JP6745076B2 - 無菌で接続可能なセンサパッチ - Google Patents

Description

本発明は、無菌コネクタに関し、より詳細には、細胞の培養に有用なセンサを備える無菌コネクタに関する。さらに、本発明は、無菌の接続を形成する方法に関する。

バイオ医薬品の製造においては、とりわけ細胞培養操作に関して、使い捨てのシステムへの傾向が存在する。細胞培養のための典型的な使い捨てのシステムは、攪拌が揺動（例えば、米国特許第６，１９０，９１３号明細書を参照）によってもたらされる膨張可能な自立バッグあるいは攪拌が通常はインペラ（例えば、米国特許第７，６２９，１６７号明細書を参照）または空気（例えば、国際公開第２００７／０６８９４５号パンフレットを参照）によってもたらされるステンレス鋼製の支持構造体によって支持されたバッグのいずれかの可撓バッグに細胞培養物が収容されるバイオリアクタを含む。

米国特許第６，１９０，９１３号明細書 米国特許第７，６２９，１６７号明細書 国際公開第２００７／０６８９４５号パンフレット

どちらの種類のシステムにおいても、細胞密度、ｐＨ、酸素濃度、ならびに種々の代謝産物および／または栄養素の濃度などの重要な変数を監視するために、センサを適用し、細胞培養物に接触させる必要が存在する。このようなセンサは、典型的には、欧州特許第２５０３３２０号明細書のように溶接によるポートを介してバッグに一体化される。しかしながら、多くのセンサは、バッグの滅菌に好ましく用いられる方法と同じ方法で滅菌することが、不可能である。

したがって、別個にパッケージされたセンサを使い捨てのバイオリアクタバッグに無菌にて接続するための便利な技術が、必要とされている。

本発明の一態様は、センサをバイオリアクタバッグに無菌で接続するための接続ユニットを提供することである。これは、請求項１に記載の第１の接続ユニットによって達成される。

１つの利点は、接続ユニットをバイオリアクタバッグとは別にパッケージし、異なる方法で滅菌できることにある。さらなる利点は、センサを冷やした状態で保管できること、およびバッグの折り畳みによるセンサの損傷の危険を排除できることにある。またさらなる利点は、バッグ上のポートの数を最小限にできること、およびただ１種類のバッグにおいて複数の異なるセンサの組み合わせを都合よく提供できることにある。

本発明の第２の態様は、バッグに取り付けられ、センサを有する接続ユニットに無菌で接続することができる接続ユニットを提供することである。これは、特許請求の範囲において定められるとおりの第２の接続ユニットによって達成される。

本発明の第３の態様は、バイオリアクタバッグへのセンサの無菌接続を提供することである。これは、特許請求の範囲において定められるとおりの接続によって達成される。

本発明の第４の態様は、センサをバイオリアクタバッグに無菌で接続する方法を提供することである。これは、特許請求の範囲において定められるとおりの方法によって達成される。

本発明のさらなる適切な実施形態が、従属請求項に記載される。

接続前の本発明の第１および第２の接続ユニットを示している。 接続およびクランプ後の本発明の第１および第２の接続ユニットを示している。 接続およびクランプ後の本発明の第１および第２の接続ユニットを示している。 接続およびクランプ後の本発明の第１および第２の接続ユニットを示している。 バッグの壁に向かってセンサを移動させた後の本発明の第１および第２の接続ユニットを示している。 接続およびクランプされた本発明の第１および第２の接続ユニットを有するバイオリアクタバッグを示している。

図１〜図３によって説明される一態様において、本発明は、第２の接続ユニット２に無菌で結合するように構成された第１の接続ユニット１を開示し、第１の接続ユニットは、複数のセンサ表面３を備えている。センサを、凹部４または凹部の内面５に適切に配置することができ、凹部は、結合前は周囲の環境から封じられており、結合後は第２の接続ユニットを介してバイオリアクタバッグ３０の内部２９に連通する。第１の接続ユニットは、凹部４の第１の開口７が設けられた第１の末端面６を備えることができ、開口は、少なくとも第１の剥離可能な接着フィルム８によって封じられている。このフィルムを、フィルムと第１の接続ユニットおよび／または凹部との間の接触が無菌であるように、第１の接続ユニット上に配置することができる。フィルムを、例えば、開口７の外側のユニットの末端に適用された接着性発泡体ドーナツ９によって、所定の位置に保持することができる。さらに、フィルムを、１８０度にわたって適切に折り返すことができ、所望であれば、除去を容易にするために、タブ１０を取り付けることができる。さらに、第１のユニットは、第１の末端面に取り付けられたガスケット１１を有することができ、ガスケット１１を、第２の接続ユニット２の第２の末端面１３に取り付けられた同様のガスケット１２にぴったりと当接するように構成することができる。第１の剥離可能な接着フィルム８を、第２の開口１５を有している第２の接続ユニットの第２の末端面１３上に配置された第２の剥離可能な接着フィルム１４と結合するように配置することができ、第１および第２のフィルムを、第１および第２の末端面の対応する第１および第２の開口７および１５が無菌で対をなすように、結合後に２つずつ一緒に引き抜かれるように構成することができる。第１および第２のコネクタユニットは、好適には、円形の断面を有することができる。第１および第２のコネクタユニットは、どちらも、結合後に接続を確実にするためにクランプ２３と係合するように構成されたフランジ２１、２２をさらに備えることができる。フランジを、例えば、ＩＳＯ２８５２規格にも開示されている周知のＴｒｉ−Ｃｌａｍｐ（商標）またはＴｒｉ−Ｃｌｏｖｅｒ（商標）クランプと係合するように構成することができる。

特定の実施形態において、第１のコネクタユニットは、少なくとも３つまたは少なくとも４つなど、少なくとも２つのセンサ表面を備える。同じコネクタユニット内に複数のセンサ表面を有することが、ポートが１つだけしか必要でないという点で、有利である。細胞の培養は、典型的にはいくつかの変数の監視を必要とし、各々のポートがコストを増やし、無菌状態を損なう危険性を有する可能性があるがゆえに、ポートの数を最小限にすることが望ましい。少なくとも２つ、３つ、または４つのセンサ表面など、これらのセンサ表面のうちの１つ以上は、酵素センサ表面、すなわち固定化酵素を含むセンサ表面であってよいが、これに加え、あるいはこれに代えて、センサ表面のうちの１つ以上が、電気化学センサ表面または光学色素にもとづくセンサ表面であってよい。酵素センサは、例えば、グルコース（固定化グルコースオキシダーゼを使用）およびグルタミン（典型的には、固定化グルタミナーゼを使用）の検出に一般的に使用され、細胞培養における他の栄養素／代謝産物の検出にも使用することができる。酵素センサは、保管時に冷蔵されている必要があり、バイオリアクタバッグに一般的に使用される放射線滅菌法に適合しない可能性がある。したがって、使用の直前にバッグに無菌で接続される別個にパッケージされた酵素センサが、とくに必要とされる。酵素センサを備える第１のコネクタユニットを、例えば、エチレンオキシド、過酸化水素、または他の化学滅菌剤を用いて滅菌することができる。上述したグループから適切なセンサを選択し、それらを耐熱性ポリマーと組み合わせることにより、センサパッチを、オートクレーブ処理または電子ビーム処理によって滅菌することもできる。酵素および染料にもとづくセンサの滅菌時および保管時の安定性を、それらが酸化を防止するための保護雰囲気（例えば、Ｎ_２またはＡｒ）中にパッケージされる場合に、高めることができる。このような保護雰囲気は、バッグ全体の場合よりも別個のセンサパッチについて、より容易に達成される。

いくつかの実施形態において、凹部４の深さ１６と幅１７との間の比は、１未満であり、例えば０．５未満または０．２５未満である。幅に対する深さの比が小さいことが、培養時に細胞が凹部に詰まる恐れが減るため、有利である。図３に示されるように、細胞が詰まる恐れを、センサ表面を可動部材に取り付けることによって、さらに減らすことができる。可動部材は、例えば、接続後に例えばプランジャ１９の作用または空気圧の作用によってバッグの内部に向かって移動させることができる弾性フィルム１８またはベローズであってよい。これにより、センサ表面３を、バッグの壁２０と基本的に同一平面上になるように移動させることができ、あるいはバッグの壁からバッグ３０の内部２９に突出するように移動させることさえ可能である。あるいは、図１および図２に示されるように、センサ表面を、固定部材に取り付けることができる。これは、可動部品の存在しないより単純な設計をもたらし、高さの低い接続の構成を促進する。固定部材を、例えば、以下で説明されるように、斜面による縁を有する第２の接続ユニットと共に使用することができる。

図１〜図３によって説明される第２の態様において、本発明は、上記の開示のとおりに第１の接続ユニット１と無菌で結合するように構成された第２の接続ユニット２を開示する。第２の接続ユニットは、バッグの壁２０におけるポートとして、例えば溶接によって取り付けられてよく、バッグの内部に連通する開口１５を有する第２の末端面１３を備えることができる。開口を、第２の剥離可能な接着フィルム１４によって、フィルムと第２の接続ユニットおよび／または開口１５との間の接触が無菌であるように封止することができる。フィルムを、例えば、開口１５の外側のユニットの末端面１３に適用された接着性発泡体ドーナツ２４によって、所定の位置に保持することができる。さらに、フィルムを、１８０度にわたって適切に折り返すことができ、所望であれば、除去を容易にするために、タブ２５を取り付けることができる。さらに、第２のユニットは、第２の末端面に取り付けられたガスケット１２を有することができ、ガスケット１２を、第１の接続ユニット１の第１の末端面６に取り付けられた同様のガスケット１１にぴったりと当接するように構成することができる。第２の剥離可能な接着フィルム１４を、第１の開口７を有している第１の接続ユニットの第１の末端面６上に配置された第１の剥離可能な接着フィルム８と結合するように配置することができ、第１および第２のフィルムを、第１および第２の末端面の対応する第１および第２の開口７および１５が無菌で対をなすように、結合後に２つずつ一緒に引き抜かれるように構成することができる。

いくつかの実施形態において、第２の開口１５の深さ２６と幅２７との間の比は、１未満であり、例えば０．５未満または０．２５未満である。幅に対する深さの比が小さいことが、培養時に細胞が凹部に詰まる恐れが減るため、有利である。これに代え、あるいはこれに加えて、第２の開口は、図２に示されるように、斜面による縁３１を有することができる。斜面は、例えば、第２の開口１５がおおむね円錐台の形状を有し、円錐台の基部２８がバイオリアクタバッグ３０の内部空間２９の方を向くような斜面であってよい。円錐台の上部３５（あるいは、第１のコネクタの第１の開口の幅１７）に対する基部２８の直径の比は、少なくとも２であってよい。

第３の態様において、本発明は、上記開示の実施形態のうちのいずれかの実施形態の第１の接続ユニット１を、上記開示の実施形態のうちのいずれかの実施形態の第２の接続ユニット２と結合させることによって形成される無菌の接続を開示する。接続は、第１および第２のユニットを一体に保持するクランプ２３をさらに含むことができる。上述したように、これは、例えばＴｒｉ−ＣｌａｍｐまたはＴｒｉ−Ｃｌｏｖｅｒクランプであってよい。クランプは、第１および第２のユニットのフランジ２１、２２に係合することができる。この無菌の接続は、例えば２ｃｍ未満など、３ｃｍ未満の全高ｈを有することができる。これにより、図４のように、この接続を揺動式バイオリアクタバッグの底面側において使用することが可能になる。バッグは液体で完全に満たされるわけではなく、センサは少なくとも断続的に細胞培養物に接触しなければならないため、底面側にセンサを配置することが好ましい。

第４の態様において、本発明は、無菌の接続を形成する方法であって、
ａ）上記開示の第１の接続ユニットおよび上記開示の第２の接続ユニットを用意するステップと、
ｂ）第１のユニットを第２のユニットに、第１および第２の開口が互いに整列し、第１および第２のフィルムが互いに接触するように、結合させるステップと、
ｃ）第１および第２の末端面の対応する第１および第２の開口が無菌で結合するように、第１および第２のフィルムを一緒に２つずつ引き抜くステップと
を含む方法を開示する。

いくつかの実施形態において、本方法は、ｄ）接続を確実にするために結合した第１および第２の接続ユニットにクランプを適用するステップをさらに含む。

特定の実施形態においては、第２の接続ユニット２が、可撓なバイオリアクタバッグ３０上に配置され、第２の開口１５が、可撓なバイオリアクタバッグの壁２０にポートを形成し、本方法は、ｅ）細胞培養の培地および細胞をバッグに加えるステップをさらに含む。

いくつかの実施形態において、本方法は、ｆ）バッグ内で細胞を培養し、センサ表面で少なくとも２つのパラメータを監視するステップをさらに含む。

本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、いくつかの実施例を使用している。本発明の特許可能な技術的範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者にとって想到される他の実施例も含むことができる。そのような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言から実質的には相違しない同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。本文において言及した特許または特許出願はいずれも、それらの全体が、それらがあたかも個別に援用されているかのように、ここでの言及によって本明細書に援用される。

１ 第１の接続ユニット
２ 第２の接続ユニット
３ センサ表面
４ 凹部
５ （凹部の）内面
６ 第１の末端面
７ 第１の開口
８ 第１の剥離可能な接着フィルム
９ 接着性発泡体ドーナツ
１０ タブ
１１ ガスケット
１２ ガスケット
１３ 第２の末端面
１４ 第２の剥離可能な接着フィルム
１５ 第２の開口
１６ （凹部の）深さ
１７ （凹部の）幅
１８ 弾性フィルム
１９ プランジャ
２０ （バッグの）壁
２１ フランジ
２２ フランジ
２３ クランプ
２４ 接着性発泡体ドーナツ
２５ タブ
２６ （第２の開口の）深さ
２７ （第２の開口の）幅
２８ （円錐台の）基部
２９ 内部、内部空間
３０ バイオリアクタバッグ
３１ 斜面による縁
３５ （円錐台の）上部

Claims (13)

1. 第２の接続ユニット（２）と無菌で結合するように構成された第１の接続ユニット（１）であって、
   複数のセンサ表面（３）と、
   凹部（４）の第１の開口（７）が設けられた第１の末端面（６）であって、前記第１の開口（７）が、当該第１の接続ユニット（１）上に配置された少なくとも第１の剥離可能な接着フィルム（８）によって、該フィルム（８）と当該第１の接続ユニット（１）との間の接触が無菌であるように封止され、前記複数のセンサ表面（３）が前記凹部（４）の内面（５）上に配置されている、第１の末端面（６）と、
   前記第１の末端面（６）上に取り付けられた第１のガスケット（１１）と、
   を備え、
   少なくとも前記第１の剥離可能な接着フィルム（８）が、第２の開口（１５）および第２のガスケット（１２）を有している前記第２の接続ユニット（２）の第２の末端面（１３）上に配置された第２の剥離可能な接着フィルム（１４）と結合するように配置され、前記第１および第２の剥離可能な接着フィルム（８、１４）が、前記第１および第２の末端面（６、１３）の対応する第１および第２の開口（７、１５）が無菌で対をなすように、結合後に２つずつ一緒に引き抜かれるように構成され、前記第１のガスケット（１１）と前記第２のガスケット（１２）とが互いにぴったりと当接していることを特徴とする、第１の接続ユニット（１）。
2. 少なくとも３つまたは少なくとも４つなど、少なくとも２つのセンサ表面（３）を備え、前記センサ表面（３）が酵素センサ表面であることを特徴とする、請求項１に記載の第１の接続ユニット（１）。
3. 前記凹部（４）の深さ（１６）と幅（１７）との間の比が、０．５未満または０．２５未満など、１未満であることを特徴とする、請求項１または２に記載の第１の接続ユニット（１）。
4. 前記複数のセンサは、可動部材（１８）上に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の第１の接続ユニット（１）。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の第１の接続ユニット（１）と無菌で結合するように構成された第２の接続ユニット（２）。
6. 第２の開口（１５）を備える第２の末端面（１３）上に配置された第２の剥離可能な接着フィルム（１４）を有しており、前記第２の開口（１５）が斜面による縁（３１）を有し、第１の剥離可能な接着フィルム（８）を有している前記第１の接続ユニット（１）との結合後に、前記第１および第２の剥離可能な接着フィルム（８、１４）は、前記第１および第２の末端面（６、１３）の対応する第１および第２の開口（７、１５）が無菌で対をなすように、結合後に２つずつ一緒に引き抜かれるように構成されていることを特徴とする、請求項５に記載の第２の接続ユニット（２）。
7. 可撓なバイオリアクタバッグ（３０）上に配置され、前記第２の開口（１５）が、前記可撓なバイオリアクタバッグ（３０）の壁（２０）にポートを形成することを特徴とする、請求項６に記載の第２の接続ユニット（２）。
8. 前記第２の開口（１５）は、おおむね円錐台の形状を有し、円錐台の基部（２８）は、前記バイオリアクタバッグ（３０）の内部空間（２９）に向けられていることを特徴とする、請求項７に記載の第２の接続ユニット（２）。
9. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の第１の接続ユニット（１）を、請求項５乃至８のいずれか１項に記載の第２の接続ユニット（２）に結合させることによって形成されていることを特徴とする、無菌接続。
10. 前記第１の接続ユニット（１）と前記第２の接続ユニット（２）とを一体に保持するクランプ（２３）をさらに備え、３ｃｍ未満の高さ（ｈ）を有していることを特徴とする、請求項９に記載の無菌接続。
11. 無菌接続を形成する方法であって、
    ａ）請求項１乃至４のいずれか１項に記載の第１の接続ユニット（１）および請求項５乃至８のいずれか１項に記載の第２の接続ユニット（２）を用意するステップと、
    ｂ）前記第１の接続ユニットを前記第２の接続ユニットに、前記第１および第２の開口（７、１５）が互いに整列し、前記第１および第２の剥離可能な接着フィルム（８、１４）が互いに接触するように、結合させるステップと、
    ｃ）前記第１および第２の末端面（６、１３）の対応する第１および第２の開口（７、１５）が無菌で結合するように、前記第１および第２の剥離可能な接着フィルム（８、１４）を一緒に２つずつ引き抜くステップと
    を含むことを特徴とする、方法。
12. ｄ）接続を確実にするために前記第１および第２の接続ユニット（１、２）にクランプ（２３）を適用するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 前記第２の接続ユニット（２）は、可撓なバイオリアクタバッグ（３０）上に配置され、前記第２の開口（１５）は、前記バイオリアクタバッグ（３０）の壁（２０）にポートを形成し、当該方法は、ｅ）細胞培養の培地および細胞を前記バイオリアクタバッグ（３０）に加えるステップと、ｆ）前記バイオリアクタバッグ（３０）内で細胞を培養し、センサ表面（３）で少なくとも２つのパラメータを監視するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。