JP6354935B2

JP6354935B2 - 培養作業システム

Info

Publication number: JP6354935B2
Application number: JP2014015188A
Authority: JP
Inventors: 護小久保; 壮馬渡辺; 祐介広沢
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-01-30
Also published as: JP2015139421A

Description

本発明は培養作業システムに関し、より詳しくは、アイソレータと複数のインキュベータを備えるとともに、インキュベータの専用除染手段を備える培養作業システムに関する。

従来、再生医療分野における培養作業システムにおいては、人体の細胞や組織を収容した培養容器を患者毎に複数のインキュベータ内に収納することにより、異なる複数の患者の細胞等を同時に培養することが行われている（例えば特許文献１、２）。
特許文献１の培養設備においては、培養容器を収納した移動容器を多数収容可能な培養室（インキュベータに相当）を備え、この培養室内で培養を行い、自在に走行する走行台車により移動容器を搬送して、培養容器を出し入れするようになっている。
また、特許文献２の採取物調製システムは、内部が除染されて無菌状態に維持されるアイソレータと、除染媒体を上記アイソレータの内部に供給して該アイソレータを除染する除染装置と、上記アイソレータに接続可能で相互に連通可能な複数のインキュベータとを備えており、上記アイソレータに１つのインキュベータを接続した状態で上記除染装置によりアイソレータを介してそれに接続されたインキュベータを除染できるようになっている。

特許第４２００４４４号公報特許第５１７７０８６号公報

ところで、特許文献１の培養設備においては、培養室や移動容器の除染を実施するようにしておらず、異なる患者間でのクロスコンタミネーションが懸念される。これに対して、特許文献２の採取物調製システムでは、個々のインキュベータを除染するようしているが、各インキュベータを除染するに際して次のような問題点があった。つまり、特許文献２のシステムにおいては、インキュベータの使用に際してアイソレータにインキュベータを接続し、それらの内部を相互に連通させた状態において除染装置からアイソレータ内に除染媒体を供給してアイソレータとインキュベータを除染している。そのため、アイソレータ単体で除染する場合に比較して除染時間が長くなり、その間はアイソレータを使用できず迅速な作業の着手を阻害していた。特に、インキュベータ内は、細胞に影響がない程度に残留除染成分の濃度を低下させる必要があるが、そのための換気機能を備えていないため、アイソレータを介してインキュベータ内を除染する従来の処理方式においては、より一層除染時間が長くなるという問題があった。
さらに、従来のシステムにおいては次のような問題があった。つまり、由来の同じ細胞を複数のインキュベータに分けて収容する場合のように、アイソレータの使用中に異なるインキュベータを接続しようとしても、インキュベータの除染ができず対応できないという問題があった。

上述した事情に鑑み、本発明は、除染媒体を供給する第１の除染媒体供給手段を備えた除染手段と、当該除染手段により内部が除染されて無菌状態に維持されるアイソレータと、アイソレータに接続可能な複数のインキュベータを備え、アイソレータの内部で培養に要する作業を行うとともに、アイソレータに接続させたインキュベータに被培養物を収納し、インキュベータをアイソレータから切り離して所定期間にわたって培養を行う培養作業システムにおいて、
上記複数のインキュベータを保管する保管室と、除染媒体を供給する第２の除染媒体供給手段を備えて、上記保管室内のインキュベータと接続してインキュベータの内部および開閉部の密封箇所を除染する専用除染手段を備え、
上記保管室には、被培養物を収納した培養中のインキュベータと、上記専用除染手段で除染された空のインキュベータが保管されることを特徴とするものである。

このような構成によれば、インキュベータの除染をアイソレータとは独立して行うことができるため、アイソレータの使用中もインキュベータを除染することができ、作業効率を向上させることができる。

本発明の一実施例を示す概略の平面図。インキュベータの保管室の側壁の開口部を示す斜視図。インキュベータを示す斜視図。インキュベータを開口部に接続した状態を示す斜視図。図１に示した実施例による作業工程図であり、図５（ａ）は最初のインキュベータを専用除染手段に連結して除染する工程を示し、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は残りの各インキュベータを専用除染手段に順次連結して除染する工程を示し、図５（ｄ）はアイソレータにインキュベータを接続する工程を示している。

以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１において１は、再生医療のために人体の細胞や組織の培養を行う培養作業システムである。この培養作業システム１は、内部が除染されて無菌状態に維持されるアイソレータ４と、このアイソレータ４に接続可能な複数のインキュベータ３（３Ａ〜３Ｈ）を備えており、さらに、密閉された部屋からなるインキュベータ３（３Ａ〜３Ｈ）の保管室２と、この保管室２のインキュベータ３を接続させてインキュベータ３の内部を除染するインキュベータ３の専用除染手段１０が設けられている。保管室２の外部にアイソレータ４が配置されるとともに、保管室２の側壁２Ａの第１開口部２Ｂを介して保管室２の内部と連通可能となっており、保管室２の外部にはさらに除染手段５が配置され、アイソレータ４と保管室２内に除染媒体を供給してそれらの内部を除染するようになっている。また、専用除染手段１０は、保管室２の外部に配置されるとともに、保管室２の側壁２Ａの第２開口部２Ｃを介して保管室２内のインキュベータ３と接続可能となっている。また、図２に示すように、側壁２Ａの外面２Ａａに、第１開口部２Ｂを囲繞する外枠２Ｄが設けられ、この外枠２Ｄにはアイソレータ４内に開放される第１扉２Ｅが設けられている。また同様に外面２Ａａにおいて、第２開口部２Ｃを囲繞する外枠２Ｆには専用除染手段１０側に開放される第２扉２Ｇが設けられている。

インキュベータ３は、図３に示すように、同一寸法で立方体の箱形に形成されており、各インキュベータ３正面の開閉部３ａには開口部３ｂを開閉する正方形の開閉扉３ｃが設けられている。この開閉扉３ｃが開閉されることで、各インキュベータ３は接続されたアイソレータ４との間で、被培養物として細胞や組織を収容した培養容器９を出し入れできるようになっている。培養容器９が各インキュベータ３内に収容された後に開閉扉３ａを閉鎖するとインキュベータ３内を密閉できるようになっている。
本実施例では合計８個のインキュベータ３Ａ〜３Ｈが、保管室２の後方側の側壁２Ｈに近い保管領域ＳＡに前後２列で隣接させて保管されるようになっている。保管領域ＳＡには、各インキュベータ３Ａ〜３Ｈに対応させてそれらを収容する収容部ＳＡ１〜ＳＡ８が形成されており、これらの各収容部ＳＡ１〜ＳＡ８内にそれらに対応する各インキュベータ３Ａ〜３Ｈが収容されて保管されるようになっている。保管領域ＳＡの各収容部ＳＡ１〜ＳＡ８には、保管室２の外部から側壁２Ｈを貫通させて引き込まれた気体の供給管１１と排出管１２の各分岐端が接続されている。なお、供給管１１、排出管１２の分岐端は、側壁２Ｈに近い後列の収容部ＳＡ２、ＳＡ４、ＳＡ６、ＳＡ８への接続を図示し、前列ＳＡ１、ＳＡ３、ＳＡ５、ＳＡ７への接続の図示を省略している。
そして、保管領域ＳＡの各収容部ＳＡ１〜ＳＡ８内にそれらに対応する各インキュベータ３Ａ〜３Ｈが収容されると、各インキュベータ３Ａ〜３Ｈの内部と上記供給管１１と排出管１２の分岐端が連通するようになっている。この状態において、図示しない気体の給排手段は、上記供給管１１と排出管１２とを介して各収容部ＳＡ１〜ＳＡ８内に収容された各インキュベータ３Ａ〜３Ｈ内に必要な気体を給排できるようになっている。なお、上述した保管領域ＳＡの収容部ＳＡ１〜ＳＡ８と各インキュベータ３Ａ〜３Ｈの構成及び供給管１１、排出管１２に関する構成は上記特許文献２により公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

上記保管室２の内部には、図示しない自走式台車からなる搬送装置が設けられている。この搬送装置によって各インキュベータ３Ａ〜３Ｈは保管領域ＳＡの上記収容部ＳＡ１〜ＳＡ８の位置と、アイソレータ４に隣接する第１開口部２Ｂの位置と、専用除染手段１０に隣接する第２開口部２Ｃの位置とにわたって搬送されるようになっている。保管室２内に配置された図示しない搬送装置の作動は制御装置８によって制御されるようになっている。制御装置８は搬送装置の作動を制御して各インキュベータ３Ａ〜３Ｈを上記各保管領域ＳＡと第１開口部２Ｂの位置と第２開口部２Ｃの位置とにわたって移動させるようになっている。なお、インキュベータ３を搬送する搬送装置としては、例えば特許文献１に開示されている移動容器を搬送する走行台車を用いることができる。また、無菌スーツを着用した作業者が人手により搬送するようにしてもよい。

保管室２の側壁２Ａの外面２Ａａには、第１開口部２Ｂを内部に位置させた状態でアイソレータ４が気密を保持して連結されている。アイソレータ４の内部は、除染後は外部より陽圧に管理され無菌状態に維持され、無菌環境での作業が可能となっている。アイソレータ４には複数の作業用グローブ１３が設けられている。そして、作業者が上記作業用グローブ１３に手を差し込んで、アイソレータ４の内部で培養に必要な作業を行うとともに第１扉２Ｅを開いて、接続されているインキュベータ３の開閉扉３ｃを開くことができるようになっている。
アイソレータ４にはさらに図示しないトランスファポートやパスボックスが設けられており、アイソレータ４内に培養容器９等を搬入できるようになっている。そして、前述した保管室２内の搬送装置によって例えば１つのインキュベータ３が第１開口部２Ｂまで搬送されてくると、該インキュベータ３の開閉部３ａを第１開口部２Ｂに差し込むようになっており、両者間にシール部材を介在させることにより、インキュベータ３がアイソレータ４に気密を保持して接続されるようになっている。そして、この接続状態となると、作業用グローブ１３に作業者が手を差し込んで、第１扉２Ｅを開いて（図４（ａ）参照）、インキュベータ３の開閉扉３ｃを開放させるようになっている（図４（ｂ）参照）。それにより、アイソレータ４内とインキュベータ３内とが連通するので、この連通状態において、作業者は、アイソレータ４内で操作を終えた培養容器９をインキュベータ３内に収容し、開閉扉３ｃを閉鎖するようになっている。

除染手段５は、過酸化水素蒸気等の気体からなる除染媒体を供給する除染媒体供給手段１４を備えるとともに、アイソレータ４内と保管室２内に除染媒体供給手段１４を接続する給排管１５とを備えている。そして、除染媒体供給手段１４から給排管１５を介してアイソレータ４の内部と保管室２の内部に除染媒体を供給できるようになっている。
一方、本実施例の専用除染手段１０は密閉された立方体状に形成された除染チャンバ６を備えており、この除染チャンバ６を上記第２開口部２Ｃを内部に位置させた状態で気密を保持して側壁２Ａの外面２Ａａに連結させている。除染チャンバ６には作業用グローブ１６が設けられている。
専用除染手段１０は、さらに過酸化水素蒸気等の気体からなる除染媒体を供給する除染媒体供給手段２１と除染チャンバ６と除染媒体供給手段２１とを接続する給排管２２とを備えている。そして、除染媒体供給手段２１から給排管２２を介して除染チャンバ６の内部に除染媒体を供給できるようになっている。
前述した保管室２内の搬送装置によって１つのインキュベータ３が第２開口部２Ｃの位置まで搬送されてくると、該インキュベータ３の開閉部３ａを第２開口部２Ｃに差し込むようになっており、両者間にシール部材を介在させることにより、インキュベータ３が専用除染手段１０の除染チャンバ６に気密を保持して接続されるようになっている。そして、この接続状態となると、上記作業用グローブ１６に作業者が手を差し込んで、第２扉２Ｇを開くことで（図４（ａ）参照）、開閉部３ａは除染チャンバ６に直接的に覆われた状態となり、その後インキュベータ３の開閉扉３ｃを開放させるようになっている（図４（ｂ）参照）。それにより、除染チャンバ６内とそれに接続されたインキュベータ３Ａ内が相互に連通するようになっている。この連通状態において、除染媒体供給手段２１から除染チャンバ６内に除染媒体が供給されて、インキュベータ３の内部と開閉扉３ｃや開閉部３ａの密封箇所３ｄが除染されるようになっている。なお、このように第２開口部２Ｃは、第１開口部２Ｂと、共通の構成を備えている。

以上のように構成された本実施例の培養作業システム１による細胞の培養作業及び事前の各部の除染作業は以下のようにして行われる。
すなわち、先ず、図１に示すように開閉扉３ｃを閉鎖された各インキュベータ３Ａ〜３Ｈが保管領域ＳＡの所定の収容部ＳＡ１〜ＳＡ８内に収容された状態で、第１扉２Ｅは開放した状態とし、アイソレータ４内及び保管室２内に除染手段５から給排管１５を介して除染媒体として過酸化水素蒸気を供給する。これにより第１開口部２Ｂの周囲の外枠２Ｄと第１扉２Ｅとの密封箇所を含むアイソレータ４の内部及び保管室２の内部空間が除染される。また、各インキュベータ３Ａ〜３Ｈの外面や供給管１１及び排出管１２の内部も除染されるようになっている。
アイソレータ４内の除染が終了すると、アイソレータ４内で培養のための準備作業を開始することができる。

他方、保管室２内の収容部ＳＡ１〜ＳＡ８に収容された各インキュベータ３Ａ〜３Ｈは、それらの開閉扉３ｃが閉鎖されているので、その状態では各インキュベータ３Ａ〜３Ｈ内部を除染できない。そこで、除染手段５によるアイソレータ４と保管室２内の除染が終了すると、以下のようにして専用除染手段１０によって各インキュベータ３Ａ〜３Ｈ内の除染が行われる。すなわち、前述した保管室２内の搬送装置によって、第１のインキュベータ３Ａが除染チャンバ６に隣接する第２開口部２Ｃの位置まで搬送されて接続される（図５（ａ）参照）。この状態で作業者は除染チャンバ６の作業用グローブ１６を用いて第２扉２Ｇを開いて（図４（ａ）参照）、インキュベータ３Ａの開閉扉３ｃを開放させるので（図４（ｂ）参照）、該インキュベータ３Ａ内と除染チャンバ６内とが相互に連通する。その後、除染媒体供給手段２１から給排管２２を介して除染チャンバ６に除染媒体として過酸化水素蒸気が供給される。これにより、除染チャンバ６からインキュベータ３Ａ内にも除染媒体が供給されて、インキュベータ３Ａの内部と開閉部３ａの密封箇所３ｄが除染される。

その後、作業者が作業用グローブ１６を介してインキュベータ３Ａの開閉扉３ｃを閉鎖するとともに第２扉２Ｇを閉じる。その後、図示しない搬送装置によって第１のインキュベータ３Ａが第２開口部２Ｃから切り離されて元の収容部ＳＡ１まで搬送されて収容されるとともに、第２のインキュベータ３Ｂが搬送装置によって収容部ＳＡ２から第２開口部２Ｃの位置まで搬送されて連結される（図５（ｂ）参照）。この第２のインキュベータ３についても同様に除染される。

以下、同様に上記搬送装置により残りのインキュベータ３Ｃ〜３Ｈを順次第２開口部２Ｃの位置へ搬送して、各インキュベータ３Ｃ〜３Ｈの除染が順次行われる（図５（ｃ）参照）。
以上のようにして保管室２内の８個全てのインキュベータ３Ａ〜３Ｈ内の除染が終了し、各インキュベータ３Ａ〜３Ｈが保管領域ＳＡの所定の収容部ＳＡ１〜ＳＡ８に収容された状態となる。
以上のようにしてインキュベータ３は、気密を保持して第２開口部２Ｃに接続され、除染チャンバ６で開放され除染されるため、培養していた細胞が保有していた菌やウィルスが保管室２内に拡散することがなくクロスコンタミネーションが防止される。

インキュベータ３の除染処理と並行してアイソレータ４では作業が行われている。
アイソレータ４内での作業が終了すると、培養容器９をインキュベータ３に移して培養を開始する。この場合には、先ず搬送装置によって最初に除染されて除染成分が十分に消滅した状態で保管されている空のインキュベータ３Ａを収容部ＳＡ１から第１開口部２Ｂの位置まで搬送し、第１開口部２Ｂに気密を保持して接続する（図５（ｄ）参照）。その後、作業者はアイソレータ４の作業グローブ１３に手を差し込んで第１扉２Ｅを開き（図４（ａ）参照）、インキュベータ３Ａの開閉扉３ｃを開放させ（図４（ｂ）参照）、培養容器９を収めて開閉扉３ａを閉鎖する。
この後、培養容器９が収められたインキュベータ３Ａは、上記搬送装置により第１開口部２Ｂから切り離された後に、元の収容部ＳＡ１の位置まで搬送されて収容される。該インキュベータ３Ａが収容部ＳＡ１に収容されると、供給管１１と排出管１２が接続され、供給管１１を介して該インキュベータ３Ａ内に気体が供給されて、培養容器９に収納された被培養物が培養されるようになっている。
一方、このように、インキュベータ３をアイソレータ４に接続している状態においても、別のインキュベータ３の除染を継続することができる。また、培養を終了したインキュベータ３から順に除染することも可能である。

以上のように、本実施例の培養作業システム１は、アイソレータ４とは別に各インキュベータ３Ａ〜３Ｈを個別に除染するための専用除染手段１０を備えている。そのため、アイソレータ４での作業と並行してインキュベータ３の除染を行うことができる。また、培養を終えたインキュベータ３から順次、次回の使用に備えて除染して除染済の状態で保管しておくことができるので、その間に内部に残留する除染成分を十分に消滅させることができる。
また、保管室２の内部や供給管１１や排出管１２等の接続配管内部およびインキュベータ３の外面も除染することができるため、培養中の雑菌の侵入や由来の異なる細胞間でのクロスコンタミネーションが防止される。

１‥培養作業システム２‥保管室
３‥インキュベータ４‥アイソレータ
５‥除染手段
１０‥専用除染手段

Claims

除染媒体を供給する第１の除染媒体供給手段を備えた除染手段と、当該除染手段により内部が除染されて無菌状態に維持されるアイソレータと、アイソレータに接続可能な複数のインキュベータを備え、アイソレータの内部で培養に要する作業を行うとともに、アイソレータに接続させたインキュベータに被培養物を収納し、インキュベータをアイソレータから切り離して所定期間にわたって培養を行う培養作業システムにおいて、
上記複数のインキュベータを保管する保管室と、除染媒体を供給する第２の除染媒体供給手段を備えて、上記保管室内のインキュベータと接続してインキュベータの内部および開閉部の密封箇所を除染する専用除染手段を備え、
上記保管室には、被培養物を収納した培養中のインキュベータと、上記専用除染手段で除染された空のインキュベータが保管されることを特徴とする培養作業システム。
上記アイソレータは保管室の外部に設置され、保管室の側壁にインキュベータをアイソレータに接続させるための開口部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の培養作業システム。
上記専用除染手段は、インキュベータの開閉部を覆う除染チャンバと、当該除染チャンバと上記第２の除染媒体供給手段とを接続する給排管を備え、
上記除染チャンバ内でインキュベータの開閉部を開放させるとともに、上記第２の除染媒体供給手段により除染チャンバ内に除染媒体を供給してインキュベータの内部と開放された上記開閉部の密封箇所を除染することを特徴とする請求項１または２に記載の培養作業システム。
上記除染チャンバは保管室の外部に設置され、保管室の側壁にインキュベータの開閉部を除染チャンバ内に臨ませる第２の開口部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の培養作業システム。