以下、本発明に係るバイオリアクタ、細胞培養システム及び細胞培養方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
本発明の一実施形態に係る細胞培養システム10は、生体組織から分離した細胞を培養して増殖するものである。本実施形態において、細胞培養システム10に用いられる細胞は、接着細胞である。ただし、細胞は、接着細胞に限定されず、浮遊細胞であってもよいし、接着細胞と浮遊細胞とを組み合わせたものであってもよい。また、細胞としては、例えば、幹細胞(間葉細胞、造血細胞等)、繊維芽細胞、角化細胞、前駆細胞、その他の完全分化細胞又はそれらを組み合わせたものが用いられる。
図1に示すように、細胞培養システム10は、システム本体12と、システム本体12に所定の流体を導入する流体導入部14と、システム本体12から流体を排出する排出部16と、培養された細胞を回収する回収部18と、制御部19とを備える。
システム本体12に導入される所定の流体は、細胞含有液、培地及び剥離液である。細胞含有液は、システム本体12の後述する被播種部材60の細胞播種面58に細胞を播種させるための細胞懸濁液である。細胞含有液としては、例えば、適当量のFBS(ウシ血清)等を含む細胞培地(MEM、DMEM、IMDM、RPMI1640等)が用いられる。
培地は、被播種部材60に播種された細胞に育成環境を提供する流体(培養液)である。培地としては、例えば、適当量のFBS(ウシ血清)等を含む細胞培地(MEM、DMEM、IMDM、RPMI1640等)が用いられる。剥離液は、細胞を細胞播種面58から剥離するための液体である。剥離液としては、例えば、細胞の蛋白質を分解するトリプシン溶液及びトリプシンEDTA溶液等が挙げられる。
システム本体12は、細胞を培養するためのバイオリアクタ20、循環流路22、酸素供給部24、複数のバルブ26、循環ポンプ28及び圧力センサ30を有する。バイオリアクタ20の詳細な構成については後述する。
循環流路22には、流体導入部14から所定の流体(細胞含有液、培地及び剥離液)が導入される。循環流路22は、バイオリアクタ20の導出部64bから導出された流体をバイオリアクタ20の導入部64aに循環させる。循環流路22は、第1流路22a、第2流路22b、第3流路22c、第4流路22d及びバイパス流路22eを有する。
第1流路22aは、酸素供給部24に連結されている。第2流路22bは、酸素供給部24とバイオリアクタ20の導入部64aとを互いに連結する。第3流路22cは、バイオリアクタ20の導出部64bに連結されている。第4流路22dは、第3流路22cと第1流路22aとを互いに連結する。バイパス流路22eは、第1流路22aと第2流路22bとを互いに連結する。
酸素供給部24は、ガス交換部32、培地入口部34a、培地出口部34b、ガス入口部36a及びガス出口部36bを有する。ガス交換部32は、培地に酸素を供給することにより培地の酸素濃度を高める。培地入口部34aには第1流路22aが連結され、培地出口部34bには第2流路22bが連結されている。ガス入口部36aには、所定のガス(酸素を含むガス)が導入される。ガス出口部36bには、培地との間でガス交換された後の使用済みのガスが流通する。
複数のバルブ26は、流路を開放及び閉塞する開閉弁である。複数のバルブ26は、第1流路22aのうちバイパス流路22eとの連結部よりも第4流路22d側に設けられたバルブ26aと、第1流路22aのうちバイパス流路22eとの連結部よりも酸素供給部24側に設けられたバルブ26bと、バイパス流路22eに設けられたバルブ26cとを含む。
循環ポンプ28は、第4流路22dに設けられている。循環ポンプ28は、第1方向と第2方向(第1方向とは反対方向)とに流体をポンピング可能に構成されている。つまり、循環ポンプ28は、第1流路22a、酸素供給部24(バイパス流路22e)、第2流路22b、バイオリアクタ20、第3流路22c及び第4流路22dの順番(第1方向)に流体を流通させる。また、循環ポンプ28は、第1流路22a、第4流路22d、第3流路22c、バイオリアクタ20、第2流路22b、バイパス流路22eの順番(第2方向)に流体を流通させることができる。
圧力センサ30は、第4流路22dに設けられ、循環流路22内の流体の圧力を検出する。循環ポンプ28及び圧力センサ30は、第4流路22dに設けられた例に限定されず、循環流路22の任意の位置に設けることができる。
流体導入部14は、第1導入流路38a、第2導入流路38b、第3導入流路38c、複数の導入バルブ40及び導入ポンプ42を有する。第1導入流路38aは、細胞含有液を収容可能な第1収容部44a(細胞含有液収容バッグ)と第1流路22aとを互いに連結する。第2導入流路38bは、剥離液を収容可能な第2収容部44b(剥離液収容バッグ)と第1導入流路38aとを互いに連結する。第3導入流路38cは、培地を収容する第3収容部44c(培地収容バッグ)と第2導入流路38bとを互いに連結する。
複数の導入バルブ40は、流路を開放及び閉塞する開閉弁である。複数の導入バルブ40は、第1導入流路38aのうち第2導入流路38bとの連結部よりも第1収容部44a側に設けられた導入バルブ40aと、第2導入流路38bのうち第3導入流路38cとの連結部よりも第2収容部44b側に設けられた導入バルブ40bと、第3導入流路38cに設けられた導入バルブ40cとを含む。
導入ポンプ42は、第1導入流路38aにおける第2導入流路38bとの連結部よりも循環流路22側に設けられている。導入ポンプ42は、第1~第3収容部44a~44cから循環流路22に流体(細胞含有液、剥離液及び培地)を導く。
第2導入流路38bは、第1導入流路38aに連結された例に限定されず、循環流路22に直接連結されていてもよい。第3導入流路38cは、第2導入流路38bに連結された例に限定されず、循環流路22に直接連結されていてもよい。
排出部16は、排出流路46及び排出バルブ48を有する。排出流路46は、第3流路22cと廃棄収容部50(廃棄バッグ)とを互いに連結する。排出バルブ48は、排出流路46に設けられ、排出流路46を開放及び閉塞する開閉弁である。
回収部18は、回収流路52及び回収バルブ54を有する。回収流路52は、培養された細胞を収容可能な回収収容部56(回収バッグ)と第3流路22cとを互いに連結する。回収バルブ54は、回収流路52を開放及び閉塞する開閉弁である。
図2~図7において、バイオリアクタ20は、細胞が播種される細胞播種面58を有する被播種部材60(図3~図6参照)と、被播種部材60を収容するハウジング62と、ハウジング62に設けられた導入部64a、導出部64b及び回転駆動部66を含む。
図3~図6に示すように、被播種部材60は、いわゆるシャーレ積層型として構成されており、矢印Z方向に互いに積層された複数の板状部材68を有する。板状部材68は、細胞が播種可能な材料(例えば、硬質樹脂材料)によって一体的に成形されている。板状部材68は、矩形状に形成されており、一方向(矢印X方向)に延在している。
板状部材68の表面68a(矢印Z2方向の面)には、複数の突起70が複数の板状部材68の積層方向に沿って(矢印Z2方向に向かって)突出している。各突起70は、例えば、板状部材68の全長に亘って(図4の導入部64aから導出部64bに向かう方向)に沿って直線状に延在している。
図4~図6において、複数の突起70は、複数の板状部材68の積層方向と突起70の延在方向とに交差する方向(矢印Y方向)に互いに離間した状態で並んでいる。換言すれば、複数の突起70は、板状部材68の短手方向に等間隔に設けられている。図3、図5及び図6に示すように、複数の突起70の突出端面70aは、突起70の突出方向(矢印Z2方向)に隣接する板状部材68の裏面68bに接触している。つまり、複数の突起70は、複数の板状部材68を支持する。
板状部材68の表面68aのうち互いに隣接する突起70の間には、平面状の細胞播種面58が形成されている。細胞播種面58は、板状部材68の全長に亘って板状部材68の直線状に延在している(図6参照)。図3~図6において、互いに対向する板状部材68において、細胞播種面58と板状部材68の裏面68bとの間には、流体(細胞含有液、培地及び剥離液)が流通する複数の流路72が形成されている。換言すれば、各板状部材68には、流体(細胞含有液、剥離液及び培地)が流通する複数の流路72が形成されている。つまり、流路72は、互いに隣接する突起70と細胞播種面58とによって形成されている。流路72は、導入部64a側(矢印X1方向)に向けて開口する第1開口部72aと、導出部64b側(矢印X2方向)に向けて開口する第2開口部72bとを有する(図3及び図4参照)。
突起70の数、形状、位置は、任意に設定可能である。例えば、突起70は、直線状に延在したものに限定されず、湾曲していてもよいし、点状に形成されていてもよい。
図3~図5に示すように、ハウジング62は、被播種部材60を覆うように構成されている。ハウジング62の全長(矢印X方向の寸法)は、被播種部材60の全長(矢印X方向の寸法)よりも長い。ハウジング62は、例えば、硬質樹脂によって成形されている。ハウジング62は、ハウジング62の外側から内部の被播種部材60を視認可能なように、透明に形成されていてもよい。
図2~図5において、ハウジング62は、被播種部材60を矢印Z方向から覆う2つの壁部74a、74bと、被播種部材60を矢印Y方向から覆う2つの壁部74c、74dと、矢印X方向から覆う2つの壁部74e、74fとを含む。図5において、壁部74aは、最も矢印Z1方向に位置する板状部材68の裏面68bに接触している。壁部74bは、最も矢印Z2方向に位置する板状部材68の各突起70の突出端面70aに接触している。各壁部74c、74dは、各板状部材68の側面に接触している。
図2~図4に示すように、壁部74eは、ハウジング62の一端(矢印X1方向の端)に位置し、壁部74fは、ハウジング62の他端(矢印X2方向の端)に位置する。図2及び図4に示すように、壁部74a、74bの一端部は、壁部74eに向かって幅狭に形成されている。壁部74a、74bの他端部は、壁部74fに向かって幅狭に形成されている。
図3及び図4に示すように、導入部64aは、第2流路22bの流体をハウジング62内に導入する。導入部64aは、円筒状の入口カバー部76a、入口接続部78a及び入口側回転部材80aを有する。
入口カバー部76aは、ハウジング62に設けられている。詳細には、入口カバー部76aは、ハウジング62の一端面から矢印X1方向に突出している。換言すれば、入口カバー部76aは、ハウジング62に一体的に設けられている。入口カバー部76aの内周面には、入口側回転部材80aを支持するための環状溝82aが形成されている。
入口接続部78aは、入口カバー部76aの矢印X1方向の開口部に嵌入された装着部86aと、装着部86aから矢印X1方向に突出した管状突出部88aとを含む。管状突出部88aは、入口カバー部76aの中心軸CL1上に位置している。管状突出部88aは、第2流路22bに接続される。
図3、図4及び図7において、入口側回転部材80aは、入口カバー部76aの周方向に沿って回転可能に入口カバー部76a内に配設されている。入口側回転部材80aの回転軸線Ax1は、入口カバー部76aの中心軸CL1上に位置する(図3及び図4参照)。入口側回転部材80aは、ハウジング62の入口側の開口部90aを覆うように円板状に形成されている。入口側回転部材80aには、流体をハウジング62内に導入させる入口ポート92aが形成されている。入口ポート92aは、入口側回転部材80aの回転軸線Ax1に対してずれた位置にある。
入口ポート92aは、入口側回転部材80aの径方向に沿って延在したスリット94である。スリット94は、矢印X方向からの平面視で略三角形状に形成されている(図7参照)。スリット94は、入口側回転部材80aの中心から入口側回転部材80aの外周面の手前の位置まで入口側回転部材80aの径方向に沿って延びている。
スリット94のうち入口側回転部材80aの最も径方向外方に位置する部分は、円弧状に延在している。スリット94は、入口側回転部材80aの径方向外方に向かって開口幅(入口側回転部材80aの回転方向に沿った寸法)が大きくなるように形成されている。スリット94の中心角θは、鋭角に設定されている。ただし、スリット94の中心角θは、90°であってもよいし、鈍角であってもよい。スリット94の形状、大きさ、位置は、任意に設定可能である。
入口ポート92a(スリット94)の開口部の総面積は、入口カバー部76aの流路断面積の1/3以下である。入口ポート92aの開口部の総面積は、入口カバー部76aの流路断面積の1/5以下であるのが好ましい。この場合、入口ポート92aの回転位置によらず、略一定の流速の流体を入口ポート92aに流通させることができるからである。
図3及び図4に示すように、導出部64bは、流体をハウジング62内から導出させる。導出部64bは、円筒状の出口カバー部76b、出口接続部78b及び出口側回転部材80bを有する。
出口カバー部76bは、ハウジング62に設けられている。詳細には、出口カバー部76bは、ハウジング62の他端面から矢印X2方向に突出している。換言すれば、出口カバー部76bは、ハウジング62に一体的に設けられている。出口カバー部76bの内周面には、出口側回転部材80bを支持するための環状溝82bが形成されている。
出口接続部78bは、出口カバー部76bの矢印X2方向の開口部に嵌入された装着部86bと、装着部86bから矢印X2方向に突出した管状突出部88bとを含む。管状突出部88bは、出口カバー部76bの中心軸線CL2上に位置している。管状突出部88bは、第3流路22cに接続される。
図3、図4及び図7において、出口側回転部材80bは、出口カバー部76bの周方向に沿って回転可能に出口カバー部76b内に配設されている。出口側回転部材80bの回転軸線Ax2は、出口カバー部76bの中心軸線CL2上に位置する(図3及び図4参照)。出口側回転部材80bは、ハウジング62の出口側の開口部90bを覆うように円板状に形成されている。出口側回転部材80bには、流体をハウジング62から導出させる出口ポート92bが形成されている。出口ポート92bは、出口側回転部材80bの回転軸線Ax2に対してずれた位置にある。出口ポート92bは、入口ポート92aと同様に形成されたスリット94である。そのため、出口ポート92bの形状の詳細な説明については省略する。
図2及び図7において、回転駆動部66は、磁力を利用して入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して回転させるとともに出口側回転部材80bを出口カバー部76bに対して回転させる。回転駆動部66は、入口側駆動部100a及び出口側駆動部100bを有する。
入口側駆動部100aは、内側磁石部102a、外側磁石部104a及び駆動部本体106aを有する。内側磁石部102aは、入口側回転部材80aに固定されている。具体的には、内側磁石部102aは、円環状の永久磁石であって、入口側回転部材80aの外周面に固着されている。内側磁石部102aは、入口カバー部76a(入口側回転部材80a)の周方向に沿って配置された複数組(図7の例では4組)のN極とS極を有する。換言すれば、内側磁石部102aでは、入口カバー部76aの周方向に沿ってN極とS極とが交互に配置されている。内側磁石部102aの極数は、任意に設定可能である。
外側磁石部104aは、内側磁石部102aに対して磁石の吸引力が作用するように入口カバー部76aの外側に設けられている。外側磁石部104aは、円環状の永久磁石であって、入口カバー部76aの外周面に対して入口カバー部76aの周方向に回転可能に設けられている。外側磁石部104aは、入口カバー部76a(入口側回転部材80a)の周方向に沿って配置された複数組(図7の例では4組)のN極とS極とを有する。換言すれば、外側磁石部104aでは、入口カバー部76aの周方向に沿ってN極とS極とが交互に配置されている。外側磁石部104aの極数は、内側磁石部102aの極数と同じである。
駆動部本体106aは、外側磁石部104aを入口カバー部76aの周方向に沿って回転させる。駆動部本体106aは、従動プーリ108a、駆動プーリ110a、モータ112a及び動力伝達部114aを有する。従動プーリ108aは、円環状に形成されており、外側磁石部104aの外周面に固着されている。従動プーリ108aの外周面には、全周に亘って複数の歯116aが形成されている。駆動プーリ110aは、従動プーリ108aから離間した位置に設けられている。駆動プーリ110aの外周面には、全周に亘って複数の歯118aが形成されている。モータ112aは、駆動プーリ110aを回転させる。モータ112aの回転軸120aは、駆動プーリ110aの中央部に連結されている。
動力伝達部114aは、環状に形成された駆動ベルトである。動力伝達部114aの内周面には、全周に亘って複数の内歯122aが形成されている。内歯122aは、従動プーリ108aの歯116aと駆動プーリ110aの歯118aに噛合している。動力伝達部114aは、例えば、ゴム材料によって構成されている。ただし、動力伝達部114aは、チェーン等であってもよい。
出口側駆動部100bは、内側磁石部102b、外側磁石部104b及び駆動部本体106bを有する。内側磁石部102bは、出口側回転部材80bに固定されている。具体的には、内側磁石部102bは、円環状の永久磁石であって、出口側回転部材80bの外周面に固着されている。内側磁石部102bは、出口カバー部76b(出口側回転部材80b)の周方向に沿って配置された複数組(図7の例では4組)のN極とS極を有する。換言すれば、内側磁石部102bでは、出口カバー部76bの周方向に沿ってN極とS極とが交互に配置されている。内側磁石部102bの極数は、任意に設定可能である。
外側磁石部104bは、内側磁石部102bに対して磁石の吸引力が作用するように出口カバー部76bの外側に設けられている。外側磁石部104bは、円環状の永久磁石であって、出口カバー部76bの外周面に対して出口カバー部76bの周方向に回転可能に設けられている。外側磁石部104bは、出口カバー部76b(出口側回転部材80b)の周方向に沿って配置された複数組(図7の例では4組)のN極とS極とを有する。換言すれば、外側磁石部104bでは、出口カバー部76bの周方向に沿ってN極とS極とが交互に配置されている。外側磁石部104bの極数は、内側磁石部102bの極数と同じである。
駆動部本体106bは、外側磁石部104bを出口カバー部76bの周方向に沿って回転させる。駆動部本体106bは、従動プーリ108b、駆動プーリ110b、モータ112b及び動力伝達部114bを有する。従動プーリ108bは、円環状に形成されており、外側磁石部104bの外周面に固着されている。従動プーリ108bの外周面には、全周に亘って複数の歯116bが形成されている。駆動プーリ110bは、従動プーリ108bから離間した位置に設けられている。駆動プーリ110bの外周面には、全周に亘って複数の歯118bが形成されている。モータ112bは、駆動プーリ110bを回転させる。モータ112bの回転軸120bは、駆動プーリ110bの中央部に連結されている。
動力伝達部114bは、環状に形成された駆動ベルトである。動力伝達部114bの内周面には、全周に亘って複数の内歯122bが形成されている。内歯122bは、従動プーリ108bの歯116bと駆動プーリ110bの歯118bに噛合している。動力伝達部114bは、例えば、ゴム材料によって構成されている。ただし、動力伝達部114bは、チェーン等であってもよい。
回転駆動部66は、入口側駆動部100aのモータ112aと出口側駆動部100bのモータ112bを別々に設けた構成に限定されず、1つのモータで入口側駆動部100a及び出口側駆動部100bのそれぞれの駆動プーリ110a、110bを回転させるように構成してもよい。これにより、モータの数を少なくすることができる。なお、この場合、モータと各駆動プーリ110a、110bとの間には、歯車機構等が設けられる。
回転駆動部66は、入口側回転部材80a及び出口側回転部材80bを同一方向(例えば、矢印X1方向)から視て同じ方向(反時計回り)に回転させる。ただし、回転駆動部66は、入口側回転部材80a及び出口側回転部材80bを同一方向から視て互いに逆方向に回転させてもよい。つまり、回転駆動部66は、入口側回転部材80aを時計回りに回転させるとともに出口側回転部材80bを反時計回りに回転させてもよい。
図1において、制御部19は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、CPU(中央処理装置)、メモリであるROM、RAM等を有しており、CPUがROMに記憶されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部(機能実現手段)として機能する。なお、各種機能実現部は、ハードウエアとしての機能実現器により構成することもできる。
制御部19は、酸素供給部24の駆動を制御する。また、制御部19は、ポンプ制御部124、バルブ制御部126及び回転制御部128を備える。ポンプ制御部124は、導入ポンプ42及び循環ポンプ28の駆動を制御する。バルブ制御部126は、複数のバルブ26、複数の導入バルブ40、排出バルブ48及び回収バルブ54を開閉制御する。回転制御部128は、モータ112a、112bの駆動を制御する。
次に、上記のように構成された本実施形態に係る細胞培養システム10を用いた細胞培養方法について説明する。
図8のステップS1の準備工程において、各収容部(第1収容部44a、第2収容部44b、第3収容部44c、廃棄収容部50及び回収収容部56)を所定の流路に接続する。なお、第1収容部44aには、細胞含有液が収容され、第2収容部44bには剥離液が収容され、第3収容部44cには培地が収容されている。また、準備工程の状態で、複数のバルブ26、複数の導入バルブ40、排出バルブ48及び回収バルブ54は閉状態になっている。
続いて、ステップS2のプライミング工程において、細胞培養システム10のプライミング処理を行う。具体的には、図9に示すように、バルブ制御部126は、複数のバルブ26a、26b、26c、導入バルブ40c及び排出バルブ48を開状態にする。また、ポンプ制御部124は、導入ポンプ42を連続的又は間欠的に駆動させるとともに循環流路22を第1方向に流体(培地)が流通するように連続的又は間欠的に循環ポンプ28を駆動させる。なお、制御部19は、酸素供給部24を駆動しない。
さらに、回転制御部128は、モータ112a、112bを駆動させる。図7において、モータ112aが駆動すると、入口側駆動部100aの駆動プーリ110aが回転する。この際、駆動プーリ110aの回転力は、動力伝達部114aを介して従動プーリ108aに伝達されるため、従動プーリ108aが外側磁石部104aとともに入口カバー部76aに対して回転する。そうすると、外側磁石部104aに対して磁力によって吸引されている内側磁石部102aが入口側回転部材80aとともに入口カバー部76aに対して回転する。これと同様に、モータ112aが駆動すると、出口側駆動部100bの作用によって出口側回転部材80bが出口カバー部76bに対して回転する。
そうすると、第3収容部44cから第3導入流路38c、第2導入流路38b及び第1導入流路38aを介して第1流路22aに培地が導入される。第1流路22aに導入された培地は、酸素供給部24を介して第2流路22bに導かれるとともにバイパス流路22eを介して第2流路22bに導かれる。
そして、第2流路22bに導かれた培地は、回転している入口側回転部材80aの入口ポート92aを介してハウジング62内の入口側空間85aに導かれる。この際、入口ポート92aは、入口カバー部76aの周方向に移動する。つまり、ハウジング62に対する入口ポート92aの位置が変化する。そのため、ハウジング62内の培地の流速分布のバラツキが抑えられる。これにより、ハウジング62内の全体に略同じ流速の培地が供給される。
ハウジング62内の入口側空間85aに導かれた培地は、被播種部材60の複数の流路72を介して出口側空間85bまで流れる。出口側空間85bまで流れた培地は、回転している出口側回転部材80bの出口ポート92bを介して第3流路22cに導出される。この際、出口ポート92bは、出口カバー部76bの周方向に移動する。つまり、ハウジング62に対する出口ポート92bの位置が変化する。そのため、ハウジング62内の培地が出口ポート92bを介して第3流路22cに効率的に導出される。
第3流路22cに導出された培地は、第4流路22dを通り第1流路22aに戻される。つまり、培地は、循環ポンプ28の作用下に循環流路22を第1方向に循環する。なお、循環流路22に供給された培地の過剰分は、排出流路46に排出されて廃棄収容部50に収容される。プライミング工程は、ハウジング62内が培地で満たされるまで行われる。
次いで、図8のステップS3の播種工程において、被播種部材60の細胞播種面58に細胞を播種させる。具体的には、図10に示すように、バルブ制御部126は、バルブ26b及び導入バルブ40cを閉状態にするとともに導入バルブ40aを開状態にする。なお、バルブ26a、26c、排出バルブ48は、開状態に維持される。ポンプ制御部124は、導入ポンプ42を連続的又は間欠的に駆動させるとともに循環流路22を第1方向に流体(細胞含有液)が流通するように循環ポンプ28を連続的又は間欠的に駆動させる。回転制御部128は、モータ112a、112bを駆動し続ける。
この場合、培地の第1流路22aへの導入が停止され、第1収容部44aから第1導入流路38aを介して第1流路22aに細胞含有液が導入される。第1流路22aに導かれた細胞含有液は、バイパス流路22eを介して第2流路22bに導かれる。
第2流路22bの細胞含有液は、回転している入口側回転部材80aの入口ポート92aを介してハウジング62内の入口側空間85aに導かれる。入口側空間85aに導かれた細胞含有液は、被播種部材60の複数の流路72を介して出口側空間85bまで流れる。この際、細胞含有液は、細胞播種面58に接触する。そのため、細胞含有液中の細胞が細胞播種面58に接着(播種)する。
出口側空間85bまで流れた細胞含有液は、出口ポート92b及び出口接続部78bを介して第3流路22cに導かれる。第3流路22cに導出された細胞含有液は、第4流路22dを介して第1流路22aに戻される。つまり、細胞含有液は、循環流路22を第1方向に循環する。
これにより、細胞播種面58に播種されなかった細胞を再び細胞播種面58に導くことができる。なお、第3流路22cに導出された細胞含有液の一部は、プライミング時に循環流路22及びハウジング62内を満たしていた培地とともに排出流路46を流れて廃棄収容部50に収容される。これにより、第1収容部44aの細胞含有液を循環流路22に円滑に導入することができる。播種工程は、被播種部材60の細胞播種面58の全体に均等に細胞が播種されるまで所定時間行われる。
続いて、図8のステップS4の接着工程において、細胞播種面58に細胞を接着させる。具体的には、図11に示すように、バルブ制御部126は、導入バルブ40a及び排出バルブ48を閉状態にする。また、ポンプ制御部124は、導入ポンプ42及び循環ポンプ28の駆動を停止させる。これにより、循環流路22内の流体の流れが完全に止まり、細胞が細胞播種面58に接着される。
なお、接着工程において、ポンプ制御部124は、循環ポンプ28の駆動を一定時間停止させた後(ハウジング62内の細胞が細胞播種面58に接着された後)、循環流路22内に残っている細胞を細胞播種面58へと送るために循環ポンプ28を駆動し、再度、循環ポンプ28の駆動を一定時間停止させてもよい。この場合、循環流路22内の細胞についても細胞播種面58に接着させることができる。接着工程において、循環ポンプ28の駆動を停止させている時間は、4~10分程度が好ましい。
その後、図8のステップS5の培養工程において、細胞播種面58に播種(接着)された細胞を培養する。具体的には、図12に示すように、バルブ制御部126は、バルブ26c及び導入バルブ40aを閉状態にするとともにバルブ26b、導入バルブ40c及び排出バルブ48を開状態にする。なお、バルブ26aは、開状態に維持される。回転制御部128は、モータ112aを駆動し続ける。
ポンプ制御部124は、導入ポンプ42を連続的又は間欠的に駆動させるとともに循環流路22を第1方向に流体(培地)が流通するように循環ポンプ28を連続的又は間欠的に駆動させる。さらに、制御部19は、酸素供給部24を駆動させて酸素を含む所定のガスをガス交換部32に流通させる。
この場合、細胞含有液の第1流路22aへの導入が停止され、第3収容部44cから第3導入流路38c、第2導入流路38b及び第1導入流路38aを介して第1流路22aに培地が導入される。第1流路22aに導入された培地は、酸素供給部24で酸素が供給された状態で第2流路22bに導かれる。
第2流路22bの培地は、回転している入口側回転部材80aの入口ポート92aを介してハウジング62内の入口側空間85aに導かれる。入口側空間85aに導かれた培地は、被播種部材60の複数の流路72を介して出口側空間85bまで流れる。この際、培地は、細胞播種面58に播種されている細胞に接触する。換言すれば、細胞播種面58に播種されている細胞に酸素(栄養)が供給される。そのため、被播種部材60に播種されている細胞に良好な育成環境が提供される。
出口側空間85bまで流れた播種は、回転している出口側回転部材80bの出口ポート92bを介して第3流路22cに導かれる。第3流路22cに導出された播種は、第4流路22dを介して第1流路22aに戻される。つまり、培地は、循環流路22を第1方向に循環する。
これにより、使用済み(細胞に酸素を供給した後)の培地は、酸素供給部24で再び酸素が取り込まれた状態でハウジング62内に導入されるため、充分な酸素を含有した培地を被播種部材60に播種された細胞に供給することができる。なお、第3流路22cに導出された培地の一部は、排出流路46を流れて廃棄収容部50に収容される。培養工程は、細胞播種面58に播種されている細胞が充分に培養されるまで所定時間行われる。
そして、図8のステップS6の剥離液添加工程において、剥離液をハウジング62内に添加して細胞播種面58に均一に分散させる。具体的には、図13に示すように、バルブ制御部126は、バルブ26b及び導入バルブ40cを閉状態にするとともにバルブ26c及び導入バルブ40bを開状態にする。なお、バルブ26a、排出バルブ48は、開状態に維持される。回転制御部128は、モータ112a、112bを駆動し続ける。
また、ポンプ制御部124は、導入ポンプ42を連続的又は間欠的に駆動させるとともに循環流路22を第1方向に流体(剥離液)が流通するように循環ポンプ28を連続的又は間欠的に駆動させる。さらに、制御部19は、酸素供給部24の駆動を停止させる。
この場合、第3収容部44cから第1流路22aへの培地の流入が停止され、第2収容部44bから第2導入流路38b、第1導入流路38aを介して第1流路22aに剥離液が導入される。第1流路22aに導入された剥離液は、バイパス流路22eを介して第2流路22bに導かれる。
第2流路22bの剥離液は、回転している入口側回転部材80aの入口ポート92aを介してハウジング62内の入口側空間85aに導かれる。入口側空間85aに導かれた剥離液は、被播種部材60の複数の流路72を介して出口側空間85bまで流れる。
出口側空間85bまで流れた剥離液は、回転している出口側回転部材80bの出口ポート92bを介して第3流路22cに導かれる。第3流路22cに導出された剥離液は、第4流路22dを介して第1流路22aに戻され、再利用される。これにより、循環流路22内及びハウジング62内に剥離液が添加される。
その後、図8のステップS7の剥離工程において、培養された細胞を細胞播種面58から剥離させる。具体的には、図14に示すように、バルブ制御部126は、導入バルブ40b及び排出バルブ48を閉状態にする。なお、バルブ26a、26cは、開状態に維持される。
ポンプ制御部124は、導入ポンプ42の駆動を停止させるとともに循環流路22を第1方向に流体(剥離液)が循環するように循環ポンプ28を連続的又は間欠的に駆動させる。この際、流体は、例えば、図示しないヒータ等によって所定温度(酵素反応が行われる温度、例えば、37℃)に維持される。
この場合、剥離液が細胞の蛋白質を分解するため、細胞が細胞播種面58から化学的に剥離される。また、入口ポート92aを通る際に圧力が高められた剥離液が細胞播種面58と細胞との接着部分に直接的に当たるため、細胞が細胞播種面58から物理的に剥離される。
剥離工程において、ポンプ制御部124は、剥離液が第1方向と第2方向の両方向に交互に流通するように循環ポンプ28を連続的又は間欠的に駆動させてもよい。この場合、細胞を被播種部材60から効果的に剥離させることができる。
続いて、図8のステップS8の回収工程において、剥離された細胞を回収する。具体的には、図15に示すように、バルブ制御部126は、導入バルブ40c及び回収バルブ54を開状態にする。なお、バルブ26a、26cは、開状態に維持される。回転制御部128は、モータ112a、112bを駆動し続ける。
ポンプ制御部124は、導入ポンプ42を連続的又は間欠的に駆動させるとともに循環流路22を第1方向に流体(細胞含有液)が流通するように循環ポンプ28を連続的又は間欠的に駆動させる。
この場合、第2収容部44bから第1流路22aへの剥離液の流入が停止され、第3収容部44cから第3導入流路38c、第2導入流路38b及び第1導入流路38aを介して第1流路22aに培地が導入される。第1流路22aに導入された培地は、バイパス流路22eを介して第2流路22bに導かれる。
第2流路22bの培地は、回転している入口側回転部材80aの入口ポート92aを介してハウジング62内の入口側空間85aに導かれる。入口側空間85aに導かれた培地は、被播種部材60の複数の流路72を介して出口側空間85bまで流れる。この際、培地は、被播種部材60の複数の流路72に存在する細胞を出口側空間85bに流す。
出口側空間85bまで流れた培地(細胞を含んだ培地、細胞懸濁液)は、回転している出口側回転部材80bの出口ポート92bを介して第3流路22cに導かれる。第3流路22cに導出された細胞を含む培地は、回収流路52を流れて回収収容部56に収容される。培地の一部は、第4流路22dを介して第1流路22aに戻され、ハウジング62内の細胞の回収に再利用される。ハウジング62内及び循環流路22の細胞の回収が完了すると、一連の動作フローが終了する。
このバイオリアクタ20、細胞培養システム10及び細胞培養方法は、以下の効果を奏する。
バイオリアクタ20において、入口側回転部材80aには、流体をハウジング62内に導入させる入口ポート92aが形成され、入口ポート92aは、入口側回転部材80aの回転軸線Ax1に対してずれた位置にある。回転駆動部66は、入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して入口カバー部76aの周方向に沿って回転させている。
このような構成によれば、ハウジング62に対する入口ポート92aの位置を変えながらハウジング62内に流体(細胞含有液、剥離液及び培地)を導入することができるため、ハウジング62内の流体の流速分布のバラツキを抑えることができる。これにより、細胞播種面58の全体に略同じ流速の流体(細胞含有液、培地)を供給することができるため、簡易な構成により効率的に細胞を培養することができる。また、細胞播種面58の全体に略同じ流速の剥離液を供給することができるため、培養した細胞を効率的に剥離して回収することができる。
入口ポート92aの開口部の総面積は、入口カバー部76aの流路断面積の1/3以下である。このような構成によれば、入口側回転部材80aの回転位置によって入口ポート92aを流通する流体の流速が変化することを抑えることができる。よって、ハウジング62内の流体の流速分布のバラツキを一層抑えることができる。
入口側回転部材80aは、ハウジング62の入口側の開口部90aを覆うように円板状に形成されている。このような構成によれば、導入部64aの構成を簡素化することができる。
入口ポート92aは、入口側回転部材80aの径方向に沿って延在したスリット94である。このような構成によれば、ハウジング62内の流体の流速分布のバラツキを一層抑えることができる。
スリット94は、入口側回転部材80aの径方向外方に向かって開口幅が大きくなるように形成されている。このような構成によれば、ハウジング62内の流体の流速分布のバラツキをより一層抑えることができる。
回転駆動部66は、磁力を利用して入口側回転部材80aを回転させている。このような構成によれば、簡易な構成により入口側回転部材80aを確実に回転させることができる。
回転駆動部66は、入口側回転部材80aに固定された内側磁石部102aと、内側磁石部102aに対して磁石の吸引力が作用するように入口カバー部76aの外側に設けられた外側磁石部104aと、外側磁石部104aを入口カバー部76aの周方向に沿って回転させる駆動部本体106aと、を有する。
このような構成によれば、駆動部本体106aによって外側磁石部104aを入口カバー部76aの周方向に沿って回転させることにより、入口カバー部76a内に配設された入口側回転部材80aを内側磁石部102aとともに回転させることができる。
導出部64bは、ハウジング62に設けられた筒状の出口カバー部76bと、出口カバー部76bの周方向に沿って回転可能に出口カバー部76b内に配設された出口側回転部材80bと、を有する。出口側回転部材80bには、流体をハウジング62内から導出させる出口ポート92bが形成され、出口ポート92bは、出口側回転部材80bの回転軸線Ax2に対してずれた位置にある。回転駆動部66は、出口側回転部材80bを出口カバー部76bに対して出口カバー部76bの周方向に沿って回転させている。
このような構成によれば、ハウジング62に対する出口ポート92bの位置を変えながらハウジング62内の流体(細胞含有液、剥離液及び培地)を外部に円滑に導出させることができる。
外側磁石部104aは、円環状に形成されている。駆動部本体106aは、外側磁石部104aの外周面に固着された従動プーリ108aと、従動プーリ108aに対して離間するように配置された駆動プーリ110aと、駆動プーリ110aを回転させるためのモータ112aと、駆動プーリ110aの回転力を従動プーリ108aに伝達する動力伝達部114aとを有する。
このような構成によれば、簡易な構成により入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して回転させることができる。
細胞培養システム10は、バイオリアクタ20と、導出部64bから導出された流体を導入部64aに循環させる循環流路22と、流体を循環流路22に導く流体導入部14と、を備える。このような構成によれば、上述したバイオリアクタ20と同様の効果を奏する細胞培養システム10を得ることができる。
細胞培養方法では、回転駆動部66によって入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して入口カバー部76aの周方向に沿って回転させながら入口ポート92aからハウジング62内に細胞含有液を導入して細胞を細胞播種面58に播種する播種工程を行っている。
このような方法によれば、被播種部材60の細胞播種面58の全体に効率的に細胞を均等に播種することができる。
細胞培養方法では、播種工程の後で、導入部64aからハウジング62内への細胞含有液の導入を停止させた状態で細胞を被播種部材60に接着させる接着工程を行う。
このような方法によれば、細胞を細胞播種面58に確実に接着させることができる。
細胞培養方法では、接着工程の後で、回転駆動部66によって入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して入口カバー部76aの周方向に沿って回転させながら入口ポート92aからハウジング62内に培地を導入して細胞播種面58に播種された細胞を培養する培養工程を行う。
このような方法によれば、細胞播種面58に播種された細胞の全体に培地を効率的に供給することができる。
細胞培養方法では、培養工程の後で、回転駆動部66によって入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して入口カバー部76aの周方向に沿って回転させながら入口ポート92aからハウジング62内に剥離液を導入する剥離液添加工程を行う。
このような方法によれば、細胞播種面58に接着された細胞の全体に剥離液を効率的に供給することができる。
細胞培養方法では、剥離液添加工程の後で、導出部64bから導出された剥離液を導入部64aに循環させながら回転駆動部66によって入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して入口カバー部76aの周方向に沿って回転させながら入口ポート92aからハウジング62内に剥離液を導入して培養された細胞を被播種部材60から剥離する剥離工程を行う。
このような方法によれば、細胞播種面58から細胞を効率的に剥離させることができる。
細胞培養方法では、剥離工程の後で、回転駆動部66によって入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して入口カバー部76aの周方向に沿って回転させながら入口ポート92aからハウジング62内に培地を導入することにより、細胞播種面58から剥離された細胞を導出部64bから導出させて回収する回収工程を行う。
このような方法によれば、細胞を効率的に回収することができる。
次に、第1~第3変形例に係る回転駆動部66a~66cについて図16~図18を参照しながら説明する。なお、回転駆動部66a~66cにおいて、上述した回転駆動部66と同一の構成には同一の参照符号を付し、その詳細な説明については省略する。
図16に示すように、第1変形例に係る回転駆動部66aは、入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して回転させる入口側駆動部130aと、出口側回転部材80bを出口カバー部76bに対して回転させる出口側駆動部130bとを備える。
入口側駆動部130aは、内側磁石部102a、外側磁石部104a及び駆動部本体132aを有する。駆動部本体132aは、第1歯車134a、第2歯車136a及びモータ138aを含む。第1歯車134aは、円環状に形成されており、外側磁石部104aの外周面に固着されている。第2歯車136aは、第1歯車134aに噛合している。モータ138aは、第2歯車136aを回転させる。モータ138aの回転軸140aは、第2歯車136aの中央部に連結されている。
出口側駆動部130bは、内側磁石部102b、外側磁石部104b及び駆動部本体132bを有する。駆動部本体132bは、第1歯車134b、第2歯車136b及びモータ138bを有する。第1歯車134bは、円環状に形成されており、外側磁石部104bの外周面に固着されている。第2歯車136bは、第1歯車134bに噛合している。モータ138bは、第2歯車136bを回転させる。モータ138bの回転軸140bは、第2歯車136bの中央部に連結されている。
このような回転駆動部66aによれば、モータ138aが駆動すると、入口側駆動部130aの第1歯車134aが回転するとともに第2歯車136aが外側磁石部104aとともに入口カバー部76aに対して回転する。そうすると、外側磁石部104aに対して磁力によって吸引されている内側磁石部102aが入口側回転部材80aとともに入口カバー部76aに対して回転する。これと同様に、モータ138bが駆動すると、出口側駆動部130bの作用によって内側磁石部102bが出口側回転部材80bとともに出口カバー部76bに対して回転する。
本変形例において、外側磁石部104aは、円環状に形成されている。駆動部本体132aは、外側磁石部104aの外周面に固着された第1歯車134aと、第1歯車134aに噛合する第2歯車136aと、第2歯車136aを回転させるためのモータ138aとを有する。
このような構成によれば、第1歯車134aと第2歯車136aとを直接的に噛合させているため、第1歯車134aと第2歯車136aとの間に動力を伝達させる部材を設ける必要がない。また、第1歯車134bと第2歯車136bとを直接的に噛合させているため、第1歯車134bと第2歯車136bとの間に動力を伝達させる部材を設ける必要がない。よって、回転駆動部66aの構成を簡素化することができる。
回転駆動部66aは、入口側駆動部130aのモータ138aと出口側駆動部130bのモータ138bを別々に設けた構成に限定されず、1つのモータで入口側駆動部130a及び出口側駆動部130bのそれぞれの第2歯車136a、136bを回転させるように構成してもよい。この場合、モータの数を少なくすることができる。なお、この場合、モータと各第2歯車136a、136bとの間には、歯車機構等が設けられる。
図17に示すように、第2変形例に係る回転駆動部66bは、入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して回転させる入口側駆動部150aと、出口側回転部材80bを出口カバー部76bに対して回転させる出口側駆動部150bとを備える。
入口側駆動部150aは、内側磁石部102a、複数(図示例では4つ)の外側磁石部152a及び駆動部本体154aを有する。各外側磁石部152aは、内側磁石部102aに対して磁石の吸引力が作用するように入口カバー部76aの外側に設けられている。複数の外側磁石部152aは、入口カバー部76aの周方向に等間隔に配置されている。各外側磁石部152aは、内側磁石部102aを指向する外周面153aと、外周面153aの周方向に沿って配置された1組のN極とS極とを含む。
駆動部本体154aは、各外側磁石部152aを外周面153aの周方向に沿って回転させる。駆動部本体154aは、各外側磁石部152aの中央部に設けられた複数の回転軸156aと、各回転軸156aを回転させるための図示しないモータとを有する。
出口側駆動部150bは、内側磁石部102b、複数(図示例では4つ)の外側磁石部152b及び駆動部本体154bを有する。各外側磁石部152bは、内側磁石部102bに対して磁石の吸引力が作用するように出口カバー部76bの外側に設けられている。複数の外側磁石部152bは、出口カバー部76bの周方向に等間隔に配置されている。各外側磁石部152bは、内側磁石部102bを指向する外周面153bと、外周面153bの周方向に沿って配置された1組のN極とS極を含む。
駆動部本体154bは、各外側磁石部152bを外周面153bの周方向に沿って回転させる。駆動部本体154bは、各外側磁石部152bの中央部に設けられた複数の回転軸156bと、各回転軸156bを回転させるための図示しないモータとを有する。
このような回転駆動部66bによれば、図示しないモータが駆動すると、入口側駆動部150aの各回転軸156aが回転するとともに各外側磁石部152aが回転する。そうすると、外側磁石部152aの磁極の位置が入口カバー部76aの周方向に変位する。そのため、外側磁石部152aに磁力によって吸引されている内側磁石部102aが入口側回転部材80aとともに入口カバー部76aに対して回転する。これと同様に、出口側駆動部150bの作用によって出口側回転部材80bが出口カバー部76bに対して回転する。
本変形例において、回転駆動部66bは、入口カバー部76aの周方向に沿ってN極とS極とが配置された状態で入口側回転部材80aに固定された内側磁石部102aと、内側磁石部102aに対して磁力が作用するように入口カバー部76aの外側に設けられた外側磁石部152aと、外側磁石部152aを回転させる駆動部本体154aとを有する。外側磁石部152aは、内側磁石部102aを指向する円形状の外周面153aと、外周面153aの周方向に沿って配置されたN極とS極とを含む。駆動部本体154aは、外側磁石部152aを外周面153aの周方向に沿って回転させている。
このような構成によれば、駆動部本体154aによって外側磁石部152aを回転させることにより内側磁石部102aに対する外側磁石部152aの磁極の位置を容易に変更することができる。これにより、簡易な構成により入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して回転させることができる。
図18に示すように、第3変形例に係る回転駆動部66cは、入口側回転部材80aを入口カバー部76aに対して回転させる入口側駆動部160aと、出口側回転部材80bを出口カバー部76bに対して回転させる出口側駆動部160bとを備える。
入口側駆動部160aは、いわゆるモータのステータとして構成されている。入口側駆動部160aは、内側磁石部102a、入口カバー部76aの外周側に設けられた外側磁石部162aと電流制御部164aとを有する。外側磁石部162aは、円環状のベース部166と、ベース部166に設けられた複数(図示例では6つ)の電磁石168とを含む。電磁石168は、ベース部166の内周面から径方向内方に突出した鉄心170と、鉄心170に対してインシュレータ172を介して巻回されたコイル部174とを有する。電流制御部164aは、複数の電磁石168のコイル部174に供給する電流を制御する。
出口側駆動部160bは、いわゆるモータのステータとして構成されている。出口側駆動部160bは、内側磁石部102b、出口カバー部76bの外周側に設けられた外側磁石部162bと電流制御部164bとを有する。外側磁石部162b及び電流制御部164bは、外側磁石部162a及び電流制御部164aと同様に構成されている。そのため、外側磁石部162b及び電流制御部164bの詳細な説明については省略する。
本変形例において、回転駆動部66cは、入口カバー部76aの周方向に沿ってN極とS極とが配置された状態で入口側回転部材80aに固定された内側磁石部102bと、入口カバー部76aの外側に位置して入口カバー部76aの周方向に沿って配置された複数の電磁石168と、複数の電磁石168のコイル部174に供給する電流を制御する電流制御部164aとを有する。
このような構成によれば、電流制御部164aが複数の電磁石168のコイル部174に供給する電流を制御することにより、内側磁石部102aを入口側回転部材80aとともに回転させることができる。
次に、変形例に係る入口側回転部材180a及び出口側回転部材180bについて図19を参照しながら説明する。図19に示すように、入口側回転部材180aには、入口ポート182aが形成されている。入口ポート182aは、中央貫通孔184、2つの第1貫通孔186及び2つの第2貫通孔188を有する。中央貫通孔184、2つの第1貫通孔186及び2つの第2貫通孔188のそれぞれは、円形の孔である。
中央貫通孔184は、入口側回転部材180aの回転軸線Ax1上に位置する。各第1貫通孔186は、中央貫通孔184よりも入口側回転部材180aの外周側に位置する。2つの第1貫通孔186は、中央貫通孔184を両側から挟むように位置する。第1貫通孔186の開口面積は、中央貫通孔184の開口面積よりも大きい。
各第2貫通孔188は、第1貫通孔186よりも入口側回転部材180aの外周側に位置する。2つの第2貫通孔188は、中央貫通孔184及び2つの第1貫通孔186を両側から挟むように位置している。換言すれば、中央貫通孔184、2つの第1貫通孔186及び2つの第2貫通孔188は、入口側回転部材180aの径方向に沿って一列に並んでいる。第2貫通孔188の開口面積は、第1貫通孔186の開口面積よりも大きい。
入口ポート182a(中央貫通孔184、第1貫通孔186及び第2貫通孔188)の開口部の総面積は、入口カバー部76aの流路断面積の1/3以下である。入口ポート182aの開口部の総面積は、入口カバー部76aの流路断面積の1/5以下であるのが好ましい。この場合、入口ポート182aの回転位置によらず、略一定の流速の流体を入口ポート182aに流通させることができるからである。
出口側回転部材180bには、出口ポート182bが形成されている。出口ポート182bは、入口ポート182aと同様に形成されており、中央貫通孔184、2つの第1貫通孔186及び2つの第2貫通孔188を有する。そのため、出口ポート182bの形状の詳細な説明については省略する。
本変形例において、入口ポート182aは、第1貫通孔186と、第1貫通孔186よりも入口側回転部材180aの外周側に位置する第2貫通孔188と、を有する。このような構成によれば、ハウジング62内の流体の流速分布のバラツキを一層抑えることができる。
第2貫通孔188の開口面積は、第1貫通孔186の開口面積よりも大きい。このような構成によれば、ハウジング62内の流体の流速分布のバラツキをより一層抑えることができる。
入口ポート182aは、入口側回転部材180aの回転軸線Ax1上に位置する中央貫通孔184を有し、第1貫通孔186及び第2貫通孔188のそれぞれは、中央貫通孔184よりも入口側回転部材180aの外周側に位置する。このような構成によれば、ハウジング62内の流体の流速分布のバラツキをさらに抑えることができる。
入口ポート182a及び出口ポート182bにおいて、第1貫通孔186及び第2貫通孔188のそれぞれは、1つ又は3つ以上であってもよい。また、中央貫通孔184、第1貫通孔186及び第2貫通孔188のそれぞれの形状、大きさ、位置は、任意に設定可能である。
本発明は、上述した構成に限定されない。被播種部材60は、導入部64aから導出部64bに向かって延在した複数の中空糸膜を有していてもよい。
バイオリアクタ20では、入口側駆動部100a、130a、150a、160aと出口側駆動部100b、130b、150b、160bとを任意に組み合わせることができる。また、バイオリアクタ20では、入口側回転部材80a、180aと出口側回転部材80b、180bとを任意に組み合わせることができる。
本発明に係るバイオリアクタ、細胞培養システム及び細胞培養方法は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。