unit time is equal to or higher than the preset second threshold value (Y described above) over the time t1 to t2, it is driven during this period.
  • the rocking speed (rotational speed of the stirring blade) of the device 20 increases every predetermined unit time (every hour).
  • the rate of change is also increased to the second threshold value or higher. From this, it is understood that the sedimentation of cell masses, cell complexes and the like is suppressed in the culture vessel 10, and cell proliferation (production of cell groups) is efficiently executed.
  • the rate of change of the capacitance is "0" over a certain period regardless of the swing speed of the drive device 20, so that the cell proliferation (production of the cell group) is substantially completed (the production of the cell group). It is understood that the number of living cells has reached the target value).
  • FIG. 9 shows a place where the capacitance value temporarily drops, but this is a temporary fluctuation in the capacitance value due to the culture medium exchange, and the swing speed of the drive device 20 is increased. It should be added that it does not affect the control.
  • the case shown in FIG. 10 is basically the same as the case shown in FIG. 9, but the rate of change of the capacitance sharply decreases near the time t3, and after the time t3.
  • the rate of change is less than the first threshold value (0) (abnormal) when the determination for each predetermined unit time is performed a plurality of times in succession. Therefore, in the case shown in FIG. 10, the control device 40 is finally set to 0 in order to stop the swing speed of the drive device 20.
  • a separate threshold value may be further set for a value (for example, -10%) in which the rate of change is less than 0. good.
  • the cell culture apparatus 1 can appropriately stop the culture when it is determined to be abnormal, so that the cause of the determination of abnormality can be investigated, unnecessary progress of culture can be prevented, and the like. It is useful in terms of time efficiency from the viewpoint of.
  • FIG. 11 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the cell culture device 1 according to the modified example 1 in the case where the second measuring device 350 is used as the measuring device 30.
  • the cell culture device 1 according to the modified example 1 is substantially the same as the cell culture device 1 according to the embodiment described above, but the second measurement device 350 is applied instead of the first measurement device 300. be. Therefore, in the cell culture device 1 according to the modified example 1, the details of the second measuring device 350 will be described as follows, and the detailed description of other components will be omitted.
  • the second measuring device 350 applied to the cell culture device 1 according to the first modification captures an image of the culture carrier (reference numeral MC in FIG. 11) contained in the suspension of at least a part of the region in the culture vessel 10. It may have an image pickup unit 360 for acquiring an image (which may be a moving image), and a main body unit 370 for measuring a carrier distribution information value in the region based on the image captured by the image pickup unit 360. can.
  • the "measurement" of the carrier distribution information value by the second measuring device 350 includes “calculating" the carrier distribution information value based on the image.
  • the culture carrier MC when the culture carrier MC is mixed in the suspension, the cells (adherent cells) proliferate mainly on the culture carrier MC, so that the cell complex is a complex of the cells and the culture carrier MC.
  • the body will be formed.
  • the image pickup unit 360 a generally known image sensor or the like that can continuously image an object at predetermined intervals and acquire a two-dimensional or three-dimensional image can be used.
  • the imaging unit 360 may be a large one capable of uniformly imaging the inside of the culture vessel 10 in the depth direction, or as shown in FIG. 11, a plurality of (for example, in FIG. 11) may be used. 4) small imaging units 361 to 364 may be arranged side by side with respect to the culture vessel 10 in the depth direction, or these four imaging units 361 to 364 may be arranged on the outer peripheral surface of the culture vessel 10.
  • the imaging unit 361 is the “12 o'clock position”
  • the imaging unit 362 is the “3 o'clock position”
  • the imaging unit 363 is the “6 o'clock position”
  • the imaging unit 364 is the "9 o'clock position”
  • the main body unit 370 continuously obtains the images acquired by the image pickup unit 360, recognizes the culture carrier MC contained in the image, and then determines the number of the culture carrier MC included in the image. , It has a function of being able to be counted as a carrier distribution information value. Specifically, the counting of the carrier distribution information value by the main body unit 370 is based on, for example, continuously obtaining an image acquired by any one of the image pickup units 361 to 364 and taking the image. It may be executed. Alternatively, the counting of the carrier distribution information values by the main body unit 370 is based on, for example, the images acquired by at least two of the image pickup units 361 to 364 continuously obtaining the images acquired from each image pickup unit.
  • the average value thereof may be calculated as the final carrier distribution information value. Further, even if the main body portion 370 has a function of counting the number of cells in the complex of cells and the culture carrier MC as a cell distribution information value by the imaging unit 360 (imaging units 361 to 364). good.
  • the main body unit 370 transmits the number of culture carrier MCs or the culture carrier concentration calculated as described above to the control device 40, and the control device 40 executes the same processing and control as in one embodiment. As described above, when the number of cells in the cell complex can be counted, the main body portion 370 replaces the number of cells with the number of culture carrier MCs or with the number of culture carrier MCs. It can also be transmitted to the control device 40.
  • the second measuring device 350 when the second measuring device 350 calculates the number of culture carrier MCs (or the culture carrier concentration) as the carrier distribution information value, the change in the carrier distribution information value per predetermined unit time.
  • a third threshold value for the rate (corresponding to the first threshold value in one embodiment) will be set.
  • a fourth threshold value (corresponding to the second threshold value in one embodiment) for the rate of change of the carrier distribution information value per predetermined unit time may be further set in advance. Therefore, the determination by the determination unit 43 in the modification 1 is executed based on the rate of change of the carrier distribution information value per predetermined unit time.
  • the third threshold value and the fourth threshold value may be the same as or different from the first threshold value and the second threshold value in one embodiment.
  • the second measuring device 350 uses the number of cultured carrier MCs (or the concentration of the cultured carrier) as the carrier distribution information value and the number of cells as the cell distribution information value (cells on the cell complex).
  • the second measuring device 350 may transmit both the cell distribution information value and the carrier distribution information value to the control device 40.
  • the determination variation by the determination unit 43 of the control device 40 in the modification 1 increases, and for example, it is possible to set as shown in Table 1 below.
  • the cell distribution information value and the carrier distribution information value when set as shown in Table 1 below are, for example, captured by the second image pickup unit 363 from the top or the third image pickup unit 362 from the top in FIG. It shall be acquired based on the image to be used.
  • the rocking speed of the drive device 20 corresponding to each determination regarding the situations 1 to 5. Can be set in advance, so that the swing speed of the drive device 20 can be finely controlled. Therefore, it is possible to efficiently suppress the sedimentation of the cell complex or the like in the culture vessel 10 and further improve the yield and time efficiency with respect to the production of the cell group.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of an image captured by the imaging unit 360 in the cell culture apparatus 1 according to the modified example 2.
  • the cell culture device 1 according to the modified example 2 is physically the same as the cell culture device 1 according to the modified example 1 shown in FIG. 11 described above, but was acquired by the imaging unit 360.
  • the usage mode of the image by the main body is different from that of the first modification. That is, the function of the main body is slightly different between the modified example 1 and the modified example 2. Therefore, for convenience, the measuring device 30 used in the modified example 2 is referred to as a second measuring device 351 and the main body portion of the second measuring device 351 is referred to as a main body portion 371.
  • the imaging unit 360 As the imaging unit 360 according to the second modification, a plurality of small ones (for example, four in FIG. 11) may be used as shown in FIGS. 11 and 12, or one image pickup unit 360 may be used. A large imaging unit 360 may be used. Then, for example, when the image pickup unit 360 is four small image pickup units 361 to 364 (or at least two of these image pickup units) as shown in FIGS. 11 and 12, each of these image pickup units 361 To 364 image the regions Q1 to Q4 (or at least two regions of the regions Q1 to Q4) of the corresponding suspension.
  • the image pickup unit 360 is four small image pickup units 361 to 364 (or at least two of these image pickup units) as shown in FIGS. 11 and 12, each of these image pickup units 361 To 364 image the regions Q1 to Q4 (or at least two regions of the regions Q1 to Q4) of the corresponding suspension.
  • each image pickup unit 361 to 364 transmits the image captured and acquired in each area to the main body unit 371.
  • the main body portion 371 measures each carrier distribution information value in the regions Q1 to Q4 (or at least two regions among these regions), and transfers each measured carrier distribution information value to the control device 40. Send.
  • the control device 40 for acquiring each carrier distribution information value in the regions Q1 to Q4 (or at least two regions of these regions) from the main body portion 371 is, for example, a carrier in the region Q3 (corresponding to the first region).
  • the distribution information value (first carrier distribution information value) and the carrier distribution information value (second carrier distribution information value) in the region Q1 (corresponding to the second region) are compared and calculated to calculate the carrier distribution information difference value. do.
  • the carrier distribution information difference value is obtained, for example, by subtracting the second carrier distribution information value from the first carrier distribution information value.
  • the cultured carrier is suspended. Since it is considered to be uniformly dispersed in the liquid, it can be judged as "normal”, and if the subtracted value is significantly lower than 0, it is considered that the culture carrier has settled, etc., so it is "abnormal". Can be determined. Therefore, it is possible to efficiently suppress the sedimentation of cell masses, cell complexes and the like in the culture vessel 10, and further improve the yield and time efficiency of the production of cell groups.
  • FIG. 13 is a schematic view schematically showing the configuration of the cell culture apparatus 1 according to the modified example 3.
  • the cell culture in the present disclosure is basically managed in two modes, a culture mode (second mode) described as described above and a carrier-to-carrier transfer mode (first mode) described below.
  • the process of the culturing process in addition to the culturing carrier (also referred to as “initial culture carrier” for convenience in the present disclosure) mixed in the suspension at the start of the culturing process, the process of the culturing process. (On the way), a new culture carrier (also referred to as "additional culture carrier” for convenience in the present disclosure) is added to the suspension. As a result, the cells initially present (adhering) on the culture carrier are transferred (migrated) onto the additional culture carrier, and the yield (production) of the aggregate (cell group) of the cultured cells is improved. be able to.
  • the culturing carrier also referred to as “initial culture carrier” for convenience in the present disclosure
  • efficient transfer of cells initially present on the culture carrier onto the additional culture carrier is to improve the yield of the cell group and time. It is important from the viewpoint of efficiency.
  • the additional culture carrier it is preferable to use a fresh culture carrier (unused culture carrier).
  • a suspension containing a predetermined amount of the initial culture carrier based on the shape, size, surface area, etc. of the culture carrier is used as a medium. It may be prepared by using or the like.
  • the concentration of the initial culture carrier in the suspension can be, for example, 0.01-100 g / L, 0.5-50 g / L, or 1-20 g / L.
  • the carrier-to-carrier transfer mode is to add an additional culture carrier to the suspension during the cell culture process to ensure that the cells originally present on the culture carrier are transferred onto the additional culture carrier. It means the mode of the control device 40.
  • the control device 40 in the cell culture device 1 described as described above can execute various controls and management as the carrier-to-carrier transfer mode in order to efficiently promote the carrier-to-carrier transfer.
  • control device 40 can determine the time point at which the additional culture carrier is put into the culture vessel 10 in the cell culture process.
  • the communication unit 41 of the control device 40 may receive cell distribution information from the measuring device 30 (which may be any of the above-mentioned first measuring device 300, second measuring device 350, and second measuring device 351). The value is received, and the received cell distribution information value is transmitted to the storage unit 42.
  • the determination unit 43 of the control device 40 can determine the time when the cell distribution information value reaches a preset set value as the time when the additional culture carrier is put into the culture vessel 10.
  • the preset value may be stored in the storage unit 42. Therefore, the determination unit 43 reads the set value from the storage unit 42, compares the cell distribution information value received via the communication unit 41 with the set value read from the storage unit 42, and thereby the cell distribution. It is possible to determine when the information value reaches the set value.
  • the additional culture carrier is put into the culture vessel 10 (in suspension), the suspension containing a predetermined amount of the additional culture carrier based on the shape, size, surface area, etc. of the additional culture carrier. Prepare the liquid using a medium or the like.
  • the concentration of the additional culture carrier in the suspension can be, for example, 0.01 to 100 g / L, 0.5 to 50 g / L, or 1 to 20 g / L.
  • the capacity of the suspension already contained in the culture vessel 10 or the capacity of the suspension already contained in the culture vessel 10 is taken into consideration in consideration of the capacity of the culture vessel 10.
  • the volume of the suspension containing the additional culture carrier may be adjusted as appropriate.
  • the set value preset for the cell distribution information value may be appropriately set based on an empirical rule. For example, as the set value, a set value V or a set value W as shown in FIG. 9 can be set. Thereby, the determination unit 43 can determine the time when the cell distribution information value reaches the set value A or the time when the set value B is reached as the time when the additional culture carrier is put into the culture vessel 10.
  • the control device 40 drives the drive device 20 in accordance with the transfer between carriers based on at least one of the cell distribution information value and the carrier distribution information value measured by the measuring device 30. Can be controlled.
  • the carrier-to-carrier transfer mode (first mode) is substantially started at the time when the additional culture carrier is put into the culture vessel 10, and ends when a predetermined condition is satisfied.
  • the determination of whether or not a predetermined condition is satisfied will be described in each variation.
  • the cell culture basically proceeds in the culture mode (second mode) unless the cell culture is stopped for some reason. I want to be understood.
  • the control device 40 in the first variation is the cell distribution information value at the first time point after the addition culture carrier is charged and the cell distribution information value after the first time point. Based on the first change value calculated by comparing with the cell distribution information value at the second time point, the progress of the intercarrier transfer of the cells on the cell complex onto the additional culture carrier is monitored, and the driving device 20 Drive can be controlled.
  • the communication unit 41 of the control device 40 is, for example, a cell in a certain region (for example, region P in FIG. 2) in the suspension from the first measuring device 300 or the second measuring device 350 described above.
  • the number of living cells (or the concentration of living cells) as a distribution information value can be continuously obtained.
  • the determination unit 43 of the control device 40 determines the number of viable cells (live cell concentration) in a certain region at the first time point after the addition of the additional culture carrier, and the certain region at the second time point after the first time point.
  • the first time point may be any time point immediately after the addition of the additional culture carrier, and may be set automatically or manually.
  • the second time point may be any time point after the first time point, for example, "x 1 minute later", “x 2 minutes later”, “x 3 minutes later”, and so on.
  • the plurality of time points may be equal time intervals or different time intervals).
  • the first time point and the second time point can be understood as any time point in the carrier-to-carrier transition mode. Further, it should be understood that at least at the first time point and the second time point, the drive of the drive device 20 is not stopped and a predetermined swing speed is output.
  • the certain region may be the central portion when viewed in the depth direction of the culture vessel 10 or may be near the bottom surface of the culture vessel 10.
  • the cell culture process since the cell culture process has already proceeded for a certain period of time when the additional culture carrier is put into the suspension, it is normal for the cells to grow to a certain extent on the initial culture carrier. Is. That is, a cell complex of the culture carrier and the cells is initially formed.
  • the additional culture carrier is added in this state, the cell complex of the initial culture carrier and the cells and the additional culture carrier are mixed in the suspension.
  • the specific density of the cell complex between the initial culture carrier and the cells is significantly different from the specific density of the additional culture carrier. Therefore, when the suspension is shaken in a state where the cell complex of the initial culture carrier and the cells and the additional culture carrier are mixed, generally, the cell complex of the initial culture carrier and the cells is a culture container.
  • the additional culture carrier floats in the central portion when viewed in the depth direction of the culture vessel 10.
  • the cell complex is homogenized to some extent (specific gravity is homogenized). In other words, the cells adhere substantially uniformly to the initial culture carrier and the additional culture carrier. As described above, it is important to allow the cells to adhere to all the culture carriers substantially uniformly and then proceed with the culture process in the normal culture mode in order to improve the yield (production) of the cell group.
  • the determination unit 43 of the control device 40 is a drive device based on the relationship between the above-mentioned first change value and the first predetermined value set in advance (stored in the storage unit 42 in advance). It is determined whether the drive of 20 is driven in the carrier-to-carrier transition mode (first mode) or in the culture mode (second mode). For example, the determination unit 43 determines that the drive device 20 is driven in the carrier-to-carrier transition mode (first mode) until the above-mentioned first change value reaches the first predetermined value. On the other hand, the determination unit 43 estimates that the transfer between carriers has been completed when the above-mentioned first change value reaches the first predetermined value, and drives the drive device 20 in the culture mode (second mode). Is determined.
  • the first predetermined value can be appropriately determined and changed.
  • certain region is, for example, near the bottom surface of the culture vessel 10, at the first time point, the cell complex of the initial culture carrier and the cells tends to settle near the bottom surface, so that at the first time point, The cell distribution information value near the bottom surface is relatively large.
  • the cell complex or its specific gravity
  • the cell distribution information value near the bottom surface gradually decreases (changes). Therefore, the first predetermined value in this case is preset with respect to the degree of decrease in the cell distribution information value.
  • the cell complex of the initial culture carrier and the cells settles near the bottom surface at the first time point. Since it is easy, the cell distribution information value in the central portion at the first time point is a relatively small value. After that, as the transfer between carriers progresses, the cell distribution information value in the central part gradually increases (changes). Therefore, the first predetermined value in this case is preset with respect to the degree of increase in the cell distribution information value.
  • the determination unit 43 determines that the transfer between carriers has been completed when the first change value reaches the first predetermined value, and determines that the drive device 20 is driven in the culture mode. Based on each determination of the determination unit 43 in the culture mode, the output unit 44 outputs the swing speed as described in detail as described above to drive the drive device 20.
  • the output unit 44 determines.
  • the drive device 20 is controlled based on the rocking speed corresponding to the carrier-to-carrier transition mode.
  • the output unit 44 specifically drives the drive device 20 intermittently.
  • the intermittent drive means to execute the swing of the drive device 20 or stop the swing execution at predetermined time intervals. More specifically, the intermittent drive means that the swing of the drive device 20 is executed for a predetermined time and the swing of the drive device 20 is stopped for a predetermined time alternately. .. Alternately performing the swing may be a combination of the swing execution and the swing stop repeated two or more times (“execute swing” followed by “stop swing”. Is counted as one combination.)
  • the time corresponding to the execution of the swing and the time corresponding to the stop of the swing may be the same or different.
  • the time corresponding to the execution of the swing may always be the same or different between the times.
  • the time corresponding to the stoppage of the swing may always be the same or different.
  • the time to stop the shaking should be understood as the time to allow the suspension to stand in the culture vessel 10 to promote the transfer of cells between carriers.
  • the above-mentioned first time point and second time point are any of the times corresponding to the execution of the swing.
  • the swing speed of the drive device 20 in the case of "exercising swing" in the intermittent drive may be the same as or different from the specific swing speed of the drive device 20 described above.
  • the time corresponding to the execution of the rocking can be, for example, 0.5 to 60 minutes, preferably 1 to 20 minutes, and more preferably 3 to 10 minutes.
  • the time corresponding to the stop of the rocking may be, for example, 0.1 to 10 hours, preferably 0.5 to 6 hours, and more preferably 1 to 3 hours.
  • “execute shaking” and subsequent “stop shaking” "swing for 0.5 to 60 minutes” followed by "swing for 0.1 to 10 hours”.
  • “Stop shaking” is mentioned, and “” Shake for 1 to 20 minutes “and subsequent” Stop swinging for 0.5 to 6 hours "” is preferable, and “Swing for 3 to 10 minutes” is preferable. It is more preferable to "make it stop” and then "stop shaking for 1 to 3 hours”.
  • the time for performing intermittent drive (total time for performing "exercise of rocking" and subsequent "stopping rocking" two or more times) is, for example, 1 to 80 hours, preferably 10 to. It is 40 hours, more preferably 20 to 30 hours.
  • intermittent driving can be performed even at the start of the culture process in which the culture carrier is initially charged into the culture vessel 10 (in suspension) (intermittent driving in this case is, for convenience, convenience).
  • intermittent driving in this case is, for convenience, convenience.
  • the initial intermittent drive is performed for the purpose of encouraging the cells to adhere to the initial culture carrier.
  • the drive device 20 is driven (continuously driven) in the culture mode described as described above (after that, the carrier-to-carrier transition mode is triggered by the introduction of the additional culture carrier. Intermittent drive will be performed based on).
  • the continuous drive according to the culture mode means to continuously rock for a predetermined time.
  • the time for shaking (excluding the case where the culture is stopped due to the above-mentioned determination of "abnormality") is, for example, 1 to 14 days, preferably 2 to 10 days, and more preferably 3 to 7. It's a day.
  • shaking may be temporarily stopped due to addition of medium to the suspension, medium exchange, and the like.
  • temporary suspension means that the rocking is temporarily suspended due to processing such as addition of medium to the suspension or medium replacement, rather than simply allowing the suspension to stand still.
  • the swinging time does not have to be the sum of the swinging time before the temporary stop and the swinging time after the temporary stop. That is, the measurement may be performed by dividing the time during which the swing is performed by stopping the swing.
  • the above-mentioned intermittent drive and the above-mentioned continuous drive according to the culture mode may be continuously performed, or may include no swing for a predetermined time between the intermittent drive and the continuous drive. ..
  • the above-mentioned initial intermittent drive and the above-mentioned continuous drive according to the culture mode may be continuously performed, or may not fluctuate between the initial intermittent drive and the continuous drive for a predetermined time. May be included.
  • the predetermined time is, for example, 0.1 to 24 hours, preferably 0.5 to 5 hours, and more preferably 1 to 2 hours. Not shaking may be to allow the suspension to stand still.
  • the combination of the initial intermittent drive and the continuous drive may be repeated.
  • the cell distribution information value of a certain region was used for the determination of the determination unit 43, but in the second variation, the carrier distribution information value of a certain region is used as the cell distribution information of a certain region.
  • the two are different in that they are used for the determination of the determination unit 43 instead of the value.
  • the first variation and the second variation are basically the same.
  • the control device 40 in the second variation has the carrier distribution information value at the first time point after the addition culture carrier is charged and the carrier distribution information value after the first time point. Based on the second change value calculated by comparing with the carrier distribution information value at the second time point, the progress of the intercarrier transfer of the cells on the cell complex onto the additional culture carrier is monitored and driven. The drive of the device 20 can be controlled.
  • the communication unit 41 of the control device 40 is, for example, from the first measuring device 300 or the second measuring device 350, a certain region in the suspension (for example, the region P in FIG. 2).
  • the number of cultured carriers (or the concentration of the cultured carriers) as the carrier distribution information value in the above can be continuously obtained.
  • the determination unit 43 of the control device 40 determines the number of culture carriers (culture carrier concentration) in a certain region at the first time point after the addition of the additional culture carrier, and the certain region at the second time point after the first time point.
  • number of culture carriers as used herein means the total number of initial culture carriers and additional culture carriers.
  • culture carrier concentration means the total concentration of the initial culture carrier concentration and the additional culture carrier concentration.
  • the determination unit 43 of the control device 40 is a drive device based on the relationship between the above-mentioned second change value and the preset second predetermined value (stored in the storage unit 42 in advance). It is determined whether the drive of 20 is driven in the carrier-to-carrier transition mode (first mode) or in the culture mode (second mode). For example, the determination unit 43 determines that the drive device 20 is driven in the carrier-to-carrier transition mode (first mode) until the above-mentioned second change value reaches the second predetermined value. On the other hand, the determination unit 43 estimates that the transfer between carriers has been completed when the above-mentioned second change value reaches the second predetermined value, and drives the drive device 20 in the culture mode (second mode). Is determined.
  • the determination unit 43 determines that the transfer between carriers has been completed when the second change value reaches the second predetermined value, and also When determining that the drive device 20 is to be driven in the culture mode, the output unit 44 outputs the swing speed as described in detail as described above based on each determination of the determination unit 43 in the culture mode to drive the drive device. 20 will be driven.
  • the output unit 44 determines.
  • the drive device 20 is controlled based on the rocking speed corresponding to the carrier-to-carrier transition mode.
  • the drive control of the drive device 20 corresponding to the carrier-to-carrier transition mode is as described above.
  • the determination unit 43 in the second variation sets the driving device 20 as the carrier at the time of the determination when the timing of adding the additional culture carrier is automatically determined as described above.
  • the determination (decision) to start the driving in the inter-transition mode may be performed at the same time.
  • the output unit 44 can drive the driving device 20 in the carrier-to-carrier transition mode at the same time (substantially at the same time) when the additional culture carrier is charged into the culture container 10.
  • the drive control of the drive device 20 by the control device 40 according to the transfer between carriers may be a combination (added) of the first variation and the second variation.
  • the determination of the determination unit 43 is executed based on both the cell distribution information value and the carrier distribution information value.
  • the control device 40 in the third variation is at least a part (in the suspension) in the culture vessel 10 after the additional culture carrier is charged. Comparison operation between the first carrier distribution information value of the first region (of the plurality of regions) of the region and the second carrier distribution information value of the second region of at least a part of the regions. Based on the carrier distribution information difference value calculated by the above, it is possible to monitor the progress of the inter-carrier migration of the cells on the cell complex onto the additional culture carrier and control the drive of the drive device 20.
  • the control device 40 is, for example, from the second measuring device 351 according to the above-mentioned modification 2, the first carrier distribution information in the first region in the suspension in the culture vessel 10.
  • the number of cultured carriers (culture carrier concentration) as a value and the number of culture carriers (culture carrier concentration) as a second carrier distribution information value in the second region can be continuously obtained. Therefore, as described in detail in the second modification, the determination unit 43 of the control device 40 uses the carrier distribution information based on the first carrier distribution information value and the second carrier distribution information value acquired from the second measuring device 351. Differences can be calculated. It can be said that this carrier distribution information difference value represents the difference between the number of cultured carriers (culture carrier concentration) in the first region and the number of culture carriers (culture carrier concentration) in the second region at a certain time point.
  • the first region in the third variation can be, for example, the region Q3 (region imaged by the imaging unit 363) shown in FIG. 12 described in the modified example 2.
  • the second region in the third variation can be, for example, the region Q1 (region imaged by the imaging unit 361) shown in FIG. 12 described in the modified example 2.
  • the cell complex of the initial culture carrier and the cells and the additional culture carrier are mixed, and the suspension is shaken in this state.
  • the cell complex of the initial culture carrier and the cells settles near the bottom surface of the culture vessel 10 due to its large specific gravity, and the additional culture carrier is located in the central portion when viewed in the depth direction of the culture vessel 10. It will float. Therefore, the difference value (absolute value) of the carrier distribution information immediately after the additional culture carrier is added becomes a large value.
  • the transfer of cells on the initial culture carrier to the additional culture carrier that is, the transfer between carriers progresses (completes)
  • whether the cells are the initial culture carrier or the additional culture carrier is determined.
  • the cell complex of the cell and the culture carrier is homogenized to a certain extent (specific gravity is homogenized). Therefore, as the transfer between carriers progresses, the difference value (absolute value) of the carrier distribution information gradually becomes smaller, and finally becomes a value close to 0.
  • the determination unit 43 of the control device 40 is preset with the carrier distribution information difference value (previously stored in the storage unit 42) while monitoring the change in the carrier distribution information difference value described above. ) Based on the relationship with the predetermined value, it is determined whether the drive device 20 is driven in the carrier-to-carrier transition mode (first mode) or in the culture mode (second mode). For example, the determination unit 43 determines that the driving device 20 is driven in the carrier-to-carrier transition mode (first mode) until the above-mentioned carrier distribution information difference value reaches a preset predetermined value.
  • the determination unit 43 estimates that the transfer between carriers has been completed, and drives the driving device 20 in the culture mode (second mode). Judge that it is to be done.
  • the specific drive of the drive device 20 in the carrier-to-carrier transition mode and the specific drive of the drive device 20 in the culture mode are as described above.
  • the above-mentioned predetermined value set in advance for the carrier distribution information difference value can be appropriately set / changed. For example, as described above, as the transfer between carriers progresses, the carrier distribution information difference value gradually becomes a value close to 0, so that the above-mentioned predetermined value can be set to, for example, 0 or substantially 0.
  • the timing at which the determination unit 43 executes the determination as described above is at least when the drive device 20 is being driven, specifically, in the carrier-to-carrier transition mode. It is preferable that the driving device 20 is shaken even when the driving device 20 is intermittently driven.
  • the determination unit 43 in the case of the third variation is also driven at the time of this determination when the timing of adding the additional culture carrier is automatically determined as described above. It is also possible to simultaneously determine (determine) that the apparatus 20 is to be driven in the carrier-to-carrier transition mode. As a result, the output unit 44 can drive the driving device 20 in the carrier-to-carrier transition mode substantially at the same time when the additional culture carrier is charged into the culture container 10.
  • the drive device 20 uses the carrier distribution information value in the first region, the carrier distribution information value in the second region, and the carrier distribution information difference value calculated by comparing these. Whereas the drive control was executed, in the fourth variation, the cell distribution information value in the first region and the cell distribution information value in the second region are compared with each other to calculate the cells. The two are different in that the drive control of the drive device 20 is executed using the distribution information difference value. In other respects, the third variation and the fourth variation are substantially the same.
  • the control device 40 in the fourth variation is at least (in the suspension) in the culture vessel 10 after the additional culture carrier is charged.
  • the first cell distribution information value of the first region (of the plurality of regions) of a part of the region and the second cell distribution information value of the second region of the at least a part of the region are obtained. Based on the cell distribution information difference value calculated by the comparative calculation, it is possible to monitor the progress of intercarrier transfer of cells on the cell complex onto the additional culture carrier and control the drive of the drive device 20. can.
  • the control device 40 is, for example, from the first measuring device 300 described above or the second measuring device 351 according to the second modification, the first measuring device 40 in the suspension in the culture vessel 10. It is possible to continuously acquire the number of viable cells (live cell concentration) as the first cell distribution information value in the region and the viable cell number (live cell concentration) as the second cell distribution information value in the second region. can. Therefore, the determination unit 43 of the control device 40 calculates the cell distribution information difference value based on the first cell distribution information value and the second cell distribution information value acquired from the first measuring device 300 or the second measuring device 351. can do. It can be said that this difference in cell distribution information represents the difference between the number of living cells (living cell concentration) in the first region and the number of living cells (living cell concentration) in the second region at a certain time point.
  • the first region in the fourth variation can be, for example, the region Q3 (region imaged by the imaging unit 363) shown in FIG. 12 described in the modified example 2.
  • the second region in the fourth variation can be, for example, the region Q1 (region imaged by the imaging unit 361) shown in FIG. 12 described in the modified example 2.
  • the electrode 310 and the capacitance measuring unit 320 in the first measuring device 300 are used in the area Q1 and the capacitance measuring unit 320. It may be arranged in each region Q3.
  • the first cell distribution information value in the region Q3 corresponding to the central portion when viewed in the depth direction of the culture vessel 10 and the second cell distribution information value in the region Q1 corresponding to the vicinity of the bottom surface of the culture vessel 10 are compared.
  • the cell distribution information difference value by calculation (for example, subtraction), it is possible to monitor the difference in the number of living cells (living cell concentration) between the central portion and the vicinity of the bottom surface in the culture vessel 10.
  • the cell complex of the initial culture carrier and the cells and the additional culture carrier are mixed, and the suspension is shaken in this state.
  • the cell complex of the initial culture carrier and the cells settles near the bottom surface of the culture vessel 10 due to its large specific gravity, and the additional culture carrier is located in the central portion when viewed in the depth direction of the culture vessel 10. It will float. Therefore, the difference value (absolute value) of the cell distribution information immediately after the additional culture carrier is added becomes a large value.
  • the transfer of cells on the initial culture carrier to the additional culture carrier that is, the transfer between carriers progresses (completes)
  • whether the cells are the initial culture carrier or the additional culture carrier is determined.
  • the cell complex of the cell and the culture carrier is homogenized to a certain extent (specific gravity is homogenized). Therefore, as the transfer between carriers progresses, the difference value (absolute value) of the cell distribution information gradually becomes smaller, and finally becomes a value close to 0.
  • the determination unit 43 of the control device 40 is preset with the cell distribution information difference value (previously stored in the storage unit 42) while monitoring the change in the cell distribution information difference value described above. ) Based on the relationship with the predetermined value, it is determined whether the drive device 20 is driven in the carrier-to-carrier transition mode (first mode) or in the culture mode (second mode). For example, the determination unit 43 determines that the driving device 20 is driven in the carrier-to-carrier transition mode (first mode) until the above-mentioned cell distribution information difference value reaches a preset predetermined value.
  • the fourth variation As described above, also in the fourth variation, as in the third variation, by controlling the drive of the drive device 20 according to the transfer between carriers, it is possible to efficiently proceed with the transfer between carriers of cells. .. As a result, it becomes possible to culture cells (produce a cell group) with high yield and time efficiency. Further, as described above, the first variation to the fourth variation have been described respectively, but the drive control of the drive device 20 by the control device 40 according to the transfer between carriers is among the first variation to the fourth variation. Only one of these may be executed, or two or more of these variations may be combined and executed.
  • FIG. 14 is a flow chart showing an example of substantially all a series of operations performed in the cell culture apparatus 1.
  • FIG. 15 is a flow chart showing an operation regarding the inter-carrier transition mode of the cell culture apparatus 1 according to the first variation.
  • FIG. 16 is a flow chart showing an operation regarding the inter-carrier transition mode of the cell culture apparatus 1 according to the second variation.
  • FIG. 17 is a flow chart showing an operation regarding the inter-carrier transition mode of the cell culture apparatus 1 according to the third variation.
  • FIG. 18 is a flow chart showing an operation regarding the inter-carrier transition mode of the cell culture apparatus 1 according to the fourth variation.
  • the cell culture apparatus 1 generally executes a series of operations shown in FIG.
  • the series of operations shown in FIG. 14 it is possible to efficiently promote the transfer of cells between carriers, and as a result, it is possible to culture cells with high yield and time efficiency. It is possible to realize a method for producing a large cell group.
  • the series of operations of the cell culture apparatus 1 includes operations in the inter-carrier transition mode in addition to ST500 to ST507.
  • ST510 it is determined whether or not it is necessary to put the additional culture carrier into the culture vessel 10 (in suspension).
  • the control device 40 determines the time point at which the additional culture carrier is put into the culture vessel 10 in the cell culturing process. Therefore, the control device 40 is linked to this determination. (Determining unit 43) can execute the determination regarding ST510.
  • control device 40 of the cell culture device 1 drives the drive device 20 in the culture mode. To continue.
  • the mode between carriers is started based on the above-mentioned determination result of "YES" by ST510, and at the same time, the additional culture carrier is charged into the culture vessel 10 (in suspension) as ST511.
  • the measuring device 30 transmits the cell distribution information value at the first time point measured in ST512 to the control device 40, and the communication unit 41 of the control device 40 receives this.
  • the measuring device 30 transmits the cell distribution information value at the second time point measured by ST514 to the control device 40, and the communication unit 41 of the control device 40 receives this.
  • the determination unit 43 of the control device 40 compares the cell distribution information value at the first time point with the cell distribution information value at the second time point, calculates the first change value, and calculates the first change value. Whether to drive the drive device 20 in the inter-carrier transition mode (continue the inter-carrier transition mode) or in the culture mode (transition to the culture mode) based on the relationship between the above and the first predetermined value set in advance. Whether to let) is determined.
  • the output unit 44 determines the swing speed of the drive device 20 based on the determination result of the determination unit 43. For example, when it is determined by ST516 that the determination unit 43 is driven in the carrier-to-carrier transition mode, the output unit 44 determines a predetermined swing speed at any time so as to intermittently drive the drive device 20.
  • the rocking speed determined by the output unit 44 is output to the drive device 20 via the communication unit 41.
  • the drive device 20 is driven at the swing speed output from the output unit 44.
  • the cell culture apparatus 1 repeats each operation related to ST514 to ST518 until the determination unit 43 determines that the culture mode is to be driven (ST519).
  • the determination unit 43 determines that the culture mode is to be driven, the drive control of the drive device 20 transitions from the carrier-to-carrier transition mode to the culture mode, and returns to the operation after ST502 in FIG. 14 (and FIG. 8). do.
  • the mode between carriers is started based on the above-mentioned determination result of "YES" by ST510, and at the same time, the additional culture carrier is charged into the culture vessel 10 (in suspension) as ST531.
  • the first carrier distribution information value in the first region in the suspension is set by the measuring device 30 (for example, the second measuring device 351) as ST532. And the second carrier distribution information value in the second region is measured.
  • the measuring device 30 transmits the first carrier distribution information value and the second carrier distribution information value measured in ST532 to the control device 40, and the communication unit 41 of the control device 40 receives this. ..
  • the rocking speed determined by the output unit 44 is output to the drive device 20 via the communication unit 41.
  • the drive device 20 is driven at the swing speed output from the output unit 44.
  • the cell culture apparatus 1 repeats each operation related to ST532 to ST536 until the determination unit 43 determines that the culture mode is to be driven (ST537).
  • the drive control of the drive device 20 transitions from the carrier-to-carrier transition mode to the culture mode, and returns to the operation after ST502 in FIG. 14 (and FIG. 8). do.
  • the fourth variation is almost the same as the third variation as described above. Therefore, ST541 to ST547 shown in FIG. 18 correspond to the above-mentioned ST531 to ST537, respectively.
  • the portions described as “first carrier distribution information value”, “second carrier distribution information value”, and “carrier distribution information difference value” in the third variation are "first” respectively. All of them are common to the third variation except that they are changed to "cell distribution information value", “second cell distribution information value", and "cell distribution information difference value".
  • the numerical range indicated by using "-" indicates a range including the numerical values before and after "-" as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the upper or lower limit of the numerical range at one stage may be optionally combined with the upper or lower limit of the numerical range at another stage.
  • the term "process” is included in this term not only as an independent process but also as long as the intended action of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from other processes. ..

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Abstract

【課題】懸濁液中に培養担体を混入させて当該培養担体上で細胞を培養させる場合において、細胞の担体間移行を効率的に進めることで、高い収率性と時間効率性で細胞を培養することが可能な細胞培養装置、及び、細胞群を生産する方法を提供する。 【解決手段】細胞培養装置は、細胞と培養担体との複合体である細胞複合体を少なくとも含む懸濁液を収容する培養容器と、前記懸濁液を揺動させる駆動装置と、前記懸濁液中の少なくとも一部の領域における、前記細胞に関する細胞分布情報値、及び前記培養担体に関する担体分布情報値の少なくとも一方を測定する測定装置と、前記測定装置により測定される前記細胞分布情報値、及び前記担体分布情報値の少なくとも一方に基づいて、前記駆動装置の駆動を制御する制御装置と、を具備する。

Description

細胞培養装置、及び、細胞群を生産する方法
　本開示は、細胞培養装置、及び、細胞群を生産する方法に関する。
　生物医学的研究および臨床の分野においては、被検体から採取した試料を用いて生体外で培養した後、目的の試料（例えば、細胞や液性因子等）の選別および回収を経て、その後の研究および治療に用いることが行われる。例えば再生医療の分野においては、被検体から採取した細胞を培地中で増殖させた後、培地から、目的としない細胞や夾雑物を分離し、目的の細胞や液性因子を回収して使用する。
　ここで、細胞の培養プロセスにおいては、従前、多くの手作業が含まれていた。例えば、懸濁液中に培養担体を混入させて当該培養担体上で細胞を培養させる場合においては、培養プロセスの過程で新たな培養担体を懸濁液中に追加して、元々混入されていた培養担体上に存在する細胞を新たな培養担体上へと移動させて、培養細胞の収率を向上させる技術（一般に、「ｂｅａｄ　ｔｏ　ｂｅａｄ　ｔｒａｎｓｆｅｒ」、「担体間移行」等ともいわれる）が知られている（例えば、Martial Hervy, et al.、 “Long Term Expansion of Bone Marrow-Derived hMSCs on Novel Synthetic Microcarriers in Xeno-Free, Defined Conditions” （https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0092120））。この場合において、細胞が新たな培養担体上へと順調に移動しているかどうか、といった確認作業は、主に手作業で行われていた。
　上記以外においても、培養プロセス中、所定の時間間隔で懸濁液を採取して、該懸濁液中に含まれる細胞濃度又は細胞数を顕微鏡等で観察（測定）することで、培養が順調に進んでいるか、雑菌等のコンタミネーションが発生していないか、といった確認作業も、主に手作業で行われていた。
　しかしながら、培養プロセスにおいて頻繁な手作業が存在すると、懸濁液を頻繁に採取することに起因する培養細胞の収率低下や、雑菌等のコンタミネーションリスクの増加といった問題が生じる。昨今では、このような問題を低減する目的で、様々な自動化技術が提案されている。
　例えば、特開２０２０－５４２３４号公報には、撮像ユニットを用いて、懸濁液中に含まれる細胞（細胞塊）の統計データを取得する技術が開示されている。
　また、特開２０１０－９９０１１号公報及び特開２００６－３２０２２６号公報には、細胞の播種作業に際して、培養容器内の細胞の分布状態（分散状態）を、撮像装置を用いて測定したうえで、細胞の分布状態に応じて駆動装置による培養容器の揺動を制御する技術が開示されている。
　しかしながら、細胞を浮遊培養（大量培養）する場合、とりわけ、懸濁液中において細胞を培養担体に担持させて浮遊培養する場合においては、培養細胞（細胞群）の収率向上と時間効率性の観点から、手作業を介することなく、懸濁液中に元々混入されていた培養担体上に存在する細胞を新たな培養担体上へと効率的に移動させること、さらに、そのことを確実に確認して培養プロセスを進めることが求められる。
　そこで、様々な実施形態により、懸濁液中に培養担体を混入させて当該培養担体上で細胞を培養させる場合において、細胞の担体間移行を効率的に進めることで、高い収率性と時間効率性で細胞を培養することが可能な細胞培養装置、及び、細胞群を生産する方法を提供する。
　一態様に係る細胞培養装置は、細胞と、前記細胞が接着する被接着体との塊体を少なくとも含む懸濁液を収容する培養容器と、前記懸濁液を揺動させる駆動装置と、前記懸濁液中の少なくとも一部の領域における、前記塊体に関する塊体分布情報値を測定する測定装置と、前記測定装置により測定される前記塊体分布情報値に基づいて、前記駆動装置の駆動を制御する制御装置と、を具備する。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置は、細胞と培養担体との複合体である細胞複合体を少なくとも含む懸濁液を収容する培養容器と、前記懸濁液を揺動させる駆動装置と、前記懸濁液中の少なくとも一部の領域における、前記細胞に関する細胞分布情報値、及び前記培養担体に関する担体分布情報値の少なくとも一方を測定する測定装置と、前記測定装置により測定される前記細胞分布情報値、及び前記担体分布情報値の少なくとも一方に基づいて、前記駆動装置の駆動を制御する制御装置と、を具備する。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記制御装置は、前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後の第１時点における前記細胞分布情報値と前記第１時点以降である第２時点における前記細胞分布情報値とを比較して算出される第１変化値、及び、前記第１時点における前記担体分布情報値と前記第２時点における前記担体分布情報値とを比較して算出される第２変化値の少なくとも一方に基づいて、前記駆動装置の駆動を制御する。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記制御装置は、前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後における前記少なくとも一部の領域のうちの第１の領域の第１細胞分布情報値と、前記少なくとも一部の領域のうちの第２の領域における第２細胞分布情報値とを比較演算することにより算出される細胞分布情報相違値に基づいて、前記駆動装置の駆動を制御する。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記制御装置は、前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後における前記少なくとも一部の領域のうちの第１の領域の第１担体分布情報値と、前記少なくとも一部の領域のうちの第２の領域における第２担体分布情報値とを比較演算することにより算出される担体分布情報相違値に基づいて、前記駆動装置の駆動を制御する。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記測定装置は、前記少なくとも一部の領域において電場を形成させる電極と、前記電場内のキャパシタンスを測定するキャパシタンス測定部と、を有する第１測定装置を含み、前記第１測定装置は、前記キャパシタンスに基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記細胞分布情報値を測定する。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記測定装置は、前記少なくとも一部の領域を撮像して１つ以上の画像を取得する撮像部、を有する第２測定装置を含み、前記第２測定装置は、前記画像に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記細胞分布情報値及び前記担体分布情報値の少なくとも一方を測定する。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記第２測定装置は、前記第１の領域における前記画像に基づいて前記第１細胞分布情報値を測定し、且つ前記第２の領域における前記画像に基づいて前記第２細胞分布情報値を測定する。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記第２測定装置は、前記第１の領域における前記画像に基づいて前記第１担体分布情報を測定し、且つ前記第２の領域における前記画像に基づいて前記第２担体分布情報値を測定する。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記細胞分布情報値は、前記少なくとも一部の領域における、前記懸濁液中の前記細胞のうちの生細胞数又は生細胞濃度である。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記担体分布情報値は、前記少なくとも一部の領域における、前記懸濁液中の前記培養担体数又は前記培養担体の濃度である。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記制御装置は、前記第１変化値が、予め設定される第１所定値に到達するまでは、前記駆動装置を第１のモードで駆動させ、前記第１変化値が、前記第１所定値到達後は、前記駆動装置を前記第１のモードとは異なる第２のモードで駆動させる。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記制御装置は、前記第２変化値が、予め設定される第２所定値に到達するまでは、前記駆動装置を第１のモードで駆動させ、前記第２変化値が、前記第２所定値到達後は、前記駆動装置を前記第１のモードとは異なる第２のモードで駆動させる。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記制御装置は、前記細胞分布情報相違値が、予め設定される所定値に到達するまでは、前記駆動装置の揺動速度を第１のモードで駆動させ、前記細胞分布情報相違値が、前記所定値到達後は、前記駆動装置の揺動速度を前記第１のモードとは異なる第２のモードで駆動させる。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記制御装置は、前記担体分布情報相違値が、予め設定される所定値に到達するまでは、前記駆動装置の揺動速度を第１のモードで駆動させ、前記担体分布情報相違値が、前記所定値到達後は、前記駆動装置の揺動速度を前記第１のモードとは異なる第２のモードで駆動させる。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記制御装置は、前記第１のモードの場合、前記駆動装置を間欠駆動させる。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記駆動装置は、前記懸濁液を撹拌する撹拌機又は振盪機である。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記培養容器の容量は、２．０Ｌ以上である。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記少なくとも一部の領域は、前記懸濁液中であって前記培養容器の深さ方向における中央部分、及び前記懸濁液中であって前記培養容器の底面部分の少なくとも一方を含む。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記第１の領域は、前記懸濁液中であって前記培養容器の深さ方向における中央部分であり、前記第２の領域は、前記懸濁液中であって前記培養容器の底面部分である。
　また、一態様に係る前記細胞培養装置において、前記制御装置は、前記細胞の培養開始後、前記細胞分布情報値が予め設定される設定値に達した時点を、新たな前記培養担体である追加培養担体を前記培養容器内に投入する時点と判定する。
　一態様に係る細胞群を生産する方法は、細胞と、前記細胞が接着する被接着体との塊体を少なくとも含む懸濁液を培養容器内に収容すること、駆動装置によって前記懸濁液を揺動させること、前記懸濁液中の少なくとも一部の領域における、前記塊体に関する塊体分布情報値を測定すること、測定された前記塊体分布情報値に基づいて、前記駆動装置の揺動速度を決定すること、及び、決定された前記揺動速度を前記駆動装置に出力すること、を含む培養方法により実行される。
　また、一態様に係る前記細胞群を生産する方法は、細胞と培養担体との複合体である細胞複合体を少なくとも含む懸濁液を培養容器内に収容すること、駆動装置によって前記懸濁液を揺動させること、前記懸濁液中の少なくとも一部の領域における、前記細胞に関する細胞分布情報値、及び前記培養担体に関する担体分布情報値の少なくとも一方を測定すること、測定された前記細胞分布情報値、及び前記担体分布情報値の少なくとも一方に基づいて、前記駆動装置の揺動速度を決定すること、及び、決定された前記揺動速度を前記駆動装置に出力すること、を含む培養方法により実行される。
　また、一態様に係る細胞群を生産する方法において、前記揺動速度は、前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後の第１時点における前記細胞分布情報値と前記第１時点以降である第２時点における前記細胞分布情報値とを比較して算出される第１変化値、及び前記第１時点における前記担体分布情報値と前記第２時点における前記担体分布情報値とを比較して算出される第２変化値の少なくとも一方に基づいて決定される。
　また、一態様に係る細胞群を生産する方法において、前記揺動速度は、前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後における前記複数の領域のうちの第１の領域の第１細胞分布情報値と、前記複数の領域のうちの第２の領域における第２細胞分布情報値とを比較演算することにより算出される細胞分布情報相違値に基づいて決定される。
　また、一態様に係る細胞群を生産する方法において、前記揺動速度は、前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後における前記複数の領域のうちの第１の領域の第１担体分布情報値と、前記複数の領域のうちの第２の領域における第２担体分布情報値とを比較演算することにより算出される担体分布情報相違値に基づいて決定される。
　様々な実施形態によれば、懸濁液中に培養担体を混入させて当該培養担体上で細胞を培養させる場合において、細胞の担体間移行を効率的に進めることで、高い収率性と時間効率性で細胞を培養することが可能な細胞培養装置、及び、細胞群を生産する方法を提供することができる。
一実施形態に係る細胞培養装置の構成を模式的に示す概略図である。 一実施形態に係る細胞培養装置において、測定装置として第１測定装置が用いられる場合の構成を模式的に示す概略図である。 図２において点線で囲まれた領域を拡大して示すものであって、第１測定装置の一部を拡大して模式的に示す概略図である。 一実施形態に係る細胞培養装置において、図１及び図２に示される駆動装置とは異なる、別の駆動装置の態様の一例を模式的に示す概略図である。 一実施形態に係る制御装置の機能の一例を模式的に示すブロック図である。 一実施形態に係る制御装置の判定部による判定結果と出力部が決定する駆動装置２０の揺動速度との関係の一例を模式的に示す図である。 一実施形態に係る制御装置の判定部による判定結果と出力部が決定する駆動装置２０の揺動速度との関係の一例を模式的に示す図である。 一実施形態に係る細胞培養装置において行われる動作の一部の一例を示すフロー図である。 一実施形態に係る細胞培養装置による細胞の増殖状況に関し、時間経過に対するキャパシタンス及び生細胞数の変化を表す図である。 一実施形態に係る細胞培養装置による細胞の増殖状況に関し、時間経過に対するキャパシタンス及び生細胞数の変化を表す図である。 変形例１に係る細胞培養装置であって、測定装置として第２測定装置が用いられる場合の構成を模式的に示す概略図である。 変形例２に係る細胞培養装置における撮像部によって撮像される画像の一例を示す図である。 変形例３に係る細胞培養装置の構成を模式的に示す概略図である。 細胞培養装置において行われる概ね全ての一連の動作の一例を示すフロー図である。 第１のバリエーションに係る細胞培養装置の担体間移行モードに関する動作を示すフロー図である。 第２のバリエーションに係る細胞培養装置の担体間移行モードに関する動作を示すフロー図である。 第３のバリエーションに係る細胞培養装置の担体間移行モードに関する動作を示すフロー図である。 第４のバリエーションに係る細胞培養装置の担体間移行モードに関する動作を示すフロー図である。
　以下、添付図面を参照して様々な実施形態を説明する。なお、図面において共通した構成要件には同一の参照符号が付されている。また、或る図面に表現された構成要素が、説明の便宜上、別の図面においては省略されていることがある点に留意されたい。さらにまた、添付した図面が必ずしも正確な縮尺で記載されている訳ではないということに注意されたい。
　１．細胞培養装置の構成
　一実施形態に係る細胞培養装置の全体構成の概要について、図１乃至図７を参照しつつ説明する。図１は、一実施形態に係る細胞培養装置１の構成を模式的に示す概略図である。図２は、一実施形態に係る細胞培養装置１において、測定装置３０として第１測定装置３００が用いられる場合の構成を模式的に示す概略図である。図３は、図２において点線で囲まれた領域Ｐを拡大して示すものであって、第１測定装置３００の一部を拡大して模式的に示す概略図である。図４は、一実施形態に係る細胞培養装置１において、図１及び図２に示される駆動装置２０とは異なる、別の駆動装置２０の態様の一例を模式的に示す概略図である。図５は、一実施形態に係る制御装置４０の機能の一例を模式的に示すブロック図である。図６及び図７は、一実施形態に係る制御装置４０の判定部４３による判定結果と出力部４４が決定する駆動装置２０の揺動速度との関係の一例を模式的に示す図である。
　一実施形態に係る細胞培養装置１において培養に供される細胞としては、浮遊培養が可能な細胞であれば特に制限はないが、培養担体に接着して培養することが可能な接着性細胞であることが好ましい。また、細胞は、培養担体に接着して１又は複数の細胞と培養担体との複合体を形成可能である限りにおいて、浮遊培養中に複数の細胞が接触して凝集体を形成してもよいし、培養中に単一の細胞として懸濁液中に浮遊してもよい。本開示において、「単一の細胞」とは、独立した１個の細胞を意味する。本開示において「複数の細胞の凝集体である細胞塊」は、細胞が互いに接して形成された塊を意味し、特に制限はなく、細胞増殖期に立体的に形成されるスフェロイド、その他の要因により２以上の細胞が集まって形成された塊等を含む。
　細胞は、動物由来の細胞であることが好ましく、哺乳動物由来の細胞であることがより好ましい。哺乳動物として、例えば、ヒト、サル、チンパンジー、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ウサギ、ラット、マウス、モルモット、イヌ、ネコ等が挙げられる。細胞は、例えば、皮膚、肝臓、腎臓、筋肉、骨、血管、血液、神経組織等の組織に由来する細胞であってよい。細胞は、通常は１種を単独で培養に供するが、２種以上を組み合わせて培養に供してもよい。細胞は、組織からの初代細胞であってもよく、不死化することによって確立された細胞株であってもよい。
　接着性細胞としては、例えば、体細胞、幹細胞等が挙げられる。体細胞として、例えば、内皮細胞、表皮細胞、上皮細胞、心筋細胞、筋芽細胞、神経細胞、骨細胞、骨芽細胞、線維芽細胞、脂肪細胞、肝細胞、腎細胞、膵細胞、副腎細胞、歯根膜細胞、歯肉細胞、骨膜細胞、皮膚細胞、樹状細胞、マクロファージ等が挙げられる。
　一実施形態において、接着細胞は、幹細胞であってよい。幹細胞としては、間葉系幹細胞、造血系幹細胞、神経系幹細胞、骨髄幹細胞、生殖幹細胞等の体性幹細胞などを挙げることができ、間葉系幹細胞、又は骨髄間葉系幹細胞とすることができる。間葉系幹細胞とは、人体の様々な組織に存在し、骨芽細胞、軟骨細胞及び脂肪細胞等の間葉系の細胞の全て又はいくつかへの分化が可能な体性幹細胞を広義に意味する。幹細胞には、更に、人工多能性幹細胞（Ｉｎｄｕｃｅｄ　ｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔ　ｓｔｅｍ　ｃｅｌｌｓ；ｉＰＳ細胞）、胚性幹細胞（Ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ　ｓｔｅｍ　ｃｅｌｌ；ＥＳ細胞）が含まれていてもよい。
　懸濁液は、これらの細胞を、細胞の種類に応じた培地に懸濁して得ることができる。培養開始時の懸濁液中の細胞の濃度は、例えば１×１０３～２×１０５細胞／ｍＬ、５×１０３～１×１０５細胞／ｍＬ、又は１×１０４～５×１０４細胞／ｍＬとすることができる。
　一実施形態に係る細胞培養装置１は、培養容器１０と、駆動装置２０と、測定装置３０と、制御装置４０と、から主に構成されるが、これら以外のものが含まれてもよい。例えば、培養容器内に収容される懸濁液を所定の温度に加温するためのヒーター等を別途設けてもよい。また、測定装置３０と制御装置４０とは、図１においては、別々に設けられているが、これに限定されず、測定装置３０の少なくとも一部と制御装置４０とが一体に形成されたものを用いてもよい。以下、細胞培養装置１の主要な構成要素の詳細を説明する。
　１－１．培養容器１０及び培養容器１０内の懸濁液
　一実施形態に係る培養容器１０は、一般的に知られたバイオリアクタを用いることができる。培養容器１０の容量は、浮遊培養且つ大量培養を可能とするために、例えば０．３Ｌ以上、０．５Ｌ以上、１Ｌ以上、２Ｌ以上、５Ｌ以上、８Ｌ以上、又は１０Ｌ以上とすることができる。培養容器１０の容量の上限値としては、特に制限はないが、効率性及び経済性の観点から、例えば５０Ｌ以下、４０Ｌ以下、又は３０Ｌ以下とすることができるが、８０Ｌ以上、９０Ｌ以上、１００Ｌ以上、又は、それ以上であってもよい。
　培養容器１０の形状については特に制限はなく、例えば、円柱状、角柱状、袋状のものを用いることができる。また、培養容器１０の側面及び底面は、後述する撮像部３６０による懸濁液の撮像のために、撮像部３６０から発射される照射光を通す材質、色、形状であることが好ましい。また、同様の理由から、培養容器１０の周辺に配される他の構成要素（例えば、前述のヒーター等）は、撮像部３６０から発射される照射光の進路とは異なる位置（該進路から外れた位置）において、培養容器１０の側面及び底面の少なくともいずれかに配置されることが好ましい。
　培養容器１０内には、細胞を含む懸濁液が収容されて浮遊培養に供される。ここで、培養に供される細胞の種類に応じた種々の培養担体も懸濁液中に混入される。培養担体としては、例えば、細胞の浮遊培養に用いられるマイクロキャリアとして公知であり、直径数百μｍのマイクロビーズを用いることができる。これにより、目的の細胞が培養される際、培地中を浮遊するマイクロビーズ上に細胞を担持（接触）させて増殖させることで、当該細胞を、高い培養面積、且つ高密度で得ることができる。
　なお、培養担体を用いて培養する場合、培養担体の培養容器１０内への当初投入際又は直後、細胞の種類、状態等に応じて駆動装置２０の駆動を一定時間停止させてもよく、間欠駆動させてもよく、連続駆動させてもよい。なお、間欠駆動及び連続駆動の詳細については後述する。
　培養担体の材質は、例えば、有機物、無機物又はこれらの複合材料であればよく、溶解性又は不溶解性のいずれであってもよい。有機物として、例えば、有機物としては、例えば、ポリスチレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、（メタ）アクリル系ポリマー、（メタ）アクリルアミド系ポリマー、シリコーン系ポリマー、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の合成高分子、セルロース、デキストラン、コラーゲン、ポリガラクツロン酸、ポリアルギン酸、ゼラチン、タンパク質等の天然高分子などが挙げられるがこれらに限定されない。無機物としては、例えば、ガラス、セラミック、金属、合金、金属酸化物等が挙げられるが、これらに限定されない。一態様の培養担体として、ポリスチレンを含むものが用いられてもよい。
　また、培養担体には、細胞との担持性（接着性）を向上させるために、培養担体の表面には、カチオン性官能基が導入されていてもよい。カチオン性官能基として、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、アミノ基等の置換又は非置換のアミノ基を含む基が挙げられる。また、細胞の付着を促進する観点から、培養担体の表面には、細胞接着性ポリマーが配置されていてもよい。細胞接着性ポリマーとしては、コラーゲン、ゼラチン、アルギン酸、Ｍａｔｒｉｇｅｌ（商標）（ＢＤ　Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）、ヒアルロン酸、ラミニン、フィブロネクチン、ビトロネクチン、エラスチン、ヘパラン硫酸、デキストラン、デキストラン硫酸、コンドロイチン硫酸等が配置されていてもよい。
　培養担体の形状としては、例えば、球状、扁平状、円柱状、板条、角柱状等が挙げられる。培養担体は、球状培養担体を含むことが好ましい。培養担体は、内部に細孔を有する多孔質培養担体であっても、内部に細胞を有しない培養担体であってもよい。
　培養担体の平均粒子径（Ｄ５０）は、細胞の増殖促進の観点から、例えば５０～１，０００μｍであり、１００～５００μｍであることが好ましく、１５０～２５０μｍであることがより好ましい。培養担体の平均粒子径は、生理食塩水又は培地中のメジアン径（Ｄ５０）として測定した値とする。培養担体の平均粒子径は、レーザー回折散乱式の粒子径分布測定装置により測定することができる。
　懸濁液中の培養担体の濃度は、培養担体の形状、大きさ、表面積等に基づいて適宜調製可能であるが、例えば、０．０１～１００ｇ／Ｌ、０．５～５０ｇ／Ｌ、又は１～２０ｇ／Ｌとすることができる。
　ここで、培養容器１０内において、時間経過に伴って細胞の増殖（浮遊培養）が進むと、細胞と培養担体との複合体である細胞複合体が形成され、細胞は該細胞複合体上（培養担体上）で増殖する。なお、懸濁液中には、細胞複合体のみならず、複数の細胞が凝集することにより形成される細胞塊（凝集体）、細胞が接着していない培養担体等（後述する、追加培養担体を含む）が含まれていてもよい。
　なお、本開示において、細胞と当該細胞が接着する被接着体とから形成されるものを塊体と称するものとする。ここで、被接着体には、例えば細胞、培養担体等が含まれ、塊体には、例えば前述の細胞塊、細胞複合体等が含まれうる。塊体としては、浮遊する単一細胞であってもよい。これに関連して、本開示において、後述する細胞分布情報値及び担体分布情報値なる文言は、塊体分布情報値に読み替えることが可能であり、後述する細胞分布情報相違値及び担体分布情報相違値なる文言は、塊体分布情報相違値に読み替えることが可能である。
　１－２．駆動装置２０
　一実施形態に係る駆動装置２０は、培養容器１０内に収容される懸濁液を揺動させるものであれば、特に制限なく用いることができる。駆動装置２０としては、例えば図１及び図２に示すように、モータ２１、モータ２１の回転軸（図示せず）に連結するシャフト２２、及びシャフト２２の先端に連結する撹拌翼２３、を有する撹拌機を用いることができる。
　また、駆動装置２０として、例えば図４に示すような、一般的に知られる振盪機を用いて、該振盪機によって培養容器１０を外側から振盪させることで懸濁液を揺動させてもよい。したがって、本開示において「揺動」とは、撹拌、振盪等、懸濁液を揺動させるあらゆる運動態様を含むことができる。同様に、本開示において、「揺動速度」とは、撹拌速度、振盪速度等、懸濁液を揺動させるあらゆる運動態様に係る速度を含むことができる。
　駆動装置２０には、駆動源（駆動装置２０として撹拌機が用いられる場合においては、図１に示すモータ２１）の揺動速度（撹拌速度）を制御する後述する制御装置４０からの指令を受信する受信部（図示せず）が別途設けられている。これにより、駆動装置２０は、制御装置４０の指令に対応する揺動速度を駆動源に伝達することができる。
　１－３．測定装置３０
　一実施形態に係る測定装置３０は、培養容器１０内の懸濁液中の少なくとも一部の領域における、細胞に関する細胞分布情報値、及び培養担体に関する担体分布情報値の少なくとも一方を、培養進行中に測定（算出）するものである。
　ここで、細胞分布情報値とは、例えば、少なくとも一部の領域における、懸濁液中の生細胞数又は生細胞濃度に換言することができるが、これに限定されない。つまり、細胞分布情報値は、少なくとも一部の領域の懸濁液中に、生細胞がどの程度分布しているかを表す値であればよく、場合によっては、複数の細胞が凝集することで形成される細胞塊の数としてもよい。
　他方、担体分布情報値とは、例えば、少なくとも一部の領域における、懸濁液中の培養担体の数又は培養担体の濃度に換言することができるが、これに限定されない。つまり、担体分布情報値とは、少なくとも一部の領域の懸濁液中に、培養担体がどの程度分布しているかを表す値であればよい。
　一実施形態に係る細胞培養装置１の測定装置３０としては、例えば、図２等に示すような、第１測定装置３００を用いることができる。なお、以下詳述する第１測定装置３００は、細胞分布情報値のみ測定可能であるが、後述する変形例１に係る第２測定装置３５０は、細胞分布情報値及び担体分布情報値の両方を測定することが可能である。測定装置３０として、第１測定装置３００及び後述する第２測定装置３５０のどちらを利用するかについては、培養される細胞種、培養容器１０の大きさ等に基づいて適宜に決定すればよいが、第１測定装置３００は、生細胞数又は生細胞濃度を直接的に観察（管理）する場合に好適であり、第２測定装置３５０は、細胞塊や細胞複合体を直接的に観察（管理）する場合に好適である。
　第１測定装置３００は、図２及び図３に示すように、図２において点線で囲まれた領域Ｐにおける培養容器１０内の懸濁液中に挿入される略棒状の主部３０１と、該主部３０１上に設けられ、所定周波数の電気信号ＲＦを発振して領域Ｐの懸濁液中に電場を形成させる電極３１０と、形成された電場内で分極した生細胞Ｃｅの量に基づいて電場内のキャパシタンス（静電容量）を測定するキャパシタンス測定部３２０と、キャパシタンス測定部３２０によって測定されたキャパシタンスに基づいて、領域Ｐ内の細胞分布情報値（具体的には領域Ｐ内の生細胞数又は生細胞濃度）を演算する本体部３３０と、を有することができる。さらに、主部３０１には、領域Ｐの懸濁液の導電率を測定する導電率測定部３４０と、領域Ｐにおける懸濁液のｐＨを測定するｐＨ測定部３４１と、の少なくとも一方、又はこれらの双方が配置されていてもよい。導電率測定部３４０及びｐＨ測定部３４１は、一般的に知られる公知のものを用いることができる。なお、図２に示すように、第１測定装置３００において、主部３０１は複数（図２においては２つ）設けられてもよく、これに対応して、電極３１０、キャパシタンス測定部３２０、導電率測定部３４０、及びｐＨ測定部３４１等も複数設けられてよい。
　電極３１０から発振される電気信号ＲＦの周波数は、特に制限はないが、例えば、５０ｋＨｚ～２０ＭＨｚ、好ましくは１００ｋＨｚ～１ＭＨｚ、より好ましくは４００ｋＨｚ～６００ｋＨｚのものを用いることができる。なお、電極３１０からは複数種類の周波数の電気信号が発振されることが好ましい。電極３１０から多種の周波数の電気信号ＲＦが発振されることにより、様々な粒径の生細胞ごとの生細胞数又は生細胞濃度を測定することができるため、領域Ｐの懸濁液に含まれる正確な生細胞数又は生細胞濃度を測定することができる。
　電極３１０によって電場が形成され、キャパシタンス測定部３２０によってキャパシタンスが測定される懸濁液中の領域Ｐの場所は、培養容器１０内に懸濁液を収容したときに懸濁液の液面よりも下となる位置であれば、培養容器１０内部における深さ方向のいずれの位置にあってもよい。例えば、領域Ｐの場所は、図２及び図３に示すように、培養容器１０内の深さ方向における中央部分であってもよいし、培養容器１０内の底面部分１０ｘであってもよい。懸濁液中の領域Ｐの数は、培養容器内１０に１箇所だけ設けてもよいし、複数箇所設けてもよい。領域Ｐを培養容器内１０に複数箇所設ける場合には、培養容器１０内の深さ方向において、互いに異なる位置に配置してもよいし、同じ位置に配置してもよい。後述する制御装置４０による判定の正確性の観点からすれば、キャパシタンスを測定する部分（キャパシタンス測定部３２０）は、培養容器１０内の複数の箇所で測定されることが好ましい。培養容器１０内の懸濁液中、複数の箇所（複数の領域であって、例えば、後述する領域Ｑ１～領域Ｑ４）においてキャパシタンスを測定する場合には、第１測定装置３００は、当該複数の箇所に対応する複数の電極３１０と複数のキャパシタンス測定部３２０（及びこれらに対応する主部３０１）を有するように設計すればよい。
　ところで、死滅細胞（細胞膜が破れた細胞）は、電場内で分極しないことが知られている。したがって、第１測定装置３００は、懸濁液中の生細胞数又は生細胞濃度を正確に算出することができる。なお、キャパシタンスを用いて生細胞数又は生細胞濃度を測定する装置（キャパシタンスと生細胞数には比例関係があること）自体は、既に公知（例えば、Harriet E. Cole et al.、 “The Application of Dielectric Spectroscopy and Biocalorimetry for the Monitoring of Biomass in Immobilized Mammalian Cell Cultures”、Processes 2015, 3, 384-405、等参照）であるので、第１測定装置３００の更なる詳細な説明は省略する。
　なお、第１測定装置３００の本体部３３０によって演算された細胞分布情報値（生細胞数又は生細胞濃度）は、後述する制御装置４０に所定の時間間隔（例えば、所定単位時間の間隔）で送信される。
　１－４．制御装置４０
　一実施形態に係る制御装置４０は、測定装置３０により測定される細胞分布情報値、及び担体分布情報値の少なくとも一方に基づいて、駆動装置２０の駆動を制御するものである。また、後述のとおり、制御装置４０は、細胞複合体上の細胞による追加培養担体上への担体間移行の進行を監視する機能も有することから監視装置と捉えることもできる。一実施形態に係る制御装置４０は、例えば、中央処理装置（ＣＰＵ）、主記憶装置、入出力インターフェース、入力装置、出力装置等がデータバス等により接続される一般的なハードウェアを用いることができる。制御装置４０は、図１に示すように、端末装置として測定装置３０と別体に設けられてもよいし、測定装置３０の少なくとも一部（例えば、前述の第１測定装置３００における本体部３３０）と制御装置４０とが、一体的に構成されるようにしてもよい。
　一実施形態に係る制御装置４０の機能としては、図５に示すように、主に、通信部４１、記憶部４２、判定部４３、及び出力部４４から構成される。
　通信部４１は、測定装置３０（一実施形態においては第１測定装置３００）から、細胞分布情報値を受信し、受信した細胞分布情報値を記憶部４２へ伝達する。また、通信部４１は、後述するとおり、判定部４３の判定結果に基づいて出力部４４が決定（算出）する駆動装置２０の揺動速度を、駆動装置２０に対する制御指令として、駆動装置２０に送信することができる（駆動装置２０には、通信部４１からの制御指令を受信する機能が搭載されている）。
　記憶部４２は、通信部４１から受信する細胞分布情報値、駆動装置２０に対する制御指令、後述する閾値等を記憶することができる。
　判定部４３は、通常の細胞培養を進行させるモード（本開示においては、「培養モード」、「第２モード」ともいう。）の場合においては、測定装置３０から通信部４１が受信する（記憶部４２が記憶する）細胞分布情報値に基づいて、所定単位時間あたりの細胞分布情報値の変化率（以下、単に「変化率」ともいう。）をモニタリングする。さらに、判定部４３は、当該変化率と、当該変化率に対して予め設定される閾値とを比較し、当該変化率と閾値との関係を所定単位時間毎に判定する。例えば、判定部４３は、当該変化率が閾値以上であるか、又は閾値未満であるか、を判定する。ここで、変化率の算出にあたっては、例えば所定単位時間を１時間（６０分）に設定する場合、当該１時間の開始時の細胞分布情報値と終了時（つまり、開始時から６０分後）の細胞分布情報値とを比較演算することで、当該１時間における細胞分布情報値の変化率を算出することができる。また、例えば所定単位時間を１時間（６０分）に設定する場合において、当該１時間の開始時から１０分おきに計７回（つまり、開始時、１０分後、２０分後、３０分後、４０分後、５０分後、及び終了時）細胞分布情報値を取得して、開始時から１０分後までの細胞分布情報値の変化率、１０分後から２０分後までの細胞分布情報値の変化率、２０分後から３０分後までの細胞分布情報値の変化率、３０分後から４０分後までの細胞分布情報値の変化率、４０分後から５０分後までの細胞分布情報値の変化率、５０分後から終了時までの細胞分布情報値の変化率、を算出し、これら計７回の変化率の平均値を所定単位時間あたりの細胞分布情報値の変化率としてもよい。なお、前述したとおり、キャパシタンスと生細胞数には比例関係があることから、所定単位時間あたりの細胞分布情報値の変化率に代えて、所定単位時間あたりのキャパシタンスの変化率を用いてもよい。この場合、測定装置３０は、測定したキャパシタンスに関する情報（キャパシタンス値）を、本体部３３０にて演算された細胞分布情報値とともに、又は本体部３３０にて演算された細胞分布情報値に代えて、後述する制御装置４０に所定の時間間隔（例えば、所定単位時間の間隔）で送信すればよい（したがって、本開示において、「細胞分布情報値の変化率」には、「キャパシタンスの変化率」も包含されるものとする）。
　変化率に関する所定単位時間は、特に制限はないが、例えば、１０分～２４時間の間で適宜に設定すればよい。但し、駆動装置２０の揺動速度を細かく制御して、培養される細胞（培養される細胞の集合体を、本開示において「細胞群」ともいう。）の収率性と効率性を最大化する観点でいえば、所定単位時間を、例えば、３０分～１時間とすることが好ましい。
　前述の閾値としては、例えば、前述の変化率に対して、「０％」に１つ設定される（この場合における閾値を、「第１閾値」ともいう。）。変化率が０％とは、測定対象となる前述の細胞分布情報値が所定単位時間において（所定単位時間の開始時と終了時で）一定となる場合を意味するものであって、変化率が０％より大きい場合は、細胞分布情報値が増加していることを意味し、変化率が０％未満の場合は、細胞分布情報値が減少していることを意味する。前述の判定部４３は、例えば、変化率が０％以上（第１閾値以上）の場合に細胞の増殖が「正常」と判定し、変化率が０％未満（第１閾値未満）の場合に細胞の増殖が「異常」と判定することができる。なお、「正常」及び「異常」との具体的な判定内容については、適宜に変更すればよい。
　なお、閾値として、前述の第１閾値に加えて、０％よりも大きい値に別の閾値（この場合における別の閾値を、「第２閾値」ともいう。）をさらに設定してもよい。第２閾値としては、例えば、変化率が１０％～９０％の範囲のいずれかの値に対して設定することができる。このように、第１閾値に加えて第２閾値を設定することにより、判定部４３による判定のバリエーションを増やし、駆動装置２０の揺動速度を細かく制御することが可能となる。つまり、判定部４３は、例えば、変化率が第２閾値以上の場合に細胞の増殖が「正常」と判定し、変化率が第１閾値以上第２閾値未満の場合に細胞の増殖が「やや低調」と判定し、変化率が第１閾値未満の場合に細胞の増殖が「異常」と判定することができる。なお、この場合における「正常」、「やや低調」、及び「異常」との具体的な判定内容についても、適宜に変更すればよい。
　出力部４４は、前述の判定部４３の判定結果に基づいて、駆動装置２０の揺動速度（駆動装置２０として撹拌機が用いられる場合においては、撹拌速度）の値を決定する。判定部４３の判定結果と出力部４４が決定する駆動装置２０の揺動速度との関係について、図６及び図７を参照しつつ説明する。図６及び図７において、所定単位時間（図６においては、所定単位時間Ａ～所定単位時間Ｊ、図７においては、所定単位時間Ａ～所定単位時間Ｉ）の長さが全て一定（例えば、前述のとおり１時間）とし、隣接する所定単位時間の終了時と開始時は、実質的に同じと理解されたい（つまり、所定単位時間Ａの終了時と、所定単位時間Ｂの開始時は、実質的に同じ）。
　まず、変化率（Ｘｔ）に対する閾値として、前述の第１閾値のみが設定されている場合について、図６を参照しつつ説明する。この場合において出力部４４は、或る所定単位時間（例えば、図６における所定単位時間Ａ）の終了時において、判定部４３が前述のとおり「正常」（変化率が第１閾値「０」以上）と判定すると、該判定時（つまり、所定単位時間Ａの時）の駆動装置２０の揺動速度を増加させるように、新たな揺動速度を出力する（なお、新たな揺動速度が出力された時点が、次の所定単位時間Ｂの開始時となる）。
　一方、出力部４４は、或る所定単位時間（例えば、図６における所定単位時間Ｅ）の終了時において、判定部４３が前述のとおり「異常」（変化率が第１閾値「０」未満）と判定すると、該判定時（つまり、所定単位時間Ｅの時）の駆動装置２０の揺動速度を減少させるように、新たな揺動速度を出力する（なお、新たな揺動速度が出力された時点が、次の所定単位時間Ｆの開始時となる）。この揺動速度の減少を実行した結果、再び変化率が第１閾値（変化率が第１閾値「０」）以上となる場合には、判定部４３は「正常」と判定するため、上記の場合と同様に、駆動装置２０の揺動速度を増加させる新たな揺動速度が出力されることとなる（図６における、所定単位時間Ｆ～所定単位時間Ｇ参照）。
　なお、出力部４４は、判定部４３による所定単位時間毎の判定が複数回連続で「異常」（つまり、変化率が第１閾値未満）と判定された場合、駆動装置２０の駆動を停止すべく、揺動速度０を出力する（図６における所定単位時間Ｇ～所定単位時間Ｊ参照）。所定単位時間の判定が複数回連続で「異常」と判定される場合には、培養容器１０内に雑菌等のコンタミネーションの発生、駆動装置２０の揺動速度が速すぎることに起因する生細胞へのダメージ等による問題が生じている可能性が考えられるため、即座に細胞の培養を停止する必要がある。ここで、前述の「複数回連続」とは、所定単位時間毎の判定が２回連続であってもよいし、３回連続であってもよいし、４回連続以上であってもよく、細胞の種類や培養条件に応じて適宜に設定すればよい。一実施形態においては、導電率測定部３４０によって測定される懸濁液中の導電率、及びｐＨ測定部３４１によって測定される懸濁液のｐＨの少なくともいずれか一方の測定値に基づいて、前述のような問題を把握するようにしてもよい。
　次に、変化率（Ｘｔ）に対する閾値として、前述の第１閾値に加えて第２閾値Ｙも設定されている場合について、図７を参照しつつ説明する。この場合の出力部４４は、或る所定単位時間（例えば、図７における所定単位時間Ａ）の終了時において、判定部４３が前述のとおり「やや低調」（変化率Ｘｔが「Ｙ＞Ｘｔ≧０」）と判定すると、該判定時（該所定単位時間Ａの時）の駆動装置２０の揺動速度を増加させるように、新たな揺動速度を出力する（なお、新たな揺動速度が出力された時点が、次の所定単位時間Ｂの開始時となる）。
　次に、出力部４４は、或る所定単位時間（例えば、図７における所定単位時間Ｄ）の終了時において、判定部４３が前述のとおり「正常」（変化率Ｘｔが「Ｙ≦Ｘｔ」）と判定すると、該判定時（該所定単位時間Ｄの時）の揺動速度を維持する。
　さらに、出力部４４は、或る所定単位時間（例えば、図７における所定単位時間Ｆ）の終了時において、判定部４３が前述のとおり「異常」（変化率Ｘｔが「Ｘｔ＜０」）と判定すると、該判定時（該所定単位時間Ｆの時）の揺動速度を減少させるように、新たな揺動速度を出力する（なお、新たな揺動速度が出力された時点が、次の所定単位時間Ｇの開始時となる）。なお、図７に示される場合においても、図６の場合と同様、所定期間にわたって複数回連続で「異常」と判定された場合、駆動装置２０を停止すべく、出力部４４は揺動速度０を出力する。
　ところで、図６及び図７に示される場合における、駆動装置２０の具体的な揺動速度、及び揺動速度の増減の程度は、細胞の種類、培養容器１０の容量等に応じて適宜に設定すればよい。但し、駆動装置２０の揺動速度が速すぎると、細胞を傷つけてしまう恐れがあるため、具体的な揺動速度としては、１０ｍｍ／ｓ～１００ｍｍ／ｓ、好ましくは２０ｍｍ／ｓ～８０ｍｍ／ｓ、より好ましくは３０ｍｍ／ｓ～６０ｍｍ／ｓ、の範囲内で設定されうる。なお、この際の揺動速度は、駆動装置２０として撹拌機が用いられる場合には、撹拌翼２３の回転速度を意味し、上記の揺動速度を、撹拌翼２３の外周端の移動距離として回転速度に変換すればよい。
　以上においては、培養モード（第２モード）時に着目して、制御装置４０の通信部４１、記憶部４２、判定部４３、及び出力部４４の詳細について説明した。
　培養モード以外の場合、すなわち、担体間移行モード（第１モード）に関連する制御装置４０の通信部４１、記憶部４２、判定部４３、及び出力部４４の詳細に着目した説明は後述する。
　２．細胞培養装置１の培養モードでの動作
　前述のとおり説明した細胞培養装置１における一連の動作（培養モードにおける動作）について、図８乃至図１０を参照しつつ、さらに詳細に説明する。図８は、一実施形態に係る細胞培養装置１において行われる動作の一部の一例を示すフロー図である。図９及び図１０は、一実施形態に係る細胞培養装置１による細胞（例えば、間葉系幹細胞）の増殖状況に関し、時間経過に対するキャパシタンス及び生細胞数の変化を表す図である。なお、以下に説明する一連の動作において、閾値は、前述にて説明した、第１閾値及び第２閾値の両方が予め設定されているものとする。また、図９及び図１０中、点線は、キャパシタンス値（ｐＦ／ｃｍ）を示し、黒丸は生細胞数（個／ｍＬ）を示す。
　図８に示されるように、まず、培地を含む培養容器１０内に、培養に供される細胞と培養担体が収容されて浮遊培養が開始される。その後、所定時間経過すると、ステップ（以下、「ＳＴ」という。）５００において、細胞と培養担体との複合体である細胞複合体を少なくとも含む懸濁液が培養容器１０内で形成（収容）されることとなる（収容工程）。
　次に、ＳＴ５０１において、駆動装置２０が、培養容器１０内の懸濁液を予め決められた駆動方法（一定時間停止、間欠駆動、連続駆動、等）で揺動する（揺動工程）。なお、駆動装置２０による懸濁液の揺動は、ＳＴ５００の前から開始されていてもよい。
　次に、ＳＴ５０２において、測定装置３０（第１測定装置３００）が、懸濁液中の少なくとも一部の領域（領域Ｐ）における細胞分布情報値（生細胞数又は生細胞濃度）を測定する（測定工程）。なお、このＳＴ５０２に係る測定工程においては、後述の変形例にて詳述される担体分布情報値が、測定装置３０（第２測定装置３５０）によって測定されてもよい。
　次に、ＳＴ５０３において、測定装置３０（第１測定装置３００）が、測定した細胞分布情報値（生細胞数又は生細胞濃度）を制御装置４０へ送信する。なお、ＳＴ５０２において担体分布情報値が測定される場合、このＳＴ５０３においては、測定装置３０（第２測定装置３５０）が、測定した担体分布情報値（培養担体数又は培養担体濃度）を制御装置４０へと送信してもよい。
　次に、ＳＴ５０４において、制御装置４０の判定部４３が、細胞分布情報値の所定単位時間あたりの変化率と、予め設定される閾値（例えば、前述の第１閾値及び第２閾値）との関係を所定単位時間毎に判定し、その判定結果を出力部４４に送信する。なお、ＳＴ５０２において担体分布情報値が測定される場合、このＳＴ５０４においては、制御装置４０の判定部４３は、担体分布情報値の所定単位時間あたりの変化率と、予め設定される閾値（例えば、後述の第３閾値及び第４閾値）との関係を所定単位時間毎に判定し、その判定結果を出力部４４に送信してもよい。
　次に、ＳＴ５０５において、判定部４３の判定結果に基づいて、制御装置４０の出力部４４が駆動装置２０の揺動速度を決定する（揺動速度決定工程）。
　そして、ＳＴ５０６において、制御装置４０の通信部４１が、出力部４４によって決定された駆動装置２０の揺動速度を、駆動装置２０への制御指令として、該駆動装置２０へ出力する（出力工程）。これにより、駆動装置２０は、当該制御指令に従った揺動速度を出力する。
　以降、細胞培養装置１は、細胞の培養プロセスを続行する限り、ＳＴ５０２～ＳＴ５０６に関する各動作を繰り返す（ＳＴ５０７）。つまり、ＳＴ５０２～ＳＴ５０６は、制御装置４０が培養モードとして駆動装置２０の駆動を制御する。生細胞数（生細胞濃度）が目標の値に到達した場合、駆動装置２０の揺動速度に係わらず、細胞分布情報値の変化率が所定期間「０」で一定となった場合、又は、培養途中において、判定部４３による所定単位時間毎の判定が複数回連続で「異常」となった場合等には、一連の動作は終了する（停止される）。なお、前述の「生細胞数（生細胞濃度）の目標の値」は、培養対象となる細胞の種類、培養スケール、用途等によって異なるが、例えば、培養開始時の細胞濃度の５倍～１００倍、５倍～５０倍、又は１０～３０倍の生細胞数（生細胞濃度）とすることができる。培養モード（第２モード）以外の場合、すなわち、担体間移行モード（第１モード）における細胞培養装置１の具体的な動作の詳細については後述する。
　次に、ＳＴ５００～ＳＴ５０６の一連の動作に基づく細胞の増殖状況について、図９及び図１０を参照しつつ説明する。図９及び図１０に関し、所定単位時間は１時間（６０分）で設定される。また、図９及び図１０に関し、判定部４３の判定に基づく前述の「変化率」には、「細胞分布情報値の変化率」の代わりに「キャパシタンスの変化率」が用いられている。
　図９を参照すると、特に、時間ｔ１～ｔ２にかけて、所定単位時間における変化率（キャパシタンスの変化率）が予め設定された第２閾値（前述のＹ）以上となっていることから、この間、駆動装置２０の揺動速度（撹拌翼の回転速度）は、所定単位時間毎（１時間毎）に増加する。逆にいえば、所定単位時間毎に駆動装置２０の揺動速度を増加させることで、変化率も第２閾値以上に増加している。このことから、培養容器１０内において、細胞塊、細胞複合体等の沈降は抑制されて、細胞の増殖（細胞群の生産）が効率的に実行されていることが理解される。時間ｔ２以降においては、駆動装置２０の揺動速度に係わらず、キャパシタンスの変化率が一定期間に渡って「０」であることから、細胞の増殖（細胞群の生産）が実質的に終了（生細胞数が目標の値に到達）したものと理解される。なお、図９において、一時的にキャパシタンスの値が降下している箇所が示されているが、これは培地交換に由来するキャパシタンス値の一時的なブレであり、駆動装置２０の揺動速度の制御に影響を与えるものではない点を付言する。
　一方、図１０を参照すると、図１０に示される場合は、基本的に図９に示される場合と同様であるものの、時間ｔ３付近において、キャパシタンスの変化率が急激に低下し、時間ｔ３以降における変化率は、所定単位時間毎の判定が複数回連続で第１閾値（０）未満（異常）となる。したがって、図１０に示される場合においては、制御装置４０は、最終的に、駆動装置２０の揺動速度を停止すべく０とする。なお、図１０に示されるように、変化率が急激に低下する場合を想定して、変化率が０未満となる値（例えば、－１０％等）に対して別途の閾値をさらに設けてもよい。このように、一実施形態に係る細胞培養装置１は、異常と判定された場合に適切に培養を停止することができるので、異常と判定された原因の究明、不必要な培養進行の防止等の観点で時間効率性上有用である。
　３．細胞培養装置１の変形例
　次に、前述にて説明した一実施形態に係る細胞培養装置１の変形例について説明する。
　３－１．変形例１に係る細胞培養装置１
　変形例１に係る細胞培養装置１について、図１１を参照しつつ説明する。図１１は、変形例１に係る細胞培養装置１であって、測定装置３０として第２測定装置３５０が用いられる場合の構成を模式的に示す概略図である。
　変形例１に係る細胞培養装置１は、前述にて説明した一実施形態に係る細胞培養装置１とほぼ同様であるが、第１測定装置３００に代わって第２測定装置３５０を適用するものである。したがって、変形例１に係る細胞培養装置１においては、第２測定装置３５０について以下のとおり詳細を説明し、その他の構成要素の詳細な説明は省略する。
　変形例１に係る細胞培養装置１に適用される第２測定装置３５０は、培養容器１０内の少なくとも一部の領域の懸濁液中に含まれる培養担体（図１１における参照符号ＭＣ）を撮像して画像（動画であってもよい）を取得する撮像部３６０と、撮像部３６０によって撮像された画像に基づいて、当該領域における担体分布情報値を測定する本体部３７０と、を有することができる。なお、第２測定装置３５０による担体分布情報値の「測定」とは、画像に基づいて担体分布情報値を「算出」することを含む。ところで、前述したとおり、懸濁液中に培養担体ＭＣが混入されると、細胞（接着細胞）は主に培養担体ＭＣ上で増殖するため、細胞と培養担体ＭＣとの複合体である細胞複合体が形成されることとなる。
　撮像部３６０は、一般的に知られる画像センサ等、被対象物を所定間隔で連続的に撮像して、二次元又は三次元の画像を取得することが可能なものを用いることができる。また、撮像部３６０は、培養容器１０内を深さ方向にみて、一様に撮像することができる大型のものを用いてもよいし、図１１に示すように、複数（例えば、図１１においては４つ）の小型の撮像部３６１乃至３６４を、培養容器１０に対して深さ方向に並べて配置してもよいし、これら４つの撮像部３６１乃至３６４を、培養容器１０の外周面において、異なる周位置（例えば、撮像部３６１を「１２時の位置」、撮像部３６２を「３時の位置」、撮像部３６３を「６時の位置」、撮像部３６４を「９時の位置」）に配してもよい。また、場合によっては、図１１に示される撮像部３６１のみを設けるようにしてもよい。
　本体部３７０は、撮像部３６０が撮像することにより取得した画像を連続的に入手して、該画像に含まれる培養担体ＭＣを画像認識したうえで、該画像に含まれる培養担体ＭＣの数を、担体分布情報値としてカウントできる機能を有するものである。具体的には、本体部３７０による担体分布情報値のカウントは、例えば、撮像部３６１乃至３６４のいずれか一つが撮像することにより取得した画像を連続的に入手して、その画像をもとに実行されてもよい。或いは、本体部３７０による担体分布情報値のカウントは、例えば、撮像部３６１乃至３６４の少なくとも２つが撮像することにより取得した画像を各々連続的に入手して、各撮像部から取得した画像に基づく担体分布情報値を各々算出したうえで、それらの平均値を最終的な担体分布情報値として算出するようにしてもよい。また、本体部３７０は、撮像部３６０（撮像部３６１乃至３６４）によって、細胞と培養担体ＭＣとの複合体のうちの細胞の数を、細胞分布情報値としてカウントできる機能を有していてもよい。
　また、本体部３７０は、培養担体ＭＣを直接画像認識してカウントする機能を有する代替として、画像の色彩や濃淡に基づいて、画像に含まれる培養担体濃度を、担体分布情報値として演算できる機能を有するものであってもよい。このような場合には、本体部３７０を、予め様々な培養担体濃度に対応する色彩や濃淡を大量に学習させて、色彩又は濃淡と培養担体濃度とを関連付けたデータを記憶させておき、このデータに基づいて、撮像部３６０が取得した画像に含まれる培養担体濃度を算出するようにしてもよい。
　本体部３７０は、以上のとおり算出した培養担体ＭＣの数又は培養担体濃度を、制御装置４０へと送信し、制御装置４０は、一実施形態と同様の処理及び制御を実行する。なお、本体部３７０は、前述のとおり、細胞複合体における細胞の数をカウントすることが可能な場合においては、その細胞の数を、培養担体ＭＣの数とともに、又は培養担体ＭＣの数に代えて、制御装置４０へと送信することもできる。
　ここで、変形例１において、第２測定装置３５０が、担体分布情報値としての培養担体ＭＣの数（又は培養担体濃度）を演算する場合には、所定単位時間あたりの担体分布情報値の変化率に対する第３閾値（一実施形態における第１閾値に相当）が設定されることとなる。さらに、必要に応じて、所定単位時間あたりの担体分布情報値の変化率に対する第４閾値（一実施形態における第２閾値に相当）が、さらに予め設定されていてもよい。したがって、変形例１における判定部４３による判定は、所定単位時間あたりの担体分布情報値の変化率をもとに実行されることとなる。この場合の第３閾値及び第４閾値は、一実施形態における第１閾値及び第２閾値と同じであってもよいし異なっていてもよい。
　また、変形例１において、第２測定装置３５０が、担体分布情報値としての培養担体ＭＣの数（又は培養担体濃度）と、細胞分布情報値としての細胞の数（細胞複合体上の細胞の数）の両方を演算する場合、第２測定装置３５０は、細胞分布情報値及び担体分布情報値の両方を制御装置４０に送信してもよい。この場合、変形例１における制御装置４０の判定部４３による判定バリエーションは増加し、例えば、以下表１のように設定することも可能となる。なお、以下表１のように設定される場合における細胞分布情報値及び担体分布情報値は、例えば、図１１における上から２つ目の撮像部３６３又は上から３つ目の撮像部３６２が撮像する画像に基づいて取得されるものとする。
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　第２測定装置３５０が細胞分布情報値及び担体分布情報値の両方を演算する場合、表１に示すように、例えば、状況１～状況５に関する各判定に対応して駆動装置２０の揺動速度を予め設定することができるので、駆動装置２０の揺動速度をきめ細かく制御できる。したがって、培養容器１０内での細胞複合体等の沈降を効率的に抑制して、細胞群の生産に関し、収率性と時間効率性をさらに向上させることが可能となる。
　３－２．変形例２に係る細胞培養装置１
　次に、変形例２に係る細胞培養装置１について、図１２を参照しつつ説明する。図１２は、変形例２に係る細胞培養装置１における撮像部３６０によって撮像される画像の一例を示す図である。
　変形例２に係る細胞培養装置１は、前述にて説明した図１１に示される変形例１に係る細胞培養装置１と物理的には同一であるが、撮像部３６０が撮像することにより取得した画像の本体部による利用態様が変形例１と異なる。つまり、変形例１と変形例２とでは、本体部の機能が若干異なる。したがって、便宜上、変形例２において用いられる測定装置３０を第２測定装置３５１と称し、第２測定装置３５１における本体部を本体部３７１と称することとする。
　変形例２に係る第２測定装置３５１は、変形例１に係る撮像部３６０と同じものを撮像部３６０として用いることができる。そのうえで、第２測定装置３５１は、培養容器１０内の懸濁液中の複数の領域における担体分布情報値を各々測定し、該複数の領域のうちの第１の領域における第１担体分布情報値と、該複数の領域のうちの第２の領域における第２担体分布情報値とを比較演算することで、担体分布情報相違値を演算する。そして、当該担体分布情報相違値と、これに対して予め設定される少なくとも１つ以上の閾値との関係に基づいて、駆動装置２０の揺動速度を制御するものである。
　ここで、第１担体分布情報値とは、第１の領域における担体分布情報値（具体的には、培養担体の数又は培養担体の濃度）であり、第２担体分布情報値とは、第２の領域における担体分布情報値を意味する。
　さらに詳細を説明すると、変形例２に係る撮像部３６０は、図１１及び図１２に示すように、複数（例えば、図１１では４つ）の小型のものが用いられてもよいし、１つの大型の撮像部３６０が用いられてもよい。そのうえで、例えば、撮像部３６０が、図１１及び図１２に示すように、４つの小型の撮像部３６１乃至３６４（又はこれらのうちの少なくとも２つの撮像部）である場合、これらの各撮像部３６１乃至３６４は、対応する懸濁液の領域Ｑ１乃至Ｑ４（又は領域Ｑ１乃至Ｑ４のうちの少なくとも２つの領域）を撮像する。
　そして、各撮像部３６１乃至３６４は、各領域で撮像して取得した画像を本体部３７１へ送信する。これにより、本体部３７１は、領域Ｑ１乃至Ｑ４（又はこれらの領域のうちの少なくとも２つの領域）における各々の担体分布情報値を測定し、測定された各々の担体分布情報値を制御装置４０へ送信する。
　本体部３７１から領域Ｑ１乃至Ｑ４（又はこれらの領域のうちの少なくとも２つの領域）における各々の担体分布情報値を取得する制御装置４０は、例えば、領域Ｑ３（第１の領域に相当）における担体分布情報値（第１担体分布情報値）と、領域Ｑ１（第２の領域に相当）における担体分布情報値（第２担体分布情報値）とを比較演算して、担体分布情報相違値を演算する。担体分布情報相違値とは、例えば、第１担体分布情報値から第２担体分布情報値を減算して得られる。
　さらに制御装置４０の判定部４３は、このように演算された担体分布情報相違値をモニタリングし、この担体分布情報相違値に対して予め設定される閾値との関係に基づいて、一実施形態と同様に、「正常」、「異常」等の判定を実行する。
　例えば、領域Ｑ３における担体分布情報値（第１担体分布情報値）から領域Ｑ１における担体分布情報値（第２担体分布情報値）を減算した値が略０であれば、培養担体は、懸濁液中に均一に分散していると考えられるため「正常」と判定することができ、減算した値が０を大きく下回る場合には、培養担体が沈降等していると考えられるため「異常」と判定することができる。したがって、培養容器１０内での細胞塊、細胞複合体等の沈降を効率的に抑制して、細胞群の生産に関し、収率性と時間効率性をさらに向上させることが可能となる。
　３－３．変形例３に係る細胞培養装置１
　次に、変形例３に係る細胞培養装置１について、図１３を参照しつつ説明する。図１３は、変形例３に係る細胞培養装置１の構成を模式的に示す概略図である。
　変形例３に係る細胞培養装置１は、一実施形態に係る細胞培養装置１に適用される第１測定装置３００と、変形例１（及び変形例２）に係る細胞培養装置１に適用される第２測定装置３５０（及び第２測定装置３５１）の両方が適用されるものである。したがって、変形例３に係る制御装置４０は、第１測定装置３００と第２測定装置３５０（及び第２測定装置３５１）から、細胞分布情報値及び担体分布情報値（場合によっては、細胞分布情報値だけでもよい）に関する多数の値を受信することができる。したがって、制御装置４０の判定部４３の判定バリエーションを最も多くすることができる。その結果、駆動装置２０の揺動速度をさらにきめ細かく制御できる。これにより、培養容器１０内での細胞塊、細胞複合体等の沈降をさらに効率的に抑制して、細胞群の生産に関し、収率性と時間効率性をさらに向上させることが可能となる。
　４．担体間移行に関連する細胞培養装置１の機能
　次に、担体間移行に関連する細胞培養装置１の機能の詳細について説明する。本開示における細胞培養は、基本的に、前述のとおり説明した培養モード（第２モード）と、以下説明する担体間移行モード（第１モード）の、２つのモードにて管理される。
　本開示に係る細胞の培養過程においては、培養プロセス開始時に懸濁液中に混入される培養担体（本開示においては、便宜上、「当初培養担体」とも称す。）に加えて、培養プロセスの過程で（途中で）、新たな培養担体（本開示においては、便宜上、「追加培養担体」とも称す。）を懸濁液に追加する。これにより、当初培養担体上に存在する（接着する）細胞を、追加培養担体上へと移行させて（遊走させて）、培養細胞の集合体（細胞群）の収率（生産）を向上させることができる。ここで、当初培養担体上に存在する細胞の追加培養担体上への移行（本開示においては、「担体間移行」とも称す。）を効率的に進めることが、細胞群の収率向上及び時間効率性の観点で重要となる。なお、追加培養担体としては、新鮮な培養担体（未使用の培養担体）が用いられることが好ましい。
　当初培養担体を培養容器１０内（懸濁液中）に投入する際には、培養担体の形状、大きさ、表面積等に基づいて所定の量の当初培養担体を含有する懸濁液を、培地等を用いて調製しておけばよい。当該懸濁液における当初培養担体の濃度は、例えば、０．０１～１００ｇ／Ｌ、０．５～５０ｇ／Ｌ、又は１～２０ｇ／Ｌとすることができる。
　担体間移行モードとは、本開示においては、細胞の培養過程で追加培養担体を懸濁液中に追加して、当初培養担体上に存在する細胞を追加培養担体上へと確実に移行させるため制御装置４０のモードのことを意味する。前述のとおり説明した細胞培養装置１における制御装置４０は、担体間移行を効率的に進めるために担体間移行モードとして、様々な制御・管理等を実行することができる。
　まず、制御装置４０は、細胞の培養過程において、追加培養担体を培養容器１０内に投入する時点を判定することができる。
　制御装置４０の通信部４１は、前述のとおり、測定装置３０（前述の第１測定装置３００、第２測定装置３５０、及び第２測定装置３５１のいずれであってもよい）から、細胞分布情報値を受信し、受信した細胞分布情報値を記憶部４２へ伝達する。制御装置４０の判定部４３は、細胞分布情報値が予め設定される設定値に達した時点を、追加培養担体を培養容器１０内に投入する時点と判定することが可能とされている。予め設定される設定値は記憶部４２に記憶させておけばよい。したがって、判定部４３は、当該設定値を記憶部４２から読み出して、通信部４１を介して受信される細胞分布情報値と、記憶部４２から読み出した設定値とを比較することで、細胞分布情報値が当該設定値に達した時点を判定することができる。これにより、適切なタイミングで、培養容器１０内に追加培養担体を投入することが可能となる。なお、追加培養担体を培養容器１０（懸濁液中）内に投入する際には、追加培養担体の形状、大きさ、表面積等に基づいて、所定の量の追加培養担体を含有する懸濁液を、培地等を用いて調製しておく。当該懸濁液における追加培養担体の濃度は、例えば、０．０１～１００ｇ／Ｌ、０．５～５０ｇ／Ｌ、又は１～２０ｇ／Ｌとすることができる。なお、追加培養担体を含有する懸濁液を培養容器１０内に投入する際には、培養容器１０の容量を考慮して、培養容器１０内に既に収容されている懸濁液の容量、又は、追加培養担体を含有する懸濁液の容量を、適宜調整してもよい。
　ところで、細胞分布情報値に対して予め設定される設定値は、経験則から適宜に設定されればよい。例えば、設定値としては、図９に示すような設定値Ｖ又は設定値Ｗが設定されうる。これにより、判定部４３は、細胞分布情報値が設定値Ａに達した時点又は設定値Ｂに達した時点を、追加培養担体を培養容器１０内に投入する時点と判定することができる。
　次に、制御装置４０は、駆動装置２０の駆動を、測定装置３０により測定される細胞分布情報値、及び担体分布情報値の少なくとも一方に基づいて、担体間移行に合わせて駆動装置２０の駆動を制御することができる。この際、担体間移行に合わせた制御装置４０による駆動装置２０の駆動制御は、様々なバリエーションがあるため、各バリエーションについて以下説明する。なお、担体間移行モード（第１モード）は、追加培養担体が培養容器１０内に投入された時点を実質的な開始時とし、所定の条件が満たされると終了する。ここで、所定の条件が満たされるか否かの判定は、各バリエーションにおいて説明する。また、担体間移行モードの開始前、及び担体間移行モードの終了後は、何らかの原因で細胞培養を停止する場合を除き、基本的に培養モード（第２モード）で細胞培養は進行するものと理解されたい。
　４－１．第１のバリエーション
　まず、担体間移行に合わせた制御装置４０による駆動装置２０の駆動制御の第１のバリエーションを説明する。
　前述のとおり追加培養担体が培養容器１０内に投入されると、第１のバリエーションにおける制御装置４０は、追加培養担体の投入後の第１時点における細胞分布情報値と、第１時点以降である第２時点における細胞分布情報値とを比較して算出される第１変化値に基づいて、細胞複合体上の細胞による追加培養担体上への担体間移行の進行を監視して、駆動装置２０の駆動を制御することができる。
　具体的には、制御装置４０の通信部４１は、例えば、前述の第１測定装置３００又は第２測定装置３５０から、懸濁液中の或る領域（例えば、図２における領域Ｐ）における細胞分布情報値としての生細胞数（又は生細胞濃度）を連続的に取得することができる。ここで、制御装置４０の判定部４３は、追加培養担体の投入後の第１時点における或る領域における生細胞数（生細胞濃度）と、第１時点以降の第２時点における当該或る領域における生細胞数（生細胞濃度）とを比較演算（例えば減算）することで第１時点から第２時点にかけての当該或る領域における生細胞数（生細胞濃度）の変化を把握することができる。
　ここで、第１時点とは、追加培養担体投入直後の任意の時点であればよく、自動的に又は手動的に設定すればよい。第２時点とは、第１時点以降の任意の時点であればよく、例えば、第１時点の「ｘ１分後」、「ｘ２分後」、「ｘ３分後」、というように複数の時点（当該複数の時点は、等時間間隔であってもよいし、異なる時間間隔であってもよい。）を総称する。なお、第１時点及び第２時点は、担体間移行モード中の任意の時点であると理解することができる。さらに、第１時点及び第２時点においては、少なくとも駆動装置２０の駆動は停止することなく、所定の揺動速度が出力されていると理解されたい。
　また、或る領域とは、図２における領域Ｐに示されるように、培養容器１０の深さ方向に見て中央部分としてもよいし、培養容器１０の底面付近としてもよい。
　ここで、追加培養担体が懸濁液中に投入される時点においては、既に一定期間細胞の培養プロセスが進行していることから、当初培養担体上で細胞が一定程度増殖していることが通常である。つまり、当初培養担体と細胞との細胞複合体が形成されている。この状態において追加培養担体が投入されると、懸濁液中においては、当初培養担体と細胞との細胞複合体と、追加培養担体とが混在することとなる。ここで、当初培養担体と細胞との細胞複合体の比重は、追加培養担体の比重と大きく異なる。したがって、当初培養担体と細胞との細胞複合体と追加培養担体とが混在している状態で懸濁液を揺動させると、一般的に、当初培養担体と細胞との細胞複合体は培養容器１０の底面付近に沈降し、追加培養担体は培養容器１０の深さ方向に見て中央部分で浮遊することとなる。しかしながら、当初培養担体上の細胞の追加培養担体への移行、すなわち、担体間移行が進行（完了）すると、当初培養担体であるか追加培養担体であるかを問わず、細胞と培養担体との細胞複合体が一定程度均一化される（比重が均一化される）。換言すれば、細胞が、当初培養担体と追加培養担体に略均一に接着することとなる。このように、細胞を全ての培養担体に略均一に接着させたうえで、通常の培養モードで培養プロセスを進行させることが、細胞群の収率（生産）向上には重要となる。
　第１のバリエーションにおいて、制御装置４０の判定部４３は、前述の第１変化値と、予め設定される（予め記憶部４２に記憶される）第１所定値との関係に基づいて、駆動装置２０の駆動を担体間移行モード（第１のモード）で駆動させるか、培養モード（第２のモード）で駆動させるかを判定する。例えば、判定部４３は、前述の第１変化値が第１所定値に到達するまでは、駆動装置２０を担体間移行モード（第１のモード）で駆動させる旨を判定する。他方、判定部４３は、前述の第１変化値が、第１所定値に到達すると、担体間移行が完了したと推定して、駆動装置２０を培養モード（第２のモード）で駆動させる旨を判定する。
　なお、第１所定値は、適宜に決定・変更することができる。前述の「或る領域」が、例えば、培養容器１０の底面付近である場合、第１時点においては当初培養担体と細胞との細胞複合体が底面付近に沈降しやすいために、第１時点における底面付近の細胞分布情報値は相対的に大きい値となる。その後、担体間移行が進行すると、当初培養担体であるか追加培養担体であるかを問わず、細胞と培養担体との細胞複合体（又はその比重）が一定程度均一化されることとなる結果、底面付近の細胞分布情報値は次第に減少する（変化する）。したがって、この場合の第１所定値は、細胞分布情報値の減少の程度に対して予め設定される。
　また、前述の「或る領域」が、例えば、培養容器１０の深さ方向に見て中央部分である場合、第１時点においては当初培養担体と細胞との細胞複合体が底面付近に沈降しやすいために、第１時点における中央部分の細胞分布情報値は相対的に小さい値となる。その後、担体間移行が進行すると、中央部分の細胞分布情報値は次第に増加する（変化する）。したがって、この場合の第１所定値は、細胞分布情報値の増加の程度に対して予め設定される。
　ところで、判定部４３が、第１変化値が第１所定値に到達したことを契機として、担体間移行が完了した旨を判定し、且つ駆動装置２０を培養モードで駆動させる旨を判定する場合、出力部４４は、培養モードにおける判定部４３の各判定に基づいて、前述のとおり詳述したとおりの揺動速度を出力して駆動装置２０を駆動させることとなる。
　他方、第１変化値が第１所定値に到達していないとして、判定部４３が、駆動装置２０を担体間移行モード（第１のモード）で駆動させる旨を判定する場合、出力部４４は、担体間移行モードに対応する揺動速度に基づいて駆動装置２０を制御する。
　出力部４４は、駆動装置２０を担体間移行モードで駆動させる場合、具体的には、駆動装置２０を間欠駆動させる。間欠駆動とは、所定の時間ごとに、駆動装置２０の揺動を実行させたり、揺動の実行を停止させたりすることをいう。より具体的には、間欠駆動とは、所定の時間にわたり駆動装置２０の揺動を実行させることと、所定の時間にわたり駆動装置２０の揺動を停止させることとを交互に実施することをいう。交互に実施することとは、揺動の実行と、揺動の停止との組み合わせを、２回以上繰り返すことであってよい（「揺動を実行させる」とそれに続く「揺動を停止させる」を組み合わせの１回と数える。）。揺動の実行に対応する時間と、揺動の停止に対応する時間は、同じであってもよいし異なっていてもよい。また、２回以上の繰り返しにおいて、各回の間で、揺動の実行に対応する時間が常に同じであってもよいし異なっていてもよい。同様に、各回の間で、揺動の停止に対応する時間が常に同じであってもよいし異なっていてもよい。揺動を停止させる時間は、懸濁液を培養容器１０内で静置させて、細胞の担体間移行を促す時間と理解されたい。また、前述の第１時点及び第２時点は、揺動の実行に対応する時間のいずれかとなる。間欠駆動において「揺動を実行させる」場合の駆動装置２０の揺動速度としては、前述した駆動装置２０の具体的な揺動速度と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　揺動の実行に対応する時間としては、例えば、０．５～６０分間であり、好ましくは１～２０分間、より好ましくは３～１０分間とすることができる。揺動の停止に対応する時間としては、例えば、０．１～１０時間であり、好ましくは０．５～６時間、より好ましくは１～３時間とすることができる。「揺動を実行させる」とそれに続く「揺動を停止させる」の組み合わせの例としては、「『０．５～６０分間、揺動させる』とそれに続く『０．１～１０時間、揺動を停止させる』」が挙げられ、「『１～２０分間、揺動させる』とそれに続く『０．５～６時間、揺動を停止させる』」が好ましく、「『３～１０分間、揺動させる』とそれに続く『１～３時間、揺動を停止させる』」がより好ましい。
　間欠駆動を行う時間（２回以上の「『揺動を実行させる』とそれに続く『揺動を停止させる』」を行う合計の時間）は、例えば、１～８０時間であり、好ましくは１０～４０時間であり、より好ましくは２０～３０時間である。
　なお、このような間欠駆動は、前述のとおり、培養容器１０内（懸濁液中）に当初培養担体が投入される培養プロセス開始時においても実行されうる（この場合における間欠駆動を、便宜上、本開示において「当初間欠駆動」ともいう。）。当初間欠駆動は、当初培養担体に細胞を接着させることを促す目的で実行される。当初間欠駆動が実行された後は、駆動装置２０は前述のとおり説明した培養モードにて駆動（連続駆動）される（さらにその後、追加培養担体が投入されることを契機として、担体間移行モードに基づく間欠駆動が実行されることとなる）。ところで、培養モードに係る連続駆動とは、所定の時間にわたり続けて揺動を行うことをいう。揺動を行う時間（前述の「異常」との判定により培養を停止する場合を除く。）は、例えば、１～１４日であり、好ましくは２～１０日であり、より好ましくは３～７日である。細胞の培養においては、例えば、懸濁液への培地の追加、培地交換などのために揺動が一時的に停止されることがある。本開示において一時的な停止とは、単に静置させるものではなく、懸濁液への培地の追加、培地交換等の処理のために揺動が一時的に停止されることを意味する。前記の揺動を行う時間は、一時的な停止前の揺動を行う時間と、一時的な停止後の揺動を行う時間との合計でなくてよい。すなわち、揺動の停止によって、揺動を行う時間を区切って測定してもよい。
　前述の間欠駆動と前述の培養モードに係る連続駆動とは、連続して行ってもよいし、又は、間欠駆動と連続駆動との間に、所定の時間にわたり揺動しないことを含めてもよい。同様に、前述の当初間欠駆動と前述の培養モードに係る連続駆動とは、連続して行ってもよいし、又は、当初間欠駆動と連続駆動との間に、所定の時間にわたり揺動しないことを含めてもよい。所定の時間は、例えば、０．１～２４時間であり、好ましくは０．５～５時間であり、より好ましくは１～２時間である。揺動しないことは、懸濁液を静置させることであってよい。なお、培養プロセス開始時においては、当初間欠駆動と連続駆動の組み合わせを繰り返し行ってもよい。
　第１のバリエーションの詳細に戻り、判定部４３は、前述のとおり追加培養担体を投入するタイミングが自動的に判定される場合においては、この判定時において、駆動装置２０を担体間移行モードでの駆動を開始させる旨の判定（決定）を同時に行うようにしてもよい。これにより、出力部４４は、培養容器１０内に追加培養担体が投入されると同時に（実質的に同時に）、駆動装置２０を担体間移行モードで駆動させることが可能となる。
　以上のとおり、担体間移行に合わせて駆動装置２０の駆動を制御することにより、細胞の担体間移行を効率的に進めることが可能となる。この結果、高い収率性と時間効率性で細胞を培養すること（細胞群を生産すること）が可能となる。
　４－２．第２のバリエーション
　次に、担体間移行に合わせた制御装置４０による駆動装置２０の駆動制御の第２のバリエーションを説明する。
　第１のバリエーションにおいては或る領域の細胞分布情報値が判定部４３の判定に用いられていたが、第２のバリエーションにおいては或る領域の担体分布情報値を、或る領域の細胞分布情報値に代えて判定部４３の判定に用いられる点において、両者は異なる。その他の点においては、第１のバリエーションと第２のバリエーションとは、基本的に同一である。
　つまり、前述のとおり追加培養担体が培養容器１０内に投入されると、第２のバリエーションにおける制御装置４０は、追加培養担体の投入後の第１時点における担体分布情報値と、第１時点以降である第２時点における担体分布情報値とを比較して算出される第２変化値に基づいて、細胞複合体上の細胞による追加培養担体上への担体間移行の進行を監視して、駆動装置２０の駆動を制御することができる。
　具体的には、制御装置４０の通信部４１は、前述したとおり、例えば、第１測定装置３００又は第２測定装置３５０から、懸濁液中の或る領域（例えば、図２における領域Ｐ）における担体分布情報値としての培養担体数（又は培養担体濃度）を連続的に取得することができる。ここで、制御装置４０の判定部４３は、追加培養担体の投入後の第１時点における或る領域における培養担体数（培養担体濃度）と、第１時点以降の第２時点における当該或る領域における培養担体数（培養担体濃度）とを比較演算（例えば減算）することで第１時点から第２時点にかけての当該或る領域における培養担体数（培養担体濃度）の変化を把握することができる。ここにいう「培養担体数」とは、当初培養担体と追加培養担体の合計数を意味する。また、「培養担体濃度」とは、当初培養担体濃度と追加培養担体濃度との合計濃度を意味する。
　第１のバリエーションにおいて詳述した「或る領域」、「第１時点」、「第２時点」等については、第２のバリエーションにおいても同じように適用される。
　第２のバリエーションにおいて、制御装置４０の判定部４３は、前述の第２変化値と、予め設定される（予め記憶部４２に記憶される）第２所定値との関係に基づいて、駆動装置２０の駆動を担体間移行モード（第１のモード）で駆動させるか、培養モード（第２のモード）で駆動させるかを判定する。例えば、判定部４３は、前述の第２変化値が第２所定値に到達するまでは、駆動装置２０を担体間移行モード（第１のモード）で駆動させる旨を判定する。他方、判定部４３は、前述の第２変化値が、第２所定値に到達すると、担体間移行が完了したと推定して、駆動装置２０を培養モード（第２のモード）で駆動させる旨を判定する。
　なお、第２所定値は、第１のバリエーションにおける第１所定値と同様に、適宜に決定・変更することができる。
　また、第２のバリエーションにおいても、第１のバリエーションと同様、判定部４３が、第２変化値が第２所定値に到達したことを契機として、担体間移行が完了した旨を判定し、且つ駆動装置２０を培養モードで駆動させる旨を判定する場合、出力部４４は、培養モードにおける判定部４３の各判定に基づいて、前述のとおり詳述したとおりの揺動速度を出力して駆動装置２０を駆動させることとなる。
　他方、第２変化値が第２所定値に到達していないとして、判定部４３が、駆動装置２０を担体間移行モード（第１のモード）で駆動させる旨を判定する場合、出力部４４は、担体間移行モードに対応する揺動速度に基づいて駆動装置２０を制御する。なお、担体間移行モードに対応する駆動装置２０の駆動制御については、前述のとおりである。
　さらに、第１のバリエーションと同様、第２のバリエーションにおける判定部４３は、前述のとおり追加培養担体を投入するタイミングが自動的に判定される場合においては、この判定時において、駆動装置２０を担体間移行モードでの駆動を開始させる旨の判定（決定）を同時に行うようにしてもよい。これにより、出力部４４は、培養容器１０内に追加培養担体が投入されると同時に（実質的に同時に）、駆動装置２０を担体間移行モードで駆動させることが可能となる。
　以上のとおり、第２のバリエーションにおいても、第１のバリエーションと同様、担体間移行に合わせて駆動装置２０の駆動を制御することにより、細胞の担体間移行を効率的に進めることが可能となる。この結果、高い収率性と時間効率性で細胞を培養すること（細胞群を生産すること）が可能となる。
　なお、担体間移行に合わせた制御装置４０による駆動装置２０の駆動制御を、第１のバリエーションと第２のバリエーションを組み合わせたもの（足し合わせたもの）としてもよい。この場合における判定部４３の判定が、細胞分布情報値及び担体分布情報値の双方に基づいて実行されることとなる。
　４－３．第３のバリエーション
　次に、担体間移行に合わせた制御装置４０による駆動装置２０の駆動制御の第３のバリエーションを説明する。
　前述のとおり追加培養担体が培養容器１０内に投入されると、第３のバリエーションにおける制御装置４０は、追加培養担体の投入後における、培養容器１０内の（懸濁液中の）少なくとも一部の領域のうちの（複数の領域のうちの）第１の領域の第１担体分布情報値と、当該少なくとも一部の領域のうちの第２の領域における第２担体分布情報値とを比較演算することにより算出される担体分布情報相違値に基づいて、細胞複合体上の細胞による追加培養担体上への担体間移行の進行を監視して、駆動装置２０の駆動を制御することができる。
　具体的には、制御装置４０は、前述したとおり、例えば、前述の変形例２に係る第２測定装置３５１から、培養容器１０内の懸濁液中の第１の領域における第１担体分布情報値としての培養担体数（培養担体濃度）と、第２の領域における第２担体分布情報値としての培養担体数（培養担体濃度）とを連続的に取得することができる。したがって、変形例２にて詳述したとおり、制御装置４０の判定部４３は、第２測定装置３５１から取得する第１担体分布情報値と第２担体分布情報値とに基づいて、担体分布情報相違値を演算することができる。この担体分布情報相違値は、或る時点における、第１の領域における培養担体数（培養担体濃度）と、第２の領域における培養担体数（培養担体濃度）の違いを表すものといえる。
　ここで、第３のバリエーションにおける第１の領域とは、例えば、変形例２において説明した図１２に示される領域Ｑ３（撮像部３６３によって撮像される領域）とすることができる。また、第３のバリエーションにおける第２の領域とは、例えば、変形例２において説明した図１２に示される領域Ｑ１（撮像部３６１によって撮像される領域）とすることができる。これにより、培養容器１０の深さ方向に見て中央部分に相当する領域Ｑ３における第１担体分布情報値と、培養容器１０の底面付近に相当する領域Ｑ１における第２担体分布情報値とを比較演算（例えば減算）して担体分布情報相違値を算出することで、培養容器１０における中央部分と底面付近との培養担体数（培養担体濃度）の相違を監視することができる。
　第１のバリエーションにおいて詳述したとおり、追加培養担体が投入された直後においては、当初培養担体と細胞との細胞複合体と追加培養担体とが混在しており、この状態で懸濁液を揺動させると、一般的に、当初培養担体と細胞との細胞複合体は比重が大きいため培養容器１０の底面付近に沈降し、追加培養担体は培養容器１０の深さ方向に見て中央部分で浮遊することとなる。したがって、追加培養担体が投入された直後における担体分布情報相違値（の絶対値）は大きな値となる。
　しかしながら、第１のバリエーションにおいて説明したとおり、当初培養担体上の細胞の追加培養担体への移行、すなわち、担体間移行が進行（完了）すると、当初培養担体であるか追加培養担体であるかを問わず、細胞と培養担体との細胞複合体が一定程度均一化される（比重が均一化される）。したがって、担体間移行が進行すると、担体分布情報相違値（の絶対値）は次第に小さくなり、最終的には０に近い値となる。
　第３のバリエーションにおいて、制御装置４０の判定部４３は、前述の担体分布情報相違値の変化を監視しつつ、当該担体分布情報相違値と、予め設定される（予め記憶部４２に記憶される）所定値との関係に基づいて、駆動装置２０の駆動を担体間移行モード（第１のモード）で駆動させるか、培養モード（第２のモード）で駆動させるかを判定する。例えば、判定部４３は、前述の担体分布情報相違値が予め設定される所定値に到達するまでは、駆動装置２０を担体間移行モード（第１のモード）で駆動させる旨を判定する。他方、判定部４３は、前述の担体分布情報相違値が予め設定される所定値に到達すると、担体間移行が完了したと推定して、駆動装置２０を培養モード（第２のモード）で駆動させる旨を判定する。なお、担体間移行モードにおける駆動装置２０の具体的な駆動、及び培養モードにおける駆動装置２０の具体的な駆動は、前述のとおりである。
　なお、担体分布情報相違値に対して予め設定される前述の所定値は、適宜に設定・変更することができる。例えば、前述のとおり、担体間移行が進行すると、担体分布情報相違値は次第に０に近い値となることから、前述の所定値は、例えば０又は略０に設定することができる。
　なお、第３のバリエーションにおいて、判定部４３が前述のとおりの判定を実行するタイミングは、少なくとも駆動装置２０の駆動が実行されているとき、具体的には、駆動装置２０が担体間移行モードにおいて間欠駆動されているときであって、駆動装置２０の揺動を実行させている場合が好ましい。
　なお、第１のバリエーションの場合と同様、第３のバリエーションの場合における判定部４３も、前述のとおり追加培養担体を投入するタイミングが自動的に判定される場合においては、この判定時において、駆動装置２０を担体間移行モードでの駆動を開始させる旨の判定（決定）を同時に行うようにしてもよい。これにより、出力部４４は、培養容器１０内に追加培養担体が投入されると略同時に、駆動装置２０を担体間移行モードで駆動させることが可能となる。
　以上のとおり、第３のバリエーションにおいても、第１のバリエーションと同様、担体間移行に合わせて駆動装置２０の駆動を制御することにより、細胞の担体間移行を効率的に進めることが可能となる。この結果、高い収率性と時間効率性で細胞を培養すること（細胞群を生産すること）が可能となる。
　４－４．第４のバリエーション
　次に、担体間移行に合わせた制御装置４０による駆動装置２０の駆動制御の第４のバリエーションを説明する。
　第３のバリエーションにおいては第１の領域の担体分布情報値と、第２の領域の担体分布情報値と、これらを比較演算することにより算出される担体分布情報相違値を用いて駆動装置２０の駆動制御を実行していたのに対し、第４のバリエーションでは、第１の領域の細胞分布情報値と、第２の領域の細胞分布情報値と、これらの比較演算することにより算出される細胞分布情報相違値を用いて駆動装置２０の駆動制御を実行する点で、両者は異なる。その他の点においては、第３のバリエーションと第４のバリエーションとは、概ね同一である。
　つまり、前述のとおり追加培養担体が培養容器１０内に投入されると、第４のバリエーションにおける制御装置４０は、追加培養担体の投入後における、培養容器１０内の（懸濁液中の）少なくとも一部の領域のうちの（複数の領域のうちの）第１の領域の第１細胞分布情報値と、当該少なくとも一部の領域のうちの第２の領域における第２細胞分布情報値とを比較演算することにより算出される細胞分布情報相違値に基づいて、細胞複合体上の細胞による追加培養担体上への担体間移行の進行を監視して、駆動装置２０の駆動を制御することができる。
　具体的には、制御装置４０は、前述したとおり、例えば、前述の第１測定装置３００、又は変形例２に係る第２測定装置３５１から、培養容器１０内の懸濁液中の第１の領域における第１細胞分布情報値としての生細胞数（生細胞濃度）と、第２の領域における第２細胞分布情報値としての生細胞数（生細胞濃度）とを連続的に取得することができる。したがって、制御装置４０の判定部４３は、第１測定装置３００又は第２測定装置３５１から取得する第１細胞分布情報値と第２細胞分布情報値とに基づいて、細胞分布情報相違値を演算することができる。この細胞分布情報相違値は、或る時点における、第１の領域における生細胞数（生細胞濃度）と、第２の領域における生細胞数（生細胞濃度）の違いを表すものといえる。
　第４のバリエーションにおける第１の領域とは、第３のバリエーションと同様、例えば、変形例２において説明した図１２に示される領域Ｑ３（撮像部３６３によって撮像される領域）とすることができる。また、第４のバリエーションにおける第２の領域とは、例えば、変形例２において説明した図１２に示される領域Ｑ１（撮像部３６１によって撮像される領域）とすることができる。第４のバリエーションにおいて、第１測定装置３００から第１細胞分布情報値及び第２細胞分布情報値を取得する場合においては、第１測定装置３００における
電極３１０及びキャパシタンス測定部３２０を、領域Ｑ１及び領域Ｑ３に各々配置させればよい。
　これにより、培養容器１０の深さ方向に見て中央部分に相当する領域Ｑ３における第１細胞分布情報値と、培養容器１０の底面付近に相当する領域Ｑ１における第２細胞分布情報値とを比較演算（例えば減算）して細胞分布情報相違値を算出することで、培養容器１０における中央部分と底面付近との生細胞数（生細胞濃度）の相違を監視することができる。
　第１のバリエーションにおいて詳述したとおり、追加培養担体が投入された直後においては、当初培養担体と細胞との細胞複合体と追加培養担体とが混在しており、この状態で懸濁液を揺動させると、一般的に、当初培養担体と細胞との細胞複合体は比重が大きいため培養容器１０の底面付近に沈降し、追加培養担体は培養容器１０の深さ方向に見て中央部分で浮遊することとなる。したがって、追加培養担体が投入された直後における細胞分布情報相違値（の絶対値）は大きな値となる。
　しかしながら、第１のバリエーションにおいて説明したとおり、当初培養担体上の細胞の追加培養担体への移行、すなわち、担体間移行が進行（完了）すると、当初培養担体であるか追加培養担体であるかを問わず、細胞と培養担体との細胞複合体が一定程度均一化される（比重が均一化される）。したがって、担体間移行が進行すると、細胞分布情報相違値（の絶対値）は次第に小さくなり、最終的には０に近い値となる。
　第４のバリエーションにおいて、制御装置４０の判定部４３は、前述の細胞分布情報相違値の変化を監視しつつ、当該細胞分布情報相違値と、予め設定される（予め記憶部４２に記憶される）所定値との関係に基づいて、駆動装置２０の駆動を担体間移行モード（第１のモード）で駆動させるか、培養モード（第２のモード）で駆動させるかを判定する。例えば、判定部４３は、前述の細胞分布情報相違値が予め設定される所定値に到達するまでは、駆動装置２０を担体間移行モード（第１のモード）で駆動させる旨を判定する。他方、判定部４３は、前述の細胞分布情報相違値が予め設定される所定値に到達すると、担体間移行が完了したと推定して、駆動装置２０を培養モード（第２のモード）で駆動させる旨を判定する。なお、担体間移行モードにおける駆動装置２０の具体的な駆動、及び培養モードにおける駆動装置２０の具体的な駆動は、前述のとおりである。
　なお、細胞分布情報相違値に対して予め設定される前述の所定値は、第３のバリエーションにおける所定値と同様、適宜に設定・変更することができる。例えば、前述のとおり、担体間移行が進行すると、細胞分布情報相違値は次第に０に近い値となることから、前述の所定値は、例えば０又は略０に設定することができる。
　なお、第４のバリエーションにおいて、判定部４３が前述のとおりの判定を実行するタイミングは、第３のバリエーションと同様、少なくとも駆動装置２０の駆動が実行されているとき、具体的には、駆動装置２０が担体間移行モードにおいて間欠駆動されているときであって、駆動装置２０の揺動を実行させている場合が好ましい。
　なお、第１のバリエーションの場合と同様、第４のバリエーションの場合における判定部４３も、前述のとおり追加培養担体を投入するタイミングが自動的に判定される場合においては、この判定時において、駆動装置２０を担体間移行モードでの駆動を開始させる旨の判定（決定）を同時に行うようにしてもよい。これにより、出力部４４は、培養容器１０内に追加培養担体が投入されると同時に（実質的に同時に）、駆動装置２０を担体間移行モードで駆動させることが可能となる。
　以上のとおり、第４のバリエーションにおいても、第３のバリエーションと同様、担体間移行に合わせて駆動装置２０の駆動を制御することにより、細胞の担体間移行を効率的に進めることが可能となる。この結果、高い収率性と時間効率性で細胞を培養すること（細胞群を生産すること）が可能となる。
　また、以上のとおり、第１のバリエーション乃至第４のバリエーションについて各々説明したが、担体間移行に合わせた制御装置４０による駆動装置２０の駆動制御は、第１のバリエーション乃至第４のバリエーションのうちのいずれか１つのみを実行してもよいし、これらのバリエーションのうちの２つ以上を組み合わせて実行してもよい。
　５．細胞培養装置１の担体間移行モードでの動作
　次に、前述のとおり説明した細胞培養装置１における一連の動作のうち、担体間移行モードでの動作について、図１４乃至図１８を参照しつつ説明する。図１４は、細胞培養装置１において行われる概ね全ての一連の動作の一例を示すフロー図である。図１５は、第１のバリエーションに係る細胞培養装置１の担体間移行モードに関する動作を示すフロー図である。図１６は、第２のバリエーションに係る細胞培養装置１の担体間移行モードに関する動作を示すフロー図である。図１７は、第３のバリエーションに係る細胞培養装置１の担体間移行モードに関する動作を示すフロー図である。図１８は、第４のバリエーションに係る細胞培養装置１の担体間移行モードに関する動作を示すフロー図である。
　まず、本開示に係る細胞培養装置１は、概ね図１４に示される一連の動作が実行されることとなる。図１４に示される一連の動作が実行されることにより、細胞の担体間移行を効率的に進めることが可能となり、その結果として、高い収率性と時間効率性で細胞を培養することが可能な細胞群を生産する方法を実現することができる。
　図１４に示される一連の動作のうち、ＳＴ５００～ＳＴ５０７は、図８を参照しつつ前述にて説明したとおりであり、特にＳＴ５０２～ＳＴ５０６（及びＳＴ５０７）は、本開示に係る細胞培養装置１の培養モードにおける動作に相当する。
　本開示に係る細胞培養装置１の一連の動作においては、ＳＴ５００～ＳＴ５０７に加えて、さらに担体間移行モードにおける動作が含まれる。一連の動作においては、図１４に示されるように、ＳＴ５１０において、培養容器１０内（懸濁液中）への追加培養担体の投入が必要かどうかについて判定される。制御装置４０（判定部４３）は、前述のとおり、細胞の培養過程において、追加培養担体を培養容器１０内へ投入する時点を判定することができるため、この判定と紐づけて、制御装置４０（判定部４３）がＳＴ５１０に関する判定を実行することができる。
　このＳＴ５１０において「ＮＯ」と判定される限り（追加培養担体の投入が必要でないと判定される限り）、本開示に係る細胞培養装置１の制御装置４０は、培養モードにて駆動装置２０の駆動を継続する。
　他方、ＳＴ５１０において「ＹＥＳ」と判定されると（追加培養担体の投入が必要と判定されると）、本開示に係る細胞培養装置１の制御装置４０は、担体間移行モードにて駆動装置２０の駆動を開始する（図１４の「Ｂ」参照）。なお、制御装置４０による担体間移行モードによる制御は、一例として、前述のとおり第１のバリエーション乃至第４のバリエーションが存在する。したがって、以下、各バリエーションの動作について、図１５～図１８を参照しつつ説明する。なお、制御装置４０においては、前述のとおり、第１のバリエーション乃至第４のバリエーションのうちの２つ以上を組み合わせてよい。その場合には、図１５～図１８のうちの２つ以上の動作が同時に実行されることとなる。
　まず、担体間移行モードとして第１のバリエーションが用いられる場合について、図１５を参照しつつ説明する。
　まず、前述のＳＴ５１０による「ＹＥＳ」との判定結果に基づいて担体間以降モードが開始されると同時に、ＳＴ５１１として、追加培養担体が培養容器１０内（懸濁液中）に投入される。
　次に、ＳＴ５１２として、測定装置３０（例えば、第１測定装置３００又は第２測定装置３５０）によって、懸濁液中の或る領域における第１時点の細胞分布情報値が測定される。
　次に、ＳＴ５１３として、測定装置３０が、ＳＴ５１２にて測定した第１時点の細胞分布情報値を制御装置４０へ送信し、制御装置４０の通信部４１がこれを受信する。
　次に、ＳＴ５１４として、測定装置３０（例えば、第１測定装置３００又は第２測定装置３５０）によって、懸濁液中の或る領域における第２時点の細胞分布情報値が測定される。
　次に、ＳＴ５１５として、測定装置３０が、ＳＴ５１４にて測定した第２時点の細胞分布情報値を制御装置４０へ送信し、制御装置４０の通信部４１がこれを受信する。
　次に、ＳＴ５１６として、制御装置４０の判定部４３が、第１時点の細胞分布情報値と第２時点の細胞分布情報値とを比較して第１変化値を算出し、当該第１変化値と予め設定される第１所定値との関係に基づいて、駆動装置２０を担体間移行モードで駆動させるか（担体間移行モードを継続させるか）、培養モードで駆動させるか（培養モードに遷移させるか）を判定する。
　次に、ＳＴ５１７として、判定部４３の判定結果に基づいて、出力部４４が駆動装置２０の揺動速度を決定する。例えば、判定部４３が担体間移行モードで駆動させる旨をＳＴ５１６にて判定した場合、出力部４４は、駆動装置２０を間欠駆動させるように所定の揺動速度を随時決定する。
　次に、ＳＴ５１８として、出力部４４によって決定された揺動速度を、通信部４１を介して駆動装置２０へと出力する。これにより、駆動装置２０は、出力部４４から出力された揺動速度で駆動することとなる。
　以降、細胞培養装置１は、判定部４３が培養モードで駆動させる旨を判定するまで、ＳＴ５１４～ＳＴ５１８に関する各動作を繰り返す（ＳＴ５１９）。他方、判定部４３が培養モードで駆動させる旨を判定すると、駆動装置２０の駆動制御は、担体間移行モードから培養モードに遷移して、図１４（及び図８）のＳＴ５０２以降の動作に復帰する。
　続いて、担体間移行モードとして第２のバリエーションが用いられる場合について、図１６を参照しつつ説明する。
　第２のバリエーションは、前述のとおり、第１のバリエーションと概ね同じである。したがって、図１６に示されるＳＴ５２１～ＳＴ５２９は、前述のＳＴ５１１～ＳＴ５１９に各々対応する。第２のバリエーションにおける動作は、第１のバリエーションにおいて「細胞分布情報値」と説明された部分が「担体分布情報値」に変更されている点（及び、その変更に伴って、第１変化値が第２変化値に、及び、第１所定値が第２所定値に、各々変更されている点）を除き、全て第１のバリエーションと共通するものである。
　続いて、担体間移行モードとして第３のバリエーションが用いられる場合について、図１７を参照しつつ説明する。
　まず、前述のＳＴ５１０による「ＹＥＳ」との判定結果に基づいて担体間以降モードが開始されると同時に、ＳＴ５３１として、追加培養担体が培養容器１０内（懸濁液中）に投入される。
　第３のバリエーションに係る担体間移行モードが開始されると、ＳＴ５３２として、測定装置３０（例えば、第２測定装置３５１）によって、懸濁液中の第１の領域における第１担体分布情報値、及び第２の領域における第２担体分布情報値が測定される。
　次に、ＳＴ５３３として、測定装置３０が、ＳＴ５３２にて測定した第１担体分布情報値及び第２担体分布情報値を制御装置４０へと送信し、制御装置４０の通信部４１がこれを受信する。
　次に、ＳＴ５３４として、制御装置４０の判定部４３が、第１担体分布情報値と第２担体分布情報値とを比較して担体分布情報相違値を算出し、当該担体分布情報相違値と予め設定される所定値との関係に基づいて、駆動装置２０を担体間移行モードで駆動させるか（担体間移行モードを継続させるか）、培養モードで駆動させるか（培養モードに遷移させるか）を判定する。
　次に、ＳＴ５３５として、判定部４３の判定結果に基づいて、出力部４４が駆動装置２０の揺動速度を決定する。例えば、判定部４３が担体間移行モードで駆動させる旨をＳＴ５３３にて判定した場合、出力部４４は、駆動装置２０を間欠駆動させるように所定の揺動速度を随時決定する。
　次に、ＳＴ５３６として、出力部４４によって決定された揺動速度を、通信部４１を介して駆動装置２０へと出力する。これにより、駆動装置２０は、出力部４４から出力された揺動速度で駆動することとなる。
　以降、細胞培養装置１は、判定部４３が培養モードで駆動させる旨を判定するまで、ＳＴ５３２～ＳＴ５３６に関する各動作を繰り返す（ＳＴ５３７）。他方、判定部４３が培養モードで駆動させる旨を判定すると、駆動装置２０の駆動制御は、担体間移行モードから培養モードに遷移して、図１４（及び図８）のＳＴ５０２以降の動作に復帰する。
　続いて、担体間移行モードとして第４のバリエーションが用いられる場合について、図１８を参照しつつ説明する。
　第４のバリエーションは、前述のとおり、第３のバリエーションと概ね同じである。したがって、図１８に示されるＳＴ５４１～ＳＴ５４７は、前述のＳＴ５３１～ＳＴ５３７に各々対応する。第４のバリエーションにおける動作は、第３のバリエーションにおいて「第１担体分布情報値」、「第２担体分布情報値」、及び「担体分布情報相違値」と説明された部分が、各々「第１細胞分布情報値」、「第２細胞分布情報値」、及び「細胞分布情報相違値」に変更されている点を除き、全て第３のバリエーションと共通するものである。
　以上、前述の通り、様々な実施形態を例示したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数等は適宜変更して（組み合わせて）実施することができる。また、本開示において説明した様々な実施形態においては、高い収率性と時間効率性で細胞を培養することを可能とする範囲で、所定の手作業のプロセスを介在させても良い。
　本開示において、「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示す。本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある段階の数値範囲の上限値または下限値は、他の段階の数値範囲の上限値または下限値と任意に組み合わせることができる。本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
　本開示は、以下の日本国特許出願に基づくものであって、当該日本国特許出願による優先権の利益を享受するものである。また、以下の日本国特許出願の全体の内容が参照により本開示に組み入れられる。
（１）「細胞培養装置、及び、細胞群を生産する方法」と題して２０２０年９月２５日に提出された日本国特許出願第２０２０－１６１１９７
　本開示に記載されたすべての文献、特許出願、および技術規格は、参照によりその全体が本開示に組み入れられる。

Claims (26)

  1. 　細胞と、前記細胞が接着する被接着体との塊体を少なくとも含む懸濁液を収容する培養容器と、
    　前記懸濁液を揺動させる駆動装置と、
    　前記懸濁液中の少なくとも一部の領域における、前記塊体に関する塊体分布情報値を測定する測定装置と、
    　前記測定装置により測定される前記塊体分布情報値に基づいて、前記駆動装置の駆動を制御する制御装置と、
    　を具備する、細胞培養装置。
  2. 　細胞と培養担体との複合体である細胞複合体を少なくとも含む懸濁液を収容する培養容器と、
    　前記懸濁液を揺動させる駆動装置と、
    　前記懸濁液中の少なくとも一部の領域における、前記細胞に関する細胞分布情報値、及び前記培養担体に関する担体分布情報値の少なくとも一方を測定する測定装置と、
    　前記測定装置により測定される前記細胞分布情報値、及び前記担体分布情報値の少なくとも一方に基づいて、前記駆動装置の駆動を制御する制御装置と、
    　を具備する、請求項１に記載の細胞培養装置。
  3. 　前記制御装置は、
    　前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後の第１時点における前記細胞分布情報値と前記第１時点以降である第２時点における前記細胞分布情報値とを比較して算出される第１変化値、及び、前記第１時点における前記担体分布情報値と前記第２時点における前記担体分布情報値とを比較して算出される第２変化値の少なくとも一方に基づいて、前記駆動装置の駆動を制御する、請求項２に記載の細胞培養装置。
  4. 　前記制御装置は、
    　前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後における前記少なくとも一部の領域のうちの第１の領域の第１細胞分布情報値と、前記少なくとも一部の領域のうちの第２の領域における第２細胞分布情報値とを比較演算することにより算出される細胞分布情報相違値に基づいて、前記駆動装置の駆動を制御する、請求項２又は３に記載の細胞培養装置。
  5. 　前記制御装置は、
    　前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後における前記少なくとも一部の領域のうちの第１の領域の第１担体分布情報値と、前記少なくとも一部の領域のうちの第２の領域における第２担体分布情報値とを比較演算することにより算出される担体分布情報相違値に基づいて、前記駆動装置の駆動を制御する、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  6. 　前記測定装置は、
    　前記少なくとも一部の領域において電場を形成させる電極と、前記電場内のキャパシタンスを測定するキャパシタンス測定部と、を有する第１測定装置を含み、
    　前記第１測定装置は、前記キャパシタンスに基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記細胞分布情報値を測定する、請求項２乃至５のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  7. 　前記測定装置は、
    　前記少なくとも一部の領域を撮像して１つ以上の画像を取得する撮像部、を有する第２測定装置を含み、
    　前記第２測定装置は、前記画像に基づいて、前記少なくとも一部の領域における前記細胞分布情報値及び前記担体分布情報値の少なくとも一方を測定する、請求項２乃至６のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  8. 　前記第２測定装置は、前記第１の領域における前記画像に基づいて前記第１細胞分布情報値を測定し、且つ前記第２の領域における前記画像に基づいて前記第２細胞分布情報値を測定する、請求項７に記載の細胞培養装置。
  9. 　前記第２測定装置は、前記第１の領域における前記画像に基づいて前記第１担体分布情報を測定し、且つ前記第２の領域における前記画像に基づいて前記第２担体分布情報値を測定する、請求項７に記載の細胞培養装置。
  10. 　前記細胞分布情報値は、前記少なくとも一部の領域における、前記懸濁液中の前記細胞のうちの生細胞数又は生細胞濃度である、請求項２乃至９のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  11. 　前記担体分布情報値は、前記少なくとも一部の領域における、前記懸濁液中の前記培養担体数又は前記培養担体の濃度である、請求項２乃至１０のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  12. 　前記制御装置は、
    　前記第１変化値が、予め設定される第１所定値に到達するまでは、前記駆動装置を第１のモードで駆動させ、
    　前記第１変化値が、前記第１所定値到達後は、前記駆動装置を前記第１のモードとは異なる第２のモードで駆動させる、請求項３に記載の細胞培養装置。
  13. 　前記制御装置は、
    　前記第２変化値が、予め設定される第２所定値に到達するまでは、前記駆動装置を第１のモードで駆動させ、
    　前記第２変化値が、前記第２所定値到達後は、前記駆動装置を前記第１のモードとは異なる第２のモードで駆動させる、請求項３に記載の細胞培養装置。
  14. 　前記制御装置は、
    　前記細胞分布情報相違値が、予め設定される所定値に到達するまでは、前記駆動装置の揺動速度を第１のモードで駆動させ、
    　前記細胞分布情報相違値が、前記所定値到達後は、前記駆動装置の揺動速度を前記第１のモードとは異なる第２のモードで駆動させる、請求項４に記載の細胞培養装置。
  15. 　前記制御装置は、
    　前記担体分布情報相違値が、予め設定される所定値に到達するまでは、前記駆動装置の揺動速度を第１のモードで駆動させ、
    　前記担体分布情報相違値が、前記所定値到達後は、前記駆動装置の揺動速度を前記第１のモードとは異なる第２のモードで駆動させる、請求項５に記載の細胞培養装置。
  16. 　前記制御装置は、前記第１のモードの場合、前記駆動装置を間欠駆動させる、請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  17. 　前記駆動装置は、前記懸濁液を撹拌する撹拌機又は振盪機である、請求項２乃至１６のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  18. 　前記培養容器の容量は、２．０Ｌ以上である、請求項２乃至１７のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  19. 　前記少なくとも一部の領域は、前記懸濁液中であって前記培養容器の深さ方向における中央部分、及び前記懸濁液中であって前記培養容器の底面部分の少なくとも一方を含む、請求項２乃至１８のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  20. 　前記第１の領域は、前記懸濁液中であって前記培養容器の深さ方向における中央部分であり、
    　前記第２の領域は、前記懸濁液中であって前記培養容器の底面部分である、請求項４又は５に記載の細胞培養装置。
  21. 　前記制御装置は、
    　前記細胞の培養開始後、前記細胞分布情報値が予め設定される設定値に達した時点を、新たな前記培養担体である追加培養担体を前記培養容器内に投入する時点と判定する、請求項２乃至２０のいずれか一項に記載の細胞培養装置。
  22. 　細胞と、前記細胞が接着する被接着体との塊体を少なくとも含む懸濁液を培養容器内に収容すること、
    　駆動装置によって前記懸濁液を揺動させること、
    　前記懸濁液中の少なくとも一部の領域における、前記塊体に関する塊体分布情報値を測定すること、
    　測定された前記塊体分布情報値に基づいて、前記駆動装置の揺動速度を決定すること、及び、
    　決定された前記揺動速度を前記駆動装置に出力すること、
    　を含む培養方法により、細胞群を生産する方法。
  23. 　細胞と培養担体との複合体である細胞複合体を少なくとも含む懸濁液を培養容器内に収容すること、
    　駆動装置によって前記懸濁液を揺動させること、
    　前記懸濁液中の少なくとも一部の領域における、前記細胞に関する細胞分布情報値、及び前記培養担体に関する担体分布情報値の少なくとも一方を測定すること、
    　測定された前記細胞分布情報値、及び前記担体分布情報値の少なくとも一方に基づいて、前記駆動装置の揺動速度を決定すること、及び、
    　決定された前記揺動速度を前記駆動装置に出力すること、
    　を含む、請求項２２に記載の細胞群を生産する方法。
  24. 　前記揺動速度は、
    　前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後の第１時点における前記細胞分布情報値と前記第１時点以降である第２時点における前記細胞分布情報値とを比較して算出される第１変化値、及び前記第１時点における前記担体分布情報値と前記第２時点における前記担体分布情報値とを比較して算出される第２変化値の少なくとも一方に基づいて決定される、請求項２３に記載の細胞群を生産する方法。
  25. 　前記揺動速度は、
    　前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後における前記複数の領域のうちの第１の領域の第１細胞分布情報値と、前記複数の領域のうちの第２の領域における第２細胞分布情報値とを比較演算することにより算出される細胞分布情報相違値に基づいて決定される、請求項２３又は２４に記載の細胞群を生産する方法。
  26. 　前記揺動速度は、
    　前記細胞の培養過程中に新たな前記培養担体である追加培養担体が前記培養容器内に投入される場合に、前記追加培養担体の投入後における前記複数の領域のうちの第１の領域の第１担体分布情報値と、前記複数の領域のうちの第２の領域における第２担体分布情報値とを比較演算することにより算出される担体分布情報相違値に基づいて決定される、請求項２３乃至２５のいずれか一項に記載の細胞群を生産する方法。
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