特許第6444619号(P6444619)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ オリンパス株式会社の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6444619
(24)【登録日】2018年12月7日
(45)【発行日】2018年12月26日
(54)【発明の名称】培地交換システム
(51)【国際特許分類】
   C12M 3/00 20060101AFI20181217BHJP
【FI】
   C12M3/00 Z
【請求項の数】17
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2014-111856(P2014-111856)
(22)【出願日】2014年5月30日
(65)【公開番号】特開2015-223169(P2015-223169A)
(43)【公開日】2015年12月14日
【審査請求日】2017年1月25日
(73)【特許権者】
【識別番号】000000376
【氏名又は名称】オリンパス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100118913
【弁理士】
【氏名又は名称】上田 邦生
(74)【代理人】
【識別番号】100142789
【弁理士】
【氏名又は名称】柳 順一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100163050
【弁理士】
【氏名又は名称】小栗 眞由美
(74)【代理人】
【識別番号】100201466
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 邦彦
(72)【発明者】
【氏名】木村 博之
(72)【発明者】
【氏名】南 達哉
(72)【発明者】
【氏名】真柄 泰典
【審査官】 田ノ上 拓自
(56)【参考文献】
【文献】 特開2001−275659(JP,A)
【文献】 国際公開第2012/002497(WO,A1)
【文献】 特開2012−044943(JP,A)
【文献】 米国特許第05225346(US,A)
【文献】 国際公開第2007/052716(WO,A1)
【文献】 特開2005−198626(JP,A)
【文献】 特開2007−029041(JP,A)
【文献】 実開平04−028099(JP,U)
【文献】 特開2005−287425(JP,A)
【文献】 実開平04−028098(JP,U)
【文献】 米国特許第03184395(US,A)
【文献】 特開平04−356184(JP,A)
【文献】 特開2004−089138(JP,A)
【文献】 特開2008−092935(JP,A)
【文献】 特開平08−172956(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C12M 1/00−3/10
C12Q 1/00−3/00
JSTPlus/JMEDPlus/JST7580(JDreamIII)
WPIDS/WPIX(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に培地等の溶液を供給するための供給口と、内部から培地等の溶液を排出するための排出口を有する袋状の細胞培養バッグ内の前記溶液を交換する培地交換システムにおいて、
前記排出口に接続され、前記排出口からの培地等の溶液の排出と、前記供給口からの培地等の溶液の供給とを行うために陰圧を供給する陰圧供給手段と、
前記供給口及び前記排出口に設置され、前記供給口及び前記排出口の開口部を開閉するゲート開閉手段とを備えた培地交換システム。
【請求項2】
前記陰圧供給手段が、前記排出口からの溶液の排出と前記供給口からの溶液の供給とを行う単一のポンプを備える請求項1に記載の培地交換システム。
【請求項3】
前記細胞培養バッグと前記陰圧供給手段との間に配置され、前記細胞培養バッグから排出された溶液を保持する廃液容器を備える請求項1または2に記載の培地交換システム。
【請求項4】
内部に培地等の溶液を供給するための供給口と、前記細胞培養バッグの供給口に接続され、内部から培地等の溶液を排出するための排出口とを有する袋状であり、前記細胞培養バッグからの溶液の逆流を防止するトラップバッグを備える請求項1から3のいずれか1項に記載の培地交換システム。
【請求項5】
前記細胞培養バッグの前記供給口及び/又は前記排出口が、前記溶液の逆流を防止する機構を備える請求項1から4のいずれか1項に記載の培地交換システム。
【請求項6】
前記細胞培養バッグの前記供給口及び/又は前記排出口にチューブが接続され、
該チューブが、前記溶液の逆流を防止する機構を備える請求項1から5のいずれか1項に記載の培地交換システム。
【請求項7】
前記細胞培養バッグの前記供給口に接続され該供給口に供給する溶液を保持する容器と、
該容器内の培地等の溶液の温度を制御する溶液温度制御手段とをさらに備える請求項1から6いずれかに記載の培地交換システム。
【請求項8】
前記細胞培養バッグを保持し、前記ゲート開閉手段を保持するバッグホルダをさらに備える請求項1から7いずれかに記載の培地交換システム。
【請求項9】
前記細胞培養バッグが、その内部において溶液が流路状に流れるようにしきいを有する請求項1から8いずれかに記載の培地交換システム。
【請求項10】
前記細胞培養バッグの排出口に細胞をトラップ可能なフィルタを備える請求項1から9いずれかに記載の培地交換システム。
【請求項11】
前記ゲート開閉手段が、手動で前記開口部の開閉を切り替え可能な開閉スイッチを備える請求項1から10いずれかに記載の培地交換システム。
【請求項12】
前記開閉スイッチが押しボタン状であり、前記開閉スイッチを押下する度に前記開口部の開閉が切り替わる請求項11に記載の培地交換システム。
【請求項13】
前記開閉スイッチが押しボタン状であり、前記開閉スイッチが押下されている間だけ前記開口部が開又は閉の状態となり、前記開閉スイッチを押下する力が解除されることで前記開口部が閉又は開の状態となる請求項11に記載の培地交換システム。
【請求項14】
前記ゲート開閉手段を遠隔的に制御する制御部を備える請求項1から10いずれかに記載の培地交換システム。
【請求項15】
前記細胞培養バッグがアイソレータに配置される請求項1から14いずれかに記載の培地交換システム。
【請求項16】
前記細胞培養バッグがインキュベータ内に配置される請求項1から14いずれかに記載の培地交換システム。
【請求項17】
前記細胞培養バッグが、高いガス交換性を有する素材からなる請求項1から16いずれかに記載の培地交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、細胞培養バック用培地交換システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、幹細胞研究や再生医療の進展に伴い、臨床用途の細胞を大量に調製することが要求されており、細胞を大量に培養する際、フラスコ、シャーレで培養することにかえ、ガス透過性の素材からなる袋状の培養バックを用いることが多くなってきた(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2000−125848号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
臨床用途の細胞の調製には厳しい基準に適った環境での作業が求められ、そのために作業者が作業空間に立ち入る際には、使い捨ての作業着に着替えたりするなど大変な手間とコストが発生している。したがって、作業者が作業空間に立ち入る回数をできる限り少なくし、可能な作業については遠隔操作で行うことが求められている。
また、アイソレータ等閉じた空間内で作業では、作業者は手袋様の隔離具を介して作業をするため、通常の作業と異なり直接サンプル等に触れることができない。そのため、操作性の良い装置・システムが求められている。
【0005】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞培養空間で培養中の培養細胞について、簡易に培養液等の交換を行うことができるシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、
内部に培地等の溶液を供給するための供給口と、内部から培地等の溶液を排出するための排出口を有する袋状の細胞培養バッグと、
前記供給口に接続され前記供給口に供給する培地等の溶液を保持する容器と、
前記排出口に接続され前記排出口から培地等の溶液を排出するための陰圧を供給する陰圧供給手段と、
前記供給口や前記排出口に設置され、前記供給口や前記排出口の開口部を開閉するゲート開閉手段と、
前記ゲート開閉手段を遠隔的に制御する制御部を備えた培地交換システムを提供する。
【0007】
本態様によって、培地等の溶液を遠隔的に細胞培養バッグに供給・排出することが可能である。
【0008】
本発明のほかの一態様は、
内部に培地等の溶液を供給するための供給口と、内部から培地等の溶液を排出するための排出口を有する袋状の細胞培養バッグと、
内部に培地等の溶液を供給するための供給口と、前記細胞培養バッグの供給口に接続され、内部から培地等の溶液を前記細胞培養バッグに排出するための排出口を有する袋状のトラップバッグと、
前記トラップバッグの供給口に接続され、前記トラップバッグに供給する培地等の溶液を保持する容器と、
前記細胞培養バッグの排出口に接続され前記細胞培養バッグから培地等の溶液を排出するための陰圧を供給する陰圧供給手段と、
前記供給口や前記排出口に設置され、前記供給口や前記排出口の開口部を開閉するゲート開閉手段と、
前記ゲート開閉手段を遠隔的に制御する制御部を備えた培地交換システムを提供する。
【0009】
本態様によって、培地等の溶液を遠隔的に細胞培養バッグに供給・排出することが可能であり、容器内に保持されている培地等が汚染されるリスクを軽減することが可能である。
【0010】
また、上記態様においては、前記容器内の培地等の溶液の温度を制御する溶液温度制御手段をさらに備えていてもよい。このことにより、培地等溶液の劣化を防ぐとともに、溶液の温度差による細胞への影響なくすことができる。
【0011】
また、上記態様においては、前記細胞培養バッグ及び/又は前記トラップバッグを保持し、前記ゲート開閉手段を保持するバッグホルダをさらに備え、
前記制御部が、前記バッグホルダを遠隔的に制御することにより前記ゲート開閉手段を制御してもよい。このことにより、制御部がゲート開閉手段を一括して制御することが可能となる。
【0012】
また、上記態様においては、前記細胞培養バッグに電荷を荷電したり、前記細胞培養バッグから電荷を放電したりする荷電・放電手段をさらに備えていてもよい。このことにより、細胞を細胞培養バッグ内面に吸着することができ、浮遊細胞の培養においても培地の交換が可能となる。
【0013】
また、上記態様においては、前記細胞培養バッグが、その内部において溶液が流路状に流れるようにしきいを有していてもよい。このことにより、培地等の溶液を細胞バッグの隅々まで容易に行き渡らせることが可能となる。
【0014】
本発明のほかの一態様は、
内部に培地等の溶液を供給するための供給口と、内部から培地等の溶液を排出するための排出口を有する袋状の細胞培養バッグと、
前記供給口に接続され前記供給口に供給する培地等の溶液を保持する容器と、
前記排出口に接続され前記排出口から培地等の溶液を排出するための陰圧を供給する陰圧供給手段と、
前記供給口や前記排出口に設置され、前記供給口や前記排出口の開口部を開閉するゲート開閉手段と、
前記ゲート開閉手段による前記開口部の開閉を制御する開閉スイッチを備えた培地交換システムを提供する。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、遠隔的に細胞培養バックの培地を交換することができるので、作業者が作業空間に立ち入る回数を減らすことができる。このことにより、使い捨ての作業着に着替えたりするなどの手間とコストを削減できるとともに、細菌等による細胞培養系へのコンタミネーションのリスクを低減することができる。
また、アイソレータ等の閉空間での作業における操作性を簡易化することができ、操作ミスのリスクを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本発明の第1実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図2】本発明のゲート開閉手段の概略構成を示す説明図である。
図3】本発明の第1実施形態にかかる培地交換システムの変形例の概略構成を示す説明図である。
図4】本発明の第2実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図5】本発明の第3実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図6(a)】本発明の第4実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図6(b)】本発明の第4実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図6(c)】本発明の第4実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図7(a)】本発明の第5実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図7(b)】本発明の第5実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図7(c)】本発明の第5実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図7(d)】本発明の第5実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図8】本発明の第6実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図9(a)】本発明の第7実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図9(b)】本発明の第7実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図9(c)】本発明の第7実施形態にかかる培地交換システムの概略構成を示す説明図である。
図10】本発明の開閉スイッチの概略構成を示す説明図である。
図11】本発明の第4実施形態の変形例の概略構成を示す説明図である。
図12】本発明の供給口、排出口、チューブの逆流防止機構の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の実施形態に係る細胞培養装置1について、図面を参照して以下に説明する。
(第1実施形態)
本実施形態に係る培地交換システム100は、接着性の細胞を培養する際に用いるシステムであり、図1に示される構成のシステムである。
【0018】
細胞培養バッグ2は、高いガス交換性を有する素材からなる袋状のバッグであり、内側表面は、細胞が接着するような処理(コーティングなど)が施されている。また、培地等の溶液を供給するための供給口7と、培地等の溶液を排出するための排出口8を備えている。図中の細胞培養バック2は上面方向から見た図である。
【0019】
供給口7はチューブ等を介して培地用容器4や洗浄液用容器5と連結しており、チューブ等を介して培地や洗浄液(PBS(−)など)を培養バッグ2内に導入することが可能となっている。
排出口8はチューブ等を介してポンプ等(陰圧供給手段9)と連結しており、ポンプ等によりチューブ内を陰圧状態にすることで培地等の溶液を細胞培養バッグ2から排出することが可能となっている。ポンプ等は遠隔的に制御部3と情報交換可能となっており、制御部3からの指令により遠隔的にスイッチのON/OFFを制御できる。
【0020】
供給口7および排出口8にはゲート開閉手段11,12,13が備えられている。ゲート開閉手段11,12,13は遠隔的に制御部3と情報交換可能となっており、制御部3からの指令により遠隔的に供給口7や排出口8を開閉することができる。
【0021】
培地用容器4や洗浄液用容器5は溶液温度制御手段6に備えつけられている。溶液温度制御手段6は、遠隔的に制御部3と情報交換可能となっており、制御部3からの指令により遠隔的に培地や洗浄液の温度を制御することができる。つまり、培地交換をおこなわない時には、培地等の劣化を防ぐために低温(4℃程度)に制御し、培地交換を実施する前に細胞に適した温度(37℃程度)に制御する。
【0022】
ここで、細胞培養バッグ2及びゲート開閉手段11,12,13は、培養環境を制御することができるインキュベータ内に配置されており、その他の構成物はインキュベータ外に配置されている。
【0023】
次に、本実施形態に係る培地交換システム100を用いて培地を交換する手順について一例を説明する。
本システムのユーザは、まず、培養対象の細胞と培地で満たされた細胞培養バッグ2を用意し、それをインキュベータ内に配置する。供給口7を培地用容器4や洗浄液用容器5に、排出口8をポンプにチューブを介して接続すると同時にゲート開閉手段11、12、13を設置する。ここで、培地用容器4、洗浄液用容器5、ポンプはインキュベータ外に設置されている。また、ゲート開閉手段11、12、13は閉じた状態となっている。
【0024】
培地交換が必要になった際、ユーザはまず制御部3により溶液温度制御手段6により培地および洗浄液を37℃に制御する。さらに、制御部3によりポンプのスイッチをONにし、排出口8に接続したチューブ内を陰圧にする。
【0025】
制御部3によりゲート開閉手段11を開の状態にすることで、細胞培養バッグ2内の培地は、陰圧によりポンプ側に吸引力を受け、排出口8より細胞培養バッグ2外に排出される。
つぎに、制御部3によりゲート開閉手段12を開の状態にすることで、陰圧により洗浄液用容器5内の洗浄液を供給口7から細胞培養バッグ2に供給する。
つぎに、制御部3によりゲート開閉手段12を閉の状態にすることで、洗浄液用容器5内の洗浄液の供給が遮断され、一方、ゲート開閉手段11は開の状態なので、陰圧により細胞培養バッグ2内の洗浄液が排出口8から細胞培養バッグ2外に排出される。
【0026】
制御部3によりゲート開閉手段13を開の状態にすることで、陰圧により培地用容器4内の培地が供給口7から細胞培養バッグ2に供給される。細胞培養バッグ2内に培地が満たされた状態で、制御部3によりゲート開閉手段11、13を閉の状態にする。
【0027】
制御部3によりポンプのスイッチをOFFにし、排出口8に接続したチューブ内の陰圧を解除する。さらに、制御部3により溶液温度制御手段6により培地および洗浄液を4℃に制御する。
【0028】
ここで、ゲート開閉手段11,12,13の制御タイミングについては、ユーザが図示しない遠隔モニタリングシステムにより状況をみながら操作しても良いし、あらかじめ設定されたプログラムにより制御部3が自動で制御しても良い。自動制御の際は、細胞培養バッグ2内の容積とポンプによる吸引速度により制御タイミングを計算することが可能である。
【0029】
上記においては、洗浄液による洗浄を1回にしたが、洗浄回数は任意の回数おこなえば良い。洗浄が不要な場合は、洗浄液用容器5などは設置しなくても良い。
また、ポンプ側に吸引された培地等の廃液は、ポンプより上流に設置された廃液容器(図示せず)に回収されるようになっている。
【0030】
つぎに、ゲート開閉手段の動作について説明する。
供給口7および排出口8は弾性力をもった筒状の素材でできており、外部から力をかけることにより筒状の形態がつぶされ、開口部が密着し閉鎖することができるようになっている。外部からの力を取り除くと、供給口7および排出口8はその弾性力により元に筒状の形態に戻り、開口部を開放することができる。
【0031】
ここで、外部からの力のかけ方としては、例えば図2(a)に示すように2枚の板状部材の間に供給口7や排出口8を挟み込み、板状部材を互いに近付けることにより供給口7や排出口8をつぶすように圧着させればよい。例えば、上記の2枚の板状部材が電磁石を備えており、電気的信号により供給口7および排出口8をつぶすように圧着させたり開放したりできる手段などを挙げることができる。
【0032】
ゲート開閉手段は、供給口7および排出口8を外部から力をかけ、つぶすように圧着させることができる手段であればどのような手段であっても良い。2枚の板状部材ではなく、例えば図2(b)に示すように供給口7や排出口8を通すことができる穴を有し、その穴の大きさを制御することにより供給口7および排出口8をつぶすように圧着させたり開放したりできる手段でも良い。
【0033】
細胞培養バッグ2として、図3に示すような内部に流路状になるようなしきいを有した細胞培養バッグ2を用いても良い。このような細胞培養バッグを用いることで、バッグ内の隅々まで均等に溶液を送り込むみやすくなる。
【0034】
(第2実施形態)
本実施形態に係る培地交換システム300は、接着性の細胞を培養する際に用いるシステムであり、図4に示されるように第1実施形態においてトラップバッグ20をさらに備えている。トラップバッグ20は袋状のバッグであり、培地等の溶液を供給するための供給口27と培地等の溶液を排出するための排出口28を備えている。
【0035】
供給口27はチューブ等を介して培地用容器4や洗浄液用容器5と連結しており、チューブ等を介して培地や洗浄液をトラップバッグ20内に導入することが可能となっている。
排出口28は第1実施形態における細胞培養バッグ2の供給口7と連結して一体となり、細胞培養バッグ2と連結している。細胞培養バッグ2の排出口8は、チューブ等を介してポンプ等(陰圧供給手段9)と連結している。
【0036】
供給口27、排出口28(供給口7)、排出口8にはゲート開閉手段21,22,23、24が備えられている。ゲート開閉手段21,22,23、24は遠隔的に制御部3と情報交換可能となっており、制御部3からの指令により遠隔的に供給口27、排出口28(供給口7)、排出口8を開閉することができる。
そのほかの構成物は、第1実施形態の構成物と同様の機能を有する。
【0037】
ここで、トラップバッグ20、細胞培養バッグ2及びゲート開閉手段21,22,23、24は、培養環境を制御することができるインキュベータ内に配置されており、その他の構成物はインキュベータ外に配置されている。
【0038】
次に、本実施形態に係る培地交換システム300を用いて培地を交換する手順について説明をする。
本システムのユーザは、まず、培養対象の細胞と培地で満たされた細胞培養バッグ2を用意し、それをインキュベータ内に配置する。供給口7とトラップバッグ20の排出口28を連結する。トラップバッグ20の供給口27を培地用容器4や洗浄液用容器5に、排出口8をポンプにチューブを介して接続する。ここで、培地用容器4、洗浄液用容器5、ポンプはインキュベータ外に設置されている。また、ゲート開閉手段21,22,23、24は閉じた状態となっている。
【0039】
培地交換が必要になった際、ユーザはまず制御部3により溶液温度制御手段6により培地および洗浄液を37℃に制御する。さらに、制御部3によりポンプのスイッチをONにし、排出口8に接続したチューブ内を陰圧にする。
【0040】
制御部3によりゲート開閉手段21を開の状態にすることで、細胞培養バッグ2内の培地は陰圧によりポンプ側に吸引力を受け、排出口8より細胞培養バッグ2外に排出される。
【0041】
制御部3によりゲート開閉手段22および23を開の状態にすることで、陰圧により洗浄液用容器5内の洗浄液が供給口27からトラップバッグ20に供給され、さらに排出口28(供給口7)を通過し細胞培養バッグ2に供給される。
つぎに、制御部3によりゲート開閉手段23を閉の状態にすることで、洗浄液用容器5内の洗浄液の供給が遮断され、一方、ゲート開閉手段11は開の状態なので、陰圧により細胞培養バッグ2およびトラップバッグ20内の洗浄液が排出口8から細胞培養バッグ2外に排出される。
【0042】
制御部3によりゲート開閉手段24を開の状態にすることで、陰圧により培地用容器4内の培地が供給口27からトラップバッグ20に供給され、さらに排出口28(供給口7)を通過し細胞培養バッグ2に供給される。
細胞培養バッグ2内に培地が満たされた状態で、制御部3によりゲート開閉手段21、22、24を閉の状態にする。
【0043】
制御部3によりポンプのスイッチをOFFにし、排出口8に接続したチューブ内の陰圧を解除し、制御部3により溶液温度制御手段6により培地および洗浄液を4℃に制御する。
【0044】
本実施形態では、トラップバッグ20を設置したことにより、細胞培養バッグ2から逆流した溶液をトラップすることができ、培地用容器4や洗浄液用容器5内の溶液を汚染するリスクを下げることができる。
【0045】
なお、第1実施形態と同様に細胞培養バッグ2として、図3に示すような内部が流路状になるようなしきいを有した細胞培養バッグ2を用いても良い。
【0046】
(第3実施形態)
本実施形態に係る培地交換システム400は、接着性の細胞を培養する際に用いるシステムであり、図5に示されるように、第2実施形態において、トラップバッグ20が排出口33をさらに備えて、チューブ等を介してポンプ等(陰圧供給手段9)と連結している。
【0047】
供給口27はチューブ等を介して培地用容器4や洗浄液用容器5と連結しており、チューブ等を介して培地や洗浄液をトラップバッグ20内に導入することが可能となっている。
排出口28は第1実施形態における細胞培養バッグ2の供給口7と連結して一体となり、トラップバッグ20と細胞培養バッグ2とを連結している。細胞培養バッグ2の排出口8は、チューブ等を介してポンプ等(陰圧供給手段9)と連結している。トラップバッグ20の排出口33は、チューブ等を介してポンプ等(陰圧供給手段9)と連結している。
【0048】
排出口8、排出口28(供給口7)、排出口33、および供給口27にはゲート開閉手段21、22、32、23、24が備えられている。ゲート開閉手段21、22、32、23、24は遠隔的に制御部3と情報交換可能となっており、制御部3からの指令により遠隔的に排出口8、排出口28(供給口7)、排出口33、および供給口27を開閉することができる。
そのほかの構成物は、第2実施形態の構成物と同様の機能を有する。
【0049】
ここで、トラップバッグ20、細胞培養バッグ2及びゲート開閉手段21、22、32、23、24は、培養環境を制御することができるインキュベータ内に配置されており、その他の構成物はインキュベータ外に配置されている。

【0050】
次に、本実施形態に係る培地交換システム400を用いて培地を交換する手順について一例を説明する。
本システムのユーザは、まず、培養対象の細胞と培地で満たされた細胞培養バッグ2を用意し、それをインキュベータ内に配置する。供給口7とトラップバッグ20の排出口28を連結する。トラップバッグ20の供給口27を培地用容器4や洗浄液用容器5に、細胞培養バッグ2の排出口8およびトラップバッグ20の排出口33をポンプにチューブを介して接続する。ここで、培地用容器4、洗浄液用容器5、ポンプはインキュベータ外に設置されている。また、ゲート開閉手段21、22、32、23、24は閉じた状態となっている。
【0051】
培地交換が必要になった際、ユーザはまず制御部3により溶液温度制御手段6により培地および洗浄液を37℃に制御する。さらに、制御部3によりポンプのスイッチをONにし、排出口8および33に接続したチューブ内を陰圧にする。
【0052】
制御部3によりゲート開閉手段21を開の状態にすることで、細胞培養バッグ2内の培地は、陰圧によりポンプ側に吸引力を受け、排出口8から細胞培養バッグ2外に排出される。
つぎに(同時でもよい)、制御部3によりゲート開閉手段32および23を開の状態にすることで、陰圧により洗浄液用容器5内の洗浄液が供給口27からトラップバッグ20内に供給される。トラップバッグ20内に洗浄液が満たされた段階で、ゲート開閉手段32および23を閉の状態にする。
【0053】
制御部3によりゲート開閉手段22を開の状態にすることで、トラップバッグ20内の洗浄液を細胞培養バッグ2内へ移動させ、さらに、排出口8から排出することにより、細胞培養バッグ2内の洗浄を行う。
【0054】
制御部3によりゲート開閉手段22を閉の状態にし、ゲート開閉手段32および24を開の状態にすることで、陰圧により培地用容器4内の培地が供給口27からトラップバッグ20内に供給される。トラップバッグ20内に洗浄液が満たされた段階で、ゲート開閉手段32および24を閉の状態にする。
【0055】
制御部3によりゲート開閉手段22を開の状態にすることで、トラップバッグ20内の培地を細胞培養バッグ2内へ移動させ、細胞培養バッグ2内が培地で満たされた段階でゲート開閉手段22および21を閉の状態にする。
【0056】
制御部3によりポンプのスイッチをOFFにし、排出口8、33に接続したチューブ内の陰圧を解除し、制御部3により溶液温度制御手段6により培地および洗浄液を4℃に制御する。
【0057】
本実施形態では、細胞培養バッグ2へ溶液を供給する前段階でトラップバッグ20内に溶液を保持することができ、細胞培養バッグ2から逆流した溶液により培地用容器4や洗浄液用容器5内の溶液を汚染するリスクを下げることができる。
【0058】
なお、第1実施形態と同様に細胞培養バッグ2として、図3に示すような内部が流路状になるようなしきいを有した細胞培養バッグ2を用いても良い。
【0059】
(第4実施形態)
本実施形態に係る培地交換システム500は、図6(a)に示されるように、第1実施形態において、細胞培養バッグ2を保持するバッグホルダ41を有している。
バッグホルダ41にはゲート開閉手段11、12、13が備えられており、細胞培養バッグ2をバッグホルダ41にセットすることで、供給口7および排出口8にゲート開閉手段11、12、13を取り付けられるようになっている。また、バッグホルダ41は遠隔的に制御部3と情報交換可能となっており、制御部3からの指令によりゲート開閉手段11、12、13を遠隔的に制御し、供給口7および排出口8を開閉することができる。第1実施形態においては、ゲート開閉手段11、12、13はそれぞれ別個に制御部3により制御されていたが、本実施形態においては、制御部3がバッグホルダ41を制御することでゲート開閉手段11、12、13を一括して制御することが可能である。例えば、バッグホルダ41はバッグホルダ内制御手段(図示省略)を有しており、バッグホルダ内制御手段は遠隔的に制御部3と情報交換可能となっている。バッグホルダ内制御手段は、バッグホルダに備えられた各ゲート開閉手段を識別しており、制御部3からの情報に基づいて各ゲート開閉手段の開閉を制御するようになっている。
ゲート開閉手段11、12、13をバッグホルダ41を介して制御する以外は第1実施形態に順ずる機能を有している。
【0060】
また、バッグホルダ41は、図6(b)および(c)に示すとおり、第2実施形態、第3実施形態における細胞培養バッグ2およびトラップバッグ20を保持するバッグホルダ41であっても良い。この場合、バッグホルダ41に各ゲート開閉手段が備えられており、制御部3がバッグホルダ41を介して一括して各ゲート開閉手段を制御することが可能である。
【0061】
なお、第1実施形態と同様に細胞培養バッグ2として、図3に示すような内部が流路状になるようなしきいを有した細胞培養バッグ2を用いても良い。
【0062】
(第5実施形態)
本実施形態に係る培地交換システム800は、図7(a)(b)(c)に示されるように、第4実施形態において、細胞培養バッグ2に電荷を荷電したり、細胞培養バッグ2から電荷を放電させたりできる荷電・放電手段80を有している。これにより、浮遊系細胞の培養についても培地交換が可能となる。つまり、細胞はマイナス電荷を有しているので、細胞培養バッグ2にプラスの電荷を荷電させることで、一時的に浮遊細胞を細胞培養バッグ2の内面に吸着することができ、培地等の溶液を交換する際に細胞が排出口8より排出されてしまうことを防止することが可能となる。荷電・放電手段80は、培地交換をおこなっていない時には、細胞培養バッグ2に荷電した電荷を放電させることができる。
【0063】
なお、第1実施形態と同様に細胞培養バッグ2として、図3に示すような内部が流路状になるようなしきいを有した細胞培養バッグ2を用いても良い。
また、荷電・放電手段80はバッグホルダ41に設置されていても良いし、図7(d)に示すように、バッグホルダ41のない態様においては独立して制御部3により制御されていても良い。
【0064】
(第6実施形態)
本実施形態に係る培地交換システム1200は、上述の各実施形態において、細胞培養バッグ2の排出口8に細胞をトラップできるフィルタ90を有している。これにより、浮遊系の細胞培養についても培地交換が可能となる。図8に第1実施形態に対応するものを例として示すが、培地等の溶液は通過するが細胞は通過できないフィルタ90を細胞培養バッグ2の排出口8配置する。フィルタ90は、正常細胞のみをトラップし、異常細胞を通過させるものがより好ましい。
【0065】
なお、図8は第1実施形態に対応する例を示したが同様に他の実施形態にも適用できる 。また、 第1実施形態と同様に細胞培養バッグ2として、図3に示すような内部が流 路状になるようなしきいを有した細胞培養バッグ2を用いても良い。
【0066】
(第7実施形態)
本実施形態に係る培地交換システムは、上述の各実施形態において、ゲート開閉手段が開閉スイッチを有しており、作業者が制御部を介して遠隔的にゲート開閉手段を操作するのではなく、作業者がアイソレータ等を使用し手動で作業をする際に使用可能なシステムである。図9に第4実施形態に対応するものを例として示す。
【0067】
図9(a)の本実施形態に係る培地交換システム1300について説明する。
開閉スイッチ131、132、133はスイッチを手動で切り替えることによりゲート開閉手段を開閉することができるものである。図10に一例を示すように、開閉スイッチは例えば押しボタン状になっており、一度押下するとゲートが開(または閉)の状態になってその状態を維持し、もう一度押下するとゲートが閉(または開)の状態になるようになっている。(a)は押下によりシャッター様のしきいが貫通穴を遮断するように挿入され、貫通穴に通した供給口や排出口をつぶすよう圧着して開口部を閉鎖する。もう一度押下するとシャッター様のしきいが貫通穴から退出し、供給口や排出口がその弾性力により元の状態にもどることで開口部が開放される。(b)は押下により貫通穴の径が小さくなり、貫通穴に通した供給口や排出口をつぶすよう圧着して開口部を閉鎖する。もう一度押下すると貫通穴の径が元にもどり、供給口や排出口がその弾性力により元の状態にもどることで開口部が開放される。
【0068】
次に、本実施形態に係る培地交換システム1300を用いて培地を交換する手順について一例を説明する。
本システムのユーザは、まず、培地交換が必要となった培養対象の細胞と培地で満たされた細胞培養バッグ2を用意する。供給口7を培地用容器4や洗浄液用容器5に、排出口8をポンプにチューブ等を介して接続すると同時にゲート開閉手段11、12、13を設置する。ここで、ゲート開閉手段11、12、13は閉じた状態となっている。
【0069】
ユーザはまず溶液温度制御手段6により培地および洗浄液を37℃に制御する。さらに、ポンプのスイッチをONにし、排出口8に接続したチューブ内を陰圧にする。
【0070】
つぎに、ユーザが手動で開閉スイッチ131をONにしてゲート開閉手段11を開の状態にすると、細胞培養バッグ2内の培地は、陰圧によりポンプ側に吸引力を受け、排出口8より細胞培養バッグ2外に排出される。
つぎに、ユーザが手動で開閉スイッチ132をONにしてゲート開閉手段12を開の状態にすると、陰圧により洗浄液用容器5内の洗浄液が供給口7から細胞培養バッグ2に供給される。
つぎに、ユーザが手動で開閉スイッチ132をOFFにしてゲート開閉手段12を閉の状態にすると、洗浄液用容器5内の洗浄液の供給が遮断され、一方、ゲート開閉手段11は開の状態なので、陰圧により細胞培養バッグ2内の洗浄液が排出口8から細胞培養バッグ2外に排出される。
【0071】
つぎに、ユーザが手動で開閉スイッチ133をONにしてゲート開閉手段13を開の状態にすると、陰圧により培地用容器4内の培地が供給口7から細胞培養バッグ2に供給される。細胞培養バッグ2内に培地が満たされた状態で、ユーザが手動で開閉スイッチ131、133をOFFにしてゲート開閉手段11、13を閉の状態にする。
【0072】
ユーザがポンプのスイッチをOFFにし、排出口8に接続したチューブ内の陰圧を解除する。さらに、溶液温度制御手段6により培地および洗浄液を4℃に制御する。
【0073】
以上は、図9(a)に示した培地交換システム1300を用いた場合の手順の例であるが、本発明における他の各実施形態の係るシステムにおいても、例えば図9(b)(c)に示すように、ゲート開閉手段に開閉スイッチを設置し、遠隔で操作するのではなくユーザが手動で培地交換を行うこともできる。
【0074】
また、本実施形態においては、開閉スイッチを押下する度にゲート開閉手段の開閉が切り替わる態様を示したが、押下している間だけ開(または閉)の状態となり、押下している力を解除することで開閉スイッチが元にもどると閉(または開)の状態になる態様でも良い。
【0075】
上記各実施形態における供給口、排出口は、溶液の逆流を防ぐ機構を備えていても良い。また、各チューブが溶液の逆流を防ぐ機構を備えていても良い。これにより、細胞培養バッグや培地用容器や洗浄液用容器へのコンタミネーションのリスクを軽減することができる。本発明でいう逆流を防ぐ機構とは、陰圧供給手段9に流れる方向にのみ培地等の溶液の流れを許す構造となっている機構である。例えば、図12(a)に示すように、供給口や排出口やチューブの内径を塞ぐことができる径の弁121が一方向にのみ倒れることができ、それと逆の方向には凸部材122に止められ倒れることができず供給口や排出口やチューブの内径を塞ぐことができる構造のものでも良い。ここで、凸部材122は図示したようなリング状でなくても良く、弁121が倒れるのを防ぐ構造のものであれば良い。
また、図12(b)に示すように弁の変わりにボール123を用いても良い。この場合、逆流が生じるとボール123が凸部材122によって止められ流路を塞ぐことで逆流を遮断する。正常の流れの場合は、ボール123がトラップ部材124によって進行を止められ、ボール123と供給口や排出口やチューブの内径との隙間から溶液が流れる構造となっている。ここで、トラップ部材124は図示したものに限らず、ボール123の進行を止め、かつ溶液を通す構造のものであれば良い。
また、図12(a)(b)の変形例として、図12(c)(d)に示すように、凸部材122を設置する代わりに供給口や排出口やチューブの一部の内径が徐々に広がる構造となっていても良い。この場合、逆流が生じると弁121やボール123が供給口や排出口やチューブの内部にひっかかり流路を塞ぐことになる。
【0076】
上記各実施形態において、ゲート開閉手段の制御タイミングについては、ユーザが図示しない遠隔モニタリングシステムにより状況をみながら制御部3を介して操作しても良いし、あらかじめ設定されたプログラムにより制御部3が自動で制御しても良い。自動制御の際は、使用する細胞培養バッグ2の種類(容積)とポンプによる吸引速度により制御タイミングを計算することが可能である。自動制御によれば、各ゲート開閉手段の切換え順やタイミングを間違えることなく行うことができる。
【0077】
上記各実施形態において、洗浄液による洗浄を1回にしたが、洗浄回数は任意の回数おこなえば良い。洗浄が不要な場合は、洗浄液用容器5などは設置しなくても良い。
ポンプ側に吸引された培地等の廃液は、ポンプより上流に設置された廃液容器に回収されるようになっている。
【0078】
上記各実施形態において、ゲート開閉手段は、供給口7および排出口8を外部から力をかけ、つぶすように圧着させる手段を例示したが、供給口7および排出口8に弁を設け、ゲート開閉手段がその弁を操作して供給口7および排出口8の開閉を制御しても良い。
【0079】
上記各実施形態のうち制御部3が無線により遠隔で培地交換を制御する態様において、例えば図11(a)(b)に示すように無線ではなく有線によって制御部3が遠隔で培地交換を制御しても良い。各ゲート開閉手段がそれぞれ制御部3によって有線で制御されても良いし、有線により制御部3がバッグホルダ41を介して各ゲート開閉手段を制御しても良い。図11に示した以外の他の各実施形態に対しても同様に有線によって制御部3が各ゲート開閉手段を制御しても良い。
【符号の説明】
【0080】
2 細胞培養バッグ
3 制御部
4 培地用容器
5 洗浄液用容器
6 溶液温度制御手段
7、27 供給口7
8、28、33 排出口
9 陰圧供給手段
11、12、13、21、22、23、24、32 ゲート開閉手段
20 トラップバッグ
41 バッグホルダ
80 荷電・放電手段
90 フィルタ
131、132、133、141、142、143、144、151、152、153、
154、155 開閉スイッチ
図1
図2
図3
図4
図5
図6(a)】
図6(b)】
図6(c)】
図7(a)】
図7(b)】
図7(c)】
図7(d)】
図8
図9(a)】
図9(b)】
図9(c)】
図10
図11
図12