JP2009219382A - 細胞培養施設 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な空調システムで交差汚染を防止する細胞培養施設を提供する。
【解決手段】細胞培養施設１０が、陽圧された前室である細胞搬送室１４と、前記細胞搬送室１４に並列に接続された細胞培養室１２と、前記細胞培養室１２を並列に接続して前記細胞培養室１２のハブ領域を形成する後室１６とに区画され、前記細胞培養室１２の前記細胞搬送室１４側に、前記細胞搬送室１４の空気を前記細胞培養室１２に流すリーク窓１２ａを設け、前記細胞培養室１２の前記後室１６側に、前記細胞培養室１２の気圧を前記後室１６の気圧より高く維持する差圧ダンパー１２ｂを設けてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、差圧制御された細胞培養施設に関する。

近年、細胞培養により目的とする組織や臓器を人工的に作成する再生医療の研究開発が進められている。細胞の培養操作等を行うには所定の基準、例えばＧＭＰ（Ｇｏｏｄ Ｍｕｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｒａｃｔｉｃｅ）を充足した細胞培養施設が用いられる。このような細胞培養施設では無菌的管理・無菌操作が必要となる。そのため、細胞培養施設内に形成される各部屋は、空気の清浄度を維持するため、通常、使用されているクリーンルームの構造が採用されており、給気系には、ＨＥＰＡフィルタ等のフィルタを用いて清浄な空気の供給を行っている。また細胞培養室の作業者による清浄度の乱れを抑制するため、細胞培養室には更衣室と脱衣室を設け、各室の気圧制御を行っている（特許文献１参照）。

さらにこのような細胞培養を大量に行う目的で、細胞培養室を並列配置し、各細胞培養室へ自動細胞培養装置を導入し、細胞の搬入・搬出を細胞培養室外のロボットが自動で行う細胞培養施設が提案されている。これにより上記目的のほかに、細胞培養室には作業者が入る必要はないため、細胞培養室をコンパクトに設計可能なメリットを有する。
特開２００３−４７４５７号公報

しかし、このような細胞培養施設においては、各細胞培養室間の交差汚染を防止するため、各部屋に着衣室と脱衣室を設け、これらに接続する廊下から出入りするレイアウトが必要となっている。ここで、着衣室を最高圧力にして廊下と細胞培養室の空気の流れを防止し、脱衣室を最低圧力にして廊下と細胞培養室の空気の流れを防止している。これにより、廊下、着衣室、細胞培養室、脱衣室はそれぞれ室間差圧をコントロールする必要がある。室圧制御の方法は、給気風量を一定にし、排気風量をモーターダンパーでコントロールする、または隣室に差圧調整のダンパーを設けて空気を逃がす方式が一般的である。

したがって、上記従来の細胞培養施設では、各細胞培養室ごとに着衣室、脱衣室を必要とするため施設スペースが大きくなるばかりか、空調システムが複雑になるため、コストがかかり、細胞培養の自動化のメリットを減じていた。

そこで本発明は上記問題点に着目し、コンパクトな施設スペースで、低コスト、かつ簡易な空調システムで運用可能な細胞培養装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る細胞培養施設は、細胞培養施設が、陽圧された前室と、前記前室に並列に接続された複数の細胞培養室と、前記細胞培養室を並列に接続して前記細胞培養室のハブ領域を形成する後室とに区画され、前記細胞培養室の前記前室側に、前記前室の空気を前記細胞培養室に流すリーク窓を設け、前記細胞培養室の前記後室側に、前記細胞培養室の気圧を前記後室の気圧より高く維持する差圧ダンパーを設けたことを特徴としている。

本発明に係る細胞培養施設によれば、後室に着衣室と脱衣室を配置可能となるので、複数の細胞培養室に対して、一の着衣室と一の脱衣室を配設するのみで作業者はすべての細胞培養室にアクセス可能であり、コストのかからない簡単な空調システムで稼動できる。また各細胞培養室は陽圧された前室により圧力を受けてほぼ均一な圧力を維持しているとともに、後室より常に高圧に維持されているため、後室から細胞培養室へ空気が逆流すること、及び細胞培養室間の空気の移動による細胞の交差汚染を防止することができる。また各室の陽圧制御は機械的で平易な構成で行われるため安定性の高い陽圧制御を行うことができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

本実施形態に係る細胞培養施設を図１に示す。本実施形態に係る細胞培養施設１０は、建屋の一角をパーティションで仕切り、さらにその内部を各作業に応じた室に仕切るレイアウトであり、複数並べられた細胞培養室１２、細胞培養室１２に対する前室である細胞搬送室１４、そして後室１６である材料据付室１６ａ、着衣室１６ｂ、脱衣室１６ｃ、装置搬出入室１６ｄがある。

さらに細胞培養施設１０には、培養する細胞を一時的に保管する原料保管室１８、培養する細胞の前処理を行う原料処理室２０、そして、培養後の細胞の後処理を行う製品処理室２２、後処理された細胞を一時的に保管する製品保管室２４が配設されている。また作業者を上述の各室に入退室させる材料準備室２６が配設され、材料準備室２６は作業者が出入口２８ａから入退室させる二次更衣室２８と接続されている。原料保管室１８は原料処理室２０、及び材料準備室２６に接続する着衣室１８ａ及び脱衣室１８ｂと接続しており、材料準備室２６から原料保管室１８及び原料処理室２０へ入退室可能である。また、製品保管室２４は製品処理室２２、及び材料準備室２６に接続する着衣室２４ａ及び脱衣室２４ｂに接続しており、材料準備室２６から製品保管室２４、及び製品準備室２２へ入退室可能である。なお、上述の各室の所定位置には二重窓扉構造のパスボックス３０が配設され、各室の環境に影響を与えずに側壁を挟んだ物品の受け渡しを行うことができる。

細胞培養室１２は、細胞搬送室１４及び材料据付室１６ａに挟まれた位置で細胞搬送室１４及び材料据付室１６ａに対して並列に複数並べられて配設されている。細胞培養室１２には細胞培養装置（不図示）が配設され、培養する細胞の培養条件に合わせて、温度、湿度、ＣＯ_２濃度等を調整することができる。

細胞培養室１２の細胞搬送室１４側の側壁にはリーク窓１２ａが配設されている。リーク窓１２ａは後述の搬送ロボット（不図示）のアーム（不図示）を挿通させて細胞の受け渡しを行う窓であるととともに、細胞搬送室１４の空気を細胞培養室１２に通気させるものであるが、細胞培養室１２内にアーム（不図示）を導入するときを除いて閉じた状態を維持している。しかしこの状態であってもリーク窓１２ａは完全に閉じた状態ではなく、後述の陽圧の勾配により空気は細胞搬送室１４から細胞培養室１２へと流れる。一方、細胞培養室１２の材料据付室１６ａ側の側壁には細胞培養室１２側を材料据付室１６ａ側より高圧の状態を維持する差圧ダンパー１２ｂが配設されている。これにより材料据付室１６ａが細胞培養室１２より圧力が高くなった場合は空気の逆流を防止するとともに、一定の差圧に応じた一定量の空気を細胞培養室１２から材料据付室１６ａに流すことができる。ここで、細胞培養室１２それぞれに配設されたリーク窓１２ａ及び差圧ダンパー１２ｂは同一規格のものを用いるものとする。なお、差圧ダンパー１２ｂが設けられた側面にはドア１２ｄがあって、作業者が細胞培養装置１２ａのデフォルト作業等を行うことができる。

材料据付室１６ａは作業者が入退室し、複数並べられた細胞培養室１２の細胞培養装置１２ａのデフォルト作業等を行う目的で、細胞培養室１２それぞれへアクセスするためのハブ領域である。培養の自動化により作業者は主にデフォルト作業を行い、作業者は体全体を細胞培養室１２に入れて作業する機会はほとんどないため、細胞培養室１２それぞれは小さく設計することができ、材料据付室１６ａも作業者が入退室可能な大きさを維持しつつ小さく設計することが可能である。また材料据付室１６ａと材料準備室２６との間には、材料据付室１６ａ及び材料準備室２６に接続した着衣室１６ｂと脱衣室１６ｃがあり、材料据付室１６ａの着衣室１６ａ及び脱衣室側１６ｃの側壁にも上述同様の差圧ダンパー１６ｅを設け、材料据付室側の陽圧が高くなるように設計されている。よってひとつの着衣室１６ｂ及び脱衣室１６ｃを経由して作業者は全ての細胞培養室１２にアクセス可能となる。なお、装置搬出入口１６ｄは着衣室１６ｂ及び脱衣室１６ｃを経ずに材料据付室１６ａと材料準備室２６との間でパスボックス３０を介して物品の受け渡しを行うところである。

細胞搬送室１４は、その長手方向の一端の側壁が、培養前の細胞を細胞搬送容器（不図示）に入れて提供する原料処理室２０と、他端の側壁が培養済みの細胞を受け取る製品処理室２２とで、それぞれバスボックス３２を介して接続されている。一方、短辺方向の一端の側壁は複数の細胞培養室１２と前述のリーク窓１２ａを介して接続している。細胞搬送室１４には、長手方向に移動可能な搬送ロボット（不図示）が配設され、搬送ロボットに付属する細胞搬送容器を把持可能で伸縮自在なアーム（不図示）によるアーム操作より細胞培養装置への細胞のセット、及び培養後の細胞を製品処理室へ搬出することができる。このとき上述のリーク窓１２ａは所定のアーム操作に連動して、リーク窓１２ａがアーム（不図示）に干渉しないように開放制御される。なお細胞搬送室１４の搬送ロボット（不図示）のメンテナンスのため、細胞培養室１２と材料据付室１６ａは細胞培養室１２の隣に配設された通用路１４ａを介して接続されているが、通常は通用路１４ｂのドア１４ｂは閉じてある。

図２に本実施形態に係る細胞培養施設１０の空調システム３４の模式図を示す。図中の矢印は空気の流れる方向を示す。空調システム３４は系全体を系外に対して陽圧（大気圧以上の気圧）を維持しながら、外部から常に新鮮な空気を取り込み換気しつつ室内の温度や酸素濃度を維持している。空調システム３４は、系外から外気処理空調機３６により取り込んだ外気を、ＨＥＰＡフィルタ等のフィルタ手段３８で塵埃等を除去しつつ、途中で細胞搬送室１４、細胞培養室１２、及び材料据付室１６ａを経る第１経路４０、原料処理室２０及び原料保管室１８を経る第３経路４４、製品処理室２２及び製品保管室２４を経る第２経路４２に分岐させ、それぞれ材料準備室２６で合流させ、二次更衣室２８を経由して排気ファン４６により系外へ排出している。このとき外気処理空調機３６が取り込む外気の量を排気ファン４６が排気する空気の量より多くすることにより系全体が陽圧となる。ここで第２経路４２、第３経路４４においてそれぞれ原料処理室２０及び製品処理室２２が最も陽圧の度合いが高く、下流に行くに従って陽圧の度合いは低くなるように設計されている。なお、二次更衣室２８は出入口２８ａからの塵埃が細胞培養施設１０に入ることを防止し、かつ材料準備室２６からの空気が出入口２８ａから排出され、建屋が汚染されることを防止するために陰圧（大気圧以下の気圧）に設定されている。

本実施形態において第１経路４０の細胞搬送室１４、細胞培養室１２、材料据付室１６ａへの空気の供給は並列に行われている。一方、第１経路４０において、排気ファン４６に近い材料準備室２６側への排出は、細胞搬送室１４を上流側とし、細胞培養室１２、材料据付室１６ａ、着衣室１６ｂ（及び脱衣室１６ｃ、装置搬出入室１６ｄ）の順に下流に向かう直列の流路を形成している。このとき細胞培養室１２は差圧ダンパー１２ｂによって材料据付室１６ａと空気の流路が接続され、細胞搬送室１４はリーク窓１２ａによって細胞培養室１２と空気の流路が接続されている。したがってこの経路においては着衣室１６ｂの陽圧の度合いが最も低く、材料据付室１６ａ、細胞培養室１２、細胞搬送室１４の順に陽圧の度合いが高くなる陽圧の勾配が起こる。すなわち細胞搬送室１４は細胞培養室１２及び材料据付室１６ａに対して陽圧を維持する。さらに細胞培養室１２も差圧ダンパー１２ｂにより材料据付室１６ａに対して陽圧を維持する。また図１に示すように、細胞培養室１２それぞれは、リーク窓１２ａを介して細胞搬送室１４と接続し、差圧ダンパーを介して材料据付室と接続するため、細胞培養室１２それぞれは等しい圧力を有しているため、材料据付室１６ａに対して均一に陽圧を維持することができる。よって、一方の細胞培養室１２が他方の細胞培養室１２から排出された空気を吸い込む関係にはならないため、細胞培養室１２それぞれから排出された空気は、矢印４８に示すように並列かつ互いに平行に流れ、空気同士の衝突はなく、空気の細胞培養室１２への逆流を防止でき、材料据付室１６ａからの塵埃の混入、及び細胞培養室１２間の交差汚染を防止することができる。

したがって本実施形態に係る細胞培養施設１０によれば、後室１６の第１経路４０の下流側に着衣室１６ｂと脱衣室１６ｃを配置可能となるので、複数の細胞培養室１２に対して、一の着衣室１６ｂと一の脱衣室１６ｃを配設するのみで作業者はすべての細胞培養室１２にアクセス可能であり、コストのかからない簡単な空調システム３４が稼動できる。また細胞培養室１２それぞれは陽圧にされた前室により圧力を受けてほぼ均一な圧力を維持しているとともに、後室１６よりも常に高圧に維持されているため、後室１６から細胞培養室１２へ空気が逆流すること、及び細胞培養室１２間の空気の移動による細胞の交差汚染を防止することができる。また各室の陽圧制御（圧力制御）は、リーク窓１２ａ及び差圧ダンパー１２ｂからなる機械的で平易な構成で行われるため安定性の高い陽圧制御（圧力制御）を行うことができる。

本実施形態において、細胞培養室は一列に並んでいるが、これに限定されず、例えば複数の細胞培養室をリング状に配列し、リング内部を陽圧された細胞搬送室、リング外部を材料据付室、原料処理室、製品処理室、とした同心円形状のレイアウトも可能である。このときリングの一部を原料処理室と接続ずるパスボックス、製品処理室と接続するパスボックス、材料据付室と接続する通用路とし、搬送ロボットは同心円の中心を中心軸として回転運動をする構成にすればよい。このとき細胞搬送室からの空気は細胞培養室を通って放射状に流れる。

簡易な空調システムで細胞の交差汚染を防止する細胞培養施設として利用できる。

本実施形態に係る細胞培養施設のレイアウトを示す模式図である。 本実施形態に係る細胞培養施設の空調システムを示す模式図である。

符号の説明

１０………細胞培養施設、１２………細胞培養室、１２ａ………リーク窓、１２ｂ………差圧ダンパー、１２ｃ………ドア、１４………細胞搬送室、１４ａ………通用路、１６………後室、１６ａ………材料据付室、１６ｂ………着衣室、１６ｃ………脱衣室、１６ｄ………装置搬出入室、１６ｅ………差圧ダンパー、１８………原料保管室、２０………原料処理室、２２………製品処理室、２４………製品保管室、２６………材料準備室、２８………二次更衣室、２８ａ………出入口、３０………パスボックス、３２………パスボックス、３４………空調システム、３６………外気処理空調機、３８………フィルタ手段、４０………第１経路、４２………第２経路、４４………第３経路、４６………排気ファン、４８………矢印。

Claims (1)

1. 細胞培養施設が、陽圧された前室と、前記前室に並列に接続された複数の細胞培養室と、前記細胞培養室を並列に接続して前記細胞培養室のハブ領域を形成する後室とに区画され、
   前記細胞培養室の前記前室側に、前記前室の空気を前記細胞培養室に流すリーク窓を設け、前記細胞培養室の前記後室側に、前記細胞培養室の気圧を前記後室の気圧より高く維持する差圧ダンパーを設けたことを特徴とする細胞培養施設。

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