技术摘要：
一种培养用添加剂扩散机构(23)，具备：保持用于培养的添加剂(21)的添加剂保持部(20)、以及调节上述添加剂(21)从上述添加剂保持部(20)内向上述添加剂保持部(20)外的扩散速度的扩散调节部(22)。
背景技术：
近年来，随着再生医学技术的发展，需要有效培养细胞的技术。为了有效地培养细 胞从而良好地形成组织，需要以适当的时机和用量向培养基添加各种添加剂。因此，已经尝 试了在培养期间有效添加添加剂的技术的开发。 非专利文献1公开了一种将添加剂手动添加到培养基中的方法。非专利文献2公开 了一种使用分配器将添加剂自动添加到培养基中的方法。专利文献1公开了一种培养基交 换系统，其具备将培养基输送至细胞培养容器的供给侧液体输送泵、以及将培养液从细胞 培养容器输送至排液容器的排出侧液体输送泵。专利文献2公开了一种生长诱导系统，其将 含有分泌体所分泌的细胞因子的培养液供给至生长诱导目标。专利文献3公开了一种方法， 其中通过由多个通孔导入不同组成的液体，从而在培养细胞的微小空间部分中产生物质的 浓度梯度。 现有技术文献 专利文献 专利文献1：日本特开第2014-113109号公报 专利文献2：日本专利第6111510号公报 专利文献3：日本专利第5594658号公报 非专利文献 非专利文献1：Kevin  A  D’Amour  et  al .,‘Nature  Biotechnology；2006； Production  of  pancreatic  hormone-expressing  endocrine  cells  from  human  embryonic  stem  cells .’,nature  biotechnology ,2006年10月19日、volume  24number  11,1392-1401. 非专利文献2：“サイエンスアゴラあなたと創るこれからの科学と社会”，[在 线],独立行政法人日本科学技术振兴机构首页，[2018年11月2日检索]，互联网
技术实现要素：
发明要解决的课题 4 CN 111601878 A 说　明　书 2/32 页 然而，在非专利文献1和2所记载的方法中，存在着由于添加剂被吸附于芯片而造 成的损失，并且还存在被污染的风险。在专利文献1和2所记载的技术中为了添加添加剂，需 要设置用于输送添加有添加剂的培养基的流路，存在有装置构成变得复杂的缺点。在专利 文献3所记载的方法中使用的微流体设备的制造成本高，且需要大量的微细的流路，因而存 在漏液的风险。 于是，本公开的目的在于提供一种可以通过利用扩散现象添加添加剂来有效且简 便地控制添加剂向培养基的添加的技术。 用于解决课题的方案 根据一些实施方式的培养用添加剂扩散机构具备：保持用于培养的添加剂的添加 剂保持部、以及调节所述添加剂从所述添加剂保持部内向所述添加剂保持部外的扩散速度 的扩散调节部。如此地，通过设置扩散调节部并利用扩散现象来添加添加剂，从而可以有效 且简便地控制添加剂向培养基的添加。 在一个实施方式中，在培养用添加剂扩散机构中，所述扩散调节部可以根据至少 一个环境参数的变化而改变所述添加剂的扩散速度。如此地，通过利用环境参数来改变添 加剂的扩散速度，从而可以在不采用复杂的装置构成的情况下以简便的构成来控制添加剂 的添加。 在根据一个实施方式的培养用添加剂扩散机构中，所述扩散调节部可以包含刺激 响应性材料，并且可以根据至少一种刺激而改变所述添加剂的扩散速度。如此地，通过使用 刺激响应性材料来改变添加剂的扩散速度，从而可以在不采用复杂的装置构成的情况下以 简便的构成来控制添加剂的添加。 在根据一个实施方式的培养用添加剂扩散机构中，所述扩散调节部还可以包含吸 收近红外线的近红外线吸收体，所述刺激响应性材料可以是温度响应性材料，所述温度响 应性材料可以根据所述近红外线吸收体的温度变化而改变所述添加剂的扩散速度。如此 地，若使用吸收近红外线的近红外线吸收体、以及根据近红外线吸收体的温度变化而改变 添加剂的扩散速度的温度响应性材料，则可以利用由近红外线的照射所带来的对存在于近 红外线吸收体及其附近的温度响应性材料的局部加热而调节添加剂的扩散速度，因而能够 以对被培养的细胞等培养对象的侵袭性低的方式控制添加剂的添加。 在一个实施方式中，培养用容器具备：根据本公开的培养用添加剂扩散机构、以及 导入有培养对象和培养基的培养部，所述培养部和所述培养用添加剂扩散机构经由所述扩 散调节部而连接。根据这样的培养用容器，在利用通过扩散调节部的添加剂的扩散现象以 有效且简便地调节添加剂向培养基的添加的同时，还可以培养细胞等培养对象。 在一个实施方式中，培养用容器可以具备多个所述培养部。如此地，通过培养用容 器具备多个培养部，从而可以在多个培养部中同时培养细胞，因此可以有效且大量地制造 细胞等培养对象。 在一个实施方式中，培养用容器可以具备多个所述培养用添加剂扩散机构。如此 地，通过使培养用容器具备多个培养用添加剂扩散机构，从而可以更自由地调节要添加的 添加剂的量及时机。 在一个实施方式中，在培养用容器中，多个所述培养用添加剂扩散机构中所保持 的所述添加剂的种类可以彼此不同。如此地，通过使多个所述培养用添加剂扩散机构保持 5 CN 111601878 A 说　明　书 3/32 页 彼此不同种类的添加剂，从而可以在调节多种添加剂的添加的同时进行培养，因而在需要 多种添加剂的培养时是有用的。 在一个实施方式中，培养系统具备根据一些实施方式的培养用容器、以及培养管 理装置，所述培养管理装置具备获取部、控制部和发送信号部，所述获取部至少获取规定所 述添加剂的添加程序的培养方案，所述控制部参照所述培养方案而生成发送信号部控制信 息，所述发送信号部基于所述发送信号部控制信息而向所述扩散调节部发送调节所述添加 剂的扩散速度的控制信号，所述扩散调节部基于所述控制信号而调节所述添加剂的扩散速 度。根据这样的培养系统，在有效且简便地控制添加剂向培养基的添加的同时，还可以培养 细胞等培养对象。 在根据一个实施方式的培养系统中，所述培养方案可以规定选自由所述添加剂的 添加量、添加时间和时机所组成的组中的至少一种信息。如此地，通过使培养方案规定选自 由所述添加剂的添加量、添加时间和时机所组成的组中的至少一种信息，使得培养系统获 取培养方案，可以调节选自由添加剂的添加量、添加时间和时机所组成的组中的至少一者。 在根据一个实施方式的培养系统中，用于向所述扩散调节部发送所述控制信号的 信号传输路径可以连接到所述发送信号部。如此地，通过使用于向扩散调节部发送控制信 号的信号传输路径连接到发送信号部，从而可以将控制信号准确地发送至扩散调节部。 在一个实施方式中，培养系统具备多个所述培养用容器，并且还具备将多个所述 培养用容器当中的至少一个移动至预定位置的搬送部，所述控制部参照所述培养方案而分 别生成用于向多个所述培养用容器添加所述添加剂的发送信号部控制信息，所述发送信号 部可以基于与存在于所述位置的所述培养用容器相对应的所述发送信号部控制信息而向 移动至所述位置处的所述培养用容器的所述扩散调节部发送所述控制信号。如此地，通过 对多个培养用容器分别生成发送信号部控制信息，并向搬送至预定位置处的各培养用容器 发送控制信号，从而可以有效且大量地自动制造细胞等培养对象。 在一个实施方式中，培养系统进一步具备向所述培养部供给培养基的培养基供给 部，所述培养基供给部具备培养基存储部、培养基保存部、培养基转移部和培养基转移路 径，所述培养方案规定所述培养基的供给程序，所述控制部参照所述培养方案而生成培养 基供给部控制信息，所述培养基供给部可以基于所述培养基供给部控制信息而向所述培养 部供给所述培养基。如此地，通过使培养基供给部基于培养基供给部控制信息而向培养部 供给培养基，使得培养基的供给也可以自动化，因而可以更有效地培养细胞等培养对象。 在一个实施方式中，培养系统进一步具备向所述培养部供给培养基的培养基供给 部，所述培养基供给部具备培养基存储部、培养基保存部、培养基转移部和培养基转移路 径，所述培养用容器的至少一部分是由半透膜构成的半透膜部，所述培养用容器与所述培 养基转移路径经由所述半透膜部而流体连接，经由所述半透膜部而由所述培养基供给部所 供给的培养基与所述培养用容器中的培养基的成分可以交换。如此地，由培养基供给部所 供给的培养基与培养用容器中的培养基的成分通过半透膜部而交换，从而可以降低发生污 染的风险，另外可以有效地使用培养基。 在一个实施方式中，培养系统进一步具备测定所述培养部中的所述培养对象的状 态的培养对象状态测量部，所述控制部可以进一步参照根据所述培养对象状态测量部的所 述培养对象的状态的测量结果而生成所述发送信号部控制信息。如此地，通过参照培养对 6 CN 111601878 A 说　明　书 4/32 页 象的状态的测量结果而生成发送信号部控制信息，从而可以依据细胞等培养对象的状态来 适当地添加添加剂。 在一个实施方式中，培养系统进一步具备测量所述培养部中的所述培养基中所包 含的所述添加剂的浓度的添加剂测量部，所述控制部可以进一步参照根据所述添加剂测量 部的所述添加剂浓度的测量结果而生成所述发送信号部控制信息。如此地，通过参照添加 剂浓度的测量结果而生成发送信号部控制信息，从而可以在监控添加剂浓度的同时进行添 加，因而可以确保添加适当量的添加剂。 在一个实施方式中，培养系统具备用于将培养部内的物理参数维持在一定范围内 的培养环境维持部。如此地，通过培养环境维持部而将培养部内的物理参数维持在一定范 围内，从而可以在适当地维持培养环境的同时进行培养。 在一个实施方式中，培养系统具备培养用容器和培养管理装置，所述培养用容器 具备导入有培养对象及培养基的多个培养部、以及针对该多个培养部而设置的多个培养用 添加剂扩散机构，所述培养用添加剂扩散机构具备扩散调节部及添加剂保持部，所述培养 管理装置具备获取部、控制部和发送信号部，所述获取部至少获得规定所述添加剂的添加 程序的培养方案，所述控制部参照所述培养方案而生成发送信号部控制信息，所述发送信 号部基于所述发送信号部控制信息而将调节所述添加剂的扩散速度的控制信号发送至多 个所述扩散调节部，所述扩散调节部可以基于所述控制信号而调节所述添加剂向多个所述 培养部的扩散速度。根据这样的培养系统，可以有效且简便地控制添加剂向多个培养部的 培养基的添加，因而可以有效且大量地培养细胞等培养对象。 在一个实施方式中，培养系统具备培养用容器和培养管理装置，所述培养用容器 具备多个培养用添加剂扩散机构、以及导入有培养基的培养部，所述培养用添加剂扩散机 构具备扩散调节部及添加剂保持部，所述培养管理装置具备获取部、控制部和发送信号部， 用于将控制信号发送至多个所述扩散调节部的信号传输路径分别连接到所述发送信号部， 所述获取部至少获得规定所述添加剂的添加程序的培养方案，所述控制部参照所述培养方 案而生成发送信号部控制信息，所述发送信号部基于所述发送信号部控制信息将调节所述 添加剂的扩散速度的控制信号通过多个所述信号传输路径而发送至多个所述扩散调节部， 所述扩散调节部基于所述控制信号而调节所述添加剂向多个所述培养部的扩散速度。根据 这样的培养系统，即使在多个扩散调节部彼此靠近的情况下，也可以在没有串扰的情况下 发送控制信号，因而可以更准确地控制添加剂的扩散。 在一个实施方式中，细胞的制造方法是使用了根据一些实施方式的培养系统的细 胞制造方法。根据这样的细胞制造方法，可以在有效且简便地调节添加剂向培养基的添加 的同时制造细胞。 在一个实施方式中，细胞的制造方法是使用了培养系统的细胞制造方法，该培养 系统具备根据本公开的培养用容器和培养管理装置，所述培养管理装置具备获取部、控制 部和发送信号部，所述细胞制造方法可以包括：所述获取部至少获得规定添加剂的添加程 序的培养方案的步骤，所述控制部参照所述培养方案而生成发送信号部控制信息的步骤， 所述发送信号部基于所述发送信号部控制信息而将调节所述添加剂的扩散速度的控制信 号发送至所述扩散调节部的步骤，以及所述扩散调节部基于所述控制信号而调节所述添加 剂的扩散速度的步骤。根据这样的细胞制造方法，可以在有效且简便地调节添加剂向培养 7 CN 111601878 A 说　明　书 5/32 页 基的添加的同时制造细胞。 [1]另外，根据一些实施方式的培养用添加剂扩散机构是用于培养细胞的细胞培 养用载体，该细胞培养用载体在具有刺激响应性高分子和控制信号接收材料的细胞培养用 刺激响应性基材上负载了作为活性物质的添加剂。 [2]在根据一个实施方式的细胞培养用载体中，所述添加剂内包在多孔材料中，可 以在所述细胞培养用刺激响应性基材上负载所述多孔材料和所述添加剂。 [3]在根据一个实施方式的细胞培养用载体中，所述刺激响应性高分子材料可以 是温度响应性高分子材料。 [4]在根据一个实施方式的细胞培养用载体中，所述控制信号接收材料可以是有 机化合物、金属结构体或碳材料。 [5]在根据一个实施方式的细胞培养用载体中，所述金属结构体可以是金纳米棒。 [6]在根据一个实施方式的细胞培养用载体中，所述添加剂可以是酶、细胞因子、 分化诱导因子、抗体等蛋白质；激素等肽类；抗生素、氨基酸或葡萄糖、视黄酸等低分子量化 合物；DNA等核酸；纳米颗粒或脂质体。 [7]在根据一个实施方式的细胞培养用载体中，所述控制信号接收材料所接收的 控制信号可以是近红外光。 [8]根据一些实施方式的培养用容器是用于培养细胞的细胞培养用容器，可以在 具有刺激响应性高分子材料和控制信号接收材料的细胞培养用刺激响应性基材上具备负 载有添加剂的细胞培养用载体、以及作为用于培养细胞的培养部的细胞培养部。 [9]在根据一个实施方式的细胞培养用容器中，所述添加剂内包在多孔材料中，可 以在所述细胞培养用刺激响应性基材上负载所述多孔材料和所述添加剂。 [10]在根据一个实施方式的细胞培养用容器中，所述刺激响应性高分子材料可以 是温度响应性高分子材料。 [11]在根据一个实施方式的细胞培养用容器中，所述控制信号接收材料可以是有 机化合物、金属结构体或碳材料。 [12]在根据一个实施方式的细胞培养用容器中，所述金属结构体可以是金纳米 棒。 [13]在根据一个实施方式的细胞培养用容器中，所述添加剂可以是酶、细胞因子、 分化诱导因子、抗体等蛋白质；激素等肽类；抗生素、氨基酸或葡萄糖、视黄酸等低分子量化 合物；DNA等核酸； 纳米颗粒或脂质体。 [14]在根据一个实施方式的细胞培养用容器中，所述控制信号接收材料所接收的 控制信号可以是近红外光。 根据上述[1]至[14]，可以提供一种细胞培养用载体或细胞培养用容器，它们能够 控制添加剂的具体供给，可以大量地培养细胞，并且可以低成本制造。 发明的效果 根据本公开，可以提供一种通过调节添加剂的扩散速度来有效且简便地控制添加 剂向培养基的添加的技术。 附图简要说明 8 CN 111601878 A 说　明　书 6/32 页 [图1]是表示添加剂扩散机构的方式的一个例子的剖视图，(a)为添加剂保持部的 外周被不透过部和扩散调节部所包围的方式；(b)为添加剂保持部的整个外周被扩散调节 部所包围的方式；(c)为使刺激响应性材料兼具起到添加剂保持部及扩散调节部的作用的 方式。 [图2]是用于说明通过包含温度响应性材料的膜结构体的添加剂的扩散速度变化 的图。 [图3]是用于说明通过向包含温度响应性材料和近红外线吸收体的膜结构体发送 近红外线而使通过膜结构体的添加剂的扩散速度变化的图。 [图4]是表示培养用容器的方式的一个例子的示意图。 [图5]是表示具备多个培养部的培养用容器的一个例子的示意图，(a)为以包围培 养用添加剂扩散机构的方式设置多个培养部的方式；(b)为在培养用添加剂扩散机构的单 个面上设置多个培养部的方式。 [图6]是表示具备多个添加剂扩散机构的培养用容器的一个例子的示意图。 [图7]是表示具备多个培养部及添加剂扩散机构的培养用容器的一个例子的示意 图。 [图8]是表示具备球状的添加剂扩散机构的培养用容器的一个例子的示意图。 [图9]是表示培养系统的一个例子的示意性构成的图。 [图10]是表示培养系统的基本构成的一个例子的功能框图。 [图11]是表示具备培养用容器信号传输路径的培养系统的一个例子的示意性构 成的图，其中该培养用容器信号传输路径具备多个培养部和添加剂扩散机构。 [图12]是表示具备信号传输路径的培养系统的一个例子的示意性构成的图。 [图13]是表示使用了具备多个培养部的培养用容器的培养系统的一个例子的示 意性构成的图。 [图14]是表示使用了具备多个添加剂扩散机构的培养用容器的培养系统的一个 例子的示意性构成的图。 [图15]是表示具备搬送部的培养系统的一个例子的示意性构成的图。 [图16]是表示具备由半透膜构成的半透膜部的培养系统的一个例子的示意性构 成的图。 [图17]是表示通过培养系统调节添加剂扩散速度的方法的一个例子的流程图。 [图18]是表示在盖子的内侧设置有添加剂扩散机构的培养用容器的一个例子的 示意图。 [图19]是用于说明通过包含温度响应性材料的膜结构体的添加剂的扩散速度变 化的图。 [图20]是用于说明通过向包含温度响应性材料和近红外线吸收体的膜结构体发 送近红外线而使通过膜结构体的添加剂的扩散速度变化的图。 [图21]是表示细胞培养用载体的一个例子的示意图。 [图22]是表示细胞培养用载体的一个例子的示意图。 [图23]是表示细胞培养用载体的一个例子的示意图。 [图24]是表示细胞培养用载体的一个例子的示意图。 9 CN 111601878 A 说　明　书 7/32 页 [图25]是表示细胞培养用载体的一个例子的示意图。 [图26]是表示细胞培养用载体的一个例子的示意图。 [图27]是说明使用了细胞培养用容器的一个例子的细胞培养方法的示意图。 [图28]是表示细胞培养用容器的一个例子的示意图。 [图29]是表示细胞培养用容器的一个例子的示意图。 [图30]是表示细胞培养用容器的一个例子的示意图。 [图31]是表示细胞培养用容器的一个例子的示意图。 [图32]是表示细胞培养用容器的一个例子的示意图。 [图33]是表示细胞培养用容器的一个例子的示意图。 [图34]是表示细胞培养用容器的一个例子的示意图。 [图35]是表示细胞培养用容器的一个例子的示意图。