细胞培养方法以及细胞培养装置的制造方法
【专利摘要】在将培养基与细胞一起向容器(1)供给而进行细胞培养时，通过反复进行向上运动工序和向下运动工序而对容器(1)的内容液进行搅拌，在该向上运动工序中，使容器(1)向比初始位置靠上方的位置移动，在该向下运动工序中，使向上运动后的容器(1)返回至初始位置，并且向返回至初始位置的容器(1)施加振动。由此，减少对细胞带来的剪应力所导致的损伤，并且以使细胞的分布、培养基的成分浓度均匀的方式进行搅拌从而维持良好的培养环境，另外，通过搅拌抑制细胞附着于内壁或过度凝结的情况，从而促进细胞的增殖。
【专利说明】
细胞培养方法以及细胞培养装置
技术领域
[0001]本发明涉及在人工环境下培养细胞或组织、微生物等的细胞培养方法以及细胞培养装置。【背景技术】
[0002]近年来，在医药品的生产、基因治疗、再生医疗、免疫疗法等领域中，要求在人工环境下高效且大量地培养细胞或组织、微生物等，已知各种各样的细胞培养装置。例如，在专利文献1中，提出了将培养基袋、培养后的细胞回收袋、连结管等与细胞培养袋连接而进行细胞培养的细胞培养装置。
[0003]另外，在这种细胞培养装置中，希望在促进细胞的增殖的基础上，以使细胞培养袋的内容液中的细胞的分布、培养基的成分浓度均匀的方式进行搅拌而维持良好的培养环境，除此以外，存在若发生细胞附着于内壁或过度凝结等，则细胞的增殖率降低的问题。 [〇〇〇4]因此，在专利文献2中，提出了如下的旋转培养装置，将细胞培养袋安装于适度倾斜的旋转板，通过该旋转板的旋转对内容液进行搅拌，在专利文献3中提出了如下的摆动培养装置，将细胞培养袋安装于能够以X轴和Y轴为中心上下运动的摆动板，通过该摆动板的摆动对内容液进行搅拌。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开昭63-248382号公报 [〇〇〇8] 专利文献2:日本实开昭63-155399号公报 [〇〇〇9] 专利文献3:日本特开昭64-18433号公报
[0010]然而，当如专利文献2、专利文献3中提出的装置那样，通过旋转、摆动而对细胞培养袋的内容液进行搅拌时，例如，如图4所示那样，内容液中的细胞C在细胞培养袋100的培养面上长距离滚动掉落，担心对细胞带来剪应力所导致的损伤。
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供一种细胞培养方法以及细胞培养装置，能够减少对细胞带来的剪应力所导致的损伤，并且以使细胞的分布、培养基的成分浓度均匀的方式进行搅拌而维持良好的培养环境，另外，能够通过搅拌来抑制细胞附着于内壁或过度凝结的情况，从而促进细胞的增殖。
[0013]用于解决课题的手段
[0014]本发明所涉及的细胞培养方法为将培养基与细胞一起向培养用容器供给而进行细胞培养的细胞培养方法，其中，通过反复进行向上运动工序和向下运动工序而对所述培养用容器的内容液进行搅拌，在所述向上运动工序中，使所述培养用容器向比初始位置靠上方的位置移动，在所述向下运动工序中，使向上运动后的所述培养用容器返回至初始位置，并且向返回至初始位置的所述培养用容器施加振动。
[0015]另外，本发明所涉及的细胞培养装置为将培养基与细胞一起向培养用容器供给而进行细胞培养的细胞培养装置，其中，所述细胞培养装置具备:保持部，其具有将设置于一端缘的转动轴轴支承于基台的平板状的保持板；以及凸轮机构，其将所述保持板设为随动件，所述培养用容器保持于所述保持部，通过所述凸轮机构使所述保持板以所述转动轴为中心上下反复转动，并且向所述培养用容器施加在所述保持板向下运动而与所述基台抵接时产生的振动，从而对所述培养用容器的内容液进行搅拌。
[0016]发明效果
[0017]根据本发明，能够减少对细胞带来的剪应力所导致的损伤，并且以使细胞的分布、 培养基的成分浓度均匀的方式进行搅拌而维持良好的培养环境，此外，能够通过搅拌来抑制细胞附着于内壁或过度凝结的情况，从而能够促进细胞的增殖。【附图说明】
[0018]图1是示出本发明的实施方式的概要的说明图。
[0019]图2是示出本发明的实施方式的变形例的概要的说明图。
[0020]图3是示出本发明的实施方式的另一变形例中的使保持板上下转动的驱动机构的例子的说明图。
[0021]图4是示出现有技术的简要的说明图。【具体实施方式】
[0022]以下，参照附图，对本发明所涉及的细胞培养方法以及细胞培养装置的优选实施方式进行说明。
[0023]在本实施方式中，将用于培养细胞的培养基(包括培养液、培养基)作为内容液与成为培养对象的该细胞(培养细胞)一起向作为培养用容器的容器1供给而进行细胞培养。
[0024]在本实施方式中，容器1使用挠性的材料形成为袋状(袋型)，能够在封闭体系(密闭体系)中进行细胞培养，并且在使用于C02培养器内的情况下对于所需的氧以及二氧化碳具有气体透过性。此外，容器1的一部分或者全部具有透明性，以便能够确认内容物。作为满足形成这种容器1的条件的挠性材料的具体例，可以列举聚烯烃、乙烯_乙酸乙烯酯共聚物、 苯乙烯系弹性体、聚酯系热塑性弹性体、硅系热塑性弹性体、以及硅橡胶等。
[0025]虽然未特别图示，但容器1的形状通常多形成为长方形，连接有从外部向容器1供给细胞培养基的供给用的管、以及从容器1回收细胞、培养基的回收用的管。这些管可以分别与容器1的短边侧的对置的二边连接，也可以在短边侧的一边或者长边侧的一边上连接有两根管。
[0026]需要说明的是，连接于容器1的管不限于两根，除此以外，存在连接有样本取出用的管等的情况、一根管兼用于供给用和回收用的情况。另外，有时容器1的形状也形成为椭圆形状、圆形状等，根据需要可以形成为各种各样的形状。
[0027]作为连接于容器1的管的材质，只需酌情根据使用环境选择即可，在使用于0)2培养器内的情况下，特别是优选对于氧以及二氧化碳的气体透过性优异的材质。例如，能够使用硅橡胶、软质氯乙烯树脂、聚氨酯树脂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、氯代聚乙烯树脂、聚氨基甲基乙酯系热塑性弹性体、聚酯系热塑性弹性体、硅系热塑性弹性体、以及苯乙烯系弹性体等。另外，作为苯乙稀系弹性体，例如能够使用SBS(苯乙稀?丁二稀?苯乙稀)、SIS(苯乙稀?异戊二稀?苯乙稀)、SEBS(苯乙稀?乙稀?丁稀?苯乙稀)、SEPS(苯乙稀?乙稀?丙烯?苯乙烯)等。
[0028]在本实施方式中，在使用这种容器1作为培养用容器进行细胞培养时，通过反复进行向上运动工序和向下运动工序而对容器1的内容液进行搅拌，在该向上运动工序中，使容器1向比初始位置靠上方的位置移动，在该向下运动工序中，使容器1返回至初始位置，并对返回至初始位置的容器1施加振动。
[0029]需要说明的是，在反复进行向上运动工序和向下运动工序时，也可以根据需要，在向下运动工序后空开间隔，在经过规定的时间后重复进行向上运动工序，以便可靠地进行容器1的内容液的搅拌。
[0030]通过采用这样方式，除通过容器1的上下运动进行的内容液的搅拌以外，还通过在向下运动工序中对容器1施加的振动而使细胞在内容液中以扬起的方式扩散。由此，容器1 的内容液在上下方向上也被高效地搅拌，减轻细胞在容器1的培养面上滚动掉落时的剪应力，减少对细胞带来的损伤，并且使容器1的内容液中的细胞的分布、培养基的成分浓度均匀从而维持良好的培养环境，并且抑制细胞附着于容器内壁或过度凝结的情况，从而能够促进细胞的增殖。此外，在培养的细胞为粘结性细胞的情况下，通过在向下运动工序中对容器1施加的振动，也能够促进细胞从容器1的培养面剥离。
[0031]在如上述那样对容器1的内容液进行搅拌时，例如，如图1所示那样，优选使用如下的装置，该装置具备:保持部2，其具有将设置于一端缘的转动轴22轴支承于基台4的平板状的保持板21;以及凸轮机构，其将保持板21设为随动件，容器1保持于保持部2,通过凸轮机构使保持板21以转动轴22为中心而上下反复转动，并且对容器1施加在保持板21向下运动而与基台4抵接时产生的振动，从而对容器1的内容液进行搅拌。
[0032]在这种装置中，在向上运动工序中，随着通过凸轮机构使保持板21向上方转动，保持于保持部2的容器1 一边向比初始位置靠上方的位置移动一边倾斜，由此使用挠性的材料形成的容器1挠曲变形，并且其内容液以偏向转动轴22侧的方式流动(参照图1(a)?(e))。 在向下运动工序中，保持板21在达到最大倾斜角度0max后向下方转动，伴随与此，容器1返回初始位置(参照图1(f)、(g))，此时容器1的内容液发生回摆，与此同时，利用因保持板21与基台4抵接时的冲击产生的振动使细胞在内容液中以扬起的方式扩散，由此对容器1的内容液进行搅拌。
[0033]在像这样对容器1的内容液进行搅拌时，为了减少对细胞带来的损伤，对容器1的内容液更高效地进行搅拌，优选使水平地支承于基台4的保持板21缓慢地向上方转动，在保持板21达到最大倾斜角度0max后，使保持板21落下而向下方转动，利用基台4承接落下的保持板21时产生的冲击对容器1施加振动。虽然未特别图示，但在向容器1施加由保持板21与基台4抵接时的冲击产生的振动时，能够根据适于在对容器1的内容液更高效地进行搅拌的基础上对容器1施加振动的位置，相应地在基台4上设置与保持板21抵接的凸部。
[0034]另外，在使保持板21落下而向下方转动时，例如可以采用如下方式，通过具有轮廓呈圆弧状的第一凸轮面31、以及轮廓呈直线状的第二凸轮面32的板凸轮3构成凸轮机构，适当设定凸轮面31、32的曲率、使板凸轮3旋转的驱动轴33的位置以及驱动轴33的旋转速度，通过第一凸轮面31使保持板21向上方转动，在切换为第二凸轮面32时，板凸轮3与保持板21 分离(参照图1(f))，使保持板21落下而向下方转动。
[0035]需要说明的是，如上述那样，容器1的形状通常多形成为长方形，保持板21的形状也按照容器1的形状进行设计，但在将保持板21形成为长方形的情况下，设置转动轴22的一端缘可以是短边侧，也可以是长边侧。
[0036]这种本实施方式能够应用于培养浮游系细胞、粘结性细胞的任一方的情况。如上述那样，在应用于粘结性细胞的培养的情况下，还能够促进细胞从容器1的培养面剥离，通过根据需要实施向容器1的内容液添加胰蛋白酶等蛋白质分解酶等规定处置，还能够用作从培养面剥离粘结性细胞的机构。
[0037]以上，对于本发明，示出优选实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，无需言及，在本发明的范围内能够进行实施各种各样的变更。
[0038]例如，在上述的实施方式中，示出了在板凸轮3与保持板21的下表面抵接而使保持板21上下转动的例子，但凸轮机构的具体方式不限于此。例如，在将容器1与保持器具2—起收容于被维持为规定温度的培养室而进行细胞培养时，对于在该培养室中无法确保设置凸轮机构的空间的情况等，可以采用如下方式，即，如图2所示那样，在保持板21的下表面设置从动部构件23,与驱动源一起设置在培养室R的外部的板凸轮3与该从动部构件23抵接，从而使保持板21上下转动。
[0039]另外，在上述实施方式中，示出了将使用挠性的材料形成为袋状的容器1用作培养用容器的例子，但培养用容器也可以为通过吹塑成形得到的一体成型袋等。只要能够随着容器1的上下运动使内容液流动而进行搅拌，则容器1的具体方式并不特别限定。
[0040]另外，在上述实施方式中，示出了通过将保持板21设为随动件的凸轮机构使保持板21上下转动的例子，但使保持板21上下转动的具体方式不限于此。例如，可以使用曲柄机构等其他动力传递机构，也可以通过图3所述的驱动机构使保持板21上下转动。[〇〇411图3所示的驱动机构具有在周缘设置有突起5c的旋转板5b、一端延伸至旋转板5b 的周缘而另一端未到达旋转板5b的周缘的承接板5a、以及在基端设置有承接板5a的上顶构件5,当旋转板5b旋转时，通过突起5c将承接板5a顶起而使上顶构件5向上运动(参照图3 (b))，接下来，当突起5c与承接板5a分离时，上顶构件5因自重而向下运动(参照图3(c))。在这种驱动机构中，通过旋转板5b沿恒定方向旋转而反复进行上下运动的上顶构件5与保持板21的底面抵接，，由此能够使保持板21上下反复转动。并且，上顶构件5在向下运动时利用其自重而落下，通过向容器1施加随之落下的保持板21与基台4抵接时产生的振动，从而能够对内容液进行搅拌。[〇〇42]在这种方式中，通过适当设定保持板21上下转动的角速度、保持板21的最大倾斜角度9max，能够减轻细胞在容器1的培养面上滚动掉落时的剪应力，并且能够对容器1的内容液高效地进行搅拌。[〇〇43]另外，在上述实施方式中，示出了使保持板21落下而向下方转动并通过基台4承接该保持板21而产生向容器1施加的振动的例子，但对容器1施加振动的具体方式不限于此。 例如，也可以适当调整保持板21向下方转动的角速度，在保持板21与基台4抵接时产生振动等。
[0044]另外，在上述实施方式中，示出了使将设置于一端缘的转动轴22轴支承于基台4的平板状的保持板21上下转动而进行向上运动工序和向下运动工序的例子，但进行向上运动工序和向下运动工序的具体方式不限于此。例如，虽然未特别图示，但也可以采用如下方式，将矩形状的保持板的四角以松嵌状支承于沿铅垂方向配置的轴，将培养用容器保持于该保持板，通过适当的动力传递机构进行向上运动工序和向下运动工序。
[0045]另外，保持器具2不限于在上述实施方式中说明的方式，也可以构成为，如在日本特愿2013-261159、日本特愿2013-261160中本
【申请人】之前提出的装置所具备的保持器具那样，具有保持容器1的宽度方向中央部的底板、以及设置为能够沿着底板的两侧端缘转动的侦贩。
[0046]工业实用性
[0047]本发明能够适当地用作再生医疗、抗体医药生产中培养细胞的技术。[〇〇48] 附图标记说明[〇〇49]1容器(培养用容器)[〇〇5〇] 2保持部 [〇〇51121保持板
[0052]22转动轴[〇〇53]3板凸轮
[0054]4 基台
[0055]5上顶构件 [〇〇56] 5a承接板 [〇〇57] 5b旋转板
[0058] 5c 突起
【主权项】
1.一种细胞培养方法，其将培养基与细胞一起向培养用容器供给而进行细胞培养，其 特征在于，通过反复进行向上运动工序和向下运动工序而对所述培养用容器的内容液进行搅拌，在所述向上运动工序中，使所述培养用容器向比初始位置靠上方的位置移动，在所述向下运动工序中，使向上运动后的所述培养用容器返回至初始位置，并且向返 回至初始位置的所述培养用容器施加振动。2.根据权利要求1所述的细胞培养方法，其特征在于，通过使所述培养用容器一边向上方移动一边倾斜，从而使所述培养用容器的内容液偏 置，在使所述培养用容器返回至初始位置时使所述培养用容器的内容液产生回摆。3.根据权利要求1或2所述的细胞培养方法，其特征在于，将所述培养用容器保持于保持部，该保持部具有将设置于一端缘的转动轴轴支承于基 台的平板状的保持板，通过使所述保持板以所述转动轴为中心向上方转动，从而使所述培养用容器倾斜并且 向比初始位置靠上方的位置移动，接下来，使所述保持板以所述转动轴为中心向下方转动，通过在所述培养用容器返回 初始位置时使所述保持板与所述基台抵接，从而产生向所述培养用容器施加的振动。4.根据权利要求3所述的细胞培养方法，其特征在于，通过使所述保持板落下而向下方转动并利用所述基台承接所述保持板，从而产生向所 述培养用容器施加的振动。5.根据权利要求3或4所述的细胞培养方法，其特征在于，通过将所述保持板设为随动件的凸轮机构使所述保持板上下转动。6.根据权利要求3或4所述的细胞培养方法，其特征在于，通过驱动机构而使所述保持板上下转动，所述驱动机构具有在周缘设置有突起的旋转 板、一端延伸至所述旋转板的周缘而另一端未达到所述旋转板的周缘的承接板、以及在基 端设置有所述承接板的上顶构件，当所述旋转板旋转时，通过所述突起将所述承接板顶起 而使所述上顶构件向上运动，接下来，当所述突起与所述承接板分离时，所述上顶构件因自 重而向下运动。7.根据权利要求1至6中任一项所述的细胞培养方法，其特征在于，使用挠性材料形成所述培养用容器。8.—种细胞培养装置，其将培养基与细胞一起向培养用容器供给而进行细胞培养，其 特征在于，所述细胞培养装置具备:保持部，其具有将设置于一端缘的转动轴轴支承于基台的平板状的保持板；以及凸轮机构，其将所述保持板设为随动件，所述培养用容器保持于所述保持部，通过所述凸轮机构使所述保持板以所述转动轴为中心上下反复转动，并且向所述培养 用容器施加在所述保持板向下运动而与所述基台抵接时产生的振动，从而对所述培养用容 器的内容液进行搅拌。9.一种细胞培养装置，其将培养基与细胞一起向培养用容器供给而进行细胞培养，其特征在于，所述细胞培养装置具备:保持部，其具有将设置于一端缘的转动轴轴支承于基台的平板状的保持板；以及 驱动机构，其具有在周缘设置有突起的旋转板、一端延伸至所述旋转板的周缘而另一 端未达到所述旋转板的周缘的承接板、以及在基端设置有所述承接板的上顶构件，当所述 旋转板旋转时，通过所述突起将所述承接板顶起而使所述上顶构件向上运动，接下来，当所 述突起与所述承接板分离时，所述上顶构件因自重而向下运动，所述培养用容器保持于所述保持部，通过所述旋转板沿恒定方向旋转而反复进行上下运动的所述上顶构件抵接于所述保 持板的底面，从而使所述保持板上下反复转动，并且向所述培养用容器施加在所述保持板 向下运动而与所述基台抵接时产生的振动，从而对所述培养用容器的内容液进行搅拌。
【文档编号】C12N1/00GK106029866SQ201580008840
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年3月2日
【发明人】幡多德彦
【申请人】东洋制罐集团控股株式会社