JP2014054229A - Method and device of culturing cells - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過酸化水素による殺菌を利用した細胞培養方法及び装置に関する。 The present invention relates to a cell culture method and apparatus utilizing sterilization with hydrogen peroxide.
人体の様々な部位の組織、細胞、受精卵等を用いて細胞培養を行い、再生医療に使用することが実用化されつつある。この細胞培養は、培養中に細胞等が細菌等に汚染されないようにすることが重要である。そのため、細胞培養前に作業雰囲気を無菌状態にするために殺菌処理が行われる。 It is being put into practical use that cell culture is performed using tissues, cells, fertilized eggs and the like of various parts of the human body and used for regenerative medicine. In this cell culture, it is important that cells and the like are not contaminated by bacteria during the culture. Therefore, sterilization is performed to make the working atmosphere aseptic before cell culture.
殺菌処理には一般に殺菌剤が用いられ、オゾンガス(例えば、特許文献1参照。)、過酸化水素(例えば、特許文献3、4参照。)等の使用が提案されている。また、殺菌剤ではないが、加熱した水蒸気を殺菌に使用することも提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 A bactericidal agent is generally used for the bactericidal treatment, and use of ozone gas (for example, refer to Patent Document 1), hydrogen peroxide (for example, refer to Patent Documents 3 and 4), and the like has been proposed. Moreover, although it is not a disinfectant, using the heated water vapor | steam for disinfection is also proposed (for example, refer patent document 2).
細胞培養するに際しては確実な無菌雰囲気を確保しなければならない。さらに再生医療の普及のためには培養の生産性も高めなければならない。 A certain sterile atmosphere must be ensured when culturing cells. Furthermore, in order to spread regenerative medicine, culture productivity must be increased.
しかるに、無菌化の手法としてオゾンガス等の殺菌性ガスを用いる殺菌方法は、無菌雰囲気中にガスが残留して培養細胞をも死滅させる危険性がある。 However, the sterilization method using a sterilizing gas such as ozone gas as a sterilization technique has a risk that the gas remains in a sterile atmosphere and kills cultured cells.
また、水蒸気による加熱殺菌は、殺菌処理に長時間を要し、殺菌も不確実になりやすいという問題がある。 In addition, heat sterilization with steam has a problem that sterilization takes a long time and sterilization tends to be uncertain.
過酸化水素を使用する場合は無菌性の確保について信頼性が高いが、従来の過酸化水素水の噴霧方法は、過酸化水素水を気化させるために加熱板に滴下したり、超音波振動装置により気化したりするものであって、短時間に大量の気化が困難であるため殺菌処理に長時間を要し、ひいては細胞培養の生産性に劣るという欠点がある。 When hydrogen peroxide is used, it is highly reliable for ensuring sterility, but the conventional spraying method of hydrogen peroxide solution can be dripped onto a heating plate to vaporize the hydrogen peroxide solution, or an ultrasonic vibration device However, since it is difficult to vaporize a large amount in a short time, the sterilization treatment takes a long time, and the productivity of cell culture is inferior.
本発明は上記問題点を解決し、細胞培養のための確実な無菌性確保と高い生産性得ることを課題としている。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to ensure reliable sterility and high productivity for cell culture.
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を採用する。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
すなわち、請求項1に係る発明は、過酸化水素水と圧縮エアとを気化室(16c)内にスプレーし、スプレーされた過酸化水素水を気化室(16c)に配置された加熱手段(16a)によって沸点以上に加熱して完全に気化させた後、これを細胞の培養操作を行う操作部(3)、細胞の培養を行う培養部(4a,4b)、及び材料及び器具を出し入れするための入出庫部(2)の少なくとも三者に噴霧し殺菌した後に細胞培養を開始する細胞培養方法を採用する。
That is, in the invention according to
請求項2に記載されるように、請求項1記載の細胞培養方法において、過酸化水素水と圧縮エアとを二流体スプレーノズル(15)によって気化室(16c)内にスプレーして気化させ、この気化させたものを吐出ノズル(16b)から吐出させて上記三者に噴霧することも可能である。
As described in
請求項3に記載されるように、請求項1記載の細胞培養方法において、上記気化した過酸化水素水を熱風と混合して上記操作部(3)、培養部(4a,4b)及び入出庫部(2)の各々に送って噴霧することも可能である。
As described in claim 3, in the cell culture method according to
請求項4に記載されるように、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の細胞培養方法において、上記操作部(3)、培養部(4a,4b)及び入出庫部(2)の各々に過酸化水素水を噴霧した後、常温以上の無菌エアを吹き込むことで余剰の過酸化水素水を気化させることも可能である。
As described in claim 4, in the cell culturing method according to any one of
請求項5に係る発明は、細胞の培養操作を行う操作部(3)、細胞の培養を行う培養部(4a,4b)、及び材料及び器具を出し入れするための入出庫部(2)の少なくとも三者を備え、入出庫部(2)と操作部(3)との間及び操作部(3)と培養部(4a,4b)との間が各々開閉可能な密閉扉(9,23a,23b)で隔絶された細胞培養装置において、過酸化水素水と圧縮空気とを気化室(16c)内にスプレーし、スプレーされた過酸化水素水を気化室(16c)に配置された加熱手段(16a)によって沸点以上に加熱して完全に気化させた後、これを上記三者に噴霧し殺菌する噴霧器(13)が設けられた細胞培養装置を採用する。
The invention according to
請求項6に記載されるように、請求項5記載の細胞培養装置において、上記噴霧器(13)が、過酸化水素水と圧縮空気とをスプレーする二流体スプレーノズル(15)と、二流体スプレーノズル(15)でスプレーされたものを気化させる気化室(16c)と、気化室(16c)から気化されたものを吐出する吐出ノズル(16b)とを具備したものとすることも可能である。
As described in claim 6, in the cell culture device according to
請求項7に記載されるように、請求項5又は請求項6記載の細胞培養装置において、熱風供給部(19)が設けられ、この熱風供給部(19)からの熱風が、上記噴霧器(13)から吐出される過酸化水素水のガスと混合されて上記操作部(3)、培養部(4a,4b)及び入出庫部(2)の各々に送られるようにしたものとすることも可能である。
As described in
本発明によれば、過酸化水素水と圧縮エアとを気化室(16c)内にスプレーし、スプレーされた過酸化水素水を気化室(16c)に配置された加熱手段(16a)によって沸点以上に加熱して完全に気化させた後、これを細胞の培養操作を行う操作部(3)、細胞の培養を行う培養部(4a,4b)、及び材料及び器具を出し入れするための入出庫部(2)の少なくとも三者に噴霧し殺菌した後に細胞培養を開始する細胞培方法であるから、細胞培養に際して、細菌等による汚染を確実に防止することができ、しかも殺菌を短時間で行うことができる。従って、細胞培養の生産性が向上する。 According to the present invention, the hydrogen peroxide solution and the compressed air are sprayed into the vaporization chamber (16c), and the sprayed hydrogen peroxide solution is heated above the boiling point by the heating means (16a) disposed in the vaporization chamber (16c). After being completely vaporized by heating, an operation part (3) for culturing cells, a culture part (4a, 4b) for culturing cells, and a storage / exit part for taking in and out materials and instruments (2) Since it is a cell culture method in which cell culture is started after spraying and sterilizing at least three parties, contamination by bacteria and the like can be reliably prevented during cell culture, and sterilization should be performed in a short time. Can do. Therefore, the productivity of cell culture is improved.
また、本発明において過酸化水素水と圧縮エアとを二流体スプレーノズル(15)によって気化室(16c)内にスプレーして気化させ、この気化させたものを吐出ノズル(16b)から吐出させ、この吐出させたものを上記三者に噴霧するようにした場合は、簡便に大量の過酸化水素水を気化することができるため、殺菌時間を短縮することができる。 Further, in the present invention, hydrogen peroxide solution and compressed air are sprayed into the vaporizing chamber (16c) by the two-fluid spray nozzle (15) and vaporized, and the vaporized one is discharged from the discharge nozzle (16b). When this discharged material is sprayed on the above three parties, a large amount of hydrogen peroxide solution can be easily vaporized, so that the sterilization time can be shortened.
また、本発明において、気化した過酸化水素水を熱風と混合して上記操作部(3)、培養部(4a,4b)及び入出庫部(2)の各々に送って噴霧するようにした場合は、過酸化水素水の噴霧を細胞培養装置の細部まで行き渡らせて隅々まで確実に殺菌することができる。 In the present invention, the vaporized hydrogen peroxide solution is mixed with hot air and sent to each of the operation unit (3), the culture unit (4a, 4b), and the loading / unloading unit (2) for spraying. Can spray the hydrogen peroxide spray to the details of the cell culture device to sterilize every corner.
また、本発明において、操作部(3)、培養部(4a,4b)及び入出庫部(2)の各々に過酸化水素水を噴霧した後、常温以上の無菌エアを吹き込むことで余剰の過酸化水素水を気化させるようにした場合は、細胞培養装置内にわずかに残存する過酸化水素水をも完全に消滅させることができる。 Further, in the present invention, after the hydrogen peroxide solution is sprayed on each of the operation unit (3), the culture unit (4a, 4b), and the loading / unloading unit (2), excess excess is generated by blowing sterile air at room temperature or higher. When hydrogen oxide water is vaporized, the hydrogen peroxide solution remaining slightly in the cell culture apparatus can be completely extinguished.
以下、本発明を実施するための細胞培養方法及び装置について説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではない。 Hereinafter, although the cell culture method and apparatus for implementing this invention are demonstrated, this invention is not limited to the following description.
図1に示すように、本発明に係る細胞培養装置は、その外殻1内に入出庫部2と、操作部3と、培養部4a,4bとを具備する。
As shown in FIG. 1, the cell culture device according to the present invention includes an entry /
入出庫部2と操作部3との間、操作部3と培養部4a,4bとの間は、各々隔壁5,6によって仕切られている。また、培養部4a,4bは、隔壁7によって複数個に仕切られている。
入出庫部2は、細胞培養に必要な細胞、組織等の検体、培地、トリプトシン、トリプシンインヒビター、バッファ、生理的食塩水等の薬品、シャーレ、ピペット、遠心管等の器材の搬入を行ったり、培養した細胞、廃棄薬品、器材等の搬出を行ったりするための部屋である。
The loading /
入出庫部2の外殻1と隔壁5には、各々密閉扉8,9が設けられる。外殻1の密閉扉8により入出庫部2は外部と隔離され、隔壁5の密閉扉9により入出庫部2は操作部3と隔離される。密閉扉8,9は各々開閉自在である。
また、入出庫部2の外殻1には、ファン10と、ファン10からのエアの導入用及び排気用のHEPAフィルタ11,12と、過酸化水素水の噴霧器13とが取り付けられる。
In addition, a
ファン10は入出庫部2内にエアを圧送するためのもので、このエアはHEPAフィルタ11により除菌され無菌化された後、入出庫部2内に流入し、その一部がHEPAフィルタ12から入出庫部2外に排出される。これにより、入出庫部2内が無菌エアにより陽圧化される。
The
また、無菌エアの加熱手段である電熱器14がHEPAフィルタ11の下流側に設けられる。HEPAフィルタ11を通った無菌エアは、必要に応じて電熱器14によって加熱されたうえで、無菌の熱風として入出庫部2内に供給される。例えば、噴霧器13から過酸化水素水の噴霧が入出庫部2内に吹き込まれた後、上記無菌の熱風が入出庫部2内に吹き込まれるようにすれば、入出庫部2内の余剰の過酸化水素水が速やかに気化され、入出庫部2外へ確実に排出されることになる。無菌エアを加熱する場合は、望ましくは120℃以下の温度とされる。
In addition, an
噴霧器13は、図2に示すように、殺菌剤である過酸化水素の水溶液を霧滴状にして供給する二流体スプレーノズルである過酸化水素水供給部15と、この過酸化水素水供給部15から供給された過酸化水素水の霧滴をその沸点以上の非分解温度以下に加熱して気化させる気化部16とを備える。
As shown in FIG. 2, the
過酸化水素水供給部15は、過酸化水素水供給路15a及び圧縮空気供給路15bからそれぞれ過酸化水素の水溶液と圧縮空気を導入して過酸化水素の水溶液を気化部16内に噴霧するようになっている。
The hydrogen peroxide
気化部16は内外壁間にヒータ16aを挟み込んだパイプであり、このパイプ内の気化室16cに吹き込まれた過酸化水素水の霧滴を加熱し気化させる。気化した過酸化水素水のガスは吐出ノズル16bから気化部16外に凝結ミストMとなって噴出する。ヒータ16aは、この実施の形態ではバンドヒータであるが、誘導加熱器等他の加熱手段で代替することも可能である。
The vaporizing
なお、過酸化水素水供給部15に送られる過酸化水素水は、10〜60重量%、望ましくは30〜40重量%の過酸化水素を含んだ水溶液であり、必要に応じて安定剤等を含んだものが用いられる。
The hydrogen peroxide solution sent to the hydrogen peroxide
過酸化水素水は図1に示すタンク17に溜められ、ここから過酸化水素水供給部15である二流体スプレーノズルに供給される。図示しないコンプレッサから過酸化水素水供給部15に送られる圧縮エアは0.2〜0.4MPaの圧力が望ましく、HEPAフィルタ18を経て過酸化水素水供給部15に供給される。また、気化部16内の温度は120℃〜160℃に保持される。
The hydrogen peroxide solution is stored in a
この噴霧器13内で生成された過酸化水素水のガスは、吐出ノズル16bから過酸化水素水のミストMとなって入出庫部2内に流入し、入出庫部2の外殻1の内面、隔壁5その他に斑なく万遍に接触して殺菌する。
The hydrogen peroxide water gas generated in the
また、図1に示すように、噴霧器13の吐出ノズル16bの近傍には無菌の加熱エアを過酸化水素水のミストMに向かって吐出する補助ノズル19が必要に応じて設けられる。この加熱エアは、ファン20からの送風をフィルタ21により除菌し、電熱器22により加熱することにより得ることができる。この加熱エアが補助ノズル19から噴き出すと、吐出ノズル16bから吐出される過酸化水素水のミストMと混じり合い、これにより過酸化水素水のミストMは加速されて入出庫部2内の隅々まで行き渡る。補助ノズル19から噴き出す加熱エアは120℃以上であるのが望ましい。
As shown in FIG. 1, an
操作部3は、培養部4a,4bから培養後のシャーレを取り出したり、培地交換や細胞をシャーレから剥離して複数の別なシャーレに分配して増殖させる継代培養操作等を行ったりするための部屋である。これらの操作はグローブ(図示せず)により手作業で外部から行われ、或いは操作部3内に設置されたロボット(図示せず)により行われる。
The operation unit 3 takes out the petri dish after culturing from the
操作部3には、上記入出庫部2の場合と同様に、ファン10、エアの導入用及び排出用のHEPAフィルタ11,12、電熱器14、過酸化水素水の噴霧器13、補助ノズル19等が設けられる。
As in the case of the loading /
また、培養部4a,4bとの間の隔壁6には、密閉扉23a,23bが設けられる。
The partition 6 between the
上記入出庫部2の場合と同様に、操作部3に過酸化水素水のミストMが吹き込まれて操作部3内が殺菌され、その後無菌エアが吹き込まれて陽圧化される。
As in the case of the loading /
培養部4a,4bは、検体、細胞等を培養するための部屋である。図1では二室として記載されるが、適宜増減可能である。複数に区画された場合は、異なる検体を同時に培養することが可能である。
The
培養部4a,4bの外殻1には、HEPAフィルタ24a、24bが設けられている。
HEPA filters 24a and 24b are provided on the
なお、培養部4a,4bの殺菌は、後述するように操作部3内の殺菌と同時に行われる。
The sterilization of the
次に、上記細胞培養装置の作用について説明する。 Next, the operation of the cell culture device will be described.
上記入出庫部2内に搬入される薬品、器材等はフィルム等により包装、密封され、ガンマ線殺菌等により無菌状態とされている。また、検体は無菌状態で密封されている。
The chemicals, equipment and the like carried into the storage /
これらが開放された密閉扉8から入出庫部2内に搬入され、密閉扉8が閉じられた後、過酸化水素水の噴霧器13により気化された過酸化水素水のミストMが入出庫部2内に噴霧される。このとき補助ノズル19から無菌の加熱エアが吹き出し、噴霧器13の吐出ノズル16bから吹き出す過酸化水素水のミストMと混じり合ってミストMを加速させる。これにより、ミストMは入出庫部2内の隅々まで速やかに行き渡る。
After these are loaded into the loading /
過酸化水素水のミストMが一定時間噴霧された後、ファン10からHEPAフィルタ11を通して送られる無菌エアが入出庫部2内に流入し、これにより入出庫部2内が陽圧化される。このとき電熱器14がONにされ、HEPAフィルタ11を通して送られる無菌エアが電熱器14によって加熱される。これにより、入出庫部2内に熱風が一定時間吹き込まれることになり、入出庫部2内に僅かに残存する過酸化水素水は速やかに気化され、HEPAフィルタ12から入出庫部2外に排出される。
After the hydrogen peroxide mist M is sprayed for a certain period of time, aseptic air sent from the
その後、入出庫部2内で検体、薬品や器材の密封包材が開封され、内容物がむき出しにされる。
Thereafter, the sealed wrapping material of the specimen, medicine and equipment is opened in the loading /
一方、操作部3内が、噴霧器13の吐出ノズル16bから吐出された過酸化水素水のミストMと補助ノズル19から吐出された熱風とにより殺菌処理される。そして、ファン10からHEPAフィルタ11を通して送られる無菌エアによって操作部3内が陽圧化される。
On the other hand, the inside of the operation unit 3 is sterilized by the mist M of the hydrogen peroxide solution discharged from the
その後、入出庫部2と操作部3との間の隔壁5における密閉扉9が開放され、入出庫部2内から操作部3内へと内容物が移される。
Thereafter, the sealing
操作部3内に搬入された内容物の一種である検体は、必要に応じて遠心分離後、シャーレに培地と共に移される。 A specimen which is a kind of contents carried into the operation unit 3 is transferred to a petri dish together with a medium after centrifugation as necessary.
その後、密閉扉9が閉じられたうえで、密閉扉8が開放され、密封包材が入出庫部2から外殻1の外へ排出される。さらに、密閉扉8が閉じられた後、入出庫部2内が無菌化され、陽圧化される。
Then, after the sealing
上述したように、操作部3内は過酸化水素水のミストMにより殺菌され、無菌エアにより陽圧化されているが、操作部3内の殺菌の際に操作部3と培養部4a,4bとの間の隔壁6の密閉扉23a,23bが開放されることにより、培養部4a,4b内も同時に噴霧器13からの過酸化水素水のミストMにより殺菌処理される。また、ファン10から送られ、HEPAフィルタ11を通って無菌化されたエアが一定時間吹き込まれることにより、培養部4a,4b内に残存する過酸化水素がHEPAフィルタ24a,24bから完全に外部に排出される。
As described above, the operation unit 3 is sterilized with the mist M of hydrogen peroxide and positively pressurized with aseptic air, but the operation unit 3 and the
上記操作部3内でシャーレに培地と共に移された検体は、グローブ又はロボットにより、密閉扉23a,23bから培養部4a,4bの所望の部屋に入れられ、培養される。
The specimen transferred to the petri dish together with the culture medium in the operation unit 3 is put into a desired room of the
培養部4a,4bで培養されたシャーレは、開放された密閉扉23a,23bから操作部3内に取り出される。そして、操作部4内で培地交換や細胞をシャーレから剥離して複数の別のシャーレに分配して増殖させる継代培養操作等が行われる。これらの操作はグローブにより手作業で外部から行うことが可能であるが、操作部内に設置されたロボットの操作により行うことも可能である。
The petri dish cultured in the
操作部3では異なる検体を操作するごとに上記無菌化処理が行われる。また、培養部4a,4bも検体を変えるたびに無菌化処理が行われる。この処理により交叉汚染が完全に防止される。
The operation unit 3 performs the sterilization process every time a different specimen is operated. The
培養後の細胞、不必要となった薬品、器材等は入出庫部2の密閉扉8から外部に搬出される。
Cells after culturing, unnecessary chemicals, equipment and the like are carried out from the sealed
その他、入出庫部2、操作部3、培養部4a,4bの各部は無菌化処理後の無菌性を維持するためにファン10により送風され、HEPAフィルタ11を通過して無菌化されたエアにより陽圧化されるが、この陽圧化を保持するための送風時は望ましくは電熱器14はOFFにされる。また、入出庫部2、操作部3、培養部4a,4bの各部内はHEPAフィルタ11,12により外部と隔絶された状態で無菌性が維持される。また、入出庫部2、操作部3、培養部4a,4bの各部内に噴霧された余剰の過酸化水素はHEPAフィルタ12,24a,24bを通じて外部に排出されるが、この排出される過酸化水素は触媒を通過させて分解するのが望ましい。
In addition, each part of the loading /
本発明は以上説明したように構成されるが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々変更可能である。 Although the present invention is configured as described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
2…入出庫部
3…操作部
4a,4b…培養部
9,23a,23b…密閉扉
13…噴霧器
15…二流体スプレーノズル
16a…ヒータ
16b…吐出ノズル
16c…気化室
19…補助ノズル
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