JPH0310676A - 細胞培養バッグ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、細胞培養バッグ、特に、細胞と培養液とを入
れて細胞を培養するための細胞培養バッグに関する。

〔従来の技術〕

たとえば、癌患者に対する治療法として、ＬＡＫまたは
ＣＴＬ（Ｃｙｔｏ　　Ｔｏｘｉｃ　　Ｌｙｍｐｈｏｃｙ
ｔｅ）療法が知られている。この治療法は、癌患者から
リンパ球を取り出し、体外でリンパ球に対し刺激して活
性を与え、癌に対し特異的に作用するリンパ球を得、そ
のリンパ球によって癌の治療を行うものである。

上述のＬＡＫまたはＣＴＬを培養する際には、グルコー
スや無機物質等の低分子を含む基本培地と、血清、ＩＬ
２及び癌抗原等を用いる。そして、これらを用いたリン
パ球の培養に使用される装置として、第７図に示すよう
なバッチ式培養装置がすでに知られている。

第７図において、３７°Ｃに温度制御された培養室１内
には、矢印方向に回転する培養バング台２が配置されて
いる。培養バッグ台２は、図示しない回転機構によって
駆動される。また、培養バッグ台２には、培養バッグ３
が取り付けられ、台２が回転することによって培養バッ
グ３内の液体が攪拌されるようになっている。培養バッ
グ３は、外側の樹脂バッグ４と、樹脂バッグ４内に収納
された隔膜バッグ５とを備えている。樹脂バッグ４内に
は、入替え口６を通じて入替え可能な基本培地が収納さ
れている。樹脂バッグ４内は、基本培地で充満されては
おらず、一部が空気層となっている。隔膜バッグ５内に
は、リンパ球（Ｔセル）またはＴＩＬの他に、血清、Ｉ
Ｌ２が収納されている。隔膜バッグ５内は、それらの細
胞や液体が充満した状態にある。

この第７図に示す装置では、培養バッグ台２を回転させ
ることにより、樹脂バッグ４及び隔膜バッグ５内の液体
を攪拌しつつ、隔膜バッグ５内で細胞の培養を行う。

〔発明が解決しようとする課題］ 前記従来の培養装置に使用される培養バッグでは、樹脂
バッグ内には空気層が設けられているため、樹脂バッグ
内での攪拌は比較的容易に行われる。しかしながら、液
体が充満している隔膜バッグ５では、単に回転させただ
けでは充分な攪拌を行うことができない。

本発明の目的は、培養バッグ内の攪拌を効率良く行うこ
とができる培養バッグを提供することにある。

（課題を解決するための手段〕 本発明に係る細胞培養バッグは、細胞と培養液とを入れ
て細胞を培養するためのバッグである。

このバッグは、細胞と培養液とを収容するためのバッグ
本体と、そのバッグ本体内で移動可能であり培養液と比
重が異なる撹拌粒とを備えている。

〔作用〕

本発明に係る細胞培養バッグでは、バッグ内に培養液と
比重が異なる撹拌粒が収納されている。

たとえば撹拌粒の比重が培養液よりも軽い場合には、培
養バッグを揺動させた際に、常にバッグの上部に撹拌粒
が集まろうとする傾向が生じる。

方、撹拌粒の比重が培養液よりも重い場合には、培養バ
ッグを揺動させた際に、撹拌粒は培養バッグの下部に集
まる傾向が生じる。このように、培養バッグの移動とは
異なった挙動を培養バッグ内で撹拌粒が行うため、培養
バッグ内の培養液はそれによって効率良く攪拌されるこ
とになる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を採用した細胞培養装置の概略を第１
図に示す。この細胞培養装置は、培養室１１と、培養室
１１に隣接して配置された培地調整槽１２と、培地調整
槽１２に連結された新鮮培地タンク１３と、培養室１１
の培養液排出側に連結された回収培地タンク１４とを主
として有している。

培養室１１は、温度制御可能なりリーンベンチタイプの
ものであり、たとえば３７°Ｃに培養部１６内の温度が
設定されている。培養部１６内には、図示しないフィル
ターを通過してきた浄化空気が僅かな高圧状態で導入さ
れており、これによって培養部１６内は無菌状態に維持
されている。また、培養室１１は揺動装置（後に詳述）
を有しており、培養部１６内に配置された複数の培養バ
ッグ１７が揺動され得るようになっている。

培養バッグ１７は、第２図及び第３図に示すように、可
撓性樹脂（たとえば塩化ビニル）からなる袋状の樹脂バ
ッグ１８と、樹脂バッグ１８内に収納されたたとえば再
生セルロースからなる隔膜バッグ１９とを備えている。

なお、隔膜バッグ１９としては、分隔条件に応じて、メ
ンブレン膜。

限外濾過膜、逆浸透膜等を適宜使用することができる。

樹脂バッグ１８の一辺には、その中央部に培地導入口２
０と培地排出口２１とが形成されている。

バッグ１８内において、培地導入口２０及び培地排出口
２１の両端は、互いに離れる方向に屈曲しており、その
先端部に開口が設けられている。これによって、培地導
入口２０から導入され培地排出口２１から排出される液
体培地が、樹脂バッグ１日内で充分に循環し得るように
なっている。なお、隔膜バング１９には、第２図に示す
ように１対の紐２２が固定されている。紐２２の先端は
、樹脂バッグ１８側に固定されており、これによって隔
膜バッグ１９が樹脂バッグ１８内の概ね中央に配置され
るようになっている。

樹脂バッグ１８内には、基本培地２６が収容されている
。基本培地２６は樹脂バッグ１８の容量よりも少ない量
に設定されており、樹脂バッグ１８の上部には無菌空気
で構成される空気［２７が形成されている。一方、隔膜
バッグ１９内は基本培地及び細胞等で充満状態にあり、
空気層は形成されていない。隔膜バッグ１９内には、多
数の撹拌粒２８が収納されている。撹拌粒２８の全体の
見掛は容積は、隔膜バッグ１９の容積よりも小さく設定
されている。また、撹拌粒２８の比重は基本培地よりも
小さく設定されており、その結果撹拌粒２８の群は隔膜
バッグ１９の上部に配置されている。この撹拌粒２８は
、たとえば５〜３０卿程度の直径を有する概ね球状であ
る。この撹拌粒２８は、細胞に悪影響を及ぼさないプラ
スチック等の材質（シリコンや塩化ビニル等）から構成
されている。また、この撹拌粒２８は中空であり、これ
によって見掛は上の比重が極めて小さくなっている。

第１図において、培地調整槽１２には、各培養バッグ１
７の培地導入口２０に連結された培地導入パイプ２３が
接続されている。培養室１１内において各培地導入バイ
ブ２３の途中には、扱きポンプ２４がそれぞれ設置され
ており、この扱きポンプ２４によって培地調整槽１２か
ら培養バッグ１７へ培養液が搬送されるようになってい
る。培地調整槽１２内には、培養バッグ１７に供給する
ための基本培地２５が貯留されている。なお、基本培地
２５の状態を検知するため、培地調整槽１２には温度セ
ンサ、ｐＨセンサ、ＤＯセンサ及びグルコースセンサ等
の種々のセンサが設けられている（図示せず）、培地調
整槽１２には、また、新鮮培地タンク１３がバイブ３０
を介して連結されている。バイブ３０は、途中に扱きポ
ンプ３１を有しており、これによって新鮮培地タンク１
３から新鮮な基本培地が培地調整槽１２に供給され得る
ようになっている。

回収培地タンク１４には、培養バッグ１７の培地排出口
２１にそれぞれ連結された培地排出バイブ３２が連結さ
れている。培地排出パイプ３２の途中には、前記扱きポ
ンプ２４が設けられており、これによって培養バッグ１
７から回収培地タンク１４へ基本培地が搬送され得るよ
うになっている。

培養室１１内に設けられた培養バッグ揺動機構３９では
、第２図に示すように、培養部１６の床面４０に回転軸
４１が角度θに首を振った状態で回転自在に支持されて
いる。回転軸４１の床面４０から下方に突出した部分に
は、傘歯車４２が固定されている。傘歯車４２には、モ
ータ４３の出力軸に固定された傘歯車４４が噛み合って
いる。

傘歯車４２の下方において、回転軸４１には第４図に示
すようなカム４５が固定されている。カム４５は、その
外周面４６が回転軸４１と同心に形成されている。外周
面４６の一部分には、内周側に窪んだ切欠き４７が形成
されている。また、外周面４６には、マイクロスイッチ
４８の端子４９が当接しており、端子４９が切欠き４７
を含む外周面４６に常時弾性的に当接するようになって
いる。なお、マイクロスインチ４８は、端子４９が第４
図に示すように切欠き４７内に配置されている間のみ接
続状態となるように設定されている。

前記回転軸４１の上端部は、クランク状に屈曲して、培
養バッグ台支持部５０となっている。支持部５０の中心
線０．−０．は、回転軸４１の回転中心０□−０２に対
して角度θだけ傾いている。

支持部５０の上端外周部には、ボールベアリング５１を
介して培養バッグ台５２が回転自在に支持されている。

培養バッグ台５２の上端面のコーナーには、第３図に示
すように、培養バッグ固定部材５３がそれぞ設けられて
いる。培養バッグ台５２上には、培養バッグ１７が載置
されており、培養バッグ１７のコーナーが固定部材５３
により培養バッグ台５２に固定されている。なお、培養
バッグ１７の培地導入口２０及び培養排出口２１は、第
２図の右側に配置されている。

一方、培養バッグ台５２の右側部下端には、下方に突出
するブラケット５４が設けられている。

ブラケット５４には、培養バッグ台５２の回転を阻止す
るための回転阻止機構５５が連結されている。回転阻止
機構５５は、第５図に示すように、横方向のビン５６を
介してブラケット５４に回転自在に支持されたレバー５
７と、床面４ｏに固定された１対のガイド板５８とを主
として有している。レバー５７の下端には、ガイド板５
８に挟まれて横方向に伸びる摺動部材５９が設けられて
ぃる。ガイド板５８のレバー５７に対応する位置には切
欠き６０が設けられており、これによって摺動部材５９
を中心としたレバー５７の回動がガイド板５８により阻
止されないようになっている。

次に、上述の実施例の使用方法及びその動作を説明する
。

第１図の状態では、培養室ｌｌ内に培養バッグ１７が４
個配置されている。培養バッグ１７の隔膜バッグ９内に
は、たとえば癌患者のＴセル（リンパ球）や高価な血清
、ｌＬ２等が収納されている。一方、培地導入口２０か
ら基本培地が樹脂バッグ１８内に導入される。樹脂バッ
グ１８内に導入された基本培地は、隔膜バッグ１９の隔
壁を通過してバッグ１９内に入り、細胞の養分として使
用される。また、隔膜バッグ１９内で生じた老廃物質は
、隔壁を通り樹脂バッグ１８内に排出される。この隔膜
を通じた物質交換は、濃度勾配による拡散現象に基づい
て行われる。樹脂バッグ１日内の基本培地は、培地排出
口２１を通じて回収培地タンク１４に排出される。一方
、培地調整槽１２内では、種々のセンサによる検出結果
に基づいて基本培地の状態が制御される。また、必要に
応じ、新鮮培地タンク１３から新鮮な基本培地が培地調
整槽１２内に導入される。所定の状態に制御された基本
培地は、バイブ２３を通じて培養バッグ１７内に導入さ
れる。

揺動機構３９による培養バッグ１７の揺動動作は次のよ
うに行われる。モータ４３が回転すると回転軸４１が回
転する。このとき、支持部５０が回転軸４１に対して傾
いているので、両者の中心線の交点を中心として培養バ
ッグ台５２が揺動する。培養バッグ台５２の揺動に応じ
てレバー５７が駆動されるが、レバー５７はガイド板５
８内に保持された状態に維持される。この結果、回転軸
４１が回転したとしても培養バッグ台５２は回転しない
ので、回転軸４１の回転にしたがって培養バッグ台５２
は揺動のみを繰り返すことになる。

一方、回転軸４１が回転するとカム４５も回転するので
、その回転に応じてマイクロスイッチ４８がＯＮ・ＯＦ
Ｆする。マイクロスイッチ４８の端子４９が切欠き４７
内に入り込み、マイクロスイッチ４８がＯＮ状態になる
と、図示しない制御装置によって扱きポンプ２４が駆動
される。これにより、樹脂バッグ１８内にバイブ２３を
通して新鮮培地が導入されるとともに、培地排出バイブ
３２を通じて古い培地が排出される。このとき、第３図
に示すように、培地導入口２０と培地排出口２１との先
端部が互いに離れる方向に屈曲しているので、樹脂バッ
グ１８内での培地交換は効率良（行われる。この扱きポ
ンプ２４の動作時には、培養バッグ台５２の口２０．２
１側が必ず下方に配置された状態にある。すなわち、マ
イクロスイッチ４８の０Ｎ−ＯＦＦに同期して扱きポン
プ２４が動作するので、培養バッグ１７内の液体培地の
みが循環するように制御される。

回転軸４１の回転にしたがって培養バッグ１７が揺動す
ると、樹脂バッグ１８内を基本培地２６が揺動する。こ
れによって、樹脂バッグ１８内の基本培地２６は充分に
攪拌される。一方、隔膜バッグ１９内では、培養バッグ
１７の揺動動作にともなって、撹拌粒２日が隔膜バッグ
１９内の上部に常に位置するよう隔膜バッグ１９内を移
動する。

たとえば、第３図の状態にあった撹拌粒２８が、培養バ
ッグ台５２の右側が上方に配置されれば、第６図のよう
に隔膜バッグ１９の右側上部に移動する。これによって
、隔膜バッグ１９内の培養液が攪拌される。すなわち、
これによって、樹脂バッグ１８内だけでなく、隔膜バッ
グ１９内での攪拌効率が向上する。

〔他の実施例〕

（ａ）第２図に示すような揺動機構に代えて、第７図に
示したようなバッチ式培養装置に使用される培養バッグ
においても本発明を同様に実施することができる。この
場合には、隔膜バッグ５内に撹拌粒が収納される。

℃）撹拌粒２８として多数個を用いず、たとえば大型の
１個の撹拌粒を隔膜バッグ１９内に収納するようにして
もよい。

（Ｃ）撹拌粒の形状としては、球に限られることはなく
、長円形、楕円形、角形や突起を有する不規則な形のも
のを使用することもできる。

（ｄ）撹拌粒として、培地よりも比重が重い粒子を使用
することもできる。この場合には、撹拌粒は隔膜バッグ
１９内の下部に常に配置されることになる。これによっ
ても、同様に隔膜バッグ１９内の培地の攪拌を充分に行
うことができる。さらに、比重が軽い撹拌粒と比重が重
い撹拌粒とを両方用いることにより、攪拌効率を向上す
ることも可能である。

［発明の効果］ 本発明に係る細胞培養バッグでは、バッグ本体内に培養
液と比重が異なる撹拌粒を採用したので、容易に効率良
く攪拌を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を採用した細胞培養装置の概
略構成図、第２図は揺動機構の一例の一部切欠き側面部
分図、第３図は第２図の■矢視図、第４図は第２図のＩ
Ｖ−ＩＶ断面図、第５図は第２図のＶ矢視部分図、第６
図は一動作状態を示す第３図に相当する図、第７図は従
来の細胞培養装置の縦断面概略図である。 １７・・・培養バッグ、１８・・・樹脂バッグ、１つ・
・・隔膜バッグ、２日・・・撹拌粒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）細胞と培養液とを入れて細胞を培養するための細
   胞培養バッグであって、 細胞と培養液とを収容するためのバッグ本体と、前記バ
   ッグ本体内で移動可能であり、培養液と比重が異なる撹
   拌粒と、 を備えた細胞培養バッグ。