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特表2024-533006細胞培養デバイス及び細胞培養システム

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2024-09-12

(54)【発明の名称】細胞培養デバイス及び細胞培養システム

(51)【国際特許分類】

C12M 1/00 20060101AFI20240905BHJP

C12M 3/00 20060101ALI20240905BHJP

C12M 1/34 20060101ALI20240905BHJP

C12M 1/12 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 A

C12M3/00

C12M1/34 B

C12M1/12

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023577625

(86)(22)【出願日】2022-09-21

(85)【翻訳文提出日】2023-12-15

(86)【国際出願番号】 JP2022035072

(87)【国際公開番号】W WO2023054081

(87)【国際公開日】2023-04-06

(31)【優先権主張番号】P 2021160264

(32)【優先日】2021-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】000109543

【氏名又は名称】テルモ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】507114521

【氏名又は名称】テルモビーシーティー、インコーポレーテッド

【住所又は居所原語表記】１０８１１ＷｅｓｔＣｏｌｌｉｎｓＡｖｅｎｕｅ，Ｌａｋｅｗｏｏｄ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ８０２１５，Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110003683

【氏名又は名称】弁理士法人桐朋

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐政嗣

(72)【発明者】

【氏名】フェルト、トーマスジェイ．

【テーマコード（参考）】

4B029

【Ｆターム（参考）】

4B029AA02

4B029BB11

4B029BB12

4B029CC01

4B029DA04

4B029DF02

4B029DF04

4B029DG04

4B029DG06

4B029DG08

(57)【要約】

細胞培養システム（１０）は、細胞培養デバイス（１２）と支持装置（１４）とを有する。細胞培養デバイス（１２）は、バイオリアクタ（２６）に接続された循環流路（６８）内の培地をバイオリアクタ（２６）内に流通させることにより細胞を培養する。細胞培養デバイス（１２）は、循環流路（６８）に繋がり当該循環流路（６８）を流通する液体を廃棄するための廃液流路（６２）と、廃液流路（６２）から導かれた液体を収容する廃液収容部（２２）と、を備える。廃液流路（６２）には、循環流路（６８）から当該廃液流路（６２）に導かれた培地を採取するサンプリング部（３４）が繋がっている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

バイオリアクタに接続された循環流路内の培地を前記バイオリアクタ内に流通させることにより細胞を培養する細胞培養デバイスであって、
前記循環流路に繋がり当該循環流路を流通する液体を廃棄するための廃液流路と、
前記廃液流路から導かれた前記液体を収容する廃液収容部と、を備え、
前記廃液流路には、前記循環流路から当該廃液流路に導かれた前記培地を採取するサンプリング部が繋がっている、細胞培養デバイス。

【請求項2】

請求項１記載の細胞培養デバイスであって、
前記サンプリング部は、
前記廃液流路に繋がったサンプリング流路と、
前記サンプリング流路に取り付けられたバイオセンサと、を有する、細胞培養デバイス。

【請求項3】

請求項２記載の細胞培養デバイスであって、
前記サンプリング流路は、
前記廃液流路に繋がった第１端と、
前記廃液流路における前記第１端と前記廃液収容部との間の部分に繋がった第２端と、を有し、
前記バイオセンサは、前記培地と接触するように前記サンプリング流路の途中部位に取り付けられている、細胞培養デバイス。

【請求項4】

請求項３記載の細胞培養デバイスであって、
前記サンプリング部は、
洗浄液が収容された洗浄液収容部と、
前記サンプリング流路における前記第１端と前記バイオセンサとの間の部分と前記洗浄液収容部とを互いに繋ぐ導入流路と、を有する、細胞培養デバイス。

【請求項5】

請求項３記載の細胞培養デバイスであって、
前記廃液流路における前記循環流路と前記サンプリング部との間の部分には、前記培地のガス成分の濃度とｐＨとの少なくともいずれかを測定するセンサ部が取り付けられている、細胞培養デバイス。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の細胞培養デバイスであって、
前記バイオリアクタは、
複数の中空糸膜と、
前記複数の中空糸膜を収容するハウジングと、を含み、
前記循環流路は、
前記複数の中空糸膜の内孔である第１領域に連通する第１循環流路と、
前記複数の中空糸膜と前記ハウジングとの間の空間である第２領域に連通する第２循環流路と、を有し、
前記複数の中空糸膜の各々は、前記第１領域と前記第２領域との間で前記培地の交換が可能に構成され、
前記廃液流路は、
前記第１循環流路に繋がった第１廃液流路と、
前記第２循環流路に繋がった第２廃液流路と、
前記廃液収容部に繋がった第３廃液流路と、を有し、
前記第３廃液流路は、前記第１廃液流路と前記第２廃液流路とが合流する中間合流部を含む、細胞培養デバイス。

【請求項7】

請求項６記載の細胞培養デバイスであって、
前記サンプリング部は、前記第３廃液流路に繋がっている、細胞培養デバイス。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の細胞培養デバイスであって、
前記廃液流路のうち前記サンプリング部が繋がっている部分よりも上流側には、前記液体の前記廃液収容部に向かう方向の流通を許可し、且つ前記液体の前記循環流路に向かう方向の流通を阻止する逆止弁が取り付けられている、細胞培養デバイス。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載の細胞培養デバイスであって、
前記サンプリング部と前記廃液流路とは、無菌接合されている、細胞培養デバイス。

【請求項10】

請求項１記載の細胞培養デバイスと、
前記細胞培養デバイスが取り外し可能に取り付けられる支持装置と、を備えた細胞培養システムであって、
前記細胞培養デバイスの流路を構成する壁部は、可撓性を有し、
前記支持装置は、前記壁部の外面を押圧して前記細胞培養デバイスの前記流路を閉塞させる複数のクランプを有する、細胞培養システム。

【請求項11】

請求項１０記載の細胞培養システムであって、
前記細胞培養デバイスは、請求項２～７のいずれか１項に記載の細胞培養デバイスである、細胞培養システム。

【請求項12】

請求項１０記載の細胞培養システムであって、
前記サンプリング部は、
前記廃液流路に繋がったサンプリング流路と、
前記サンプリング流路に取り付けられたバイオセンサと、を有し、
前記サンプリング流路は、
前記廃液流路に繋がった第１端と、
前記廃液流路における前記第１端と前記廃液収容部との間の部分に繋がった第２端と、を有し、
前記バイオセンサは、前記培地と接触するように前記サンプリング流路の途中部位に取り付けられ、
前記複数のクランプは、
前記細胞培養デバイスを前記支持装置に取り付けたセット状態で、前記廃液流路における前記第１端と前記第２端との間の部分に位置する廃液クランプと、
前記セット状態で、前記サンプリング流路における前記第１端と前記バイオセンサとの間の部分に位置するサンプリングクランプと、を含む、細胞培養システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、細胞培養デバイス及び細胞培養システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、米国特許第９４４２０４７号明細書には、バイオリアクタと、バイオリアクタ内の培地（培養液）を採取するサンプリング部とを備えた細胞培養システムが開示されている。サンプリング部は、バイオリアクタに接続されたサンプリング流路を有する。サンプリング流路には、バイオリアクタ内の培地をサンプリング流路内に引き込むためのポンプが取り付けられている。

【発明の概要】

【0003】

ところで、バイオリアクタ内で細胞を培養する場合、バイオリアクタ内を無菌状態に維持する必要がある。そのため、バイオリアクタとサンプリング流路との間には、無菌フィルタが取り付けられることがある。しかしながら、この場合、培地成分に含まれるたんぱく質等により無菌フィルタの目詰まりが発生することがある。無菌フィルタの目詰まりが発生すると、当該無菌フィルタを介したサンプリングができなくなることがある。また、無菌フィルタの目詰まりが発生すると、サンプリング流路における無菌フィルタとポンプとの間の部分に陰圧が発生することがある。そうすると、ポンプをオフにした際に、サンプリング流路内の液体がバイオリアクタに逆流するおそれがある。

【0004】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【0005】

本発明の一態様は、バイオリアクタに接続された循環流路内の培地を前記バイオリアクタ内に流通させることにより細胞を培養する細胞培養デバイスであって、前記循環流路に繋がり当該循環流路を流通する液体を廃棄するための廃液流路と、前記廃液流路から導かれた前記液体を収容する廃液収容部と、を備え、前記廃液流路には、前記循環流路から当該廃液流路に導かれた前記培地を採取するサンプリング部が繋がっている、細胞培養デバイスである。

【0006】

本発明の他の態様は、上記の細胞培養デバイスと、前記細胞培養デバイスが取り外し可能に取り付けられる支持装置と、を備えた細胞培養システムであって、前記細胞培養デバイスの流路を構成する壁部は、可撓性を有し、前記支持装置は、前記壁部の外面を押圧して前記細胞培養デバイスの前記流路を閉塞させる複数のクランプを有する、細胞培養システムである。

【0007】

本発明によれば、廃液流路にサンプリング部が繋がっており、バイオリアクタから廃液収容部に向けて常に一方向のみに液体が流れている。そのため、バイオリアクタ内を無菌状態に維持するための無菌フィルタをサンプリング部に取り付ける必要がない。よって、細胞培養デバイスの構成を簡素にできる。また、無菌フィルタの目詰まりにより流路に陰圧が発生することがないため、サンプリング部内の液体が廃液流路を介して循環流路に逆流することを抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る細胞培養システムの模式的回路図である。

【図2】図２は、図１のサンプリング部とその周辺の模式的回路図である。

【図3】図３は、図１のコントローラの構成図である。

【図4】図４は、図１の細胞培養システムを用いた細胞培養方法を説明するためのフローチャートである。

【図5】図５は、培養準備工程を示す説明図である。

【図6】図６は、プライミング工程を説明するためのフローチャートである。

【図7】図７は、プライミング工程の第１回路説明図である。

【図8】図８は、プライミング工程の第２回路説明図である。

【図9】図９は、バイオセンサ校正工程を説明するためのフローチャートである。

【図10】図１０は、第１標準液測定工程を説明するためのフローチャートである。

【図11】図１１は、第１標準液測定工程の回路説明図である。

【図12】図１２は、第２標準液測定工程を説明するためのフローチャートである。

【図13】図１３は、第２標準液測定工程の回路説明図である。

【図14】図１４は、センサ部校正工程を説明するためのフローチャートである。

【図15】図１５は、センサ部校正工程の回路説明図である。

【図16】図１６は、培養工程を説明するためのフローチャートである。

【図17】図１７は、サンプリング工程の回路説明図である。

【図18】図１８は、バイオセンサ測定工程の回路説明図である。

【図19】図１９は、バイオセンサを洗浄する工程の回路説明図である。

【図20】図２０は、剥離工程の回路説明図である。

【図21】図２１は、回収工程の回路説明図である。

【図22】図２２は、細胞培養デバイスの変形例を示す回路説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る細胞培養システム１０は、生体組織から分離した細胞を培地中で培養（増殖）する。細胞培養システム１０に用いられる細胞は、接着細胞である。ただし、細胞培養システム１０に用いられる細胞は、浮遊細胞であってもよい。具体的に、細胞培養システム１０に用いられる細胞としては、例えば、ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞、間葉系幹細胞等が挙げられる。細胞培養システム１０に用いられる細胞は、上述した細胞に限定されない。

【0010】

細胞培養システム１０は、細胞培養デバイス１２と、支持装置１４と、コントローラ１６とを備える。細胞培養デバイス１２内には、細胞液、培地、洗浄液及び剥離液の少なくともいずれかを含む液体が流動する。

【0011】

細胞液は、細胞を含む溶液である。培地は、細胞を増殖させるための培養液である。培地は、培養する細胞に応じて選択される。培地としては、例えば、ＭＥＭ（Minimum Essential Media）が用いられる。洗浄液は、細胞培養デバイス１２内を洗浄する。洗浄液としては、例えば、水、緩衝液又は生理食塩水等が用いられる。緩衝液としては、ＰＢＳ（Phosphate Buffered Salts）及びＴＢＳ（Tris-Buffered Saline）等が挙げられる。剥離液は、細胞培養デバイス１２の後述するバイオリアクタ２６から細胞を剥離する。剥離液としては、例えば、トリプシン又はＥＤＴＡ液等が用いられる。培地、洗浄液及び剥離液は、上述した液体に限定されない。

【0012】

細胞培養デバイス１２は、一回の使用で（所定数の細胞が培養される毎に）廃棄される。つまり、細胞培養デバイス１２は、使い捨て品である。細胞培養デバイス１２は、供給部１８、回収容器２０、廃液収容部２２及び培養本体２４を備える。

【0013】

供給部１８は、細胞液、培地、洗浄液及び剥離液を培養本体２４に供給する。回収容器２０は、培養本体２４で培養された細胞を回収する。廃液収容部２２には、培養本体２４で発生した廃液を収容する。回収容器２０及び廃液収容部２２の各々は、例えば、軟質樹脂材料を袋状に成形した医療用バッグである。軟質樹脂材料としては、例えば、ポリ塩化ビニル及びポリオレフィン等が挙げられる。ただし、回収容器２０及び廃液収容部２２の各々は、硬質樹脂で構成されたタンク等であってもよい。

【0014】

培養本体２４は、バイオリアクタ２６、培養回路２８、ガス交換部３０、センサ部３２及びサンプリング部３４を有する。

【0015】

バイオリアクタ２６は、複数の中空糸膜３６と、円筒状のハウジング３８とを有する。複数の中空糸膜３６は、ハウジング３８内に収容されている。各中空糸膜３６の一端部は、ハウジング３８の一端部に固着されている。各中空糸膜３６の他端部は、ハウジング３８の他端部に固着されている。

【0016】

各中空糸膜３６は、高分子材料により構成されている。具体的に、各中空糸膜３６の構成材料としては、ポリプロピレン、ポリオレフィン樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテート、セルローストリアセテート、再生セルロース等が挙げられる。ただし、各中空糸膜３６の構成材料は、上述した材料に限定されない。

【0017】

バイオリアクタ２６は、第１領域４０と第２領域４２とを備える。第１領域４０は、複数の中空糸膜３６の内孔である。第２領域４２は、ハウジング３８の内周面と複数の中空糸膜３６の外周面との間の空間である。各中空糸膜３６は、図示しない複数の細孔を有する。第１領域４０と第２領域４２とは、各中空糸膜３６の複数の細孔を介して互いに連通している。各細孔の直径は、高分子（細胞等）の通過を阻止する一方で低分子（例えば、水、イオン、酸素、乳酸塩等）を通過できる大きさである。各細孔の直径は、例えば、０．００５μｍ以上１０μｍ以下に設定される。

【0018】

ハウジング３８には、第１入口ポート４４、第１出口ポート４６、第２入口ポート４８及び第２出口ポート５０が取り付けられている。第１入口ポート４４は、ハウジング３８の一端に取り付けられている。第１入口ポート４４は、複数の中空糸膜３６の一端に位置する入口を介して第１領域４０に連通している。第１出口ポート４６は、ハウジング３８の他端に取り付けられている。第１出口ポート４６は、複数の中空糸膜３６の他端に位置する出口を介して第１領域４０に連通している。

【0019】

第２入口ポート４８及び第２出口ポート５０は、ハウジング３８の外周面に取り付けられている。第２入口ポート４８は、ハウジング３８の長手方向において、ハウジング３８の中央と第１入口ポート４４との間に位置する。第２出口ポート５０は、ハウジング３８の長手方向において、ハウジング３８の中央と第１出口ポート４６との間に位置する。第２入口ポート４８及び第２出口ポート５０の各々は、第２領域４２に連通している。

【0020】

培養回路２８は、線状に延在した流路を有する。具体的に、培養回路２８は、液体が流通する複数のチューブを含む。各チューブは、軟質な樹脂材料によって構成されている。すなわち、細胞培養デバイス１２の流路（培養回路２８）を構成する壁部は、可撓性を有する。

【0021】

培養回路２８は、上述した構成に限定されない。培養回路２８は、例えば、液体が流通する流路を含むシート部材を有してもよい。シート部材は、軟質な樹脂材料からなる２枚のシートを厚さ方向に互いに重ねて構成される。２枚のシートのうち流路を構成する部分以外の箇所は、互いに接合（融着）されている。２枚のシートのうち流路を構成する流路壁部は、互いに接合（融着）されていない。シート部材のうち流路壁部は、流路に液体が流通していない自然状態で、外方に膨出するのが好ましい。なお、シート部材のうち流路と交差する方向の両側の余分な部分は、切除してもよい。

【0022】

培養回路２８は、第１供給流路５２、第１循環流路５４、第２供給流路５６、第２循環流路５８、回収流路６０及び廃液流路６２を備える。第１供給流路５２の一端は、供給部１８に接続している。供給部１８は、細胞液、培地、洗浄液及び剥離液を１種類ずつ所定のタイミングで第１供給流路５２に供給する。第１供給流路５２の他端は、第１循環流路５４に合流している。

【0023】

第１循環流路５４のうち第１供給流路５２が繋がった部分である第１合流部６４は、第１循環流路５４の延在方向の中間部分に位置する。第１循環流路５４の一端は、第１入口ポート４４に接続している。第１循環流路５４の他端は、第１出口ポート４６に接続している。第１循環流路５４は、複数の中空糸膜３６の内孔（第１領域４０）に連通する。

【0024】

第２供給流路５６の一端は、供給部１８に接続している。供給部１８は、培地及び洗浄液を１種類ずつ所定のタイミングで第２供給流路５６に供給する。第２供給流路５６の他端は、第２循環流路５８に合流している。

【0025】

第２循環流路５８のうち第２供給流路５６が繋がった部分である第２合流部６６は、第２循環流路５８の延在方向の中間部分に位置する。第２循環流路５８の一端は、第２入口ポート４８に接続している。第２循環流路５８の他端は、第２出口ポート５０に接続している。第２循環流路５８は、複数の中空糸膜３６とハウジング３８との間の空間（第２領域４２）に連通する。以下、第１循環流路５４と第２循環流路５８とを併せて「循環流路６８」ということがある。

【0026】

回収流路６０は、第１循環流路５４から延出している。第１循環流路５４のうち回収流路６０が繋がった部分である回収分岐部７０は、第１循環流路５４における第１合流部６４と第１出口ポート４６との間に位置する。回収流路６０の延出端は、回収容器２０に接続している。

【0027】

廃液流路６２は、循環流路６８を流通する液体を廃棄するための流路である。廃液流路６２は、第１廃液流路７２、第２廃液流路７４及び第３廃液流路７６を有する。第１廃液流路７２は、第１循環流路５４から延出している。第１循環流路５４のうち第１廃液流路７２が繋がった部分である第１分岐部７８は、第１循環流路５４における第１出口ポート４６と回収分岐部７０との間に位置する。

【0028】

第２廃液流路７４は、第２循環流路５８から延出している。第２循環流路５８のうち第２廃液流路７４が繋がった部分である第２分岐部８０は、第２循環流路５８における第２合流部６６と第２出口ポート５０との間に位置する。

【0029】

第１廃液流路７２の延出端と第２廃液流路７４の延出端とは、第３廃液流路７６の一端に繋がっている。換言すれば、第３廃液流路７６の一端は、第１廃液流路７２の延出端と第２廃液流路７４の延出端とが合流する中間合流部８２である。第３廃液流路７６の他端は、廃液収容部２２に接続している。

【0030】

ガス交換部３０は、第２循環流路５８における第２合流部６６と第２入口ポート４８との間に取り付けられている。ガス交換部３０は、第２循環流路５８を流通する液体（培地）に所定成分のガスを通過させる。ガス交換部３０で用いられるガスは、例えば、自然界の空気に近い成分を有する。換言すれば、当該ガスは、窒素、酸素及び二酸化炭素を含む。具体的に、当該ガスは、例えば、体積比で、７５％の窒素と、２０％の酸素と、５％の二酸化炭素とを含む。

【0031】

センサ部３２は、第３廃液流路７６に取り付けられている。センサ部３２は、一体成形品である。センサ部３２は、ガスセンサ８４とｐＨセンサ８６とを有している。ガスセンサ８４は、第３廃液流路７６を流通する液体のガス濃度を測定する。具体的に、ガスセンサ８４は、酸素センサと二酸化炭素センサとを含む。酸素センサは、第３廃液流路７６を流通する液体の酸素濃度を測定する。二酸化炭素センサは、第３廃液流路７６を流通する液体の二酸化炭素濃度を測定する。ｐＨセンサ８６は、第３廃液流路７６を流通する液体のｐＨ（水素イオン指数）を測定する。ガスセンサ８４及びｐＨセンサ８６は、滅菌処理が可能な非酵素センサである。このようなセンサ部３２は、例えば、両端をシールしたチューブの中間に取り付けた状態で滅菌処理を施すことができる。この場合、滅菌処理されたセンサ部３２は、当該チューブの両端部を培養回路２８の適宜の部分に無菌接合装置によって接続できる。

【0032】

サンプリング部３４は、第３廃液流路７６のうちセンサ部３２と廃液収容部２２との間の部分に繋がっている。図２に示すように、サンプリング部３４は、測定回路８８、バイオセンサ９０、洗浄液収容部９２、第１標準液収容部９４及び第２標準液収容部９６を備える。

【0033】

測定回路８８は、線状に延在した流路を有する。測定回路８８は、液体が流通する複数のチューブを含む。各チューブは、軟質な樹脂材料によって構成されている。ただし、測定回路８８は、液体が流通する流路を含むシート部材を有してもよい。当該シート部材は、上述した培養回路２８を構成するシート部材と同様に構成される。測定回路８８は、サンプリング流路９８、第１導入流路１００、第２導入流路１０２及び第３導入流路１０４を有する。

【0034】

サンプリング流路９８は、第１端１０６と第２端１０８とを有する。第１端１０６は、サンプリング流路９８の一端である。第２端１０８は、サンプリング流路９８の他端である。第１端１０６及び第２端１０８の各々は、第３廃液流路７６に繋がっている。第３廃液流路７６のうちサンプリング流路９８の第１端１０６が繋がった部分である第３分岐部１１０は、第３廃液流路７６におけるセンサ部３２と廃液収容部２２との間に位置する。第３廃液流路７６のうちサンプリング流路９８の第２端１０８が繋がった部分である第３合流部１１２は、第３廃液流路７６における第３分岐部１１０と廃液収容部２２との間に位置する。サンプリング流路９８は、第３分岐部１１０及び第３合流部１１２の位置で第３廃液流路７６に無菌接合されている。ただし、サンプリング流路９８は、第３分岐部１１０及び第３合流部１１２の位置で、図示しないコネクタを介して第３廃液流路７６に接続されてもよい。

【0035】

第１導入流路１００の一端は、洗浄液収容部９２に繋がっている。第１導入流路１００の他端は、サンプリング流路９８に接続している。サンプリング流路９８における第１導入流路１００が繋がった部分である第４合流部１１４は、サンプリング流路９８の延在方向の中間部分に位置する。

【0036】

第２導入流路１０２の一端は、第１標準液収容部９４に接続している。第２導入流路１０２の他端は、第１導入流路１００に繋がっている。第１導入流路１００における第２導入流路１０２が繋がった部分である第５合流部１１６は、第１導入流路１００の延在方向の中間部分に位置する。

【0037】

第３導入流路１０４の一端は、第２標準液収容部９６に接続している。第３導入流路１０４の他端は、第１導入流路１００に繋がっている。第１導入流路１００のうち第３導入流路１０４が繋がった部分である第６合流部１１８は、第１導入流路１００における第４合流部１１４と第５合流部１１６との間の部分に位置する。

【0038】

バイオセンサ９０は、サンプリング流路９８における第４合流部１１４と第２端１０８との間の部分に取り付けられている。バイオセンサ９０は、一体成形された酵素センサである。バイオセンサ９０は、例えば、グルコースセンサ１２０と、乳酸センサ１２２とを含む。グルコースセンサ１２０及び乳酸センサ１２２の各々は、サンプリング流路９８を流通する液体に接触する。グルコースセンサ１２０は、サンプリング流路９８を流通する液体のグルコース濃度を測定する。乳酸センサ１２２は、サンプリング流路９８を流通する液体の乳酸濃度を測定する。

【0039】

バイオセンサ９０は、サンプリング流路９８を流通する液体のグルタミン酸濃度を測定するグルタミン酸センサを含んでもよい。バイオセンサ９０は、酵素センサに限定されず、非酵素センサであってもよい。

【0040】

洗浄液収容部９２、第１標準液収容部９４及び第２標準液収容部９６は、上述した廃液収容部２２と同様の医療用バッグである。ただし、洗浄液収容部９２、第１標準液収容部９４及び第２標準液収容部９６は、硬質樹脂で構成されたタンク等であってもよい。

【0041】

洗浄液収容部９２には、洗浄液が収容されている。洗浄液は、バイオセンサ９０を洗浄するための液体である。洗浄液としては、例えば、上述した供給部１８から培養回路２８に供給される洗浄液と同様の液体が用いられる。

【0042】

第１標準液収容部９４には、第１標準液が収容されている。第１標準液は、バイオセンサ９０をキャリブレーションするための液体である。第１標準液のグルコース濃度は、第１標準グルコース濃度に設定されている。第１標準液の乳酸濃度は、第１標準乳酸濃度に設定されている。

【0043】

第２標準液収容部９６には、第２標準液が収容されている。第２標準液は、バイオセンサ９０をキャリブレーションするための液体である。第２標準液のグルコース濃度は、第２標準グルコース濃度に設定されている。第２標準グルコース濃度は、第１標準グルコース濃度とは異なる値である。第２標準液の乳酸濃度は、第２標準乳酸濃度に設定されている。第２標準乳酸濃度は、第１標準乳酸濃度とは異なる値である。

【0044】

図１及び図２に示すように、支持装置１４には、細胞培養デバイス１２がセットされる。支持装置１４は、細胞培養デバイス１２を支持するカセットを有する。支持装置１４は、複数回使用できるリユース品である。

【0045】

支持装置１４は、複数のポンプ１２４と、複数のクランプ１２６とを備える。複数のポンプ１２４の各々は、細胞培養デバイス１２の流路壁部をしごくことにより流路内の液体に流動力を付与する。つまり、複数のポンプ１２４の各々は、図示しない押圧部材を有する。押圧部材は、例えば、回転部材と、複数の押圧ローラとを含む。複数の押圧ローラは、回転部材の外周部に取り付けられている。複数の押圧ローラは、回転部材の周方向に間隔を空けて配置されている。各押圧ローラは、細胞培養デバイス１２の流路壁部の外面を擦る。

【0046】

複数のポンプ１２４は、第１供給ポンプ１２８、第１循環ポンプ１３０、第２供給ポンプ１３２、第２循環ポンプ１３４及び導入ポンプ１３６を含む。

【0047】

図１において、第１供給ポンプ１２８には、細胞培養デバイス１２を支持装置１４にセットした状態（以下、単に「セット状態」という）で、第１供給流路５２の延在方向の中間部分の流路壁部が装着される。第１供給ポンプ１２８は、供給部１８から第１循環流路５４に向かう方向の流動力を第１供給流路５２内の液体に付与する。

【0048】

第１循環ポンプ１３０には、セット状態で、第１循環流路５４における第１合流部６４と回収分岐部７０との間の部分の流路壁部が装着される。第１循環ポンプ１３０は、第１入口ポート４４に向かう方向の流動力を第１循環流路５４内の液体に付与する。なお、第１循環ポンプ１３０は、第１出口ポート４６に向かう方向の流動力を第１循環流路５４内の液体に付与することもできる。

【0049】

第２供給ポンプ１３２には、セット状態で、第２供給流路５６の延在方向の中間部分の流路壁部が装着される。第２供給ポンプ１３２は、供給部１８から第２循環流路５８に向かう方向の流動力を第２供給流路５６内の液体に付与する。

【0050】

第２循環ポンプ１３４には、セット状態で、第２循環流路５８における第２合流部６６と第２分岐部８０との間の部分の流路壁部が装着される。第２循環ポンプ１３４は、第２入口ポート４８に向かう方向の流動力を第２循環流路５８内の液体に付与する。なお、第２循環ポンプ１３４は、第２出口ポート５０に向かう方向の流動力を第２循環流路５８内の液体に付与することもできる。

【0051】

図２において、導入ポンプ１３６には、セット状態で、第１導入流路１００の延在方向の中間部分の流路壁部が装着される。導入ポンプ１３６は、サンプリング流路９８に向かう方向の流動力を第１導入流路１００内の液体に付与する。

【0052】

図１及び図２に示すように、複数のクランプ１２６は、細胞培養デバイス１２の流路壁部の外面を内面に向かって押圧することにより内部の流路を閉塞させる開閉弁である。複数のクランプ１２６は、回収クランプ１３８、第１廃液クランプ１４０、第２廃液クランプ１４２、第３廃液クランプ１４４、サンプリングクランプ１４６、第１導入クランプ１４８、第２導入クランプ１５０及び第３導入クランプ１５２を有する。

【0053】

図１において、回収クランプ１３８には、セット状態で、回収流路６０の延在方向の中間部分の流路壁部が装着される。回収クランプ１３８は、回収流路６０の延在方向の中間部分を開放及び閉塞する。第１廃液クランプ１４０には、セット状態で、第１廃液流路７２の延在方向の中間部分の流路壁部が装着される。第１廃液クランプ１４０は、第１廃液流路７２の延在方向の中間部分を開放及び閉塞する。第２廃液クランプ１４２には、第２廃液流路７４の延在方向の中間部分の流路壁部が装着される。第２廃液クランプ１４２は、第２廃液流路７４の延在方向の中間部分を開放及び閉塞する。

【0054】

図２において、サンプリングクランプ１４６には、セット状態で、サンプリング流路９８における第１端１０６と第４合流部１１４との間の部分の流路壁部が装着される。サンプリングクランプ１４６は、サンプリング流路９８における第１端１０６と第４合流部１１４との間の部分を開放及び閉塞する。

【0055】

第１導入クランプ１４８には、セット状態で、第１導入流路１００における洗浄液収容部９２と第５合流部１１６との間の部分の流路壁部が装着される。第１導入クランプ１４８は、第１導入流路１００における洗浄液収容部９２と第５合流部１１６との間の部分を開放及び閉塞する。

【0056】

第２導入クランプ１５０には、セット状態で、第２導入流路１０２の延在方向の中間部分の流路壁部が装着される。第２導入クランプ１５０は、第２導入流路１０２の延在方向の中間部分を開放及び閉塞する。第３導入クランプ１５２には、セット状態で、第３導入流路１０４の延在方向の中間部分の流路壁部が装着される。第３導入クランプ１５２は、第３導入流路１０４の延在方向の中間部分を開放及び閉塞する。

【0057】

図３において、コントローラ１６には、供給部１８、ガス交換部３０、センサ部３２、バイオセンサ９０、複数のポンプ１２４及び複数のクランプ１２６が無線接続又は有線接続されている。コントローラ１６は、例えば、演算部１５４（処理部）と、記憶部１５６とを備える。演算部１５４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサ（処理回路）によって構成される。

【0058】

演算部１５４は、ポンプ制御部１５８、クランプ制御部１６０、判定部１６２、センサ制御部１６４、センサ補正部１６６及びガス交換制御部１６８を含む。演算部１５４は、記憶部１５６に記憶されているプログラムを実行することによって、ポンプ制御部１５８、クランプ制御部１６０、判定部１６２、センサ制御部１６４、センサ補正部１６６及びガス交換制御部１６８を実現する。

【0059】

なお、演算部１５４は、集積回路によって、ポンプ制御部１５８、クランプ制御部１６０、判定部１６２、センサ制御部１６４、センサ補正部１６６及びガス交換制御部１６８の少なくとも一部を実現してもよい。集積回路としては、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等が挙げられる。

【0060】

記憶部１５６は、揮発性メモリと不揮発性メモリとを含む。揮発性メモリとしては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等が挙げられる。この揮発性メモリは、プロセッサのワーキングメモリとして使用され、処理又は演算に必要なデータ等が一時的に記憶される。不揮発性メモリとしては、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等が挙げられる。この不揮発性メモリは、保存用のメモリとして使用される。当該不揮発性メモリには、プログラム、テーブル及びマップ等が記憶される。記憶部１５６の少なくとも一部は、上述したようなプロセッサ又は集積回路に組み込まれてもよい。

【0061】

ポンプ制御部１５８は、複数のポンプ１２４を制御する。クランプ制御部１６０は、複数のクランプ１２６を制御する。判定部１６２は、所定の判定処理を行う。センサ制御部１６４は、バイオセンサ９０及びセンサ部３２を制御する。センサ補正部１６６は、バイオセンサ９０及びセンサ部３２をキャリブレーションのために補正する。ガス交換制御部１６８は、ガス交換部３０を制御する。

【0062】

次に、細胞培養システム１０を用いた細胞培養方法について説明する。

【0063】

図４に示すように、細胞培養方法は、装着工程、培養準備工程、プライミング工程、バイオセンサ校正工程、センサ部校正工程、培養工程、剥離工程及び回収工程を含む。

【0064】

装着工程（ステップＳ１）では、細胞培養デバイス１２を支持装置１４にセットする。その後、クランプ制御部１６０は、複数のクランプ１２６を閉状態に制御して、細胞培養デバイス１２の流路のうち複数のクランプ１２６に対応する全ての部分を閉塞させる。

【0065】

続いて、培養準備工程（ステップＳ２）が行われる。培養準備工程では、図５に示すように、クランプ制御部１６０は、第１廃液クランプ１４０、第２廃液クランプ１４２及び第３廃液クランプ１４４を開状態に制御して、第１廃液流路７２、第２廃液流路７４及び第３廃液流路７６を開放させる。そして、コントローラ１６は、供給部１８を制御して、供給部１８から第１供給流路５２と第２供給流路５６とに洗浄液を供給させる。

【0066】

また、ポンプ制御部１５８は、第１供給ポンプ１２８及び第１循環ポンプ１３０をオンにする。そうすると、洗浄液は、供給部１８から第１供給流路５２を介して第１循環流路５４の第１合流部６４に導入される。第１合流部６４に導入された洗浄液は、第１入口ポート４４から第１領域４０を流通して第１出口ポート４６に導かれる。第１出口ポート４６に導かれた洗浄液は、第１循環流路５４の第１分岐部７８及び回収分岐部７０を介して第１合流部６４に戻される。つまり、洗浄液は、第１循環流路５４、第１入口ポート４４、第１領域４０及び第１出口ポート４６を含む環状流路を循環する。この際、第１循環流路５４を流通する洗浄液の一部は、第１分岐部７８から第１廃液流路７２に流れる。

【0067】

さらに、ポンプ制御部１５８は、第２供給ポンプ１３２及び第２循環ポンプ１３４をオンにする。そうすると、洗浄液は、供給部１８から第２供給流路５６を介して第２循環流路５８の第２合流部６６に導入される。第２合流部６６に導入された洗浄液は、第２入口ポート４８から第２領域４２を流通して第２出口ポート５０に導かれる。第２出口ポート５０に導かれた洗浄液は、第２循環流路５８の第２分岐部８０を介して第２合流部６６に戻される。つまり、洗浄液は、第２循環流路５８、第２入口ポート４８、第２領域４２及び第２出口ポート５０を含む環状流路を循環する。この際、第２循環流路５８を流通する洗浄液の一部は、第２分岐部８０から第２廃液流路７４に流れる。

【0068】

第１廃液流路７２を流れる洗浄液と第２廃液流路７４を流れる洗浄液とは、中間合流部８２で合流する。中間合流部８２で合流した洗浄液は、第３廃液流路７６を介して廃液収容部２２に導かれる。これにより、培養回路２８及びバイオリアクタ２６が洗浄液で満たされる。

【0069】

その後、コントローラ１６は、供給部１８を制御して、供給部１８から第１供給流路５２と第２供給流路５６とに培地を供給させる。これにより、培養回路２８及びバイオリアクタ２６が培地で満たされる。つまり、培養回路２８及びバイオリアクタ２６に存在していた洗浄液が培地に置換される。

【0070】

続いて、プライミング工程（図３のステップＳ３）が行われる。プライミング工程では、図６に示すように、クランプ制御部１６０は、サンプリングクランプ１４６及び第１導入クランプ１４８を開状態に制御して、サンプリング流路９８における第３分岐部１１０と第４合流部１１４との間の部分を開放させるとともに第１導入流路１００を開放させる（ステップＳ４）。また、ポンプ制御部１５８は、導入ポンプ１３６をオンにする（ステップＳ５）。

【0071】

そうすると、図７に示すように、洗浄液は、洗浄液収容部９２から第１導入流路１００、サンプリング流路９８及び第３廃液流路７６を介して廃液収容部２２に流れる。この際、判定部１６２は、洗浄液が第３廃液流路７６に到達したか否かを判定する（図６のステップＳ６）。

【0072】

具体的に、判定部１６２は、例えば、導入ポンプ１３６をオンにしてからの経過時間が所定の洗浄液導入時間に達したか否かを判定する。洗浄液導入時間は、サンプリング部３４の形状、サンプリング部３４の大きさ及び洗浄液の流速等に基づいて設定される。洗浄液導入時間は、記憶部１５６に記憶されている。なお、判定部１６２は、洗浄液を検出する図示しない洗浄液センサの検出信号に基づいて洗浄液が第３廃液流路７６に到達したか否かを判定してもよい。この場合、洗浄液センサは、例えば、第３廃液流路７６における第３合流部１１２と廃液収容部２２との間の部分に配置される。

【0073】

図６において、洗浄液が第３廃液流路７６に到達していないと判定部１６２によって判定された場合（ステップＳ６：ＮＯ）、ステップＳ６の処理が再び行われる。洗浄液が第３廃液流路７６に到達したと判定部１６２によって判定された場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、ポンプ制御部１５８は、導入ポンプ１３６をオフにする（ステップＳ７）。また、クランプ制御部１６０は、サンプリングクランプ１４６及び第１導入クランプ１４８を閉状態に制御して、サンプリング流路９８における第３分岐部１１０と第４合流部１１４との間の部分を閉塞させるとともに第１導入流路１００を閉塞させる（ステップＳ８）。これにより、バイオセンサ９０の洗浄液の流通が停止する（図８参照）。

【0074】

続いて、バイオセンサ９０に洗浄液を所定の接触時間だけ接触させる（ステップＳ９）。接触時間は、例えば、１時間以上に設定するのが好ましい。この場合、バイオセンサ９０のうち洗浄液が接触する部分の全体に洗浄液を浸透させることができる。ただし、接触時間は、適宜設定することができる。接触時間は、記憶部１５６に記憶されている。これにより、プライミング工程は、終了する。

【0075】

プライミング工程を行う際、廃液流路６２には、廃液収容部２２に向かって培地が継続して流通している。そのため、プライミング工程中に、洗浄液が循環流路６８に逆流することを効果的に防止することができる。

【0076】

プライミング工程の後、バイオセンサ校正工程が行われる（図４のステップＳ１０）。具体的に、バイオセンサ校正工程では、図９に示すように、第１標準液測定工程が行われる（ステップＳ１１）。図１０において、第１標準液測定工程では、クランプ制御部１６０は、第２導入クランプ１５０を開状態に制御して、第２導入流路１０２を開放させる（ステップＳ１２）。また、ポンプ制御部１５８は、導入ポンプ１３６をオンにする（ステップＳ１３）。

【0077】

そうすると、図１１に示すように、第１標準液は、第１標準液収容部９４から第２導入流路１０２、第１導入流路１００、サンプリング流路９８及び第３廃液流路７６を介して廃液収容部２２に流れる。この際、判定部１６２は、第１標準液がバイオセンサ９０を通過したか否かを判定する（ステップＳ１４）。

【0078】

具体的に、判定部１６２は、例えば、導入ポンプ１３６をオンにしてからの経過時間が所定の第１標準液導入時間に達したか否かを判定する。第１標準液導入時間は、サンプリング部３４の形状、サンプリング部３４の大きさ及び第１標準液の流速等に基づいて設定される。第１標準液導入時間は、記憶部１５６に記憶されている。なお、判定部１６２は、第１標準液を検出する図示しない第１標準液センサの検出信号に基づいて第１標準液がバイオセンサ９０を通過したか否かを判定してもよい。この場合、第１標準液センサは、例えば、サンプリング流路９８におけるバイオセンサ９０と第３合流部１１２との間の部分に配置される。ただし、第１標準液センサは、第３廃液流路７６における第３合流部１１２と廃液収容部２２との間の部分に配置されてもよい。

【0079】

図１０において、第１標準液がバイオセンサ９０を通過していないと判定部１６２によって判定された場合（ステップＳ１４：ＮＯ）、ステップＳ１４の処理が再び行われる。第１標準液がバイオセンサ９０を通過したと判定部１６２によって判定された場合（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ポンプ制御部１５８は、導入ポンプ１３６をオフにする（ステップＳ１５）。また、クランプ制御部１６０は、第２導入クランプ１５０を閉状態に制御して、第２導入流路１０２を閉塞させる（ステップＳ１６）。これにより、バイオセンサ９０の第１標準液の流通が停止する。

【0080】

続いて、センサ制御部１６４は、バイオセンサ９０を制御して、第１標準液の所定成分の濃度を測定させる（ステップＳ１７）。具体的に、センサ制御部１６４は、グルコースセンサ１２０を制御して、第１標準液のグルコース濃度を測定させる。グルコースセンサ１２０は、測定された第１標準液のグルコース濃度である第１測定グルコース濃度をコントローラ１６に送信する。

【0081】

センサ制御部１６４は、乳酸センサ１２２を制御して、第１標準液の乳酸濃度を測定させる。乳酸センサ１２２は、測定された第１標準液の乳酸濃度である第１測定乳酸濃度をコントローラ１６に送信する。第１測定グルコース濃度及び第１測定乳酸濃度は、記憶部１５６に記憶される。これにより、第１標準液測定工程は、終了する。

【0082】

第１標準液測定工程の後、図９において、バイオセンサ９０を洗浄する（ステップＳ１８）。具体的に、クランプ制御部１６０は、図７に示すように、サンプリングクランプ１４６及び第１導入クランプ１４８を開状態に制御して、サンプリング流路９８における第３分岐部１１０と第４合流部１１４との間の部分を開放させるとともに第１導入流路１００を開放させる。また、ポンプ制御部１５８は、導入ポンプ１３６をオンにする。

【0083】

そうすると、洗浄液は、洗浄液収容部９２から第１導入流路１００、サンプリング流路９８、第３廃液流路７６を介して廃液収容部２２に流れる。これにより、バイオセンサ９０が洗浄液によって洗浄される。バイオセンサ９０の洗浄が終了すると、ポンプ制御部１５８は、導入ポンプ１３６をオフにする。また、クランプ制御部１６０は、サンプリングクランプ１４６及び第１導入クランプ１４８を閉状態に制御して、サンプリング流路９８における第３分岐部１１０と第４合流部１１４との間の部分を閉塞させるとともに第１導入流路１００を閉塞させる。

【0084】

その後、第２標準液測定工程が行われる（図９のステップＳ１９）。第２標準液測定工程では、図１２に示すように、クランプ制御部１６０は、第３導入クランプ１５２を開状態に制御して、第３導入流路１０４を開放させる（ステップＳ２０）。また、ポンプ制御部１５８は、導入ポンプ１３６をオンにする（ステップＳ２１）。

【0085】

そうすると、図１３に示すように、第２標準液は、第２標準液収容部９６から第３導入流路１０４、第１導入流路１００、サンプリング流路９８及び第３廃液流路７６を介して廃液収容部２２に流れる。この際、判定部１６２は、第２標準液がバイオセンサ９０を通過したか否かを判定する（図１２のステップＳ２２）。

【0086】

具体的に、判定部１６２は、例えば、導入ポンプ１３６をオンにしてからの経過時間が所定の第２標準液導入時間に達したか否かを判定する。第２標準液導入時間は、サンプリング部３４の形状、サンプリング部３４の大きさ及び第２標準液の流速等に基づいて設定される。第２標準液導入時間は、記憶部１５６に記憶されている。なお、判定部１６２は、第２標準液を検出する図示しない第２標準液センサの検出信号に基づいて第２標準液がバイオセンサ９０を通過したか否かを判定してもよい。この場合、第２標準液センサは、例えば、サンプリング流路９８におけるバイオセンサ９０と第３合流部１１２との間の部分に配置される。ただし、第２標準液センサは、第３廃液流路７６における第３合流部１１２と廃液収容部２２との間の部分に配置されてもよい。なお、細胞培養システム１０は、上述した第１標準液センサの機能と第２標準液センサの機能とを備えた１つの標準液センサを有してもよい。

【0087】

図１２において、第２標準液がバイオセンサ９０を通過していないと判定部１６２によって判定された場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、ステップＳ２２の処理が再び行われる。第２標準液がバイオセンサ９０を通過したと判定部１６２によって判定された場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ポンプ制御部１５８は、導入ポンプ１３６をオフにする（ステップＳ２３）。また、クランプ制御部１６０は、第３導入クランプ１５２を閉状態に制御して、第３導入流路１０４を閉塞させる（ステップＳ２４）。これにより、バイオセンサ９０の第２標準液の流通が停止する。

【0088】

続いて、センサ制御部１６４は、バイオセンサ９０を制御して、第２標準液の所定成分の濃度を測定させる（ステップＳ２５）。具体的に、センサ制御部１６４は、グルコースセンサ１２０を制御して、第２標準液のグルコース濃度を測定させる。グルコースセンサ１２０は、測定された第２標準液のグルコース濃度である第２測定グルコース濃度をコントローラ１６に送信する。

【0089】

センサ制御部１６４は、乳酸センサ１２２を制御して、第２標準液の乳酸濃度を測定させる。乳酸センサ１２２は、測定された第２標準液の乳酸濃度である第２測定乳酸濃度をコントローラ１６に送信する。第２測定グルコース濃度及び第２測定乳酸濃度は、記憶部１５６に記憶される。これにより、第２標準液測定工程は、終了する。

【0090】

第２標準液測定工程の後、図９において、センサ補正部１６６は、バイオセンサ９０を補正する（ステップＳ２６）。具体的に、センサ補正部１６６は、第１測定グルコース濃度と第１標準グルコース濃度との差である第１グルコース偏差を算出する。また、センサ補正部１６６は、第２測定グルコース濃度と第２標準グルコース濃度との差である第２グルコース偏差を算出する。そして、センサ補正部１６６は、第１グルコース偏差及び第２グルコース偏差が最小になるようにグルコースセンサ１２０の測定精度（測定感度）を補正する。

【0091】

センサ補正部１６６は、第１測定乳酸濃度と第１標準乳酸濃度との差である第１乳酸偏差を算出する。また、センサ補正部１６６は、第２測定乳酸濃度と第２標準乳酸濃度との差である第２乳酸偏差を算出する。その後、センサ補正部１６６は、第１乳酸偏差及び第２乳酸偏差が最小になるように乳酸センサ１２２の測定精度（測定感度）を補正する。これにより、バイオセンサ校正工程は、終了する。

【0092】

バイオセンサ校正工程を行う際、廃液流路６２には、廃液収容部２２に向かって培地が継続して流通している。そのため、バイオセンサ校正工程中に、第１標準液及び第２標準液が循環流路６８に逆流することを効果的に防止することができる。

【0093】

続いて、図４において、センサ部校正工程が行われる（ステップＳ２７）。センサ部校正工程では、図１４に示すように、コントローラ１６は、供給部１８を制御して、供給部１８から培養回路２８に校正用の培地を供給させる（ステップＳ２８）。そうすると、校正用の培地は、センサ部３２を流通する（図１５参照）。なお、校正用の培地の酸素濃度は、標準酸素濃度に設定されている。校正用の培地の二酸化炭素濃度は、標準二酸化炭素濃度に設定されている。校正用の培地のｐＨは、標準ｐＨに設定されている。

【0094】

続いて、図１４において、センサ制御部１６４は、センサ部３２を制御して、校正用の培地の所定成分の濃度及びｐＨを測定させる（ステップＳ２９）。具体的に、センサ制御部１６４は、ガスセンサ８４の酸素センサを制御して、校正用の培地の酸素濃度を測定させる。酸素センサは、測定された校正用の培地の酸素濃度である測定酸素濃度をコントローラ１６に送信する。

【0095】

センサ制御部１６４は、ガスセンサ８４の二酸化炭素センサを制御して、校正用の培地の二酸化炭素濃度を測定させる。二酸化炭素センサは、測定された校正用の培地の二酸化炭素濃度である測定二酸化炭素濃度をコントローラ１６に送信する。センサ制御部１６４は、ｐＨセンサ８６を制御して、校正用の培地のｐＨを測定させる。ｐＨセンサ８６は、測定された校正用の培地のｐＨである測定ｐＨをコントローラ１６に送信する。

【0096】

その後、センサ補正部１６６は、センサ部３２を補正する（ステップＳ３０）。つまり、センサ補正部１６６は、測定酸素濃度が標準酸素濃度になるように酸素センサの測定精度（測定感度）を補正する。センサ補正部１６６は、測定二酸化炭素濃度が標準二酸化炭素濃度になるように二酸化炭素センサの測定精度（測定感度）を補正する。センサ補正部１６６は、測定ｐＨが標準ｐＨになるようにｐＨセンサ８６を補正する。これにより、センサ部校正工程は、終了する。

【0097】

センサ部校正工程の後、図４において、培養工程が行われる（ステップＳ３１）。培養工程では、図１６に示すように、播種工程が行われる（ステップＳ３２）。播種工程では、コントローラ１６は、供給部１８を制御して、供給部１８から第１供給流路５２に細胞液を供給する。そうすると、細胞液は、供給部１８から第１供給流路５２を介して第１循環流路５４の第１合流部６４に導入される（図５参照）。第１合流部６４に導入された細胞液は、第１入口ポート４４から第１領域４０を流通して第１出口ポート４６に導かれる。この際、細胞液中の細胞は、バイオリアクタ２６の各中空糸膜３６の内面に接着する。

【0098】

続いて、細胞培養を開始する（ステップＳ３３）。具体的に、コントローラ１６は、供給部１８を制御して、供給部１８から第１供給流路５２に培地を供給させる。そうすると、培地は、供給部１８から第１供給流路５２を介して第１循環流路５４の第１合流部６４に導入される（図５参照）。第１合流部６４に導入された培地は、第１循環流路５４、第１入口ポート４４、第１領域４０及び第１出口ポート４６を含む環状流路を循環する。

【0099】

また、コントローラ１６は、供給部１８を制御して、供給部１８から第２供給流路５６に培地を供給させる。そうすると、培地は、供給部１８から第２供給流路５６を介して第２循環流路５８の第２合流部６６に導入される。第２合流部６６に導入された培地は、第２循環流路５８、第２入口ポート４８、第２領域４２及び第２出口ポート５０を含む環状流路を循環する。

【0100】

さらに、ガス交換制御部１６８は、ガス交換部３０を制御して、第２循環流路５８を流通する培地のガス交換を行わせる。すなわち、第２入口ポート４８に流入する前の培地に所定成分のガスを通す。これにより、バイオリアクタ２６の第２入口ポート４８に導入される培地のガス濃度（酸素ガス濃度及び二酸化炭素ガス濃度）とｐＨとを細胞培養に適した値に調整することができる。バイオリアクタ２６では、第１領域４０の培地と第２領域４２の培地とは、各中空糸膜３６の細孔を介して交換される。これにより、第１領域４０の培地のガス濃度とｐＨとが調整される。

【0101】

また、クランプ制御部１６０は、適宜のタイミングで、第１廃液クランプ１４０を制御して、第１廃液流路７２を開放又は閉塞させる。第１廃液流路７２が開放すると、第１循環流路５４内の培地の一部は、第１廃液流路７２を介して第３廃液流路７６に導かれる。また、クランプ制御部１６０は、適宜のタイミングで、第２廃液クランプ１４２を制御して、第２廃液流路７４を開放又は閉塞させる。第２廃液流路７４が開放すると、第２循環流路５８内の培地の一部は、第２廃液流路７４を介して第３廃液流路７６に導かれる。

【0102】

細胞培養が開始されると、センサ測定工程が開始される（ステップＳ３４）。センサ測定工程では、センサ制御部１６４は、センサ部３２を制御して、培地の酸素濃度、二酸化炭素濃度及びｐＨを測定させる。センサ部３２は、測定結果をコントローラ１６に送信する。このセンサ測定工程は、培養工程が終了するまで行われる。

【0103】

続いて、サンプリング工程が行われる（ステップＳ３５）。サンプリング工程は、細胞培養を開始してから適宜のタイミングで行われる。サンプリング工程では、例えば、クランプ制御部１６０は、第１廃液クランプ１４０を開状態に制御して、第１廃液流路７２を開放させる。また、クランプ制御部１６０は、第２廃液クランプ１４２を閉状態に制御して、第２廃液流路７４を閉塞させる。この場合、第１循環流路５４を流通する培地の一部は、第１循環ポンプ１３０によって、第１廃液流路７２を介して第３廃液流路７６に導かれる。

【0104】

また、図１７に示すように、クランプ制御部１６０は、サンプリングクランプ１４６を開状態に制御して、サンプリング流路９８のうち第３分岐部１１０と第４合流部１１４との間の部分を開放させる。さらに、クランプ制御部１６０は、第３廃液クランプ１４４を閉状態に制御して、第３廃液流路７６のうち第３分岐部１１０と第３合流部１１２との間の部分を閉塞させる。なお、ポンプ制御部１５８は、導入ポンプ１３６をオフ状態に維持する。

【0105】

そうすると、第３廃液流路７６に導かれた培地は、第３分岐部１１０からサンプリング流路９８に流入する。サンプリング流路９８に流入した培地は、バイオセンサ９０、第３合流部１１２及び第３廃液流路７６を介して廃液収容部２２に流れる。

【0106】

サンプリング工程では、例えば、クランプ制御部１６０は、第２廃液クランプ１４２を開状態に制御して、第２廃液流路７４を開放させてもよい。この場合、クランプ制御部１６０は、第１廃液クランプ１４０を閉状態に制御して、第１廃液流路７２を閉塞させる。そうすると、第２循環流路５８を流通する培地の一部は、第２循環ポンプ１３４によって、第２廃液流路７４を介して第３廃液流路７６に導かれる。すなわち、サンプリング工程では、サンプリング部３４には、第１循環流路５４を流通する培地と第２循環流路５８を流通する培地とのいずれか一方を採取することができる。

【0107】

その後、図１６において、バイオセンサ測定工程が行われる（ステップＳ３６）。バイオセンサ測定工程では、図１８に示すように、クランプ制御部１６０は、サンプリングクランプ１４６を閉状態に制御して、サンプリング流路９８における第３分岐部１１０と第４合流部１１４との間の部分を閉塞する。また、クランプ制御部１６０は、第３廃液クランプ１４４を開状態に制御して、第３廃液流路７６における第３分岐部１１０と第３合流部１１２との間の部分を開放させる。これにより、バイオセンサ９０内の培地の流れを止めることができる。そして、センサ制御部１６４は、バイオセンサ９０を制御して、培地のグルコース濃度及び乳酸濃度を測定させる。バイオセンサ９０は、測定結果をコントローラ１６に送信する。

【0108】

その後、バイオセンサ９０を洗浄する（ステップＳ３７）。具体的に、図１９に示すように、クランプ制御部１６０は、第３廃液クランプ１４４を開状態に制御して、第３廃液流路７６における第３分岐部１１０と第３合流部１１２との間の部分を開放させる。また、クランプ制御部１６０は、第１導入クランプ１４８を開状態に制御して、第１導入流路１００を開放させる。また、ポンプ制御部１５８は、導入ポンプ１３６をオンにする。

【0109】

そうすると、洗浄液は、洗浄液収容部９２から第１導入流路１００、サンプリング流路９８及び第３廃液流路７６を介して廃液収容部２２に流れる。これにより、バイオセンサ９０が洗浄液によって洗浄される。

【0110】

次いで、図１６において、コントローラ１６は、バイオセンサ測定工程で測定された測定結果に基づいて細胞培養を終了するか否かを判定する（ステップＳ３８）。細胞培養を終了しないとコントローラ１６によって判定された場合（ステップＳ３８：ＮＯ）、校正工程（ステップＳ３９）が行われる。校正工程では、上述したバイオセンサ校正工程（ステップＳ１０）と同じ処理が行われる。そのため、校正工程の詳細な説明は省略する。校正工程の後、ステップＳ３５以降の処理が行われる。なお、校正工程は、省略してもよい。すなわち、校正工程は、必要な時にだけ行われる。

【0111】

細胞培養を終了するとコントローラ１６により判定された場合（ステップＳ３８：ＹＥＳ）、図４において、剥離工程が行われる（ステップＳ４０）。剥離工程では、図２０に示すように、クランプ制御部１６０は、第１廃液クランプ１４０を閉状態に制御して、第１廃液流路７２を閉塞する。また、コントローラ１６は、供給部１８を制御して、供給部１８から第１供給流路５２に剥離液を供給させる。この際、ポンプ制御部１５８は、第２供給ポンプ１３２及び第２循環ポンプ１３４をオフにする。

【0112】

そうすると、剥離液は、供給部１８から第１供給流路５２及び第１循環流路５４を介してバイオリアクタ２６に導かれる。バイオリアクタ２６において、剥離液は、各中空糸膜３６の内面から培養された細胞を剥離する。

【0113】

その後、図４において、回収工程が行われる（ステップＳ４１）。回収工程では、図２１に示すように、クランプ制御部１６０は、回収クランプ１３８を制御して、回収流路６０を開放させる。そうすると、第１循環流路５４内の細胞を含む液体が回収流路６０を介して回収容器２０に導かれる。これにより、細胞培養方法の動作フローは終了する。

【0114】

細胞培養方法は、上記の例に限定されない。図９において、バイオセンサ校正工程では、第２標準液測定工程を省略してもよい。この場合、ステップＳ２６では、センサ補正部１６６は、第１標準液測定工程の測定結果に基づいてバイオセンサ９０を補正する。また、図４において、細胞培養方法では、バイオセンサ校正工程及びセンサ部校正工程の少なくともいずれかを省略してもよい。さらに、細胞培養方法では、第３標準液測定工程を追加してもよい。すなわち、細胞培養方法において、標準液測定工程の数は適宜設定可能である。

【0115】

本実施形態は、以下の効果を奏する。

【0116】

細胞培養デバイス１２は、バイオリアクタ２６に接続された循環流路６８内の培地をバイオリアクタ２６内に流通させることにより細胞を培養する。細胞培養デバイス１２は、廃液流路６２と廃液収容部２２とを備える。廃液流路６２は、循環流路６８に繋がり循環流路６８を流通する液体を廃棄するための流路である。廃液収容部２２は、廃液流路６２から導かれた液体を収容する。廃液流路６２には、循環流路６８から廃液流路６２に導かれた培地を採取するサンプリング部３４が繋がっている。

【0117】

このような構成によれば、廃液流路６２にサンプリング部３４が繋がっており、バイオリアクタ２６から廃液収容部２２に向けて常に一方向のみに液体が流れている。そのため、バイオリアクタ２６内を無菌状態に維持するための無菌フィルタをサンプリング部３４に取り付ける必要がない。よって、細胞培養デバイス１２の構成を簡素にできる。また、無菌フィルタの目詰まりにより流路に陰圧が発生することがないため、サンプリング部３４内の液体が廃液流路６２を介して循環流路６８に逆流することを抑えることができる。

【0118】

サンプリング部３４は、サンプリング流路９８とバイオセンサ９０とを有する。サンプリング流路９８は、廃液流路６２に繋がっている。バイオセンサ９０は、サンプリング流路９８に取り付けられている。

【0119】

このような構成によれば、廃液流路６２を流通する培地をサンプリング流路９８に流入させてバイオセンサ９０に導くことができる。

【0120】

サンプリング流路９８は、第１端１０６と第２端１０８とを有する。第１端１０６は、廃液流路６２に繋がっている。第２端１０８は、廃液流路６２における第１端１０６と廃液収容部２２との間の部分に繋がっている。バイオセンサ９０は、培地と接触するようにサンプリング流路９８の途中部位に取り付けられている。

【0121】

このような構成によれば、バイオセンサ９０を流通した培地を廃液収容部２２に導くことができる。この場合、バイオセンサ９０を流通した培地を収容するための廃棄用の培地収容部をサンプリング流路９８に取り付ける必要がない。そのため、細胞培養デバイス１２の構成を簡素にできる。

【0122】

サンプリング部３４は、洗浄液収容部９２と第１導入流路１００とを有する。洗浄液収容部９２には、洗浄液が収容されている。第１導入流路１００は、サンプリング流路９８における第１端１０６とバイオセンサ９０との間の部分と洗浄液収容部９２とを互いに繋ぐ。

【0123】

このような構成によれば、洗浄液を洗浄液収容部９２から第１導入流路１００及びサンプリング流路９８を介してバイオセンサ９０に導くことができる。これにより、バイオセンサ９０に付着した培地を洗浄液によって洗浄することができる。よって、バイオセンサ９０の寿命を長く保つことができる。

【0124】

廃液流路６２における循環流路６８とサンプリング部３４との間の部分には、培地のガス成分の濃度を測定するガスセンサ８４が取り付けられている。

【0125】

ところで、ガスセンサ８４によって培地のガス成分の濃度を測定する際に、ガスセンサ８４の内部に洗浄液が混入していると、ガスセンサ８４の測定値は、大きく変化する。つまり、ガスセンサ８４によって、培地のガス成分の濃度を精度よく測定できない可能性がある。しかしながら、このような構成によれば、バイオセンサ９０を洗浄液で洗浄する際に、洗浄液がガスセンサ８４を流通することがない。つまり、ガスセンサ８４の内部に洗浄液が混入することがない。従って、ガスセンサ８４によって培地のガス成分の濃度を精度よく測定することができる。

【0126】

バイオリアクタ２６は、複数の中空糸膜３６と、複数の中空糸膜３６を収容するハウジング３８と、を含む。循環流路６８は、第１循環流路５４と第２循環流路５８とを有する。第１循環流路５４は、複数の中空糸膜３６の内孔である第１領域４０に連通する。第２循環流路５８は、複数の中空糸膜３６とハウジング３８との間の空間である第２領域４２に連通する。複数の中空糸膜３６の各々は、第１領域４０と第２領域４２との間で培地の交換が可能に構成されている。廃液流路６２は、第１廃液流路７２と、第２廃液流路７４と、第３廃液流路７６と、を有する。第１廃液流路７２は、第１循環流路５４に繋がっている。第２廃液流路７４は、第２循環流路５８に繋がっている。第３廃液流路７６は、廃液収容部２２に繋がっている。第３廃液流路７６は、第１廃液流路７２と第２廃液流路７４とが合流する中間合流部８２を含む。

【0127】

このような構成によれば、バイオリアクタ２６によって効率的に細胞培養することができる。

【0128】

サンプリング部３４は、第３廃液流路７６に繋がっている。

【0129】

このような構成によれば、第１領域４０を流通した培地と第２領域４２を流通した培地とのいずれかを選択してサンプリング部３４で採取することができる。

【0130】

サンプリング流路９８は、第３廃液流路７６に無菌接合されている。

【0131】

このような構成によれば、サンプリング流路９８と第３廃液流路７６との接合部分から細胞培養デバイス１２の内部に菌が混入することを抑えることができる。

【0132】

細胞培養システム１０は、細胞培養デバイス１２と、支持装置１４とを備える。支持装置１４には、細胞培養デバイス１２が取り外し可能に取り付けられる。細胞培養デバイス１２の流路を構成する壁部は、可撓性を有する。支持装置１４は、当該壁部の外面を押圧して細胞培養デバイス１２の流路を閉塞させる複数のクランプ１２６を有する。

【0133】

このような構成によれば、細胞培養デバイス１２にクランプ１２６を組み込む必要がないため、細胞培養デバイス１２の構成を簡素にできる。つまり、使い捨て品である細胞培養デバイス１２の製造コストを低下させることができる。

【0134】

細胞培養システム１０において、複数のクランプ１２６は、第３廃液クランプ１４４とサンプリングクランプ１４６とを含む。第３廃液クランプ１４４は、セット状態で、第３廃液流路７６における第１端１０６と第２端１０８との間の部分に位置する。サンプリングクランプ１４６は、セット状態で、サンプリング流路９８における第１端１０６とバイオセンサ９０との間の部分に位置する。

【0135】

このような構成によれば、第３廃液クランプ１４４を閉状態にするとともにサンプリング流路９８を開状態にすることにより、第３廃液流路７６の培地をバイオセンサ９０に流通させることができる。また、第３廃液クランプ１４４を開状態にするとともにサンプリングクランプ１４６を閉状態にすることにより、第３廃液流路７６の培地をバイオセンサ９０に流通させることなく廃液収容部２２に導くことができる。

【0136】

本発明において、センサ部３２は、第３廃液流路７６ではなくサンプリング流路９８に取り付けられてもよい。サンプリング部３４は、第３廃液流路７６ではなく、第１廃液流路７２及び第２廃液流路７４のいずれかに繋がっていてもよい。この場合であっても、上述したサンプリング部３４と同様の効果を奏する。サンプリング部３４が第１廃液流路７２に繋がっている場合、サンプリング部３４は、第１領域４０を流通した培地を採取することができる。サンプリング部３４が第２廃液流路７４に繋がっている場合、サンプリング部３４は、第２領域４２を流通した培地を採取することができる。

【0137】

細胞培養デバイス１２は、培地のグルコース濃度と乳酸濃度とを測定する校正用のセンサを有してもよい。この場合、バイオセンサ校正工程において、センサ補正部１６６は、校正用のセンサの測定値に基づいてバイオセンサ９０の測定精度（測定感度）を補正する。そのため、細胞培養デバイス１２において、第１標準液収容部９４、第２標準液収容部９６、第２導入流路１０２及び第３導入流路１０４を省略することができる。

【0138】

図２２に示すように、上記の細胞培養デバイス１２において、第３廃液流路７６における第３分岐部１１０とセンサ部３２との間の部分には、逆止弁１７０が取り付けられてもよい。逆止弁１７０は、液体の廃液収容部２２に向かう方向の流通を許可し、且つ液体の循環流路６８に向かう方向の流通を阻止する逆止弁１７０が取り付けられてもよい。逆止弁１７０は、廃液流路６２におけるサンプリング部３４が繋がっている部分（第３分岐部１１０）よりも上流側であれば、どの位置に取り付けられてもよい。

【0139】

図２２の変形例において、廃液流路６２のうちサンプリング部３４が繋がっている部分（第３分岐部１１０）よりも上流側には、液体の廃液収容部２２に向かう方向の流通を許可し、且つ液体の循環流路６８に向かう方向の流通を阻止する逆止弁１７０が取り付けられている。

【0140】

このような構成によれば、サンプリング部３４からバイオリアクタ２６への菌の混入リスクを逆止弁１７０によって低減することができる。

【0141】

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。

【0142】

上記実施形態は、バイオリアクタ（２６）に接続された循環流路（６８）内の培地を前記バイオリアクタ内に流通させることにより細胞を培養する細胞培養デバイス（１２）であって、前記循環流路に繋がり当該循環流路を流通する液体を廃棄するための廃液流路（６２）と、前記廃液流路から導かれた前記液体を収容する廃液収容部（２２）と、を備え、前記廃液流路には、前記循環流路から当該廃液流路に導かれた前記培地を採取するサンプリング部（３４）が繋がっている、細胞培養デバイスを開示している。

【0143】

上記の細胞培養デバイスにおいて、前記サンプリング部は、前記廃液流路に繋がったサンプリング流路（９８）と、前記サンプリング流路に取り付けられたバイオセンサ（９０）と、を有してもよい。

【0144】

上記の細胞培養デバイスにおいて、前記サンプリング流路は、前記廃液流路に繋がった第１端（１０６）と、前記廃液流路における前記第１端と前記廃液収容部との間の部分に繋がった第２端（１０８）と、を有し、前記バイオセンサは、前記培地と接触するように前記サンプリング流路の途中部位に取り付けられてもよい。

【0145】

上記の細胞培養デバイスにおいて、前記サンプリング部は、洗浄液が収容された洗浄液収容部（９２）と、前記サンプリング流路における前記第１端と前記バイオセンサとの間の部分と前記洗浄液収容部とを互いに繋ぐ導入流路（１００）と、を有してもよい。

【0146】

上記の細胞培養デバイスにおいて、前記廃液流路における前記循環流路と前記サンプリング部との間の部分には、前記培地のガス成分の濃度とｐＨとの少なくともいずれかを測定するセンサ部（３２）が取り付けられてもよい。

【0147】

上記の細胞培養デバイスにおいて、前記バイオリアクタは、複数の中空糸膜（３６）と、前記複数の中空糸膜を収容するハウジング（３８）と、を含み、前記循環流路は、前記複数の中空糸膜の内孔である第１領域（４０）に連通する第１循環流路（５４）と、前記複数の中空糸膜と前記ハウジングとの間の空間である第２領域（４２）に連通する第２循環流路（５８）と、を有し、前記複数の中空糸膜の各々は、前記第１領域と前記第２領域との間で前記培地の交換が可能に構成され、前記廃液流路は、前記第１循環流路に繋がった第１廃液流路（７２）と、前記第２循環流路に繋がった第２廃液流路（７４）と、前記廃液収容部に繋がった第３廃液流路（７６）と、を有し、前記第３廃液流路は、前記第１廃液流路と前記第２廃液流路とが合流する中間合流部（８２）を含んでもよい。

【0148】

上記の細胞培養デバイスにおいて、前記サンプリング部は、前記第３廃液流路に繋がってもよい。

【0149】

上記の細胞培養デバイスにおいて、前記廃液流路のうち前記サンプリング部が繋がっている部分よりも上流側には、前記液体の前記廃液収容部に向かう方向の流通を許可し、且つ前記液体の前記循環流路に向かう方向の流通を阻止する逆止弁（１７０）が取り付けられてもよい。

【0150】

上記の細胞培養デバイスにおいて、前記サンプリング部と前記廃液流路とは、無菌接合されてもよい。

【0151】

上記実施形態は、上述した細胞培養デバイスと、前記細胞培養デバイスが取り外し可能に取り付けられる支持装置（１４）と、を備えた細胞培養システム（１０）であって、前記細胞培養デバイスの流路を構成する壁部は、可撓性を有し、前記支持装置は、前記壁部の外面を押圧して前記細胞培養デバイスの前記流路を閉塞させる複数のクランプ（１２６）を有する、細胞培養システムを開示している。

【0152】

上記の細胞培養システムにおいて、前記サンプリング部は、前記廃液流路に繋がったサンプリング流路と、前記サンプリング流路に取り付けられたバイオセンサと、を有し、前記サンプリング流路は、前記廃液流路に繋がった第１端と、前記廃液流路における前記第１端と前記廃液収容部との間の部分に繋がった第２端と、を有し、前記バイオセンサは、前記培地と接触するように前記サンプリング流路の途中部位に取り付けられ、前記複数のクランプは、前記細胞培養デバイスを前記支持装置に取り付けたセット状態で、前記廃液流路における前記第１端と前記第２端との間の部分に位置する廃液クランプ（１４４）と、前記セット状態で、前記サンプリング流路における前記第１端と前記バイオセンサとの間の部分に位置するサンプリングクランプ（１４６）と、を含んでもよい。

【符号の説明】

【0153】

１０…細胞培養システム１２…細胞培養デバイス
１４…支持装置２２…廃液収容部
２６…バイオリアクタ３４…サンプリング部
３６…中空糸膜３８…ハウジング
４０…第１領域４２…第２領域
５４…第１循環流路５８…第２循環流路
６２…廃液流路６８…循環流路
７２…第１廃液流路７４…第２廃液流路
７６…第３廃液流路８２…中間合流部
８４…ガスセンサ９０…バイオセンサ
９２…洗浄液収容部９８…サンプリング流路
１００…第１導入流路（導入流路）１０６…第１端
１０８…第２端１２６…クランプ
１４４…第３廃液クランプ（廃液クランプ）
１４６…サンプリングクランプ

【図1】