JP7334421B2 - Medium discharge device - Google Patents
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Description
本発明は、培地排出装置に係り、より詳細には、ポンプを使用することなく細胞培養バッグのポートから培地を排出する培地排出装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a medium discharge device, and more particularly, to a medium discharge device for discharging a medium from a port of a cell culture bag without using a pump.
近年、医薬品の生産や、遺伝子治療、再生医療、免疫療法などの分野において、細胞(組織、微生物、ウイルスなどを含む)を人工的な環境下で効率良く大量に培養・分化誘導することが求められている。 In recent years, in fields such as pharmaceutical production, gene therapy, regenerative medicine, and immunotherapy, there has been a demand for efficient large-scale culture and induction of differentiation of cells (including tissues, microorganisms, viruses, etc.) in an artificial environment. It is
そのような細胞培養においては、コンタミネーションのリスクを回避するため、閉鎖系の細胞培養バッグが使用されることがある。細胞培養バッグは、例えば、周辺部をシールしたプラスチックフィルムで構成されたバッグ本体と、バッグ本体に取り付けられたポートとから構成されている。 In such cell culture, closed system cell culture bags are sometimes used to avoid the risk of contamination. A cell culture bag is composed of, for example, a bag body made of a plastic film with a peripheral portion sealed, and a port attached to the bag body.
細胞の培養には、通常、数日から数週間の期間を要する。細胞培養バッグを使用した細胞培養においては、その期間中、閉鎖系を維持したまま、必要に応じて培地交換が行われる。培地交換では、ポートに接続された液送チューブを介して、細胞培養バッグ内に細胞を残したまま、細胞培養バッグ内の古い培地がポートから排出され、次いで、ポートから細胞培養バッグ内へ新しい培地が注入される。 Cell culture usually takes several days to several weeks. During the cell culture using the cell culture bag, the medium is exchanged as necessary while maintaining the closed system. In medium exchange, the old medium in the cell culture bag is discharged from the port through the liquid delivery tube connected to the port while leaving the cells in the cell culture bag, and then new medium is discharged from the port into the cell culture bag. Medium is injected.
細胞培養バッグの培地を容易に交換することができる細胞培養装置の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の細胞培養装置では、細胞培養バッグ内の培地をペリスタポンプ等の送液ポンプを使用して排出口から吸引している。
細胞培養バッグを使用した細胞培養においては、細胞の増殖・分化誘導の効率低下を回避するため、細胞濃度を適正な範囲に維持することが必要である。このため、図5(a)に示すような、下面フィルム(底面)22に複数の凹部(ウエル)4を形成した細胞培養バッグ1を使用した細胞培養においては、各凹部4で適切な大きさのスフェロイド(細胞凝集塊)Cが形成されるよう、1凹部につき1スフェロイドを維持して細胞が培養されている。
なお、図5においては、ポート3に接続されたチューブ等の流路、及び、流路を閉塞するピンチ又はバルブ等の閉塞手段の図示を省略している。
In cell culture using a cell culture bag, it is necessary to maintain the cell concentration within an appropriate range in order to avoid a decrease in the efficiency of cell proliferation/differentiation induction. For this reason, in cell culture using a
In FIG. 5, illustration of a flow path such as a tube connected to the
このようにして培養されたスフェロイドCを細胞培養バッグ1ごと輸送する際には、スフェロイドCの凹部4間の移動を抑制する必要がある。そのためには、図5(b)に示すように、培地Sを細胞培養バッグ1のポート3から排出し、上面フィルム21を下降させて各凹部4を閉塞状態にすることが望ましい。これにより、各凹部4に一つずつ形成されたスフェロイドCを他の凹部4のスフェロイドCから分離したまま、各凹部4のスフェロイドCを一度に輸送することができる。
When transporting the spheroids C cultured in this manner together with the
ところが、図5(b)に示したように、培地Sを排出して各凹部4を閉塞した状態では、各凹部4内の培地Sの残存量に対するスフェロイドCの濃度が高くなる。このため、この閉塞状態で細胞培養バッグ1を長時輸送すると、細胞がダメージを受けてしまう。
そこで、スフェロイドCが受けるダメージを低減又は回避するためには、細胞培養バッグ1が閉塞状態となっている時間が短いことが望ましく、例えば、2時間以内であることが望ましい。
However, as shown in FIG. 5(b), when the medium S is discharged and each
Therefore, in order to reduce or avoid damage to the spheroids C, it is desirable that the time period during which the
そのためには、閉塞状態での細胞培養バッグ1の輸送時間を短縮するだけでなく、細胞培養バッグ1を閉塞状態にするために培地Sを排出する時間も短縮することが望まれる。
しかし、培地Sの排出速度を極端に大きくすると、凹部4からスフェロイドCが流出してしまうことがある。一方、培地Sの排出速度を極端に小さくすると、凹部4からのスフェロイドCの流出は防止できるものの、今度は培地排出に長時間を要することになる。
そこで、通常、細胞培養バッグ1の培地排出には、送液速度及び送液量を高精度でコントロールするために、ペリスタポンプのようなポンプが使用されている。そして、各凹部4を閉塞状態にするために、例えば、容積10mLの1つの細胞培養バッグから9mLの培地をポンプで排出する場合、凹部4内の細胞スフェロイドCが培地Sと共に流出しないように排出流量を毎分0.225mlに抑えると、培地排出の所要時間は40分となる。
For this purpose, it is desirable not only to shorten the transport time of the
However, if the ejection speed of the medium S is extremely increased, the spheroids C may flow out from the
Therefore, usually, a pump such as a peristaltic pump is used for discharging the medium from the
さらに、臨床用途においては、細胞培養バッグの数枚分の細胞が一度に必要となる場合が多い。その場合、複数の細胞培養バッグの培地排出の合計所要時間を短くするためには、複数の培養バッグの培地排出を順次に行うのではなく、同時に並行して行うことが必要となる。
具体的には、上記の条件で、例えば4つの細胞培養バッグの培地排出を1つずつ順次に行った場合には、排出所要時間が、40分×4=160分(2時間40分)となり、排出所要時間だけで2時間を大きく超えてしまう。これに対して、4つの培養バッグの培地排出を同時に並行して行えば、排出所要時間を40分に短縮することができる。
Furthermore, in clinical applications, it is often the case that several cell culture bags of cells are required at one time. In that case, in order to shorten the total time required to discharge the medium from the plurality of cell culture bags, it is necessary to discharge the medium from the plurality of culture bags simultaneously rather than sequentially.
Specifically, under the above conditions, for example, when medium discharge from four cell culture bags is performed one by one, the time required for discharge is 40 minutes x 4 = 160 minutes (2
ところで、臨床用途の細胞の調製にあたっては、汚染リスクを低減するため、細胞培養バッグから培地を排出する操作をアイソレータ等の無菌空間内で行うことが要請される。
しかし、作業者は、アイソレータの厚地のグローブを装着しているため、アイソレータ内で、細胞培養バッグに接続されたチューブをペリスタポンプヘッドに取付けたり、取り外したりする煩雑な操作を行うことは困難であり、かかる煩雑な操作を無理に行おうとすると操作ミスが発生するおそれがある。
By the way, in preparing cells for clinical use, in order to reduce the risk of contamination, it is required to perform the operation of discharging the culture medium from the cell culture bag in a sterile space such as an isolator.
However, since the operator wears thick gloves for the isolator, it is difficult to perform complicated operations such as attaching and detaching the tube connected to the cell culture bag to the peristaltic pump head inside the isolator. If you try to force such a complicated operation, there is a possibility that an operation error will occur.
そのうえ、ペリスタポンプに細胞培養バッグのポートに接続されたチューブを取り付けるためには、ペリスタポンプのポンプヘッドを大きくせざるを得ない。このため、ポンプヘッドを含むペリスタポンプが、かなりの面積を占有してしまう。
一方、アイソレータ内部の空間は限られているため、狭いアイソレータ内にペリスタポンプを幾台も設置することは物理的に困難である。このため、培地排出時間の短縮のために、アイソレータ内で幾台ものペリスタポンプを使用して複数の細胞培養バッグの培地排出を同時に並行して行うことは困難であった。
Moreover, in order to attach the tube connected to the port of the cell culture bag to the peristaltic pump, the pump head of the peristaltic pump must be enlarged. As a result, the peristaltic pump, including the pump head, occupies a considerable area.
On the other hand, since the space inside the isolator is limited, it is physically difficult to install many peristaltic pumps in the narrow isolator. Therefore, in order to shorten the medium discharge time, it has been difficult to concurrently discharge the medium from a plurality of cell culture bags using several peristaltic pumps in the isolator.
また、細胞培養バッグの各凹部を密閉状態とするために、ポンプを使用して培地を吸引して排出する場合、ポンプによる排出停止のタイミングが遅れると、細胞培養バッグ内が過度に陰圧となってしまう。細胞培養バッグは、培養中に酸素や二酸化炭素などのガス交換を可能にするようガス透過性を有するプラスチックフィルムで形成されているため、時間の経過とともに、陰圧となっている細胞培養バッグの内部にプラスチックフィルムを介して空気が流入し、気泡が生じてしまう。
そのうえ、細胞培養バッグ内に充填されている培地の液量にばらつきがあるため、ポンプで吸引して培地を排出する際に、ポンプ停止のタイミングを正確に決めることも困難であった。
In addition, when using a pump to aspirate and discharge the medium in order to seal each concave portion of the cell culture bag, if the timing of stopping the discharge by the pump is delayed, the inside of the cell culture bag will become excessively negative pressure. turn into. Since the cell culture bag is made of plastic film with gas permeability to allow gas exchange such as oxygen and carbon dioxide during culture, the cell culture bag becomes negative pressure over time. Air flows into the interior through the plastic film, creating air bubbles.
Moreover, since the amount of the medium filled in the cell culture bag varies, it was difficult to accurately determine the timing of stopping the pump when the medium is discharged by aspiration with the pump.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成で、ポンプを使用することなく細胞培養バッグから培地を排出することができ、培地排の出速度を設定可能な培地排出装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a compact structure, capable of discharging the medium from the cell culture bag without using a pump, and capable of setting the medium discharge speed. is intended to provide
本発明に係る培地排出装置は、ポート付きの細胞培養バッグに充填された培地を前記ポートから排出する培地排出装置であって、前記細胞培養バッグを載置する載置台と、前記載置台に載置された前記細胞培養バッグの前記ポートに一端が接続され、かつ他端が前記ポートよりも低い位置で大気中に開口するように構成された管状部材と、前記細胞培養バッグの前記ポートと前記管状部材の前記他端との高低差を設定する高低差設定手段と、前記載置台に載置された前記細胞培養バッグを上方から押圧するように構成された押圧部材と、前記載置台上に設けたフレームと、前記押圧部材を下方へ付勢する付勢手段とを含み、前記押圧部材が前記細胞培養バッグを上方から押圧するように、前記押圧部材を支持する支持機構と、前記押圧部材と、前記押圧部材の上方に位置する前記フレームとの距離を調整することによって、前記付勢手段による前記押圧部材の前記細胞培養バッグに加えられる押圧力を調整する押圧力調整手段と、前記細胞培養バッグの前記ポートからの培地の排出量を計測する排出量計測手段と、前記排出量計測手段によって計測された前記排出量に基づいて、前記ポートを通過する培地の排出速度を徐々に又は段階的に低下させるように前記高低差設定手段を制御する制御部とを備え、前記細胞培養バッグは、周辺部をシールした上面及び下面フィルムから構成されたバッグ本体を備えるとともに、前記下面フィルムに、前記バッグ本体の外側へ突出した複数の凹部が形成されており、前記制御部は、前記培地の排出時に、前記上面フィルムが前記複数の凹部を閉塞するまで、前記押圧部材が下降して、前記凹部内に細胞が閉じ込められ、前記細胞培養バッグ内が過度な陰圧となることなく、閉塞状態で培地の排出が停止するように、前記高低差設定手段を制御することを特徴としている。 A medium discharging device according to the present invention is a medium discharging device for discharging a medium filled in a cell culture bag with a port from the port, comprising: a mounting table for mounting the cell culture bag; a tubular member having one end connected to the port of the placed cell culture bag and having the other end open to the atmosphere at a position lower than the port; the port of the cell culture bag and the a height difference setting means for setting a height difference from the other end of the tubular member; a pressing member configured to press the cell culture bag mounted on the mounting table from above; a support mechanism for supporting the pressing member so that the pressing member presses the cell culture bag from above ; pressing force adjusting means for adjusting the pressing force applied by the pressing member to the cell culture bag by the pressing member by adjusting the distance between the member and the frame positioned above the pressing member; Discharge amount measuring means for measuring the amount of medium discharged from the port of the cell culture bag; Based on the amount of discharge measured by the discharge amount measuring means, the discharge speed of the medium passing through the port is increased gradually or a control unit for controlling the height difference setting means so as to be lowered step by step ; the cell culture bag includes a bag main body composed of upper and lower films sealing a peripheral portion; , a plurality of concave portions protruding outward from the bag body are formed, and the control portion moves the pressing member downward until the top film closes the plurality of concave portions when the culture medium is discharged, The height difference setting means is controlled such that cells are confined in the concave portion, the inside of the cell culture bag does not become excessively negative pressure, and medium discharge is stopped in the closed state.
本発明の培地排出装置によれば、ポンプで培地を吸引することなく、押圧部材による押圧力によって、細胞培養バッグから培地が排出される。
さらに、細胞培養バッグの上面フィルムが下面フィルムまで下降した時点で、排出が実質的に自動的に停止するため、細胞培養バッグ内が過度に陰圧となることが回避される。
According to the medium discharge device of the present invention, the medium is discharged from the cell culture bag by the pressing force of the pressing member without sucking the medium with a pump.
Furthermore, when the top film of the cell culture bag descends to the bottom film, the discharge is substantially automatically stopped, thereby avoiding excessive negative pressure inside the cell culture bag.
また、本発明の培地排出装置は、ポンプを使用しないため、ポンプの占有面積が不要であり、コンパクトな構成とすることができる。これにより、例えば、アイソレータ内に複数の培地排出装置を設置して、複数の培養バッグの培地排出を同時に並行して行うことが可能となる。その結果、複数の細胞培養バッグの培地排出の合計所要時間の短縮化を図ることができる。
さらに、本発明の培地排出装置では、ポンプを使用しないため、例えば、アイソレータ内でグローブを装着して、細胞培養バッグに接続されたチューブをポンプヘッドに取り付ける煩雑な操作を行う必要がない。これにより、操作ミスの発生防止を図ることができる。
In addition, since the culture medium discharge device of the present invention does not use a pump, it does not require an area occupied by the pump, and can be made compact. As a result, for example, by installing a plurality of medium discharge devices in the isolator, it is possible to simultaneously discharge the medium from a plurality of culture bags. As a result, it is possible to shorten the total time required for medium discharge from a plurality of cell culture bags.
Furthermore, since the medium discharge device of the present invention does not use a pump, for example, it is not necessary to wear gloves in the isolator and perform a complicated operation of attaching the tube connected to the cell culture bag to the pump head. As a result, it is possible to prevent the occurrence of operation errors.
また、本発明の培地排出装置では、排出速度設定手段により、前記載置台に載置された前記細胞培養バッグの前記ポートから排出される培地の排出速度が設定される。これにより、例えば、細胞培養バッグからの細胞の排出を防止しつつ、培地排出時間の短縮を図ることができる。 Further, in the medium discharging device of the present invention, the discharging speed of the medium discharged from the port of the cell culture bag mounted on the mounting table is set by the discharging speed setting means. As a result, for example, it is possible to shorten the medium discharge time while preventing cells from being discharged from the cell culture bag.
排出速度設定手段としては、細胞培養バッグのポートに接続された流路の断面積を変化させる手段、例えば、可変バルブや絞り機構を流路に設けることも考えられるが、好ましくは、排出速度設定手段として、載置台に載置された細胞培養バッグのポートに一端が接続され、かつ他端が前記ポートよりも低い位置で大気中に開口するように構成された管状部材を備えるとよい。管状部材としては、例えば、フレキシブルなチューブや、ノズルを挙げることができる。
管状部材の流路の長さ及び太さを設定することよって、培地の排出速度を設定することができる。
As the discharge speed setting means, means for changing the cross-sectional area of the channel connected to the port of the cell culture bag, for example, provision of a variable valve or a throttle mechanism in the flow channel may be considered, but discharge speed setting is preferable. As a means, it is preferable to provide a tubular member having one end connected to a port of the cell culture bag placed on the mounting table and having the other end open to the atmosphere at a position lower than the port. Examples of tubular members include flexible tubes and nozzles.
By setting the length and thickness of the channel of the tubular member, the discharge speed of the culture medium can be set.
さらに、管状部材の開口とポートとの高低差(落差)によっても培地の排出速度を設定することができる。そのために、より好ましくは、排出速度設定手段は、細胞培養バッグのポートと管状部材の他端との高低差を設定する高低差設定手段を更に備えるとよい。
高低差(落差)を大きくすることによって、培地の排出速度を大きくすることができ、高低差(落差)を小さくすることによって、培地の排出速度を小さくすることができる。
Furthermore, the ejection speed of the culture medium can be set by the height difference (drop) between the opening of the tubular member and the port. Therefore, more preferably, the discharge speed setting means further includes height difference setting means for setting the height difference between the port of the cell culture bag and the other end of the tubular member.
By increasing the height difference (drop), the culture medium discharge speed can be increased, and by decreasing the height difference (height), the culture medium discharge speed can be decreased.
本発明の培地排出装置によれば、コンパクトな構成で、ポンプを使用することなく細胞培養バッグから培地を排出することができ、培地の排出速度を設定することができる。 According to the medium discharge device of the present invention, the medium can be discharged from the cell culture bag with a compact structure without using a pump, and the medium discharge speed can be set.
[第1実施形態]
以下、図1~図3を参照して、本発明の第1実施形態を説明する。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
(細胞培養バッグ)
まず、実施形態に係る細胞培養装置の説明に先立って、図1を参照して、本実施形態で使用する細胞培養バッグを簡単に説明する。図1(a)~図1(c)に示す細胞培養バッグ1は、重ね合わせて周辺部20をヒートシールした上面フィルム21及び下面フィルム22から構成されたバッグ本体2と、このバッグ本体2に取り付けられたポート3とを備えている。上面フィルム21及び下面フィルム22は、ガス透過性を有するプラスチックフィルムで形成されている。
(cell culture bag)
First, prior to explaining the cell culture apparatus according to the embodiment, the cell culture bag used in the present embodiment will be briefly explained with reference to FIG. The
下面フィルム22には、図1(b)及び図1(c)に示すように、各々が細胞培養部となる、バッグ本体2の外側へ突出した複数の凹部4が形成されている。
凹部4の寸法は、特に限定されないが、バッグ本体2内における細胞の移動を抑止して、培養中の細胞が一つの凹部4に留まるようにするために、開口径(直径)Dが0.1~10mm、深さdが0.1mm以上であるのが好ましい。
また、凹部4の形状は、特に限定されないが、凹部4の底部に細胞が集まり易くするため、図1(b)に示すように、球冠状とするのが好ましい。
また、凹部4の配列は、特に限定されないが、下面フィルム22に占める凹部4の占有面積ができるだけ大きくなるように、図1(c)に示すように、千鳥状とするのが好ましく、必要に応じて格子状に配列してもよい。
As shown in FIGS. 1(b) and 1(c), the
The dimensions of the
The shape of the
Although the arrangement of the
上面フィルム21は、図1(b)に示すように、複数の凹部4全体の上方を覆う実質的に平坦な天面部分21aと、天面部分21aの周囲に形成された立ち上がり部分21bとから構成された台地状に膨出した膨出形状を有する。これにより、二枚のプラスチックフィルムを重ねて周辺部をシールしただけの平パウチ状の容器と比較して、バッグ本体2を培地で満たしても、下面フィルム22の周辺部が持ち上がる変形が抑制される。
As shown in FIG. 1(b), the
(培地排出装置)
次に、図2を参照して、本発明の実施形態に係る培地排出装置を説明する。同図は、本実施形態に係る培地排出装置の模式図である。
本実施形態の培地排出装置100は、ポート3付きの細胞培養バッグ1に充填された培地Sをポート3から排出する培地排出装置であって、細胞培養バッグ1を載置する載置台5と、載置台5に載置された細胞培養バッグ1を上方から押圧するように構成された押圧部材6と、載置台5に載置された細胞培養バッグ1のポート3から排出される培地の排出速度を設定する排出速度設定手段7とを備えている。
(Medium discharging device)
Next, referring to FIG. 2, a culture medium discharging device according to an embodiment of the present invention will be described. This figure is a schematic diagram of the culture medium discharging device according to the present embodiment.
The medium discharging
載置台5は、細胞培養バッグ1が水平に載置される載置面5aを有する。
載置面5aには、細胞培養バッグ1の下面フィルム22に形成された複数の凹部4の各々を受け入れる形状として、開口部5bが形成されている。これにより、載置面5aが凹部4に接触することなく、載置面5aによって下面フィルム22が支持される。その結果、凹部4の潰れ及び変形が回避されて、凹部4内の細胞の流出が防止され、さらに、下面フィルム22からのガス透過性も高まる。
なお、載置面5aにおける複数の凹部4の各々を受け入れる形状は、開口部に限定されず、例えば、凹部であってもよいし、金網状であってもよい。
The mounting table 5 has a mounting surface 5a on which the
The shape of the mounting surface 5a for receiving each of the plurality of
また、載置面5aは、平坦面であってもよい。細胞培養バッグ1の下面フィルム22に形成された凹部4が小さくなるほど、小さい凹部4の寸法に合わせた開口部を載置面5aに形成することが困難となる一方、下面フィルム22の肉厚が同じであれば凹部4の剛性が高まる。このため、凹部4が小さい場合には、細胞培養バッグ1が押圧されても凹部4が潰れないため、透明な板状の載置台5の上面をそのまま載置面5aとしてもよい。
Moreover, the mounting surface 5a may be a flat surface. As the
押圧部材6は、細胞培養バッグ1の上面フィルム21のうち天面部分21aに合わせた略長方形の平面形状を有する厚さ10mmの板状部材であり、載置台5の載置面5aと実質的に平行で平坦な底面6aを有する。
押圧部材6は、例えば、ポリカーボネートのような合成樹脂で形成してもよいし、ガラスで形成してもよい。また、押圧部材6は、細胞培養の進行状況や細胞の状態などを確認できるように、一部又は全部が透明性を有しているのが好ましい。
The
The
また、押圧部材6は、底面6aで、細胞培養バッグ1の上面フィルム21のうち天面部分21a分を押圧するように支持機構60によって支持されている。
支持機構60は、載置台5上に設けたフレーム61と、押圧部材6の上面の四隅から上方に延びてフレーム61の蓋部61aを上下動可能に貫通しているガイドピン62と、フレーム61の蓋部61aに対して押圧部材6を下方へ付勢する付勢手段63とから構成されている。
付勢手段63は、押圧部材6の上面とフレーム61の蓋部61aとに互いに同極側を対向させて配置した永久磁石63で構成されている。永久磁石63同士の間に働く斥力により、押圧部材6は、上面フィルム21を上方から押圧したまま、上面フィルム21の高さに従って上下に移動する。
In addition, the pressing
The
The urging means 63 is composed of a
支持機構60はまた、押圧部材6より細胞培養バッグ1に加えられる押圧力を調整する押圧力調整手段を兼ねている。すなわち、支持機構60のフレーム61の蓋部61aと押圧部材6との距離を調整することによって、付勢手段63よる押圧部材6の押圧力を設定することができる。押圧部材6の押圧力によって、培地の排出速度を設定することができる。
The
なお、永久磁石63どうしの間に働く斥力が永久磁石63間の距離の二乗に反比例するため、永久磁石63による押圧力は、押圧部材6が下降する従って低下する。
また、付勢手段63は、永久磁石に限定されない。また、付勢手段63を省略し、押圧部材6の自重により、押圧部材6を上面フィルム21の高さに従って上下に移動させてもよい。
Since the repulsive force acting between the
Also, the biasing means 63 is not limited to a permanent magnet. Alternatively, the biasing means 63 may be omitted, and the
本実施形態では、排出速度設定手段7は、載置台5に載置された細胞培養バッグ1のポート3に一端70aが接続され、かつ他端70bがポート3よりも低い位置で大気中に開口するように構成された管状部材70と、細胞培養バッグ1のポート3と管状部材70の他端70bとの高低差(落差)を設定する高低差設定手段(71,72)とから構成されている。
管状部材70としては、例えば、フレキシブルなチューブや、ノズルを挙げることができる。
また、管状部材70には、クリップのような閉塞手段7aが取り付けられている。
In this embodiment, the discharging speed setting means 7 has one
Examples of tubular member 70 include a flexible tube and a nozzle.
The tubular member 70 is also fitted with a closure means 7a such as a clip.
培地の排出速度は、管状部材の配管抵抗によっても設定することができる。具体的には、管状部材70の流路の長さ及び太さを設定することよって、配管抵抗が設定される。例えば、管状部材70の流路の太さを太くすることによって、排出速度を大きくすることができ、反対に、管状部材70の流路の太さを細くすることによって、排出速度を小さくすることができる。また、管状部材70の流路の長さを長くすることによって、排出速度を小さくすることができ、反対に、管状部材70の流路の長さを短くすることによって、排出速度を大きくすることができる。 The discharge speed of the culture medium can also be set by the piping resistance of the tubular member. Specifically, the piping resistance is set by setting the length and thickness of the channel of the tubular member 70 . For example, the discharge speed can be increased by increasing the thickness of the channel of the tubular member 70, and conversely, the discharge speed can be decreased by decreasing the thickness of the channel of the tubular member 70. can be done. Also, by increasing the length of the passage of the tubular member 70, the discharge speed can be decreased, and conversely, by shortening the length of the passage of the tubular member 70, the discharge speed can be increased. can be done.
高低差設定手段71,72は、管状部材70を支持し、管状部材70の他端70bの高さを調節可能な支持部材71と、載置台5を支持し、載置台5の高さを調節可能な昇降装置72とから構成されている。
The height difference setting means 71 and 72 support the tubular member 70 and support a support member 71 capable of adjusting the height of the
図2に示すように、支持部材71は、ベース71aと、ベース71aに立設した支柱71bと、支柱71bに昇降可能に取り付けられた腕部材71cと、腕部材71cを支柱71bに沿って昇降させるアクチュエータ(例えば、ステッピングモータ)71dとから構成されている。腕部材71cは、その先端部で管状部材70の他端71b付近を保持している。
As shown in FIG. 2, the support member 71 includes a
また、図2に示すように、昇降装置72は、ベース72aと、載置台5が載置されたトップ72bと、ベース72aとトップ72bとの間で交差したアーム72cと、アーム72cの交差角度を変えるアクチュエータ(例えば、ステッピングモータ)72dとから構成されている。
As shown in FIG. 2, the lifting device 72 includes a
なお、高低差設定手段として、支持部材71及び昇降装置72の一方のみを高さ調整可能としてもよい。また、支持部材71及び昇降装置72の構成は、上述したものに限定されない。また、支持部材71及び昇降装置72は、アクチュエータを省略して手動で高さを調節できるように構成されてもよい。 As the height difference setting means, only one of the support member 71 and the lifting device 72 may be height adjustable. Also, the configurations of the support member 71 and the lifting device 72 are not limited to those described above. Further, the support member 71 and the lifting device 72 may be configured so that the actuators are omitted and the height can be manually adjusted.
このように、支持部材71及び昇降装置72とから構成された高低差設定手段を設けたことにより、管状物材の他端70bの開口とポート3との高低差(落差)ΔHによって培地Sの排出速度を設定することができる。
例えば、支持部材71によって管状部材71の他端71bの高さH2を低くし、及び/又は、昇降装置72によって細胞培養バッグ1のポート3の高さH1を高くすることによって、高低差(落差)ΔHを大きくし、培地Sの排出速度を大きくすることができる。反対に、支持部材71によって管状部材71の他端71bの高さH2を高くし、及び/又は、昇降装置72によって細胞培養バッグ1のポート3の高さH1を低くすることによって、高低差(落差)ΔHを小さくし、培地Sの排出速度を小さくすることができる。
By providing the height difference setting means composed of the support member 71 and the lifting device 72 in this way, the height difference (drop) ΔH between the opening of the
For example, by lowering the height H2 of the
ここで、図3のグラフに、培地排出時の細胞培養バッグ1内の培地Sの残液量の時間変化を示す。グラフ中、高低差(落差)ΔH=100mmとした場合の時間変化を、測定ドット列Iで示し、高低差(落差)ΔH=50mmとした場合の時間変化を、測定ドット列曲線IIで示す。
図3中の測定ドット列Iと測定ドット列IIとの比較から分かるように、高低差(落差)ΔH=100mmとした場合に、高低差(落差)ΔH=50mmとした場合よりも急激に、培地が排出されている。このように、高低差を大きくした方が、排出速度を大きくすることができる
したがって、培地の排出速度は、高低差設定手段71,72に高低差(落差)を調節することによっても設定することができる。また、管状部材70を長さや太さの異なるものと交換することなく、高低差設定手段71,72だけで排出速度を調整することもできる。
Here, the graph of FIG. 3 shows the change over time of the remaining amount of the medium S in the
As can be seen from the comparison between the measured dot row I and the measured dot row II in FIG. 3, when the height difference (drop) ΔH=100 mm, the Medium has been drained. In this way, the higher the height difference, the higher the discharge speed. Therefore, the culture medium discharge speed can also be set by adjusting the height difference (head) of the height difference setting means 71 and 72. can be done. Also, the discharge speed can be adjusted only by the height difference setting means 71 and 72 without replacing the tubular member 70 with one having a different length or thickness.
なお、押圧力調整手段を兼ねている支持機構60の永久磁石63による押圧力が、押圧部材6が下降するに従って低下するため、曲線I及び曲線IIのいずれの場合も、残液量が少なくなるにつれて、排出速度が低下している。
Since the pressing force of the
ところで、ポート3を通過する培地Sの流速が極端に大きいと、培地Sと一緒に細胞Cが凹部4から流出してしまうことがある。一方、ポート3を通過する培地Sの流速を極端に小さくすると、細胞Cの凹部4からの流出は防止できるものの、培地排出に長時間を要することになる。このため、培地の排出にあたっては、細胞Cの流出を回避しつつ、排出時間をできるだけ短くできるように排出速度を設定する必要がある。
そこで、本実施形態の培地排出装置では、押圧部材6による押圧力、管状部材70の配管抵抗、及び高低差設定手段71,72による高低差(落差)ΔHを組み合わせることにより、ポンプを使用することなく、コンパクトな構成で、培地の排出速度を所望の大きさに設定することができることができる。
By the way, if the flow velocity of the medium S passing through the
Therefore, in the medium discharge device of the present embodiment, a pump can be used by combining the pressing force of the
そして、培地の排出に従って押圧部材6が下降し、最終的には、図5(b)に示したように、上面フィルム21の天面部分21aが複数の凹部4の各々を閉塞する。これにより、各凹部4内にそれぞれ細胞Cが閉じ込められる。本実施形態では、押圧部材6による押圧力、管状部材70の配管抵抗、及び高低差設定手段71,72による高低差(落差)ΔHのバランスにより、細胞培養バッグ1内が過度な陰圧となることなく、閉塞状態で培地の排出が停止する。
Then, as the medium is discharged, the pressing
[第2実施形態]
以下、図4を参照して、本発明の第2実施形態を説明する。同図は、本実施形態に係る培地排出装置の模式図である。
なお、図4では、図1に示した支持機構60、及び支持部材71のベース71a及び支柱71bの図示を省略している。また、本実施形態では、第1実施形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
[Second embodiment]
A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. This figure is a schematic diagram of the culture medium discharging device according to the present embodiment.
4, illustration of the
図4に示すように、本実施形態の培地排出装置100aは、図1に示した第1実施形態の培地排出装置100に加えて、排出量計測手段9a,9b,9cと制御部10とを備えている。
排出量計測手段9a,9b,9cは、細胞培養バッグ1のポート3からの培地Sの排出量を計測するものであり、図4には、排出量計測手段として、重量センサ9a、液滴センサ9b及び液面センサ9cを示す。
重量センサ9aは、管状部材70の他端70bから直下の容器8に排出された培地の重量を検出する。これにより、培地の重量として排出量を計測することができる。
また、液滴センサ9bは、管状部材70の他端70bから滴下される培地の液滴を検出する。これにより、液適量と液滴数との積として排出量を計測することができる。
また、液面センサ9cは、容器8に溜まった培地の液面の高さを検出する。これにより、容器の底面積と液面の高さとの積として排出量を計測することができる。
なお、排出量計測手段は、重量センサ9a、液滴センサ9b及び液面センサ9cのうちの1つ又は2つであってもよいし、これら以外のセンサであってもよい。
As shown in FIG. 4, the culture
Discharge amount measuring means 9a, 9b, and 9c measure the amount of medium S discharged from
The
Also, the
Further, the
The discharge amount measuring means may be one or two of the
制御部10は、排出量計測手段9a,9b,9cによる排出量の計測結果に基づいて、高低差設定手段71,72を制御する。
ここで、ポート3を通過する流量が一定である場合、培地の排出が進んでバッグ本体2内の培地Sの液厚が薄くなるほど、バッグ本体2内の培地Sの流速が速くなり、細胞Cが流されやすくなる。
そこで、本実施形態では、制御部10は、培地の排出量が所定値を超えると、ポート3を通過する培地の排出速度を低下させるように、細胞培養バッグ1のポート3と管状部材70の他端70bとの高低差ΔHを小さくして、培地の排出速度を段階的に減少させる。これにより、培地の排出にあたって、細胞Cの流出を回避しつつ、排出時間を一層の短縮化を図ることができる。
The
Here, when the flow rate passing through the
Therefore, in the present embodiment, the
具体的には、制御部10は、高低差設定手段としての支持部材71のアクチュエータ71dを制御して、管状部材70の他端71bを支持している腕部材70cを上昇させ、他端71bの高さH2を高くするとよい。また、制御部10は、培地の排出量が所定値を超えると、昇降装置72のアクチュエータ72dを制御して、昇降装置72のアーム72cの角度を変えてトップ72bを上昇させ、これにより、載置台5に載置された細胞培養バッグ1を上昇さて、細胞培養バッグ1のポート3の高さH1を低くしてもよい。
なお、制御部10は、制御部10は、高低差ΔHを制御するにあたり、支持部材71のアクチュエータ71dと昇降装置72のアクチュエータ72dの一方のみを駆動させてもよいし、両方を駆動させてもよい。
また、制御部10は、高低差を一段又は多段階で段階的に小さくしてもよいし、排出量が増加するのに従って高低差を徐々に連続的に小さくしてもよい。また、排出量に対する排出速度及び高低差の具体的な数値は、管状部材70の長さ及び太さ、バッグ本体2の形状、細胞Cの種類、及び凹部4の形状等によって異なるため、実験的に求めるとよい。
Specifically, the
In controlling the height difference ΔH, the
Further, the
以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能である。例えば、前述した実施形態では、下面フィルムに複数の凹部が形成された細胞培養バッグから培地を排出する例を説明したが、本発明では、培地排出の対象とする細胞培養バッグはこれに限定されず、本発明は、凹部の形成されていない細胞培養バッグからの培地排出に適用することもできる。 As described above, the present invention has been described by showing preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example of discharging the medium from a cell culture bag having a plurality of recesses formed in the bottom film was described, but in the present invention, the cell culture bag targeted for medium discharge is limited to this. However, the present invention can also be applied to medium discharge from cell culture bags in which recesses are not formed.
本実施形態では、排出速度設定手段7を、管状部材70と高低差設定手段(71,72)とで構成した例を説明したが、排出速度設定手段はこれらに限定されない。例えば、排出速度設定手段として、例えば、可変バルブや絞り機構のような、細胞培養バッグのポートに接続された流路の断面積を変化させる手段を流路に設けてもよい。また、ポートに接続された流路に、メッシュやフィルタのような障害物を挿入することによって、排出速度を制御することもできる。 In the present embodiment, an example in which the discharge speed setting means 7 is composed of the tubular member 70 and the height difference setting means (71, 72) has been described, but the discharge speed setting means is not limited to these. For example, as the discharge speed setting means, the channel may be provided with means for changing the cross-sectional area of the channel connected to the port of the cell culture bag, such as a variable valve or a throttle mechanism. The discharge rate can also be controlled by inserting an obstruction, such as a mesh or filter, into the flow path connected to the port.
本発明の培地排出装置は、アイソレータ内に複数台設置して同時並行で培地排出を行うのに好適であるが、アイソレータ外での使用にも好適である。 The culture medium discharging device of the present invention is suitable for installing a plurality of units in the isolator and discharging the culture medium in parallel, but it is also suitable for use outside the isolator.
1 細胞培養バッグ
2 バッグ本体
20 周辺部
21 上面フィルム
21a 天面部分
21b 立ち上がり部分
22 下面フィルム
3 ポート
4 凹部
5 載置台
5a 載置面
5b 開口部
6 押圧部材
6a 底面
60 支持機構
61 フレーム
62 ガイドピン
63 永久磁石
7 排出速度設定手段
7a 閉塞手段
70 管状部材(チューブ)
70a 一端
70b 他端
71 支持部材
71a ベース
71b 支柱
71c 腕部材
71d アクチュエータ(ステッピングモータ)
72 昇降装置
72a ベース
72b トップ
72c アーム
72d アクチュエータ(ステッピングモータ)
8 容器
9a 重量センサ
9b 液滴センサ
9c 液面センサ
10 制御部
100,100a 培地排出装置
C 細胞、スフェロイド
S 培地
H1 ポートの高さ
H2 チューブの他端の高さ
ΔH 高低差(落差)
REFERENCE SIGNS
70a One
72
8
Claims (2)
前記細胞培養バッグを載置する載置台と、
前記載置台に載置された前記細胞培養バッグの前記ポートに一端が接続され、かつ他端が前記ポートよりも低い位置で大気中に開口するように構成された管状部材と、
前記細胞培養バッグの前記ポートと前記管状部材の前記他端との高低差を設定する高低差設定手段と、
前記載置台に載置された前記細胞培養バッグを上方から押圧するように構成された押圧部材と、
前記載置台上に設けたフレームと、前記押圧部材を下方へ付勢する付勢手段とを含み、前記押圧部材が前記細胞培養バッグを上方から押圧するように、前記押圧部材を支持する支持機構と、
前記押圧部材と、前記押圧部材の上方に位置する前記フレームとの距離を調整することによって、前記付勢手段による前記押圧部材の前記細胞培養バッグに加えられる押圧力を調整する押圧力調整手段と、
前記細胞培養バッグの前記ポートからの培地の排出量を計測する排出量計測手段と、
前記排出量計測手段によって計測された前記排出量に基づいて、前記ポートを通過する培地の排出速度を徐々に又は段階的に低下させるように前記高低差設定手段を制御する制御部と
を備え、
前記細胞培養バッグは、周辺部をシールした上面及び下面フィルムから構成されたバッグ本体を備えるとともに、前記下面フィルムに、前記バッグ本体の外側へ突出した複数の凹部が形成されており、
前記制御部は、前記培地の排出時に、前記上面フィルムが前記複数の凹部を閉塞するまで、前記押圧部材が下降して、前記凹部内に細胞が閉じ込められ、前記細胞培養バッグ内が過度な陰圧となることなく、閉塞状態で培地の排出が停止するように、前記高低差設定手段を制御する
ことを特徴とする、培地排出装置。 A medium discharging device for discharging a medium filled in a cell culture bag with a port from the port,
a mounting table for mounting the cell culture bag;
a tubular member having one end connected to the port of the cell culture bag mounted on the mounting table and having the other end open to the atmosphere at a position lower than the port;
height difference setting means for setting a height difference between the port of the cell culture bag and the other end of the tubular member;
a pressing member configured to press the cell culture bag mounted on the mounting table from above;
A support mechanism that includes a frame provided on the mounting table and biasing means that biases the pressing member downward, and supports the pressing member so that the pressing member presses the cell culture bag from above. and
pressing force adjusting means for adjusting the pressing force of the pressing member applied to the cell culture bag by the biasing means by adjusting the distance between the pressing member and the frame positioned above the pressing member; ,
a discharge amount measuring means for measuring the amount of medium discharged from the port of the cell culture bag;
a control unit that controls the height difference setting means so as to gradually or stepwise reduce the discharge speed of the culture medium passing through the port based on the discharge amount measured by the discharge amount measuring means;
with
The cell culture bag comprises a bag body composed of upper and lower films with a peripheral portion sealed, and a plurality of concave portions protruding outward from the bag body are formed in the lower film,
When the medium is discharged, the pressing member descends until the top film closes the plurality of recesses, cells are confined in the recesses, and the inside of the cell culture bag becomes an excessive shadow. The height difference setting means is controlled so that medium discharge is stopped in the closed state without pressure.
A culture medium discharging device characterized by:
ことを特徴とする、請求項1記載の培地排出装置。 The height difference setting means includes a support member that supports the tubular member and is capable of adjusting the height of the other end of the tubular member, and a support member that supports the mounting table and is capable of adjusting the height of the mounting table. 2. The culture medium discharging device according to claim 1 , characterized in that it is one or both of the lifting devices.
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