JP2585866B2 - 連続的な高密度の細胞培養システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、細胞の培養方法及びその装置に関するもの
である。

従来、細胞は、ガラス又はプラスチックのローラ容器
及びフラスコに取り付けて増殖させていた。この方法
は、高密度の細胞の培養又は連続的な細胞の培養には不
適であり、大量の媒地及びスペースを必要とする。更
に、この方法は労働集約的である。

高密度の増殖状態を実現するため、積み重ねたプレー
ト構造で、その積み重ねたプレートの表面が細胞の接種
及び増殖用の大きい表面積を提供する各種の試みが為さ
れている。これらの各種の試みに拘わらず、従来技術の
細胞培養装置は全て、過度の量の媒地を必要とするこ
と、全ての細胞増殖面に対し栄養を連続的に流動させる
ことが出来ないこと、労働集約的な監視及び増殖する細
胞の保護が必要とされること、及び連続的に機能させる
ことが出来ないことといった幾つかの欠点がある。

発明の概要 本発明の一つの目的は、システム内に保持した栄養媒
地の量に比して細胞を高密度に増殖させることの出来る
細胞培養装置を提供することである。

本発明の別の目的は、媒地流を均等に受け入れる複数
の増殖チャンバを備える細胞培養組立体を提供すること
である。

本発明の別の目的は、栄養媒地を自動的かつ連続的に
追加し、及び細胞により形成された生成物及び廃物を含
む使用済みの媒地を除去することを許容する細胞培養組
立体を提供することである。

本発明の別の目的は、細胞の環境条件を連続的に監視
し、所望の状態から逸脱した場合、自動的に補正し又は
警報を発する細胞培養組立体及びシステムを提供するこ
とである。

本発明の別の目的は、細胞にとって望ましい恒成分培
養槽的環境を促進すると共に、生化学的物質、ワクチン
ウィルス及び薬剤のような細胞生成物に対する最適な収
量及び採取機能を促進する連続的フローシステムを提供
することである。

本発明は、小さい容積内で高密度の細胞を増殖させる
極めて大きい表面積を画成する一列の増殖チャンバを備
える連続的な細胞培養装置を提供するものである。この
装置は、増殖チャンバを通じて所定の方向への流動を許
容し、その流動か連続的で各チャンバ内の全ての増殖面
に達することが出来るようにする構造及び構成とする。
各チャンバに増殖チャンバの各々への流体の流れ及び配
分を制御する働きをする流体絞りポートを提供すること
により、各チャンバ内での十分な流れを実現することが
出来る。

該細胞培養装置は、複数の積み重ねたプレートの間の
スペースにより画成される一列の細胞増殖チャンバを備
えることが望ましい。入口導管は、流体絞りポートを介
して細胞増殖チャンバに流体連通するマニホルドに対す
る栄養媒地源を提供する。流体絞りポートの最狭小領域
の合計断面積は、入口導管の断面積より小さく、これに
より各流体絞りポートと圧力低下及び各増殖チャンバを
通る流体の十分な流れを確保する。

流体絞りポート及び増殖チャンバは、流体媒地が最小
の乱流にて全ての増殖面に配分されかつ連続的に所定の
方向に流動するのを促進し得る構造及び構成にすること
が望ましい。これは、略四角の箱である増殖チャンバに
対してその箱の対向コーナ部に入口絞りポート及び出口
絞りポートを提供することにより実現することが出来
る。これら流体絞りポートは、狭小な中間領域を備える
ことが出来、コーナ部は、流体の配分及び乱流無しの流
れを促進し得るように湾曲面を備えることが出来る。プ
レートの対向面の間にはリブを設け、流体流を構造的に
支持し、更に、その流れる方向を決めることが出来る。

このように、本発明は、細胞培養用の閉鎖滅菌システ
ムを提供し、人間が細胞及びその生成物に露呈されるの
を防止しかつ細胞が外部環境により汚染されるのを防止
するものである。増殖状態は、自動的に感知し、その感
知状態に応答して栄養を追加し、細胞生成物を除去する
ことが出来る。該装置は、経済的に製造することが出
来、又大量生産が可能である。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の細胞培養容器の右上方からの斜視
図、 第２図は、第１図の線ａ−ａに沿った斜視図的な断面
図、 第３図は、第１図の細胞培養容器を形成するのに使用
される単一の培養プレートの上方からの斜視図、 第４図は、第３図のプレートのコーナ部の拡大図、 第５図は、包み込んだ培養チャンバの表面及び端部を
示すために装置のケーシングの近接側を切欠いた、本発
明の細胞培養容器の円筒状の実施例の斜視図、 第６図は、第５図のら旋状増殖チャンバの端面断面
図、 第７図は、連続的な細胞培養組立体における本発明の
細胞培養容器の概略図、 第８図は、第１図の培養容器を形成するのに使用され
るプレートの間のスペースの高さ及び形状を画成するガ
スケットを備えるプレート組立体の一実施例の分解正面
図である。

発明の詳細な説明 好適な実施例の細胞培養装置は、容器内に包み込まれ
た一列の増殖チャンバを備えている。該増殖チャンバ
は、細胞が増殖するための大きい表面積を提供する。外
観図（第１図）において、容器10は、四角の成形頂部12
及び底部13を備える略四角の箱であり、端縁に沿って垂
直成形側壁14が密封され、増殖チャンバを収容する流体
密の機構を提供する。入口導管16及び出口導管18が頂部
12の対角状の対向コーナ部から伸長する。入口導管16は
容器10の内側スペースに対する流体アクセス口を提供
し、出口導管18は容器10の内側スペースからの流体排出
口を提供する。出口導管18は、図示するように頂部から
ではなく、基部13を通って伸長するようにしてもよい。

第２図を参照すると、入口導管16は、コーナ部にて容
器10の内側スペースを通って横方向に伸長する入口マニ
ホルド20と軸方向に整合しかつ流体連通している。入口
絞りポート22は、マニホルド20と容器10内に配置された
複数の細胞増殖チャンバ24とを流体連通させ、該チャン
バ24の上方及び下方伸長程度は一列の積み重ねたプレー
ト26により画成される。出口マニホルド28が出口導管18
と流体連通状態で入口マニホルド20に対向する容器のコ
ーナ部に設けられている。増殖チャンバ24の各々は、出
口流体絞りポート23を介して出口マニホルド28と流体連
通している。好適な実施例における入口及び出口マニホ
ルド機構は、相互に鏡像であり、故に、その流動特性
は、流体媒地が入口端から出口端に、又はその逆に出口
端から入口端に流動するかどうかを問わず同一である。

絞りポート22、23及び導管16、18の相対的寸法は、本
発明の重要な一部を形成する。各チャンバが連続的でか
つ制御された流体媒地流を受け入れるのを確実にするた
め、各チャンバ内の流れを制御する流れ絞りポートにて
圧力低下を生じさせることが必要である。これを実現す
るためには、流れを制御する絞りポートの寸法は、これ
ら絞りポートの最狭小部分の合計断面積が入口導管の断
面積に等しく又は望ましくはそれ以下であるように選択
する。これら合計断面積は又、出口導管の断面積に等し
く又はそれ以下であることが望ましい。これら条件があ
る場合、特別な増殖チャンバの配置位置が特に望ましい
ことはなく、全ての増殖チャンバは、主としてそのチャ
ンバ内の流れを制御する流体絞りポートの特別な寸法に
基づいて流体媒地を受け入れる。これら流体絞りポート
は、均一な寸法とし、各増殖チャンバが等しい流量の流
体媒地を受け入れ得るようにすることが望ましい。

図示した実施例において、増殖チャンバ入口端及び出
口端の双方に、流れ絞りポートが設けられている。これ
ら入口及び出口絞りポートの小さい方が、それが入口端
又は出口端にあるかに関係なく、特定の増殖チャンバを
通る流れを制御する。このように、各チャンバに対する
入口及び出口絞りポートの小さい方の合計断面積が導管
の断面積より小さいことを要する。一対の入口及び出口
絞りポートが均一な寸法であり、その最狭小部分の断面
積が等しい場合、上述の合計断面積を計算するとき、一
方の断面積のみを計算に含める。

プレート28は増殖チャンバを形成し得るよう積み重ね
られる。これらプレートは、1mm以上離間することが望
ましい。これらプレートは、相互により近接して配置す
ることが出来るが、間隔が1mm以下である場合、プレー
トの間に気泡が取り込まれ、媒地の均一な流れを妨害す
る傾向となる。プレート表面は粗面にし、波状、渦巻き
状又はその他の不規則な形状とし、その表面積を増大さ
せ、又、所定のプレート上で増殖させ得る細胞数を増す
ことが可能である。不規則にした場合、プレートの間の
1mmの間隔は、その不規則な表面の対面する頂点間の間
隔寸法であるようにする。又、プレート表面は、細胞の
増殖を促進させ得るように各種の異なる方法にて表面処
理することが出来る。典型的な処理には、カルボニル基
処理、コラーゲン処理、線維腫処理又はフィーダ細胞層
が含まれる。

好適な実施例によるプレートは、オクラホマ州7400
4、バートレスビルのフィリップス・ケミカル・カンパ
ニー（Phillips Chemical Co.,）から販売されているポ
リスチレン及びブタジエンのＫ樹脂、ブロック共重合体
にて成形した。適当なプレート材料には、スチレン系材
料又はポリメチルペンテンのような材料が含まれる。し
かし、該プレートは、十分に堅牢で、無毒、生物適合性
があり、その他細胞の培養に適したものであれば実質的
に任意の材料にて形成することが可能である。

好適な実施例のプレートは、流れの配分及び製造を容
易にする新規な構造を備えている。プレート26の各々
は、外周壁32に接する上面30を備えている（第３図）。
壁32の内向き面34は、プレートの上面30と共に、増殖チ
ャンバ24の側壁及び床を画成する。プレート26な組み立
てた装置内に積み重ねたとき、壁32の頂端縁35は隣接す
るプレートの下面36に係合しかつ密封し、増殖チャンバ
を画成し、該チャンバの天井部分は、隣接するプレート
の下面36により画成される。積み重ねたプレートの係合
配置を容易にするため、壁32の頂端縁35には、隣接する
プレートの底面の係合リッジ37を受け入れる溝33が形成
される。これら係合するリッジ37及び溝33は、積み重ね
たプレートと整合する。各プレート26の４つのコーナ部
38、40は、外周壁32の高さに等しい厚さになるまで中実
に充填する。充填したコーナ部は、組み立てた構造体に
支持力を付与する。該充填したコーナ部は、以下に更に
詳細に説明するように、流体の乱流及び「デッド箇所」
を更に軽減する。

各プレート26は、対角状に対向した充填コーナ部40に
穴を有している。組み立てた状態において、積み重ねた
プレート26の穴42、44は、軸方向に整合され、それぞ
れ、入口マニホルド20及び出口マニホルド28を形成す
る。通路48が各穴42、44から充填したコーナ部40を通っ
て各プレート26の側壁及び床により画成された内側スペ
ースに伸長する。これら組み立てた状態における通路
は、マニホルド20、28と増殖チャンバ24との間の流体ア
クセス口を形成する流体絞りポート22、23を形成する。
これら通路の各々は、プレート26の上面30の一部により
画成された床と、コーナ部40の一部として一体に形成さ
れ、外周リッジ32と等しい高さを有する側壁49とを備え
ている。対向するプレート26の平坦な底面を積み重ね、
通路48の開放した上端を密封するときに、流体絞りポー
ト22、23が形成される。

好適な実施例における流体絞りポートの特定の形状
は、狭小部分50のような狭小な内側部分を備えている。
この場合、この流れ絞りポート22の径は、増殖チャンバ
24に向けて方向に連続的にかつ実質的に増大する。かか
る配置により、増殖チャンバに入る媒地は外方に広が
り、増殖チャンバのスペース内で放射状パターンにて均
一に分散され、増殖面全体に対する栄養の供給及び流体
の均一な流れを促進する。又、この構成は、特に、絞り
ポート22付近における乱流を軽減するものである。図示
した実施例において、流れ絞りポートの径は直線的に増
大している。しかし、第２又は第３のベンチュリ管とし
て形成されたポートは、速度を連続的にかつ漸進的に変
化させ、これにより、乱流無しの流れを更に促進する。
乱流無しの所定の方向への流動パターンは、充填したコ
ーナ部38及び流れ案内リブ46により一層促進される。こ
のコーナ部は、充填されていない場合、流れ方向に対し
垂直な壁を提供し、かかる壁の結果、増殖チャンバ内に
は、乱流及び連続的でかつ所定の方向への新たな媒地流
が供給されない「デッド箇所」が生じ、これにより、細
胞が死滅する可能性がある。充填したコーナ部は、流れ
を出口ポートの方向に連続的に誘導する作用をする湾曲
面を提供する。リブ46は２つの機能を果たす。これらリ
ブは、真空力により装置から排液する場合でさえ、プレ
ートを適正な間隔に維持しつつ、各プレートに構造的支
持力を提供し、又、流れを出口ポートに向けた方向に連
続的に誘導し得るように位置決めすることが出来る。

該装置を組み立てるため、プレートは、プレートの外
周壁及びコーナ部を対向するプレートの底面に密封し得
るような方法にて積み重ねかつ相互に固着することを要
する。現在、これら各プレートは、超音波溶接により隣
接するプレートに溶接している。しかし、最終製品が十
分な強度を備え、培養した細胞に無害である限り、溶剤
溶接、RF溶接、ポッティング、糊又はガスケットのよう
な任意の製造方法が採用可能である。

作用時、最初に、装置に細胞を接種する。次に、次の
ように接種した細胞に流体媒地を供給する。流体媒地
は、入口導管16を介して入口マニホルド20内に導入す
る。次に、流体媒地は、各種の流れ絞りポート22を通じ
て関係する増殖チャンバ24内に入る。流れ絞りポート及
び増殖チャンバの全体的な構造のため、流れは、増殖チ
ャンバ24の全表面に連続的にかつ完全に分配され、流体
媒地は、常に、出口の流れ絞りポート23の方向に動く。
次に、媒地は出口の流れ絞りポート23を通って出口マニ
ホルド28内に入り、出口導管18を通って装置から出る。

該装置の別の実施例は、長手方向に方向決めした一列
の増殖チャンバを保持する円筒状ケーシングを備えてい
る。第５図に図示するように、円筒状ケーシング56は、
円筒状増殖チャンバ57を包み込みかつその外面に密封さ
れる。ケーシング56は、各端部にて、入口端プレート58
及び出口端プレート59という２つの円形の端プレートに
密封され、これら端プレートの各々は、増殖チャンバ57
の両端から僅かに離間されている。増殖チャンバ57の入
口端プレート58と入口端との間の間隔は、入口マニホル
ド60を画成する。増殖チャンバ57の出口端プレート59と
出口端との間の間隔は、出口マニホルド62を画成する。
流体は、入口端プレート58に流体流動可能に取り付けら
れかつ該プレート58から軸方向に伸長する入口導管64を
介して入口マニホルド60に入る。流体は、出口端プレー
ト59に流体流動可能に取り付けられかつ該プレート59か
ら軸方向に伸長する出口導管66を介して出口マニホルド
62から出る。

増殖チャンバ57の長手方向伸長の増殖チャネルは、長
手方向に方向決めした複数の突出リッジ74を備えて形成
された矩形の可撓性シート72を圧延して形成される。該
シートを突出リッジ74に対して平行な側から圧延する
と、シート72は、ら旋形の円筒体の形状となる（第６
図）。突出リッジ74は、圧延したシート72の重ね合わせ
部分と共に、長手方向チャネル列76を画成し、リッジ79
の高さが各チャネル76の高さを画成する。チャネル76の
開放端は、栓又はキャップをし、各チャネル76に対する
流体のアクセスを制限する絞りポート22を提供する。

この実施例の作用は、上述のものと同様である。最初
に、装置に細胞を接種し、この細胞がチャネル76の表面
に付着するようにする。次に、流体媒地を入口導管64を
介して入口マニホルド60内に導入する。次に、流体媒地
は、入口絞りポート22を介してマニホルドから長手方向
に伸長する増殖チャンバ76内に進む。該流体媒地は、増
殖チャネル76の長さに沿って連続的に進み、出口絞りポ
ート（図示せず）を通り、出口マニホルド62及び出口導
管66を介して装置から出る。

本発明の一つの特徴によれば、本発明の細胞増殖装置
は、第７図に概略図で示すように組立体80の一部として
提供される。組立体80は、連続的な作用可能であるよう
な構造及び構成とする。組立体80は、本発明の培養容器
10を流体リザーバ82に接続する閉ループシステムであ
る。リザーバ82の出口ポート84は、流体供給導管88を介
して培養容器10の入口ポート86に接続される。培養容器
10の出口端90は、流体戻り導管94を介してリザーバ82の
入口ポート92に流体連通する。ポンプ96が流体供給導管
88に沿って配置されており、流体媒地をリザーバから培
養容器10を通じて連続的に送出する。栄養供給管98がポ
ンプ96と容器10との間で流体供給導管88に流体流動可能
に接続されており、このため、栄養を流体供給導管88に
付与することが出来る。栄養を流体供給導管88に送出す
るポンプ100が設けられている。又、リザーバ82には、
培養容器の下流の流体を望ましくは連続的に除去する吸
引ポンプ104に接続した生成物吸引導管102が設けられて
いる。最後に、組立体には、流体供給導管88及び流体吸
引導管94にプローブ106が設けられる。これらプローブ1
06は、媒地の状態を感知する手段を提供する。これらプ
ローブは、制御装置108に接続することが出来る一方、
該制御装置108は、各種のポンプに接続し、媒地の状態
に基づいて栄養の導入及びリザーバからの生成物の吸引
を制御する。随意的選択として、培養媒地に酸素を連続
的に再供給する酸素交換手段110を設けることも可能で
ある。栄養供給ポンプ100及び生成物吸引ポンプ104は、
連続的にかつ等速度にて作動させ、再供給媒地が連続的
に導入され、生成物がシステムから連続的に吸引され、
その送出速度が制御手段により設定されるようにするこ
とが望ましい。

上述のように、流れ絞りポートは、均一な寸法にする
必要はない。各チャンバを通る流れを均一にすることが
望ましい場合、一般的に、流れ絞りポートは等しい径に
することが必要である。しかし、当業者には、流れ絞り
ポートの寸法のみならず、増殖チャンバの特定の寸法い
かんによっても流量が決まることが理解されよう。この
ように、流れ絞りポート及び増殖チャンバの相対的寸法
は、共に、特定の流量を維持する一方、変化させること
も可能である。

好適な実施例において、増殖チャンバ当たり一対の絞
りポートのみについて説明した。勿論、入口側又は出口
側に多くの流れ絞り手段を備えることが可能である。本
発明者は、現在、製造が容易であり、乱流が少なく、通
常、流れ絞りポートの極く付近の箇所で見られる細胞の
増殖不足を軽減する結果が得られる点で１つの入口及び
出口絞りポートを設けることが望ましいと考える。

更に、当業者には、流れ絞りポートを入口側にのみ設
けることも可能であることが理解されよう。細胞を培養
容器から除去する従来の方法は、狭小な出口を閉塞させ
る虞れのある細胞塊を生じる傾向があるため、かかる構
造の容器は、細胞を容器から取り出す必要がある適用例
に望ましいものである。又、絞りポートを出口側にのみ
設けることも可能である。しかし、現在、流れ絞りポー
トを入口側及び出口側に設けることが望ましい。

流れ絞りポートの合計断面積は、出口導管の断面積以
下とし又はこれに等しくすることが更に望ましい。さも
なけれは、出口導管は背圧を受け、その結果、流動が１
又は２以上の培養チャンバを通って、優先的に行われる
ことになろう。

別の実施例において、第１図乃至第４図に示したもの
と同様の細胞培養容器は、増殖チャンバ（第８図）の側
壁及び絞りポートを形成するガスケット挟持する一連の
平坦なプレートにて形成することが出来る。この実施例
において、プレート126は、略平坦な上面及び下面を備
えている。交差穴128が各プレートの一対の対向するコ
ーナ部の各々に配置されている。ガスケット130は、プ
レート126の外周に対応する寸法及び形状の外周を備え
ている。ガスケット130の内面132は中空スペースを画成
する。一対のプレート126がガスケット130を挟持すると
き、プレート126の対向面は増殖チャンバの上方及び下
方伸長程度を画成する一方、ガスケットの内壁132は、
増殖チャンバの側壁を形成する。

ガスケットのコーナ部134は充填する。一対の対向コ
ーナ部の各々は、貫通して伸長するガスケット穴136を
有し、これらガスケット穴136は、プレート126の対向す
るコーナ部の穴128と対応する寸法及び形状をしてい
る。通路138がガスケット穴136からコーナ部を通ってガ
スケット130の内向き壁132により画成される内側スペー
スまで内方に伸長する。一対のプレート126がガスケッ
ト130を挟持するとき、プレート126の穴128、及びガス
ケット穴136は、整合してマニホルドを形成する。通路1
38は、積み重ねたプレートにより上方及び下方伸長箇所
にて閉塞され、絞りポートを形成する。

かかる積み重ねたプレート及びガスケットの組立体
は、クランプのような圧縮力により相互に保持すること
が出来る。本発明のこの特別な実施例は、細胞の増殖
後、プレートを相互に分離させ得るという利点を備えて
いる。これにより、細胞の単一層、即ち「外皮」はプレ
ート表面から剥離することが可能となり、その他、プレ
ート表面上の細胞に対するアクセスが容易となる。

この実施例に使用される細胞培養組立体は、第１図に
示すものと略同一の構造とした（プローブ及び酸素交換
手段を除いて）。

この組立体に使用される細胞培養容器は次の特性を備
えるものとした。10枚のプレートを積み重ね、超音波溶
接により相互に固着した。底部プレートが容器の底部を
形成するようにした。入口及び出口導管取り付け箇所を
備える頂部プレートを最上方プレートに密封し、最上方
増殖チャンバが形成されるようにした。この頂部プレー
トは、積み重ねたプレートの４つの全ての側部をポッテ
ィング成形することにより適所にクランプしかつ固着し
た。各プレートは、厚さが約1.5mmとし、プレートの各
々が、コーナ部を充填した約1mmの高さの壁を備えよう
とした。積み重ねたとき、プレートは高さ約1mm、及び
長さ、幅22mmの増殖チャンバを形成した。その最狭小部
分の絞りポートは、高さ1mm×幅2mmであり、約2mm²の断
面積を画成した。円筒状の入口導管は、直径約5mmであ
り、約49mm²の断面積を画成するようにした。このよう
に、入口導管の断面積（49mm²）は、絞りポートの最狭
小部分の合計断面積（20mm²）を上廻る結果となった。

この実施例に使用した細胞は、マレーランド州、ロッ
クビルのアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクショ
ン（American Type Culture Collection）からATCC No.
CCL−81として入手されるベロ（VERO）細胞とした。こ
のベロ細胞は、ローラボトル（マサチューセッツ州、ケ
ンブリッジのコースタ・コーポレーション（Costar Cor
poration）の900cm²）内で増殖させ、密度5.0x10⁸の細
胞とした。この細胞は、次に無菌状態でトリプシン処理
し、細胞をボトル表面から除去し、次に、細胞は、15ml
のMEM（ニューヨーク州、グランドアイランドのギブコ
（Gibco））及び5mlのFBS（ミズリー州、セントルイス
のフェータル・ボビン・セラム、シグマ（Fetal Bovine
Serum,Sigma））内で再度懸濁させた。

組立体には、1,250mlの液体媒地（５％FBS内にMEM）
を充填し、次に、容器は、同日に、流体供給導管内に配
置した滅菌隔壁を通じて細胞を注入することにより細胞
を装填する一方、流体媒地は、ポンプにより容器内に導
入した。この装填は、容器がその通常の作用位置（入口
導管が底部にあり、出口導管が頂部にあって、その側部
が垂直方向に立ち上がった状態）にあるときに行った。
この位置において、容器に入る全ての泡は上昇し、容器
から出る。細胞を流体媒地流内に徐々に注入する間にポ
ンプを連続的に作動させ、そのポンプ及び細胞の注入
は、媒地を注入箇所から容器の出口ポートまで動かすの
に必要な時間の約90％が経過する時点で停止させた。こ
の細胞の装填方法は、注入時に均一に希釈し、容器の全
ての増殖チャンバにて細胞を均一に処理するものであ
る。次に、この容器は、その底面が接触する状態に４時
間置き、細胞がその面に付着するようにした。次に、容
器をその頂部面が水平位置となるように配置し、細胞が
その面に付着するのを許容する点を除いて、上述の装填
方法を反復した。

容器に細胞を接種し、細胞が付着するのを許容した
後、ポンプ88を始動させ、24時間中、75ml/分の速度で
連続的に作動させた。２日目に開始し、次の24時間中、
作動させることにより、更なる流体媒地がシステム内に
導入され、その全容積は1,750mlとなった。更に、２日
目、ポンプ速度は、75ml/分から150ml/分に増速させ
た。次に、３日目、ポンプは300ml/分の速度まで増速
し、その速度で５日目まで連続的に作動させた。ポンプ
の５日目の作動時、５％の炭酸ガスをリザーバ内の流体
媒地表面上を循環させた（約25ml/分）。増殖の５日
目、容器は組立体から外し、塩水で洗滌した。その後、
グルタルアルデヒド（塩水中）を容器内に導入し、細胞
を固定した。次に、細胞はライト（Wright）染料にて着
色した。着色後、着色した細胞を検査するため、容器を
切断して開放させた。プレート表面は細胞の均一な層で
完全に被覆されていた。

５日間の増殖期間中、グルコースの消費量を監視し
た。グルコースの消費量は、次の通りであった。

日 Mg/日 １ 320 ２ 1,015 ３ 1,800 ４ 2,100 ５ 2,270 ５日間の増殖期間中、グルコース消費量の変化に対応
して速度を増速して、新たな媒地を栄養供給導管を通じ
て導入した。対応する量の使用済み媒地をリザーバ内の
オーバーフロー導管を介して除去した。システムの容量
は1,750mlであるため、この量以上の増加分はオーバー
フローする結果となった。故に、システムを一旦完全に
充填したならば、新たな流体媒地を添加することによ
り、対応する等しい量の使用済み媒体が流体リザーバか
ら除去される結果となった。

グルコースは注射器を隔壁内に挿入し、少量の流体媒
地標本を除去することで監視した。次に、この標本のグ
ルコース値を細胞培養組立体から離れた箇所にて試験し
た。値更に、本明細書に記載したように、組立体には、
グルコース等を連続的に監視するためのオンライン型プ
ローブを設けることも可能である。

上述の実施例の各種の変形例及び応用例が本発明の範
囲内で可能であることを理解すべきである。上記説明に
含め又は添付図面に示した全ての事項は、単に一例にし
か過ぎず、限定的な意味を有するものと解釈されるべき
ではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ランバーグ，マーク・ジェイ アメリカ合衆国マサチューセッツ州 01606，ウスター，ブラットル・ストリ ート 24 (56)参考文献 特開 昭51−41489（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−7478（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−54019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−99283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−296873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−154984（ＪＰ，Ａ) 米国特許3853712（ＵＳ，Ａ)

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】組織培養装置にして、 複数の細胞増殖チャンバであって、その内面が細胞の増
   殖に適するようにした細胞増殖チャンバと、 前記チャンバに対する液体源を供給する入口導管と、 流体を前記チャンバから排出する出口導管と、 前記導管の少なくとも１つの前記増殖チャンバの各々と
   を流体連通させる流体絞り手段とを備え、前記流体絞り
   の手段の最狭小部分の合計断面積が入口導管の断面積に
   等しく又はそれ以下であるようにし、前記各流体絞り手
   段の圧力降下および各増殖チャンバ内の流体の適量化を
   確実にすることを特徴とする組織培養装置。
2. 【請求項２】請求の範囲第１項に記載の組織培養装置に
   して、前記細胞増殖チャンバが複数の積み重ねたプレー
   トの間の間隔により画成されることを特徴とする組織培
   養装置。
3. 【請求項３】請求の範囲第２項に記載の組織培養装置に
   して、前記流体絞りポート及び前記プレートが、前記チ
   ャンバの入口端から出口端まで流体を連続的にかつ所定
   の方向に向けて乱流無しに流動させ得る構造及び構成で
   あることを特徴とする組織培養装置。
4. 【請求項４】請求の範囲第２項に記載の組織培養装置に
   して、前記プレートが少なくとも1mmだけ離間されるこ
   とを特徴とする組織培養装置。
5. 【請求項５】請求の範囲第２項に記載の組織培養装置に
   して、前記プレートが略四角であり、前記流体絞り手段
   が、プレートの一対の対向するコーナ部に流体絞りポー
   トを備えることを特徴とする組織培養装置。
6. 【請求項６】請求の範囲第２項に記載の組織培養装置に
   して、前記プレートを分離させる支持リブを更に備える
   ことを特徴とする組織培養装置。
7. 【請求項７】同様のプレートと共に積み重ねられ、複数
   の組織培養チャンバを画成する組織培養プレートにし
   て、 成形した矩形のプラットフォームであって、略平坦な上
   面及び下面を有するプラットフォームとを備え、前記面
   の少なくとも一方が外周リッジを備え、前記プレートが
   一対の対角状に対向するコーナ部を備え、前記コーナ部
   が外周リッジの高さまで充填され、 更に、前記充填した各コーナ部に設けられた穴であっ
   て、プラットフォームにより画成された面に対し垂直な
   軸線を有する穴と、 前記穴とリッジ及びプラットフォームによる画成される
   内側スペースとを連通させる第２の通路とを備え、 前記成形した矩形のプラットフォームが同様のプレート
   とともに積み重ねられて組織培養チャンバを形成するこ
   とができ、前記穴の少なくとも１つが前記チャンバに連
   通する入口導管を形成し、前記穴の少なくとも１つが前
   記チャンバに連通する出口導管を形成し、少なくとも１
   つの前記第２の通路が流体絞り手段を形成し、前記流体
   絞り手段の最狭小部分の合計断面積が入口導管の最狭小
   部分の断面積に等しく又はそれ以下であるようにし、こ
   れにより前記各流体絞り手段の圧力降下および各増殖チ
   ャンバ内の流体の適量化を確実にすることを特徴とする
   組織培養プレート。
8. 【請求項８】請求の範囲第７項に記載の組織培養プレー
   トにして、前記プレートが該プレートの上面と一体の支
   持リブを更に備えることを特徴とする組織培養プレー
   ト。
9. 【請求項９】複数の増殖チャンバと、入口導管と、出口
   導管と、前記入口導管から前記増殖チャンバに対する流
   体アクセス口を提供する入口ポートと、前記増殖チャン
   バから前記出口導管へ液体を排出する出口ポートを備え
   た組織培養装置にして、狭小な中間部分と、前記増殖チ
   ャンバの方向に増大する径とを有する入口ポートを更に
   備え、前記入口ポートを通って増殖チャンバ内に流動す
   る流体が広い角度の放射状パターンにて分散されるよう
   にし、さらに、前記入口ポートと前記出口ポートのうち
   の、少なくとも１つが流体絞り手段を備え、前記流体絞
   り手段の最狭小部分の合計断面積が入口導管の最狭小部
   分の断面積に等しく又はそれ以下であるようにし、これ
   により前記各流体絞り手段の圧力降下および各増殖チャ
   ンバ内の流体の適量化を確実にすることを特徴とする組
   織培養装置。
10. 【請求項１０】請求の範囲第２項に記載の組織培養装置
    にして、前記細胞増殖チャンバがガスケットにより分離
    された複数の積み重ねたプレートの間の間隔により画成
    されることを特徴とする組織培養装置。
11. 【請求項１１】請求の範囲第10項に記載の組織培養装置
    にして、前記ガスケット及びプレートが積み重ね列を形
    成し、前記プレートが前記積み重ね列から分離され得る
    ような構造及び構成であることを特徴とする組織培養装
    置。
12. 【請求項１２】請求の範囲第10項に記載の組織培養装置
    にして、前記プレート及びガスケットを積み重ね列状に
    解放可能の固着する手段を更に備えることを特徴とする
    組織培養装置。
13. 【請求項１３】請求の範囲第１項に記載の組織培養装置
    にして、 前記入口導管と前記複数の細胞増殖チャンバとの間に配
    置された入口マニホルドを更に備え、前記流体絞り主
    が、前記入口マニホルドと前記細胞増殖チャンバの各々
    との間に配置されることを特徴とする組織培養装置。
14. 【請求項１４】請求の範囲第13項に記載の組織培養装置
    にして、前記流体絞りポート及び前記プレートが、前記
    チャンバの入口端から出口端まで流体を連続的にかつ所
    定の方向に向けて乱流無しに流動させ得る構造及び構成
    であることを特徴とする組織培養装置。
15. 【請求項１５】請求の範囲第13項に記載の組織培養装置
    にして、前記絞り手段が、狭小な中間部分と、前記増殖
    チャンバの方向に増大する径とを有し、これにより、前
    記入口ポートを通って増殖チャンバ内に流動する流体が
    広い角度の放射状パターンにて分散されるようにしたこ
    とを特徴とする組織培養装置。
16. 【請求項１６】請求の範囲第１項、第13項、第14項又は
    第15項の何れかに記載の組織培養装置にして、前記出口
    導管と前記細胞増殖チャンバとの間に配置された出口マ
    ニホルドを更に備え、前記絞り手段が、前記出口マニホ
    ルドと前記増殖チャンバとの間に配置されることを特徴
    とする組織培養装置。
17. 【請求項１７】複数の細胞増殖チャンバであって、その
    内面が細胞の増殖に適するようになっており、前記細胞
    増殖チャンバは複数の積み重ね板間の空間により画定さ
    れ、 前記チャンバへ流体源を提供する入口導管と、 流体を前記チャンバから排出する出口導管と、 前記導管の少なくとも１つと前記増殖チャンバの各々と
    を流体連通させる流体絞り手段とを備え、前記流体絞り
    手段の最少部分の合計断面積が入口導管の断面積に等し
    く又はそれ以下であるようにしたことを特徴とする、組
    織培養装置。