JP5997708B2 - 揺動装置を含むバイオリアクター - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックバッグの形態の１以上のリアクター容器、かかる１以上のバッグを保持するためのトレー、トレーを揺動軸の周りで限定揺動運動させるための揺動装置を含むバイオリアクターに関する。

上述のタイプのバイオリアクターは、例えば、ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社（スエーデン国ウプサラ）によってＷＡＶＥ Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ（登録商標）という商標で、サイズの異なるリアクターバッグの幾つかの形態で製造されている。このようなタイプのバイオリアクターはその他にも知られている。このタイプのリアクターでは、細胞培地を含むバッグをトレー上に配置し、トレーを揺動装置に取り付ける。この装置の揺動運動は、細胞培地中に波を惹起する。こうした波は、混合と酸素の移送とをもたらし、細胞増殖に完璧な環境を生じる。

バッグは、２つの端部でトレーにクランプされ、トレーはそのためのクランプ装置を含む。中程度のサイズのバイオリアクターは研究室のベンチ上などに置かれることが多い。ベンチに両側からアクセスできない場合、使用済みバッグを取り外したり、或いは新しいバッグをトレーに配置する際に、バイオリアクター上に身を乗り出して、トレーの片側のクランプに手を伸ばさなければならない。このようにかがむことは、人間工学的観点から適切ではなく、比較的身長の低い人には、問題のクランプに手を伸ばすことがさらに難しいことがある。

トレーに配置すべき１以上のバッグのサイズに応じて、様々なサイズのトレーが同じバイオリアクターで使用される。ベンチに配置されたバイオリアクターでは、トレーを揺動装置に固定する手段は、トレー自体によって片側が視界から隠れており、トレーの交換が面倒で時間のかかるものとなってしまう。さらに、人間工学的観点から適切な方法で、トレーを揺動装置から取り去って、新しいトレーを揺動装置上に配置することができない。

国際公開特許第００／６６７０６号パンフレットには、上記のタイプのバイオリアクターが開示されており、リアクター容器内の混合物の層形成のためトレーを中心軸の周りで垂直位置まで跳ね上げることができる。

本発明の目的は、上述のタイプのバイオリアクターを改良して、プラスチックバッグの取付け及び交換並びにトレーの取外し及び取付けを人間工学的観点から好ましい方法で実施できるようにすることである。

日本特許第６２２８９１７５号

この目的は、プラスチックバッグの形態の１以上のリアクター容器と、前記１以上のバッグを保持するためのトレーと、トレーを揺動軸の周りで限定揺動運動させるための揺動装置とを含むバイオリアクターであって、第１の軸に平行で第１の軸から離隔した第２の軸の周りで直立位置までトレーを旋回させることができる装置によって特徴付けられるバイオリアクターによって達成される。従って、バイオリアクターをベンチ上に配置して、トレーをベンチの手前側に、つまりリアクター容器又はトレーを交換しようとする者に向かって枢動させることができ、こうした交換を人間工学的観点から妥当な方法で行うことができる。また、トレーの交換も人間工学的に行うことができる。トレーの直立位置による他の利点は、リアクター容器内の流体を空にするのが重力によって促進されることである。

好ましい実施形態では、トレーを第２の軸の周りで旋回させることができる装置は、１以上のガススプリングダンパーを備える。

バイオリアクターは、第２の実施形態では、トレーを設定位置に解除可能にロックする手段を備える。

好ましい実施形態では、トレーは中間プレートに取外し可能に取り付けられ、中間プレートは揺動軸から離隔した位置にあるヒンジ式連結部によって揺動装置に取り付けられ、１以上のガススプリングダンパーの一端が中間プレートに枢動可能に取り付けられる。揺動装置は、好ましくは、揺動プラットホームを備えており、揺動プラットホームにヒンジ式連結部によって中間プレートが取り付けられ、ヒンジ式連結部に１以上のガススプリングダンパーが枢動可能に取り付けられる。

ヨークを設けてもよく、その一端を中間プレートに枢動可能に取り付け、その反対側の端部は、中間プレートが下方に旋回できないようにロックするために揺動プラットホーム上に設けられたロック手段内に挿入できる。

好ましい実施形態では、トレーは、トレーの平面に垂直な軸の周りで枢動させることができる。

以下、添付の図面を参照して本発明について説明する。

本発明の第１の好ましい実施形態に係るバイオリアクターをリアクター容器なしで示す概略側面図である。 トレーが中間プレートから分離された状態の図１のバイオリアクターの背後から見た概略斜視図である。 第２の好ましい実施形態に係るバイオリアクターを示す概略側面図である。 第３の好ましい実施形態に係るバイオリアクターの手前側から見た概略斜視図である。

図面の図１〜図４の様々な実施形態は、全て、ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社（スエーデン国ウプサラ）製のＷＡＶＥ Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ（登録商標）という商標のバイオリアクターに基づくものである。かかるバイオリアクターは、揺動プラットホーム１及びプラットホーム１を揺動軸２の周りで前後に揺動させる機構を備える。この機構及び揺動機構を制御する手段は、ハウジング３内に配置される。プラットホーム１の揺動運動時に、プラットホームはプラットホームの上方運動の終点で水平に対して角度αをなす。このようにプラットホームの後端は−αから＋αの角度で前後に移動する。かかるバイオリアクターの構造は、当業者には周知であり、本発明を理解するのにこれ以上詳しい説明は不要であろう。

かかるバイオリアクターの周知の例では、トレー４はプラットホーム１に取外し可能に取り付けられる。プラスチックバッグの形態のリアクター容器（図示せず）は、クランプ装置５を用いてトレー４にクランプされる（図２及び図４参照）。角度αは約１２°にすぎず、これは、トレー４が揺動プラットホーム１と整列しているときに使用済みバッグを取り外したり或いは新しいバッグをトレー４上に配置する者は、リアクターがベンチ上に配置されている場合に、バイオリアクター上に身を乗り出してトレーの後側のクランプ（図の右側）に手を伸ばさなければならないことを意味する。このようにかがむことは、人間工学的観点から適切ではなく、比較的身長の低い人は問題のクランプ装置に手を伸ばすのがさらに難しいことがある。

トレー上に配置すべき１以上のバッグのサイズに応じて、様々なサイズのトレー４が同じバイオリアクターで使用される。ベンチ上に配置されるバイオリアクターでは、トレー４を揺動プラットホーム１に固定する手段は、トレー自体によって片側が視界から隠れており、トレーの交換が面倒で時間のかかるものとなってしまう。さらに、人間工学的観点から適切な方法で、トレーを揺動プラットホームから取り去って、新しいトレーを揺動プラットホーム上に配置することができない。

トレー４にクランプされたプラスチックバッグの形態のリアクター容器を人間工学的に取り扱うことができるようにするため、本発明に係るバイオリアクターは、トレーを直立位置に配置する手段を含む。図示した実施形態では、トレー４を直立位置に配置する手段は、１対のガススプリングダンパー６であり、図には完全に伸びた状態が示してあり、トレー４を第２の軸７の周りで枢動させる。図１では、角度β、即ちトレーが揺動プラットホーム１から跳ね上がる角度は約６０°である。従って、図１及び図２のトレー４は、水平に対してα＋β＝約７２°の角度を形成する。こうしたトレー４の位置では、使用済みプラスチックバッグを取り外したり使用済みプラスチックバッグを新しいプラスチックバッグと交換する者はトレーの手前側と後側の両方のクランプ装置５に容易にアクセスできる。さらに、直立位置にあるトレー上のプラスチックバッグを空にするのは、トレーが揺動プラットホーム１と整列したときの位置で空にするよりも容易である。なぜなら、トレーの直立位置では重力の影響が大きいからである。また、トレーが直立位置にあると、トレーを交換する者に対する作業位置は人間工学的観点から妥当なものである。直立位置での角度α＋βは好ましくは６０〜９０°である。

図示した実施形態では、トレー４は、中間プレート８を介して揺動プラットホーム１に間接的に取り付けられ、中間プレート８は１対のガススプリングダンパー６を有しており、中間プレート８の前端は揺動プラットホーム１の前端にヒンジ式に取り付けられている。図２及び図４から明らかなように、揺動プラットホーム１は、中間プレートの折畳み位置でガススプリングダンパー６を収容するための貫通した細長い開口９を有する。中間プレートの折畳み位置では、揺動プラットホームとガススプリングダンパーとのヒンジ式連結部は、ガススプリングダンパーと中間プレートとの間のヒンジ式連結部よりも揺動プラットホームの平面近くに配置される。こうして、いわゆるオーバセンタ装着型のガススプリングダンパーは、中間プレートの折畳み位置で、中間プレート及び揺動プラットホームから離れる方向に向かう力で作用する。従って、中間プレートの折畳み位置では、ガススプリングダンパーは、中間プレートと揺動プラットホームを一緒に保持する働きをする。まず中間プレートを上方に少しだけ移動させると、ガススプリングダンパーが作動して中間プレートを図に示す最終位置まで移動させる。ガススプリングダンパーの力は、リアクター容器全体がクランプされたトレー４を自動的に又は非常に小さな手の力で図１に示す最終位置まで移動させるようにすべきである。

トレー４を別のトレーと交換できるようにするため、ＷＡＶＥ Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ（登録商標）の揺動プラットホームに設けられたクイックカップリングと同様のクイックカップリングが中間プレート８に設けられる。当然、クイックカップリングを確立する他のタイプの協働要素をトレー及び中間プレートに設けてもよい。

図３に、第２の好ましい実施形態の概略を示す。この実施形態が図１及び図２に示す実施形態と異なる点は、中間プレートを設定位置にロックする手段１０〜１２が存在する点だけである。その他のあらゆる点で、図３に示すバイオリアクターは、図１及び図２を参照して説明したバイオリアクターと同様であり、第１及び第２の実施形態に係るバイオリアクターと同一の要素には同じ参照符号を付した。中間プレートを設定位置にロックする手段は、揺動プレート１上で後方に延びる２つの直立フランジ１１からなる。各直立フランジは、フランジに沿って延びる一列の上方に開いた開口１２を有する。Ｕ形ヨーク１０は、中間プレートにヒンジ式に取り付けられた脚であって、フランジ１１の開口１２にはまる寸法の脚を有する。開口１２は、ガススプリングダンパー６の作用に対してヨークを開口に保持するように構成される。

図３に示す実施形態では、ガススプリングダンパーを使用せずに、トレーを直立位置に保持するロック手段１０〜１２のみに依拠することも可能である。

図４に、第３の好ましい実施形態の概略を示す。この実施形態が図１及び図２に示す実施形態と異なる点は、中間プレートの平面に垂直な第３の軸１３の周りで枢動可能にトレー４が中間プレートに取り付けられる点だけである。第１及び第３の実施形態に係る同一の要素には、同じ参照符号を付した。第３の軸１３を形成する枢動可能な連結部は、中間プレートからトレー４の穴に延びる枢動アームであってもよい。クイックカップリングを解除してトレー４を中間プレートの平面の外に移動させた後、トレー４を軸１３の周りで枢動させることができ、例えば、図４の矢印で示す方向に、図４の破線で示す位置まで枢動させることができる。こうした位置で、トレー４に取り付けられたプラスチックバッグ内の液体が隅に集められる。従って、第３の軸１３の周りでトレー４を枢動できることから、図１〜図３に示す実施形態よりもリアクター容器をもっと完全に空にすることができる。

本発明の範囲から逸脱することなく、上述の実施形態を幾つかの点で修正することができる。例えば、２本のガススプリングダンパーを有する必要はなく、中心に配置された１本のガススプリングダンパーでも十分である。図３に示したものとは異なるロック装置を使用することもできる。例えば、ユーザーがガススプリングダンパーを任意の設定位置にロックできるようにするロック可能なガススプリングダンパーを使用することができる。容易に解除可能な連結部によってガススプリングダンパーをトレーに直接連結してもよく、その場合、容易に解除可能な連結部によってトレーを揺動プラットホームの手前側に取り付けることができる。ガススプリングダンパーのオーバセンタ装着の代わりに、バイオリアクターの手前側から作動できる機構によって解除できるスナップ連結部により、中間プレートを揺動プラットホームに解除可能にロックすることもできる。揺動プラットホームを省いてもよく、その場合、ガススプリングダンパーの後端を揺動機構の他の部分に取り付けることができる。従って、本特許の範囲は、上述の実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲の内容によってのみ限定される。

１ 揺動プラットホーム
２ 揺動軸
３ ハウジング
４ トレー
５ クランプ装置
６ ガススプリングダンパー
７ 第２の軸
８ 中間プレート
９ 開口
１０ ヨーク
１１ フランジ
１２ 開口
１３ 第３の軸

Claims (7)

1. プラスチックバッグの形態の１以上のリアクター容器と、前記１以上のバッグを保持するためのトレー（４）と、前記トレー（４）を揺動軸（２）の周りで限定揺動運動させるための揺動装置とを含むバイオリアクターであって、前記揺動軸（２）に平行で揺動軸（２）から離隔した第２の軸（７）の周りで水平に対して６０〜９０°の角度をなす直立位置まで前記トレー（４）を旋回させることができる装置（６、７、８、９）によって特徴付けられるバイオリアクター。
2. 前記トレー（４）を第２の軸の周りで旋回させることができる装置（６、７、８、９）が１以上のガススプリングダンパー（６）を備える、請求項１記載のバイオリアクター。
3. 前記バイオリアクターが、前記トレーを設定位置に解除可能にロックする手段（１０〜１２）を備える、請求項２記載のバイオリアクター。
4. 前記トレー（４）が中間プレート（８）に取外し可能に取り付けられ、中間プレートが前記揺動軸（２）から離隔した位置にあるヒンジ式連結部（７）によって前記揺動装置に取り付けられ、前記１以上のガススプリングダンパー（６）の一端が中間プレート（８）に枢動可能に取り付けられる、請求項２又は請求項３記載のバイオリアクター。
5. 前記揺動装置が揺動プラットホーム（１）を備えており、揺動プラットホーム（１）にヒンジ式連結部（７）によって前記中間プレート（８）が取り付けられ、ヒンジ式連結部（７）に１以上のガススプリングダンパー（６）が枢動可能に取り付けられる、請求項４記載のバイオリアクター。
6. ヨーク（１０）がその一端で前記中間プレート（８）に枢動可能に取り付けられ、ヨークの反対側の端部が、前記中間プレートを１以上の設定位置にロックするために揺動プラットホーム（１）上に設けられたロック手段（１１、１２）内に挿入できる、請求項３又は請求項５記載のバイオリアクター。
7. 前記トレー（４）が、トレー（４）の平面に垂直な軸（１３）の周りで枢動させることができる、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載のバイオリアクター。