JP2022118373A - サンプリングシステム及びサンプリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バイオセンサに付着したサンプルを効果的に除去することができるとともにサンプリング流路を流通するサンプルへの洗浄液の混入を抑えることができるサンプリングシステム及びサンプリング方法を提供する。【解決手段】サンプリングシステム１０において、サンプリング流路３０と導入路３２との連結部には、導入路３２を開閉する第１バルブ部材３８が設けられている。第１バルブ部材３８は、導入路３２を閉塞した状態でサンプリング流路３０にサンプルが流通可能であり、導入路３２を開放した状態で導入路３２からサンプリング流路３０における第１バルブ部材３８よりも下流側に洗浄液が流通可能なように形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、サンプリングシステム及びサンプリング方法に関する。

例えば、特許文献１には、細胞培養デバイスから液体のサンプルを採取するサンプリング流路を備えるサンプリングシステムが開示されている。

米国特許第９４４２０４７号明細書

ところで、サンプリングシステムは、サンプルと接触するようにサンプリング流路に設けられたバイオセンサと、サンプリング流路のバイオセンサよりも上流側に洗浄液を導入する導入路と、を備えることがある。この場合、例えば、サンプリング流路にサンプルを流通させてバイオセンサにサンプルを接触させるサンプリング工程と、バイオセンサの触媒の劣化を防止するために導入路からサンプリング流路に洗浄液を導入してバイオセンサに付着したサンプルを除去する洗浄工程とが行われる。

洗浄工程が終了すると、サンプリング流路における連結部よりも下流側と導入路とには洗浄液が残存する。その後、サンプリング工程を行うと、サンプルは、サンプリング流路に残存している洗浄液を押し流す。しかしながら、導入路の洗浄液は残存したままの状態になる。そうすると、サンプリング工程の際に、導入路の洗浄液が連結部においてサンプルに混入する可能性がある。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、バイオセンサに付着したサンプルを効果的に除去することができるとともにサンプリング流路を流通するサンプルへの洗浄液の混入を抑えることができるサンプリングシステム及びサンプリング方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、細胞培養デバイスの液体のサンプルを採取するサンプリング流路を備えるサンプリングシステムであって、前記サンプルと接触するように前記サンプリング流路に設けられたバイオセンサと、前記サンプリング流路の前記バイオセンサよりも上流側に洗浄液を導入する導入路と、を備え、前記サンプリング流路と前記導入路との連結部には、前記導入路を開閉するバルブ部材が設けられ、前記バルブ部材は、前記導入路を閉塞した状態で前記サンプリング流路に前記サンプルが流通可能であり、前記導入路を開放した状態で前記導入路から前記サンプリング流路における前記バルブ部材よりも下流側に前記洗浄液が流通可能なように形成されている、サンプリングシステムである。

本発明の他の態様は、上述したサンプリングシステムを用いたサンプリング方法であって、前記バルブ部材により前記導入路を閉塞させた状態で前記細胞培養デバイスから前記サンプリング流路に前記サンプルを採取するとともに前記バイオセンサで前記サンプル中の所定成分の濃度を測定するサンプリング工程と、前記サンプリング工程の後で、前記バルブ部材により前記導入路を開放させた状態で前記導入路から前記サンプリング流路を介して前記バイオセンサに前記洗浄液を流通させる洗浄工程と、を含み、前記サンプリング工程は、２回以上行われ、２回目以降の前記サンプリング工程は、前記洗浄工程の後で行われる、サンプリング方法である。

本発明によれば、バルブ部材が導入路を閉じることによって、サンプリング流路を流通するサンプルに導入路に残存している洗浄液が混入することを抑えることができる。また、バルブ部材が導入路を開くことにより、導入路の洗浄液をバイオセンサに導くことができるため、バイオセンサに付着したサンプルを洗浄液によって効果的に除去することができる。

本発明の一実施形態に係るサンプリングシステムの概略構成図である。 細胞培養デバイスの要部の構成説明図である。 図３Ａは、第１バルブ部材（第２バルブ部材）の第１動作説明図であり、図３Ｂは、第１バルブ部材（第２バルブ部材）の第２動作説明図である。 図１のサンプリングシステムを用いたサンプリング方法を説明するためのフローチャートである。 図４のサンプリング工程を説明するためのフローチャートである。 サンプリング方法の第１動作説明図である。 サンプリング方法の第２動作説明図である。 サンプリング方法の第３動作説明図である。 サンプリング方法の第４動作説明図である。

以下、本発明に係るサンプリングシステム及びサンプリング方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係るサンプリングシステム１０は、複数の細胞培養デバイス２００の液体のサンプルを採取してサンプル中の所定成分の濃度を測定するものである。サンプリングシステム１０は、サンプリングキット１２と、サンプリングキット１２が着脱可能な回路制御装置１４と、コントローラ１６とを備える。サンプリングキット１２は、使い捨てのディスポーザブル品であり、回路制御装置１４は、再利用可能なリユース品である。

本実施形態において、サンプリングキット１２には、複数の細胞培養デバイス２００として、第１細胞培養デバイス２００Ａと第２細胞培養デバイス２００Ｂとが接続される。図２に示すように、細胞培養デバイス２００は、細胞を培養するためのバイオリアクタ２０２を有する。培養する細胞は、生体組織から分離したものであって、例えば、血液に含まれる細胞（Ｔ細胞等）、幹細胞（ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞、間葉系幹細胞等）が用いられる。

バイオリアクタ２０２は、いわゆる中空糸型バイオリアクタとして構成されている。バイオリアクタ２０２は、多数（複数）の中空糸２０４と、これら中空糸２０４を収容する円筒状のハウジング２０６とを備える。中空糸２０４を構成する壁部には、図示しない複数の細孔が形成されている。細孔は、中空糸２０４の内腔であるＩＣ（intra capillary）領域とハウジング２０６内における中空糸２０４の外側に位置するＥＣ（extra capillary）領域とを連通する。細孔の直径は、高分子（細胞等）の通過を阻止する一方で低分子（例えば、水、イオン、酸素、乳酸塩等）を通過させることができるような大きさに設定されている。

ハウジング２０６には、ＩＣ入口ポート２０８、ＩＣ出口ポート２１０、ＥＣ入口ポート２１２、ＥＣ出口ポート２１４が設けられている。ＩＣ入口ポート２０８は、ハウジング２０６の一端に設けられている。ＩＣ入口ポート２０８は、ＩＣ入口流路２１６から導かれた液体（細胞を含む溶液や培地等）をバイオリアクタ２０２のＩＣ領域に導入する。ＩＣ出口ポート２１０は、ハウジング２０６の他端に設けられている。ＩＣ出口ポート２１０は、バイオリアクタ２０２のＩＣ領域を流通した液体をＩＣ出口流路２１８に導出させる。

ＥＣ入口ポート２１２及びＥＣ出口ポート２１４は、ハウジング２０６の外周面に設けられている。ＥＣ入口ポート２１２は、ＥＣ入口流路２２０から導かれた培地をバイオリアクタ２０２のＥＣ領域に導入する。ＥＣ出口ポート２１４は、バイオリアクタ２０２のＥＣ領域を流通した培地をＥＣ出口流路２２２に導出させる。培地としては、生体の細胞に応じて適切なものが選択されればよく、例えば、緩衝塩類溶液(Balanced Salt Solution：ＢＳＳ)を基本溶液として、種々のアミノ酸、ビタミン類及び血清等を加えて調製されたものが用いられる。

ＥＣ出口流路２２２には、ＥＣ領域を流通した培地をサンプリングキット１２に導くための接続ライン２２４が接続している。接続ライン２２４には、無菌フィルタ２２６とサンプリングコネクタ２２８とが設けられている。無菌フィルタ２２６は、細胞培養デバイス２００のうち無菌フィルタ２２６よりもＥＣ出口流路２２２側の部分を無菌に保持する。サンプリングコネクタ２２８には、サンプリングキット１２の導入コネクタ４２が着脱可能である。

本実施形態において、サンプリングシステム１０は、サンプルとして、細胞培養デバイス２００のＥＣ領域を流通した培地を採取する。ただし、サンプリングシステム１０が採取するサンプルは、ＥＣ領域を流通した培地に限定されず、ＩＣ領域を流通した培地や他の液体等であってもよい。

図１において、サンプリングキット１２は、洗浄液収容部１８、標準液収容部２０、廃液収容部２２、接続回路２４、第１センサ２６及び第２センサ２８を備える。

洗浄液収容部１８、標準液収容部２０及び廃液収容部２２は、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィンのような軟質樹脂製の可撓性を有する材料により袋状に構成されたものである。ただし、洗浄液収容部１８、標準液収容部２０及び廃液収容部２２は、液体が収容可能なものであれば適宜変更可能である。

洗浄液収容部１８には、洗浄液が収容されている。洗浄液としては、緩衝液又は生理食塩水が用いられる。なお、緩衝液としては、ＰＢＳ（Phosphate Buffered Salts）及びＴＢＳ（Tris-Buffered Saline）等が挙げられる。ただし、洗浄液は、上述したものに限定されない。

標準液収容部２０は、標準液が収容されている。標準液は、第１センサ２６及び第２センサ２８を校正するための液体である。具体的に、標準液は、ＰＨ値、Ｏ_２値（酸素濃度）、ＣＯ_２値（二酸化炭素濃度）、グルコース値（グルコース濃度）、乳酸値（乳酸濃度）が規定値に設定された液体である。

廃液収容部２２は、接続回路２４を流通した廃液（サンプル、洗浄液及び標準液）を収容するためのものである。廃液収容部２２は、サンプリングキット１２の使用前の状態で、内部に液体が収容されていない空バッグである。

接続回路２４は、細胞培養デバイス２００のサンプルを採取するサンプリング流路３０と、洗浄液をサンプリング流路３０に導くための導入路３２と、標準液を導入路３２に導くための標準液導入路３３と、第１バルブ部材３８と、第２バルブ部材４０とを有する。サンプリング流路３０は、第１サンプル導入路３４ａ、第２サンプル導入路３４ｂ及びサンプル流通路３６を含む。

第１サンプル導入路３４ａは、第１細胞培養デバイス２００Ａのサンプル（培地）をサンプル流通路３６に導く。第１サンプル導入路３４ａの一端には、第１細胞培養デバイス２００Ａのサンプリングコネクタ２２８に装着される導入コネクタ４２が設けられている（図２参照）。第１サンプル導入路３４ａの他端は、第１バルブ部材３８に接続している。

第２サンプル導入路３４ｂは、第２細胞培養デバイス２００Ｂのサンプル（培地）をサンプル流通路３６に導く。第２サンプル導入路３４ｂの一端には、第２細胞培養デバイス２００Ｂのサンプリングコネクタ２２８に装着される導入コネクタ４２が設けられている（図２参照）。第２サンプル導入路３４ｂの他端は、第２バルブ部材４０に接続している。

サンプル流通路３６は、第１バルブ部材３８と第２バルブ部材４０とを互いに接続する中間流路４４と、第２バルブ部材４０と廃液収容部２２とを互いに接続するセンサ流路４６とを含む。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、第１バルブ部材３８は、Ｔ字状のコネクタ部４８と、コネクタ部４８内に収容されたバルブ本体５０とを含む。コネクタ部４８は、例えば、硬質な樹脂材料によって一体的に成形されている。コネクタ部４８は、バルブ収容部５２、第１接続ポート部５４ａ、第２接続ポート部５４ｂ及び第３接続ポート部５４ｃを含む。第２接続ポート部５４ｂと第３接続ポート部５４ｃとは、バルブ収容部５２から互いに反対方向に延出している。

バルブ本体５０は、ディスクバルブであって、シリコーン等の軟質な樹脂材料によって構成されている。バルブ本体５０は、第１接続ポート部５４ａを開閉可能に設けられている。具体的に、バルブ本体５０は、第１接続ポート部５４ａを開放する第１位置（図３Ａに示すバルブ本体５０の位置）と、第１接続ポート部５４ａを閉塞するとともに第２接続ポート部５４ｂ及び第３接続ポート部５４ｃを互いに連通させる第２位置（図３Ｂに示すバルブ本体５０の位置）とに変位可能なようにバルブ収容部５２に収容されている。

具体的に、図３Ａにおいて、バルブ本体５０は、第２接続ポート部５４ｂからバルブ収容部５２内に液体が導入されていない状態で第１接続ポート部５４ａを開放する第１位置にある。そのため、第１接続ポート部５４ａと第２接続ポート部５４ｂとが互いに連通する。換言すれば、第１接続ポート部５４ａに導入された液体は、バルブ収容部５２内を通り第３接続ポート部５４ｃに流通する。

図３Ｂにおいて、バルブ本体５０は、第２接続ポート部５４ｂからバルブ収容部５２内に液体が導入されると、第１位置から第１接続ポート部５４ａを閉塞する第２位置に変位する。これにより、第２接続ポート部５４ｂと第３接続ポート部５４ｃとが互いに連通するとともに第１接続ポート部５４ａからバルブ収容部５２内への液体の流入が阻止される。

図１において、第１バルブ部材３８の第１接続ポート部５４ａには、導入路３２が液密に接続している。第１バルブ部材３８の第２接続ポート部５４ｂには、第１サンプル導入路３４ａの他端部が液密に接続している。第１バルブ部材３８の第３接続ポート部５４ｃには、中間流路４４の一端部が液密に接続されている。

第２バルブ部材４０は、第１バルブ部材３８と同様に構成されている。そのため、第２バルブ部材４０の構成の説明については省略する。第２バルブ部材４０の第１接続ポート部５４ａには、中間流路４４の他端部が液密に接続している。第２バルブ部材４０の第２接続ポート部５４ｂには、第２サンプル導入路３４ｂの他端部が液密に接続している。第２バルブ部材４０の第３接続ポート部５４ｃには、センサ流路４６の一端部が液密に接続している。

導入路３２の一端は、洗浄液収容部１８に接続している。導入路３２の他端は、第１バルブ部材３８に接続している。標準液導入路３３の一端は、標準液収容部２０に接続している。標準液導入路３３の他端は、導入路３２の途中部位に接続している。

第１センサ２６及び第２センサ２８は、サンプルに接触するようにセンサ流路４６に設けられている。第１センサ２６は、一体成形品であって、ＰＨセンサ６０とガス濃度センサ６２とを含む。ＰＨセンサ６０は、サンプル中のＰＨを測定する。ガス濃度センサ６２は、サンプル中のガス濃度を測定する。具体的に、ガス濃度センサ６２は、サンプル中のＯ_２濃度を測定するＯ_２センサ６４と、サンプル中のＣＯ_２濃度を測定するＣＯ_２センサ６６とを含む。

第２センサ２８は、例えば、酵素センサ等のバイオセンサである。第２センサ２８は、センサ流路４６における第１センサ２６よりも下流側に設けられている。第２センサ２８は、一体成形品であって、サンプル中のグルコース濃度を測定するグルコースセンサ６８と、サンプル中の乳酸濃度を測定する乳酸センサ７０とを含む。第２センサ２８は、酵素センサに限定されず、非酵素型グルコースセンサを含んでもよい。また、第２センサ２８の測定項目は、グルコース、乳酸に限定されず、グルタミン酸等を含んでもよい。

回路制御装置１４は、複数のクランプ７２と１つのポンプ７４とを備える。本実施形態において、回路制御装置１４は、複数のクランプ７２として、第１クランプ７２ａ、第２クランプ７２ｂ、第３クランプ７２ｃ、第４クランプ７２ｄ及び第５クランプ７２ｅを有する。

第１クランプ７２ａは、サンプリングキット１２を回路制御装置１４に装着した状態（以下、「セット状態」という）で、第１サンプル導入路３４ａに対向するように配置され、第１サンプル導入路３４ａの内部流路を開閉する。第２クランプ７２ｂは、セット状態で、第２サンプル導入路３４ｂに対向するように配置され、第２サンプル導入路３４ｂの内部流路を開閉する。第３クランプ７２ｃは、セット状態で、センサ流路４６における第２センサ２８と廃液収容部２２との間の部分に対向するように配置され、センサ流路４６の当該部分の内部流路を開閉する。第４クランプ７２ｄは、セット状態で、導入路３２における標準液導入路３３との接続部よりも上流側の部分に対向するよう配置され、導入路３２の当該部分の内部流路を開閉する。第５クランプ７２ｅは、セット状態で、標準液導入路３３に対向するように配置され、標準液導入路３３の内部流路を開閉する。

ポンプ７４は、接続回路２４の流路（チューブ）を構成する壁部をしごくように回転することにより、内部の液体に流動力を付与する。ポンプ７４は、セット状態で、センサ流路４６における第２バルブ部材４０と第１センサ２６との間の部分に接触するように配置されている。ポンプ７４は、センサ流路４６を流通する液体に第１センサ２６（廃液収容部２２）に向かう方向の流動力が付与されるように第１回転動作（矢印Ｒ１方向の回転動作）をする。なお、ポンプ７４は、センサ流路４６を流通する液体に第２バルブ部材４０に向かう方向の流動力が付与されるように第２回転動作（矢印Ｒ２方向の回転動作）してもよい。

コントローラ１６（制御部）は、図示しないプロセッサ、メモリ、入出力インターフェースを有するコンピュータである。コントローラ１６は、メモリに記憶されたプログラムをプロセッサが実行することで、システム全体の総合的な制御を行う。コントローラ１６は、有線、無線、ネットワーク又はこれらの組み合わせからなる通信手段によって、回路制御装置１４に接続されている。具体的に、コントローラ１６は、複数のクランプ７２及びポンプ７４の動作を制御する。

次に、サンプリングシステム１０を用いたサンプリング方法について説明する。

図４に示すように、サンプリング方法は、準備工程、プライミング工程、サンプリング工程、洗浄工程及び校正工程を含む。

まず、準備工程（ステップＳ１）において、図１及び図２に示すように、サンプリングキット１２を回路制御装置１４に装着（セット）し、第１サンプル導入路３４ａの導入コネクタ４２を第１細胞培養デバイス２００Ａのサンプリングコネクタ２２８に接続するとともに第２サンプル導入路３４ｂの導入コネクタ４２を第２細胞培養デバイス２００Ｂのサンプリングコネクタ２２８に接続する。

続いて、プライミング工程（図４のステップＳ２）において、図６に示すように、コントローラ１６は、第３クランプ７２ｃ及び第４クランプ７２ｄを開くとともに第１クランプ７２ａ、第２クランプ７２ｂ及び第５クランプ７２ｅを閉じた状態で、ポンプ７４を第１回転動作させる。そうすると、洗浄液収容部１８の洗浄液は、ポンプ７４の作用によって、導入路３２から第１バルブ部材３８、中間流路４４、第２バルブ部材４０及びセンサ流路４６を介して廃液収容部２２に導かれる。

この際、第１バルブ部材３８及び第２バルブ部材４０において、バルブ本体５０は、第１接続ポート部５４ａを開放する第１位置にある。そのため、導入路３２の洗浄液は、第１バルブ部材３８の第１接続ポート部５４ａからバルブ収容部５２及び第３接続ポート部５４ｃを介して中間流路４４に流れる。また、中間流路４４の洗浄液は、第２バルブ部材４０の第１接続ポート部５４ａからバルブ収容部５２及び第３接続ポート部５４ｃを介してセンサ流路４６に流れる。

その後、サンプリング工程（図４のステップＳ３）が行われる。具体的に、コントローラ１６は、採取するサンプルを選択する（図５のステップＳ４）。すなわち、コントローラ１６は、細胞培養デバイス２００の細胞培養の状態に基づいて第１細胞培養デバイス２００Ａのサンプル（第１サンプル）と第２細胞培養デバイス２００Ｂのサンプル（第２サンプル）とのいずれを採取するのかを選択する。

コントローラ１６によって第１サンプルを採取すると選択された場合、第１サンプル導入工程が行われる（図５のステップＳ５）。つまり、図７に示すように、コントローラ１６は、第１クランプ７２ａ及び第３クランプ７２ｃを開くとともに第２クランプ７２ｂ、第４クランプ７２ｄ及び第５クランプ７２ｅを閉じた状態でポンプ７４を第１回転動作させる。そうすると、第１細胞培養デバイス２００Ａの第１サンプルは、ポンプ７４の作用によって、第１サンプル導入路３４ａ、第１バルブ部材３８、中間流路４４、第２バルブ部材４０及びセンサ流路４６を介して廃液収容部２２に導かれる。

具体的に、第１サンプルは、第１サンプル導入路３４ａから第１バルブ部材３８の第２接続ポート部５４ｂに導かれる。そうすると、第１バルブ部材３８のバルブ本体５０は、第１位置から第１接続ポート部５４ａを閉塞する第２位置に変位する。そのため、第１サンプル導入路３４ａの第１サンプルは、第１バルブ部材３８の第２接続ポート部５４ｂからバルブ収容部５２及び第３接続ポート部５４ｃを介して中間流路４４に流れる。この際、第１バルブ部材３８の第１接続ポート部５４ａがバルブ本体５０によって閉塞されているため、導入路３２に残存している洗浄液が第１バルブ部材３８を流れる第１サンプルに混入することが抑えられる。

中間流路４４に流れた第１サンプルは、第２バルブ部材４０の第１接続ポート部５４ａからバルブ収容部５２及び第３接続ポート部５４ｃを介してセンサ流路４６に流れる。センサ流路４６を流通する第１サンプルは、第１センサ２６及び第２センサ２８を流通して廃液収容部２２に導かれる。

また、第１センサ２６及び第２センサ２８は、第１サンプルに接触する。第１センサ２６では、第１サンプル中のＰＨ、Ｏ_２濃度及びＣＯ_２濃度が測定される。第１センサ２６の測定結果は、コントローラ１６に送信される。また、第２センサ２８では、第１サンプル中のグルコース濃度及び乳酸濃度が測定される。第２センサ２８の測定結果は、コントローラ１６に送信される。コントローラ１６は、第１センサ２６及び第２センサ２８の測定結果に基づいて第１細胞培養デバイス２００Ａの培養条件を制御する。

コントローラ１６によって第２サンプルを採取すると選択された場合、第２サンプル導入工程が行われる（図５のステップＳ６）。すなわち、図８に示すように、コントローラ１６は、第２クランプ７２ｂ及び第３クランプ７２ｃを開くとともに第１クランプ７２ａ、第４クランプ７２ｄ及び第５クランプ７２ｅを閉じた状態でポンプ７４を第１回転動作させる。そうすると、第２細胞培養デバイス２００Ｂの第２サンプルは、ポンプ７４の作用によって、第２サンプル導入路３４ｂ、第２バルブ部材４０及びセンサ流路４６を介して廃液収容部２２に導かれる。

具体的に、第２細胞培養デバイス２００Ｂの第２サンプルは、第２サンプル導入路３４ｂから第２バルブ部材４０の第２接続ポート部５４ｂに導かれる。そうすると、第２バルブ部材４０のバルブ本体５０は、第１位置から第１接続ポート部５４ａを閉塞する第２位置に変位する。そのため、第２サンプル導入路３４ｂの第２サンプルは、第２バルブ部材４０の第２接続ポート部５４ｂからバルブ収容部５２及び第３接続ポート部５４ｃを介してセンサ流路４６に流れる。この際、第２バルブ部材４０の第１接続ポート部５４ａがバルブ本体５０によって閉塞されているため、中間流路４４に残存している洗浄液が第２バルブ部材４０を流れる第２サンプルに混入することが抑えられる。

センサ流路４６を流通する第２サンプルは、第１センサ２６及び第２センサ２８を流通して廃液収容部２２に導かれる。また、第１センサ２６及び第２センサ２８は、第２サンプルに接触する。第１センサ２６では、第２サンプル中のＰＨ、Ｏ_２濃度及びＣＯ_２濃度が測定される。第１センサ２６の測定結果は、コントローラ１６に送信される。また、第２センサ２８では、第２サンプル中のグルコース濃度及び乳酸濃度が測定される。第２センサ２８の測定結果は、コントローラ１６に送信される。コントローラ１６は、第１センサ２６及び第２センサ２８の測定結果に基づいて第２細胞培養デバイス２００Ｂの培養条件を制御する。

サンプリング工程が終了すると、図４において、コントローラ１６は、第１細胞培養デバイス２００Ａ及び第２細胞培養デバイス２００Ｂの細胞培養が終了したか否かを判定する（ステップＳ７）。細胞培養が終了していないとコントローラ１６によって判定された場合（ステップＳ７：ＮＯ）、洗浄工程（ステップＳ８）を行う。洗浄工程において、コントローラ１６は、図６に示すように、プライミング工程と同じように複数のクランプ７２及びポンプ７４を動作させる。そうすると、洗浄液収容部１８の洗浄液は、第１センサ２６及び第２センサ２８を流通して廃液収容部２２に導かれる。

これにより、第１センサ２６では、ＰＨセンサ６０、Ｏ_２センサ６４及びＣＯ_２センサ６６のそれぞれに付着していたサンプルが洗浄液によって除去される。また、第２センサ２８では、グルコースセンサ６８及び乳酸センサ７０のそれぞれに付着していたサンプルが洗浄液によって除去される。

その後、必要に応じて校正工程（図４のステップＳ９）を行う。校正工程において、図９に示すように、コントローラ１６は、第３クランプ７２ｃ及び第５クランプ７２ｅを開くとともに第１クランプ７２ａ、第２クランプ７２ｂ及び第４クランプ７２ｄを閉じた状態でポンプ７４を第１回転動作させる。そうすると、標準液収容部２０の標準液は、ポンプ７４の作用によって、標準液導入路３３、導入路３２、第１バルブ部材３８、中間流路４４、第２バルブ部材４０及びセンサ流路４６を介して廃液収容部２２に導かれる。

この際、第１センサ２６は、標準液中のＰＨ、Ｏ_２濃度及びＣＯ_２濃度を測定する。第１センサ２６の測定結果は、コントローラ１６に送信される。コントローラ１６は、第１センサ２６の測定結果に基づいてＰＨセンサ６０、Ｏ_２センサ６４及びＣＯ_２センサ６６の校正を行う。また、第２センサ２８は、標準液中のグルコース濃度及び乳酸濃度を測定する。第２センサ２８の測定結果は、コントローラ１６に送信される。コントローラ１６は、第２センサ２８の測定結果に基づいてグルコースセンサ６８及び乳酸センサ７０の校正を行う。校正工程が終了すると、ステップＳ３以降の工程が順次行われる。なお、本実施形態において、サンプリング工程は、２回以上行われる。

細胞培養が終了したとコントローラ１６によって判定された場合（図４のステップＳ７：ＹＥＳ）、一連の動作フローが終了する。

本実施形態は、以下の効果を奏する。

サンプリングシステム１０は、サンプルと接触するようにサンプリング流路３０に設けられた第２センサ２８と、サンプリング流路３０の第２センサ２８よりも上流側に洗浄液を導入する導入路３２とを備える。サンプリング流路３０と導入路３２との連結部には、導入路３２を開閉する第１バルブ部材３８が設けられ、第１バルブ部材３８は、導入路３２を閉塞した状態でサンプリング流路３０にサンプルが流通可能であり、導入路３２を開放した状態で導入路３２からサンプリング流路３０における第１バルブ部材３８よりも下流側に洗浄液が流通可能なように形成されている。

このような構成によれば、第１バルブ部材３８が導入路３２を閉じることによって、サンプリング流路３０を流通するサンプルに導入路３２に残存している洗浄液が混入することを抑えることができる。また、第１バルブ部材３８が導入路３２を開くことにより、導入路３２の洗浄液を第２センサ２８に導くことができるため、第２センサ２８に付着したサンプルを洗浄液によって効果的に除去することができる。よって、第２センサ２８の触媒（酵素）がサンプルとの反応によって劣化することを抑えることができる。

サンプリング流路３０は、第２センサ２８が設けられたサンプル流通路３６と、第１細胞培養デバイス２００Ａの第１サンプルを第１バルブ部材３８に導くための第１サンプル導入路３４ａとを有する。第１バルブ部材３８は、バルブ本体５０と、バルブ本体５０を収容するバルブ収容部５２と、バルブ収容部５２に設けられて導入路３２が接続された第１接続ポート部５４ａと、バルブ収容部５２に設けられて第１サンプル導入路３４ａが接続された第２接続ポート部５４ｂと、バルブ収容部５２に設けられてサンプル流通路３６に接続された第３接続ポート部５４ｃとを含む。バルブ本体５０は、第１接続ポート部５４ａを開放する第１位置と、第１接続ポート部５４ａを閉塞するとともに第２接続ポート部５４ｂ及び第３接続ポート部５４ｃを互いに連通させる第２位置とに変位可能なようにバルブ収容部５２に収容されている。

このような構成によれば、第１バルブ部材３８の構成を簡素化することができる。

バルブ本体５０は、第２接続ポート部５４ｂからバルブ収容部５２にサンプルが流通することによって第１位置から第２位置に変位する。

このような構成によれば、バルブ本体５０を駆動させるための動力源を別途設ける必要がないため、第１バルブ部材３８の構成を簡素化することができる。

サンプリング流路３０は、第２細胞培養デバイス２００Ｂの第２サンプルをサンプル流通路３６における第２センサ２８と第１バルブ部材３８との間の区間に導くための第２サンプル導入路３４ｂを有する。

このような構成によれば、第１サンプルと第２サンプルとの所定成分の濃度（グルコース濃度及び乳酸濃度）を単一の第２センサ２８（共通の第２センサ２８）により測定することができる。

第２サンプル導入路３４ｂとサンプル流通路３６との連結部には、第２バルブ部材４０が設けられている。サンプル流通路３６は、第１バルブ部材３８と第２バルブ部材４０とを互いに接続する中間流路４４と、第２センサ２８が設けられるとともに第２バルブ部材４０よりも下流側に位置するセンサ流路４６とを含む。第２バルブ部材４０は、中間流路４４を開閉可能であり、且つ中間流路４４を閉塞した状態で第２サンプル導入路３４ｂとセンサ流路４６とが互いに連通されるように形成されている。

このような構成によれば、第２バルブ部材４０が中間流路４４を閉じることにより、第２サンプル導入路３４ｂからセンサ流路４６に導かれる第２サンプルに中間流路４４に残存している洗浄液が混入することを抑えることができる。また、第１バルブ部材３８及び第２バルブ部材４０を開くことにより、導入路３２の洗浄液を第２センサ２８に導くことができるため、第２センサ２８に付着したサンプルを効果的に除去することができる。よって、第２センサ２８の触媒（酵素）がサンプルによって反応して劣化することを抑えることができる。

第２バルブ部材４０は、第１バルブ部材３８と同一構成である。第２バルブ部材４０の第１接続ポート部５４ａは、中間流路４４に接続され、第２バルブ部材４０の第２接続ポート部５４ｂは、第２サンプル導入路３４ｂに接続され、第２バルブ部材４０の第３接続ポート部５４ｃは、センサ流路４６に接続されている。

このような構成によれば、第２バルブ部材４０の構成を簡素化することができる。

第２センサ２８は、酵素センサである。酵素センサは、サンプル中のグルコース濃度を測定するグルコースセンサ６８と、サンプル中の乳酸濃度を測定する乳酸センサ７０とを含む。

このような構成によれば、サンプル中のグルコース濃度と乳酸濃度とを測定することができる。

サンプリング流路３０のうち連結部よりも下流側には、サンプル中のガス濃度を測定するガス濃度センサ６２が設けられている。

このような構成によれば、サンプル中のガス濃度をガス濃度センサ６２によって測定することができる。また、第１バルブ部材３８及び第２バルブ部材４０によりサンプルへの洗浄液の混入が抑えられるため、サンプル中のガス濃度をガス濃度センサ６２によって精度よく測定することができる。

サンプリングシステム１０では、第２バルブ部材４０が省略されてもよい。サンプリングシステム１０は、１つの細胞培養デバイス２００のサンプルを採取してその所定成分の濃度を測定するものであってもよい。この場合、サンプリングシステムは、第２サンプル導入路３４ｂ及び第２バルブ部材４０を備えていなくてもよい。また、サンプリングシステムは、３つ以上の細胞培養デバイス２００のサンプルを個別に採取して所定成分の濃度を測定するものであってもよい。換言すれば、サンプリング流路３０に接続される細胞培養デバイス２００の数は、３つ以上であってもよい。この場合、サンプル導入路及びバルブ部材は、細胞培養デバイス２００の数に応じた数だけ設けられる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。上述した実施形態では、サンプリングシステム１０と細胞培養デバイス２００とを別体に構成した細胞培養システムを示しているが、細胞培養システムは、サンプリングシステム１０と細胞培養デバイス２００とを統合した（一体化した）ものであってもよい。

以上の実施形態をまとめると、以下のようになる。

上記実施形態は、細胞培養デバイス（２００）の液体のサンプルを採取するサンプリング流路（３０）を備えるサンプリングシステム（１０）であって、前記サンプルと接触するように前記サンプリング流路に設けられたバイオセンサ（２８）と、前記サンプリング流路の前記バイオセンサよりも上流側に洗浄液を導入する導入路（３２）と、を備え、前記サンプリング流路と前記導入路との連結部には、前記導入路を開閉するバルブ部材（３８）が設けられ、前記バルブ部材は、前記導入路を閉塞した状態で前記サンプリング流路に前記サンプルが流通可能であり、前記導入路を開放した状態で前記導入路から前記サンプリング流路における前記バルブ部材よりも下流側に前記洗浄液が流通可能なように形成されている、サンプリングシステムを開示している。

上記のサンプリングシステムにおいて、前記サンプリング流路は、前記バイオセンサが設けられたサンプル流通路（３６）と、前記細胞培養デバイスの前記サンプルを前記バルブ部材に導くためのサンプル導入路（３４ａ）と、を有し、前記バルブ部材は、バルブ本体（５０）と、前記バルブ本体を収容するバルブ収容部（５２）と、前記バルブ収容部に設けられて前記導入路が接続された第１接続ポート部（５４ａ）と、前記バルブ収容部に設けられて前記サンプル導入路が接続された第２接続ポート部（５４ｂ）と、前記バルブ収容部に設けられて前記サンプル流通路が接続された第３接続ポート部（５４ｃ）と、を含み、前記バルブ本体は、前記第１接続ポート部を開放する第１位置と、前記第１接続ポート部を閉塞するとともに前記第２接続ポート部及び前記第３接続ポート部を互いに連通させる第２位置とに変位可能なように前記バルブ収容部に収容されてもよい。

上記のサンプリングシステムにおいて、前記バルブ本体は、前記第２接続ポート部から前記バルブ収容部に前記サンプルが流通することによって前記第１位置から前記第２位置に変位してもよい。

上記のサンプリングシステムにおいて、前記サンプル導入路は、細胞培養デバイスである第１細胞培養デバイス（２００Ａ）の第１サンプルを前記バルブ部材に導くための第１サンプル導入路（３４ａ）であり、前記サンプリング流路は、第２細胞培養デバイス（２００Ｂ）の第２サンプルを前記サンプル流通路における前記バイオセンサと前記バルブ部材との間の区間に導くための第２サンプル導入路（３４ｂ）を有してもよい。

上記のサンプリングシステムにおいて、前記バルブ部材は、第１バルブ部材（３８）であり、前記第２サンプル導入路と前記サンプル流通路との連結部には、第２バルブ部材（４０）が設けられ、前記サンプル流通路は、前記第１バルブ部材と前記第２バルブ部材とを互いに接続する中間流路（４４）と、前記バイオセンサが設けられるとともに前記第２バルブ部材よりも下流側に位置するセンサ流路（４６）と、を含み、前記第２バルブ部材は、前記中間流路を開閉可能であり、且つ前記中間流路を閉塞した状態で前記第２サンプル導入路と前記センサ流路とが互いに連通されるように形成されてもよい。

上記のサンプリングシステムにおいて、前記第２バルブ部材は、前記第１バルブ部材と同一構成であり、前記第２バルブ部材の前記第１接続ポート部は、前記中間流路に接続され、前記第２バルブ部材の前記第２接続ポート部は、前記第２サンプル導入路に接続され、前記第２バルブ部材の前記第３接続ポート部は、前記センサ流路に接続されてもよい。

上記のサンプリングシステムにおいて、前記バイオセンサは、前記サンプル中のグルコース濃度を測定するグルコースセンサ（６８）と、前記サンプル中の乳酸濃度を測定する乳酸センサ（７０）と、を含んでもよい。

上記のサンプリングシステムにおいて、前記サンプリング流路のうち前記連結部よりも下流側には、前記サンプル中のガス濃度を測定するガス濃度センサ（６２）が設けられてもよい。

上記実施形態は、上述したサンプリングシステムを用いたサンプリング方法であって、前記バルブ部材により前記導入路を閉塞させた状態で前記細胞培養デバイスから前記サンプリング流路に前記サンプルを採取するとともに前記バイオセンサで前記サンプル中の所定成分の濃度を測定するサンプリング工程と、前記サンプリング工程の後で、前記バルブ部材により前記導入路を開放させた状態で前記導入路から前記サンプリング流路を介して前記バイオセンサに前記洗浄液を流通させる洗浄工程と、を含み、前記サンプリング工程
は、２回以上行われ、２回目以降の前記サンプリング工程は、前記洗浄工程の後で行われる、サンプリング方法を開示している。

１０…サンプリングシステム ２６…第１センサ
２８…第２センサ（バイオセンサ） ３０…サンプリング流路
３２…導入路 ３４ａ…第１サンプル導入路
３４ｂ…第２サンプル導入路 ３６…サンプル流通路
３８…第１バルブ部材（バルブ部材） ４０…第２バルブ部材
４４…中間流路 ４６…センサ流路
５０…バルブ本体 ５２…バルブ収容部
５４ａ…第１接続ポート部 ５４ｂ…第２接続ポート部
５４ｃ…第３接続ポート部 ６２…ガス濃度センサ
６８…グルコースセンサ ７０…乳酸センサ
２００…細胞培養デバイス ２００Ａ…第１細胞培養デバイス
２００Ｂ…第２細胞培養デバイス

Claims (9)

1. 細胞培養デバイスの液体のサンプルを採取するサンプリング流路を備えるサンプリングシステムであって、
   前記サンプルと接触するように前記サンプリング流路に設けられたバイオセンサと、
   前記サンプリング流路の前記バイオセンサよりも上流側に洗浄液を導入する導入路と、を備え、
   前記サンプリング流路と前記導入路との連結部には、前記導入路を開閉するバルブ部材が設けられ、
   前記バルブ部材は、前記導入路を閉塞した状態で前記サンプリング流路に前記サンプルが流通可能であり、前記導入路を開放した状態で前記導入路から前記サンプリング流路における前記バルブ部材よりも下流側に前記洗浄液が流通可能なように形成されている、サンプリングシステム。
2. 請求項１記載のサンプリングシステムであって、
   前記サンプリング流路は、
   前記バイオセンサが設けられたサンプル流通路と、
   前記細胞培養デバイスの前記サンプルを前記バルブ部材に導くためのサンプル導入路と、を有し、
   前記バルブ部材は、
   バルブ本体と、
   前記バルブ本体を収容するバルブ収容部と、
   前記バルブ収容部に設けられて前記導入路が接続された第１接続ポート部と、
   前記バルブ収容部に設けられて前記サンプル導入路が接続された第２接続ポート部と、
   前記バルブ収容部に設けられて前記サンプル流通路が接続された第３接続ポート部と、を含み、
   前記バルブ本体は、前記第１接続ポート部を開放する第１位置と、前記第１接続ポート部を閉塞するとともに前記第２接続ポート部及び前記第３接続ポート部を互いに連通させる第２位置とに変位可能なように前記バルブ収容部に収容されている、サンプリングシステム。
3. 請求項２記載のサンプリングシステムであって、
   前記バルブ本体は、前記第２接続ポート部から前記バルブ収容部に前記サンプルが流通することによって前記第１位置から前記第２位置に変位する、サンプリングシステム。
4. 請求項２又は３に記載のサンプリングシステムであって、
   前記サンプル導入路は、前記細胞培養デバイスである第１細胞培養デバイスの第１サンプルを前記バルブ部材に導くための第１サンプル導入路であり、
   前記サンプリング流路は、第２細胞培養デバイスの第２サンプルを前記サンプル流通路における前記バイオセンサと前記バルブ部材との間の区間に導くための第２サンプル導入路を有する、サンプリングシステム。
5. 請求項４記載のサンプリングシステムであって、
   前記バルブ部材は、第１バルブ部材であり、
   前記第２サンプル導入路と前記サンプル流通路との連結部には、第２バルブ部材が設けられ、
   前記サンプル流通路は、
   前記第１バルブ部材と前記第２バルブ部材とを互いに接続する中間流路と、
   前記バイオセンサが設けられるとともに前記第２バルブ部材よりも下流側に位置するセンサ流路と、を含み、
   前記第２バルブ部材は、前記中間流路を開閉可能であり、且つ前記中間流路を閉塞した状態で前記第２サンプル導入路と前記センサ流路とが互いに連通されるように形成されている、サンプリングシステム。
6. 請求項５記載のサンプリングシステムであって、
   前記第２バルブ部材は、前記第１バルブ部材と同一構成であり、
   前記第２バルブ部材の前記第１接続ポート部は、前記中間流路に接続され、
   前記第２バルブ部材の前記第２接続ポート部は、前記第２サンプル導入路に接続され、
   前記第２バルブ部材の前記第３接続ポート部は、前記センサ流路に接続されている、サンプリングシステム。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載のサンプリングシステムであって、
   前記バイオセンサは、
   前記サンプル中のグルコース濃度を測定するグルコースセンサと、
   前記サンプル中の乳酸濃度を測定する乳酸センサと、を含む、サンプリングシステム。
8. 請求項１～７のいずれか１項に記載のサンプリングシステムであって、
   前記サンプリング流路のうち前記連結部よりも下流側には、前記サンプル中のガス濃度を測定するガス濃度センサが設けられている、サンプリングシステム。
9. 請求項１～８のいずれか１項に記載のサンプリングシステムを用いたサンプリング方法であって、
   前記バルブ部材により前記導入路を閉塞させた状態で前記細胞培養デバイスから前記サンプリング流路に前記サンプルを採取するとともに前記バイオセンサで前記サンプル中の所定成分の濃度を測定するサンプリング工程と、
   前記サンプリング工程の後で、前記バルブ部材により前記導入路を開放させた状態で前記導入路から前記サンプリング流路を介して前記バイオセンサに前記洗浄液を流通させる洗浄工程と、を含み、
   前記サンプリング工程は、２回以上行われ、
   ２回目以降の前記サンプリング工程は、前記洗浄工程の後で行われる、サンプリング方法。

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