JP2004008111A - 培地製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】培養に必要な培地構成成分を適正な割合で必要量だけ、培養に適した状態で自動的に提供する。
【解決手段】骨髄細胞を培養するための培地を構成する各培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを別々に貯留する複数の成分貯留容器２と、各成分貯留容器２内の培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを計量して供給する成分供給手段５と、供給された複数の培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを混合する成分混合部３と、骨髄細胞の培養に使用する骨髄液量を入力させる入力手段７と、入力された骨髄液量に基づいて、各培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃの供給量を決定し、前記成分供給手段５に供給指令を与える供給指令手段６とを備える培地製造装置１を提供する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、細胞を培養する際に使用する培地を製造する培地製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、骨腫瘍摘出や外傷等により生じた骨欠損部等の生体組織欠損部に、骨補填材等の生体組織補填材を補填することにより、骨等の生体組織を再生させて生体組織欠損部を修復することが可能になってきている。骨補填材としては、ハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）やリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）が知られているが、体内に異物を残さないとする考え方から、例えば、β−ＴＣＰのようなリン酸カルシウム多孔体からなる足場材が使用される。β−ＴＣＰを骨欠損部の骨細胞に接触させておくと、破骨細胞がβ−ＴＣＰを食べ、骨芽細胞が新しい骨を形成する、いわゆるリモデリングが行われる。すなわち、骨欠損部に補填された骨補填材は、経時的に自家骨に置換されていくことになる。
【０００３】
一方、術後の骨欠損部の修復速度を高めるために、骨補填材をそのまま用いるのではなく、患者から採取した骨髄液を骨補填材に付与して骨欠損部に補填することが行われている。この場合に、間葉系幹細胞を多く含む骨髄液を患者から採取し、骨補填材をこの骨髄液に浸した後に、骨欠損部に補填する。また、単に骨補填材を骨髄液に浸すだけでは、充分な量の間葉系幹細胞を骨補填材に付着させることができないという問題がある。このため、充分な量の間葉系幹細胞を骨補填材に付着させるべく、抽出した骨髄液を培養することにより、増殖した間葉系幹細胞を骨補填材に付着させることが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、骨髄液を培養するには、培養に際して、作業者が複数の培地構成成分を収容した容器を開封し、必要量ずつ計量して、培養容器内に供給することにより、骨髄液を培養するための培地を製造していた。そして、そのようにして製造された培地を攪拌しながら、培養に適した温度まで昇温した後に、該培地内に骨髄液を注入することにより、培養を開始することとしていた。
【０００５】
しかしながら、培地構成成分の内、血清のような生体材料からなる培地構成成分は冷凍保存されているものも含まれ、このような培地構成成分は培地の製造に先立って、解凍処理および加熱処理を行う必要がある。また、一旦解凍し加熱した培地構成成分を再度冷凍処理することは好ましくないため、培地構成成分を有効利用するためには、解凍後加熱前に適正な計量を行う必要がある。
【０００６】
さらに、多量の骨髄液を培養する場合には、各骨髄液毎に作業者が調製していたのでは間に合わず、自動化することが望まれている。また、各培地構成成分に細菌や真菌等が混入しないように保存し、混合に際しても侵入しないように注意する必要もある。
【０００７】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、培養に必要な培地構成成分を適正な割合で必要量だけ、培養に適した状態で自動的に提供することができる培地製造装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、細胞を培養するための培地を構成する各培地構成成分を別々に貯留する複数の成分貯留容器と、各成分貯留容器内の培地構成成分を計量して供給する成分供給手段と、供給された複数の培地構成成分を混合する成分混合部と、細胞の培養に使用する体液量を入力させる入力手段と、入力された体液量に基づいて、各培地構成成分の供給量を決定し、前記成分供給手段に供給指令を与える供給指令手段とを備える培地製造装置を提供する。
【０００９】
この発明によれば、入力手段によって細胞の培養に使用する体液量が入力されると、入力された体液量に基づいて、供給指令手段の作動により、各培地構成成分の供給量が決定され、成分供給手段の作動により、複数の成分貯留容器内に貯留されている複数の培地構成成分が成分混合部に供給されて混合されることになる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の培地製造装置において、前記成分貯留容器に、内部に貯留している各培地構成成分を冷蔵する冷蔵手段が備えられている培地製造装置を提供する。
この発明によれば、各成分貯留容器内に貯留されている各培地構成成分が、冷蔵手段の作動により、所定の温度に冷蔵されて保存されている。したがって、成分供給手段の作動により、適正な供給量だけ簡易に供給することが可能となる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の培地製造装置において、前記成分供給手段または前記成分混合部に、培地構成成分を培養温度近傍まで暖める加温手段が備えられている培地製造装置を提供する。
この発明によれば、加温手段の作動により、培地構成成分が培養温度近傍まで暖められるので、成分混合部において混合された状態の培地を、成分混合部に供給されるまでの間、または、成分混合部において、培地構成成分を培養温度近傍まで暖めて、そのまま培養に使用できる状態で提供することが可能となる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の培地製造装置において、前記成分貯留容器内および／または前記成分混合部内に、培地構成成分を攪拌する攪拌手段が備えられている培地製造装置を提供する。
この発明によれば、成分貯留容器内に貯留されている培地構成成分および／または成分混合部内に混合された培地構成成分が攪拌手段によって攪拌されるので、保存中ににおける培地構成成分の分離や、温度や混合むらを生ずることを防止して、均一な培地を提供することができる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の培地製造装置において、前記成分供給手段が、前記成分貯留容器に接続するチューブに取り付けられたローラポンプからなる培地製造装置を提供する。
この発明によれば、成分供給手段をローラポンプにより構成することによって、培地構成成分を供給しないときにはチューブを潰して成分貯留容器につながる経路を遮断し、成分貯留容器内への細菌等の侵入を防止することが可能となる。また、培地構成成分を供給するときには、ローラポンプの作動により、正確に計量しながら各培地構成成分を成分混合部内に供給することが可能となる。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の培地製造装置において、細胞の培養に使用する体液の活性度に関連する情報を入力する活性度情報入力手段を備えるとともに、前記成分貯留容器に、成長因子を含有する培地構成成分が貯留され、前記供給指令手段が、前記体液の活性度に応じて成長因子を含有する培地構成成分の供給比率を決定する培地製造装置を提供する。
【００１５】
この発明によれば、活性度情報入力手段の作動により、体液の活性度に関連する情報が入力される。体液の活性度に関する情報としては、体液の活性度そのものの他、年齢や性別等、体液の活性度を間接的に示す任意の情報でよい。そして、活性度が低いときには、供給指令手段の作動により、成長因子の供給比率が比較的高いに決定され、成分供給手段の作動により成分混合部内に、比較的多くの成長因子を含有する培地が製造されることになる。また、活性度が高いときには、培地内の成長因子の供給比率が比較的低く抑えられることになる。その結果、体液の活性度によらず、充分な量の細胞を培養し得る培地が製造されることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態に係る培地製造装置について、図１を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る培地製造装置１は、図１に示されるように、培地を構成するために必要な複数の液状の成分、すなわち、複数の培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃをそれぞれ別々に貯留する複数の容器２（成分貯留容器）と、該容器２に貯留されている各培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを混合するための成分混合部３と、これら容器２と成分混合部３とをそれぞれ接続する供給用チューブ４と、該供給用チューブ４の各々の途中位置に設けられたローラポンプ５（成分供給手段）と、これらローラポンプ５に駆動指令を与える制御手段６（供給指令手段）と、該制御手段６に接続されたキーボード等の入力手段７とを備えている。
【００１７】
前記容器２は、密封容器であって、前記供給用チューブ４のみによって外部と連絡している。容器２には、例えば、培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃとして、ＭＥＭ（Ｍｉｎｉｍａｌ　Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　Ｍｅｄｉｕｍ：最小必須培地）、ＦＢＳ（Ｆｅｔａｌ　Ｂｏｖｉｎｅ　Ｓｅｒｕｍ：ウシ胎児血清）、抗生剤がそれぞれ収容されている。これら容器２は、冷蔵装置８（冷蔵手段）内に収容されており、例えば、４℃に保持されている。各容器２には、図示しない攪拌手段が設けられ、容器２内の培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを適度に攪拌するようになっている。抗生剤は、例えば、ペニシリン系抗生物質である。
【００１８】
前記成分混合部３は、例えば、各容器２から供給される培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを一旦受け入れる受け皿である。また、この成分混合部３には、内部に供給された培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを適度に攪拌する攪拌手段が設けられている（図示略）。また、この成分混合部３は、例えば、ヒータのような加温手段９に搭載されており、受け入れた培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを適当な温度、例えば、培養に必要な培養温度（例えば、３７℃）まで暖めることができるようになっている。
【００１９】
前記ローラポンプ５は、供給用チューブ４の途中位置に設けられた柔軟な弾性チューブ１０の径方向外方に接触状態に配置されたローラ１１を備え、作動させられていない状態では、弾性チューブ１０を径方向に押し潰して、容器２から成分混合部５への経路を遮断している。また、ローラ１１が制御手段６からの駆動指令に応じて回転させられることにより、ローラ１１の回転数に応じた供給量で、培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを成分混合部３に向けて供給することができるようになっている。
【００２０】
前記制御手段６は、例えば、コンピュータであって、入力手段７であるキーボードから入力された駆動命令と、培養すべき体液としての骨髄液量とに応じて、各容器２から供給すべき培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃの供給量を決定し、ローラポンプ５へ駆動指令を送るようになっている。制御手段６には、ＭＥＭとＦＢＳと抗生剤との配合割合が、例えば、８４：１５：１のように記憶されており、入力手段７から入力された培養すべき骨髄液量に応じて求められた培地の総量と上記配合割合とに基づいて各培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃの供給量が求められるようになっている。
【００２１】
このように構成された本実施形態に係る培地製造装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る培地製造装置１により培地を製造する場合には、まず、採取された骨髄液量あるいは採取すべき骨髄液量を入力手段７から入力する。これにより、制御手段６において、入力された骨髄液量からその量の骨髄液を培養するために必要な培地の総量が演算される。また、制御手段６には、培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合が記憶されているので、算出された培地の総量に配合割合を乗算することによって、各培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃの供給量が演算される。
【００２２】
演算された供給量に基づいて、制御手段６から、各供給用チューブ４に設けられているローラポンプ５に供給指令が出力される。これに基づいてローラポンプ５のローラ１１が駆動され、該ローラ１１の回転数に応じた量の培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃが各容器２から成分混合部３へ供給されることになる。各容器２は冷蔵装置８内に保持されているので、各容器２内の培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃは、適正な保存温度に保持されている。また、容器２には攪拌手段が設けられているので、容器２内に貯留している培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃは均一な状態で保持されている。したがって、各培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃは、適正な供給量だけ成分混合部３に供給されることにより、培養に必要な量の培地が成分混合部３内に貯留されることになる。
【００２３】
また、成分混合部３には、加温手段９が設けられているので、成分混合部３内に供給された培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃは、加温手段９の作動によって、例えば、３７℃まで暖められる。さらに、成分混合部３には攪拌手段が設けられているので、該成分混合部３において混合された培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃは、攪拌されることにより、濃度および温度にむらが生じないように均一に攪拌され、これによって、そのまま培養に使用することができる均質かつ適温の培地が製造されることになる。
【００２４】
このように、本実施形態に係る培地製造装置１によれば、培養したい骨髄液量を入力するだけで、その骨髄液を培養するのに適した均質かつ適温の培地が製造されるので、多量の骨髄液を培養する場合においても、簡易に培地を製造して手間を省くことができる。
また、容器２内に保存状態に配されている各培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃは、ロータポンプ５によって外部との接触を遮断されているので、容器２内に細菌や真菌等が侵入することが阻止され、清潔な培地を常に提供することが可能となる。
さらに、培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを収容する容器２が冷蔵装置８によって冷蔵されているので、長期にわたって保存しても、成分の変質が抑制され、かつ、混合に際して解凍する手間と時間を省くことができる。
【００２５】
なお、上記実施形態においては、ＭＥＭとＦＢＳと抗生剤との配合割合が、例えば、８４：１５：１となることとしたが、これに代えて、ＭＥＭ：ＦＢＳ：抗生剤＝８０〜９０：５〜１０：０．１〜５となるようにしてもよい。
また、培地構成成分Ａ，Ｂ，ＣをＭＥＭとＦＢＳと抗生剤の３成分からなるものとして説明したが、これに代えて他の培地構成成分、あるいは、追加の培地構成成分を採用することにしてもよい。特に、成長因子、例えば、サイトカイン、濃縮血小板、ＢＭＰ、ＦＧＦ、ＴＧＦ−β、ＩＧＦ、ＰＤＧＦ、ＶＥＧＦ、ＨＧＦやこれらを複合させたもの等の成長に寄与する物質を培地構成成分として混合することにしてもよい。また、エストロゲン等のホルモン剤や、ビタミン等の栄養剤を混合することにしてもよい。
【００２６】
この場合に、培養すべき骨髄液の活性度に応じて、これらの成長因子やホルモン剤もしくは栄養剤の配合割合を決定することにしてもよい。例えば、入力手段７であるキーボードから骨髄液の活性度に関連する情報、例えば、年齢や性別、既往症のような情報を入力させ、これらに応じて割り出した骨髄液の活性度に応じて混入すべき成長因子等の配合割合を決定してもよい。これにより、骨髄液の活性度が低い場合においても、充分な量の培養細胞を得ることができる培地を製造することが可能となる。
【００２７】
また、培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを暖める加温手段９を成分混合部３に設けることにしたが、これに代えて、各培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを成分混合部３に供給する供給用チューブ４の途中位置に設けることにしてもよい。また、成分供給手段として、ロータポンプ５を採用したが、これに代えて、他のポンプ等の成分供給手段を採用してもよい。また、貯留状態において、成分の分離や濃度、温度のむらが生ずる虞のない培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃに関しては、攪拌手段を設けなくてもよい。また、複数の培地構成成分Ａ，Ｂ，Ｃを混合する成分混合部３として受け皿を採用したが、これに代えて、培養皿を直接配置することができるようにしてもよい。また、骨髄液量や活性度に関する情報を入力する入力手段７としてコンピュータに付属するキーボードを例示したが、これに代えて、音声入力やバーコード入力等、任意の入力手段を採用してもよい。また、抗生剤として、ペニシリン系抗生物質を採用したが、これに代えて、セフェム系、マクロライド系、テトラサイクリン系、ホスホマイシン系、アミノグリコシド系、ニューキノロン系等任意の抗生物質を採用することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態においては、培養すべき体液として骨髄液を例示して説明したが、これに代えて、末梢血や臍帯血を用いてもよい。また、この明細書においては、ＥＳ細胞、体性幹細胞、間葉系幹細胞、骨細胞や軟骨細胞等の体細胞が含まれる液も便宜上体液と呼ぶことにする。さらに、細胞としては、自家細胞の他、他家細胞でもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る培地製造装置によれば、骨髄液量を入力するだけで、その骨髄液の培養に必要な培地を製造するので、作業者の手間を省くことができ、多量の培地を簡易に製造することができるという効果を奏する。
また、容器に個別に収容した複数の培地構成成分を使用に際して適正な配合割合で混合するので、培養に適した新鮮な培地を簡易に提供することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る培地製造装置を示す模式図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ，Ｃ　培地構成成分
１　培地製造装置
２　容器（成分貯留容器）
３　成分混合部
４　供給用チューブ（チューブ）
５　ローラポンプ（成分供給手段）
６　制御手段（供給指令手段）
７　キーボード（入力手段、活性度情報入力手段）
８　冷蔵装置（冷蔵手段）
９　加温手段

Claims (6)

1. 培地を構成する各培地構成成分を別々に貯留する複数の成分貯留容器と、
   各成分貯留容器内の培地構成成分を計量して供給する成分供給手段と、
   供給された複数の培地構成成分を混合する成分混合部と、
   培養に使用する体液量を入力させる入力手段と、
   入力された体液量に基づいて、各培地構成成分の供給量を決定し、前記成分供給手段に供給指令を与える供給指令手段とを備える培地製造装置。
2. 前記成分貯留容器に、内部に貯留している各培地構成成分を冷蔵する冷蔵手段が備えられている請求項１に記載の培地製造装置。
3. 前記成分供給手段または前記成分混合部に、培地構成成分を培養温度近傍まで暖める加温手段が備えられている請求項１または請求項２に記載の培地製造装置。
4. 前記成分貯留容器内および／または前記成分混合部内に、培地構成成分を攪拌する攪拌手段が備えられている請求項１から請求項３のいずれかに記載の培地製造装置。
5. 前記成分供給手段が、前記成分貯留容器に接続するチューブに取り付けられたローラポンプからなる請求項１から請求項４のいずれかに記載の培地製造装置。
6. 培養に使用する体液の活性度に関連する情報を入力する活性度情報入力手段を備えるとともに、
   前記成分貯留容器に、成長因子を含有する培地構成成分が貯留され、
   前記供給指令手段が、前記体液の活性度に応じて成長因子を含有する培地構成成分の供給比率を決定する請求項１から請求項５のいずれかに記載の培地製造装置。

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