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公開番号2025104804
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023222886
出願日2023-12-28
発明の名称培養システム及び培地送液制御方法
出願人日機装株式会社
代理人弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
主分類C12N 1/00 20060101AFI20250703BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】ポンプを構成する材料サイズの誤差や材料の劣化、摩耗等によりポンプの流量の変動があった場合に、設定した流量を送液するようポンプを制御するシステムを備えた培養システム及び培地送液制御方法を提供する。
【解決手段】培地送液制御方法は、細胞凝集塊を培養する培養システムにおける制御部によって実行される培地送液制御方法であって、培養容器内の細胞懸濁液を検出する細胞懸濁液検出ステップと、所定の駆動条件に基づいて駆動して培地を送液する送液機構の駆動状態を検出する駆動状態検出ステップと、細胞懸濁液検出ステップによって検出された細胞懸濁液及び駆動状態検出ステップで検出された駆動状態に基づいて、送液機構の駆動条件を決定する駆動条件決定ステップと、を含む。
【選択図】図7

特許請求の範囲【請求項１】
細胞凝集塊を培養する培養システムにおける制御部によって実行される培地送液制御方法であって、
培養容器内の細胞懸濁液を検出する細胞懸濁液検出ステップと、
所定の駆動条件に基づいて駆動して培地を送液する送液機構の駆動状態を検出する駆動状態検出ステップと、
前記細胞懸濁液検出ステップによって検出された細胞懸濁液及び前記駆動状態検出ステップで検出された駆動状態に基づいて、前記送液機構の駆動条件を決定する駆動条件決定ステップと、を含む培地送液制御方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記送液機構は、所定の流量毎に培地を流動させる単位動作を繰り返し可能であり、
前記送液機構の駆動状態は、前記送液機構が前記単位動作をした回数である、請求項１に記載の培地送液制御方法。
【請求項３】
前記駆動条件決定ステップは、
前記細胞懸濁液検出ステップで検出した培養容器内の細胞懸濁液の変化量に基づく前記培養容器との培地の導出又は導入の流動量と、前記送液機構が前記単位動作をした回数と、に基づいて、前記送液機構の前記単位動作あたりの単位駆動条件を前記駆動条件として決定する単位駆動条件決定ステップを含む、請求項２に記載の培地送液制御方法。
【請求項４】
前記単位駆動条件は、前記送液機構の前記単位動作によって送液される培地の量であり、
前記送液機構の前記単位動作によって送液される培地の量は、前記培養容器との培地の導出又は導入の流動量と、前記送液機構が前記単位動作をした回数と、に基づいて更新される、請求項３に記載の培地送液制御方法。
【請求項５】
細胞凝集塊のサイズを決定する細胞凝集塊サイズ決定ステップと、
細胞懸濁液内の細胞凝集塊の沈降速度を、細胞凝集塊のサイズに基づいて決定する沈降速度決定ステップと、
前記培養容器から細胞懸濁液を導出するための分級ノズルの断面積と前記沈降速度とから、細胞凝集塊が前記分級ノズルから導出されない培地の流量を決定する流量決定ステップと、
前記流量と前記駆動条件とに基づいて送液機構を制御する送液機構制御ステップと、をさらに含む請求項４に記載の培地送液制御方法。
【請求項６】
前記細胞懸濁液検出ステップと、前記駆動状態検出ステップと、前記駆動条件決定ステップとは、細胞凝集塊の培養過程の培地の交換における培地の排出と培地の供給との少なくとも一方で実行される請求項１に記載の培地送液制御方法。
【請求項７】
細胞凝集塊を培養する培養容器内の細胞懸濁液を検出する細胞懸濁液検出部と、
培地を所定の駆動条件に基づいて送液する送液機構の駆動状態を検出する駆動状態検出部と、
前記細胞懸濁液検出部で検出された細胞懸濁液及び前記駆動状態検出部で検出された駆動状態に基づいて、前記送液機構の駆動条件を決定する駆動条件決定部と、を備える培養システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養システム及び培地送液制御方法に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
細胞培養の方法として灌流培養（連続培養）が挙げられる。灌流培養はバイオリアクター及びポンプを使用し培地の給排出を行い培養する（例えば、特許文献１参考）。培地の給排出を分けてそれぞれの工程で行うこともある。その際、ポンプの流量は最適値に設定されることが望ましい。
【０００３】
しかし、使用するポンプによっては、設定した流量で正しく送液しない場合もある。このため、ポンプの流量の補正に関し、液面センサを使用してポンプの制御をする自動分析装置もある（例えば、特許文献２参考）。この自動分析装置は、供給時間を測定し、供給時間が閾値を超えたときに、設定した供給時間内に入るようポンプの回転速度を制御したり、また、警報を発したりする。
【０００４】
また、容器及び液体の重量変化を測定し、ポンプのフィードバック制御を行う送液装置が知られている（例えば、特許文献３参考）。
【０００５】
さらに、点滴センサの落下間隔や落下数より、ポンプのフィードバック制御を行う輸液ポンプが知られている（例えば、特許文献４参考）。
【０００６】
さらにまた、補液センサより、ポンプのフィードバック制御を行う体液バランス制御装置が知られている（例えば、特許文献５参考）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特表２０２０－５３６５２１号公報
特開２００８－５１６２０号公報
特開２０１０－４６４３６号公報
特開平８－１０７９３０号公報
特開昭６３－８２６７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した培養システムには容積型といわれるポンプが多く使用され、プランジャー型やギヤポンプ、チューブポンプなどが挙げられる。容積型ポンプは、送液する液体の種類、粘度、ポンプ部材のサイズ誤差や部材の劣化、摩耗等により、設定した流量を吐出しない場合がある。
【０００９】
また、前述した自動分析装置（特許文献２）や送液装置（特許文献３）は、計測した時間から流動体の流量を換算するものであった。ポンプの動作によって流動体が脈動など変動する場合に、時間の計測のタイミングによっては、換算した流量に差が生ずる可能性が生ずる。このため、時間から換算した流量を制御の判断の基準として用いることが困難にならざるを得なかった。
【００１０】
また、輸液ポンプ（特許文献４）や体液バランス制御装置（特許文献５）は、不連続に流れる液滴の数を計測するものであった。この場合も、液滴の数を計測するものは、１滴の液滴量が安定しているとは限らず、必ずしも正確に液量を把握できない。また、計測のタイミングによっては、流量に差が生ずる可能性が生じ、流量を制御の判断の基準として用いることが困難にならざるを得なかった。
（【００１１】以降は省略されています）

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