JP2007222064A - ホローファイバー型培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】培養対象物の播種から回収までの各操作を無菌化、自動化かつ迅速化した培養装置を提供する。
【解決手段】ホローファイバー培養器と、下記（ａ）から（ｄ）のいずれか１つ以上の回路とを有する、ホローファイバー型培養装置。
（ａ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内から培養液を廃棄する培養液廃棄回路
（ｂ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内の前記培養対象物を洗浄する培養対象物洗浄回路
（ｃ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内においてホローファイバーから前記培養対象物を剥離する培養対象物剥離回路
（ｄ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内から前記培養対象物を回収する培養対象物回収回路
【選択図】図１

Description

本発明は、動物細胞などをホローファイバー型培養器で培養する装置に関する。詳細には、細胞播種から細胞回収までの各操作を無菌化かつ自動化した培養装置に関する。

バイオプロセスにおける膜の利用は、従来、菌体分離や産生物の回収が主であった。しかしながら、近年、膜の精密な分画性能や材質の特性を積極的に利用した装置として、ホローファイバー培養器（下記、特許文献１及び２を参照）を用いた培養装置（下記、特許文献３を参照）が開発されている。

従来のホローファイバー型培養装置は、主にホローファイバー培養器と該培養器にポンプなどで培養液を連続的に供給する流路とを有する。ホローファイバー培養器は、複数のホローファイバー（中空糸）が束ねられた中空糸束を有する。中空糸束を構成する各ファイバーは栄養素や産生物を透過する孔を有し、ホローファイバー培養器の内部空間を、ファイバー内領域とファイバー外領域とに分割する。

このホローファイバー培養器において、培養液は例えば培養器の外部からポンプなどでファイバー内領域に供給される。供給された培養液は、ファイバー壁を透過してファイバー外領域に流出し、ファイバー外領域におけるファイバー表面に付着状態で、またはファイバー外領域に浮遊状態で保持されている細胞又は微生物へ栄養素を供給する。

このホローファイバー培養器を用いた培養装置は、蛋白産生組換え細胞を高密度に培養することが可能であり、培地中に産生される蛋白質の濃度は静置培養やタンク培養と比較して１０〜１００倍となるため、効率的な蛋白生産に有用である。また、培養装置の大きさについても、タンク培養と比較すると小規模なため、微生物汚染のリスクも小さいなどの特徴を有する。

特開平３−１０３１７０号公報 特開昭６２−１６３６８７号公報 特開平５−２７６９２２号公報

しかしながら、従来のホローファイバー型培養装置は、培養した細胞、特に付着性細胞を効率良く回収できなかった。付着性細胞用にファイバー表面に適当なコーティングを施した培養器や付着性細胞の足場となる担体とファイバーとを組み合わせた培養器は存在するが、細胞回収は手作業によって行われる。大量に細胞を回収するためには、大量の培養器における培養液交換及び細胞剥離の作業を短時間に行う必要があり、多くの熟練技術者の手間が必要になる。また、このような手作業の細胞回収では、クリーン度が十分に管理された操作スペースが必要となり、この条件が満たされない場合、微生物汚染のリスクが非常に大きい。

本発明は、上述状況に鑑みてなされたもので、培養対象物の播種から回収までの各操作を無菌化、自動化かつ迅速化した培養装置を提供する。

［１］ ホローファイバー培養器と、下記（ａ）から（ｄ）のいずれか１つ以上の回路とを有する、ホローファイバー型培養装置。
（ａ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内から培養液を廃棄する培養液廃棄回路
（ｂ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内の前記培養対象物を洗浄する培養対象物洗浄回路
（ｃ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内においてホローファイバーから前記培養対象物を剥離する培養対象物剥離回路
（ｄ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内から前記培養対象物を回収する培養対象物回収回路

［２］ 前記培養液廃棄回路は、廃棄物を収容する廃棄容器と、前記ホローファイバー培養器の中に気体又は流体を供給する供給手段と、前記気体又は流体により前記ホローファイバー培養器の中から排出された培養液を前記廃棄容器へ廃棄する廃棄手段とを有する、
［１］に記載するホローファイバー型培養装置。

［３］ 前記培養対象物洗浄回路は、廃棄物を収容する廃棄容器と、前記培養対象物を洗浄する洗浄剤を収容する洗浄剤容器と、前記洗浄剤容器から前記ホローファイバー培養器の中に前記洗浄剤を供給する供給手段と、前記ホローファイバー培養器の中から排出された洗浄剤を前記廃棄容器へ廃棄する廃棄手段とを有する、
［１］又は［２］に記載するホローファイバー型培養装置。

［４］ 前記培養対象物剥離回路は、廃棄物を収容する廃棄容器と、前記培養対象物を前記ホローファイバーから剥離する剥離剤を収容する剥離剤容器と、前記剥離剤容器から前記ホローファイバー培養器の中に前記剥離剤を供給する供給手段と、前記ホローファイバー培養器の中から排出された剥離剤を前記廃棄容器へ廃棄する廃棄手段とを有する、
［１］ないし［３］のいずれかに記載するホローファイバー型培養装置。

［５］ 前記培養対象物剥離回路は、前記ホローファイバー培養器を振動させる振動手段を有する、
［１］ないし［４］のいずれかに記載するホローファイバー型培養装置。

［６］ 前記培養対象物回収回路は、培養対象物を回収する培養対象物容器と、前記ホローファイバー培養器の中に気体又は流体を供給する供給手段と、前記気体又は流体により前記ホローファイバー培養器から排出された培養対象物を前記培養対象物容器へ回収する回収手段とを有する、
［１］ないし［５］のいずれかに記載するホローファイバー型培養装置。

［７］ 前記気体又は流体を供給する供給手段は、圧縮気体を供給する供給手段である、
［２］又は［６］に記載するホローファイバー型培養装置。

［８］ 前記洗浄剤を供給する供給手段は、前記ホローファイバー培養器におけるファイバー内領域とファイバー外領域とに前記洗浄剤を供給する、
［３］に記載するホローファイバー型培養装置。

［９］ 前記剥離剤を供給する供給手段は、前記ホローファイバー培養器におけるファイバー内領域とファイバー外領域とに前記剥離剤を供給する、
［４］に記載するホローファイバー型培養装置。

［１０］ 前記振動手段は、前記ホローファイバー培養器の周囲に所定の間隔で設けられた複数のピストンと、該ピストンのそれぞれに圧縮気体を供給して前記ピストンを駆動する手段とを有する、
［５］に記載するホローファイバー型培養装置。

［１１］ 更に、前記ホローファイバー培養器を任意の角度に傾斜させる傾斜手段を有する、
［１］ないし［１０］のいずれかに記載するホローファイバー型培養装置。

［１２］ 前記ホローファイバー培養器は、付着性細胞用のホローファイバー培養器である、
［１］ないし［１１］のいずれかに記載するホローファイバー型培養装置。

本発明に係るホローファイバー型培養装置の好ましい態様によれば、ホローファイバー培養器内の培養液を迅速且つ自動的に交換することができる。また、この好ましい態様によれば、培養された培養対象物を無菌的かつ自動的に回収することができる。したがって、複数のホローファイバー型培養装置の管理を省力化するのに有効である。さらに、洗浄剤又は剥離剤をファイバー内外の両領域へ供給する態様では、培養対象物が存在する領域のみへ洗浄剤又は剥離剤を供給する場合よりも、洗浄効率又は剥離効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態に係るホローファイバー型培養装置について図面を参照しながら説明する。

＜ホローファイバー型培養装置の装置構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るホローファイバー型培養装置を示す概略構成図である。また、図２は、振動手段を設置したホローファイバー培養器を示す概略構成図であり、図２（ａ）はこのホローファイバー培養器の概略側面図であり、図２（ｂ）はこのホローファイバー培養器の概略断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態に係るホローファイバー型培養装置は、廃棄物を収容する廃棄容器１と、培養液を収容する培養液供給容器２と、組換え蛋白などの産生物質を回収する産生物質回収容器３と、血清成分などを補充する培養液補充物質供給容器４と、培養された細胞などを回収する培養対象物回収容器５と、培養対象物をホローファイバーから剥離する剥離剤を収容する剥離剤容器６と、培養対象物を洗浄する洗浄剤を収容する洗浄剤容器７と、培養に最適な培養液に調整する培養液調製容器８と、ファイバー外領域の液量を調整するファイバー外液量調整容器９と、気液分離容器１０と、循環ポンプ１１と、ホローファイバー培養器３８と、振動手段３９と、圧縮空気供給口３０とを有し、各構成要素はチューブや配管及び制御弁などにより相互に接続されている。

ホローファイバー培養器３８は、複数のホローファイバー（中空糸）が束ねられた中空糸束を有する。中空糸束を構成する各ファイバーは栄養素や産生物を透過する孔を有し、ホローファイバー培養器３８の内部空間を、ファイバー内領域とファイバー外領域とに分割する。ファイバー内領域は出入口３８ａ及び３８ｂを有し、ファイバー外領域は出入口３８ｃ，３８ｄを有する。

なお、ホローファイバー培養器３８としては、公知のものを適宜使用することができ、例えば、浮遊性細胞用の培養器であっても付着性細胞用の培養器であってもよい。好ましくは、付着性細胞用の培養器である。また、ホローファイバー培養器３８は無菌処理されていることが好ましい。更に、培養の初期段階において培養対象物を培養器内へ分散させるため、ホローファイバー培養器３８を任意の角度に傾斜させる傾斜手段を備えていることが好ましい。

第１ピンチ弁の一方２１ａは、ホローファイバー培養器３８のファイバー内領域の出入口３８ｂとホローファイバー培養器３８のファイバー外領域の出入口３８ｃあるいは廃棄容器１とを接続する流路を開閉する。また、第１ピンチ弁の他方２１ｂは、ファイバー内領域の出入口３８ｂと培養液調製容器８とを接続する流路を開閉する。

第２ピンチ弁の一方２２ａは、ファイバー外領域の出入口３８ｃと廃棄容器１とを接続する流路を開閉する。第２ピンチ弁の他方２２ｂは、ファイバー外領域の出入口３８ｃと培養液補充物質供給容器４とを接続する流路を開閉する。

第３ピンチ弁２３は、ファイバー外領域の出入口３８ｄと培養対象物回収容器５とを接続する流路を開閉する。第４ピンチ弁２４は、ファイバー内領域の出入口３８ａとファイバー外領域の出入口３８ｄとを接続する流路を開閉する。

第５ピンチ弁の一方２５ａは、剥離剤容器６と第６ピンチ弁の一方２６ａとを接続する流路を開閉する。第５ピンチ弁の他方２５ｂは、洗浄剤容器７と第６ピンチ弁の一方２６ａとを接続する流路を開閉する。第６ピンチ弁の一方２６ａは、第５ピンチ弁２５から第７ピンチ弁の一方２７ａとを接続する流路を開閉する。第６ピンチ弁の他方２６ｂは、培養液供給容器２と第７ピンチ弁の一方２７ａとを接続する流路を開閉する。第７ピンチ弁の一方２７ａは、第６ピンチ弁２６と循環ポンプ１１とを接続する流路を開閉し、第７ピンチ弁の他方２７ｂは、培養液調製容器８と循環ポンプ１１とを接続する流路を開閉する。

ファイバー外領域の出入口３８ｃは、ファイバー内外送液ポンプ１２を介してファイバー外液量調整容器９と接続されている。ファイバー内外送液ポンプ１２は、設定された所定の時間ごとに送液方向を反転することにより、ホローファイバーの表面を介して強制的に液性成分を交換する。これにより、ファイバー外領域は細胞などの培養対象物の培養に適した均一な環境になる。ファイバー内外送液ポンプ１２の送液速度及び送液時間は、培養対象物の培養に合わせて任意に設定することができる。ファイバー外液量調整容器９は、上限液面センサー２８及び下限液面センサー２９を備え、ポンプ流量の変動によりファイバー外領域の液量が極端に変動することを防ぐ。

培養液補充物質供給容器４とファイバー外領域の出入口３８ｃとは、ファイバー外ポンプ１３を介して、培養液補充物質供給容器４からファイバー外領域の出入口３８ｃへ流動するように接続されている。また、ファイバー外領域の出入口３８ｄと産生物質回収容器３とは、ファイバー外ポンプ１３を介して、ファイバー外領域の出入口３８ｄから産生物質回収容器３へ流動するように接続されている。これらにより、培養対象物の培養に必要な血清成分などの補充及び組換え蛋白などの回収を行う。

培養液調製容器８は、溶存酸素測定器１６、ｐＨ測定器１７、温度計１８、ヒーター４２及びガス交換チューブ４１を有する。また、培養液調製容器８は、インライン溶存酸素測定器１５を介して第１ピンチ弁の他方２１ｂに接続されると共に、第７ピンチ弁の他方２７ｂを介して循環ポンプ１１に接続される。ガス交換チューブ４１は、気体供給制御弁３７を介して、圧縮空気供給口３０、二酸化炭素供給口３１及び酸素供給口３２と接続されている。インライン溶存酸素測定器１５の測定値が設定値より低い場合には、酸素供給口３２からガス交換チューブ４１により酸素を培養液へ供給する。ｐＨ測定器１７の測定値が設定値より高い場合には、二酸化炭素供給口３１からガス交換チューブ４１により二酸化炭素を培養液へ供給する。温度計１８の測定値が設定値より低い場合には、ヒーター４２により培養液を加温する。培養中は、例えば、ヒーター４２をオンオフすることにより培養液の温度を約３７度に調整して行われる。培養液の温度を室温より低く設定する場合には、冷水供給口３３から冷水廃棄口３４へ流通する冷水により培養液を冷却する。この冷却機能は、例えば、室温以下の環境に適した細胞の培養、あるいは温度感受性の表面処理をした培養器における細胞脱着などにおいて用いられる。

培養液調製容器８と廃棄容器１とは、ファイバー内ポンプ１４を介して、培養液調製容器８から廃棄容器１へ流動するように接続されている。また、培養液供給容器２と培養液調製容器８とは、ファイバー内ポンプ１４を介して、培養液供給容器２から培養液調製容器８へ流動するように接続されている。さらに、培養液調製容器８は、グルコース濃度測定器接続口４０を有する。グルコース濃度測定器の測定値が設定値より低い場合にはファイバー内ポンプ１４の送液速度を増加させる（容器８内からの古い培養液の廃棄および容器８内への新鮮な培養液の供給を多くする）一方、設定値より高い場合にはファイバー内ポンプ１４の送液速度を減少させる（容器８内からの古い培養液の廃棄および容器８内への新鮮な培養液の供給を少なくする）。ファイバー内ポンプ１４は、グルコース濃度の測定値と設定値との差に基づいて、ポンプスピードを初期設定値から増減させ、グルコース濃度が設定値に近づくように調整する。上述するように、溶存酸素量、ｐＨ、温度又はグルコース濃度などを調整することにより、培養液調製容器８内の培養液を調整する。

培養対象物の培養中は、循環ポンプ１１により培養液調製容器８内の培養液がファイバー内領域を流動する。培養液調製容器８は気液分離容器１０を介して圧力計に接続され、培養液調製容器８内の圧力を常時監視する。圧力が設定値より高くなると運転を停止し、培養維持が不可能な状態に陥ることを防ぐ。なお、培養液調製容器８や培養液供給容器２中の培養液は、培養対象の細胞（浮遊性細胞や付着性細胞など）、微生物などを培養するのに適した培養液であれば特に限定されない。

上述する培養液や各種溶液の供給に関わる制御弁（ピンチ弁など）における流路は、一例としては、加圧滅菌後に適切に開閉する内径、外径及び材質を有するチューブであることが望ましい。また、循環ポンプ１１以外のポンプ１２，１３及び１４における流路は、一例としては、１度の連続的な培養期間において交換不要な耐久性を有するチューブであることが望ましい。さらに、上記以外の流路は、一例としては、ガス非透過性で透明性のあるチューブであることが望ましい。なお、ガス非透過性のチューブとしては、ガス透過性の低いブチルゴム(IIR)、多硫化ゴム、エピクロロヒドリンゴム、高ニトリルゴム(NBR)、フッ素ゴムなどの高分子材料を用いたチューブがあげられる。

振動手段３９としては、例えば、ホローファイバー培養器３８の周囲に所定の間隔で設けられた複数のピストンと、該ピストンのそれぞれに圧縮気体を供給してこのピストンを駆動する手段とから構成することができる。具体的には、図１及び図２に示すように、ホローファイバー培養器３８の周囲において４方向からのピストンが１組となって、培養器の長さ方向へ３段に亘って、合計１２個のピストン３９ａ，３９ｂ及び３９ｃが設置されている。

各ピストンはそれぞれ制御弁３７を介して圧縮空気供給口３０に接続しており、圧縮空気供給口３０からの圧縮空気は、制御弁３７の開閉により制御されて各ピストンへ供給される。適当な間隔で設置された３組のピストン群は、各ピストンへの圧縮空気の供給により、ホローファイバー培養器３８の側面に対して任意の位置に物理的振動を与える。振動回数及び振動の時間間隔などは、培養対象物の剥離条件に基づいて任意に設定すればよい。

なお、ピストンとしては、金属製や樹脂製などのピストンが挙げられ、ファイバー内の培養対象物を剥離するのに適した振動を与えることができるものであれば特に限定されない。また、振動手段３９は、上述するホローファイバー培養器３８を任意の角度に傾斜させる機能を備えていてもよい。また、振動手段としては、ホローファイバー培養器３８に適当な振動を与えることができるものであれば特に限定されず、他に超音波振動を与えることができる装置などが挙げられる。

＜ホローファイバー型培養装置を構成する各回路の説明＞
上述する本実施形態に係るホローファイバー型培養装置について、機能別の回路として説明すると、本実施形態に係るホローファイバー型培養装置は、ホローファイバー培養器において培養対象物を培養する回路に加えて、（ａ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内から培養液を廃棄する培養液廃棄回路と、（ｂ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内の前記培養対象を洗浄する培養対象物洗浄回路と、（ｃ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内においてホローファイバーから前記培養対象物を剥離する培養対象物剥離回路と、（ｄ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内から前記培養対象物を回収する培養対象物回収回路とを有する。細胞を回収工程は、上記（ａ），（ｂ），（ｃ）及び（ｄ）の順に、任意に設定された時間間隔で自動的に行われる。以下、本実施形態に係るホローファイバー型培養装置の各回路について説明する。

＜（ａ）培養液廃棄回路＞
図３は、本実施形態に係るホローファイバー型培養装置における培養液廃棄回路を説明する概略構成図である。図３に示すように、培養液廃棄回路は、廃棄物を収容する廃棄容器１と、ホローファイバー培養器３８の中に気体又は流体を供給する供給手段３０，２４と、気体又は流体によりホローファイバー培養器３８の中から排出された培養液を廃棄容器１へ廃棄する廃棄手段２１とを有する。なお、以下では、気体としての圧縮空気を用いた場合について説明するが、流体を用いる場合も同様である。

ホローファイバー培養器３８内から培養液を廃棄する場合には、圧縮空気供給口３０からの圧縮空気が制御弁３７を介してファイバー外領域の出入口３８ｃに供給される。出入口３８ｃから供給された圧縮空気は、出入口３８ｄから排出され、第４ピンチ弁２４を介してファイバー内領域の出入口３８ａに供給される。圧縮空気の圧力によって、ファイバー内領域及びファイバー外領域の培養液は培養器の外部へ押し出され、第１ピンチ弁の一方２１ａを介して培地廃棄容器１に廃棄される。なお、培養液を廃棄する場合には、第２ピンチ弁の一方２２ａ及び第３ピンチ弁２３は閉じられている。

＜（ｂ）培養対象物洗浄回路＞
図４は、本実施形態に係るホローファイバー型培養装置における培養対象物洗浄回路を説明する概略構成図である。図４に示すように、培養対象物洗浄回路は、廃棄物を収容する廃棄容器１と、培養対象物を洗浄する洗浄剤を収容する洗浄剤容器７と、洗浄剤容器７からホローファイバー培養器３８の中に洗浄剤を供給する供給手段25,26,27,11,24と、ホローファイバー培養器３８の中から排出された洗浄剤を廃棄容器１へ廃棄する廃棄手段２１，２２とを有する。

ホローファイバー培養器３８内の培養対象物を洗浄する場合には、洗浄剤容器７内の洗浄剤が、循環ポンプ１１により、第５ピンチ弁の他方２５ｂ、第６ピンチ弁の一方２６ａ及び第７ピンチ弁の一方２７ａを介してファイバー内領域の出入口３８ａに供給されると同時に、第４ピンチ弁２４を介してファイバー外領域の出入口３８ｄにも供給される。ファイバー内領域を通過して出入口３８ｂから排出された洗浄剤は、第１ピンチ弁の一方２１ａを介して廃棄容器１に廃棄される。また、ファイバー外領域を通過して出入口３８ｃから排出された洗浄剤は、第２ピンチ弁の一方２２ａを介して廃棄容器１に廃棄される。

なお、培養対象物を洗浄する場合には、第５ピンチ弁の一方２５ａ、第６ピンチ弁の他方２６ｂ、第７ピンチ弁の他方２７ｂ、第３ピンチ弁２３、第１ピンチ弁の他方２１ｂ及び第２ピンチ弁の他方２２ｂは閉じられている。洗浄剤を培養器３８内から完全に排出する場合には、上述する培養液廃棄回路を利用したり、後述する剥離剤で押し出すことにより排出したりしてもよい。

上述するように、ホローファイバー培養器３８におけるファイバー内領域とファイバー外領域とに洗浄剤を供給することにより、培養対象物が培養されるファイバー外領域の洗浄を効率よく行うことができる。これは、ファイバー外領域で培養された培養対象物が領域内で不均一に存在する場合、ファイバー外領域への洗浄剤の供給のみでは培養対象物を均一に洗浄できないおそれがあるからである。これに対して、ファイバー内領域へも洗浄剤を供給することにより、ファイバー内領域からファイバー表面を介してファイバー外領域へ洗浄剤を浸透させることができるため、ファイバー外領域へより均一に洗浄剤を供給することができる。なお、もちろんファイバー外領域のみへ洗浄剤を供給するようにしてもよい。

＜（ｃ）培養対象物剥離回路＞
図５は、本実施形態に係るホローファイバー型培養装置における培養対象物剥離回路を説明する概略構成図である。図５に示すように、培養対象物剥離回路は、廃棄物を収容する廃棄容器１と、培養対象物をホローファイバーから剥離する剥離剤を収容する剥離剤容器６と、剥離剤容器６からホローファイバー培養器３８の中に剥離剤を供給する供給手段25,26,27,11,24と、ホローファイバー培養器３８の中から排出された剥離剤を廃棄容器１へ廃棄する廃棄手段２１，２２とを有する。

ホローファイバー培養器３８内の培養対象物を剥離する場合には、剥離剤容器６内の剥離剤が、循環ポンプ１１により、第５ピンチ弁の一方２５ａ、第６ピンチ弁の一方２６ａ及び第７ピンチ弁の一方２７ａを介してファイバー内領域の出入口３８ａに供給されると同時に、第４ピンチ弁２４を介してファイバー外領域の出入口３８ｄにも供給される。ファイバー内領域を通過して出入口３８ｂから排出された剥離剤は、第１ピンチ弁の一方２１ａを介して廃棄容器１に廃棄される。また、ファイバー外領域を通過して出入口３８ｃから排出された剥離剤は、第２ピンチ弁の一方２２ａを介して廃棄容器１に廃棄される。

なお、培養対象物を剥離する場合には、第５ピンチ弁の他方２５ｂ、第６ピンチ弁の他方２６ｂ、第７ピンチ弁の他方２７ｂ、第３ピンチ弁２３、第１ピンチ弁の他方２１ｂ及び第２ピンチ弁の他方２２ｂは閉じられている。

上述するように、ホローファイバー培養器３８におけるファイバー内領域とファイバー外領域とに剥離剤を供給することにより、培養対象物が培養されるファイバー外領域における剥離工程を効率よく行うことができる。これは、ファイバー外領域で培養された培養対象物が領域内で不均一に存在する場合、ファイバー外領域への剥離剤の供給のみでは培養対象物を均一に剥離できないおそれがあるからである。これに対して、ファイバー内領域へも剥離剤を供給することにより、ファイバー内領域からファイバー表面を介してファイバー外領域へ剥離剤を浸透させることができるため、ファイバー外領域へより均一に剥離剤を供給することができる。なお、もちろんファイバー外領域のみへ剥離剤を供給するようにしてもよい。

図６は、本実施形態に係るホローファイバー型培養装置における他の培養対象物剥離回路（振動手段）を説明する概略構成図である。図６に示すように、他の培養対象物剥離回路は、ホローファイバー培養器３８を振動させる振動手段３０，３９を有する。

ホローファイバー培養器３８内の培養対象物を振動により剥離する場合には、圧縮空気供給口３０からの圧縮空気を制御弁３７により、ピストン３９ａ，３９ｂ又は３９ｃにそれぞれ圧縮空気３０ａ，３０ｂ又は３０ｃを供給して、ホローファイバー培養器３８の側面に対して任意の位置に物理的振動を与える。

＜（ｄ）培養対象物回収回路＞
図７は、本実施形態に係るホローファイバー型培養装置における培養対象物回収回路を説明する概略構成図である。図７に示すように、培養対象物回収回路は、培養対象物を回収する培養対象物容器５と、ホローファイバー培養器の中に気体又は流体を供給する供給手段３０と、気体又は流体によりホローファイバー培養器３８から排出された培養対象物を培養対象物容器５へ回収する回収手段２３とを有する。なお、以下では、気体としての圧縮空気を用いた場合について説明するが、流体を用いる場合も同様である。

ホローファイバー培養器３８内から培養対象物を回収する場合には、圧縮空気供給口３０からの圧縮空気が制御弁３７を介してファイバー外領域の出入口３８ｃに供給される。出入口３８ｃから供給された圧縮空気は、出入口３８ｄから排出される。圧縮空気の圧力によって、ファイバー外領域の培養対象物は培養器の外部へ押し出され、第３ピンチ弁２３を介して培養対象物容器５に回収される。なお、培養対象物を回収する場合には、第２ピンチ弁の一方２２ａ及び第４ピンチ弁２４は閉じられている。

本実施形態の培養装置を用い、付着性細胞の培養及び培養された細胞の回収を実施したところ、培養液廃棄、細胞洗浄剤の注入、細胞洗浄剤の廃棄、細胞剥離剤の注入、振動装置による物理的振動付与及び細胞回収の一連の工程を３０分以内に自動的に行うことができた。また、ホローファイバー培養器３８内に残存する細胞は、再度培養工程に移ることにより増殖し、再度細胞回収を行うことができた。

なお、上述する実施形態では、ファイバー外領域で培養を行う例について説明したが、ファイバー内領域で培養を行う場合には、上述したファイバー内領域への供給系統およびファイバー外領域への供給系統を逆に配置すると共に、上述したファイバー内領域からの廃棄・回収系統およびファイバー外領域からの廃棄・回収系統を逆に配置すればよい。

以上、説明してきたように、本実施形態によれば、ホローファイバー培養器からの培養対象物、特に付着性細胞の剥離・回収において、自動化された工程の中で適度な振動を与えることにより、ホローファイバー上の細胞を剥離することができると共に、細胞回収や継代を自動化する方法を提供することができる。

また、本実施形態では、例えば付着性細胞のホローファイバー型培養を、閉鎖系で長期間に亘って継続できるので、貴重な細胞を最小限の継代回数で維持することが可能となる。

また、振動に敏感な細胞の維持において、手動の剥離作業における人的誤差をなくすことができる。さらに本実施形態では、例えば付着性細胞の培養を完全に自動化できるので、複数のホローファイバー型培養装置の管理を省力化するのに有効である。

本発明の実施形態に係るホローファイバー型培養装置を示す概略構成図である。 振動手段を設置したホローファイバー培養器を示す概略構成図であり、図２（ａ）はこのホローファイバー培養器の概略側面図であり、図２（ｂ）はこのホローファイバー培養器の概略断面図である。 本実施形態に係るホローファイバー型培養装置における培養液廃棄回路を説明する概略構成図である。 本実施形態に係るホローファイバー型培養装置における培養対象物洗浄回路を説明する概略構成図である。 本実施形態に係るホローファイバー型培養装置における培養対象物剥離回路を説明する概略構成図である。 本実施形態に係るホローファイバー型培養装置における他の培養対象物剥離回路（振動手段）を説明する概略構成図である。 本実施形態に係るホローファイバー型培養装置における培養対象物回収回路を説明する概略構成図である。

符号の説明

１ 廃棄容器
２ 培養液供給容器
３ 産生物質回収容器
４ 培養液補充物質供給容器
５ 培養対象物回収容器
６ 剥離剤容器
７ 洗浄剤容器
８ 培養液調製容器
９ ファイバー外液量調整容器
１０ 気液分離容器
１１ 循環ポンプ
１２ ファイバー内外送液ポンプ
１３ ファイバー外ポンプ
１４ ファイバー内ポンプ
１５ インライン溶存酸素測定器
１６ 溶存酸素測定器
１７ ｐＨ測定器
１８ 温度計
１９ 重量計
２０ スターラー
２１ 第１ピンチ弁
２２ 第２ピンチ弁
２３ 第３ピンチ弁
２４ 第４ピンチ弁
２５ 第５ピンチ弁
２６ 第６ピンチ弁
２７ 第７ピンチ弁
２８ 上限液面センサー
２９ 下限液面センサー
３０ 圧縮空気供給口
３１ 二酸化炭素供給口
３２ 酸素供給口
３３ 冷水供給口
３４ 冷水廃棄口
３５ 排気口
３６ 圧力計接続口
３７ 圧縮空気供給制御弁
３８ ホローファイバー培養器
３９ 振動手段
４０ グルコース濃度測定器接続口
４１ ガス交換チューブ
４２ ヒーター

Claims (12)

1. ホローファイバー培養器と、下記（ａ）から（ｄ）のいずれか１つ以上の回路とを有する、ホローファイバー型培養装置。
   （ａ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内から培養液を廃棄する培養液廃棄回路
   （ｂ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内の前記培養対象物を洗浄する培養対象物洗浄回路
   （ｃ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内においてホローファイバーから前記培養対象物を剥離する培養対象物剥離回路
   （ｄ）培養対象物を培養した後のホローファイバー培養器内から前記培養対象物を回収する培養対象物回収回路
2. 前記培養液廃棄回路は、廃棄物を収容する廃棄容器と、前記ホローファイバー培養器の中に気体又は流体を供給する供給手段と、前記気体又は流体により前記ホローファイバー培養器の中から排出された培養液を前記廃棄容器へ廃棄する廃棄手段とを有する、
   請求項１に記載するホローファイバー型培養装置。
3. 前記培養対象物洗浄回路は、廃棄物を収容する廃棄容器と、前記培養対象物を洗浄する洗浄剤を収容する洗浄剤容器と、前記洗浄剤容器から前記ホローファイバー培養器の中に前記洗浄剤を供給する供給手段と、前記ホローファイバー培養器の中から排出された洗浄剤を前記廃棄容器へ廃棄する廃棄手段とを有する、
   請求項１又は２に記載するホローファイバー型培養装置。
4. 前記培養対象物剥離回路は、廃棄物を収容する廃棄容器と、前記培養対象物を前記ホローファイバーから剥離する剥離剤を収容する剥離剤容器と、前記剥離剤容器から前記ホローファイバー培養器の中に前記剥離剤を供給する供給手段と、前記ホローファイバー培養器の中から排出された剥離剤を前記廃棄容器へ廃棄する廃棄手段とを有する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載するホローファイバー型培養装置。
5. 前記培養対象物剥離回路は、前記ホローファイバー培養器を振動させる振動手段を有する、
   請求項１ないし４のいずれかに記載するホローファイバー型培養装置。
6. 前記培養対象物回収回路は、培養対象物を回収する培養対象物容器と、前記ホローファイバー培養器の中に気体又は流体を供給する供給手段と、前記気体又は流体により前記ホローファイバー培養器から排出された培養対象物を前記培養対象物容器へ回収する回収手段とを有する、
   請求項１ないし５のいずれかに記載するホローファイバー型培養装置。
7. 前記気体又は流体を供給する供給手段は、圧縮気体を供給する供給手段である、
   請求項２又は６に記載するホローファイバー型培養装置。
8. 前記洗浄剤を供給する供給手段は、前記ホローファイバー培養器におけるファイバー内領域とファイバー外領域とに前記洗浄剤を供給する、
   請求項３に記載するホローファイバー型培養装置。
9. 前記剥離剤を供給する供給手段は、前記ホローファイバー培養器におけるファイバー内領域とファイバー外領域とに前記剥離剤を供給する、
   請求項４に記載するホローファイバー型培養装置。
10. 前記振動手段は、前記ホローファイバー培養器の周囲に所定の間隔で設けられた複数のピストンと、該ピストンのそれぞれに圧縮気体を供給して前記ピストンを駆動する手段とを有する、
    請求項５に記載するホローファイバー型培養装置。
11. 更に、前記ホローファイバー培養器を任意の角度に傾斜させる傾斜手段を有する、
    請求項１ないし１０のいずれかに記載するホローファイバー型培養装置。
12. 前記ホローファイバー培養器は、付着性細胞用のホローファイバー培養器である、
    請求項１ないし１１のいずれかに記載するホローファイバー型培養装置。
    
    

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