JP7514912B2 - 生体成分処理システム、生体成分処理装置及び細胞培養方法 - Google Patents
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Description
本発明は、培地を流動して細胞を培養する生体成分処理システム、この生体成分処理システムに使用される生体成分処理装置、及び細胞を培養する際の細胞培養方法に関する。
再生医療では、生体の細胞（生体成分）を採取して培養し、培養した細胞を患者に投与する処置がなされる。細胞を培養する増殖処理では、例えば、特開２０１７－１４３７７５号公報に開示されているように、ケース内に中空糸を有する細胞培養容器（バイオリアクタ）を用いた細胞培養システム（生体成分処理システム）が使用される。この生体成分処理システムには、複数の医療用バッグ及びバイオリアクタを有する生体成分用キットを装置にセットした状態で、細胞を含む液を中空糸内に供給して細胞を中空糸内に付着させた後、さらに細胞培養容器に培地を送り込むことで細胞を増殖させる。
ところで、細胞は、培地に含まれるグルコースを栄養分（エネルギ）として消費し、乳酸を培地に放出する。従って、細胞を培養する培養工程では、細胞数の増加に応じて培地（グルコース）の供給量を増加させる必要がある。しかしながら、従来、培養工程では、時間経過に応じて段階的に培地の供給量を増やす制御を行っているに過ぎない。従って、システムの増殖処理で得られる細胞の細胞数はまばらになり易く、製品としての品質が安定しないという課題がある。
すなわち、細胞の培養処理では、バイオリアクタに供給する培地やガス成分の量を適宜調整して、細胞の増殖度合（細胞数等）を適切に管理し、その品質を安定化させると共に、培地の無駄を抑制することが望まれている。
本発明は、上記の技術に関連するものであり、細胞の培養時の乳酸に関わる情報に基づき細胞への培地の供給を制御することで、品質を安定化させると共に製造コストを低廉化することができる生体成分処理システム、生体成分処理装置及び細胞培養方法に関する。
前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、細胞を培養するための培地を流動可能な経路を有する生体成分用キットと、前記生体成分用キットがセットされて、前記培地の流動状態を制御する生体成分処理装置とを備える生体成分処理システムであって、前記生体成分処理装置は、前記培地に含まれる乳酸に関わる情報の測定を前記生体成分用キットに対して行う測定部と、前記測定部の測定により得られた前記乳酸に関わる情報と、予め記憶している検量情報とに基づき培養中の細胞数を算出し、前記細胞数に基づき前記細胞への前記培地の供給を制御する制御部とを有する。
また前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様は、細胞を培養するための培地を流動可能な経路を有する生体成分用キットがセットされ、前記培地の流動状態を制御する生体成分処理装置であって、当該生体成分処理装置は、前記培地に含まれる乳酸に関わる情報の測定を前記生体成分用キットに対して行う測定部と、前記測定部の測定により得られた前記乳酸に関わる情報と、予め記憶している検量情報とに基づき培養中の細胞数を算出し、前記細胞数に基づき前記細胞への前記培地の供給を制御する制御部とを有する。
またさらに前記の目的を達成するために、本発明の第３の態様は、細胞を培養するための培地を流動可能な経路を有する生体成分用キットと、前記生体成分用キットがセットされて、前記培地の流動状態を制御する生体成分処理装置とを備える生体成分処理システムによる細胞培養方法であって、前記生体成分処理装置の測定部により、前記培地に含まれる乳酸に関わる情報の測定を前記生体成分用キットに対して行う測定ステップと、前記生体成分処理装置の制御部により、前記測定部の測定により得られた前記乳酸に関わる情報と、予め記憶している検量情報とに基づき培養中の細胞数を算出する細胞数算出ステップと、前記制御部により前記細胞数に基づき前記細胞への前記培地の供給を制御する動作制御ステップとを有する。
上記生体成分処理システム、生体成分処理装置及び細胞培養方法は、細胞の培養時の乳酸に関わる情報に基づき細胞への培地の供給を制御することで、品質を安定化させると共に製造コストを低廉化することができる。
以下、本発明について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
本発明の一実施形態に係る生体成分処理システム２２は、図１に示すように、生体成分を含む液体、及び生体成分を処理する液体を流動可能な生体成分用キット１２（以下、単にキット１２という）と、キット１２がセットされる生体成分処理装置１４とを備える。キット１２は、液体の複数の経路を集約して生体成分処理装置１４にセットされる生体成分用カセット１０（以下、単にカセット１０という）を有している。
また、キット１２は、カセット１０の他に、複数の経路を構成する部材として複数のチューブ１６、複数の医療用バッグ１８、及び生体成分処理装置１４に処理される処理部２０を備える。キット１２は、生体成分処理装置１４の動作下に、カセット１０及び各チューブ１６を経由して、各医療用バッグ１８に収容される複数種類の液体を流通させて、処理部２０において液体を処理することで目的の製品を得るように構成される。
そして、本実施形態に係る生体成分処理システム２２は、再生医療において生体の細胞（生体成分）を増殖する増殖処理に使用され、キット１２の処理部２０には、細胞増殖用のバイオリアクタ２１が適用される。また、キット１２内で流動する液体としては、細胞を含む溶液（以下、細胞液という）、細胞の増殖のために供給される培地（培養液）、キット１２内を洗浄する洗浄液、及び細胞を剥離する剥離液等があげられる。すなわち、生体成分処理装置１４は、キット１２のセット状態で、バイオリアクタ２１に細胞液を播種し、さらに培地を供給して細胞を培養した後、バイオリアクタ２１から増殖した細胞を剥離して回収する増殖処理を行う。以下では、生体成分処理装置１４を細胞増殖装置１５ともいい、生体成分処理システム２２を細胞増殖システム２３ともいう。
生体の細胞は、特に限定されるものではないが、例えば、血液に含まれる細胞（Ｔ細胞等）、幹細胞（ＥＳ細胞、ｉＰＳ細胞、間葉系幹細胞等）があげられる。培地も、生体の細胞に応じて適切なものが選択されればよく、例えば、緩衝塩類溶液(Balanced Salt Solution：ＢＳＳ)を基本溶液として、種々のアミノ酸、ビタミン類及び血清等を加えて調製されたものがあげられる。また洗浄液も、特に限定されるものではなく、ＰＢＳ（Phosphate Buffered Salts）、ＴＢＳ（Tris-Buffered Saline）等の緩衝液、又は生理食塩水があげられる。また剥離液としては、例えば、トリプシン、ＥＤＴＡ液を適用することができる。
キット１２の複数の医療用バッグ１８には、細胞液を収容した細胞液バッグ１８Ａと、洗浄液を収容した洗浄液バッグ１８Ｂと、培地を収容した培地バッグ１８Ｃとが含まれる。さらに、キット１２は、複数の医療用バッグ１８として空のバッグを有し、この空のバッグには、増殖処理において廃棄される液体が流入する廃液バッグ１８Ｄと、増殖処理において得られた細胞（及び他の液体）を回収する回収バッグ１８Ｅとが含まれる。また医療用バッグ１８には、剥離液を収容した剥離液バッグ１８Ｆが別に用意される。剥離液バッグ１８Ｆは、増殖処理の過程で、作業者により、先に接続された医療用バッグ１８（例えば、細胞液バッグ１８Ａ）と交換される。
細胞液バッグ１８Ａ、洗浄液バッグ１８Ｂ、培地バッグ１８Ｃ等は、図示しない無菌接合装置を用いて、各々のチューブ１６の端部と無菌的に接合される。又は各医療用バッグ１８は、各々のチューブ１６の端部に離脱不能に固着されており、キット１２内の無菌性を確保する構造であってもよい。或いは、キット１２が、チューブ１６と各医療用バッグ１８との間を着脱自在に接続する接続構造（不図示）を適用してもよい。
キット１２のバイオリアクタ２１は、特に限定されないが、表面積の大きい培養基材を用いることが好ましく、例えば、中空糸を有する構造を適用するとよい。具体的には、バイオリアクタ２１は、複数（例えば、１万本以上）の中空糸２４と、複数の中空糸２４を収容する主空間２６ａを有する円筒状の容器２６とを備える。
複数の中空糸２４は、その延在方向に沿って貫通する内腔（不図示）を有し、内腔を構成する中空糸２４の内周面において細胞を接着させて培養する。各中空糸２４は、容器２６の軸方向に沿って収容され、両端部が図示しない保持壁により保持されている。内腔の直径は、例えば、２００μｍ程度に形成され、保持壁の軸方向両側の端部空間２６ｂに連通している。
また、各中空糸２４は、当該中空糸２４の外側（主空間２６ａ）と内腔との間を連通する図示しない細孔を複数有する。各細孔は、細胞やタンパク質を透過させない一方で、溶液や低分子の物質を透過させることが可能な大きさに形成されている。細孔の直径は、例えば０．００５μｍ～１０μｍ程度に設定される。これにより、中空糸２４の内周面に接着した細胞には、細孔を介して培地、所定のガス成分等が供給される。以下、主に中空糸２４の内腔に液体を流通する構成をＩＣ（intra capillary）ともいい、主に中空糸２４の外側に液体を流通する構成をＥＣ（extra capillary）ともいう。
中空糸２４を構成する材料は、特に限定されず、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリテロラフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテート、セルローストリアセテート、再生セルロース等の高分子材料があげられる。
容器２６は、各中空糸２４を略直線状に延在させて収容可能な軸方向長さを有する。容器２６は、チューブ１６にそれぞれ接続される４つの端子２８（第１ＩＣ端子２８ａ、第２ＩＣ端子２８ｂ、第１ＥＣ端子２８ｃ、第２ＥＣ端子２８ｄ）を備える。第１ＩＣ端子２８ａは容器２６の一端に設けられ、一端側の端部空間２６ｂに連通している。第２ＩＣ端子２８ｂは容器２６の他端に設けられ、他端側の端部空間２６ｂに連通している。第１ＥＣ端子２８ｃは、容器２６の外周面上の他端側近傍位置に設けられ、他端寄りの主空間２６ａに連通している。第２ＥＣ端子２８ｄは、容器２６の外周面上の一端側近傍位置に設けられ、一端寄りの主空間２６ａに連通している。
キット１２の複数のチューブ１６は、細胞液バッグ１８Ａとカセット１０間をつなぐ細胞液チューブ１６Ａ、洗浄液バッグ１８Ｂとカセット１０間をつなぐ洗浄液チューブ１６Ｂ、培地バッグ１８Ｃとカセット１０間をつなぐ培地チューブ１６Ｃ、廃液バッグ１８Ｄとカセット１０間をつなぐ廃液チューブ１６Ｄ、回収バッグ１８Ｅとカセット１０間をつなぐ回収チューブ１６Ｅ、バイオリアクタ２１の第１ＩＣ端子２８ａとカセット１０間をつなぐ第１ＩＣチューブ１６Ｆ、バイオリアクタ２１の第２ＩＣ端子２８ｂとカセット１０間をつなぐ第２ＩＣチューブ１６Ｇ、バイオリアクタ２１の第１ＥＣ端子２８ｃとカセット１０間をつなぐ第１ＥＣチューブ１６Ｈ、及びバイオリアクタ２１の第２ＥＣ端子２８ｄとカセット１０間をつなぐ第２ＥＣチューブ１６Ｉを有する。
第１ＥＣチューブ１６Ｈの途中位置には、所定のガス成分を液体（培地）に混合するガス交換器２９が設けられている。例えば、混合するガス成分としては、自然界の空気の混合比に近い成分（窒素Ｎ2：７５％、酸素Ｏ2：２０％、二酸化炭素ＣＯ2：５％）があげられる。
ガス交換器２９の構造は、特に限定されず、バイオリアクタ２１と同様に、複数の中空糸２９ｂを容器２９ａ内に設けたものを適用することができる。つまり、ガス交換器２９は、第１ＥＣチューブ１６Ｈを流通する液体を中空糸２９ｂの内腔に導き、この中空糸２９ｂ内の移動中に容器２９ａ内（中空糸２９ｂの外側の空間）に供給されたガス成分を、中空糸２９ｂの細孔を介して液体に混合させる。
そして、キット１２の一部品であるカセット１０は、上記の各チューブ１６が予め接合されることで、各医療用バッグ１８の細胞液、洗浄液、培地、剥離液を、別の医療用バッグ１８又はバイオリアクタ２１に流通させる中継部として機能する。このカセット１０は、細胞増殖装置１５にキット１２をセットする際に、細胞増殖装置１５内の図示しないカセット配置部に取り付けられ、増殖処理におけるチューブ１６の配線作業を簡略化させる。
図２に示すように、本実施形態に係るカセット１０は、複数のチューブ１６が直接接続される軟質なカセット本体４０と、このカセット本体４０を保持して細胞増殖装置１５に固定される硬質なフレーム５０とで構成されている。
カセット本体４０は、略長方形を呈すると共に、可撓性を有する薄肉のシート状に形成されている。カセット本体４０は、樹脂材料からなる２つの樹脂シート４２を厚さ方向に重ねて接合（溶着）することで形成される。一対の樹脂シート４２の接合では、溶着用の金型に形成された溝に沿うように当該一対の樹脂シート４２間に気体を給排気することで、樹脂シート４２がそれぞれ断面半円状に隆起した流路壁４５となりその内側に流路４４が形成される。樹脂シート４２を構成する材料は、液体の圧力によって変形可能な柔軟性を有していれば、特に限定されず、例えば、塩化ビニル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂等を適用するとよい。カセット本体４０の表面にはエンボス加工が施され、微小な凹凸が形成されていてもよい。カセット本体４０の外縁４１には、複数のチューブ１６と流路４４の間を接続する複数のコネクタ６０が設けられている。
一方、フレーム５０は、カセット本体４０よりも硬質な（弾性率が大きい）樹脂材料により構成され、カセット本体４０を収容する収容空間５２を有する薄い凹形状に形成されている。このフレーム５０を構成する材料も、特に限定されず、例えば、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリスルホン、ポリアリレート、メタクリレート－ブチレン－スチレン共重合体等の熱可塑性樹脂を適用するとよい。
フレーム５０は、カセット本体４０よりも一回り大きな略長方形状の覆い部５４と、覆い部５４の外周から覆い部５４の直交方向に短く突出するサイド部５６とを有する。サイド部５６は、覆い部５４の外周を全周にわたって周回している。フレーム５０は、覆い部５４と反対側でサイド部５６に囲われた開口５２ａを介して収容空間５２を開放しており、カセット本体４０の一方の面を露出させる。また、フレーム５０は、サイド部５６の上辺及び右辺から各々延出して、サイド部５６から所定間隔離れたチューブ１６を保持する保持フレーム５８を有する。サイド部５６においてカセット本体４０の各コネクタ６０に対応する箇所には、各コネクタ６０を配置及び保持する係止部７０が設けられている。コネクタ６０及び係止部７０は、カセット本体４０を係止する係止機構６８を構成している。
係止機構６８は、略長方形状のカセット１０の四辺にそれぞれ設けられる。これによりフレーム５０はシート状のカセット本体４０を張った状態で保持して、流路４４を面方向に沿って良好に延在させる。
そして、カセット１０は、カセット本体４０及びフレーム５０が一体化され、且つカセット本体４０の面方向を重力方向（上下方向）に沿った立位姿勢にして細胞増殖装置１５内にセットされる。すなわち細胞増殖装置１５内において、カセット１０は、図３に示す上下の向きで細胞増殖装置１５のカセット配置部に固定される。なお図３中のカセット１０は、細胞増殖装置１５に取り付けた状態における覆い部５４側（細胞増殖装置１５のタッチパネル１３４側）から見た姿勢であり、説明の便宜のためにフレーム５０を省いてカセット本体４０だけを図示している。
具体的には、カセット本体４０の外縁４１は、第１短辺４１ａ（図中の左辺）、第２短辺４１ｂ（図中の右辺）、第１長辺４１ｃ（図中の上辺）、及び第２長辺４１ｄ（図中の下辺）により構成される。細胞液チューブ１６Ａ、洗浄液チューブ１６Ｂ及び培地チューブ１６Ｃは、第１長辺４１ｃに接続されている。廃液チューブ１６Ｄ、回収チューブ１６Ｅ、第１ＩＣチューブ１６Ｆ、第２ＩＣチューブ１６Ｇ、第１ＥＣチューブ１６Ｈ及び第２ＥＣチューブ１６Ｉは、第２短辺４１ｂに接続されている。
また、細胞増殖システム２３は、セット状態で、カセット１０の側方近傍位置に４つのポンプ３０を配置する。すなわち、細胞増殖装置１５は、セット状態で、第１短辺４１ａの近傍に配置される第１ポンプ３０ａと、第１長辺４１ｃの近傍に配置される第２ポンプ３０ｂ及び第３ポンプ３０ｃと、第２長辺４１ｄの近傍に配置される第４ポンプ３０ｄとを有する。
キット１２（カセット１０）は、第１～第４ポンプ３０ａ～３０ｄに対応する閉じたチューブ１６として、第１ポンプ用チューブ１６Ｊを第１短辺４１ａに接続し、第２ポンプ用チューブ１６Ｋ及び第３ポンプ用チューブ１６Ｌを第１長辺４１ｃに接続し、第４ポンプ用チューブ１６Ｍを第２長辺４１ｄに接続している。第１～第４ポンプ用チューブ１６Ｊ～１６Ｍは、その円弧状に折り返す部分が第１～第４ポンプ３０ａ～３０ｄの円形状の被巻掛部に回り込むように配置される。
第１～第４ポンプ３０ａ～３０ｄは、回り込んでいる各ポンプ用チューブ１６Ｊ～１６Ｍをしごくように回転することで、内部の液体に流動力を付与する。第１ポンプ３０ａは後記のＩＣ用ルート４４Ａに液体を流動させ、第２ポンプ３０ｂは後記のＥＣ用ルート４４Ｂに液体を流動させる。また、第３ポンプ３０ｃはＥＣ用ルート４４Ｂの液体を循環させ、第４ポンプ３０ｄはＩＣ用ルート４４Ａの液体を循環させる。
細胞増殖システム２３は、セット状態で、カセット本体４０の第２長辺４１ｄの近傍位置に気泡センサ３２を配置する。このため、キット１２は、閉じたチューブ１６としてセンサ用チューブ１６Ｎを第２長辺４１ｄに接続しており、セット状態で、このセンサ用チューブ１６Ｎが気泡センサ３２に対向配置される。
さらに、細胞増殖システム２３は、セット状態で、細胞液チューブ１６Ａ、洗浄液チューブ１６Ｂ、培地チューブ１６Ｃの各々に外側クランプ３４を配置する。各外側クランプ３４は、細胞増殖装置１５の制御下に、それぞれのチューブ１６の流路を開閉する。またさらに、細胞増殖システム２３は、セット状態で、カセット本体４０に設けられた所定の流路４４を開閉する複数の内側クランプ３５を有する。
上記したように、カセット本体４０の外縁４１の内側には、面方向に沿って延在する所定形状の流路４４が形成されている。またカセット本体４０は、流路４４に連通する複数の圧力被検出部４８、液位被検出部８０、逆止弁部９０、及び流路４４と共に構成される複数の流路被開閉部１００、複数のパラメータ被検出部１１０をシート上に備える。
流路４４は、詳細な説明は省略するが、第１及び第２ＩＣチューブ１６Ｆ、１６Ｇと共に中空糸２４の内腔に液体を供給するＩＣ用ルート４４Ａと、第１及び第２ＥＣチューブ１６Ｈ、１６Ｉと共に中空糸２４の外側（主空間２６ａ）に液体を供給するＥＣ用ルート４４Ｂとを構成している。特にバイオリアクタ２１に培地を供給する際には、複数の外側クランプ３４及び複数の内側クランプ３５の各々が適宜開放又は閉塞されることで、ＩＣ用ルート４４Ａ及びＥＣ用ルート４４Ｂは図４に概略的に示す形態となる。
ＩＣ用ルート４４Ａは、第１ＩＣチューブ１６Ｆに連通する第１ＩＣポート路４４Ａ１、及び第２ＩＣチューブ１６Ｇに連通する第２ＩＣポート路４４Ａ２をカセット本体４０内に有する。そして、ＩＣ用ルート４４Ａは、バイオリアクタ２１（中空糸２４内）、第１及び第２ＩＣポート路４４Ａ１、４４Ａ２、第１及び第２ＩＣチューブ１６Ｆ、１６Ｇとの間で液体を循環する循環回路４６Ａを形成している。
ＥＣ用ルート４４Ｂは、第１ＥＣチューブ１６Ｈに連通する第１ＥＣポート路４４Ｂ１、及び第２ＥＣチューブ１６Ｉに連通する第２ＥＣポート路４４Ｂ２をカセット本体４０内に有する。そして、ＥＣ用ルート４４Ｂは、バイオリアクタ２１（中空糸２４外）、第１及び第２ＥＣポート路４４Ｂ１、４４Ｂ２、第１及び第２ＥＣチューブ１６Ｈ、１６Ｉとの間で液体を循環する循環回路４６Ｂを形成している。
図３に戻り、圧力被検出部４８は、ＩＣ用ルート４４Ａ及びＥＣ用ルート４４Ｂにおける各ポンプ３０の下流側に設けられる。圧力被検出部４８は、細胞増殖装置１５に設けられた圧力センサ３６に対向配置されることで、流路４４の圧力を検出させる。また、液位被検出部８０は、ＩＣ用ルート４４Ａに設けられ、流動する液体を貯留空間８０ａに一時的に貯留してＩＣ用ルート４４Ａに液体を流出すると共に、液体とは別ルートに気体を流出させる。この液位被検出部８０は、細胞増殖装置１５に設けられた液位センサ３７（上部センサ３７ａ、下部センサ３７ｂ）に対向配置され、内部に貯留される液体の液位を検出させる。逆止弁部９０は、この気体を流出させるルートに設けられ、このルートから液位被検出部８０への気体又は液体の流入を規制する。
流路被開閉部１００は、複数の切り欠き１０２により構成され、細胞増殖装置１５の複数の内側クランプ３５に各々配置される。内側クランプ３５は、切り欠き１０２に挿入される変位体３５ａ及び固定体３５ｂを有し、変位体３５ａを固定体３５ｂに近接させることで所定の流路４４を閉塞し、変位体３５ａを固定体３５ｂから離間させることで所定の流路４４を開放する。流路被開閉部１００の流路４４には、上記の気体の流出ルート、ＩＣ用ルート４４Ａ、ＥＣ用ルート４４Ｂから廃液バッグ１８Ｄに向かう廃液ルート４４Ｃ、ＩＣ用ルート４４Ａから回収バッグ１８Ｅに向かう回収ルート４４Ｄ及び第２ＩＣポート路４４Ａ２がある。
パラメータ被検出部１１０は、バイオリアクタ２１を流動する液体の細胞の培養に関するパラメータを検出可能としたものである。細胞の培養に関するパラメータとしては、例えば、流路４４を流動する液体の溶存酸素量、ｐＨ、グルコース量、溶存二酸化炭素量、乳酸量があげられる。溶存酸素量、ｐＨ、グルコース量は、細胞に供給する培養環境のパラメータに相当する。溶存二酸化炭素量、乳酸量は、細胞の代謝によって生じるパラメータに相当する。１つのパラメータ被検出部１１０は、これら５種類のパラメータのうちいずれか１つを検出可能としている。
すなわち、細胞増殖システム２３は、カセット１０に設けられたパラメータ被検出部１１０と、細胞増殖装置１５に設けられた光学センサ１２０とにより、細胞の培養時に細胞に関するパラメータを検出する培養パラメータ検出部１２２を構成している。細胞増殖システム２３（細胞増殖装置１５）は、培養パラメータ検出部１２２の検出結果に基づきバイオリアクタ２１に供給する培地やガス成分の量を調整する（フィードバックする）。
そして、本実施形態では、パラメータ被検出部１１０は、第２ＥＣポート路４４Ｂ２に複数（３つ）設けられて、それぞれ異なる種類のパラメータを検出する構成となっている。これらのうちの１つは乳酸量を検出する乳酸被検出部１１０ａとなっており、これらのうちの別の１つはグルコース量を検出するグルコース被検出部１１０ｂとなっている。３つのパラメータ被検出部１１０は、第２ＥＣポート路４４Ｂ２の延在方向に沿って等間隔に並設されている。なお、パラメータ被検出部１１０は、乳酸被検出部１１０ａのみが設けられていてもよく、５種類のパラメータ全てを検出するため５つ設けられていてもよい。また、パラメータ被検出部１１０は、第２ＥＣポート路４４Ｂ２に設けられることに限定されず、他の流路４４（例えば、第２ＩＣポート路４４Ａ２）に設けられていてもよい。
図５Ａに示すように、各パラメータ被検出部１１０は、蛍光チップ１１２（チップ１１１）を有し、セット状態で、光学センサ１２０の対向位置にそれぞれ配置される。蛍光チップ１１２は、液体に含まれる所定の物質（酸素、Ｈ+、ＯＨ-、グルコース、二酸化炭素、乳酸のいずれか）に反応して呈色するように構成される。各光学センサ１２０は、細胞増殖装置１５の制御部１３６の制御下に、蛍光チップ１１２の特性に応じた波長の測定光を各蛍光チップ１１２に出射して、蛍光チップ１１２から生じる励起光を受光する。これにより光学センサ１２０は、蛍光チップ１１２の呈色度合に基づく検出信号を制御部１３６に送信する。
具体的には図５Ｂに示すように、各パラメータ被検出部１１０は、流路４４内に設けられる上記の蛍光チップ１１２と、カセット本体４０に形成され蛍光チップ１１２を収容する膨出部１１６とを有する。蛍光チップ１１２は、カセット本体４０を構成する一対の樹脂シート４２において細胞増殖装置１５の配置面１５ａに接触する樹脂シート４２ａ（覆い部５４側の樹脂シート４２ｂとは反対側）に接合されている。
蛍光チップ１１２は、細胞の培養に関する所定のパラメータ（溶存酸素量、ｐＨ、グルコース量、溶存二酸化炭素量、乳酸量）を光学測定するために適宜の積層構造をとり得る。蛍光チップ１１２（積層構造）の所定の層は、培地に含まれる所定の物質に反応して呈色する被検出層となっている。例えば、乳酸被検出部１１０ａの蛍光チップ１１２ａの被検出層には、ラクテートデヒドロゲナーゼ（ＬＤＨ）、ペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）等の染色剤が適用される。また例えば、グルコース被検出部１１０ｂの蛍光チップ１１２ｂの被検出層には、グルコースオキシダーゼ（ＧＯＤ）、ペルオキシダーゼ（ＰＯＤ）、グルコースデヒドロゲナーゼ（ＧＤＨ）等を主に有する染色剤が適用される。
また、細胞増殖装置１５において培養パラメータ検出部１２２を構成する部分には、光学センサ１２０と、配置凹部１２４とが設けられている。光学センサ１２０は、蛍光チップ１１２の構成（パラメータ）に基づき所定波長の測定光を出射する発光部１２０ａと、蛍光チップ１１２から生じる励起光を受光する受光部１２０ｂとを有する。例えば、乳酸被検出部１１０ａに対向する光学センサ１２０（光学センサ１２１Ａ）は、蛍光チップ１１２ａの励起光を受光して乳酸量に関わる検出信号を制御部１３６に出力する。同様に、グルコース被検出部１１０ｂに対向する光学センサ１２０（光学センサ１２１Ｂ）は、蛍光チップ１１２ｂの励起光を受光してグルコース量に関わる検出信号を制御部１３６に出力する。
なお、細胞に関わるパラメータ（培地に含まれる乳酸量、グルコース量）の検出手段は、蛍光チップ１１２及び光学センサ１２０を用いた光学測定に限定されず、種々の検出手段を採用し得る。例えば、細胞増殖システム２３は、別の検出手段として、酵素に反応した物質が生じる電子（電流値）を検出する酵素電極法を採用することができる。この場合、パラメータ被検出部１１０は、蛍光チップ１１２に代えて酵素を有する電極（不図示）を備え、セット状態で、この電極に対して細胞増殖装置１５の端子が接続される構成を採ればよい。
配置凹部１２４は、細胞増殖装置１５の配置面１５ａから所定の深さ（膨出部１１６の突出量よりも短い寸法）に形成され、その底部に光学センサ１２０を有する。配置凹部１２４は、カセット１０のセット時に、カセット本体４０（樹脂シート４２ａ）の膨出部１１６を案内可能とし、膨出部１１６の平坦部を底部に配置及び接触させる。
図１に戻り、キット１２が取り付けられる細胞増殖装置１５は、箱状の装置本体１３０と、キット１２の各医療用バッグ１８を保持するスタンド１３２とを備える。また、装置本体１３０の外面には、増殖処理を行う際の操作や表示を行うタッチパネル１３４（表示操作部）が設けられる。さらに、装置本体１３０の内部には、カセット１０を立位姿勢で固定し、またバイオリアクタ２１を適宜の高さ位置に保持するカセット配置部（不図示）と、細胞増殖システム２３の動作を制御する上記の制御部１３６とが設けられている。
制御部１３６は、図示しないプロセッサ、入出力インタフェースを有すると共にメモリ１３６ａを有し、メモリ１３６ａに記憶されたプログラム（不図示）をプロセッサが実行することで、増殖処理においてポンプ３０、外側クランプ３４、内側クランプ３５等を適宜動作させる。また制御部１３６は、細胞の培養時に、プログラムの実行下に図６に示すような機能部を構築して、各光学センサ１２０から検出信号を受信し、その検出結果に基づきポンプ３０の駆動を調整（フィードバック制御）する。
詳細には、制御部１３６の内部には、入力情報取得部１４０、乳酸量測定制御部１４２、乳酸量算出部１４４、培地供給量算出部１４６、細胞数算出部１４８、ポンプ制御部１５０、グルコース量測定制御部１５２及びグルコース量算出部１５４が構築される。
入力情報取得部１４０は、タッチパネル１３４に接続され、タッチパネル１３４を操作した際の作業者の指示情報を受信してメモリ１３６ａに記憶する。この指示情報には、細胞の状態（細胞数）と乳酸量との関係を示す検量情報Ａが含まれる。制御部１３６は、図示しない表示制御部により適宜の案内画像をタッチパネル１３４に表示し、この案内画像に応じて作業者により入力された検量情報Ａをメモリ１３６ａに記憶する。また、検量情報Ａは、図示しないインターネット等を介してダウンロードすることでメモリ１３６ａに記憶される形でもよい。
ここで、検量情報Ａとは、乳酸量と細胞数との関係を示すマップ情報（又は回帰分析した近似式）として構築される。この検量情報Ａは、培養する目的の細胞をシャーレ（培養床）等に播種して培地を供給することで培養し、時間経過に伴って増殖していく細胞数と、シャーレ内の細胞から放出される乳酸量を測定することで得られる。なお、検量情報Ａは、目的の細胞の検量情報Ａが予め分かっている場合には事前試験を実施しなくてもよい。例えば、ＤＮＡ等が異なる細胞でも、培養中に放出される乳酸量と、増殖する細胞数との関係に殆ど違いがみられないような細胞を培養する場合には、事前に提供された検量情報Ａを用いてもよい。また例えば、細胞増殖システム２３において同じ細胞を複数回培養する場合には、２回目以降は１回目と同じ検量情報Ａを用いてよい。
乳酸量測定制御部１４２は、光学センサ１２１Ａに接続され、光学センサ１２１Ａによる乳酸被検出部１１０ａの光学測定を適宜のタイミングで実施する。乳酸量の検出タイミングは、特に限定されるものでないが、例えば、数秒単位又は数分単位で実施するとよい。乳酸量測定制御部１４２は、乳酸被検出部１１０ａを光学測定した検出信号（励起光の光量の情報）を受信すると、その情報を乳酸量に関わる情報としてメモリ１３６ａに記憶し、また乳酸量算出部１４４に出力する。
乳酸量算出部１４４は、予め保有する適宜の算出式又は検量線の情報を用いて、乳酸量測定制御部１４２が取得した乳酸量に関わる情報から乳酸量を算出する。乳酸量の算出では、励起光の光量の情報から吸光度を算出し、吸光度から乳酸量を算出するとよい。また乳酸量算出部１４４は、培地の種類、他のパラメータ等に応じて算出過程の乳酸量に関して適宜の補正を実施するとよい。乳酸量算出部１４４は、算出した乳酸量をメモリ１３６ａに記憶すると共に、細胞数算出部１４８に出力する。
ここで、本実施形態に係る細胞増殖システム２３は、細胞の培養（培養工程）時に、ＥＣ用ルート４４Ｂから培地の一部を廃液ルート４４Ｃに導いて培地を廃液している（図４参照）。そのため、培地に含まれる乳酸も培地と共にＥＣ用ルート４４Ｂから廃棄されることになり、バイオリアクタ２１を流動する培地に含まれる乳酸量は、実際の細胞数と一致しなくなる。そのため、乳酸量算出部１４４は、細胞数の算出時に、廃棄される乳酸量を勘案して乳酸量を補正する処理を行う。
具体的には、制御部１３６は、培地供給量算出部１４６を有し、培地バッグ１８Ｃからバイオリアクタ２１に供給される培地の供給量を算出する。循環回路４６Ａ、４６Ｂを循環している培地に対して新たに供給される培地の供給量を認識すれば、廃液ルート４４Ｃに流出（オーバーフロー）される培地の流出量を推定できるからである。このため、培地供給量算出部１４６は、培地の細胞増殖装置１５に設けられたポンプ３０の回転速度を検出するエンコーダ３１の検出信号、上記の圧力センサ３６の検出信号等を取得し、適宜の計算式を用いてこれらの情報から培地の供給量を算出する。培地の供給量は、制御部１３６によるポンプ３０の駆動制御において算出している値を活用してもよい。
乳酸量算出部１４４は、培地供給量算出部１４６から算出された培地の供給量を受けると、培地の排出量に換算し、さらに培地の排出量に基づき廃液ルート４４Ｃに流出する乳酸量を補正する。例えば、循環している培地の全体量は概ね一定であり、その循環から流出する培地に含まれる乳酸も培地の流出量に合わせて排出されると言える。ただし時間経過にともない培地に対する乳酸量（濃度）は高まるので、乳酸量算出部１４４は、培地の流出量と乳酸の濃度に基づき流出する乳酸量を算出し、培地の流出量に応じた乳酸量の流出分を加える補正処理を行う。これにより培養工程時における乳酸の総量を良好に算出することができる。なお培養工程において培地を廃液しない構成では、乳酸量と細胞数が概ね一致すると言えるので、この補正処理を実施しなくてもよい。
一方、細胞数算出部１４８は、乳酸量算出部１４４で算出された乳酸量と、入力情報取得部１４０により保有される検量情報Ａとに基づき細胞数を算出する。すなわち検量情報Ａは、乳酸量と細胞数の関係を示す情報であるため、制御部１３６は、乳酸量を算出すれば細胞数を円滑に導出することができる。
バイオリアクタ２１内で培養される細胞は、細胞分裂により増殖するため、図７のグラフに示すように、例えば、時間経過（日数経過）に伴い指数関数的に増加していく。細胞数算出部１４８は、培養工程において、乳酸量に基づき細胞数をリアルタイムに監視（算出）することができる。細胞数算出部１４８は、算出した細胞数の情報をメモリ１３６ａに記憶すると共に、ポンプ制御部１５０に出力する。
図６に戻り、ポンプ制御部１５０は、培養工程において、細胞数算出部１４８が算出した細胞数に基づき培地の目標供給量を設定して、細胞増殖装置１５のポンプ３０の駆動制御を制御する。また、ポンプ制御部１５０は、ポンプ３０の駆動制御時に、培地供給量算出部１４６による培地の供給量を取得して目標供給量に近づくようにフィードバック制御を行う構成であるとよい。
また、本実施形態に係るポンプ制御部１５０は、培地の目標供給量の設定において、乳酸量に基づく細胞数の算出結果だけでなく、グルコース量の算出結果を用いて目標供給量を設定する。このため、制御部１３６は、グルコース量測定制御部１５２及びグルコース量算出部１５４によりグルコース量を算出し、ポンプ制御部１５０に出力する。
グルコース量測定制御部１５２は、光学センサ１２１Ｂに接続され、光学センサ１２１Ｂによるグルコース被検出部１１０ｂの光学測定を適宜のタイミングで実施する。グルコース量測定制御部１５２は、グルコース被検出部１１０ｂを光学測定した検出信号（励起光の光量の情報）を受信すると、その情報をグルコース量に関わる情報としてメモリ１３６ａに記憶し、またグルコース量算出部１５４に出力する。
グルコース量算出部１５４は、予め保有する適宜の算出式又は検量線の情報を用いて、グルコース量測定制御部１５２が取得したグルコース量に関わる情報からグルコース量を算出する。
そして、ポンプ制御部１５０は、細胞数算出部１４８から入力された細胞数、及びグルコース量算出部１５４から入力されたグルコース量に基づき、培地の目標供給量を設定する。例えば、ポンプ制御部１５０は、グルコース量が予め保有する上限閾値Ｔｕ以上となった場合に、算出した細胞数に関わらず（グルコース量を優先して）培地の目標供給量を低く設定する。またポンプ制御部１５０は、グルコース量が予め保有する下限閾値Ｔｌ以下となった場合に、算出した細胞数に関わらず培地の目標供給量を高くするように設定する。
一方、グルコース量が上限閾値Ｔｕより低く、下限閾値Ｔｌより高い場合に、ポンプ制御部１５０は、細胞数に応じた目標供給量を設定する。例えば、ポンプ制御部１５０は、細胞数に対応するポンプ３０の回転速度（目標供給量）のマップ情報を予め保有しており、算出された細胞数に基づきポンプ３０の回転速度を設定する。
ここで、従来の細胞増殖システムの制御では、図７中の細い２点鎖線に示すように、時間経過（日数経過）に応じてポンプ３０の回転速度を段階的に増やすようにしていた。このため、実際の細胞数に対して培地を多く供給するように設定しており、培地を無駄に使用していた。
これに対し、本実施形態に係る細胞増殖システム２３は、細胞の培養工程において、算出した細胞数に基づき細胞数に合った目標供給量で培地を供給する。すなわち図７中の太い２点鎖線に示すように、細胞数の増加に沿って培地の目標供給量をリアルタイムに増加させることで、従来の培地の目標供給量に比べて培地の無駄を抑制することができる。
本実施形態に係る生体成分処理システム２２（細胞増殖システム２３）及び生体成分処理装置１４（細胞増殖装置１５）は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下その動作について説明する。
図１に示すように、細胞増殖システム２３の増殖処理では、作業者が細胞増殖装置１５内にカセット１０を含むキット１２の一部を挿入する。また作業者は、細胞増殖装置１５のポンプ３０、気泡センサ３２、外側クランプ３４にキット１２の適宜のチューブ１６を配置する。さらにカセット１０の配置時には、内側クランプ３５に流路被開閉部１００が配置されると共に、光学センサ１２０（配置凹部１２４）にパラメータ被検出部１１０が配置される。これにより、カセット１０は、図３に示すように、その面方向が重力方向に沿った姿勢となって細胞増殖装置１５にセットされる。さらに、キット１２の各医療用バッグ１８も、作業者によりスタンド１３２に吊り下げられる。
上記のセット後に、増殖処理では、プライミング工程、培地置き換え工程、播種工程、培養工程、剥離工程及び回収工程を順次実施する。プライミング工程では、洗浄液バッグ１８Ｂの洗浄液を、カセット１０内で２つのルート（ＩＣ用ルート４４Ａ、ＥＣ用ルート４４Ｂ）に流通させ、所定のチューブ１６、バイオリアクタ２１、カセット本体４０の各ルートに存在する気体を除去する。また除去する気体を廃液バッグ１８Ｄに導く。培地置き換え工程では、プライミング工程と同様に、所定のチューブ１６、バイオリアクタ２１、カセット本体４０の各ルートに培地バッグ１８Ｃの培地を導き、培地で満たす。
さらに培地置き換え工程後の播種工程では、細胞液バッグ１８Ａの細胞液を、ＩＣ用ルート４４Ａを介してバイオリアクタ２１の中空糸２４の内腔に供給しつつ、ＥＣ用ルート４４Ｂに存在する培地を循環させてガス成分をバイオリアクタ２１に供給する。
そして、播種工程後の培養工程では、図４に示すように、ＩＣ用ルート４４Ａ及びＥＣ用ルート４４Ｂの両方から培地を供給してバイオリアクタ２１内に播種された細胞を培養する。この培養工程は、他の工程に比べて長時間（例えば数日間）実施することにより、中空糸２４の内周面の細胞を増殖させる。なお、細胞増殖システム２３は、培養工程においてＩＣ用ルート４４Ａを用いずに、ＥＣ用ルート４４Ｂから培地を供給する動作を行ってもよい。
培養工程時に、細胞増殖システム２３は、培地に含まれる乳酸やグルコースに基づき培地の供給を制御する。詳細には、図８に示す処理手順で細胞培養方法を実施する。
細胞培養方法において、細胞増殖システム２３の作業者は、目的の細胞についてシャーレ等を用いて事前培養を行う（ステップＳ１０：事前試験ステップ）。すなわち、作業者は、シャーレに対して細胞の播種及び培地の供給を行い、時間経過に伴って増殖した細胞数と、その細胞が生じる乳酸量とを検出し、培養した細胞に関して乳酸量と細胞数との関係を示す検量情報Ａを作成する。
事前試験ステップの後、細胞増殖装置１５は、作業者により得られた検量情報Ａが登録及び設定される（ステップＳ１１：検量情報取得ステップ）。この際、入力情報取得部１４０は、適宜の画面を表示して作業者による検量情報Ａの入力を案内する。なおステップＳ１０、Ｓ１１（培養工程実施前の処理）は他の工程（プライミング工程、培地置き換え工程、播種工程）の実施前に行うことができる。
そして、細胞増殖装置１５は、作業者の操作指示に基づき培地バッグ１８Ｃからバイオリアクタ２１に培地を供給する培養工程を開始する。乳酸量測定制御部１４２は、光学センサ１２１Ａの動作を制御してキット１２の乳酸被検出部１１０ａに対し光学測定を行う（ステップＳ１２：測定ステップ）。これにより乳酸量測定制御部１４２は、光学センサ１２１Ａが検出した検出信号（乳酸に関わる情報）を取得し、この情報をメモリ１３６ａに記憶する。
次に、制御部１３６の乳酸量算出部１４４は、取得した乳酸に関わる情報から乳酸量を算出する（ステップＳ１３：乳酸量算出ステップ）。この乳酸量算出時に、乳酸量算出部１４４は、上記したように廃液ルート４４Ｃに流出する培地の流出量（培地バッグ１８Ｃから循環回路４６Ａ、４６Ｂに供給される培地の供給量）に基づき廃棄される乳酸量を算出し、全体の乳酸量を補正する。
その後、制御部１３６の細胞数算出部１４８は、算出された乳酸量と、予め記憶された検量情報Ａとに基づき細胞数を算出する（ステップＳ１４：細胞数算出ステップ）。
制御部１３６のポンプ制御部１５０は、算出された細胞数に基づき培地の目標供給量を設定し、この目標供給量に応じたポンプ３０の回転速度を算出してポンプ３０の動作を制御する（ステップＳ１５：動作制御ステップ）。上記したようにポンプ制御部１５０は、細胞数に基づく目標供給量の設定時に、グルコース量測定制御部１５２及びグルコース量算出部１５４により算出されたグルコース量を勘案して目標供給量を設定する。これにより細胞の代謝が変動しても、増殖した細胞数に対する培地の過不足をなくすことができる。
また、培養工程後の剥離工程では、ＩＣ用ルート４４Ａから剥離液を供給してバイオリアクタ２１内で培養された（増殖した）細胞を剥離する。また剥離工程におけるＥＣ用ルート４４Ｂでは、バイオリアクタ２１との間でガス成分を含む培地を循環させる。さらに、剥離工程後の回収工程では、ＩＣ用ルート４４Ａに培地を供給することで剥離工程において剥離した細胞をバイオリアクタ２１から流出させて回収バッグ１８Ｅに導く。この際ＥＣ用ルート４４Ｂでも培地及びガス成分を供給する。
以上の工程により、細胞増殖システム２３は、バイオリアクタ２１において培養した細胞を回収バッグ１８Ｅに良好に貯留していくことができる。なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、発明の要旨に沿って種々の改変が可能である。
上記の実施形態から把握し得る技術的思想及び効果について、以下に記載する。
本発明の第１の態様は、細胞を培養するための培地を流動可能な経路を有する生体成分用キット１２と、生体成分用キット１２がセットされて、培地の流動状態を制御する生体成分処理装置１４とを備える生体成分処理システム２２であって、生体成分処理装置１４は、培地に含まれる乳酸に関わる情報の測定を生体成分用キット１２に対して行う測定部（光学センサ１２１Ａ）と、測定部の測定により得られた乳酸に関わる情報と、予め記憶している検量情報Ａとに基づき培養中の細胞数を算出し、細胞数に基づき細胞への培地の供給を制御する制御部１３６とを有する。
上記の生体成分処理システム２２は、細胞の培養時に乳酸に関わる情報を測定して、乳酸に関わる情報に基づき細胞数を算出することで、リアルタイムに増殖していく細胞に対して培地を適切に供給することができる。これにより生体成分処理システム２２は、培地の無駄な使用を抑制して製造コストを大幅に低廉化させることができる。さらに生体成分処理システム２２は、細胞の増殖度合を良好に管理することが可能となり、培養により得られた培養物の品質を安定化させることができる。
また、制御部１３６は、乳酸に関わる情報に基づき乳酸量を算出し、乳酸量に対応する細胞数を検量情報Ａから導出する。生体成分処理システム２２は、このように乳酸量を算出することで、増殖時の細胞数をより良好に監視することができる。
また、生体成分用キット１２は、細胞を培養する処理部２０と、処理部２０から培地を流出させる廃液ルート４４Ｃとを有し、制御部１３６は、廃液ルート４４Ｃにおいて培地と共に流出する乳酸の流出量を算出して乳酸量を補正する。これにより、生体成分処理システム２２は、乳酸量を精度よく算出することが可能となり、より正確な細胞数を乳酸量から良好に導くことができる。
また、生体成分用キット１２は、処理部２０との間で培地を循環させる循環回路４６Ａ、４６Ｂと、循環回路４６Ａ、４６Ｂから培地を流出させる廃液ルート４４Ｃとを有し、制御部１３６は、循環回路４６Ａ、４６Ｂから流出する乳酸の流出量を算出する。これにより、生体成分処理システム２２は、循環回路４６Ａ、４６Ｂから流出する乳酸量を勘案して循環回路４６Ａ、４６Ｂの乳酸量を算出することができ、細胞数を一層精度よく推定することができる。
また、検量情報Ａは、細胞の培養の実施前に、生体成分処理装置１４への作業者の入力操作に基づき予め設定される。これにより、作業者が設定した検量情報Ａに基づき乳酸に関わる情報から細胞数を算出することができ、一層安定的に細胞数を監視することができる。
また、生体成分処理装置１４は、培地に含まれるグルコースに関わる情報の測定を生体成分用キット１２に対して行うグルコース測定部（光学センサ１２１Ｂ）を有し、制御部１３６は、グルコース測定部の測定により得られたグルコースに関わる情報に基づきグルコース量を算出し、グルコース量に基づき細胞への培地の供給を制御する。これにより、生体成分処理システム２２は、グルコース量に基づく供給量で培地を細胞に供給することができ、増殖した細胞に対するグルコースの不足を抑制することが可能となる。
また、制御部１３６は、グルコース量が上限閾値Ｔｕ以上の場合に、細胞数に関わらず培地の目標供給量を低くする一方で、グルコース量が下限閾値Ｔｌ以下の場合に、細胞数に関わらず培地の目標供給量を高くする。これにより生体成分処理システム２２は、検出したグルコース量に応じた制御を優先することになり、例えば細胞の代謝が変化して、増殖した細胞数に対しグルコースの過不足が生じそうになったとしても培地を適切に供給することができる。
また、生体成分用キット１２は、培地を収容した医療用バッグ１８と処理部２０との間に設けられ生体成分処理装置１４にセットされる生体成分用カセット１０を有し、生体成分用カセット１０は、培地が流通する流路４４を有すると共に、培地に含まれる乳酸に反応する乳酸被検出部１１０ａを流路４４の途上に有し、測定部（光学センサ１２０）は、生体成分用カセット１０のセット状態で、乳酸被検出部１１０ａに対向配置されて当該乳酸被検出部１１０ａに対して測定を行う。これにより、生体成分処理システム２２は、乳酸に関わる情報を良好に測定させることができる。
また、本発明の第２の態様は、細胞を培養するための培地を流動可能な経路を有する生体成分用キット１２がセットされ、培地の流動状態を制御する生体成分処理装置１４であって、当該生体成分処理装置１４は、培地に含まれる乳酸に関わる情報の測定を生体成分用キット１２に対して行う測定部（光学センサ１２１Ａ）と、測定部の測定により得られた乳酸に関わる情報と、予め記憶している検量情報Ａとに基づき培養中の細胞数を算出し、細胞数に基づき細胞への培地の供給を制御する制御部１３６とを有する。これにより、生体成分処理装置１４は、培地に含まれる乳酸に関わる情報に基づきリアルタイムに増殖していく細胞の増殖具合を良好に監視することができる。そして、生体成分処理装置１４は、細胞に培地を適切に供給することで、製造コストの低廉化を図ると共に、培養により得られた培養物の品質を安定化させることができる。
また、本発明の第３の態様は、細胞を培養するための培地を流動可能な経路を有する生体成分用キット１２と、生体成分用キット１２がセットされて、培地の流動状態を制御する生体成分処理装置１４とを備える生体成分処理システム２２による細胞培養方法であって、生体成分処理装置１４の測定部（光学センサ１２１Ａ）により、培地に含まれる乳酸に関わる情報の測定を生体成分用キット１２に対して行う測定ステップと、生体成分処理装置１４の制御部１３６により、測定部の測定により得られた乳酸に関わる情報と、予め記憶している検量情報Ａとに基づき培養中の細胞数を算出する細胞数算出ステップと、制御部１３６により細胞数に基づき細胞への培地の供給を制御する動作制御ステップとを有する。これにより、細胞培養方法では、細胞の培養時の乳酸に関わる情報に基づき細胞への培地の供給を制御することが可能となり、品質を安定化させると共に製造コストを低廉化することができる。
なお、生体成分処理システム２２（生体成分処理装置１４、細胞培養方法）はグルコース量を検出する構成（培養パラメータ検出部１２２）を備えていなくてもよい。この場合、生体成分処理システム２２は、細胞数に応じたポンプ３０の回転速度（目標供給量：培地の単位時間当たりの流速）を予め定めておき、乳酸量を検出する培養パラメータ検出部１２２の信号に基づきポンプ３０を動作させる構成とすればよい。
Claims (8)
- 細胞を培養するための培地を流動可能な経路を有する生体成分用キットと、
前記生体成分用キットがセットされて、前記培地の流動状態を制御する生体成分処理装置と、を備える生体成分処理システムであって、
前記生体成分処理装置は、前記培地に含まれる乳酸に関わる情報の測定を前記生体成分用キットに対して行う測定部と、
前記測定部の測定により得られた乳酸に関わる前記情報から乳酸量を算出し、前記乳酸量と予め記憶している検量情報とに基づき培養中の細胞数を算出し、前記細胞数に基づき前記細胞への前記培地の供給を制御する制御部とを有し、
前記生体成分用キットは、
複数の中空糸を有するバイオリアクタと、
前記中空糸の内腔に前記細胞を含む液体を循環させるＩＣ用ルートと、
前記バイオリアクタの前記中空糸の外側に連通して前記培地を循環させるＥＣ用ルートと、
重ね合わされて接合された一対の可撓性シートによって形成され、前記ＩＣ用ルートの一部を構成するＩＣポート路と、前記ＥＣ用ルートの一部を構成するＥＣポート路とが集積された生体成分用カセットと、
前記生体成分用カセットの前記ＥＣポート路に設けられ、前記培地に含まれる乳酸に反応する乳酸被検出部と、
前記培地を前記ＥＣ用ルートに供給するポンプと、
前記ＥＣ用ルートから前記培地を排液する廃液ルートと、を備え、
前記制御部は、前記細胞の培養時に前記ＥＣ用ルートに供給される前記培地の供給量及び排出量を算出し、前記排出量と乳酸の濃度とに基づいて乳酸流出量を算出し、前記測定部の測定で得られた乳酸に関わる前記情報から算出した前記乳酸量に対して、前記培地の流出量に応じた前記乳酸流出量を加える補正処理を行なう、
生体成分処理システム。 - 請求項１記載の生体成分処理システムにおいて、
前記制御部は、補正処理された前記乳酸量に対応する前記細胞数を前記検量情報から導出する
生体成分処理システム。 - 請求項１又は２記載の生体成分処理システムにおいて、
前記検量情報は、前記細胞の培養の実施前に、前記生体成分処理装置への作業者の入力操作に基づき予め設定される
生体成分処理システム。 - 請求項１～３のいずれか１項に記載の生体成分処理システムにおいて、
前記生体成分処理装置は、前記培地に含まれるグルコースに関わる情報の測定を前記生体成分用キットに対して行うグルコース測定部を有し、
前記制御部は、前記グルコース測定部の測定により得られた前記グルコースに関わる情報に基づきグルコース量を算出し、前記グルコース量に基づき前記細胞への前記培地の供給を制御する
生体成分処理システム。 - 請求項４記載の生体成分処理システムにおいて、
前記制御部は、前記グルコース量が上限閾値以上の場合に、前記細胞数に関わらず前記培地の目標供給量を低くする一方で、前記グルコース量が下限閾値以下の場合に、前記細胞数に関わらず前記培地の目標供給量を高くする
生体成分処理システム。 - 請求項１～５のいずれか１項に記載の生体成分処理システムにおいて、
前記測定部は、前記生体成分用カセットのセット状態で、前記乳酸被検出部に対向配置されて当該乳酸被検出部に対して測定を行う
生体成分処理システム。 - 細胞を培養するための培地を流動可能な経路を有する生体成分用キットがセットされ、前記培地の流動状態を制御する生体成分処理装置であって、
当該生体成分処理装置は、前記培地に含まれる乳酸に関わる情報の測定を前記生体成分用キットに対して行う測定部と、
前記測定部の測定により得られた乳酸に関わる前記情報と、予め記憶している検量情報とに基づき培養中の細胞数を算出し、前記細胞数に基づき前記細胞への前記培地の供給を制御する制御部とを有し、
前記生体成分用キットは、
複数の中空糸を有するバイオリアクタと、
前記中空糸の内腔に前記細胞を含む液体を循環させるＩＣ用ルートと、
前記バイオリアクタの前記中空糸の外側に連通して前記培地を循環させるＥＣ用ルートと、
重ね合わされて接合された一対の可撓性シートによって形成され、前記ＩＣ用ルートの一部を構成するＩＣポート路と、前記ＥＣ用ルートの一部を構成するＥＣポート路とが集積された生体成分用カセットと、
前記生体成分用カセットの前記ＥＣポート路に設けられ、前記培地に含まれる乳酸に反応する乳酸被検出部と、
前記培地を前記ＥＣ用ルートに供給するポンプと、
前記ＥＣ用ルートから前記培地を排液する廃液ルートと、を備え、
前記制御部は、前記細胞の培養時に前記ＥＣ用ルートに供給される前記培地の供給量及び排出量を算出し、前記排出量と乳酸の濃度とに基づいて乳酸流出量を算出し、前記測定部の測定で得られた乳酸に関わる前記情報から算出した乳酸量に対して、前記培地の流出量に応じた前記乳酸流出量を加える補正処理を行なう、
生体成分処理装置。 - 細胞を培養するための培地を流動可能な経路を有する生体成分用キットと、
前記生体成分用キットがセットされて、前記培地の流動状態を制御する生体成分処理装置と、を備える生体成分処理システムによる細胞培養方法であって、
前記生体成分処理装置の測定部により、前記培地に含まれる乳酸に関わる情報の測定を前記生体成分用キットに対して行う測定ステップと、
前記生体成分処理装置の制御部により、前記測定部の測定により得られた乳酸に関わる前記情報から乳酸量を求め、前記乳酸量と予め記憶している検量情報とに基づき培養中の細胞数を算出する細胞数算出ステップと、
前記制御部により前記細胞数に基づき前記細胞への前記培地の供給を制御する動作制御ステップと、を有し、
前記生体成分用キットは、
複数の中空糸を有するバイオリアクタと、
前記中空糸の内腔に前記細胞を含む液体を循環させるＩＣ用ルートと、
前記バイオリアクタの前記中空糸の外側に連通して前記培地を循環させるＥＣ用ルートと、
重ね合わされて接合された一対の可撓性シートによって形成され、前記ＩＣ用ルートの一部を構成するＩＣポート路と、前記ＥＣ用ルートの一部を構成するＥＣポート路とが集積された生体成分用カセットと、
前記生体成分用カセットの前記ＥＣポート路に設けられ、前記培地に含まれる乳酸に反応する乳酸被検出部と、
前記培地を前記ＥＣ用ルートに供給するポンプと、
前記ＥＣ用ルートから前記培地を排液する廃液ルートと、を備え、
前記細胞数算出ステップにおいて、前記制御部は、前記細胞の培養時に前記ＥＣ用ルートに供給される前記培地の供給量及び排出量を算出し、前記排出量と乳酸の濃度とに基づいて乳酸流出量を算出し、前記測定部の測定で得られた乳酸に関わる前記情報から算出した前記乳酸量に対して、前記培地の流出量に応じた前記乳酸流出量を加える補正処理を行なう、
細胞培養方法。
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| JP2019143078 | 2019-08-02 | ||
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