JP2014161265A - 培養袋 - Google Patents

Abstract

【課題】 培養袋の保管時、輸送時、ガンマ線等での滅菌時および廃棄時における利便性を向上させることができる培養袋を提供する。
【解決手段】 培養液８を内部に収容でき、プラスチック材料により形成される袋本体１１と、袋本体１１の内部に配設され、袋本体１１の内部に収容された培養液８を撹拌できる撹拌器３０とを備える培養袋１０であって、撹拌器３０は、袋本体１１の内部より支持された回転シャフト３１と、回転シャフト３１に設けられた撹拌用羽根３２とを備え、かつ、撹拌器３０は、伸び縮みおよび折り畳みの一方または両方が可能であることにより、上記課題を解決することができた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、細胞や微生物等の被培養物を含む培養液を収容して、被培養物を培養する培養袋に関する。

近年、医薬品産業の大部分を占める新薬市場の主流が、低分子医薬品からバイオ医薬品へ移行している。このバイオ医薬品の生産には、微生物、細胞等の被培養物を大量に培養する培養法が用いられている。

培養法には、従来からステンレス製の大型の培養容器を有する培養システムが用いられてきた。この培養容器には細胞や微生物等の被培養物を含む培養液が収容され、撹拌器によって培養液が撹拌される。このようにして、細胞や微生物等の被培養物の培養が行われるようになっている。この培養システムにおいて新たに培養を行う際には、培養液を培養容器に収容する前に、培養容器や撹拌器等を洗浄し、滅菌を行っている。

しかしながら、従来のステンレス製の大型の培養容器は、繰り返し培養容器を使用するために、内部の洗浄作業に多くの時間が費やされる。また、バリデーションとして、定期的に洗浄性や洗浄後の培養液の残存量の確認を行い、洗浄性の検証を行っており、洗浄作業に多くの時間が費やされる。

このことに対処するために、培養液を収容する使い捨て可能な培養袋を用いて被培養物の培養を行う培養システムが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

この培養袋は、滅菌されて清浄な状態に維持されているため、上述したステンレス製の培養容器を用いる場合のような洗浄、滅菌、定期バリデーションといった工程等を不要とすることができる。このため、バイオ医薬品の生産工程を短縮し、単位時間あたりのバイオ医薬品の生産量を増大させることを可能にしている。

特表２００７−５３４３３５号公報 特表２００９−５３９４０８号公報

しかしながら、特許文献１及び２に示す培養システムのように培養袋内に撹拌器を備える場合、培養袋の保管時、輸送時、ガンマ線等での滅菌時および廃棄時において、培養袋内の撹拌器が邪魔となり、無駄なスペースを必要とするという問題がある。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、培養袋の保管時、輸送時、ガンマ線等での滅菌時および廃棄時における利便性を向上させることができる培養袋を提供することを目的とする。

上記目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、培養液を内部に収容でき、プラスチック材料により形成された袋本体と、前記袋本体の内部に配設され、前記袋本体の内部に収容される前記培養液を撹拌できる撹拌器と、を備える培養袋であって、前記撹拌器は、前記袋本体の内部より支持された回転シャフトと、前記回転シャフトに設けられた撹拌用羽根と、を備え、かつ、前記撹拌器は、伸び縮みおよび折り畳みの一方または両方が可能であることを特徴とする。

また、上述した培養袋において、前記撹拌器は、前記撹拌用羽根と前記回転シャフトとが連結部を介して接続されており、前記連結部において屈曲させることで前記撹拌器を折り畳み可能であるようにしてもよい。

また、上述した培養袋において、前記回転シャフトが、複数の回転シャフト部材を備え、連結部を介して折り畳み可能であるようにしてもよい。

また、上述した培養袋において、前記回転シャフトが、挿入して嵌め込み可能な外径の異なる複数の回転シャフト部材を備え、伸び縮み可能であるようにしてもよい。

本発明によれば、培養袋内の培養液を撹拌する撹拌器を伸び縮みおよび折り畳みの一方または両方を可能としたので減容可能で、使用時には内部を撹拌可能となり、被培養物を大量に培養する操作を安価かつ簡便に行うことができる。

本発明の実施の形態による培養袋が取り付けられる培養システムの概略構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による培養液を収容した培養袋を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による培養液を収容した培養袋を折り畳んだ状態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による培養液を収容した培養袋を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による培養液を収容した培養袋を折り畳んだ状態を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

本実施の形態における培養袋は、細胞、微生物、菌等の被培養物を含む培養液を収容して被培養物を培養するためのものである。培養袋は、例えば、図１に示す培養システムに取り付けて使用することができる。まず、図１に示す培養システム１について説明する。

＜培養システム＞
図１に示す培養システム１は、ベース２と、ベース２上に設けられ、内部に培養袋１０が取り付けられる円筒状のタンク３と、タンク３をベース２上に支持する支持部材４と、を備えている。このうち、タンク３は、例えばステンレス等の金属材料により形成されている。ベース２の下面には、複数の車輪５が取り付けられている。

タンク３の上方には、培養袋１０の撹拌器３０（後述）を駆動する撹拌駆動装置６が設けられている。この撹拌駆動装置６は、支持部材４に取り付けられている。ベース２上には、制御装置７が設けられており、制御装置７によって撹拌駆動装置６が制御されるようになっている。この制御装置７は、培養袋１０への培養液の注入及び排出、培養液への空気の導入等、培養袋１０による培養に必要な処理を制御するためのものである。

＜培養袋＞
次に、図２を用いて、本実施の形態における培養袋１０について説明する。
図２に示すように、培養袋１０は、袋本体１１と、袋本体１１内に回転可能に設けられ、培養液８を撹拌する撹拌器３０とを備えている。このうち、袋本体１１は、一対の胴部フィルム１２と、上面フィルム１４と、下面フィルム１５とを有している。袋本体１１の容量は制限されていないが、例えば５Ｌ〜３０００Ｌの容量とすることができる。

撹拌器３０は、袋本体１１の上下方向に延びる回転シャフト３１と、回転シャフト３１に設けられた撹拌用羽根３２を有している。ここで、袋本体１１の下方とは、ベース２の方向をいう。また、袋本体１１の上方とは、撹拌駆動装置６の方向をいう。
このうち、回転シャフト３１の上端部及び下端部は、袋本体１１に回転可能に支持されている。すなわち、袋本体１１の上面フィルム１４には、回転シャフト３１の上端部を回転可能に支持する上側軸受部４０が設けられ、袋本体１１の下面フィルム１５には、回転シャフト３１の下端部を回転可能に支持する下側軸受部４１が設けられている。撹拌器３０の回転シャフト３１の上端部には、上述した培養システム１の撹拌駆動装置６から磁気カップリング方式で駆動力が伝達されるようになっている。このようにして、撹拌駆動装置６によって、攪拌器３０の回転シャフト３１および撹拌用羽根３２が回転するようになっている。

袋本体１１の上面フィルム１４には、培養液８を注入する培養液注入部５０が設けられている。この培養液注入部５０には、培養システム１の図示しない培養液供給部から、被培養物を含む培養液８が供給されて、培養液８が袋本体１１内に注入されるようになっている。袋本体１１の上面フィルム１４には、培養液注入部５０から袋本体１１に培養液８を注入する際、袋本体１１内の気体を排出する気体排出部５１が設けられている。なお、上述した下側軸受部４１が、袋本体１１から培養液８を排出する機能を有しており、当該下側軸受部４１から、袋本体１１内の培養液８が排出されるようになっている。

袋本体１１内に、気体導入部（図示せず）を設け、気体導入部から袋本体１１の上面フィルム１４を貫通して気体供給チューブ（図示せず）を延設してもよい。この気体導入部は、袋本体１１内に収容された培養液８に空気等の気体を導入するためのものである。この気体供給チューブは、上述の培養システム１の気体供給部（図示せず）から気体導入部に空気を供給するためのものである。

袋本体１１には、温度センサ、ｐＨセンサおよび溶存酸素センサ等のセンサ５２が取り付けられてもよい。このうち温度センサは、培養中の培養液８の温度を計測し、ｐＨセンサは、培養中の培養液８のｐＨを計測するためのものである。溶存センサは、培養中の培養液８の溶存酸素量を計測するためのものである。

また、袋本体１１には、サンプリングチューブ５３が取り付けられてもよい。このサンプリングチューブ５３は、培養中の培養液８を取り出すためのものである。

なお、上述した培養液注入部５０、各センサ５２等の配置は、図２に示すような配置に限られることはなく、胴部フィルム１２に配置することもでき、任意である。

図２及び図４に示すように、袋本体１１は、一対の胴部フィルム１２と、各胴部フィルム１２の上縁部にヒートシールにより接合された上面フィルム１４と、各胴部フィルム１２の下縁部に接合された下面フィルム１５とを有している。このうち、一対の胴部フィルム１２は、それらの両側縁部において互いにヒートシールにより接合されている。袋本体１１は、全体として、円筒状に形成されており、培養システム１のタンク３の形状に適合させて、培養液の収容効率を向上させている。

＜撹拌器＞
次に、図２〜図５を用いて、本実施の形態における撹拌器３０の詳細について説明する。

図２〜図５に示すように、本実施の形態における撹拌器３０は、例えば、回転シャフト３１の先端と中間のいずれか一方または両方に撹拌用羽根３２を撹拌用羽根の固定部材３５により固定して設けることができる。
本実施の形態における撹拌用羽根３２は、使用時において図２及び図４に示すように回転シャフト３１から連結部３３を介して撹拌可能に展開された状態であり、保管時、輸送時、ガンマ線等での滅菌時および廃棄時には、図３及び図５に示すように撹拌用羽根３２の連結部３３において、回転シャフト３１に沿って夫々折り畳まれる。このことにより、折り畳み後の形態が、コンパクトな状態となるので利便性がよい。
撹拌用羽根３２は、撹拌用羽根３２の付け根部分にある連結部３３において、例えば、蝶番のように屈曲させて折り畳むことができる。
本実施形態において、２枚羽根の撹拌用羽根３２を取り上げたが、羽根の枚数において２枚にこだわらず３枚以上でも実際に使用できる枚数であればよい。中でも、羽根の枚数が２枚であると、回転シャフトを挟んで設定すると培養袋を折り畳み易い点で好ましい。
なお、折り畳まれた撹拌用羽根３２を広げたり、折り畳んだりする際は、袋本体がフィルムから構成されるので、袋本体１１の外から操作することができる。

＜第１本実施形態＞
図２及び図３に示すように、第１の本実施の形態における回転シャフト３１は、複数の回転シャフト部材３１Ｐを備え、連結部３４を介して折り畳み可能である。回転シャフト３１がコンパクトな形状に折り畳まれるので利便性がよい。
連結部３４は、例えば、３軸方向に自由度を有する球形のジョイントを使用して、複数の回転シャフト部材３１Ｐを折り畳み、または展開することにより、回転シャフト３１の長さを袋本体の上下方向に伸縮可能である。
連結部３４の数は、制限されないが、連結部３４の数が多い程、コンパクトに折り畳むことができる。
なお、回転シャフト３１を折り畳んだり、展開したりする際は、袋本体１１がフィルムから構成されるので、袋本体１１の外から操作することができる。

＜第２本実施形態＞
図４及び図５に示すように、第２の本実施の形態における回転シャフト３１は、外径の異なる回転シャフト部材３６と回転シャフト部材３７を備え、外径の小さな方の回転シャフト部材３７が、外径の大きな方の回転シャフト部材３６内に挿入して嵌め込むことができる構造とする。そして、外径の大きな方の回転シャフト部材３６に突起部３８を設けると共に、外径の大きな方の回転シャフト部材３６内の径の小さな方の回転シャフト部材３７を上下方向にスライドさせて伸縮させ、外径の小さな方の回転シャフト部材３７には外径の大きな方の回転シャフト部材３６の突起部３８が嵌まった状態で固定できるような窪み３９を形成し、回転シャフト３１の長さを袋本体の上下方向に伸縮可能である。
第２の本実施の形態における回転シャフト３１は、回転シャフト使用時において図４に示すように、外径の大きな方の回転シャフト部材３６内の径の小さな方の回転シャフト部材３７を上方にスライドさせて伸長させ、外径の小さな方の回転シャフト部材３７の窪み３９に外径の大きな方の回転シャフト部材３６の上側の突起部３８が嵌まった状態で固定される。
保管時、輸送時、ガンマ線等での滅菌時および廃棄時には、図５に示すように、外径の大きな方の回転シャフト部材３６の空洞部へ、突起部３８を越えて外径の大きな方の回転シャフト部材３６を下方にスライドさせて縮ませ、外径の小さな方の回転シャフト部材３７の窪み３９に外径の大きな方の回転シャフト部材３６の袋本体の下側の突起部３８が嵌まった状態で固定される。
なお、回転シャフト３１を伸ばしたり、縮めたりする際は、袋本体がフィルムから構成されるので、袋本体１１の外から操作することができる。

＜袋本体の材料＞
次に、袋本体１１の胴部フィルム１２、上面フィルム１４及び下面フィルム１５の材料について説明する。

各フィルム１２、１４、１５に用いる材料としては、可撓性を有するとともに耐ガンマ線滅菌性を有するプラスチック材料であれば特に限定されることはない。例えば、各フィルム１２、１４、１５には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン、（ＯＮ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、ポリエチレン（ＰＥ）等を用いることができる。

袋本体１１の各フィルム１２、１４、１５の厚さは、１００μｍ〜３５０μｍであることが好適である。

＜撹拌器の材料＞
また、撹拌器３０は、プラスチック材料により形成されていることが好適である。このことにより、袋本体１１内に配置された撹拌器３０により、袋本体１１を破れ難くすることができる。さらに、上側軸受部４０、下側軸受部４１等、袋本体１１にヒートシールされる部材は、ヒートシール性を向上させるために、少なくともヒートシールされる部分がプラスチック材料により形成されていることが好適である。

＜培養袋の製造方法＞
次に、このような構成からなる本実施の形態における培養袋１０の製造方法について説明する。

まず、２枚の胴部フィルム１２と、上面フィルム１４、下面フィルム１５を準備する。
続いて、２枚の胴部フィルム１２と、上面フィルム１４及び下面フィルム１５がヒートシールにより接合される。
２枚の胴部フィルム１２と、上面フィルム１４及び下面フィルム１５が接合された後、上面フィルム１４に孔を設け、上側軸受部４０が挿入されてヒートシールにより接合されるとともに、下面フィルム１５に孔を設け、下側軸受部４１が挿入されてヒートシールにより接合される。

その後、一対の胴部フィルム１２の間に、気体供給チューブが連結された気体導入部（図示せず）が配置され、ヒートシールにより一方の側縁部にて、ヒートシールにより接合される。

次に、袋本体１１に撹拌器３０が取り付けられる。すなわち、撹拌器３０の撹拌用羽根３２が取り付けられた回転シャフト３１の上端部が、上側軸受部４０に取り付けられ、下端部が、下側軸受部４１に取り付けられる。
袋本体１１に撹拌器３０が取り付けられた後、一対の胴部フィルム１２同士が、他方の側縁部にて、ヒートシールにより接合される。

続いて、胴部フィルム１２に孔を設け、温度センサ、ｐＨセンサ、溶存酸素センサ等のセンサ５２及びサンプリングチューブ５３が挿入されてヒートシールにより接合される。また、上面フィルム１４に孔を設け、培養液注入部５０及び気体排出部５１が挿入されてヒートシールにより接合される。

その後、培養袋１０内の撹拌器３０を折り畳むか、縮めた状態で、ガンマ線で滅菌処理される。このようにして、培養袋１０が製造される。

＜培養袋の使用＞
上述のようにして製造された培養袋１０は、以下のようにして使用することができる。

すなわち、図１に示す培養システム１のタンク３内に、培養袋１０が取り付けられ、培養システム１の制御装置７によって、以下の手順で、細胞、微生物、菌等の被培養物の培養が行われる。

まず、培養システム１の培養液供給部（図示せず）から、培養袋１０の培養液注入部５０を介して培養袋１０の袋本体１１内に被培養物を含む培養液８が注入される。この際、気体排出部５１から、袋本体１１内の気体が排出される。このことにより、袋本体１１内にスムーズに培養液８を注入することができる。

続いて、培養システム１の撹拌駆動装置６が駆動される。この際、撹拌用羽根は、図２及び図４に示すように開放状態である。また、図２に示す回転シャフト３１は、複数の回転シャフト部材３１Ｐを連結部３４を介して、袋本体の上下方向に延ばされた状態である。また、図４に示す回転シャフトは、外径の異なる回転シャフト部材３６と回転シャフト部材３７が、挿入して嵌め込んだ状態で、袋本体の上下方向に延ばされた状態である。
そして、撹拌駆動装置６の駆動力が、磁気カップリング方式により撹拌器３０の回転シャフト３１に伝達され、撹拌用羽根３２が回転する。このことにより、培養液８が培養袋１０内を回転するように流れて撹拌され、培養が行われる。

培養を行っている間、培養システム１の気体供給部（図示せず）から気体供給チューブを通って気体導入部に空気が供給され、気体導入部から、撹拌されている培養液８に空気が導入される。このことにより、培養液８中の被培養物に、均一に酸素を供給することができ、培養効率を向上させることができる。

また、培養を行っている間、温度センサ、ｐＨセンサおよび溶存酸素センサ等のセンサ５２により、培養中の培養液８の温度、ｐＨ、溶存酸素量が計測される。また、必要に応じて、サンプリングチューブ５３から培養中の培養液８が取り出されて、培養状態の確認が行われる。

培養が終了すると、撹拌駆動装置６が停止され、撹拌器３０の回転が止まる。その後、袋本体１１から下側軸受部４１を介して培養液８が排出される。

培養液８が排出された後、培養システム１のタンク３から、培養袋１０が取り外されて廃棄される。
廃棄の際、撹拌用羽根３２は、図３及び図５に示すように回転シャフトに沿って夫々折り畳まれた状態であり、また、回転シャフトは、図３に示すように複数の回転シャフト部材３１Ｐを連結部３４を介して袋本体の上下方向に折り畳まれた状態か、図５に示すように外径の異なる回転シャフト部材３６内に回転シャフト部材３７が嵌挿して縮められた状態である。このことにより、培養袋１０の減容可能であり、廃棄作業を安価かつ簡便に行うことができる。
次の培養を行う際には、新たな培養袋１０がタンク３に取り付けられる。
培養袋１０が使用後、廃棄されることにより、培養袋１０内の洗浄、滅菌、定期バリデーションといった工程等を不要とすることができる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明による培養袋１０は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

また、上述した本実施の形態においては、袋本体１１が、一対の胴部フィルム１２、上面フィルム１４と、下面フィルム１５とを有している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、袋本体１１は、撹拌器３０等の部材を有する培養袋１０を作製可能であれば、任意の構造とすることができる。

また、上述した本実施の形態においては、撹拌器３０の回転シャフト３１の上端部または下端部が、袋本体１１の下面フィルム１５に回転可能に支持されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、回転シャフト３１の下端部は、下面フィルム１５に支持されないように構成してもよい。この場合、培養袋１０において、ヒートシール箇所数を低減することができる。

１ 培養システム
２ ベース
３ タンク
４ 支持部材
５ 車輪
６ 撹拌駆動装置
７ 制御装置
８ 培養液
１０ 培養袋
１１ 袋本体
１２ 胴部フィルム
１４ 上面フィルム
１５ 下面フィルム
３０ 撹拌器
３１ 回転シャフト
３２ 撹拌用羽根
３３、３４ 連結部
３５ 撹拌用羽根の固定部材
３６、３７、３１Ｐ 回転シャフト部材
３８ 突起部
３９ 窪み
４０ 上側軸受部
４１ 下側軸受部
５０ 培養液注入部
５１ 気体排出部
５２ センサ
５３ サンプリングチューブ

Claims (4)

1. 培養液を内部に収容でき、プラスチック材料により形成された袋本体と、
   前記袋本体の内部に配設され、前記袋本体の内部に収容される前記培養液を撹拌できる撹拌器と、を備える培養袋であって、
   前記撹拌器は、前記袋本体の内部より支持された回転シャフトと、前記回転シャフトに設けられた撹拌用羽根と、を備え、
   かつ、前記撹拌器は、伸び縮みおよび折り畳みの一方または両方が可能であることを特徴とする培養袋。
2. 前記撹拌器は、前記撹拌用羽根と前記回転シャフトとが連結部を介して接続されており、前記連結部において屈曲させることで前記撹拌器を折り畳み可能であることを特徴とする請求項１記載の培養袋。
3. 前記回転シャフトが、複数の回転シャフト部材を備え、連結部を介して折り畳み可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の培養袋。
4. 前記回転シャフトが、挿入して嵌め込み可能な外径の異なる複数の回転シャフト部材を備え、伸び縮み可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の培養袋。
   
   

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