JPS62171669A - 細胞を培養し、老廃物を取出し、生産物を濃縮する装置および方法 - Google Patents
細胞を培養し、老廃物を取出し、生産物を濃縮する装置および方法Info
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- JPS62171669A JPS62171669A JP61260520A JP26052086A JPS62171669A JP S62171669 A JPS62171669 A JP S62171669A JP 61260520 A JP61260520 A JP 61260520A JP 26052086 A JP26052086 A JP 26052086A JP S62171669 A JPS62171669 A JP S62171669A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/42—Integrated assemblies, e.g. cassettes or cartridges
-
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- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/04—Filters; Permeable or porous membranes or plates, e.g. dialysis
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- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
光玉■宜景
１、ｌユ少圀国
本発明は細胞を培養する方法および装置に関し、詳細に
は、培養された細胞によって生産された老廃物を媒体か
ら取出し、好ましくは細胞によって生産された生産物を
濃縮して収穫する方法および装置に関する。
は、培養された細胞によって生産された老廃物を媒体か
ら取出し、好ましくは細胞によって生産された生産物を
濃縮して収穫する方法および装置に関する。
２、先丘孜歪■脱ユ
細胞を生体外で培養する潅流培養装置はよく知られてい
る。媒体を使用して細胞に栄養物および他の因子を供給
するが、この際、媒体を細胞を収容する培養室の中に搬
送し、次いで培養室から搬出する。栄養物および他の因
子を含有する媒体は高価であり、従ってこのような装置
は媒体を循環させる。というのは、媒体中の栄養物およ
び他の因子は培養室に一回通すだけでは完全には使用さ
れないからである。
る。媒体を使用して細胞に栄養物および他の因子を供給
するが、この際、媒体を細胞を収容する培養室の中に搬
送し、次いで培養室から搬出する。栄養物および他の因
子を含有する媒体は高価であり、従ってこのような装置
は媒体を循環させる。というのは、媒体中の栄養物およ
び他の因子は培養室に一回通すだけでは完全には使用さ
れないからである。
媒体中の栄養物および他の因子を使用することに加えて
、細胞は老廃物、例えば、乳酸を媒体中に分泌する。成
る時間にわたって、乳酸の濃度は増大して細胞に悪影響
を及ぼす。老廃物は所望の機能を抑制したり、望ましく
ない機能を促進したり、生産された生産物を分解するか
あるいは消費したり、細胞を殺したり、以上のすべてま
たは以上のいずれかの組合せを行ったりしてしまう。
、細胞は老廃物、例えば、乳酸を媒体中に分泌する。成
る時間にわたって、乳酸の濃度は増大して細胞に悪影響
を及ぼす。老廃物は所望の機能を抑制したり、望ましく
ない機能を促進したり、生産された生産物を分解するか
あるいは消費したり、細胞を殺したり、以上のすべてま
たは以上のいずれかの組合せを行ったりしてしまう。
代表的には、先行技術の装置では、バッチ式変換工程を
手で行って媒体に栄養物および他の因子を補充する。細
胞によって生産された（媒体中に放出された）生産物を
、媒体を取出し、次いで別の方法を行って収穫すること
によって媒体から分離する。この生産物の取出し方法は
コスト高であって、時間がかかる。
手で行って媒体に栄養物および他の因子を補充する。細
胞によって生産された（媒体中に放出された）生産物を
、媒体を取出し、次いで別の方法を行って収穫すること
によって媒体から分離する。この生産物の取出し方法は
コスト高であって、時間がかかる。
発ユ傅且！
本発明は細胞を培養し、細胞によって生産された老廃物
を媒体から取出す方法および装置を包含し、有用な生産
物が細胞によって生産されると、媒体中のこの生産物を
濃縮して収穫する。この装置は媒体を収容するための槽
を有している。槽と流体連通している細胞培養ループは
媒体を槽からこの細胞培養ループを通して送液する装置
を有している。細胞によって生産された老廃物および細
胞によって生産された有用な生産物は媒体中に放出され
、この媒体を槽に戻す。老廃物取出し／生産物濃縮ルー
プが槽と流体連通している。この老廃物取出し／１Ｍ縮
ループは半透膜を持つ装置を有している。媒体はこの膜
の一方の側に沿って流れ、老廃物は膜を通して移送され
、細胞によって生産された有用な生産物は媒体中に保持
される。老廃物取出し／濃縮ループはまた媒体から膜を
通る老廃物の移送を助長するために膜の一方の側に沿っ
て媒体に背圧を発生させるための機構を有している。
を媒体から取出す方法および装置を包含し、有用な生産
物が細胞によって生産されると、媒体中のこの生産物を
濃縮して収穫する。この装置は媒体を収容するための槽
を有している。槽と流体連通している細胞培養ループは
媒体を槽からこの細胞培養ループを通して送液する装置
を有している。細胞によって生産された老廃物および細
胞によって生産された有用な生産物は媒体中に放出され
、この媒体を槽に戻す。老廃物取出し／生産物濃縮ルー
プが槽と流体連通している。この老廃物取出し／１Ｍ縮
ループは半透膜を持つ装置を有している。媒体はこの膜
の一方の側に沿って流れ、老廃物は膜を通して移送され
、細胞によって生産された有用な生産物は媒体中に保持
される。老廃物取出し／濃縮ループはまた媒体から膜を
通る老廃物の移送を助長するために膜の一方の側に沿っ
て媒体に背圧を発生させるための機構を有している。
使用中、媒体を槽から細胞培養ループを通して再循環さ
せることによって細胞を培養する。老廃成分の増大が媒
体中に起ると、媒体を槽から老廃物取出し／濃縮ループ
に取出し、膜に沿って流通させて老廃成分を媒体から移
す。背圧を生じさせる機構を作動して媒体から老廃成分
の移送を更に助長する。有用な高分子量生産物は媒体中
に保たれる。所望程度の濃度が生じるまで上記のサイク
ルを続ける。新しい媒体を老廃物取出し／濃縮ループに
加えて取出された媒体を補充し、高分子量の成分および
有用な生産物をフラッシュして槽に戻す。この段階中、
背圧機構を調整して濃縮工程を止めるとともに、濃縮ル
ープを通る高い流量により捕捉高分子量成分または有用
な生産物をフラッシュするのを助ける。
せることによって細胞を培養する。老廃成分の増大が媒
体中に起ると、媒体を槽から老廃物取出し／濃縮ループ
に取出し、膜に沿って流通させて老廃成分を媒体から移
す。背圧を生じさせる機構を作動して媒体から老廃成分
の移送を更に助長する。有用な高分子量生産物は媒体中
に保たれる。所望程度の濃度が生じるまで上記のサイク
ルを続ける。新しい媒体を老廃物取出し／濃縮ループに
加えて取出された媒体を補充し、高分子量の成分および
有用な生産物をフラッシュして槽に戻す。この段階中、
背圧機構を調整して濃縮工程を止めるとともに、濃縮ル
ープを通る高い流量により捕捉高分子量成分または有用
な生産物をフラッシュするのを助ける。
゛な １のｉ細な晋゛日
本発明の装置の好適な実施例を第１図の斜視図および第
２図の概略図に全体として１０で指示しである。第１図
の斜視図は装置の要素すべてを示しているわけではない
。第１図は装置１０の成る要素の好適な配置を示すたは
に含ませである。装置１０は第２図に最もよく示しであ
るように槽１２、細胞培養ループ１４および媒体老廃物
取出し／濃縮ループ１６を有している。槽１２は、培養
ループ１４で培養されている細胞を潅流させるのに使用
される媒体１８を収容する。
２図の概略図に全体として１０で指示しである。第１図
の斜視図は装置の要素すべてを示しているわけではない
。第１図は装置１０の成る要素の好適な配置を示すたは
に含ませである。装置１０は第２図に最もよく示しであ
るように槽１２、細胞培養ループ１４および媒体老廃物
取出し／濃縮ループ１６を有している。槽１２は、培養
ループ１４で培養されている細胞を潅流させるのに使用
される媒体１８を収容する。
本発明は第１図および第２図に示す培養ループの特定の
具体例に限定されず、媒体を槽１２から吸い出し、細胞
を潅流した後、媒体を槽１２に戻すいかなる再循環型培
養装置も本発明の範囲内に含まれる。第２図に概略的に
示しかつ第１図に斜視図で部分的に示す培養ループ１４
はバーム等によって１９８４年１０月９日に出願された
米国特許出願第６５８５４８号（本願と同じ譲受人に譲
渡）にも述べられている。
具体例に限定されず、媒体を槽１２から吸い出し、細胞
を潅流した後、媒体を槽１２に戻すいかなる再循環型培
養装置も本発明の範囲内に含まれる。第２図に概略的に
示しかつ第１図に斜視図で部分的に示す培養ループ１４
はバーム等によって１９８４年１０月９日に出願された
米国特許出願第６５８５４８号（本願と同じ譲受人に譲
渡）にも述べられている。
細胞培養ループ１４は多チヤンネルポンプ部分２０、加
熱ガス付与部分２２および滞留ウェル２°５に位置決め
された複数の細胞培養室２４を有する。可撓管すなわち
ゴム管で作られた供給導管２６を使用して媒体１８を槽
１２からポンプ部分２０に供給する。ポンプ装置２０は
、好ましくは、媒体の個々の流れを個々の管部分２８を
通して培養室２４に送り出すための推進力を与える多チ
ャンネル型嬬動ポンプユニットである。加熱ガス付与部
分２２は媒体を所定の温度まで加熱しかつガスを管壁を
通してこの媒体に添加する。媒体は細胞を収容している
培養室を流れ、細胞を潅流し、次いで乳酸のような、細
胞によって生産された老廃物成分および細胞によって分
泌された有用な生産物を管部分２９を通して運び去る。
熱ガス付与部分２２および滞留ウェル２°５に位置決め
された複数の細胞培養室２４を有する。可撓管すなわち
ゴム管で作られた供給導管２６を使用して媒体１８を槽
１２からポンプ部分２０に供給する。ポンプ装置２０は
、好ましくは、媒体の個々の流れを個々の管部分２８を
通して培養室２４に送り出すための推進力を与える多チ
ャンネル型嬬動ポンプユニットである。加熱ガス付与部
分２２は媒体を所定の温度まで加熱しかつガスを管壁を
通してこの媒体に添加する。媒体は細胞を収容している
培養室を流れ、細胞を潅流し、次いで乳酸のような、細
胞によって生産された老廃物成分および細胞によって分
泌された有用な生産物を管部分２９を通して運び去る。
管部分２９は管マニホルド部分３０に流体連結されてお
り、管マニホルド部分３０は老廃物および生産物を含有
する媒体の共通の戻り管路３２を通して槽１２の中に戻
す。
り、管マニホルド部分３０は老廃物および生産物を含有
する媒体の共通の戻り管路３２を通して槽１２の中に戻
す。
本発明に使用する特定の培養室２４は重要でない。好ま
しくは、培養室は、マーチネ（Ｍａｒｔｉｎｅｚ）等に
よって１９８５年１０月２１日に出願された「細胞を培
養する方法および装置」と称する米国特許出願第７８９
６４９号（本願と同じ譲受人に譲渡）または米国特許第
３，８２１，０８７号および第３，８８３，３９３号（
ナゼク等）に述べられているような中空ファイバカート
リッジ装置、またはミクロボン・オブ・ラグナ・ヒルズ
（カルフォルニア）によって販売されている閉鎖端ルー
プ型培養室、あるいは細胞を潅流によって培養する任意
の同様な型式の培養室である。
しくは、培養室は、マーチネ（Ｍａｒｔｉｎｅｚ）等に
よって１９８５年１０月２１日に出願された「細胞を培
養する方法および装置」と称する米国特許出願第７８９
６４９号（本願と同じ譲受人に譲渡）または米国特許第
３，８２１，０８７号および第３，８８３，３９３号（
ナゼク等）に述べられているような中空ファイバカート
リッジ装置、またはミクロボン・オブ・ラグナ・ヒルズ
（カルフォルニア）によって販売されている閉鎖端ルー
プ型培養室、あるいは細胞を潅流によって培養する任意
の同様な型式の培養室である。
培養室は中空ファイバを収容しており、これらの中空フ
ァイバは培養されている細胞を保持するとともに、媒体
および生産された分泌物をファイバの壁を流通させる。
ァイバは培養されている細胞を保持するとともに、媒体
および生産された分泌物をファイバの壁を流通させる。
適当な孔径の例示的な例は２．０００，０００分子量の
カットオフである。
カットオフである。
また、適切な種類の細胞を、いかなる型式の培養室で束
縛されることなく細胞培養ループまたは槽で成長させて
も良い。しかしながら、細胞を媒体老廃物取出し／濃縮
ループ１６から制限すべきである。背圧機構（後述する
）によって生じるせん断が高いため、ループ１６に入る
細胞は損傷されてしまう。そのうえ、生産物を収穫する
とき、細胞を生産物から分離するのが一般に望ましい。
縛されることなく細胞培養ループまたは槽で成長させて
も良い。しかしながら、細胞を媒体老廃物取出し／濃縮
ループ１６から制限すべきである。背圧機構（後述する
）によって生じるせん断が高いため、ループ１６に入る
細胞は損傷されてしまう。そのうえ、生産物を収穫する
とき、細胞を生産物から分離するのが一般に望ましい。
また、培養ループ１４はバイパス管部分３４および２位
置３方弁３６を有する。この２位置３方弁３６は管部分
３４と管２６との流体合流点３９に位置決めされている
。２位置３方弁３６は、管２６を合流部３９の上流で締
め付けるように位置決めされたピンチ弁要素４０と、管
３４を合流点３９の上流で締め付けるピンチ弁要素４２
とを有している。媒体を槽１２から培養ループ１４を通
して循環させる通常の操作中、弁要素４０は開いており
、弁要素４２は閉じている。老廃物を取出している老廃
物取出しサイクル中、または生産物を濃縮している生産
物濃縮サイクル中、バイパス管路３４を働らかせて槽を
迂回する再循環ループの細胞培養室を隔絶するのがよい
。バイパス管路３４を働らかせるために、弁４０を閉じ
、弁４２を開いて媒体をバイパス管３４を経て培養ルー
プに再循環させるとともに、媒体を槽１２に流入、流出
させない。槽を迂回する再循環ループを作る正確な弁作
用機構は重要でない。例えば、２つの別々の２方弁をバ
イパス管部分３４とともに使用して２位置３方弁３６と
同じ結果を生じさせても良い。
置３方弁３６を有する。この２位置３方弁３６は管部分
３４と管２６との流体合流点３９に位置決めされている
。２位置３方弁３６は、管２６を合流部３９の上流で締
め付けるように位置決めされたピンチ弁要素４０と、管
３４を合流点３９の上流で締め付けるピンチ弁要素４２
とを有している。媒体を槽１２から培養ループ１４を通
して循環させる通常の操作中、弁要素４０は開いており
、弁要素４２は閉じている。老廃物を取出している老廃
物取出しサイクル中、または生産物を濃縮している生産
物濃縮サイクル中、バイパス管路３４を働らかせて槽を
迂回する再循環ループの細胞培養室を隔絶するのがよい
。バイパス管路３４を働らかせるために、弁４０を閉じ
、弁４２を開いて媒体をバイパス管３４を経て培養ルー
プに再循環させるとともに、媒体を槽１２に流入、流出
させない。槽を迂回する再循環ループを作る正確な弁作
用機構は重要でない。例えば、２つの別々の２方弁をバ
イパス管部分３４とともに使用して２位置３方弁３６と
同じ結果を生じさせても良い。
培養ループ１４はまた接種ボート４４を有し、この接種
ポート４４を使用して培養サイクルの初めに細胞を培養
室２４に接種する。培養室に接種したら、媒体を培養室
に通して細胞を維持しかつ成長させる。
ポート４４を使用して培養サイクルの初めに細胞を培養
室２４に接種する。培養室に接種したら、媒体を培養室
に通して細胞を維持しかつ成長させる。
培養室に供給されている媒体をサンプリングして分析す
るために、供給導管２６には第１サンプリングポート４
６が設けられている。培養室を流出する媒体をサンプリ
ングして分析するために、培養ループの戻り管路３０に
は第２サンプリングボート４８が設けられている。
るために、供給導管２６には第１サンプリングポート４
６が設けられている。培養室を流出する媒体をサンプリ
ングして分析するために、培養ループの戻り管路３０に
は第２サンプリングボート４８が設けられている。
老廃物取出しン濃縮ループ１６は、中空ファイバ゛カー
トリッジ５０と、この中空ファイバカートリッジ内に背
圧を生じさせるための機構５２と、媒体を槽１２からル
ープ１６を通して槽に戻すために推進力を与えるポンプ
５４と、媒体を槽から取出すための供給媒体管路５６と
、媒体を槽に戻すための戻り管路５８とを有している。
トリッジ５０と、この中空ファイバカートリッジ内に背
圧を生じさせるための機構５２と、媒体を槽１２からル
ープ１６を通して槽に戻すために推進力を与えるポンプ
５４と、媒体を槽から取出すための供給媒体管路５６と
、媒体を槽に戻すための戻り管路５８とを有している。
中空ファイバカートリッジ５０は外筒５９、入口端部６
０、出口端部６２、およびこれらの端部６０．６２に近
接して注封された半透膜壁を有する複数の中空ファイバ
膜（図示せず）を有する種類のものであって、当業界で
はよく知られている。
０、出口端部６２、およびこれらの端部６０．６２に近
接して注封された半透膜壁を有する複数の中空ファイバ
膜（図示せず）を有する種類のものであって、当業界で
はよく知られている。
適当な中空ファイバカートリッジがエリ力Ｉｎｃ、のナ
ショナル・メゾカル・ケア・オプ・ロソレイにュージャ
ージイ）部分、およびＣＤメジカルＩｎｃ、 （マイア
ミ・レイク、フロリダ）などの会社によって市販されて
おり、カートリッジ５０はマーチネ等によって１９８５
年ｌＯ月２１日に出願された「細胞を培養する方法およ
び装置」と称する米国特許出願第７８９６４９号に述べ
られている種類のものでもよい。
ショナル・メゾカル・ケア・オプ・ロソレイにュージャ
ージイ）部分、およびＣＤメジカルＩｎｃ、 （マイア
ミ・レイク、フロリダ）などの会社によって市販されて
おり、カートリッジ５０はマーチネ等によって１９８５
年ｌＯ月２１日に出願された「細胞を培養する方法およ
び装置」と称する米国特許出願第７８９６４９号に述べ
られている種類のものでもよい。
カートリッジ５０の中空ファイバは、老廃成分を膜壁を
通過させる一方、細胞によって生産された分子量６００
０以上の生産物のような大きい成分を保持する多孔度の
ものである。カートリッジ５０はまた外筒と中空ファイ
バとの間のカートリッジの空間と流体連通しているポー
ト７６を有しかつ管路７８に流体連結されている。この
管路７８は老廃成分を含有する透過物を取出すのに用い
られる。背圧機構によって生じた背圧を止めると、たと
えポンプ５４が稼動し続けても、透過物の流れが止まる
。
通過させる一方、細胞によって生産された分子量６００
０以上の生産物のような大きい成分を保持する多孔度の
ものである。カートリッジ５０はまた外筒と中空ファイ
バとの間のカートリッジの空間と流体連通しているポー
ト７６を有しかつ管路７８に流体連結されている。この
管路７８は老廃成分を含有する透過物を取出すのに用い
られる。背圧機構によって生じた背圧を止めると、たと
えポンプ５４が稼動し続けても、透過物の流れが止まる
。
ポンプ５４は好ましくはよく知られているベローズ型ポ
ンプであって、入口端部６４および出口端部６６を有す
る。ポンプ５４は好ましくは中空ファイバカートリッジ
５０の上流側に位置決めされていて、媒体を槽１２から
中空ファイバカートリッジ５０を通して送液する。
ンプであって、入口端部６４および出口端部６６を有す
る。ポンプ５４は好ましくは中空ファイバカートリッジ
５０の上流側に位置決めされていて、媒体を槽１２から
中空ファイバカートリッジ５０を通して送液する。
背圧発生機構５２は戻り管路５８の端部分６８と、流れ
を制限するためのオリフィスのような管路絞り７０と、
管部分で作られ、管を締めつけるピンチ式弁７４を備え
たバイパス導管７２とを有している。
を制限するためのオリフィスのような管路絞り７０と、
管部分で作られ、管を締めつけるピンチ式弁７４を備え
たバイパス導管７２とを有している。
管路部分６８には、収穫管路８２がオリフィス７０と管
路７２との間で流体連結されている。管路８２を選択的
に開閉するためのピンチ式弁８４が管路８２に作用する
ように位置決めされている。
路７２との間で流体連結されている。管路８２を選択的
に開閉するためのピンチ式弁８４が管路８２に作用する
ように位置決めされている。
収穫管路８２は、好ましくは生産物含有媒体を管路７８
から排出する力を作る背圧を使用し得るように背圧機構
５２とカートリッジ５０との間に位置決めされる。しか
しながら、生産物含有媒体を管路７８に圧送するために
別のポンプを使用すると、管路７８をループ１６に沿っ
てどこに位置決しても良いし、あるいは槽内に位置決め
してもできる。
から排出する力を作る背圧を使用し得るように背圧機構
５２とカートリッジ５０との間に位置決めされる。しか
しながら、生産物含有媒体を管路７８に圧送するために
別のポンプを使用すると、管路７８をループ１６に沿っ
てどこに位置決しても良いし、あるいは槽内に位置決め
してもできる。
槽１２は第３図に示すように、流体収容ハウジング８６
、カバー８８およびこのカバーをハウジング８６に固着
する固着用蓋９０を有している。
、カバー８８およびこのカバーをハウジング８６に固着
する固着用蓋９０を有している。
ハウジング８６は底壁９２を有している。垂直な下方側
壁部分９４が底壁９２から上方に延びて下方主媒体収容
室９６を形成している。壁９４のせき部分１０２で接合
されている壁１００によって第２媒体収容室が形成され
ている。せき部分１０２はハウジング８６の高さのほん
の一部だけ上方に延びている。また、ハウジングは上方
主媒体収容壁１０４を有し、この壁１０４は肩壁部分１
０６によって壁９４．１００に接合されている。
壁部分９４が底壁９２から上方に延びて下方主媒体収容
室９６を形成している。壁９４のせき部分１０２で接合
されている壁１００によって第２媒体収容室が形成され
ている。せき部分１０２はハウジング８６の高さのほん
の一部だけ上方に延びている。また、ハウジングは上方
主媒体収容壁１０４を有し、この壁１０４は肩壁部分１
０６によって壁９４．１００に接合されている。
カバー８８はこれより上に延びる複数の管コネクタを有
している。これらの管コネクタは共通の戻り管路３２と
の連結用の管コネクタ１０７と、ベント管路１０９に連
結される管コネクタ１０８と、供給管路２６に連結され
る管コネクタ１１０と、液位センサー管路１１４に連結
される管コネクタ１１２と、供給管路５６に連結される
管コネクタ１１６とを有している。コネクタ１０７と流
体連結している戻り導管１１８がハウジングの中へ下方
に延びてハウジングの肩壁部分１０６の上方で終ってい
る。コネクタ１１０と流体連結している供給導管１２１
が下方主媒体収容部分９６の中へ下方に延びている。コ
ネクタ１１２は第２媒体収容部分９８の上方に位置決め
されている。供給導管１２０がコネクタ１１６と流体連
していて、第２媒体収容部分９８の中へ下方に延びてい
る。
している。これらの管コネクタは共通の戻り管路３２と
の連結用の管コネクタ１０７と、ベント管路１０９に連
結される管コネクタ１０８と、供給管路２６に連結され
る管コネクタ１１０と、液位センサー管路１１４に連結
される管コネクタ１１２と、供給管路５６に連結される
管コネクタ１１６とを有している。コネクタ１０７と流
体連結している戻り導管１１８がハウジングの中へ下方
に延びてハウジングの肩壁部分１０６の上方で終ってい
る。コネクタ１１０と流体連結している供給導管１２１
が下方主媒体収容部分９６の中へ下方に延びている。コ
ネクタ１１２は第２媒体収容部分９８の上方に位置決め
されている。供給導管１２０がコネクタ１１６と流体連
していて、第２媒体収容部分９８の中へ下方に延びてい
る。
蓋９０はねじ９１を有し、ハウジング８６はカバーを適
所に固着するためにねじ９１と係合するためのねじ９３
を有している。
所に固着するためにねじ９１と係合するためのねじ９３
を有している。
第２図に概略的に示す液位センサ１２２が管路１１４を
介して槽内の媒体の液位を検知する。ステンレス鋼製管
部分１１５がコネクタ１１２と流体連通していて、第２
媒体収容部分９８の中へ下方に延びている。本発明の実
施例で使用された液位センサ１２２は、空気の流れを管
路１１４および管１１５に通し、背圧を測定して液位の
示度を得る圧力センサである。しかしながら、同じ目的
を達成する、すなわち、槽内の媒体の量を測定する他の
種類の液位センサも本発明に含まれる。
介して槽内の媒体の液位を検知する。ステンレス鋼製管
部分１１５がコネクタ１１２と流体連通していて、第２
媒体収容部分９８の中へ下方に延びている。本発明の実
施例で使用された液位センサ１２２は、空気の流れを管
路１１４および管１１５に通し、背圧を測定して液位の
示度を得る圧力センサである。しかしながら、同じ目的
を達成する、すなわち、槽内の媒体の量を測定する他の
種類の液位センサも本発明に含まれる。
また、供給管１２０は第２媒体収容部分９８内に位置決
めされて収穫サイクル中または老廃物取出しサイクル中
、媒体のすべてを槽１２から引出されないようにする。
めされて収穫サイクル中または老廃物取出しサイクル中
、媒体のすべてを槽１２から引出されないようにする。
液位センサ１２２は、媒体の実質的にほとんどが槽から
引出されたとき、警報を出すように第２媒体収容部分９
８内に配置されている。せき部分１０２は媒体のすべて
を槽から引出されないようにするとともに、老廃物取出
し中、または生産物ｔＭ締縮中培養ループ１４が作動し
ていれば、培養室２４で培養されている細胞を保護する
。
引出されたとき、警報を出すように第２媒体収容部分９
８内に配置されている。せき部分１０２は媒体のすべて
を槽から引出されないようにするとともに、老廃物取出
し中、または生産物ｔＭ締縮中培養ループ１４が作動し
ていれば、培養室２４で培養されている細胞を保護する
。
媒体中の老廃物のレベルが細胞にとって有害であるレベ
ルに達すると、ポンプ５４を始動して媒体１８を槽１２
から取出しかつこの媒体をカートリッジ５０中の中空フ
ァイバの内腔に送液する。
ルに達すると、ポンプ５４を始動して媒体１８を槽１２
から取出しかつこの媒体をカートリッジ５０中の中空フ
ァイバの内腔に送液する。
同時に、弁７４を閉鎖位置にして媒体をオリフィス７０
にのみ流す。オリフィス７０は、ファイバの壁を横切る
老廃成分の移送を助長するためにカートリッジの中空フ
ァイバの内腔の中に背圧を引起す程小さい。老廃物取出
しサイクルでは、逆止弁８０が開かれ、老廃物はカート
リッジ５０から管路７８を通って流れる。
にのみ流す。オリフィス７０は、ファイバの壁を横切る
老廃成分の移送を助長するためにカートリッジの中空フ
ァイバの内腔の中に背圧を引起す程小さい。老廃物取出
しサイクルでは、逆止弁８０が開かれ、老廃物はカート
リッジ５０から管路７８を通って流れる。
また、免疫グロブリンのような細胞によって生産された
有用な生産物を収穫するためにループ１６を使用するこ
とができる。弁８４を開き、生産物含有媒体を管路８２
に流すことによって各老廃物取出しサイクル中に収穫が
起っても良い。しかしながら、生産物が培養室内の細胞
に有害な作用を及ぼさなければ、生産物をさらに濃縮す
るのが好ましい。従って、収穫は代表的には老廃物取出
しサイクル中には起らない。所定の生産物濃度レベルで
収穫が起り、この所定の濃度レベルは培養されている細
胞が生産物濃度レベルによってどのように影響されるか
により決まる。生産物が媒体中の所定の濃度に達すると
、ピンチ弁７４を閉鎖位置にし、ピンチ弁８４を開放位
置にする。ポンプ５４が媒体５４を槽１２から送液し、
生産物を管路８２から採取する。老廃成分を取出すため
に、収穫サイクル中、ピンチ弁８０を開くのがよい。
有用な生産物を収穫するためにループ１６を使用するこ
とができる。弁８４を開き、生産物含有媒体を管路８２
に流すことによって各老廃物取出しサイクル中に収穫が
起っても良い。しかしながら、生産物が培養室内の細胞
に有害な作用を及ぼさなければ、生産物をさらに濃縮す
るのが好ましい。従って、収穫は代表的には老廃物取出
しサイクル中には起らない。所定の生産物濃度レベルで
収穫が起り、この所定の濃度レベルは培養されている細
胞が生産物濃度レベルによってどのように影響されるか
により決まる。生産物が媒体中の所定の濃度に達すると
、ピンチ弁７４を閉鎖位置にし、ピンチ弁８４を開放位
置にする。ポンプ５４が媒体５４を槽１２から送液し、
生産物を管路８２から採取する。老廃成分を取出すため
に、収穫サイクル中、ピンチ弁８０を開くのがよい。
収穫サイクル中、培養ループ１４は、代表的には、弁要
素４２を開放位置にしかつ弁要素４０を閉鎖位置にして
第２図に示すように槽１２を迂回する第２培養ループ１
３０を形成することによって槽１２から遮断される。第
２培養ループ１３０は、槽１２内の媒体の液位がその通
常位置まで戻されるまで作動状態に保たれる。培養ルー
プ１３０は培養室２４で培養されている細胞を生産物ま
たは老廃物の高い濃度から、あるいは収穫サイクルまた
は老廃物取出しサイクル中、槽内に存在する高い浸透圧
から保護する。しかしながら、細胞をこのような濃度レ
ベルにさらしたければ、培養ループ１３０を省く。媒体
を槽１２から取出す培養ループ１４に戻したい場合、弁
要素４２を閉鎖位置にし、弁要素４０を開放位置にする
。
素４２を開放位置にしかつ弁要素４０を閉鎖位置にして
第２図に示すように槽１２を迂回する第２培養ループ１
３０を形成することによって槽１２から遮断される。第
２培養ループ１３０は、槽１２内の媒体の液位がその通
常位置まで戻されるまで作動状態に保たれる。培養ルー
プ１３０は培養室２４で培養されている細胞を生産物ま
たは老廃物の高い濃度から、あるいは収穫サイクルまた
は老廃物取出しサイクル中、槽内に存在する高い浸透圧
から保護する。しかしながら、細胞をこのような濃度レ
ベルにさらしたければ、培養ループ１３０を省く。媒体
を槽１２から取出す培養ループ１４に戻したい場合、弁
要素４２を閉鎖位置にし、弁要素４０を開放位置にする
。
特に濃縮サイクル後、取出された媒体を補充するために
、媒体補充ポンプ１３２が設けられている。この媒体補
充ポンプ１３２は好ましくはカートリッジ５０の上流で
管路１３４によって供給管路５６に流体連結されている
。媒体補充ポンプ１３２をカートリッジ５０の上流に位
置決めすることにより、新しい媒体をカートリッジ５０
の内腔に流してファイバの内面に保持された高分子量の
成分をフラッシュすることができる。媒体補充中、弁７
４はル］プ１６に最も高い流量を与えるように開いてい
る。しかしながら、望むなら、媒体ポンプ１３２を装置
のどこに位置決めしてもよい。
、媒体補充ポンプ１３２が設けられている。この媒体補
充ポンプ１３２は好ましくはカートリッジ５０の上流で
管路１３４によって供給管路５６に流体連結されている
。媒体補充ポンプ１３２をカートリッジ５０の上流に位
置決めすることにより、新しい媒体をカートリッジ５０
の内腔に流してファイバの内面に保持された高分子量の
成分をフラッシュすることができる。媒体補充中、弁７
４はル］プ１６に最も高い流量を与えるように開いてい
る。しかしながら、望むなら、媒体ポンプ１３２を装置
のどこに位置決めしてもよい。
培養ループ１４の戻り管路３０には因子ポンプ１３６が
位置決めされており、この因子ポンプ１３６は管路１３
８によって管路３０に流体連結されている。因子ポンプ
１３６は必要に応じて二次因子例えばグルコース、血清
等を媒体に供給する。因子ポンプ１３６は、グルコース
および他の低分子量物質を老廃成分とともに取出す老廃
物取出しサイクル中、作動されるのがよい。また、因子
ポンプは、細胞が必要とする高分子量蛋白質および血清
が生産物とともに取出されてこれらを補充しなければな
らないとき、収穫サイクル中作動できる。
位置決めされており、この因子ポンプ１３６は管路１３
８によって管路３０に流体連結されている。因子ポンプ
１３６は必要に応じて二次因子例えばグルコース、血清
等を媒体に供給する。因子ポンプ１３６は、グルコース
および他の低分子量物質を老廃成分とともに取出す老廃
物取出しサイクル中、作動されるのがよい。また、因子
ポンプは、細胞が必要とする高分子量蛋白質および血清
が生産物とともに取出されてこれらを補充しなければな
らないとき、収穫サイクル中作動できる。
培養する特定の細胞にとって望まれるシーケンスを行う
ために、種々のポンプおよび弁を手で作動しても良い。
ために、種々のポンプおよび弁を手で作動しても良い。
しかしながら、細胞培養装置の弁およびポンプを作動す
るのに使用することが当業界でよく知られている適当な
マイクロプロセッサ（図示せず）を介して弁およびポン
プを作動するのが好ましい。
るのに使用することが当業界でよく知られている適当な
マイクロプロセッサ（図示せず）を介して弁およびポン
プを作動するのが好ましい。
要約すると、本発明の装置は、細胞を培養し、老廃成分
を培養媒体から取出し、媒体中の生産物を濃縮し、必要
に応じて媒体を補充するとともに、細胞が必要とするか
も知れない任意の二次因子を添加する方法を実施する。
を培養媒体から取出し、媒体中の生産物を濃縮し、必要
に応じて媒体を補充するとともに、細胞が必要とするか
も知れない任意の二次因子を添加する方法を実施する。
この装置は、老廃成分のレベルまたは生産物のレベルが
培養されている細胞に有害であれば、細胞培養ループを
分離し得るという点で融通性がある。また、本発明は、
媒体中の高分子量成分を生産物とともに保持し、老廃物
取出しサイクルで、低分子量物質のみを取出し、かくし
て高分子量血清成分を添加する必要を滅じ、かつ媒体中
の高分子量成分から生産物を別々に分離する必要をなく
す。
培養されている細胞に有害であれば、細胞培養ループを
分離し得るという点で融通性がある。また、本発明は、
媒体中の高分子量成分を生産物とともに保持し、老廃物
取出しサイクルで、低分子量物質のみを取出し、かくし
て高分子量血清成分を添加する必要を滅じ、かつ媒体中
の高分子量成分から生産物を別々に分離する必要をなく
す。
本発明を好適な実施例について説明したが、当業者は本
発明の精神および範囲を逸脱することなしに形態および
細胞の変更を行い得ることをわかるであろう。
発明の精神および範囲を逸脱することなしに形態および
細胞の変更を行い得ることをわかるであろう。
第１図は本発明の装置の斜視図；第２図は本発明の装置
の概略図；第３図は媒体槽の横断面図；第４図は第３図
の線４−４に沿った断面図である。 １０・・・本発明の装置 １２・・・槽 １４・・
・細胞培養ループ １６・・・老廃物取出し／ｆｉ縮
ループ ２０・・・多チヤンネルポンプ部分 ２２
・・・加熱ガス付与部分 ２４・・・細胞培養室
２６・・・供給導管 ２８．２９・・・管部分 ３
４・・・バイパス管部分 ３６・・・２位置３方弁
３９・・・合流点 ４０．４２・・・弁要素 ５
０・・・中空ファイバカートリッジ ５２・・・背圧
発生機構５４・・・ポンプ ７０・・・オリフィス
８２・・・収穫管路
の概略図；第３図は媒体槽の横断面図；第４図は第３図
の線４−４に沿った断面図である。 １０・・・本発明の装置 １２・・・槽 １４・・
・細胞培養ループ １６・・・老廃物取出し／ｆｉ縮
ループ ２０・・・多チヤンネルポンプ部分 ２２
・・・加熱ガス付与部分 ２４・・・細胞培養室
２６・・・供給導管 ２８．２９・・・管部分 ３
４・・・バイパス管部分 ３６・・・２位置３方弁
３９・・・合流点 ４０．４２・・・弁要素 ５
０・・・中空ファイバカートリッジ ５２・・・背圧
発生機構５４・・・ポンプ ７０・・・オリフィス
８２・・・収穫管路
Claims (22)
- （１）液体媒体を収容する槽と； 流体媒体中で細胞を培養するために、槽と流体連通し、
かつ媒体を槽から搬送して槽に戻すための第１装置を有
する第１媒体循環ループと槽と流体連通していて、老廃
成分を媒体から取出しかつ媒体中の細胞生産物を濃縮す
るための装置を有する第２媒体循環ループとを備え、該
第２媒体循環ループが、槽と流体連通し、媒体を槽から
搬送して槽に戻すための第２装置と、媒体からの老廃成
分の選択的移送を行う半透膜を有し、媒体が膜の一方の
側に沿って流れるように、第２装置と流体連通して媒体
中に細胞の生産物を保持するための物質移送装置と、老
廃成分を膜を通して移送させるほどの背圧を物質移送装
置に選択的に発生させる装置とを有することを特徴とす
る細胞培養装置。 - （２）媒体を搬送するための第２装置は、媒体を槽から
引出して槽に戻す第１導管を有し、該第１導管はこれと
流体連通していて、媒体を物質移送装置を通して搬送す
るために推進力を与えるためのポンプ装置を有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 - （３）ポンプ装置は物質移送装置から上流に位置決めさ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
の装置。 - （４）物質移送装置は第１導管装置と流体連通している
中空ファイバカートリッジであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の装置。 - （５）中空ファイバカートリッジは老廃物取出し管路に
流体連結されているポートを有することを特徴とする特
許請求の範囲第４項に記載の装置。 - （６）背圧を選択的に発生させる装置は第１導管装置と
流体連通している流れ絞り装置、および閉鎖位置および
開放位置に選択的に位置決めでき、閉鎖位置にあるとき
、媒体を流れ絞り装置を通して流して物質移送装置に背
圧を生じさせるようになっている第１バイパス装置を有
することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装
置。 - （７）物質移送装置の上流で第１導管装置と流体連通し
ている第１ポンプ装置を有し、装置から取出された媒体
を補充するための媒体補充装置を更に備えていること特
徴とする特許請求の範囲第６項に記載の装置。 - （８）第１導管装置と流体連通しかつ物質移送装置の下
流および背圧を選択的に発生させる装置の上流に位置決
めされ、濃縮された生産物および媒体を取出すための装
置を更に備えていることを特徴とする特許請求の範囲第
６項に記載の装置。 - （９）濃縮された生産物を取出すための装置は第１導管
装置と流体連通している生産物収穫管路および該収穫管
路を開閉するように位置決めできる第２弁装置を有して
いることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載の装
置。 - （１０）槽は媒体収容ハウジングを有し、該ハウジング
は側壁、底壁および該底壁から上方に延びるせきを有し
、該せきおよび側壁は第２媒体収容部分を形成し、また
槽は第２媒体収容部分の中へ延びる液位センサ装置を有
していることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
の装置。 - （１１）第１導管装置は第２媒体収容部分の中に配置さ
れた吸込端部分を有していることを特徴とする特許請求
の範囲第１０項に記載の装置。 - （１２）第１媒体循環ループは槽の第２媒体収容部分の
外側に配置された吸込端部分を有していることを特徴と
する特許請求の範囲第１１項に記載の装置。 - （１３）第１媒体ループは、細胞培養装置と該培養装置
と槽とを流体連結し、槽から培養装置までの媒体用通路
を作るための第２導管装置と、培養装置と槽とを流体連
結し、媒体を培養装置から槽に戻すための通路を作る第
３導管装置と、一端が第２導管装置と流体連通し、他端
が第３導管装置と流体連通している第４導管装置を有し
、槽を選択的に迂回するための第２バイパス装置と、第
４導管装置を通る流れを選択的に生じさせたり、第４導
管装置における流れを選択的に遮断したりするための第
３弁装置とを有していることを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載の装置。 - （１４）第３弁装置は第２導管装置と第４導管装置との
間の流体連結部の上流で第２導管装置における媒体の流
れを選択的に制限したり、生じさせたりするように位置
決めされた第１弁要素および第４導管装置における流れ
を選択的に制限したり、生じさせたりするように位置決
めされた第２弁要素を有していることを特徴とする特許
請求の範囲第１３項に記載の装置。 - （１５）第３導管装置と流体連通していて、媒体を槽に
補充するための第２ポンプ装置を更に備えていることを
特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載の装置。 - （１６）細胞によって生産された生産物を媒体中に放出
させる、細胞の培養方法において、 媒体を収容している槽と流体連通していて細胞を第１媒
体循環ループで成長させかつ維持し；培養装置への第１
の媒体供給を行い、この供給媒体を第１媒体循環ループ
を通して槽に戻し；所定の細胞老廃成分レベルで媒体を
槽から第２の別の媒体循環ループを通して取出し； 第２循環ループ中の媒体から老廃成分を抽出するととも
に、細胞によって生産された生産物を媒体中に保持し； 生産物の所定レベルが達成されるまで老廃成分を媒体か
ら取出し続けることを特徴とする方法。 - （１７）半透膜を使用して老廃物を取出すことを特徴と
する特許請求の範囲第１６項に記載の方法。 - （１８）媒体含有生産物を第２媒体循環ループから収穫
することを更に含むことを特徴とする特許請求の範囲第
１７項に記載の方法。 - （１９）新しい媒体を半透膜の上流で第２循環ループに
導入することを更に含むことを特徴とする特許請求の範
囲第１８項に記載の方法。 - （２０）半透膜に沿って背圧を生じさせて膜を通る老廃
成分の移送を助長することを更に含むことを特徴とする
特許請求の範囲第１９項に記載の方法。 - （２１）背圧が媒体含有生産物を第２媒体循環ループか
ら抽出するための推進力を作り、媒体含有生産物を膜の
下流で収穫用流体出口から収穫することを特徴とする特
許請求の範囲第２０項に記載の方法。 - （２２）第１媒体循環ループはバイパス装置および細胞
培養装置を有しおり； 第１循環ループのバイパス装置を作動して培養装置を槽
および第２媒体循環ループから分離するとともに、老廃
成分を槽から抽出するために媒体を槽から取出す工程中
、または媒体含有生産物の収穫中、第３媒体循環ループ
を形成することを更に含むことを特徴とする特許請求の
範囲第１６項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/794,627 US4722902A (en) | 1985-11-04 | 1985-11-04 | Apparatus and method for culturing cells, removing waste and concentrating product |
| US794627 | 2004-03-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62171669A true JPS62171669A (ja) | 1987-07-28 |
| JPH0120866B2 JPH0120866B2 (ja) | 1989-04-18 |
Family
ID=25163183
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61260520A Granted JPS62171669A (ja) | 1985-11-04 | 1986-10-31 | 細胞を培養し、老廃物を取出し、生産物を濃縮する装置および方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4722902A (ja) |
| EP (1) | EP0224734B1 (ja) |
| JP (1) | JPS62171669A (ja) |
| AT (1) | ATE74158T1 (ja) |
| AU (1) | AU6463286A (ja) |
| CA (1) | CA1270455A (ja) |
| DE (1) | DE3684561D1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH022336A (ja) * | 1987-11-27 | 1990-01-08 | Miles Inc | 細胞分散、培養及び物質回収の連続式設備 |
| JPH02107181A (ja) * | 1988-10-17 | 1990-04-19 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 培養液の濃縮装置 |
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