JP2818952B2 - 培養細胞懸濁液などのための大容量遠心式流体処理システムとその方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般に、遠心分離により流体を分離すくため
のシステム及び方法に関する。さらに限定的に言うと本
発明は、比較的高い流量での大量の流体の遠心分離に関
する。この点において、本発明は又、バイオテクノロジ
ー及び養子免疫療法の分野などにおいて培養された細胞
及び上澄み液を処理するのに特に適したシステム及び方
法に関する。

〔従来の技術〕

数多くの流体処理技術に、大量の流体の遠心分離が必
然的に伴われている。処理時間を最少限におさえるた
め、これらの技術には往々にして比較的高い流量の使用
が必要である。このような技術が医療分野で利用される
機会はどんどん増えてきている。

例えば、バイオテクノロジー及び養子免疫療法の分野
においては、遠心分離により比較的大量な培養細胞生成
物を処理することが必要である。遠心分離を通して、培
養された細胞は培地を置換／交換する目的で又はその後
に抗体を収集したり培養培地への添加物として用いられ
る目的で或いは又濃縮された細胞生成物の収集を目的と
して、上澄み液から分離される。

養子免疫療法の分野においては、全回処理においてこ
れまで用いられてきた従来の遠心分離技術及び装置を用
いて175ml/分の速度で培養LAK（Limphokine活性化キラ
ー）を10〜50リットル処理することができた。しかしTI
L（腫瘍浸潤リンパ球）を処理する場合、処理すべき培
養済細胞の量は約100〜400リットルまでにも増大する。
従来の血液処理技術及び装置は、これら大量の流体を有
効に処理することができず、治療者達は処理速度を増大
させなければならない。

さらに、必然的に高い入口流量は、遠心分離室内に混
乱した乱流条件をひきおこす可能性がある。このような
流れ条件は、遠心力の場内の沈降及び分離を妨害する可
能性があるため望ましくない。従って、高い入口流量に
も関わらず、この処理工程の全体的有効性および効率は
損われる。

高い入口流量及びその結果として起こる混乱した乱流
条件は又、遠心分離室内の流体の均等でない分布という
結果をももたらしうる。

そこで往々にして、最適な分離に導く処理用室内の流
れ条件を得る目的で、入口流量を望ましい量より低く下
げなければならない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、分離効率を犠牲にしたり又は最終生成物に
損傷を与えたりすることなく比較的高い流量での大量の
流体を遠心処理するためのシステム及び方法を提供す
る。

本発明の１実施態様は、培養された細胞懸濁液のため
の大量遠心処理システムを提供する。このシステムは、
望ましい量の細胞懸濁液を蓄えるためのタンク手段なら
びに、細胞懸濁液が中で培養された複数の個々の容器か
らタンク手段へと細胞懸濁液を輸送するための第１の供
給手段が含まれている。このシステムにはさらに、処理
期間中タンク手段内に望ましい量の細胞懸濁液を維持す
るための第１の供給手段を制御する手段も含まれてい
る。

同様にこのシステムには、細胞懸濁液を細胞成分と上
澄み液に分離するための遠心力に応答して作動する遠心
分離室を構成する手段も含まれている。１分あたり１リ
ットル以上の一般に高い流量でタンク手段から遠心分離
室へ流体を輸送するための第２の供給手段が備わってい
る。

このシステムはさらに付加的に、遠心分離室から細胞
成分及び上澄み液を収集する手段を含んでいる。

１実施態様においては、遠心分離室を構成する手段に
は、第２の供給手段と連絡する入口端部及び細胞成分収
集手段及び上澄み液収集手段と連絡する出口端部を有す
る管が含まれている。好ましくは、遠心分離室は、最も
少ない遠心力が存在する管の領域内に均一な流体流を送
り出すため管内にその入口端部に隣接して１つの通路を
形成している手段をも含んでいる。ここで用いられてい
る「一般に均一な」という語は、乱流ができるかぎり完
全に減少又は削除されているような流れ状態のことを言
う。さらに、好ましくは、管の出口端部から上澄み液が
流出できるようにしながら、遠心の場に応えて分離され
た細胞成分を封じ込める領域を管の中に作り上げる手段
も備わっている。

本発明のこの実施態様によると、システムは、高速の
流体が遠心力の場内に入った時点で、有効な分離に導く
乱流でない均一な流れ状態を作り出す。システムは又、
分離のため遠心分離室の有効表面積を最大にする形で流
体を導く。こうして、高い入口流量で有効な分離を達成
することができる。

もう１つの実施態様では、遠心処理システムの第１の
供給手段は１つのポンプを含み、第１の供給手段を制御
するための手段は、タンク手段の重量を検知し、検知さ
れた重量に基づいてポンプの作動を制御するためのポン
プと作動可能な形で接続されている手段を含んでいる。
好ましくは、タンク手段には、又タンク手段内に輸送さ
れた流体から空気を除去するための手段も含まれてい
る。

もう一つの実施態様においては、システムと結びつけ
られた第２の供給手段には、流体の圧力を検知し、検知
された圧力に基づいて遠心分離室内への流体の導入を制
御するための手段が含まれている。

本発明のもう一つの実施態様は、大量の流体の処理に
特に適したワークステーションを提供している。このワ
ークステーションには、流体処理中第１の供給手段と流
体的に連絡した状態で第１の複数の細胞懸濁液容器を支
持するための手段が含まれている。このワークステーシ
ョンにはさらに、処理期間中細胞懸濁液の取扱い作業を
収容するための作業面も含まれている。

本発明の好ましい一実施態様において、第１の供給手
段には第１及び第２の入口がついている。この配置にお
いては、２つのワークステーションが備えつけられてい
る。第１のワークステーションには、流体処理の間に第
１の供給手段の第１の入口と流体的に連絡した状態に第
１の複数の細胞懸濁液容器を支持するための手段が含ま
れている。同様に第２のワークステーションには、流体
処理の間前記第１の供給手段の前記第２の入口と流体的
に連絡した状態に第２の複数の細胞懸濁液容器を支持す
るための手段が含まれている。両方のワークステーショ
ンは、処理期間中前記複数の細胞懸濁液容器の取扱い作
業を収容するための作業面を含んでいる。

この配置において、第１の供給手段にはさらに、第１
及び第２の入口のうちの選択された一方又は両方を通し
てタンク手段内に細胞懸濁液を輸送するための手段が含
まれている。こうしてワークステーションは、複数の入
口と結びついて、大量ベースでの中断のない流体流を提
供するのに用いられる。

本発明は又、培養された細胞懸濁液を遠心処理するた
めの方法も提供している。この方法には、タンクと流体
的に連絡した状態に第１の複数の細胞懸濁液容器を支持
する段階ならびに、第１の複数の容器からタンクへと細
胞懸濁液を輸送する段階が含まれている。細胞懸濁液を
遠心分離室内に輸送する間タンク内には望ましい量の細
胞懸濁液が維持されている。室内の遠心力に応えて、細
胞懸濁液は、細胞成分と上澄み液に分離される。第１の
複数の容器からの細胞懸濁液が遠心分離されている間、
第２の細胞懸濁液容器が処理準備完了状態となる。第１
の複数の容器からの望ましい量の細胞懸濁液が処理を受
けた後、第２の複数の容器からの細胞懸濁液の流れが中
断なく遠心処理を続行し始める。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付の図面、記述
及びクレームを検討することにより明確になることと思
われる。

〔実 施 例〕

本発明の特徴を実施した遠心流体処理システム（10）
が第１図に示されている。システム（10）には、遠心分
離機（12）、付随する流体処理セット（14）及び付随す
るワークステーション（15）が含まれている。図示され
ている好ましい実施態様において、セット（14）は使い
捨てで１度使用すると廃棄されるようになっている。

システム（10）は、数多くの異なるタイプの流体を処
理するために利用することができる。以下に明らかにさ
れていくように、システム（10）は比較的高い流量で大
量の流体を効果的に処理することができる。同時に、シ
ステム（10）は、臨床ペースならびに工業ベースの両方
で、血液又は培養細胞のように生きた細胞又は微生物と
いった特殊なとり扱いを要する流体をとり扱うのにきわ
めて適している。このような理由から、システム（10）
は特に医療分野で用いるのに適している。

第１図に示されているように、システム（10）は、特
に、培養されたTIL細胞を収集するために用いるように
配慮されている。セット（14）はこの意図された用途の
ために特別に構成されており、第９図にも示されてい
る。

培養細胞懸濁液を大量に処理するように構成されたシ
ステム（10）には、望ましい量の細胞懸濁液を蓄えるた
めのタンク手段（200）が含まれている。細胞懸濁液が
培養された複数の個々の容器（60）からタンク手段（20
0）へ細胞懸濁液を輸送するための第１供給手段（202）
も備えつけられている。

システム（10）にはさらに、処理期間中タンク手段
（200）内に望ましい量の細胞懸濁液を維持するために
第１の供給手段（202）を制御する手段（204）も含まれ
ている。

システム（10）には又、細胞懸濁液を細胞成分と上澄
み液に分離するため遠心力に応えて作動する遠心分離室
（36）を構成する手段も含まれている。１分あたり１リ
ットルを超える一般に高い流量で遠心分離室内にタンク
手段（200）からの流体を輸送するための、第２供給手
段（208）が備えつけられている。

システム（10）はさらに、遠心分離室（36）から細胞
成分を収集するための手段（210）及び上澄み液を収集
するための手段（212）を含んでいる。

図示されている実施態様において、遠心処理システム
（10）の第１の供給手段（202）は供給用ポンプ（68）
を含んでいる。以下にさらに詳しく説明されるように、
第１の供給手段（202）を制御するための手段（204）に
は、タンク手段（200）の重量を検知し、検知された重
量に基づいて供給ポンプ（68）の作動を制御するため
の、ポンプ（68）に作動可能な形で接続された手段が含
まれている。

同様に以下に詳述されるように、タンク手段（200）
は、そこに輸送された流体から空気を除去するための手
段（206）をも含む袋（66）の形をしている。

さらに以下に詳述されるように、システム（10）と結
びつけられた第２の供給手段（208）には、流体の圧力
を検知し、検知された圧力に基づいて遠心分離室（36）
の中への流体の導入を制御するための手段（214）が含
まれている。

以下に記すのは、上述のシステム（10）を用いた典型
的なTIL収穫手順の概略説明である。システム（10）を
用いるTIL収穫システムにおいては、各々約１〜1/2リッ
トルの溶液が満たされた約70個乃至260個の３リットル
入り袋（60）を満たす培養されたTIL細胞溶液は、上澄
み液を除去し濃縮TIL細胞を得るべく遠心処理される。
（ここでは、200mlから400mlの体積を占める約２×10¹¹
の細胞からなる）。

この配置において、第１の供給手段（202）は多くの
供給用袋（60）を単一の入口ライン（64）に相互接続す
る、枝管５本及び枝管10本の分岐管セット（62）を含ん
でいる。次に培養細胞流体は、供給用ポンプ（68）を用
いてタンク袋（68）に輸送される。

次に流体は、圧力監視手段（214）を介して、処理用
ポンプ（58）により、遠心分離室（36）内へと導かれ
る。

この配置においては、以下に詳述されるように、処理
室（36）は、長さ約32インチ、幅３インチの管（34）の
形をしている。

遠心分離中、TIL細胞は、培養培地（上澄み液を構成
するもの）から分離される。上澄み液は、大容量容器
（212）内に収集される。その後、濃縮TIL細胞は収集用
容器（210）内に移され、患者に投与される。

遠心分離機（12）はさまざまな構成のものであること
が考えられる。しかし、図示されている実施態様におい
て、遠心分離機（12）はAdamsの米国再発行特許第29738
号に開示されている作動原理を内含するものとして示さ
れている。

この配置において（第２図に最も良く示されているも
の）、遠心分離機（12）は、各々同じ軸（20）を中心に
独立して回転している処理機構（16）と回転機構（16）
は第１の駆動軸（22）に接続されている。回転機構（1
8）は第２の駆動軸（28）に接続されている。第２の駆
動軸は、駆動モーター（26）により適当なプーリー機構
（24）を介して駆動されている。第１の駆動軸（22）は
第２の駆動軸（28）に結びつけられた適当なプーリー機
構（30）により駆動されている。

プーリー機構（24及び30）は、回転機構（18）と同じ
方向で、この機構の回転速度の２倍の速度で処理機構
（16）を回転させるように従来通り配置されている。こ
の種の構成の例は、Lolachi米国特許第4,113,173号にさ
らに詳しく開示されている。

第２図及び第３図をみれば最もよくわかるように、処
理機構（16）は内部処理部域（32）を含んでいる。この
処理部域（32）は、弧状のスロット（溝）又は流路の形
を呈している。スロット（32）は、システムの意図され
ている用途に応じてさまざまな形で構成することができ
る。図示されている実施態様（第３図に最も良く示され
ている）において、スロット（32）は一般に、処理機構
（16）と回転機構（18）が共有する回転軸（20）のまわ
りに半径方向に等間隔に置かれている。

さらにここで第４図から第６図までを参照すると、流
体処理セット（14）は、入口端部（38）と出口端部（4
0）を有する中空の内側室（36）を構成するエンベロー
プ（包み）又は管（34）を含んでいる。この管（34）は
処理用スロット（32）内に挿入されるようになっている
（第３図及び第４図参照）。以下に詳述されるように、
処理された流体の意図された遠心分離は、処理機構（1
6）の回転中発生した遠心力のため管（34）の内側室（3
6）内で起こる。管（34）は、柔軟な材質でも剛性ある
材質でもよい。柔軟なものである場合、この管（34）は
スロット（32）内に容易にはめ込まれここでスロット
（32）の特定の形状に適合することができる。剛性のも
のである場合、管を、スロット（32）の特定の形状に適
合するように予備成型することができる。医療分野にお
けるシステムの使用を考慮している図示されている実施
態様においては管（34）はポリ塩化ビニルのような柔軟
な医療グレードのプラスチック材料でできている。

第３図を見ると最も良くわかるように、流体処理セッ
ト（14）はさらに、遠心分離のため管室（36）の入口端
部（38）内に流体を輸送するための入口細管を含んでい
る。同様にして、セット（14）は、処理後管室（36）の
出口端部（40）から流体の構成成分を輸送するための出
口細管（44）を含んでいる。

図示されている実施態様においては、２つの入口管
（42）と３つの出口管（44）がある（第４図参照）。当
然のことながら、管の数はシステム（10）の意図されて
いる用途及び機能に応じて変化しうる。

図示されている実施態様においては、入口及び出口細
管（42及び44）は柔軟な医療グレードのプラスチック材
料でできており、多数の管腔臍の緒（46）を形成するよ
うに合わせられている。第２図をみると最も良くわかる
ように、この「臍の緒」（46）は、上方の１点から吊り
下げられており、支持アーム（50）にとりつけられたク
ランプ（48）を用いて遠心分離機（12）の回転軸（20）
と軸方向に心合せされている。この点から、「臍の緒」
（46）は一般に下方に、そして半径方向外側に延びてお
り、回転機構（16）により支持されているガイドアーム
（52）に相対して通過する。ここから「臍の緒」（46）
は一般に下方にそして半径方向内側に延び次に駆動軸
（22）の中空中心を通って下方に処理機構（16）内へと
延びる。

「臍の緒」（46）のこのループ配置は、上述の処理機
構（16）と回転機構（18）の変化する回転速度と合わさ
って、「臍の緒」（46）が遠心分離機（12）の作動中に
捩じれることがないようにしている。システム（10）の
固定部分と回転部分の間に回転シールを使用するのをこ
うして避けることができる。しかしながら、本発明は、
回転シールを用いるものを含むその他のタイプの遠心シ
ステム内で用いるための適用することも可能である。

管をひとたび処理部域（32）内に位置づけ流体を充填
すると、処理機構（16）の回転により遠心力の場Ｆ（第
３図参照）が作り出され、管室（36）の中味に影響を与
える。この力の場Ｆは、室（36）内に「高いＧ領域」
（54）と「低いＧ領域」（56）を作り上げる。第３図に
示されているように、「高いＧ領域」（54）は、室（3
6）の外壁に隣接して位置づけられており、ここで力の
場は、回転軸から最も遠いところにあり、壁（36）の中
味は最高の回転（又は「Ｇ」）力を受けている。「低い
Ｇ領域」（56）は、室（36）の内壁に隣接して存在し、
ここで力の場は回転軸により近く室の中味はより低い回
転（「Ｇ」）力を受けている。第７図及び第８図をみれ
ば最もよくわかるように、処理された流体（第７図及び
第８図に101とう番号で示されている）内に存在する比
較的高い密度の物質は、力の場Ｆの影響の下で高いＧ領
域（54）に向かって移動し、より低密度の物質と上澄み
液を低いＧ領域（56）内に残す。

望ましい流量条件を得るため、処理すべき流体は、流
路内処理ポンプ（58）を用いて管室（36）内に導入され
る。図示されている実施態様において、（第２図及び第
９図参照）、ポンプ送り機構は、管室（36）の上流に置
かれたぜん動性ポンプ（58）の形をしている。

比較的大量の流体を処理しなくてはならないような当
該利用分野及びその他の利用分野において、全体的処理
時間が短縮されるという点で、流体の入口流量を最大限
にすることが望ましい。TIL手順の場合、１分当たり最
低1.5リットルの公称処理速度が達成される。ここで例
示されているシステムによると、処理速度はさらに１分
あたり約４リットルにまで上昇され得ると考えられてい
る。この速度は、従来血液処理に用いられている速度
（約50ml/分）又は従来TIL細胞収穫に用いられている速
度（約175ml/分）よりはるかに高いものである。

これらの比較的高い入口流量の使用は処理上の問題を
ひきおこしうる。特に、このような高い速度は、管室
（36）内の混乱した乱流条件を導き出す可能性がある。
これらの乱流条件又はその他の形の混乱した不均一な流
れ条件は、遠心力の場Ｆ内の沈降及び分離を妨げ、この
処理工程の全体的有効性及び効率を低下させる。

高い入口流量及びそれに付随する混乱した乱流条件
は、管室（36）内の流体の分布を不均一にするという結
果ももたらす。分離がそれに沿って起こる有効表面積を
最大にするため、入ってくり流体は好ましくは、管（3
4）に入ってからできるかぎり早く低いＧ領域（56）内
に入らなくてはならない。流体の構成成分はこうして、
最も長い時間中、最大限の遠心力の場にさらされること
になる。しかし、高い入口流量は、管（34）の高いＧ領
域（54）と低いＧ領域（56）の両方の中に無差別に入流
体を散布すなわち分散される可能性がある。このことに
よっても同様に、当該処理工程の全体的有効性及び効率
が低くなる。

高い入口流量にて分離の有効性を最適化させるため、
本発明は、一般に乱流の無い均一な流れで室（36）の高
いＧ領域（54）から低いＧ領域（56）に向かって入流体
を導くため管室（36）の入口端部に隣接して位置づけら
れた手段（76）を含む流体処理システム（10）を提供し
ている。好ましくは、均一な流れは、室（36）の入口端
部に隣接する低いＧ領域（56）の有効表面積全体を満た
す比較的薄い流れを成している。

従って本発明に従うと、手段（76）は、遠心力の場Ｆ
内に高速の流体が入った時点で有効な分離のための望ま
しい流れ条件を打ち立てる。この手段（76）は同様に、
分離のための管室（36）の有効表面積を最大にする方法
で流体を導き送り出す。本発明のおかげで、高い入口流
量でも有効な分離を達成することができる。

手段（76）はさまざまな形で構成することができる。
その実施態様が第４図から第６図までに示されている。
この配置において、手段（76）は管室（36）の入口端部
（38）内にある入口阻止機構（78）の一部分である。こ
の機構（78）は、上壁、下壁及び側壁（80、81及び82）
が含まれており、これらが開放内部（84）を構成してい
る。この機構（78）には又、内部（84）の隣接する端部
を閉じる第１の端壁（86）が含まれている。この端壁
（86）内に単数又は複数の入口ポート（88）が形成され
ている。入口細管（42）はこれらのポート（88）にとり
つけられ、機構（78）の開放内部（84）内に流体を導入
する。

この配置において、手段（76）は、入口ポート（88）
が上に位置づけられている端壁（86）の反対側の入口阻
止機構（78）の端部上にある部分的な第２の端壁（90）
を含んでいる。この部分的端壁（90）は上壁（80）から
下壁（81）まで延び、ここからわずかな距離のところで
終結してここに機構（78）の開放内部（84）と連絡する
通路（92）を構成する。以下に詳述されているように、
入口阻止機構（78）の開放内部（84）に導入された流体
は〔入口ポート（88）を介して〕、通路（92）を通して
遠心力に場内に導かれる。

第５図を見ると最も良くわかるように、入口阻止機構
（78）は、使用に際して低いＧ領域（56）となる管室
（36）の全内部表面を横切って通路（92）が縦方向に延
びている状態で管室（36）の入口端部内にある。

管（34）の内部表面が処理部域（32）内に位置づけら
れた時点で低いＧ領域（56）になるようにするため、管
（34）が適切に方向づけられたとき処理部域（32）内の
溝（94）が入口阻止機構（78）上に備えられている。

システム（10）はさらに、管室（36）内の高密度の物
質を収集するための領域（100）を構成する手段を含ん
でいる。第３図から第６図に示されている実施態様にお
いて、手段（98）は入口阻止機構（78）の下流の管室
（36）内にある堰き止め機構（102）を含んでいる。こ
の堰き止め機構（102）は、さまざまな形で構成され得
る。図示されている実施態様において、この堰き止め機
構（102）は、前述のようにもう１つの入口阻止機構の
一部である。機構（102）は、上壁及び下壁（103/10
4）、側壁（105）及び端壁（106）を含んでいる。

この配置において、堰き止め機構（102）には、部分
的端壁（108）が含まれ、これは入口阻止機構（78）に
結びつけられた手段（76）同様、流体が管室（36）から
出るのに通らなくてはならないもう１つの通路（110）
を形成している。

堰き止め機構（102）に結びつけられた端壁（108）の
長さは変化しうる。これは、管室（36）内に打ち立てら
れるべき収集部域（単数又は複数）の性質及びタイプに
応じて、入口阻止機構（78）の端壁（90）と同じである
こともあれば異なることもある。領域（100）内での比
較的高密度の物質の沈降は又、流体流量、遠心分離後の
RPM（毎分の回転数）及び管室（36）の内部厚みにより
影響を受ける。これらの変数は、管（34）の収集特性を
変えるよう調整可能である。

又、さまざまな長さ及び間隔の複数の堰き止め機構を
用いて管室（36）内に多くの分離及び沈降域を作り出す
ことができるということもに留意されたい。

第７図及び第８図に示されているように、又以下に詳
細に記されているように、室（36）の高いＧ領域（54）
へ向かって移動する比較的高密度の物質（第７図及び第
８図において101という番号で示されている）は、入口
阻止機構（76）の部分端壁（90）及び堰き止め機構（10
2）の部分端壁が境界となっている部域（100）内に集ま
る。

第４図から第６図までに示されている実施態様におい
て、堰き止め機構（102）は、管室（36）の出口端部（4
6）内に位置づけられ、それに応じて出口ポート（112）
は、入口阻止機構（78）内におけるように端壁（106）
上に形成されている。しかしながら、この堰き止め機構
（102）は室（36）の出口端部（40）の上流の位置（第
７図に示されているような）で管室（36）内に位置づけ
ることもできるということに留意しなくてはならない。
この場合、端壁（106）にはポートは無い。この配置に
おいては、部分端壁無の別の入口阻止機構（図示せず）
が管室（36）の出口端部（40）で用いられる。

入口阻止機構（78）及び堰き止め機構（102）はさま
ざまな材料で作られていてよい。図示されている実施態
様において、これらは両者共、熱シール、溶剤接合、又
はこれに類する技術により管室（36）の限界内に位置づ
け、シールされた、射出成形のプラスチック部品であ
る。

通路（92及び110）の寸法は、処理中の流体のタイプ
及び望まれる流れ条件に応じて可変的である。第９図に
示されている特定の実施態様において、通路（92及び11
0）は、各々幅約３インチ（付随する管と同じ幅）、高
さ約0.025インチである。

低いＧ領域（56）に向かって入流体を導くための手段
（76）のもう１つの実施態様が第10図に示されている。
この配置において、手段（76）は、機構（16）の処理部
域（32）の外側（高いＧ）側面内に形作られた隆起部
（114）の形をしている。管（34）が処理部域（32）内
に位置づけられると（第８図に示されているように）隆
起部（114）は管（34）の外壁の外側に押しつけられ、
こうして入口阻止機構（78）の部分的端壁（90）を形成
されるもののような通路（92）を形成する。好ましく
は、管（34）の挿入及び取り出しを容易にし通路（92）
をより良く構成するための隆起部（114）から半径方向
に横切って処理部域（32）の内側（低いＧ）側面内にリ
セス（凹部）（116）が形成される。

同様に第10図に示されているように、比較的高密度に
物質のための収集部域（100）を構成する手段（98）も
又遠心分離域（12）の処理部域（32）の壁に沿って形成
された隆起部（118）と付随するリセス（120）の形をと
ることができる。

上述の入口阻止機構（78）及び堰き止め機構（102）
の作用のおかげで、処理すべき流体は遠心力の場Ｆ内に
導入されるにつれて、最大の遠心（又は「Ｇ」）力が存
在する室（36）の領域から離れて導かれる。さらに、こ
の流体は、基本的に乱流の無い一般に均一な流れ（第７
図及び第８図内で矢印及び番号111で示されている）と
して力の場内に導かれ送り出される。

ここで、特に第７図度第８図を参照すると、入口阻止
機構（78）に〔ポート（88）を介して〕入ってくる入流
体は、直ちに開放内部（84）内に封じ込まれる。こうし
て、室（36）内への流体の流入によりひきおこされた乱
流条件（第７図及び第８図に渦巻矢印113で示されてい
る）は、この内部部域（84）に効果的に封じ込められ管
室（36）の残りの部分から隔離される。

内部部域（84）内に封じ込められた流体は、高いＧ領
域（54）から離され通路（92）を通じて管路（36）内ま
で、部分的端壁（90）により誘導される。この通路（9
2）の形状のため、流体は、管室（36）の低いＧ領域（5
6）を横切って延びる一般に均一な流れ（111）の中へと
導かれここに送り出される。

こうして沈降及び分離のための最適な条件が急速に打
ち立てられる。その結果、比較的高密度の物質（101）
が力の場の下のために高いＧ領域（54）に向かって移動
する。残った上澄み液（第７図及び第８図において矢印
及び115という番号で示されている）は、管室（36）の
出口端部（40）に向かって低いＧ領域（56）に沿って均
一に流れつづける。

このプロセスは同様に、上澄み液（115）が自由に室
（36）から流れ出ることができるようにしながら、比較
的高密度の物質（101）が収集する領域（100）を室（3
6）内に作り出す。第７図を見れば最も良くわかるよう
に、室（36）の高いＧ領域（54）に向かって移動する比
較的高密度の物質（101）は、入口阻止機構（78）の部
分的端壁（78）と堰き止め機構（102）の部分的端壁（1
08）が境界を成す部域（100）内に集合する。同時に、
比較的高密度（101）を含まない上澄み液は堰き止め機
構（102）の通路（110）を通過し、管室（36）の出口端
部から去る。

ここで第11図を参照すると、タンク袋（66）は、流体
を袋（66）内に輸送するための入口ライン（64）と通じ
ている入口ポート（220）を含んでいる。袋（66）には
又、袋（66）から管（34）内に流体を輸送するための出
口ライン（61）と通じる出口ポート（222）が含まれて
いる。

出口管（61）には好ましくは、望まれる大量の流体の
流れを受け入れることができるよう少なくとも、0.25イ
ンチの内部中ぐり穴が含まれている。管（61）は、ぜん
動性ポンプ（58）を通って走り、「臍の緒」（46）に入
る入口管（42）に接続している。入口管（42）は標準的
に出口管（61）に比べ内径が小さい。出口管（61）は
又、管（61）の壁を通し流体の圧力を監視する非浸入性
圧力監視装置を通って走っている。

第11図を見ればわかるように、タンク袋（66）の入口
ポート（220）は、出口ポート（222）には無い、袋（6
6）の内部に延びる部分（224）を含んでいる。このポー
トの配置は、入口及び出口ポート（220及び222）互いに
有効に分離するのに役立つ。第13図に示されているよう
に、入浴液は、入口ポート（220）の延長部分（224）を
通り上方に袋（66）の内壁に相対して導かれ、入浴液の
流れ（第13図に矢印で示されている）が「散開され
る」。この流れは発泡を妨げる。同時に、気泡は袋（6
6）内部に放出される。こうしてタンク袋（66）は又高
流量気泡トラップとしても役立つ。

第11図にも示されているように、第１の供給手段（20
2）を制御するための手段（204）には、タンク袋（66）
と結びつけられた重量変換器（226）が含まれている。
この変換器（226）は袋（66）の重量を検知する。この
重量は制御回路（228）により監視され、予め定められ
た値に比較される。変換器の出力がこの予め定められた
値を上回る場合、制御信号が生成され、これが供給ポン
プ（68）を停止される。袋（66）の中への付加的な流体
の導入は終結し、一方処理ポンプ（58）の作動により袋
（66）から流体がひきつづき除去される。変換器の出力
が予め定められた値より下に下降すると、新しい制御信
号が供給ポンプ（68）の作動を再開させる。このように
して、袋（66）の中に含まれている流体の量は、望まし
い範囲内に維持される。

変換器の出力が、上記予め定められた値よりも低い第
２の予め定められた値よりも低くなった場合、供給ポン
プ（68）の作動を終結される制御信号が生成される。こ
うして変換器（226）は、供給用袋（60）内の流体が涸
渇した時点を検知し、ポンプ（68）の作動を終結させて
流体流システム内の空気の流入を防ぐ。

第11図に詳しく示されているように、圧力監視装置
（214）はシステムの圧力を検知し、操作者に対してシ
ステム（10）の遠心部分（12）の空気封鎖（air bloc
k）又は封鎖された流路（blocked line）を警告する。
システムの圧力は、標準的には、160rpmの遠心速度、15
00ml/分の流量で22psiである。この圧力が35psiまで上
昇すると、処理ポンプ（58）は閉止され、遠心速度は減
少する。こうしてシステム（10）の遠心部域内の内部シ
ステム圧力は低下し、空気封鎖物がセット（14）を通っ
て流れることができるようになる。このシステム圧力が
約22psiまで低下したとき、遠心速度は増大し、処理ポ
ンプ（58）は再度始動する。

TIL手段を実施するとき、培養が行われた定温器（通
常は複数の定温器）から培養細胞の袋（60）を数多く取
り込まなくてはならない。とり扱い、収穫機への輸送及
び袋の準備は時間のかかる仕事であるため、この工程を
単純することが重要である。本発明は、この仕事を容易
にするためのワークステーション（15）を提供する。こ
のワークステーション（15）は、大量の流体を処理する
ために特に適している。

第１図に示されているように、このワークステーショ
ン（15）には、流体処理中第１の供給手段（202）と流
体的に連絡した状態で第１の複数の細胞懸濁液容器（一
般に60という番号で示されている）を支持するための手
段（230）が含まれている。このワークステーションに
は又、処理する時点まで細胞懸濁液容器（一般に234と
いう番号で示されている）を保存するための手段（23
2）も含まれている。このワークステーション（15）は
又、前記複数の細胞懸濁液容器（60）及び234）の取扱
い作業を収容するための作業面（236）をも含んでい
る。

図示されている実施態様において、ワークステーショ
ン（15）は、各々約1500mlの培養細胞を含む約50の袋
（60）を保持するためのハンガー（238）を上部に有す
る運搬車（cart）状の装置である。袋（60）は、処理中
中味が完全に排出されるよう垂直方向に吊り下げられ
る。単一ワークステーション（15）上に吊り下げられる
第一の複数のもの（60）を含む多数の袋が利用可能な作
業空間を最大限にし、より長い収穫期間を提供する。

ワークステーション（15）の上面（236）は、吊下げ
及び分岐管接続のため袋を準備するときに必要となる組
織及び取扱いのための平坦なテーブル面として用いられ
る。

ワークステーション（15）の中間棚（240）は、低温
器からとり去られた後そして処理されるまで培養細胞の
袋（234）を保存するための箱（242）を保持する。約50
の30リットル入り袋を低温器らからとり出し箱（242）
内に置くことができ、この箱は処理に先立ちこれからの
袋（234）を適切に保持し、分岐管接続のために適した
部域まで輸送されている間汚れた環境と接触しないよう
に保つ。

ワークステーション（15）の下部棚（244）は又、処
理中の培養細胞から抽出される上澄み液を収集する大型
プラスチック容器（212）のための箱（246）を含んでい
てもよい。細胞は極めて薄く極めて僅かな容積しか占め
ていないため、収穫された培養細胞とほぼ同じ量の上澄
み液が生成される。収集された上澄み液はさらに処理す
るか、又は他の培養培地のための添加物として用いるこ
とができる。収集された上澄み液を破棄することもでき
る。ほとんどの場所において、上澄み液を、衛生器具ド
レンに流して廃棄してはならない。特別の廃棄方針を保
持しなくてはならないことから、可動ワークステーショ
ン（15）上の大型容器内の上澄み液収集は、吊下げ袋を
処理した後の収集及び輸送を容易かつ便利なものにして
くれる。

このワークステーション（15）は、清掃及びメンテナ
ンスが容易に行なえるようにステンレス鋼で頑丈に造ら
れている。箱（242及び246）はとり外し可能で、容易に
清掃されるプラスチックで作られている。

ワークステーション（15）を容易に制御するため水平
ハンドル（248）が備わっている。大きな前後の車輪
は、通常せまい実験室条件の中で容易に操作するための
可動性をワークステーション（15）に与えている。

第12図中に示されている本発明の実施態様において、
第１の供給手段（202）には第１及び第２の入口（250及
び252）が含まれている。この実施態様においては２つ
のワークステーション（254及び256）が備わっている。
第１のワークステーション（254）には、流体処理中第
１の供給手段（202）の第１の入口（250）と流体的に連
絡した状態で第１の複数の細胞懸濁液容器（260）を支
持するための手段（258）が含まれている。第２のワー
クステーション（256）には、流体処理中前記第１の供
給手段（202）の前記第２の入口（252）と流体的に連絡
した状態で第２の複数の細胞懸濁液容器（264）を支持
するための手段（262）が含まれている。

この配置において、第１の供給手段（202）はさら
に、第１及び第２の入口（250及び252）のうちの選択さ
れた一方または両方を通してタンク手段（200）内へ細
胞懸濁液を輸送するための手段（260）が含まれてい
る。図示されている実施態様では、手段（260）は、そ
れぞれ第１及び第２の入口（250及び252）と結びつけら
れた手動式クランク（270及び272）の形をしている。

２つのワークステーション（254及び256）の使用はこ
うして、多数の入口（250及び252）と結びついて大量ベ
ースで間断のない流体流を提供するのに役立つ。

これらのワークステーション（254及び256）の両方に
はさらに、前記複数の細胞懸濁液容器の取扱い作業を収
容するための作業面（268）も含まれている。

本発明のもう１つの実施態様は、大量の培養細胞懸濁
液を遠心処理するための方法を提供している。この方法
には、第１のワークステーション（254）を用いて、タ
ンク（66）と流体的に連絡した状態で第１の複数の細胞
懸濁液を支持する段階が含まれている。第１の複数の容
器（260）からの細胞懸濁液は、タンク（66）内に輸送
される。前述のように、遠心分離室（36）内に細胞懸濁
液を輸送する間、タンク（66）の中には望ましい量の細
胞懸濁液が維持されている。室（36）内の遠心力に応え
て、細胞懸濁液は細胞成分と上澄み液に分離される。

第１の複数の容器（260）からの細胞懸濁液が遠心処
理されている間、第２の複数の細胞懸濁液容器（262）
は、第２のワークステーション（256）を用いて、タン
クに隣接して処理のために準備が完了した状態にされ
る。第１の複数の容器（260）からの細胞懸濁液がほぼ
全て又は望ましい量だけ処理を受けた後、第２の複数の
容器（264）からの細胞懸濁液の流れは、中断なく遠心
処理を続行し始めることができる。

例１ 本発明の特徴を実施したシステム（10）を第９図に一
般的に示されているようなセット及びAdamsタイプの遠
心分離機と結びつけて用い、食塩水懸濁液からヒトの赤
血球（RBC）を収穫した。

一回目の作業において、この懸濁液の当初の赤血球濃
度は1.27×10⁷/mlであった。この懸濁液を1600RPMで180
0ml/分の流量で管を通して遠心処理した。処理中、赤血
球を、94.9％の処理効率で収穫した。

二回目の作業において、当初の懸濁液濃度は1.43×10
⁷個/mlであった。1600RPMで1000ml/分の流量での遠心処
理中、濃縮赤血球を、95.7％の処理効率で収集した。

三回目の作業では、当初の懸濁液濃度は、1.33×10⁷
個/mlであった。1600RPMで1800ml/分の流量での遠心処
理中、濃縮赤血球を91.5％の処理効率で収集した。

例２ 本発明の特徴を実施したシステム（10）を、第９図に
一般的に示されているセットとAdamsタイプの遠心分離
器と合わせて用いて、懸濁液からTIL細胞を収穫した。

この手順の間、1600RPMで500〜1500ml/分の流量に
て、24559mlの培養TIL細胞懸濁液を管を通して処理し
た。445ml濃縮TIL細胞が得られた。

処理絵馬には、懸濁液中564.9×10⁸のTIL細胞が含ま
れていた。処理中、約462.8×10⁸のTIL細胞が、82％の
処理効率で収集された。

処理前のTIL細胞の生存度は73％と測定された。処理
後のTIL細胞の生存率は73％と測定された。

処理前のTIL細胞の溶解活性は5.4％でしった。処理の
後、溶解活性は4.3％であったが、これは統計的に重大
な差異ではない。

前述の例は、本発明に従って作られ作動された処理シ
ステムが比較的高い流体流量で大量の細胞懸濁液を処理
する能力を明確に示している。例えばさらに、この処理
が細胞成分に生物学的損傷を全くひき起こすことなく行
われるということを実証している。

本発明のさまざまな特徴は、前述のクレーム内に記さ
れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の特徴を実施した、大量ベースのTIL
細胞の収穫に特に適した流体処理システムの斜視図、第
２図は、第１図に示されている遠心処理システムの一部
分の、部分的に断面図で表わされた断片的概略側面図、
第３図は、第２図の３−３線に沿って切り取られた遠心
処理システムの上面図、第４図は、第１図に示されてい
るシステムと結びつけた流体処理セットの処理用管又は
エンベロープの断片的拡大上面図、第５図は、一般に第
４図の５−５線に沿って切りとられた処理用管又はエン
ベロープの側面図、第６図は、結びつけられた流量制御
手段を示す第２図に示された処理用管の展開斜視図、第
７図は、遠心フィールド内で用いられた時の管又はエン
ベロープを通しての流体の流れを示す、第４図から第６
図までに示されている処理用管又はエンベロープの断片
的な断面分解された拡大概略図、第８図は、第７図に示
されている管又はエンベロープ内の比較的高い密度の物
質の収集の断面的な著しく拡大された概略断面図、第９
図は、大量ベースでの細胞培養物の収穫に用いるため
の、本発明の特徴を実施する遠心流体処理システムの説
明図、第10図は、本発明の特徴を実施する遠心流体処理
システムの変形実施態様の説明図、第11図は、入口及び
出口流体制御機構を示す、第１図に示されている流体処
理システムの一部分の拡大概略図、第12図は、２つのワ
ークステーションと結びつけて利用されている本発明の
特徴を実施するシステムの概略図、第13図は、一般に第
11図の13−13線で切り取ったシステムと結びつけられた
タンク袋の拡大側面図である。 符号の説明 10……遠心流体処理システム 12……遠心分離機、14……流体処理セット 15……ワークステーション、16……処理機構 18……回転機構、20……軸 22……駆動軸 24、30……プーリー機構 26……駆動モーター、28……駆動軸 32……内部処理部域（32）、43……管 36……遠心分離室、38……入口端部 40……出口端部、42……入口管 44……出口管、46……「臍の緒」 48……クランプ、50……支持アーム 52……ガイドアーム、54……高いＧ領域 56……低いＧ領域 58……インライン処理ポンプ 60……供給用袋、62……マニホルドセット 64……入口ライン、66……タンク袋 68……供給用ポンプ、76……手段 78……入口阻止機構 80……上壁、81……下壁、81……側壁 84……内部、86……端壁 88……ポート、90……部分的端壁 92……通路、94……ガイドキー 96……溝、100……収集用領域 102……堰き止め機構 103、104、105……上壁・下壁・側壁 108……部分的端壁、110……通路 112……出口ポート、114、118……隆起部 116、120……リセス、200……タンク手段 202……第１の供給手段、204……制御手段 208……第２の供給手段 210……細胞成分収集手段、212……上澄み液収集手段 220……入口ポート、222……出口ポート 224……延長部分、226……トランスジューサ 228……制御回路、230、262……支持手段 234、264……細胞懸濁液容器 236……作業面、238……ハンガー 240……中間棚、242……箱 244……下部棚、246……箱 248……水平ハンドル 250、252……第１及び第２の入口 254、256……ワークステーション 270、272……手動式クランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ シー．ウエスト，ジュニア アメリカ合衆国、イリノイ州 60048、 リバティーヴィル、ダイアモンド ロー ド 521 (56)参考文献 特開 平２−172546（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C12M 1/00

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所望の量の細胞懸濁液を蓄えるためのタン
   ク手段と、 細胞懸濁液が培養された複数の個々の容器から前記タン
   ク手段内にこの細胞懸濁液を輸送するための第１の供給
   手段と、 処理期間中前記タンク手段内に前記所望の量の細胞懸濁
   液を維持するための前記第１の供給手段を制御する手段
   と、 細胞懸濁液を細胞成分と上澄み液に分離するための遠心
   力に応答して作動する遠心分離室の範囲を定める手段
   と、 前記タンク手段から前記遠心分離室と流体を輸送するた
   めの第２の供給手段と、 前記遠心分離室から細胞成分を収集するための手段と、 前記遠心分離室から上澄み液を収集するための手段、 から構成される培養細胞懸濁液のための遠心処理システ
   ム。
2. 【請求項２】遠心分離室の範囲を定める前記手段は、前
   記第２の供給手段に連絡する入口端部並びに及び前記細
   胞成分収集手段及び前記上澄み液収集手段に連絡する出
   口端部を有する管から構成されることを特徴とする、請
   求項（１）記載の遠心処理システム。
3. 【請求項３】遠心分離室の範囲を定める前記手段は、最
   低の遠心力が存在する管の領域の中に実質的に乱流の無
   い均一な流体流を分配するための通路を、入口端に隣接
   して前記管内に形成する手段を含むことを特徴とする、
   請求項（２）に記載の遠心処理システム。
4. 【請求項４】遠心分離室の範囲を定める前記手段は、前
   記管の出口端部から上澄みを流出させながら遠心力の場
   に応答して分離された細胞成分を封じ込める領域をこの
   管内に作り出すための手段を含むことを特徴とする、請
   求項（２）に記載の遠心処理システム。
5. 【請求項５】前記第１の供給手段には１つのポンプが含
   まれていること、そして前記第１の供給手段を制御する
   ための前記手段には前記タンク手段の重量を検知し、こ
   の検知された重量に基づき前記ポンプを制御するための
   前記ポンプと作動可能な形で接続されている手段が含ま
   れていることを特徴とする、請求項（１）に記載の遠心
   処理システム。
6. 【請求項６】前記タンク手段には前記タンク手段内に輸
   送された流体から空気をとり除くための手段が含まれて
   いることを特徴とする、請求項（１）に記載の遠心処理
   システム。
7. 【請求項７】前記第２の供給手段には、流体の圧力を検
   知し、この検知された圧力に基づいて前記遠心分離室へ
   の流体の導入を制御するための手段が含まれていること
   を特徴とする、請求項（１）に記載の遠心処理システ
   ム。
8. 【請求項８】流体処理中前記第１の供給手段と流体的に
   連絡した状態で第１の複数の細胞懸濁液容器を支持する
   ための手段、及び前記複数の細胞懸濁液容器の取扱い作
   業を収容する作業面を構成する手段を含むワークステー
   ションがさらに含まれていることを特徴とする、請求項
   （１）に記載の遠心処理システム。
9. 【請求項９】前記ワークステーションにはさらに、上澄
   み液を収集するための前記手段を保持するための手段が
   含まれていることを特徴とする、請求項（８）に記載の
   遠心処理システム。
10. 【請求項１０】前記ワークステーションにはさらに、こ
    のワークステーションを処理現場へ及び処理現場から輸
    送するための手段が含まれていることを特徴とする、請
    求項（８）に記載の遠心処理システム。
11. 【請求項１１】所望の量の細胞懸濁液を蓄えるためのタ
    ンク手段と、 細胞懸濁液が中で培養された複数の個々の容器から前記
    タンク手段内に細胞懸濁液を輸送するための第１の供給
    手段（なおかかる第１の供給手段には第１の入口と第２
    の入口が含まれている） 処理期間中前記タンク手段内に前記所望の量の細胞懸濁
    液を維持するための前記第１の供給手段を制御する手段
    と、 細胞懸濁液を細胞成分と上澄み液に分離するための遠心
    力に応答して作動する遠心分離室を構成する手段と、 前記タンク手段から前記遠心分離室と流体を輸送するた
    めの第２の供給手段と、 流体処理中前記第１の供給手段の第１の入口と流体的に
    連絡した状態で第１の複数の細胞懸濁液容器を支持する
    ための手段及び、この第１のワークステーション上に前
    記複数の細胞懸濁液容器の取扱い作業を収容するための
    作業面を構成する手段を含んでいる第１のワークステー
    ションと、 流体処理中前記第１の供給手段の前記第２の入口と流体
    的に連絡した状態で第２の複数の細胞懸濁液容器を支持
    するための手段及びこの第２のワークステーション上で
    前記複数の細胞懸濁液容器の取扱い作業を収容するため
    の作業面を構成する手段を含む第２のワークステーショ
    ンから成り、 前記第１の供給手段にはさらに、前記第１及び第２の入
    口のうちの選択された一方、又は両方を通して前記タン
    ク手段内に細胞懸濁液を輸送するための手段が含まれて
    いることを特徴とする、培養細胞懸濁液用の遠心処理シ
    ステム。
12. 【請求項１２】前記遠心分離室から上澄みを収集するた
    めの前記第１及び第２のワークステーションの各々の上
    の手段がさらに含まれていることを特徴とする、請求項
    （11）に記載の遠心処理システム。
13. 【請求項１３】前記第１及び第２のワークステーション
    の各々はさらに、処理現場へ及び処理現場から前記それ
    ぞれのワークステーションを輸送するための手段が含ま
    れていることを特徴とする、請求項（11）に記載の遠心
    処理システム。
14. 【請求項１４】タンクと流体的に連絡している状態で第
    １の複数の細胞懸濁液容器を支持する工程と、 第１の複数の容器からタンクに細胞懸濁液を輸送する工
    程と、 細胞懸濁液を細胞成分と上澄み液に分離するための遠心
    力に応えて作動する遠心分離室内に細胞懸濁液を輸送し
    ながら、タンク手段内に所望の量の細胞懸濁液を維持す
    る工程と、 第１の複数の容器からの細胞懸濁液が遠心処理されてい
    る間に、タンクに隣接して第２の複数の細胞懸濁液容器
    を支持する工程と、 第１の複数の容器からの所望の量の細胞懸濁液が遠心処
    理を受けている間、遠心分離室への流体流が中断するこ
    となく遠心処理を続けるようタンク内に第２の複数の容
    器から細胞懸濁液を輸送する工程、 から構成される大量の培養細胞懸濁液を遠心処理方法。
15. 【請求項１５】遠心分離室へ細胞懸濁液を輸送する前記
    工程において、流体は少なくとも１分あたり１リットル
    の流量で輸送されていることを特徴とする、請求項（1
    4）に記載の遠心処理方法。
16. 【請求項１６】遠心分離室から細胞成分を収集する工程
    及び遠心分離室から懸濁液を収集する工程、がさらに含
    まれていることを特徴とする、請求項（14）に記載の遠
    心処理方法。