特表 2023-549325 無菌サンプリングおよび液体付加のためのシステムおよび方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-24

(54)【発明の名称】無菌サンプリングおよび液体付加のためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/26 20060101AFI20231116BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20231116BHJP

   G01N 1/00 20060101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

C12M1/26

C12M1/00 D

G01N1/00 101K

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023526119

(86)(22)【出願日】2021-10-27

(85)【翻訳文提出日】2023-04-27

(86)【国際出願番号】 EP2021079802

(87)【国際公開番号】W WO2022106165

(87)【国際公開日】2022-05-27

(31)【優先権主張番号】16/951,280

(32)【優先日】2020-11-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】598041463

【氏名又は名称】グローバル・ライフ・サイエンシズ・ソリューションズ・ユーエスエー・エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100154922

【弁理士】

【氏名又は名称】崔 允辰

(74)【代理人】

【識別番号】100207158

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 研二

(72)【発明者】

【氏名】マーク・アール・ティミンズ

(72)【発明者】

【氏名】マシュー・シャーマン

(72)【発明者】

【氏名】ヤッサー・アリ

(72)【発明者】

【氏名】マーク・ピカルド

(72)【発明者】

【氏名】キース・ベノワ

【テーマコード（参考）】

2G052

4B029

【Ｆターム（参考）】

2G052AA36

2G052AC23

2G052AD29

2G052CA20

2G052CA32

2G052GA29

2G052JA08

4B029AA02

4B029AA09

4B029BB01

4B029CC01

4B029GB02

4B029HA05

(57)【要約】

サンプリングシステムは、サンプル源への流体接続用に構成された目盛り付きサンプリングチャンバと、サンプリングチャンバとの流体接続用に構成されたポンプデバイスと、ポンプデバイスとサンプリングチャンバとの中間の無菌エアフィルタとを含み、ポンプデバイスが、サンプル源からサンプリングチャンバに一定量の流体を引き込むように選択的に動作可能である、サンプリングシステム。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

サンプル源への流体接続用に構成された目盛り付きサンプリングチャンバと、
前記サンプリングチャンバとの流体接続用に構成されたポンプデバイスと、
前記ポンプデバイスと前記サンプリングチャンバとの中間にある無菌エアフィルタと、
を含んでなるサンプリングシステムであって、
前記ポンプデバイスは、流体量が前記ポンプデバイスに接触することなく、前記サンプル源から前記サンプリングチャンバに一定量の流体を引き込むように選択的に動作可能であることを特徴とする、サンプリングシステム。

【請求項2】

前記サンプリングチャンバは、入口を出口から分離するバッフルを含み、前記入口では流体が前記サンプリングチャンバに入り、前記出口では、ポンプが前記サンプリングチャンバから空気を引き込む、請求項１に記載のサンプリングシステム。

【請求項3】

前記サンプリングチャンバと前記サンプル源との中間にある第１のバルブであって、前記サンプル源から前記サンプリングチャンバへの流体の一方向の流れを可能にする第１のバルブをさらに含む、請求項１または２に記載のサンプリングシステム。

【請求項4】

前記サンプリングチャンバは、前記サンプリングチャンバの底部に隣接する位置で前記サンプル源の流体接続用に構成され、さらに、
前記サンプリングチャンバは、前記サンプリングチャンバの上部に隣接する位置で前記ポンプデバイスの流体接続用に構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のサンプリングシステム。

【請求項5】

前記サンプリングチャンバと前記サンプル源の中間にある第１のバルブと、
前記第１のバルブを介して前記サンプリングチャンバに流体接続されたサンプル収集ラインと、
をさらに含み、
前記第１のバルブは、前記サンプル源および／または前記サンプル収集ラインを選択的に前記サンプリングチャンバと流体連通させるように動作可能である、請求項１～４のいずれか一項に記載のサンプリングシステム。

【請求項6】

前記第１のバルブは、前記ポンプデバイスが動作可能である一定量の流体を前記サンプリングチャンバに引き込むように、前記サンプリングチャンバが前記サンプル源と流体連通する第１の位置に移動可能であり、さらに、
前記第１のバルブは、前記サンプリングチャンバ内の一定量の流体が前記サンプリングチャンバから前記サンプル収集ラインを通って流れるように、前記サンプリングチャンバが前記サンプル収集ラインと流体連通する第２の位置に移動可能である、請求項５に記載のサンプリングシステム。

【請求項7】

前記ポンプデバイスがシリンジである、請求項１～６のいずれか一項に記載のサンプリングシステム。

【請求項8】

前記ポンプデバイスが自動ポンプである、請求項１～７のいずれか一項に記載のサンプリングシステム。

【請求項9】

前記サンプル収集ラインと流体連通するレセプタクルをさらに含む、請求項５に記載のサンプリングシステム。

【請求項10】

前記レセプタクルがバキュテナー（vacutainer）である、請求項８に記載のサンプリングシステム。

【請求項11】

前記サンプル源は、細胞培養容器または循環ループのいずれかである、請求項１～１０のいずれか一項に記載のサンプリングシステム。

【請求項12】

入口ポートを介して媒体源に流体接続し、出口ポートを介して前記細胞培養容器または循環ループに流体接続するように構成された第２のチャンバと、
前記第２のチャンバと流体接続するように構成された第２のポンプデバイスと、
前記第２のチャンバと前記媒体源との中間にある第１のバルブであって、前記媒体源から前記第２のチャンバへの一方向の流れを可能にする第１のバルブと、
前記第２のチャンバと前記細胞培養容器または循環ループとの中間にある第２のバルブであって、第２のチャンバから前記細胞培養容器または循環ループへの一方向の流れを可能にする第２のバルブと、
をさらに含み、
前記第２のポンプデバイスは、前記媒体源から前記第２のチャンバに一定量の流体を引き込み、前記第２のチャンバから前記細胞培養容器または循環ループに一定量の流体を押し込むように選択的に動作可能である、請求項１１に記載のサンプリングシステム。

【請求項13】

サンプリングチャンバをサンプル源に接続するステップと、
ポンプを作動させて、流体量がポンプに接触することなく、バルブを介して前記サンプル源から一定量の流体を前記サンプリングチャンバに引き込むステップと、
を含んでなるサンプリング方法であって、
前記バルブは、前記サンプリングチャンバから前記サンプル源への流体の逆流を防ぐように構成されていることを特徴とする、サンプリング方法。

【請求項14】

前記バルブが逆止バルブまたは活栓（stopcocks）のいずれかである、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記ポンプを作動させて一定量の流体を前記サンプリングチャンバに引き込むステップは、出口を介して前記サンプリングチャンバから空気を排出することを含み、
前記出口が無菌エアフィルタで構成されている、請求項１３または１４に記載の方法。

【請求項16】

前記ポンプがシリンジであり、
前記サンプリングチャンバには目盛りが付いている、請求項１３～１５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項17】

サンプリングラインを前記サンプリングチャンバと流体連通させるために第２のバルブを開くステップと、
前記サンプリングチャンバから前記サンプリングラインに一定量の液体を流すステップと、
をさらに含む、請求項１３～１６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項18】

前記サンプリングチャンバから前記サンプリングラインに一定量の流体を流すステップは、無菌エアフィルタを介して前記サンプリングチャンバに空気を押し込んで、前記サンプリングチャンバから一定量の流体を移動させることを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

細胞培養容器と、
第１の流体を前記細胞培養容器に付加するための第１のアセンブリであって、
第１のチャンバ内の入口ポートを介して前記第１の流体の供給源への流体接続用、且つ、第１のチャンバ内の出口ポートを介して前記細胞培養容器への流体接続用に構成された第１のチャンバと、
前記第１のチャンバとの流体接続用に構成された第１のポンプデバイスと、
前記第１のチャンバと前記供給源との中間にある第１のバルブであって、前記供給源から前記第１のチャンバへの一方向の流れを可能にする第１のバルブと、
前記第１のチャンバと前記細胞培養容器との中間にある第２のバルブであって、前記第１のチャンバから前記細胞培養容器への一方向の流れを可能にする第２のバルブと、
を備え、前記第１のポンプデバイスが、前記供給源から前記第１のチャンバ内にある前記第１の流体の一定量を引き込み、前記第１のチャンバから前記細胞培養容器内にある一定量の流体を押し出すように選択的に動作可能である、第１のアセンブリと、
前記細胞培養容器から第２の流体を除去するための第２のアセンブリであって、
第２のチャンバ内の入口ポートを介して前記細胞培養容器への流体接続用、且つ、第２のチャンバ内の出口ポートを介して収集容器への流体接続用に構成された第２のチャンバと、
前記第２のチャンバとの流体接続用に構成された第２のポンプデバイスと、
前記細胞培養容器と前記第２のチャンバとの中間にある第３のバルブであって、前記細胞培養容器から前記第２のチャンバへの一方向の流れを可能にする第３のバルブと、
前記第２のチャンバと前記収集容器との中間にある第４のバルブであって、前記第２のチャンバから前記収集容器への一方向の流れを可能にする第４のバルブと、
を備え、前記第２のポンプデバイスが、前記細胞培養容器から前記第２のチャンバに第２の流体の一定量を引き込み、前記第２のチャンバから前記収集容器に一定量の流体を押し出すように選択的に動作可能である、第２のアセンブリと、
を含んでなることを特徴とする、バイオプロセシングシステム。

【請求項20】

前記第１のポンプデバイスおよび前記第２のポンプデバイスはシリンジであり、
前記第１のチャンバおよび前記第２のチャンバには目盛りが付いている、請求項１９に記載のバイオプロセシングシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、一般に無菌サンプリングに関し、より具体的には、機能的に閉鎖された方法でバイオリアクター内の細胞培養物に／から所定量の流体または細胞を追加または除去する（サンプリングを含む）ためのシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、細胞培養プロセス（cell culture process）では、増殖媒体（growth media）を使用して細胞に栄養を与え、細胞分泌産物（cell-secreted products）を運び去る。増殖媒体は、例えば、培養容器からの細胞分泌タンパク質（cell-secreted proteins）の回収、および／または、細胞の増殖などの他の目的のために、生物細胞のインビトロ（試験管）培養（in vitro culture）用の培養容器（culture vessel）に連続的または断続的に提供される。さらに、増殖媒体は、適切なチュービングを使用して形成された流路を介して培養容器に提供される。多くの場合、このチュービングは閉鎖システムとして存在し、閉鎖システムには、新鮮な増殖媒体の導入による定期的または連続的な増殖媒体の補充が含まれる。

【0003】

多くの場合、細胞培養プロセスを監視することが望ましい。さらに、細胞培養容器内および／または流路内の１つまたは複数の点で増殖媒体を監視することは、細胞培養プロセスを監視および／または制御する効果的な方法である。典型的には、細胞培養プロセスのモニタリングは、培養容器にセンサーを設置すること、並びに、分析のために、増殖媒体の一部または培養容器からの細胞および培養媒体の混合物を有するサンプルを定期的に引き出すことによって行われる。したがって、例えば、栄養成分、細胞分泌タンパク質、細胞分泌代謝産物などの１つまたは複数のプロセス条件を監視するために、培養容器を通過する前、通過中、および通過した後の増殖媒体の分析は、培養容器内の生存細胞の数、細胞による栄養消費速度、産物分泌速度、細胞増殖速度、細胞増殖のプロセス、細胞の細分化の有無などのうちの１つまたは複数に関する重要な情報を提供し得る。そのような情報は、閉鎖系を監視するため、および／または、細胞培養プロセスを最適化するために、プロセス条件、増殖媒体の組成などの変更を必要とし得る変化を示すために使用され得る。

【0004】

さらに、細胞培養プロセスは無菌条件下で実施する必要があり、無菌条件が存在しないと細胞が汚染され、それによって回収された生成物の汚染および／または細胞生存率の損失が生じ得る。結果として、細胞培養システムとそのコンポーネント部品は、プロセスの開始前にシステムのそれぞれの部分または全体が滅菌され、滅菌培養媒体と汚染されていない種細胞ストックとを使用して、無菌条件下で開始および維持されることがよくある。

【0005】

しかしながら、サンプリング中、培養媒体またはサンプル（試料）のサンプリングが、事前に確立された無菌システムへの汚染物質の導入を防止する方法で実行されることを確実にする必要がある。このサンプルの無菌回収を達成するための従来の技術は、精巧で、費用がかかり、時間もかかる。さらに、サンプルを無菌的に取り出すための従来の技術は、培養容器の無菌性を損なう可能性がある。例として、いくつかの既存のシステムでは、培養容器であろうと、培養容器へのまたは培養容器からの流路であろうと、サンプルが引き出される領域には、チュービングまたは他の適切な構造の短いセグメントの形などのサンプルポートが設けられる。そして、このサンプルポートを介してシステムにアクセスし、所望の量のサンプルを取り出す。さらに、細胞と増殖媒体との混合物である生物学的接種材料（biological inoculum）の一部は、培養容器内で行われている細胞培養プロセスを監視するために、異なる時点で培養容器から引き出される。

【0006】

それぞれのサンプリング事例では、培養容器からサンプルの一部を引き出す必要がある。様々なチューブがポートに取り付けられるか、または異なるサンプリング事例のために時間内の異なる事例で培養容器のポートを通過する。チューブ内または培養容器とチューブとの間の接続部に漏れや汚染があると、培養容器に汚染物質が混入する可能性がある。さらに、すべてのサンプリング事例には、使用者が培養容器に直接的または間接的にある種のチュービングまたはデバイスを取り付けることを伴い、それによって接種材料（inoculum）の汚染のリスクが高まる。例として、培養容器から引き出されたサンプルを収集するために、プラスチックのサンプリングバッグまたはシリンジ（注射器）がチューブに取り付けられ得る。サンプリングバッグ／シリンジを培養容器に結合することにより、汚染物質が混入するリスクが高まることに加えて、サンプリング後にサンプルの一部がチューブ内に残る可能性もある。そして、この残留サンプルは、次のサンプリング事例に不注意に持ち越され、それによって、次のサンプリング事例で得られるサンプルの純度を危険にさらし得る。さらに、それぞれのサンプリング事例は、接種材料の汚染の可能性を高める。

【0007】

したがって、課題は、培養を汚染するリスクを最小限に抑えるために、機能的に閉鎖された方法において、（例えば、オフラインＱＣ用のサンプリングなど）使い捨てバイオリアクターまたは他の容器から繰り返し除去することである。別の現行のサンプリングプロセスには、バイオリアクター容器のスワブ可能ルアーポート（swabable Luer port）に接続された使い捨てシリンジが含まれる。しかしながら、（汚染を予防するために使用前後にアルコールで拭く必要がある）ルアーは大気にさらされているため、シリンジも同じ理由で、ポートもルアーも閉じているとは見なされず、そしてプランジャが誤ってバレル（barrel）から完全に取り外される危険性がある。さらに、このアプローチを使用すると、液体が容器に押し戻されるリスクを伴い、その結果汚染のリスクがさらに高まる。

【0008】

これらの制限に対処するための最近の取り組みでは、活栓付きマニホールド（stop-cocked manifold）を使用して汚染のリスクを軽減し、活栓（stopcocks）を使用して流れを（手動で）管理し、市販のバキュテナー（commercial vacutainers）を使用して流れが容器に向かって内側に戻るのではなく外側に流れるようにする。しかしながら、このような活栓は、オープン（開放）ステップを介して接続する必要がある。この設計概念の制限は、収集するボリューム（量）を正確に制御できないことである（すなわち、容器から引き出される量は、利用可能なバキュテナーチューブ（vacutainer tube）の容量の増分である必要があり、その最小値は２ｍＬである）。

【0009】

上記に鑑みて、機能的に閉鎖された方法で流体容器に、または流体容器から既知の量の流体を追加または除去するためのシステムおよび方法が必要とされている。

【発明の概要】

【0010】

一実施形態では、サンプリングシステムが提供される。サンプリングシステムは、サンプル源への流体接続用に構成された目盛り付きサンプリングチャンバと、サンプリングチャンバとの流体接続用に構成されたポンプデバイスと、ポンプデバイスとサンプリングチャンバとの中間にある無菌エアフィルタとを備え、ポンプデバイスが、流体量がポンプデバイスに接触することなく、サンプル源からサンプリングチャンバに一定量の流体を引き込むように選択的に動作可能である。

【0011】

本発明の別の実施形態では、サンプリング方法が提供される。この方法は、サンプリングチャンバをサンプル源に接続するステップと、流体量がポンプに接触することなく、バルブを介してサンプル源から一定量の流体をサンプリングチャンバに引き込むステップとを含み、バルブは、サンプリングチャンバからサンプル源への流体の逆流を防ぐように構成されている。

【0012】

さらに別の実施形態では、バイオプロセシングシステムが提供される。バイオプロセシングシステムは、細胞培養容器と、細胞培養容器に第１の流体を付加するための第１のアセンブリとを含む。第１のアセンブリは、第１のチャンバ内の入口ポートを介して第１の流体の供給源への流体接続用、且つ、第１のチャンバ内の出口ポートを介して細胞培養容器への流体接続用に構成された第１のチャンバと、第１のチャンバとの流体接続用に構成された第１のポンプデバイスと、第１のチャンバと供給源との中間にある第１のバルブであって、供給源から第１のチャンバへの一方向の流れを可能にする第１のバルブと、第１のチャンバと細胞培養容器との中間にある第２のバルブであって、第１のチャンバから細胞培養容器への一方向の流れを可能にする第２のバルブと、を含む。第１のポンプデバイスは、供給源から第１のチャンバ内にある第１の流体の一定量を引き込み、第１のチャンバから細胞培養容器内にある一定量の流体を押し出すように選択的に動作可能である。バイオプロセシングシステムは、細胞培養容器から第２の流体を除去するための第２のアセンブリも含む。第２のアセンブリは、第２のチャンバ内の入口ポートを介して細胞培養容器への流体接続用、且つ、第２のチャンバ内の出口ポートを介して収集容器への流体接続用に構成された第２のチャンバと、第２のチャンバとの流体接続用に構成された第２のポンプデバイスと、細胞培養容器と第２のチャンバとの中間にある第３のバルブであって、細胞培養容器から第２のチャンバへの一方向の流れを可能にする第３のバルブと、第２のチャンバと収集容器との中間にある第４のバルブであって、第２のチャンバから収集容器への一方向の流れを可能にする第４のバルブと、を含む。第２のポンプデバイスが、細胞培養容器から第２のチャンバに第２の流体の一定量を引き込み、第２のチャンバから収集容器に一定量の流体を押し出すように選択的に動作可能である。

【図面の簡単な説明】

【0013】

本発明は、添付の図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の説明を読むことにより、よりよく理解されるであろう。

【0014】

【図1】本発明の一実施形態による、サンプル源から１つまたは複数のサンプルを無菌的に引き出すように構成された例示的なサンプリングアセンブリの概略図である。

【図2】本発明の別の実施形態による、例示的なバイオプロセシングアセンブリの概略図である。

【図3】本発明の別の実施形態によるバイオプロセシングシステム用の例示的なサンプリングアセンブリの概略図である。

【図4】サンプリング操作を示す、本発明の一実施形態による例示的なサンプリングアセンブリの概略図である。

【図5】フラッシング操作（flushing operation）を示す、図４のサンプリングアセンブリの概略図である。

【図6】本発明の別の実施形態による例示的なサンプリングアセンブリの概略図である。

【図7】図６のアセンブリの目盛り付きサンプリングチャンバの一部の拡大詳細図である。

【図8】図６のアセンブリの目盛り付きサンプリングチャンバの一部の別の拡大詳細図である。

【図9】サンプリング操作を示す、本発明の一実施形態による例示的なサンプリングアセンブリの概略図である。

【図10】フラッシング操作を示す、図９のサンプリングアセンブリの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の例示的な実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。可能な限り、図面全体で使用される同様の参照文字は、同じまたは類似の部品を指す。

【0016】

本発明の実施形態は、機能的に閉鎖された方法で流体容器に、或いは、流体容器から既知の容量の流体を付加または除去するためのポンプデバイスおよび関連する方法に関する。特に、本発明の実施形態は、目盛り付きチャンバ（graduated chamber）、活栓（stopcocks）、逆止バルブ（check valves）、無菌フィルタ、および、無菌溶接可能なチューブ（sterile-weldable tubing）を中心とするが、他の同様または同等の実施形態に一般化可能である。最も単純な形態では、ポンプデバイスは手動で操作することができるが、本発明の実施形態を根本的に変更することなく操作を自動化することができる。

【0017】

したがって、本明細書に開示される本発明の実施形態は、無菌溶接可能なチューブを利用して接続を行うことによって、先行技術の課題に対処し（しかしながら、この態様は、自己ワイピングコネクタ（self-wiping connectors）などの無菌接続の他の手段に一般化可能である）、そして、無菌フィルタの外側のシリンジをポンプとして使用して、バイオリアクターまたは培養容器から液体を引き出し、サンプル収集容器またはレセプタクルに押し込む。或いは、一実施形態では、目盛り付きチャンバ自体を収集容器として使用することができる。本明細書に記載の発明は、一方向のみの流体の流れを確保するために、活栓（手動または電気機械的に作動しなければならない）、逆止バルブ、またはピンチバルブ（介入を必要としない）のいずれかを可能にする。

【0018】

以下に開示するように、最も単純な実施形態は、流体が最初に収集され（使用者がどのくらいの量のサンプルが引き出されるかを視覚的に測定および制御できるように段階的に変化する）、流体が収集容器に排出される目盛付きチャンバを含む。本発明のより広い側面から逸脱することなく、シリンジ動作を自動化し、サンプル容量を（眼球ではなく）そのように計量することができると考えられる。

【0019】

この概念は、密閉容器内への流体の押し込みと、前記容器からの流体の除去の両方に適用され得る。実際の唯一の違いは、流れの方向または逆止バルブの向きである。密閉容器が細胞培養チャンバである一実施形態では、このような一対の装置を使用して、手動、半手動、または自動で前記容器に出入りする（すなわち、バランスの取れた同時かつ継続的な新鮮な媒体の追加と使用済み媒体の除去）効果的な灌流が実施され得る。

【0020】

本明細書で使用される語句「生物学的サンプル」は、１つより多くの生物、細胞、および／またはウイルスに由来する、或いは、それらに対応する、任意の粒子、物質、抽出物、混合物、および／または集合体を指す。理解されるように、自動細胞管理システムで培養され得る細胞には、動物細胞、昆虫細胞、細菌、酵母、哺乳動物細胞、ヒト細胞、トランスジェニック細胞（transgenic cells）、遺伝子操作細胞（genetically engineered cells）、形質転換細胞（transformed cells）、細胞株（cell lines）、植物細胞、足場依存性細胞（anchorage-dependent cells）、足場非依存性細胞（anchorage-independent cells）、および、その他のインビトロ（in vitro）で培養可能な細胞を含むがこれらに限定されない１つまたは複数の細胞型が含まれる。生物学的サンプルはまた、流体（例えば、水）、緩衝液（buffer）、培養栄養素（culture nutrients）、塩、他の試薬（reagents）、染料（dyes）などの分析を容易にする追加の成分を含む。したがって、生物学的サンプルは、増殖媒体および／または別の適切な流体媒体に配置された１つまたは複数の細胞を含み得る。

【0021】

本明細書で使用する「無菌」または「無菌環境」という用語は、意図しない微生物が実質的に存在しない環境を指す。

【0022】

さらに、本明細書で使用される用語「サンプル源」は、医薬品、抗体、ワクチンなどの物質の生産、または有機廃棄物の生物変換のために、制御された条件下でバクテリアや酵母などの生物を増殖させるための、大型発酵チャンバ、バイオリアクター、バイオリアクター容器および／または培養容器など、制御された条件下で細菌または酵母などの生物を増殖させるための任意の適切な装置を指す。さらに、「サンプル源」という用語は、微生物、動物、昆虫、および植物細胞の好気性培養および嫌気性培養の両方のための容器を含み、したがって発酵槽（fermenter）を包含する。

【0023】

さらに、本明細書で使用される「細胞培養（cell culture）」は、細胞、組織、またはそれらの産物の増殖、維持、分化、トランスフェクション（transfection）、または増殖（propagation）を伴う。

【0024】

また、本明細書で使用される用語「生物学的接種材料（biological inoculum）」は、細胞培養、増殖媒体に懸濁された細胞、懸濁細胞、細胞凝集体（cell aggregates）、ビーズ（beads）に付着して増殖媒体に懸濁された細胞などを指す。さらに、用語「生物学的接種材料」はまた、哺乳動物細胞型（例えば、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）、ヒト胚性腎臓（ＨＥＫ）、ヒト胚性幹細胞（ｈＥＳＣ）、主ヒト細胞（primary human cells）、Ｔ細胞など）、昆虫細胞型、植物細胞型、微生物細胞型などの様々な細胞型を指す。

【0025】

さらに、本明細書で使用される、語句「増殖媒体」または「増殖媒体」は、生細胞（または組織内の生細胞）を維持し、それらの増殖を支持するための栄養素（例えば、ビタミン、アミノ酸、必須栄養素、塩など）および特性（例えば、浸透圧、緩衝）を提供するために使用される液体溶液を指すために使用される。市販の組織増殖媒体は、当業者に知られている。本明細書で使用される用語「細胞増殖媒体」は、細胞培養を形成する際に培養細胞とインキュベート（incubated）された組織増殖媒体を意味し、より好ましくは、培養細胞によって分泌、排泄、または放出される物質、或いは、組織増殖媒体の存在下で細胞を培養することから生じる他の組成的および／または物理的変化をさらに含む組織増殖媒体を指す。

【0026】

さらに、本明細書で使用される「サンプリング事例」という用語は、所与の事例においてサンプル源からサンプルを引き出す事象を指すために使用され得る。

【0027】

さらに、本明細書で使用される「無菌サンプリング」という用語は、サンプル源または関連構成要素への汚染または外部不純物の侵入を防止しながらサンプリングすることを指す。

【0028】

また、本明細書で使用される用語「チュービング（tubing）」は、サンプリング導管、回収導管、および１つまたは複数のサブ導管のうちの１つまたは複数の少なくとも一部を指し得る。

【0029】

本明細書で使用される用語「流体連通」は、流体が一方の構成要素から他方の構成要素に流れることを可能にし得る２つの構成要素間の関係を指す。

【0030】

図１は、サンプル源１２からの１つまたは複数のサンプルの無菌サンプリングのために構成されたサンプリングアセンブリ１０（本明細書ではサンプリングシステム１０とも呼ばれる）を示している。サンプリングアセンブリ１０は、それに関連するポート１６を有するサンプル源１２を含む必要がないことに留意されたい。特定の実施形態では、サンプル源１２は、細胞拡大および細胞増殖などの細胞培養用に構成された適切な培養容器であってもよいが、これらに限定されない。さらに、サンプル源１２は、生物学的接種材料を収容するように構成され得る。いくつかの実施形態では、無菌サンプリングを実行して、サンプル源１２で発生する細胞培養プロセスを監視することができる。所与の時間に実行されるサンプリングは、サンプリング事例と呼ぶことができる。一実施形態では、サンプリングアセンブリ１０を使用して、時間効率が良く無菌的な方法で、複数のサンプリング事例が実行され得る。

【0031】

図１に示すように、サンプリングアセンブリ１０（本明細書ではサンプリングシステム１０とも呼ばれる）は、サンプル源１２のポート１６への接続を介するなど、サンプル源１２への流体接続のために構成された目盛り付きサンプリングチャンバ１４と、サンプリングチャンバ１４への流体接続のために構成されたシリンジ１８などのポンプデバイスとを含む。サンプリングチャンバ１４のサイズは、実施される特定の用途またはサンプリング操作に従って選択され、適切なサイズのチャンバを利用することにより、より少ないまたはより多い収集量も想定されるが、約０～５ｍＬ、または約１～３ｍＬの範囲であり得る。特に、特定のプロセスを実行するために、サンプリングチャンバ１４の容積は数十または数百ミリリットルになり得ることが企図される。目盛り付きチャンバ１４は、その定義により、使用者がサンプリングチャンバ１４内に含まれる流体の量を見ることを可能にする複数の目盛りまたはマーキングを有する。一実施形態では、サンプリングアセンブリ１０は、目盛り付きサンプリングチャンバ１４とサンプル源１２との中間にある第１の三方バルブ２０を含み、以下に詳細に説明するように、目盛り付きサンプリングチャンバ１４は、チューブ２４を介してバルブ２０に接続されたサンプル源１２および／またはレセプタクル２２と流体連通状態に選択的に配置され得る。一実施形態では、レセプタクル２２はバキュテナー収集チューブであり、チューブ２４は溶接可能なＰＶＣまたは同様の材料の長さである。サンプリングアセンブリ１０は、目盛り付きチャンバ１４が、三方バルブ２８の二次ポート２８を介して、シリンジ１８および／または別の装置と流体連通状態に選択的に配置され得るように、目盛り付きサンプリングチャンバ１４とシリンジ１８との中間に第２の三方バルブ２６をさらに含む。

【0032】

図１はシリンジ１６の使用を示しているが、他の手動、半自動、または自動ポンプデバイス（例えば電動ポンプ）もまた、本発明のより広い態様から逸脱することなく利用され得る。一実施形態では、バルブ２０、２６は、ピンチバルブまたは活栓であってもよいが、構成要素間に複数の流路を提供するように構成された、当技術分野で知られている他のタイプのバルブも利用することができる。バルブ２０、２６は、手動で制御するか、またはアクチュエータを介して自動的に制御され得ることが想定される。

【0033】

さらに図１を参照すると、サンプリングアセンブリ１０は、バルブ２６とシリンジ１８との間の流路に配置された無菌エアフィルタ３０と、ポート２８に関連付けられた（例えば、補助装置（図示せず）を、ポート２８を介してピンチバルブ２６に接続する流路内の）無菌エアフィルタ３２も含む。

【0034】

サンプリングアセンブリ１０がサンプル源１２に予め接続されていない実施形態では、流体接続が最初に行われる。具体的には、サンプリングアセンブリ１０は、例えば熱溶接または他の無菌接続手段によって、位置１３でポート１６に接続される。サンプリング操作中の使用において、第１のバルブ２０は、サンプル源１２を目盛り付きサンプリングチャンバ１４と流体連通させる位置に制御され、第２のバルブ２６は、（ポート３４を介して）シリンジ１８を流体連通させる位置に制御される。そして、シリンジ１８を利用して、所望の量の流体をサンプル源１２から目盛り付きサンプリングチャンバ１４に引き込むか引き入れる。上述したように、チャンバ１４の目盛りは、所望の量の流体がチャンバ１４に引き込まれたときを容易に確認するために利用される。引き込まれた流体が多すぎる場合は、余分な流体をサンプル源１２に押し戻し得る。或いは、サンプル源１２からのみ流体を除去できるように、位置１３に一方向バルブが実装され得る。流体がサンプル源１２に再び入ることがないようにすることにより、汚染のリスクが低減される。

【0035】

所望の量の流体がチャンバ１４内に存在すると、バルブ２６が制御されて、ポート２８がチャンバ１４と流体連通するようになり、バルブ２０が作動してサンプル源１２をチャンバから流体的に隔離し、次に、レセプタクル２２をチャンバ１４と流体連通させる。レセプタクル２２がバキュテナー（vacutainer）である場合、レセプタクル２２とチャンバ１４との間の流体接続を可能にする際に、レセプタクル２２内の真空環境は、チャンバ１４内の流体をチューブ２４およびレセプタクル２２に引き込み、無菌エアフィルタ３２およびバルブ２６のポート２８を通って取り込まれた空気で置換する。そのような場合、レセプタクル２２は、チャンバ１４およびチューブ２４を完全に空にするのに十分な大きさであることが想定される。一実施形態では、チューブ２４は、サンプリングおよび分析のために容易にアクセスできる場所にレセプタクル２２を好都合に配置するのに十分な長さになるように選択され得る。

【0036】

チャンバ１４に引き込まれた流体の量を決定するために、目盛り付きマーキングを使用して目視で確認することに加えて、他の実施形態では、チャンバ１４の充填容積は、自動化された光学検出方法および／または重量によって確認され得る。

【0037】

一実施形態では、レセプタクル２２はバキュテナーである必要はない。そのような実施形態では、バルブ２６を介してチャンバ１４に流体接続されたシリンジまたは他のポンプデバイスを利用して、チャンバ１４内に存在する一定量の流体をチャンバ１４からレセプタクル２２に押し出し得る。特に、例えばシリンジ１８によってポート２８、３４のいずれかを介して注入される空気を利用して、容器２２までずっと一定量の流体を押し出すことができる。空気が無菌フィルタ３０を通ってチャンバ１４に入り、チューブ２４を通るように押し込むことができ、これにより、チャンバ１４内に残っている流体が容器２２に確実に入る。別の例では、同じシリンジ１８（または別のシリンジ１８）を無菌フィルタ３０から取り外し、引き抜いた状態（すなわち、プランジャを引き戻した状態）で無菌フィルタ３２に取り付けられ得る。そして、バルブ２６を制御して、ポート２８をチャンバ１４と流体連通させる。次に、シリンジは、空気が滅菌フィルタ３２を通過してチャンバ１４に入り、チューブ２４を通過するように押すことができる。シリンジ１８は、取り外されたとき、シリンジ１８内の空気の容量が、サンプル源１２から取り出されたサンプルの容量に加えられたチューブ２４の容量と同じかそれ以上になるような距離までプランジャが引き戻され、さらにサンプル全体がレセプタクル２２に渡されることを確実にするように、無菌フィルタ３０、３２に容易に取り付けおよび取り外し可能であることに留意されたい。すべての場合において、無菌エアフィルタ３０、３２の存在は、システム１０に入る空気が無菌であることを保証する。サンプルがレセプタクル２２内に収集されると、レセプタクル２２は滅菌溶接され、さらなるサンプル収集のために別のレセプタクルと交換され得る。

【0038】

一実施形態では、別のサンプル収集レセプタクルを接続する前に、必要に応じて、パージステップ（purge step）を実行して、チャンバ１４およびチューブ２４はきれいにされ得る。このパージステップは、様々な方法で実施され得る。一実施形態では、保持チャンバ１４、バルブ通路、および／またはチューブ２４をさらなるサンプル収集の前に洗い流し得るように、チューブ２４を介してバルブ２０のポート３６に廃液フラッシュレセプタクル（図示せず）が接続され得る。同様のパージ（purge）またはフラッシング（洗い流し）プロセスが、図４および図５に関連して以下に開示される。

【0039】

別の実施形態では、無菌エアフィルタ３０、３２のうちの１つを介して空気をチャンバ１４に引き込み、チャンバ１４およびチューブ２４を通過させることができるように、別のバキュテナーがチューブ２４に接続され得る。さらに別の実施形態では、生理食塩水または他の流体のシリンジをバルブ２６のポート２８、３４の１つに接続し、作動させてチャンバ１４を無菌生理食塩水で満たし得る。そして、チューブ２４に接続されたバキュテナーを、上述したものと同様の方法で利用して、生理食塩水をチャンバ１４からチューブ２４を介してバキュテナー内に吸引することができる。バキュテナーを使用しない場合、無菌空気をバルブ２６から注入して、生理食塩水をチャンバ１４からライン２４経由でパージ容器に押し込み得る。バルブ２６に接続されたシリンジは、チャンバ１４と流体連通しており、その結果、チャンバ１４はサンプル源１２と流体連通している。次に、シリンジを利用して、流体をバルブ２０の内部に押し込み、重力によってサンプル源１２に戻し得る。一実施形態では、目盛り付きチャンバ１４の垂直配向は、測定および空にするのに役立つ。いくつかの実施形態では、逆止バルブをバルブ２０の内側に配置して、流体が不注意にサンプル源１２に押し戻されるのを防止し得ると考えられる。

【0040】

上記に関連して、一実施形態では、第２のバルブ２６は、単一のポートを優先して省略され得る。使用者は、サンプル源１２からチャンバ１４内に流体を吸引するためにシリンジ１８を使用した後、シリンジ１８を単に緩めて、無菌エアフィルタを通して空気を入れることができる。

【0041】

ここで図２を参照すると、本発明の別の実施形態によるバイオプロセシングアセンブリ１００（本明細書ではバイオプロセシングシステム１００またはサンプリングアセンブリ１００とも呼ばれる）が示されている。バイオプロセシングアセンブリ１００は、例えば、細胞の集団を含む静的培養容器であり得る培養容器１１０を含む。図示されたように、容器１１０は、２つのチュービングテール（tubing tails）１１２、１１４（例えば、容器１１０の両端に接続される）と、チュービングテール１１２、１１４にそれぞれ溶接された２つの手動シリンジポンプアセンブリ１１６、１１８とを含む。手動シリンジポンプアセンブリ１１６、１１８は、一般に、図１に関連して上述したものと構成が類似している。特に、手動シリンジポンプアセンブリ１１６、１１８はそれぞれ、チャンバ１２０内の流体の量を視覚的に決定するための複数の目盛りを有する目盛り付きチャンバ１２０、１２０´を含む。ポンプアセンブリ１１６、１１８のそれぞれは、チャンバ１２０、１２０´の上端に流体接続するように構成された手動シリンジ１２２、１２２´などのポンプデバイスも含む。無菌エアフィルタ１２４、１２４´は、チャンバ１２０、１２０´とシリンジ１２２、１２２´との中間に配置される。一実施形態では、無菌エアフィルタ１２４、１２４´は、チャンバ１２０、１２０´に恒久的に取り付けられる。他の実施形態では、無菌エアフィルタ１２４、１２４´は、ルアーテーパー（luer taper）を介してシリンジ１２２、１２２´に接続され得る。

【0042】

第１のシリンジポンプアセンブリ１１６および第２のシリンジポンプアセンブリ１１８の目盛付きチャンバ１２０、１２０´は、チュービングテール１１２、１１４をそれぞれ介して容器１１０と流体連通している。一実施形態では、逆止バルブ１２６、１２８は、それぞれ容器１１０とシリンジポンプアセンブリ１１６、１１８のチャンバ１２０、１２０´との間の流体経路に沿って（すなわち、チュービングテール１１２、１１４に沿って）配置され、矢印によって示されるように、そこを通る流体の一方向の流れのみを可能にする。

【0043】

図２にさらに示されるように、バイオプロセシングアセンブリ１００は、チューブ１３２を介して第１のシリンジポンプアセンブリ１１６の目盛り付きチャンバ１２０に流体接続されたソースリザーバ１３０と、チューブ１３６を介して第２のシリンジポンプアセンブリ１１８の目盛り付きチャンバ１２０´に流体接続された廃棄物リザーバ１３４をさらに含み得る。以下で議論されるように、ソースリザーバ１３０は、例えば、新鮮な媒体、コーティング溶液、ウイルスなど、バイオプロセシング操作で使用するための様々な流体を含み得る。図示されたように、両方のチューブ路１３２、１３６には、矢印で示されるように（例えば、流体ソース１３０から第１のシリンジポンプアセンブリ１１６のチャンバ１２０へ、および第２のシリンジポンプアセンブリ１１８のチャンバ１２０から廃棄物リザーバ１３４へ）流体の一方向の流れだけを可能にする逆止バルブ１３８、１４０が取り付けられ得る。一実施形態では、アセンブリ１００の様々な構成要素は、チューブの長さに沿って示されるように、選択可能な無菌溶接点１４２で流体的に相互接続され得る。

【0044】

理解されるように、シリンジポンプアセンブリ１１６（およびそのシリンジ１２２）は、ソースリザーバ１３０から容器１１０への流体の無菌移送を可能にし、シリンジポンプアセンブリ１１８（およびそのシリンジ１２２´）は、容器１１０から廃棄物容器１３４または他の下流のバッグまたは容器への流体の無菌移送を可能にする。特に、シリンジポンプアセンブリ１１６は、図１に関連して上述したのと同様の方法で利用され、ソースリザーバ１３０からチューブ１３２を介して第１のシリンジポンプアセンブリ１１６の目盛り付き収集チャンバ１２０に流体を引き込み得る。上述したように、チャンバ１２０上の目盛りにより、使用者は、チャンバに引き込まれる流体の量を正確に制御することができる。次に、同じまたは異なるシリンジまたはポンプを使用して、無菌エアフィルタ１２４に空気を押し込み、それにより、チューブ１１２を介してチャンバ１２０内の流体を容器１１０に押し込むことができる。一実施形態では、流体は、重力によって第１のシリンジポンプアセンブリ１１６のチャンバ１２０から容器１１０に移動し得る。シリンジポンプアセンブリ１１８は、容器１００から流体を引き出し、シリンジ１２２´の作動によってチューブ１１４を介してチャンバ１２０´内に流体を移動させるために、同様の方法で動作させることができ、次に、無菌エアフィルタ１２４´を介してチャンバ１２０´に空気を押し込み、チューブ１３６を介してチャンバ１２０´から廃棄物容器１３４に流体を移動させる。一実施形態では、流体は、それぞれを相対的な高さに配置して重力流を誘導することにより、重力下で第２のシリンジポンプ１１８のチャンバ１２０から廃棄物容器１３４に移動し得る。図１に関連して説明した実施形態と同様に、シリンジ１２２、１２２´は、シリンジ１２２、１２２´内の空気の量が、チャンバ１２０、１２０´内の一定量の流体に加えられたチューブ１１２、１３６の容量と同じかそれよりも大きくなり、さらに、サンプル全体がレセプタクル２２に渡されることを確実にするように、滅菌フィルタ１２４、１２４´に容易に取り付けられ、取り外され、取り外したときにプランジャをある距離まで引き戻し得るようになっている。

【0045】

したがって、図２に示される本発明のアセンブリ１００は、灌流などの様々なバイオプロセシング操作を実行するために利用され得る。手動シリンジポンプが使用される場合、そのような灌流は散発的なパルス灌流（選択された間隔で実行される）であると想定される。例えば、アセンブリ１００を使用して、手動パルス灌流は、約０．５Ｌ／日（例えば、１日あたり５×１００ｍＬの容量を必要とする）の速度で実行され得る。しかしながら、灌流は、手動シリンジの代わりに機械式ポンプを使用して、自動的に連続的またはパルス的に実施され得ると想定される。特に、図２は手動シリンジの使用を示しているが、他の手動、半自動、または自動ポンプデバイス（例えば電動ポンプ）もまた、本発明のより広い態様から逸脱することなく利用され得る。

【0046】

図１の実施形態と同様に、シリンジポンプアセンブリ１１６、１１８のシリンジ１２２、１２２´は、シリンジポンプアセンブリ１１６、１１８それぞれの目盛り付きチャンバ１２０、１２０´に流体を引き込むための真空、または流体を追い出す正圧を生成する手段としてのみ機能する。したがって、この構成では、シリンジ１２２、１２２´が流体経路の一部ではないので、汚染の心配はない（すなわち、それらは、ソースリザーバ１３０、培養容器１１０、または廃棄物容器１３４に出入りする流体と決して接触しない）。したがって、本明細書に開示される実施形態のいずれにおいても、シリンジポンプおよびその構成要素は、バイオプロセス流体と決して接触しないため、無菌である必要さえない。このようにして、アセンブリ１００は、既存のシステムおよび方法を使用して解決されなかった無菌性および汚染の問題を未然に防ぐ、完全に閉鎖された手動培養システムを提供する。

【0047】

図２に示されるアセンブリ１００の構成に加えて、アセンブリ１００は、シリンジポンプアセンブリ１１６、１１８と同様のポンプデバイス、またはサンプルを無菌的に吸引するための図１に関連して上述されたポンプデバイスを含み得ることがさらに企図され、或いは、容器１１０に少量の追加を行う。このように、アセンブリ１００は、流体の試験（例えば、細胞密度の決定）のために容器１１０からサンプルを抜き出し、および／または容器に個別の容積を追加する（例えば、試薬の付加）ように、利用され得る。

【0048】

ここで図３を参照すると、本発明の別の実施形態による再循環ループに関連する無菌サンプリングアセンブリ２００が示されている。サンプリングアセンブリ２００は、例えば、細胞の集団を収容する静的培養容器の形態のバイオリアクター容器２１０と、容器２１０から流体を受け取るために容器２１０の出口２１９に流体接続された第１の端部２１３を有する再循環ループ２１２（例えば、チューブから形成され、流体を循環させるためのポンプＰを有する）と、流体を容器２１０に戻すための入口２１７で容器２１０に流体接続された第２の端部２１５（容器２１０の入口および出口は、流体の流れの方向性に応じて逆にされ得ることに留意されたい）とを含む。サンプリングアセンブリ２００は、再循環ループ２１２に流体接続された手動シリンジポンプアセンブリ１１６をさらに含む。一実施形態では、手動シリンジポンプアセンブリ１１６は、図２の手動シリンジポンプアセンブリ１１６、１１８と類似または同一であり、同様の参照番号は同様の部品を示す。オプションの逆止バルブ２１８を有する、ある長さのチューブ２１６は、チャンバ１２０を再循環ループ２１２に接続するのに役立つ。一実施形態では、シリンジポンプアセンブリ１１６は、無菌コネクタ２１４を介して再循環ループ２１２に流体接続される。無菌コネクタ２１４は、例えば、再利用可能な無菌コネクタであってもよい。一実施形態では、無菌コネクタ２１４の再利用可能な半分２１４Ａは、（容器２１０および再循環ループを含む）キットの一部で、一方、使い捨て嵌合部分２１４Ｂは、（チャンバ１２０、チューブ２１６、および逆止バルブ２１８を含む手動シリンジポンプアセンブリ１１６を備えた）サンプリングアクセサリの一部であり得る。

【0049】

使用中、細胞は容器２１０内に存在するが、サンプリング行動のために、ループ２１２を通って再循環され、例えば、蠕動ポンプであり得るポンプＰを作動させることによって均一性を確保する。次に、前述した方法でシリンジポンプアセンブリ１１６を使用して、再循環流体からサンプルを手動で引き出すことができる。上述したように、手動シリンジポンプアセンブリ１１６は、再利用可能な無菌または無菌コネクタ２１４を介して無菌的にループ２１２に接続する。サンプルを収集するために、使用者は、最初にシリンジポンプアセンブリ１１６を、コネクタ２１４を介して再循環ループ２１２に接続する。次に、シリンジ１２２の手動操作により、サンプルはチューブ２１６を通って逆止バルブ２１８を通過し、目盛り付きチャンバ１２０に引き込まれる。正確な量が抽出され、必要な量のサンプルを抽出する手段が提供される。やはり上述したように、シリンジ１２２は中間無菌エアフィルタ１２４を介してチャンバ１２０に取り付けられ、非無菌空気がシステムに誤って逆流するリスクを軽減する。このリスクは、チュービングライン２１６に沿って逆止バルブ２１８を含めることによってさらに低減され得る。しかしながら、逆止バルブ２１８を省略すると、図１に関連して上述した方法で、ループ２１２への無菌バックフラッシュが可能になる。チャンバ１２０内のサンプルを回収するために、チューブ２１６は、切断または別のデバイス（例えば、レセプタクル２２）への交差溶接（cross-welding）のいずれかによって開かれる。

【0050】

サンプルが吸引されると、シリンジポンプアセンブリ１１６は、例えばチューブ２１６を熱圧着することによって、再循環ループ２１２から切り離され得る。再循環ループ２１２内の残りの流体（および細胞）を容器２１０に戻すために、再循環ループ２１２内に分岐（図示せず）が実装され得る。一例によれば、入口／出口２１７、２１９でポンプの上流に分岐が配置され得る。ポンプＰが作動すると、空気が再循環ループ２１２を介してポンプで送り込まれ、液体が容器２１０にフラッシュバックされるように、分岐は、その端部に取り付けられた無菌エアフィルタを有し得る。再循環ループ２１２が再び使用される（例えば、容器２１０からの流体で満たされる）とき、空気が再循環ループ２１２に引き込まれないように、分岐上のバルブ（図示せず）が作動され得る。別の例によれば、容器２１０は、無菌エアフィルタ（図示せず）に取り付けられたベントポートを含み得る。流体が容器２１０内にフラッシュバックされる場合、容器は、入口２１７および出口２１９の一方が他方に対して持ち上げられ、入口２１７および出口２１９のうちの１つは、容器のヘッドスペース内の空気にさらされるように揺動され得る。この構成では、ポンプＰは、通気口を介して、入口２１７および出口２１９のうちの１つを介して、並びに、再循環ループ２１２を介して空気が容器２１０に引き込まれ、これにより流体を容器２１０にフラッシュバックするように作動させ得る。

【0051】

図３は手動シリンジの使用を示しているが、他の手動、半自動、または自動ポンプデバイス（例えば電動ポンプ）もまた、本発明のより広い観点から逸脱することなく、本明細書に開示されるサンプリング操作を実行するために利用され得る。

【0052】

さらに、図３のシステム２００は単一のコネクタ２１４の使用を開示しているが、複数のサンプルを取り出すために、再循環ループ２１２に沿って複数のコネクタ２１４が実装され得ることが想定される。

【0053】

図４および図５を参照すると、本発明の一実施形態によるバイオプロセシングシステムで使用するためのサンプリングアセンブリ３００が示されている。サンプリングアセンブリ３００は、図１～３に関連して上述したシリンジポンプと同様であり、例えば、流体（例えば、細胞培養物）を含む使い捨てバイオリアクター３１０などのバイオ処理容器を含む。サンプリングアセンブリ３００は、使い捨てバイオリアクター３１０に流体的に接続された目盛り付きチャンバ３１２と、目盛り付きチャンバ３１２に流体的に接続されたシリンジ３１４とを含む。無菌エアフィルタ３１６は、前述した目的のために、シリンジ３１４と目盛り付きチャンバ３１２との間に配置される。サンプリングアセンブリ３００は、図１に関連して上述した方法で動作可能であり、使い捨てバイオリアクター３１０から目盛り付きチャンバ３１２にサンプルを引き込む。

【0054】

図４および図５に示されるように、一実施形態では、使い捨てバイオリアクター３１０または他の流体ソース（例えば、再循環ループ２１２）は、使い捨てバイオリアクター３１０およびチャンバ３１２の両方から延在するチュービングテールの自由端の溶接接合部３１５において、チャンバ３１２の一端（すなわち、頂部または底部）で、チャンバ３１２に流体接続され、その一方、シリンジ３１４は、チャンバ３１２の反対側の一端（すなわち、底部または頂部）でチャンバ３１２に流体接続される。図１の実施形態と同様に、チャンバ３１２は、例えば熱溶接または他の無菌接続手段によって、位置３１３で使い捨てバイオリアクター３１０に接続され得る。さらに、一方向バルブ（図示せず）をチャンバ３１２と使い捨てバイオリアクター３１０との間の流体接続に配置して、流体が一方向（すなわち、チャンバ３１２の方向）にのみ移動することを保証し得る。図４を特に参照すると、サンプルを引き出すために、チャンバは、流体がバイオリアクター容器３１０からチャンバ３１０の底部に引き込まれる（シリンジ３１４がチャンバ３１２の頂部から空気を引き出す）ように配向される。このプロセスは、チャンバ３１０上のマーキングによって使用者に視覚的に示されるように、所望の量の流体がチャンバ３１０内に存在するまで実行される。サンプルが収集されると、使い捨てバイオリアクター３１０は、例えば熱圧着によってチャンバ３１２から分離される。次に、チューブまたはクロス溶接が回収容器（例えば、レセプタクル２２）に対し開き、シリンジ３１４のプランジャを押すことによって、チャンバ３１２内のサンプルは回収され得る。特に図５を参照すると、サンプルを引き込むとき、サンプルはチャンバ３１２の底部に沈み、シリンジ３１４を押し下げてチューブを介して空気を押し戻すことができ、残留流体が使い捨てバイオリアクター３１０に確実に戻されるようにする。具体的には、チャンバ３１０および流れラインをパージまたはフラッシュするために（図１の説明で想定されたプロセスなど）、一実施形態では、サンプリングアセンブリ３００（図４から）が反転され、シリンジと、バイオリアクター容器３１０のチャンバへの接続点の垂直下方に位置するチャンバ３１０への接続が逆にされる。次に、シリンジ３１４を押し下げる。空気は、目盛り付きチャンバ３１０内の流体を介して泡立ち、流れライン／チュービングをバイオリアクター容器３１０に戻し、それによってラインをパージする。

【0055】

ここで図６を参照すると、本発明の別の実施形態によるサンプリングアセンブリ４００が示されている。サンプリングアセンブリ４００は、図４および図５のサンプリングアセンブリ３００と同様であり、同様の参照番号は同じ部品を示す。しかしながら、シリンジ３１４およびバイオリアクター容器３１０または他の流体源（例えば、再循環ループ２１２）はその両端で目盛り付きチャンバ３１２に接続されるのではなく、シリンジ３１４およびバイオリアクター容器３１０は両方とも（チャンバ３１２の両側の）上端部分に流体接続される。このような実施形態では、目盛り付きチャンバ３１２は、チャンバ３１２の頂部からチャンバ３１２の内部領域内に下向きに延在するバッフル４１０またはディバイダを含む。

【0056】

使用中、バイオリアクター容器３１０からサンプルを引き出すために、シリンジ３１４を上述した方法で使用して、流体を目盛り付きチャンバ３１２に引き込む。流体は、ポート４２０を通ってチャンバ３１２を満たし、頂部ポート接続からバイオリアクター容器３１０に入り、したがって重力によって底部に集まる。バッフル４１０は、流体がシリンジ３１４を横切って真っ直ぐに引き寄せられるのを防止する働きをする。流れラインをパージまたはフラッシュするために、シリンジ３１４を押し下げて、無菌エアフィルタ３１６およびポート４３０を介して、目盛り付きチャンバ３１２内に空気を押し込む。空気はバッフル４１０の周りを循環し、流体を通って（流体がバッフルまで延びる場合）、ラインを下ってバイオリアクター容器３１０に戻る。

【0057】

図７および図８を参照すると、一実施形態では、バイオリアクター容器３１０およびシリンジ３１４へのポート接続４２０、４３０はそれぞれ、目盛り付きチャンバ３１２の頂部に受容されるように構成された、目盛り付きチャンバ３１２のキャップ４４０に統合され得る。この点において、図７および図８に示すように、目盛り付きチャンバ３１２は、目盛り付きチャンバ３１２へのキャップ４４０の取り外し可能な結合のためにキャップ４４０と摩擦係合するように設計された、チャンバ３１２のネックに取り付けられたゴム栓４４２を含む。図７および図８には摩擦嵌めが示されているが、本発明のより広範な態様から逸脱することなく、ねじ込み係合、バヨネットマウント（bayonet mount）などの解放可能な接続の他の手段が利用され得ることも考えられる。想定されるように、この構成により、収集されたサンプルにアクセスするためにキャップ４４０を取り外すことができる（図１に開示されているように、キャップを別の収集容器に押し込む必要はない）。

【0058】

ここで図９および図１０を参照すると、本発明の一実施形態によるバイオプロセシングシステムで使用するためのサンプリングアセンブリ５００が示されている。サンプリングアセンブリ５００は、上述したものと同様であり、例えば、流体（例えば、細胞培養物）を収容する使い捨てバイオリアクター５１０などのバイオ処理容器を含む。サンプリングアセンブリ５００は、使い捨てバイオリアクター５１０に流体接続された目盛り付きチャンバ５１２と、目盛り付きチャンバ５１２に流体接続されたシリンジ５１４とを含む。無菌エアフィルタ５１６は、前述された目的のために、シリンジ５１４と目盛り付きチャンバ３１２との間に配置される。図９に示されるように、バイオリアクター容器５１０は、その一端で目盛り付きチャンバ５１２に流体接続され、シリンジ５１４は、第１のチュービングライン５１８を介して目盛り付きチャンバ５１２の同じ端部に流体接続され、第２のチュービングライン５２０を介して目盛り付きチャンバの反対側の端部に流体接続される。図示されたように、第１のチュービングライン５１８は、バイオリアクター容器５１０からの流出のみを可能にする逆止バルブ５２２を含み、第２のチュービングライン５２０は、バイオリアクター容器５１０への流入のみを可能にする逆止バルブ５２４を含む。

【0059】

特に図９を参照すると、バイオリアクター容器５１０からサンプルを得るために、使用者はシリンジ５１４を使用して、前述した方法で流体をサンプリングチャンバ５１２に引き込む。図９に示されるように、液体はチャンバの底部から満たされる。図１０を参照すると、ラインをフラッシュまたはパージするために、サンプリングアセンブリ５００は、図４および図５に関連して上述した方法と同様に反転される。次に、シリンジ５１４を押し下げて、無菌エアフィルタ５１６および第２のチュービング５２０を介してチャンバ５１２に空気を押し込む。逆止バルブ５２２、５２４は、空気を外部バイパス経路に（すなわち、ライン５２０を介して）押し下げ、流体を越えて、ラインを一掃してバイオリアクター容器５１０に戻す。

【0060】

図４～１０の実施形態のいずれも、図１～３のアセンブリ／システムに組み込むことができると考えられる。さらに、図１～３と同様に、図４～１０の実施形態はシリンジの使用を示しているが、本発明のより広い側面から逸脱することなく、他の手動、半自動、または自動ポンプデバイス（例えば電動ポンプ）を利用して、本明細書に開示されるサンプリングおよびパージ操作を実行することもできる。

【0061】

上述したように、本発明の実施形態は、機能的に閉じた方法で流体容器に、または流体容器から既知の量の流体を追加または除去するためのポンプデバイスおよび関連する方法に関する。本明細書で説明する本発明の実施形態は非常に単純であり、完全に手動で、或いは、半自動または完全自動で展開され得る。さらに、本明細書に開示される本発明の実施形態は、反復可能かつ正確な方法で、サンプルを収集するか、またはほぼ任意の量を追加する能力を提供する。

【0062】

本発明の実施形態は、概して、機能的に閉じた方法で流体容器に、或いは、流体容器から既知の量の流体を追加または除去するためのポンプデバイスおよび関連する方法に関するが、本発明はこの点に関して限定されるものではなく、本明細書で開示される発明概念は、特定の既存のシステムおよびデバイスに適用され、その機能を改善し得ると考えられる。例えば、Ｃｙｔｉｖａ社からのＳｅｆｉａおよびＳｅｐａｘ装置のメインチャンバは（遠心分離も可能な）本質的にシリンジバレル（syringe barrel）であり、本明細書に開示される発明の実施形態においてシリンジとして利用され得る。さらに、細胞培養チャンバの繰り返しサンプリングのために、本発明のデバイスのバリエーション（適切な容量の）は、真の使い捨て方式（汚染リスクを最大限に低減するために、サンプルごとに新しいデバイス）または培養期間中の繰り返しのいずれかで使用され得る。後者のシナリオでは、図１に関連して上記で開示したプロセスを使用するなどして、それぞれのサンプリング行動の後に残留物のラインをフラッシュする機能が必要になる。

【0063】

一実施形態では、サンプリングシステムが提供される。サンプリングシステムは、サンプル源への流体接続のために構成された目盛り付きサンプリングチャンバ、サンプリングチャンバとの流体接続のために構成されたポンプデバイス、およびポンプデバイスとサンプリングチャンバとの中間の無菌エアフィルタを含み、ポンプデバイスは、サンプル源からサンプリングチャンバに一定量の流体を引き込むように選択的に動作可能である。一実施形態では、サンプリングチャンバは、ポンプがサンプリングチャンバから空気を引き込む出口から、流体がサンプリングチャンバに入る入口を分離するバッフルを含む。一実施形態では、システムは、サンプリングチャンバとサンプル源との中間にある第１のバルブを含み、第１のバルブは、サンプル源からサンプリングチャンバへの流体の一方向の流れを可能にする。一実施形態では、サンプリングチャンバは、サンプリングチャンバの底部に隣接する位置でサンプル源に流体接続するように構成され、サンプリングチャンバは、サンプリングチャンバの頂部に隣接する位置でポンプデバイスに流体接続するように構成される。一実施形態では、システムはまた、サンプリングチャンバとサンプル源との中間にある第１のバルブと、第１のバルブを介してサンプリングチャンバに流体接続されたサンプル収集ラインとを含み、第１のバルブは、サンプル源および／またはサンプル収集ラインを選択的にサンプリングチャンバと流体連通させるように動作可能である。一実施形態では、第１の値は、サンプリングチャンバがサンプル源と流体連通する第１の位置に移動可能であり、その結果、ポンプデバイスはサンプリングチャンバ内に一定量の流体を引き込みように動作可能であり、第１のバルブは、サンプリングチャンバがサンプルラインと流体連通する第２の位置に移動可能であり、その結果、サンプリングチャンバ内の流体量がサンプリングチャンバからサンプル収集ラインを通って流れ得る。一実施形態では、ポンプデバイスはシリンジである。一実施形態では、ポンプデバイスは自動ポンプである。一実施形態では、システムは、サンプル収集ラインと流体連通するレセプタクルを含む。一実施形態では、レセプタクルはバキュテナーである。一実施形態では、サンプル源は、細胞培養容器または循環ループのうちの１つである。一実施形態では、システムは、入口ポートを介して媒体源に流体接続するように構成された第２のチャンバであって、出口ポートを介して細胞培養容器または循環ループに流体接続するように構成された第２のチャンバと、第２のチャンバと共に流体接続するように構成された第２のポンプデバイスと、第２のチャンバと媒体源との中間にある第１のバルブであって、媒体源から第２のチャンバへの一方向の流れを可能にする第１のバルブと、第２のチャンバと細胞培養容器または循環ループとの中間にある第２のバルブであって、第２のチャンバから細胞培養容器または循環ループへの一方向の流れを可能にする第２のバルブと、をさらに含む。第２のポンプデバイスは、媒体源から第２のチャンバに一定量の流体を引き込み、第２のチャンバから細胞培養容器または循環ループに一定量の流体を押し込むように選択的に動作可能である。

【0064】

本発明の別の実施形態では、サンプリング方法が提供される。この方法は、サンプリングチャンバをサンプル源に接続するステップと、ポンプを作動させてサンプル源からバルブを介して一定量の流体をサンプリングチャンバに引き込むステップとを含み、バルブは、サンプリングチャンバからサンプル源への流体の逆流を防ぐように構成されている。一実施形態では、バルブは逆止バルブまたは活栓のうちの１つである。一実施形態では、ポンプを作動させて一定量の流体をサンプリングチャンバに引き込むステップは、出口を通してサンプリングチャンバから空気を排出するステップを含み、出口は無菌エアフィルタと共に構成される。一実施形態では、ポンプはシリンジであり、サンプリングチャンバは目盛り付きマーキングを有する。一実施形態では、この方法は、第２のバルブを開いてサンプリングラインをサンプリングチャンバと流体連通させるステップと、サンプリングチャンバからサンプリングラインに一定量の流体を流すステップとを含み得る。一実施形態では、サンプリングチャンバからサンプリングラインに一定量の流体を流すステップは、無菌エアフィルタを介してサンプリングチャンバに空気を押し込んで、一定量の流体をサンプリングチャンバから移動させるステップを含む。

【0065】

さらに別の実施形態では、バイオプロセシングシステムが提供される。バイオプロセシングシステムは、細胞培養容器と、細胞培養容器に第１の流体を加えるための第１のアセンブリとを含む。第１のアセンブリは、第１のチャンバ内の入口ポートを介して第１の流体の供給源に流体接続するように構成された第１のチャンバであって、第１のチャンバ内の出口ポートを介して細胞培養容器に流体接続するように構成された第１のチャンバと、第１のチャンバと共に流体接続するように構成された第１のポンプデバイスと、第１のチャンバと供給源との中間にある第１のバルブであって、供給源から第１のチャンバへの一方向の流れを可能にする第１のバルブと、第１のチャンバと細胞培養物との中間にある第２のバルブであって、第１のチャンバから細胞培養容器への一方向の流れを可能にする第２のバルブと、を含む。第２のポンプデバイスは、供給源から第１のチャンバに第１の流体の一定量を引き込み、第１のチャンバから細胞培養容器に一定量の流体を押し出すように選択的に動作可能である。バイオプロセシングシステムは、細胞培養容器から第２の流体を除去するための第２のアセンブリも含む。第２のアセンブリは、第２のチャンバの入口ポートを介して細胞培養容器に流体接続するように構成された第２のチャンバであって、第２のチャンバの出口ポートを介して収集容器に流体接続するように構成された第２のチャンバと、第２のチャンバと共に流体接続するように構成された第２のポンプデバイスと、細胞培養容器と第２のチャンバとの中間にある第３のバルブであって、細胞培養容器から第２のチャンバへの一方向の流れを可能にする第３のバルブと、第２のチャンバと収集容器との中間にある第４のバルブであって、第２のチャンバから収集容器への一方向の流れを可能にする第４のバルブと、を含む。第２のポンプデバイスは、細胞培養容器から第２のチャンバに第２の流体の一定量を引き込み、第２のチャンバから収集容器に一定量の流体を押し出すように選択的に動作可能である。一実施形態では、第１のポンプおよび第２のポンプはシリンジであり、第１のチャンバおよび第２のチャンバは目盛り付きマーキングを有する。

【0066】

本明細書で使用される場合、単数形で列挙され、単語「ａ」または「ａｎ」で始まる要素またはステップは、そのような除外が明示的に述べられていない限り、複数の前記要素またはステップを除外しないと理解されるべきである。さらに、本発明の「一実施形態」への言及は、列挙された特徴を組み込む追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図していない。さらに、反対に明示的に述べられていない限り、特定の特性を有する要素または複数の要素を「備える」、「含む」、または「有する」実施形態は、その特性を持たない追加の要素を含み得る。

【0067】

この明細書による説明は、実施例を使用して、ベストモードを含む本発明のいくつかの実施形態を開示するとともに、当業者が、任意のデバイスまたはシステムを作成および使用し、任意の組み込まれた方法の実施を含む本発明の実施形態を実施できるようにする。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に想起される他の例をも含み得る。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言通りの記載と異ならない構成要素を有する場合、或いは、それらが、請求項の文言通りの記載と実質的に相違しない同等の構成要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

【符号の説明】

【0068】

１０ サンプリングアセンブリ、サンプリングシステム
１２ サンプル源
１３ 位置
１４ サンプリングチャンバ
１６、２８、３４ ポート
１８ シリンジ１８
２０ 第１の三方バルブ
２２ レセプタクル
２４ チューブ、ライン
２６ 第２の三方バルブ、ピンチバルブ
３０、３２ エアフィルタ
１００、２００、３００、４００、５００ バイオプロセシングアセンブリ、バイオプロセシングシステム
１１０、２１０ 培養容器
１１２、１１４ チュービングテール
１１６、１１８ 手動シリンジポンプアセンブリ
１２０、１２０´ チャンバ
１２２、１２２´ 手動シリンジ
１２４、１２４´ 無菌エアフィルタ
１２６、１２８、１３８、１４０ 逆止バルブ
１３０ ソースリザーバ
１３２、１３６ チューブ
１３４ 廃棄物容器
１４２ 無菌溶接点
２１２ 再循環ループ
２１３ 第１の端部
２１４ 無菌コネクタ
２１５ 第２の端部
２１６ チューブ
２１７ 入口
２１８ 逆止バルブ
２１９ 出口
３１０ バイオリアクター
３１２ 目盛り付きチャンバ
３１３ 位置
３１４ シリンジ
３１５ 溶接接合部
３１６ 無菌エアフィルタ
４１０ バッフル
４２０、４３０ ポート
４４０ キャップ
４４２ ゴム栓
５１０ バイオリアクター
５１２ 目盛り付きチャンバ
５１４ シリンジ
５１８ 第１のチュービングライン
５２０ 第２のチュービングライン
５２２、５２４ 逆止バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】