特許 6605251 シングルユース細胞培養装置および培養バッグ

(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】6605251

(24)【登録日】2019年10月25日

(45)【発行日】2019年11月13日

(54)【発明の名称】シングルユース細胞培養装置および培養バッグ

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/02 20060101AFI20191031BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20191031BHJP

   C12M 3/00 20060101ALI20191031BHJP

【ＦＩ】

   C12M1/02 A

   C12M1/00 C

   C12M3/00 Z

【請求項の数】12

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-157084(P2015-157084)

(22)【出願日】2015年8月7日

(65)【公開番号】特開2017-35009(P2017-35009A)

(43)【公開日】2017年2月16日

【審査請求日】2018年7月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000224101

【氏名又は名称】藤森工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】難波 勝

(72)【発明者】

【氏名】安藤 拓司

(72)【発明者】

【氏名】杉田 惟

(72)【発明者】

【氏名】村上 聖

(72)【発明者】

【氏名】松田 博行

【審査官】 吉森 晃

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／１３４２６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表平０２−５０００８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２９８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５３４３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２５３８１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１２Ｍ １／００−３／１０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＢＩＯＳＩＳ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可撓性を有し、内部に培養液を封入可能な培養バッグを収めるハウジング部を備え、
前記ハウジング部の内面には、前記培養バッグと当接する当接面の一部に、湾曲凸状の突起部が設けられており、
前記ハウジング部が、前記培養バッグに収められた培養液を攪拌させる攪拌手段を備え、
前記攪拌手段が、前記ハウジング部を中心軸から偏心させて回転させることを特徴とするシングルユース細胞培養装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記ハウジング部に前記培養バッグを収めたことを特徴とするシングルユース細胞培養装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２において、
前記突起部の高さＷが、前記ハウジング部の内寸Ｄに対して、Ｗ／Ｄで０．０５〜０．１５の範囲にあることを特徴とするシングルユース細胞培養装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項において、
前記突起部が、鉛直方向と平行な方向に、又は、鉛直方向に対して傾斜させて、前記ハウジング部の側壁部に設けられていることを特徴とするシングルユース細胞培養装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項において、
前記突起部が、前記ハウジング部の底部に設けられていることを特徴とするシングルユース細胞培養装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５のいずれか一項において、
前記ハウジング部内に、１つ以上の穴部を有している固定機構が設けられており、
前記突起部には、前記固定機構の穴部に固定するための固定部が設けられており、
前記突起部の取り付け位置および取り付け角度を、前記固定機構の穴部に前記固定部を固定することによって自在に変更できる
ことを特徴とするシングルユース細胞培養装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一項において、
前記突起部の形状が、略三角柱状または略半円柱状であることを特徴とするシングルユース細胞培養装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項において、
前記突起部の高さが、当該突起部の底辺の長さの０．５〜５倍であることを特徴とするシングルユース細胞培養装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８のいずれか一項において、
前記突起部の辺の曲率半径が、当該突起部の底辺の長さの０．０５〜０．５倍であることを特徴とするシングルユース細胞培養装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９のいずれか一項において、
前記突起部の長手方向の長さＬが、前記培養バッグに封入される培養液の液面高さＨに対して、Ｌ／Ｈで０．０５〜１の範囲にあることを特徴とするシングルユース細胞培養装置。

【請求項11】

シングルユース細胞培養装置のハウジング部に収められ、可撓性を有し、内部に培養液を封入可能であり、
前記ハウジング部の一部に設けられた湾曲凸状の突起部と対応する形状の凹部を設けたことを特徴とする培養バッグ。

【請求項12】

請求項１１において、
気泡を発生させる散気手段を側壁部に沿った底部に設けたことを特徴とする培養バッグ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シングルユース細胞培養装置および培養バッグに関する。

【背景技術】

【0002】

バイオ医薬品の生産には、微生物、動物細胞、植物細胞、菌類などの生体細胞を培養する培養法が用いられている。従来の生体細胞の培養手法ではステンレス製の培養槽が使用されてきた。培養槽には、生体細胞と培養液が収容され、攪拌手段によって培養液を攪拌する。

【0003】

培養を終了して新たに培養を行う際には、培養槽に培養液を収容する前に、培養槽や攪拌器などを洗浄し、滅菌を行う。この場合、培養槽内部を滅菌するための蒸気供給装置や、洗浄するための洗浄機構などの付帯設備を必要とし、操作も容易ではなかった。

【0004】

近年、使い捨て可能な可撓性バッグを用いて生体細胞の培養を行うシングルユースの培養システム（つまり、単回使用の（１回だけ使用する）培養システム）が知られている。一般的に、培養システムは、プラスチック製のフィルムなどで構成された可撓性を有するシングルユースの培養バッグと、この培養バッグを収容して形状を保持する支持体（ハウジング部）とで構成されている。

【0005】

培養バッグは、あらかじめ紫外線やガンマ線などを照射して滅菌され、清浄な状態に維持されているため、上述したステンレス製の培養槽を用いる場合のような滅菌、洗浄の工程、および付帯設備等を不要とすることができる。シングルユースの培養システムに関する発明が、例えば、特許文献１、２に記載されている。

【0006】

具体的に説明すると、特許文献１には、被培養物を含む培養液を収容して被培養物を培養する培養袋において、プラスチック材料により形成された袋本体と、前記袋本体内に回転自在に設けられ、前記培養液を攪拌する攪拌器と、前記袋本体内に設けられたバッフルであって、前記攪拌器の回転軸線方向に延びるとともにプラスチック材料により形成されたバッフルと、を備え、前記バッフルに、前記被培養物が通過可能なバッフル開孔が設けられていることを特徴とする培養袋が記載されている。

【0007】

そして、この特許文献１には、培養袋のバッフルは、培養袋を構成するフィルムとともにヒートシールして一体に接合する旨が記載されている。また、他の態様として、培養袋内のバッフルを袋本体の外側に設けられたバッフル保持部によって保持する旨が記載されている。

【0008】

また、特許文献２には、攪拌タンク反応器システムであって、以下：（ｉ）少なくとも１つの開口部を備える可撓性バッグであって、該バッグが、流体媒体のための滅菌容器として機能する、可撓性バッグ；（ｉｉ）該バッグ内に配置されるシャフト；（ｉｉｉ）該シャフトに取り付け可能なインペラーであって、該インペラーが、該流体媒体を攪拌して流体力学的環境を提供するために使用される、インペラー；および（ｉｖ）該シャフトおよび該バッグの開口部に取り付けられるベアリング、を備える、攪拌タンク反応器システムが記載されている。

【0009】

そして、この特許文献２には、ハウジングが複数のバッフルを備え、バッグが該バッフルの周囲で折りたたまれている旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１４−１２１３０２号公報

【特許文献2】特表２００７−５３４３３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

特許文献１に記載されているバッフルは、培養液に上下方向の流れを促し、攪拌効率を向上させるために設けられたものである。
しかしながら、特許文献１に記載されている発明のように、培養袋を構成するフィルムとともにバッフルをヒートシールして接合すると、バッフルに掛かる流体力などにより、接合部分に圧力がかかった際に当該接合部分が破れたり、剥がれたりして、培養液が漏出してしまうことが懸念される。また、接合温度や接合時間が適切に行われず、接合が不完全であったときも、当該接合が不完全な箇所から培養液が漏出してしまうことが懸念される。さらに、特許文献１に記載されている他の態様も、バッフル保持部によって保持されている部分に圧力がかかったときに培養袋が破れ、培養液が漏出してしまうことが懸念される。

【0012】

特許文献２に記載されている発明には、ハウジングに設けられている複数のバッフルの周囲でバッグが折りたたまれているため、当該折りたたまれた部分に圧力がかかったときにバッグが破れることが懸念される。従って、この特許文献２に記載されている発明も特許文献１に記載されている発明と同様に、培養液が漏出してしまうことに懸念がある。

【0013】

本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、培養液の攪拌効率を向上させることができ、培養液が漏出する懸念をより低減させたシングルユース細胞培養装置および培養バッグを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

前記課題を解決した本発明に係るシングルユース細胞培養装置は、可撓性を有し、内部に培養液を封入可能な培養バッグを収めるハウジング部を備え、前記ハウジング部の内面には、前記培養バッグと当接する当接面の一部に、湾曲凸状の突起部が設けられており、前記ハウジング部が、前記培養バッグに収められた培養液を攪拌させる攪拌手段を備え、前記攪拌手段が、前記ハウジング部を中心軸から偏心させて回転させることを特徴とする。

【0015】

また、本発明に係る培養バッグは、シングルユース細胞培養装置のハウジング部に収められ、可撓性を有し、内部に培養液を封入可能であり、前記ハウジング部の一部に設けられた湾曲凸状の突起部と対応する形状の凹部を設けたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、培養液の攪拌効率を向上させることができ、培養液が漏出する懸念をより低減させたシングルユース細胞培養装置および培養バッグを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明に係るシングルユース細胞培養装置の一実施形態を説明する構成概略図である。

【図2】図１に示す突起部の一態様を説明するハウジング部の切欠き図である。

【図3】図１のIII−III線断面図である。

【図4A】突起部の他の態様を説明する断面図である。

【図4B】突起部の他の態様を説明する断面図である。

【図4C】突起部の他の態様を説明する断面図である。

【図5】突起部の他の態様を説明するハウジング部の切欠き図である。

【図6】突起部の他の態様を説明するハウジング部の切欠き図である。

【図7】ハウジング部と突起物の他の態様を示す切欠き図である。

【図8】本発明に係るシングルユース細胞培養装置の他の実施形態を説明する構成概略図である。

【図9A】ハウジング部の底部に設けた突起部の一例を示す概略図である。

【図9B】ハウジング部の底部に設けた突起部の他の一例を示す概略図である。

【図10A】突起部の具体的な形状を説明する斜視図である。

【図10B】突起部の具体的な形状を説明する断面図である。

【図10C】突起部の具体的な形状を説明する断面図である。

【図10D】突起部の具体的な形状を説明する断面図である。

【図10E】突起部の具体的な形状を説明する断面図である。

【図11】本発明に係る細胞培養装置の他の実施形態を説明する構成概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、適宜図面を参照して、本発明に係るシングルユース細胞培養装置（以下、「細胞培養装置」という。）および培養バッグの実施形態について詳細に説明する。
なお、本発明に係る細胞培養装置および培養バッグは、医薬品や健康食品などの主原料となる物質を生産する微生物や動植物の細胞を培養する際に適用することができる。本発明において、生産対象の物質としては、何ら限定されるものではなく、例えば、抗体や酵素などのタンパク質、低分子化合物、高分子化合物などの生理活性物質、およびウイルスなどを挙げることができる。また、β−カロテンやアスタキサンチンなどのカロチノイド、クロロフィルやバクテリオクロロフィルなどの色素、食品または化粧品などの着色などに使用されるフィコシアニン等のフィコビリン蛋白質、脂肪酸などの生理活性物質を挙げることができる。
また、培養対象の細胞としては、動物細胞、植物細胞、光合成細菌、微細藻類、ラン藻類、昆虫細胞、細菌、酵母、真菌および藻類などを挙げることができる。特に、抗体や酵素などのタンパク質を生産する動物細胞を培養対象とすることが好ましい。また、培養に用いる培地についても特に限定されるものではなく、従来のあらゆる培地が使用可能である。

【0019】

（細胞培養装置の一実施形態）
図１は、本発明に係る細胞培養装置の一実施形態を説明する構成概略図である。
図１に示すように、細胞培養装置１００は、培養バッグ１を収めるハウジング部２を備えている。そして、このハウジング部２は、培養バッグ１と当接する当接面の一部に、湾曲凸状の突起部４、４が設けられている。なお、図１は、ハウジング部２内に培養液７が封入された培養バッグ１を収めた様子を図示している。また、図１に示すように、細胞培養装置１００は、培養バッグ１に収められた培養液７を攪拌させる攪拌手段を備えている。攪拌手段として具体的には、ハウジング部２の下方に、支持架台３に固定された攪拌駆動装置５が設けてられている。この攪拌駆動装置５は、ハウジング部２を中心軸から偏心させて回転させることによって培養バッグ１に収められた培養液７を攪拌するものである。

【0020】

なお、図１には図示していないが、細胞培養装置１００は、培養設備には不可欠であるところの空気、酸素、窒素および炭酸ガスなどのガス供給設備、温水冷水供給設備、給排水設備を具備している。また、細胞培養装置１００は、目的の細胞を培養するために予め組成を調製した培地、流加培養に際しては培養中に添加する添加培地の供給設備などを具備している。

【0021】

（ハウジング部・支持架台）
ハウジング部２および支持架台３はいずれも、培養液７を充填した培養バッグ１の重さや圧力を支持して形状を維持できるだけの強度を有していればよく、金属製、硬質プラスチック製など材質を問わない。

【0022】

（突起部）
ここで、図２は、図１に示す突起部４の一態様を説明するハウジング部２の切欠き図である。また、図３は、図１のIII−III線断面図である。なお、図３では、説明および図示の都合上、ハウジング部２の内壁から浮かせて培養バッグ１を図示しているが、実際には、封入された培養液７の圧力によってハウジング部２の内壁面や突起部４に圧着している。また、図４Ａ〜Ｃはそれぞれ、突起部４の他の態様を説明する断面図である。

【0023】

図２および図３に示すように、突起部４は、略三角柱状とすることができるが、これに限定されるものではなく、図４Ａに示すように略半円柱状とすることや、図４Ｂに示すように培養バッグ１と当接する二つの面がやや膨出した略三角柱状とすることや、図４Ｃに示すように略半楕円柱状とすることができる。つまり、本発明における突起部４とは、培養バッグ１に圧力がかかったときに破れないよう、辺となる部分４ａが若干の丸みを帯びて（湾曲して）形成されていればよい。このような突起部４を備えることにより、細胞培養装置１００は、攪拌されている培養液７が当該突起部４にあたり、上下方向の流れを促すことができる。そのため、細胞培養装置１００は、培養液７の攪拌効率を向上させることができる。なお、図２に示す突起部４の上端部分４ｂおよび下端部分４ｃはいずれも開口状態としておくことができるが、板材や蓋部材などを用いて開口部分を塞ぎ、閉口状態としておくこともできる（後記する図５、図６、図７に示す態様においても同様である。）。また、上端部分４ｂおよび下端部分４ｃを形成する辺４ｄは、丸みを帯びるように加工しておくのが好ましい。このようにすると、培養バッグ１をより破れ難くすることができる。

【0024】

図２および図３に示すように、辺となる部分４ａの丸みは、例えば、曲率半径が底辺４ｅの長さに対して０．０５〜０．５倍となるようにするのが好ましい。辺となる部分４ａの曲率半径をこの範囲とすれば、辺となる部分４ａが適度な丸みを帯びているため、培養バッグ１を破れ難くすることができる。培養バッグ１をより破れ難くする観点から、辺となる部分４ａの曲率半径は０．２以上とするのが好ましく、０．４５以下とするのが好ましい。

【0025】

図３に示すように、突起部４の高さＷは、ハウジング部２の内寸Ｄに対し、Ｗ／Ｄで０．０５〜０．１５の範囲にあるのが好ましい。突起部４の高さＷと内寸Ｄの関係をこのようにすると、攪拌されている培養液７の旋回流を過度に邪魔することなく、培養液７に対して上下方向の流れをより促すことができる。そのため、細胞培養装置１００は、攪拌効率をより向上させることができる。攪拌効率をさらに向上させる観点から、突起部４の高さＷは、Ｗ／Ｄで０．０８以上とするのが好ましく、０．１３以下とするのが好ましい。

【0026】

また、突起部４の高さＷは、図３に示すように、突起部４の横断面における底辺の長さＢの０．５〜５倍とすることもできる。突起部４の高さＷと突起部４の底辺の長さＢの関係をこのようにした場合も前記と同様、攪拌されている培養液７の旋回流を過度に邪魔することなく、培養液７に対して上下方向の流れをより促すことができる。そのため、細胞培養装置１００は、攪拌効率をより向上させることができる。攪拌効率をさらに向上させる観点から、突起部４の高さＷは、突起部４の底辺の長さＢの１以上とするのが好ましく、３以下とするのが好ましい。

【0027】

さらに、突起部４の長手方向の長さＬは、図１に示すように、培養バッグ１に封入される培養液７の液面高さＨに対して、Ｌ／Ｈで０．０５〜１の範囲にあるのが好ましい。ここで、突起部４は、図５に示すように、同一線上に複数分割して配置してもよく、この場合の長さＬは、同一線上に複数分割して配置された突起部４、４、４の長さを合計したものとする（この例では、突起部４と突起部４の間の距離は、長さＬには含めない）。なお、図５は、突起部４の他の態様を説明するハウジング部２の切欠き図である。

【0028】

突起部４の長手方向の長さＬと培養液７の液面高さＨの関係を前記した範囲とすると、前記と同様、攪拌されている培養液７の旋回流を過度に邪魔することなく、培養液７に対して上下方向の流れをより促すことができる。そのため、細胞培養装置１００は、攪拌効率をより向上させることができる。攪拌効率をさらに向上させる観点から、突起部４の長手方向の長さＬは、Ｌ／Ｈで０．３以上とするのが好ましく、０．８以下とするのが好ましい。

【0029】

前記した突起部４は、図１〜３に示すように、ハウジング部２の側壁部について、鉛直方向と平行な方向に設けることができる。また、突起部４は、図６に示すように、鉛直方向に対して所定角度θ傾斜させて、ハウジング部２の側壁部に設けることもできる。なお、図６は、突起部４の他の態様を説明するハウジング部２の切欠き図である。

【0030】

所定角度θは任意に設定可能である。所定角度θは、例えば、鉛直方向を０°とした場合に、０°を超え４５°以下とするのが好ましい。このように傾斜させた場合も前記同様、培養液７に上下方向の流れを促すことができる。

【0031】

また、突起部４は、着脱自在に取り付けるようにすることもできる。ここで、図７は、ハウジング部２と突起部４の他の態様を示す切欠き図である。
図７に示すように、他の態様として、ハウジング部２内に１つ以上の穴部２１ａを有している固定機構２１を設ける。そして、突起部４には、固定機構２１の穴部２１ａに固定するための固定部２０を設ける。
固定機構２１は、固定部２０によって突起部４を固定することができればどのようなものでもよいが、例えば、パンチングメタルや金網で形成することができる。
固定部２０は、辺となる部分４ａの対面側、すなわち突起部４の底辺に設けるのが好ましい。このようにすると、固定部２０が培養バッグ１に接触して培養バッグ１が破れてしまうという事態を回避することができる。固定部２０は、例えばパンチングメタルの穴に合う形状の凸状体や金網の網目に係止するフックなどとするとよい。
固定機構２１と固定部２０を備えることによって、突起部４の取り付け位置及び取り付け角度を自在に変更することができ、且つ、突起部４を着脱自在に固定することができる。

【0032】

（培養バッグ）
本発明に係る培養バッグ１は、図１に示すように、細胞培養装置１００のハウジング部２に収められ、可撓性を有し、内部に培養液７を封入可能なものであれば特に限定されることなく使用可能である。
培養バッグ１は、例えば、エチレン・ビニル・アセテートやエチル・ビニル・アルコールなどの多層フィルムで構成されたものを好適に用いることができる。このような培養バッグ１は、医薬品包装用途のシングルユースのバッグが各社から市販されており、任意に選択して使用することができる。なお、市販されている培養バッグは、一般的に、予めガンマ線、紫外線、エチレンオキシドガスなどによって滅菌されて無菌状態が維持され、気体や液体などの内容物がほぼ抜かれて、折り畳まれた状態で提供されている。

【0033】

このような培養バッグ１について、本発明においては、ハウジング部２の一部に設けられた湾曲凸状の突起部４と対応する形状の凹部１ａ（図３参照）を設けているのが好ましい。このようにすると、培養バッグ１をハウジング部２にセットしたときに、ハウジング部２の突起部４と、培養バッグ１の凹部１ａと、が合致するため、培養バッグ１に負担がかかり難い。つまり、培養バッグ１に余計な圧力がかからないため、培養バッグ１が破れてしまうのをより防ぐことができる。

【0034】

培養バッグ１には、液中通気用ガス供給管８、気相用ガス供給管９、培地供給管１０、培養液排出管１１、およびガス排出管１２が設けられている。
液中通気用ガス供給管８の培養バッグ１内部に設けた先端部には、気泡を発生させるための散気手段１３が接続されている。なお、散気手段１３は、融着などにより培養バッグ１内の側壁部に沿った底部に設けられている。このように散気手段１３を設けると、散気手段１３によって生じた気泡によって培養液７に上昇流が生じる。従って、培養液７の攪拌効率をさらに向上させることができる。
また、液中通気用ガス供給管８、気相用ガス供給管９、培地供給管１０、培養液排出管１１、およびガス排出管１２にはそれぞれバルブ６が設けられており、通気、通液のＯＮ／ＯＦＦやそれらの流量を適切に制御できるようになっている。

【0035】

液中通気用ガス供給管８、気相用ガス供給管９、ガス排出管１２には、外部からの微生物の侵入を防止するためのガス用フィルタ１４が設けられている。なお、このほかにもサンプリングやｐＨ調節用薬剤注入、培地交換用配管などを設けることができるが、図１中への記載は省略した。
また、培養状態の計測手段として、ｐＨ、温度、溶存酸素濃度、および溶存炭酸ガス濃度などを計測する装置と、それぞれのセンサとを具備しているが、図１中には簡略化して計測手段１５として記載した。

【0036】

（操作方法）
以上に説明した細胞培養装置１００と培養バッグ１の操作方法（培養の操作手順）について、図１を参照して以下に詳細に説明する。なお、以下の説明は操作の概要について説明するものであり、必ずしも下記の手順に拘束されるものではない。

【0037】

培養バッグ１は、折り畳まれた状態で提供され、位置固定化支持具１６ａ、１６ｂにより、ハウジング部２の所定の取り付け配置になるように位置決めして据え付けられる。培養バッグ１は、据え付けに際して、ハウジング部２の上部に開口部が設けられている場合は、上部の開口部から挿入して配置することができるが、側壁部に開口部が設けられている場合は、側壁部から挿入して配置することができる。このように、ハウジング部２の側壁部に開口部が設けられている場合は、公知の開閉機構を採用することが好ましい。

【0038】

培地供給管１０を介して、培養バッグ１の内部に目的の細胞と培地を懸濁した培養液７を充填する。培養液７は、予め所定の細胞濃度となるように調製された後に充填してもよいが、培地を充填した後に、細胞を播種して所定の細胞濃度となるように調製してもよい。なお、図には記載していない培地供給槽または培養液調製槽と、培地供給管１０とは、無菌的に接続されることは言うまでもない。いずれの場合においても、充填された培養液７の重力による圧力によって培養バッグ１がハウジング部２の内壁面や突起部４に圧着される。

【0039】

この結果、ハウジング部２と当接する培養バッグ１の内面に、湾曲凸状の突起部４によるバッフル（邪魔板）が形成される。
前記したように、支持架台３には、培養バッグ１とハウジング部２とを一体として、中心軸から偏心させて回転させることによる振盪方式による培養液７の攪拌駆動装置５が設けられている。攪拌駆動装置５を駆動させることによって、培養バッグ１内の培養液７を流動させ、攪拌することができる。図３に示すように、攪拌駆動装置５によって、培養液７は概ね水平方向の旋回流を生じるが、外周部の培養液７の一部は、ハウジング部２の突起部４（図３では４個の突起部４を例示している）によって形成されたバッフルに衝突する。これにより、旋回流の方向が転向されて上下方向の流れが生じ、培養液７が均一になるように、効率的に混合することができる。

【0040】

培養バッグ１は、液中通気用ガス供給管８を介して液中通気用のガス供給手段１７と接続されており、気相用ガス供給管９を介して気相用のガス供給手段１８と接続されている。液中通気用のガス供給手段１７と気相用のガス供給手段１８を駆動させて培養バッグ１内に所定濃度の酸素混合ガスを通気し、培養を開始する。

【0041】

液面または液中から通気された酸素ガスは液中に溶解し、前記したように旋回流の方向が転向されて上下方向の流れが生じつつ培養バッグ１内を流動するので、培養を行っている間、培養液７中の細胞には、均一に酸素を供給することができ、培養液の攪拌効率を向上させることができる。

【0042】

培養液７のｐＨ、温度、ＤＯ（溶存酸素濃度）、ＤＣＯ_２（溶存二酸化炭素濃度）は、計測手段１５として代表的に記載した該当のセンサおよび計測器によって測定され、制御装置１９に入力される。制御装置１９では、空気と酸素、および窒素の混合ガスの各通気量を調整することにより所定のｐＨ、ＤＯ、ＤＣＯ_２を維持して培養を継続する。また、細胞濃度や培地成分濃度の測定は、培養液排出管１１、または別途設けたサンプリング用チューブ（図示せず）によって、培養中の培養液７の一部を無菌的に取り出して計測することができる。細胞濃度の計測を光学的濁度によって行う場合には、前述した計測手段１５として、予め設けた濁度センサを接続することによって可能となる。これによって、培養を行っている間、培養液７中の培養環境を、細胞の培養に適正な状態に維持することができる。

【0043】

培養が終了すると、攪拌駆動装置５が停止され、ハウジング部２の揺動が停止される。その後、培養バッグ１の下部に設けた培養液排出管１１を介して培養液７が排出される。排出された培養液７からは、目的の培養生産物の回収、精製等の後工程を行うことによって、一連の培養生産工程を終了する。
培養液７が排出された後、ハウジング部２から培養バッグ１が取り外されて廃棄される。次の培養生産工程を開始するには、新たな培養バッグ１がハウジング部２に取り付けられる。

【0044】

（細胞培養装置の他の実施形態）
図８は、本発明に係る細胞培養装置の他の実施形態を説明する構成概略図である。図８に示す細胞培養装置２００と前記した細胞培養装置１００とは、細胞培養装置２００がハウジング部２の底部に湾曲凸状の突起部２６を設けていた点が相違しており、それ以外の構成は細胞培養装置１００と全く同様である。従って、細胞培養装置２００については、細胞培養装置１００と相違する構成について説明し、細胞培養装置１００と同様の構成については説明を省略する。

【0045】

ここで、図９Ａは、ハウジング部の底部に設けた突起部の一例を示す概略図である。図９Ａに示すように、突起部２６は、ハウジング部２の底部の中心位置から放射線状に等間隔で４つ配置することができる。
また、図９Ｂは、ハウジング部の底部に設けた突起部の他の一例を示す概略図である。図９Ｂに示すように、突起部２６は、ハウジング部２の底部の中心位置から放射線状に等間隔で３つ配置することができる。
図９Ａに示す態様や図９Ｂに示す態様で突起部２６を設けると、いずれの場合も、攪拌されている培養液７が当該突起部２６にあたり、上下方向の流れをさらに促すことができる。そのため、細胞培養装置２００は、培養液７の攪拌効率をさらに向上させることができる。

【0046】

なお、図１０Ａは、突起部２６の具体的な形状を説明する斜視図である。図１０Ｂから図１０Ｅはそれぞれ突起部２６の具体的な形状を説明する断面図である。
突起部２６は、図１０Ａや図１０Ｂに示すように、略三角柱状とすることができる。なお、図１０Ａに示す突起部２６と図１０Ｂに示す突起部２６は、図１０Ｂに示す突起部２６の方が、図１０Ａに示すものよりも辺となる部分２６ａの曲率半径が大きい点で異なっている。
また、突起部２６は、図１０Ｃに示すように、略半円柱状とすることができ、図１０Ｄに示すように、略半楕円柱状とすることができる。さらには、突起部２６は、図１０Ｅに示すように、一方の面２６ｃの面積と他方の面２６ｃの面積が異なるような非対称の形状とすることもできる。

【0047】

（細胞培養装置の他の実施形態）
細胞培養装置１００および細胞培養装置２００では、培養バッグ１とハウジング部２とを一体として、中心軸から偏心させて回転させることによる振盪方式による培養液７の攪拌駆動装置５が設けられている例について説明した。しかしながら、本発明における培養液の攪拌方法は前記したものに限定されず、種々の方式を適用することができる。

【0048】

ここで、図１１は、本発明に係る細胞培養装置の他の実施形態を説明する構成概略図である。
図１１に示す細胞培養装置３００は、攪拌駆動装置５にマグネットカップリングを用いた例を示している。細胞培養装置３００は、ハウジング部２内に収められた培養バッグ１の上部に天板５１が設けられている。そして、培養バッグ１の内部に第１磁性カップリング部材５２を配置し、天板５１上の第２磁性カップリング部材５３との間でマグネットカップリングを構築している。第１磁性カップリング部材５２には、剛性を有している回転シャフト２４が接続されており、培養液７中に浸されている。回転シャフト２４には、攪拌翼２５ａおよび攪拌翼２５ｂが固定されている。

【0049】

従って、制御装置１９からの信号を受けて攪拌駆動装置５が駆動すると第２磁性カップリング部材５３が回転する。そして、その回転力が第１磁性カップリング部材５２を介して回転シャフト２４に伝達され、攪拌翼２５ａおよび攪拌翼２５ｂが回転する。細胞培養装置３００によれば、培養バッグ１に貫通穴を設けることなく培養液７を攪拌することができる。なお、攪拌のための密封機構としては前記したマグネットカップリングを用いる方法に限定されるものではなく、公知のメカニカルシール（軸封装置）を用いる機械的密封手段を適用することもできる。なお、図１１に示す細胞培養装置３００における培養の操作手順については、培養液７の流動攪拌手段が異なるほかは、細胞培養装置１００と同様であるので、説明は省略する。

【0050】

以上に説明した本発明に係る細胞培養装置および培養バッグによれば、ハウジング部に湾曲凸状の突起物が設けられているので、培養液の攪拌効率を向上させることができる。また、当該突起物は接合や保持具を必要とせず、折り畳むなどの操作が必要ないので、圧力がかかったとしても培養バッグが破けるおそれはない。そのため、培養液が漏出する懸念をより低減させることができる。
本発明によれば、培養液の攪拌効率が向上するので、培養細胞と培地の混合を促進し、培養細胞に対する栄養成分、および呼吸に必要な溶存酸素の供給を行うとともに培養生産効率を向上させることができる。
また、培養液の攪拌効率が向上するので、従来よりも少ない動力で細胞培養を行うことができ、動力コストを低減することができる。

【符号の説明】

【0051】

１００、２００、３００ 細胞培養装置（シングルユース細胞培養装置）
１ 培養バッグ
１ａ 凹部
２ ハウジング部
４、２６ 突起部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【図11】