JPS62171674A - 培養用周囲融合装置と周囲融合培養方法 - 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】 のｌ この発明は、液体の培養基とガスを収容するための少く
とも１つの培養室ユニットと、前記培養基のための少く
とも１つの酸素化処理器と、培養基のための少くとも１
つの液圧ポンプと、そして培養基のための少くとも１つ
のリザーバを備えた生物細胞培養のための培養用周囲融
合装置及び周囲融合培養方法に関するものである。

発１目とＩＬＬ この発明では、培養室ユニット内の培養基の領域、ガス
のスペースとは、少くとも１つのガス透過壁により分け
られており、そして培養基の領域は操作中は培養基で完
全に満たすように構成されている。液体回路とガス回路
とが分かれており、培養室ユニットがガスの領域と液体
の領域にガス透過壁を用いて分けられることから、周囲
融合装置の取扱いは非常に容易になる。細胞の集合体は
、培養室ユニットが活動している場合でも、培養基によ
り常に覆われるのである。

培養室ユニットは好ましくは平坦状もしくは平たくなっ
ている。ガス透過仕切りは実質的に培養室ユニットの広
い平坦面に平行となっている。ガス透過仕切りともいう
ガス透過壁は耐バクテリア特性にすぐれる。それにより
ガス相から液体相にバクテリアが移る危険がない。

少くとも培養基で満たされている間は、培養基の入口が
培養室ユニットの底部にそして培養基の出口が頂部にな
るように培養室ユニットはを配置できる。それにより完
全に培養基を満たせる。

培養室に培養基とともにガスのあわが入らないように、
ガス分離器は培養室の底部の培養基の入口に設けること
ができる。

数個そして好ましくは少くとも５つの培養室ユニットと
もいう培養室があれば、周囲融合装置の取扱いは非常に
容易になる。いずれの場合にも、分離形のモジュールを
使用するので、モジュールは他のモジュールからはずす
ことができ、かつ任意に培養基のリザーバからはずすこ
とができる。そしてモジュールは、特に着脱可能なプラ
グ接続部を介して他のモジュールに接続できる。プラグ
接続部は好ましくは差込み型のバルブのように構成され
ている。これにより、もはや各培養室ユニットに分離形
の送り管を設ける必要はない。

モジュールは直接互いに結合できるので、１つの供給手
段もしくは接続部により、ガス供給、加熱、駆動そして
／または培養基の送りごみを十分行える。１つのモジュ
ールは少くとも１つの培養室ユニットを有するが、好ま
しくはモジュールのための酸素化処理器と、特にモジュ
ールのための循環ポンプもまた有している。

モジュールの側面にある加熱器は、電気式でもよい。し
かし、加熱流体を通すダクトを有する加熱器の方が有利
である。

培養基のためのキャリアは、たとえば材料の性状や表面
特性により、細胞の状態特に細胞外の細胞マトリックス
を変えるのに適用され、培養状態に好ましい影響を与え
る。

キャリア・プレートとガス透過壁との間隔は、はぼ０．
８〜１．２ａｍであり、好ましくは培養基と細胞集合体
の観点からするとほぼ１　ｍｍである。

ガス透過壁は、好ましくは着脱可能で特に相互交換可能
に配置されている。これによりクリーニングをしかつ異
なるガス透過壁と交換するのに有利である。

この発明では１、培養基が培養室内の細胞の周囲に連続
的に流れ、かつ培養基が培養室に入る前にガス状の混合
物で飽和され、そして培養基は培養室内のガス状混合物
と関係するようになる特に人間と動物の細胞の周囲融合
培養方法において、培養室内でのガス状の混合物と培養
基との間の前記ガスの交換は、培養基からガスを分けて
いるガス透過壁を通して行うことを特徴としている。

ガスと培養基の流れる方向は、任意にできるが、少くと
も培養基の領域が満たされている間は底部から頂部へ流
れるのが好ましい。

周囲融合装置の操作中は、キャリアの領域の外のガス分
離器から追加的に出るガスは別として、培養室の培養基
の領域はガス相ではないのが好ましい。これにより培養
された細胞は培養室の位置に関係なく常に液体で覆うこ
とができる。培養基は、培養基用の室の領域を通り層状
に流れ、かつガス透過壁ともいう膜と細胞培養用のキャ
リアとの間の領域の全断面にわたり、実質的に均一に流
すことができる。培養基とガスは流れ方向が反対である
。

共通の培養基用のリザーバをいくつかの培養室のために
設けることができるが、好ましくは分離形のリザーバを
各ユニットに設ける。

培養室ユニットが加熱されることがら、培養基、培養室
の外そしてたとえばリザーバ内は、培養室ユニット内よ
り冷たくしておくのが有利である。これは無菌化するの
が好ましいためである。培養基を加熱する時に通るどの
ガスも、培養基が実際の室に入る前に分離される。酸素
化処理器と室の温度を同じレベルにすることで、室ユニ
ットのガスの上昇流を、最小に保てる。

細胞は半透過壁であるガス透過壁に対面しているキャリ
アの面又は複数の面に培養される。それによりガスの交
換が良好になる。

支ｉ１ この発明の特徴は、添付の図面と特許請求の範囲ととも
に次の好適な実施例の説明により明らかにできる。個々
の特徴は、個々の実施例の１つもしくはそれらの実施例
の組合せにより知ることができる。

図面に示すこの発明の実施例では、周囲融合装置１は８
つのモジュール２を有している。

これらのモジュール２は、平行六面体状に構成されかつ
プラグ接続部３．４．５．６．７（第１図と第２図）に
より広い平坦面に沿って相互に結合されている。

これらのモジュール２はたて型のものであり、表面接触
で結合している。各モジュール２の１つの狭い面８は、
培養基用の分離形のリザーバ９に対してプラグ接続部１
０．１１を介して接続されている。これらのプラグ接続
部１０．１１は培養基用の接続管として機能する。各モ
ジュール２は、ぜん動性のポンプもしくはホース・ポン
プ１２を含んでいる。

培養基は、このホース・ポンプ１２によりリザーバ９か
ら吸引されそして酸素化処理器１３を経て培養室ユニッ
ト１４に送られるようになっている。ホース・ポンプ１
２は、プラグ接続部ともいう六角形の差込み形のピン３
を備えたシャフトにより機械的に駆動される。

これらのピン３は、各モジュールの１つの平坦面１５か
ら突出していて、かつ隣接のモジュール２の対向してい
る平坦面１７の対応する穴１６に係合されている。同じ
平坦面１５において、同様にプラグ接続部ともいう差込
み型のピン４．５がガス系から突出し、かつプラグ接続
部ともいう差込み型のピン６．７が液体系から突出して
いる。そして、それらのピンに対応する受は部は、平坦
面ともいう対向面１７に設けられている。ガスと液体用
のプラグ接続部は図示しない差込み型のバルブを備えて
いる。これらのバルブは、差込まれたときのみ開くよう
になっている。流体の流れる方向が第１図の矢印で図解
的に示しである。駆動モータ１８は、第１のモジュール
２の平坦面１５上の差込み型のピン３に位置されている
。そして駆動モータ１８はすべてのホース・ポンプ１２
を同期して駆動するようになっている。リザーバ９から
離れた側にあるモジュール２の狭い面１９には、底部に
培養基の出口２０がある。この出口２０は、モジュール
２における培養基の循環のためにあるのではなくて、単
に流すために用いられる。各モジュール２の前側の平坦
面１５には、加熱装置もしくは加熱器２１を有している
。

この加熱器２１は前記平坦面１５の全体に拡がっており
、プラグ接続部６．７を介して加熱流体が供給できるよ
うになっている。加熱器２１は、所望の温度を隣接のモ
ジュール２の間で維持するようになっている。最後尾の
モジュール２の後側の面１７には、追加の加熱器２１を
備えることができる。それにより、すべてのモジュール
は、それらモジュールの広い平坦面１５．１７の両側に
おいて加熱することができる。

第３図は、モジュール２を示している。第３図では、モ
ジュール２はホース・ポンプともいうポンプ１２、酸素
化処理器１３そして培養室ユニットともいう室ユニット
１４を有し、これらが垂直面上に並べであるかあるいは
重ねである。酸素化処理器１３のみでなく、培養室ユニ
ット１４も、ガスの領域２７もしくは２８と培養基の領
域２９もしくは３０にガス透過１２５もしくは２６によ
り分けである。これらのガス透過膜２５もしくは２６は
、広い平坦面ともいう側面１５．１７と平行である。ガ
ス透過膜ともいう膜２５．２６は、フレキシブルなシリ
コン材料で作られていて、そして膜２５．２６は、迷路
のように水平に向けたウェア３１．３２によりガスが通
る側が補強されている。このことにより、ガスの体積も
しくは液体の領域が決められている。

これらのウェブは、流れるガスが膜を均一に通過するこ
とを同時に保障している。ガスは広い平坦面１５．１７
と直交しているプラグ接続部４より導入される。ガスは
、培養空ユニット１４を最初に通る培養基の流れとは反
対の方向に流れる。それからガスは酸素化処理器１３を
通り、プラグ接続部５を通りモジュールから出る。培養
基は最初ポンプ１２から酸素化処理器１３へ流れる。こ
の酸素化処理器１３は、培養室ユニット１４が設けられ
ている側の位置でかつポンプ１２の下側に当る位置にあ
る。酸素化処理器１３内では、培養基は垂直方向のウェ
ブ３３によりその進路が変わるようになっている。培養
基は、酸素化処理器１３の下端から上方に傾斜している
入口ともいう送りダクト３４に沿って培養室ユニット１
４の下端へ流れる。この送りダクト３４は室ユニット１
４の全幅にわたり延びている。送りダクト１３は、室ユ
ニット１４の内側上端の下方に個々の開口３５を有して
いる。培養基は、開口３５を通り、液体の領域３０の底
部３７を通り、入口ともいう短い垂直管３６を経て培養
室ユニット１４に入る。

液体の領域ともいう液体室に達する前に、どのようなガ
スも培養基から分離され、開口ともいう入口３５より上
方の送りダクト３４内に集まる。これにより、送りダク
ト３４はガスの分離器として機能する。３ウエイ・バル
ブ３８は送りダクト３４の下流部ともいう端部３７に設
けられている。この３ウエイ・バルブ３８は、培養基の
もどし管３９に接続されている。このもどし管３９は室
ユニットの培養基の領域ともいう液体の領１１！３０の
上端から出ている。そして、３ウエイ・バルブ３８は、
まっすぐな出口２０もしくは再循環用のもどし管４１の
いずれか一方に第２の３ウエイ・バルブ４０を介してつ
ながっている。

このもどし管４１はプラグ接続部１１とリザーバ９につ
ながっている。前記ガス分離器からのエアーは、３ウエ
イ・バルブ３８を通して出すことができる。送りダクト
３４と出口ともいうもどし管３９では、培養基は同方向
に流れる。それにより、培養基が送りダクト３４の最初
のところで液体の領域３０内に流れるか送りダクト３４
の終端部のみのところで液体の領域３０内にながれるか
は関係なく、培養基は常に同じ流路長を経てもどし管３
９まで流れる。

第５図と第６図から明らかなように、モジュール２は断
面において多層構造に構成されている。室ユニット１４
もしくは酸素化処理器１３に接続された後側の面１７上
には、カバープレート４２が配置されている。このカバ
ープレート４２は、単にポンプ１２もしくはポンプ１２
の駆動用のビン３が通されている。加熱器２１はカバー
プレート４２の上に位置されており、この加熱器２１に
は加熱流体のダクト４３が通っている。酸素化処理器１
３は、液体の領ｔｉｉ２９に比べて広いガスの領域を有
している。ガスの領域は、平坦な膜２５とシール４４に
より、並行している液体の領域から分けられている。こ
のような態様は培養室ユニット１４でも同じである。し
かし、培養室ユニット１４では、液体の領域３０内のキ
ャリア・プレート２４が膜２６からほぼ１１Ｉｌの内部
間隔分離れている。この中間領域では、層状培養基流に
抗して、細胞はキャリア・プレート２４に単一層状にく
っついて培養される。並行して培養作業を行うために、
液体の領域３０とキャリア・プレート２４は、５つの垂
直の部分室もしくは細長い部分にさらに細かく分けられ
ている。キャリア・プレートの下端における調整は、而
４５により行う。この面４５によりキャリア・プレート
は前記面４５の後部壁に保持されるのである。キャリア
・プレートの上端には、耐候シール４６が設けられてい
る。この耐候シール４６はカバー２３により押圧されて
いる。

このカバー２３は、キャリア・プレート２４の断面ろう
耳形状の導入斜面４７内にすべり部材として設けられて
いる。導入斜面４７の下方であるが、１１２６の上方で
は、出口ともいう小さいダクト４８が各部分室からもど
し管３９へ分岐している。それにより前記耐候シールの
下方の領域は、もう一度ガス分離器として機能し、かつ
キャリア・プレートをはずすときにガスを発散させるこ
とができる。

培Ｉ！基のために設けられた領域は、操作中は完全に培
養基で満たされる。

周囲融合装置１を操作している時に、たとえば細胞の成
長をチェックしたりサンプルを採取するために、他のモ
ジュールを損傷することな（、全部のモジュール２もし
くは個々のキャリア・プレート２４をはずすことができ
る。それらのモジュール内で比較するのに適当な状態を
管理することもできる。それにより、より有効な情報が
培養結果から得られる。このようなことから、モジュー
ルはブロック状に構成されている。これらのモジュール
は底部を有し、非常に扱いを容易にしている。さらに、
個々のモジュールの成形された部品は、たとえば射出成
形によりプラスチックをモールド成形して得ることがで
き、かつ密封状に相互に結合できる。これにより、簡単
に製造ができかつクリーニングができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は組立てた状態のこの発明の好適な実施例を図解
的に示す斜視図、第２図は１つのモジュールを図解的に
示す斜視図、第３図は第５図と第６図のモジュールの■
−■線における縮小された縦断面図、第４図は第３図の
実施例において第５図と第６図のＩＶ−ＩＶ線における
縮小された断面図、第５図は第３図の実施例のｖ−ｖ線
における断面図、第６図は第３図の実施例のＶｒ　−Ｖ
ｒ線における断面図である。 １・・・周囲融合装置 ２・・・モジュール ３．４．５．６．７・・・プラグ接続部８・・・狭い而 ９・・・分離形のリザーバ １０．１１・・・プラグ接続部 １２・・・ホース・ポンプ １３・・・酸素化処理器 １４・・・培養室ユニット １５・・・平坦面 １６・・・穴 １７・・・平坦面 １８・・・駆動モータ １９・・・狭い面 ２０・・・出口 ２１・・・加熱器 ２３・・・カバー ２４・・・キャリア・プレート ２５・・・ガス透過膜 ２６・・・ガス透過膜 ２９．３０・・・液体領域 ３１．３２．３３・・・ウェブ ３４・・・送りダクト ３５・・・開口部 ３６・・・垂直管 ３７・・・底部 ３９・・・もどし管 ４０・・・３ウエブ・バルブ ４２・・・カバー・プレート ４３・・・ダクト ４・・・シール ４５・・・室 ４６・・・耐候シール ４７・・・導入斜面 ４８・・・ダクト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）液体の培養基とガスを収容するた めの少くとも１つの培養室ユニット（１４）と、前記培
   養基のための少くとも１つの酸素化処理器（１３）と、
   前記培養基のための少くとも１つの液圧形のポンプ（１
   ２）および前記培養基のための少くとも１つのリザーバ
   （９）を備えた生物細胞の培養用周囲融合装置（１）に
   おいて、前記培養室ユニット（１４）内は、前記培養基
   の領域（３０）と、前記ガスの領域（２８）とに少くと
   も１つのガス透過壁（２６）によりさらに分けられてお
   り、かつ培養基の領域（３０）は、操作中には前記培養
   基により完全に満たされる構成となることを特徴とする
   培養用周囲融合装置。 （２）前記培養室ユニット（１４）は、 板状もしくは平板状の構造を有し、かつガス透過壁（２
   ６）は、前記培養室ユニット（１４）の広い平坦面（１
   ５、１７）と実質的に平行でありかつ培養室ユニット（
   １４）の中に仕切りとして配置されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の培養用周囲融合装置
   。 （３）前記ガス透過壁は、支持構造によ り補強された膜であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項又は第２項に記載の培養用周囲融合装置。 （４）単一層培養のための少くとも１つ の好ましくは板状のキャリア（２４）が、培養室ユニッ
   ト（１４）のガス透過壁（２６）と実質的に平行に配置
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第
   ３項のいずれか１項に記載の培養用周囲融合装置。 （５）少くとも培養基で満たされている 間は、培養基の入口（３４）が培養室ユニット（１４）
   の底部にあり、かつ培養基の出口（３９、４８）が培養
   室ユニット（１４）の頂部にあるように、培養室ユニッ
   ト（１４）が配置されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の培養用周
   囲融合装置。 （６）入口ともいうガス分離器（３４） が、培養基の入口位置である培養室ユニット（１４）の
   低い領域に設けられていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載の培養用周囲
   融合装置。 （７）前記培養室ユニット（１４）の培 養基のための前記入口は、培養室ユニットの全断面にわ
   たり分布された複数の入口（３４、３６）を有している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６項のいず
   れか１項に記載の培養用周囲融合装置。 （８）液体の培養基とガスを収容するた めの少くとも１つの培養室ユニット（１４）と、前記培
   養基のための少くとも１つの酸素化処理器（１３）と、
   前記培養基のための少くとも１つの液圧ポンプ（１２）
   および前記培養基のための少くとも１つのリザーバ（９
   ）を備えた生物細胞の培養用周囲融合装置（１）におい
   て、いくつかの、好ましくは少くとも５つの培養室ユニ
   ット（１４）があり、各培養室ユニット（１４）が、各
   分離形のモジュール（２）に設けられており、分離形の
   モジュール（２）は他の分離形のモジュール（２）から
   取りはずすことができ、かつ分離形のモジュール（２）
   は任意に培養基のリザーバ （９）から取りはずすことかができ、かつ分離形のモジ
   ュール（２）は、特に着脱可能なプラグ接続部により相
   互に結合できることを特徴とする特に特許請求の範囲第
   １項〜第７項のいずれか１項に記載の培養用周囲融合装
   置。 （９）取りはずし可能な個々のモジュー ル（２）は、モジュール（２）のための酸素化処理器（
   １３）を備え、かつ好ましくはモジュール（２）のため
   の循環ポンプ（１２）を備えていることを特徴とする特
   許請求の範囲第８項に記載の培養用周囲融合装置。 （１０）好ましくは平たんもしくは板状 のモジュール（２）は、近接して並置されており、かつ
   特に相互接触により互いに熱的に結合されてることを特
   徴とする特許請求の範囲第８項又は第９項に記載の培養
   用周囲融合装置。 （１１）各モジュール（２）は加熱装置 もしくは加熱器（２１）を備え、加熱装置もしくは加熱
   器（２１）は好ましくは１つのモジュールの外の面（１
   ７）に非対称でかつ平らに位置されており、特に加熱装
   置もしくは加熱器（２１）は、ガスの領域（２７、２８
   ）側に位置されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第８項〜第１０項のいずれか１項に記載の培養用周囲融
   合装置。 （１２）前記単一層培養のためのキャリ ア（２４）は、培養基の領域（３０）に設けられており
   、キャリア（２４）は取りはずし可能でかつ特に個々の
   平行な細長い部分にさらに分けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項〜第１１項のいずれか１項に
   記載の培養用周囲融合装置。 （１３）前記キャリア（２４）は表面特 徴を有し、特に培養すべき細胞の細胞外の細胞マトリッ
   クスに対応する表面構造を有していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項〜第１２項のいずれか１項に記載
   の培養用周囲融合装置。 （１４）前記細胞培養のためのキャリア （２４）とガス透過壁との間隔は、０．８〜１．２ｍｍ
   であり、好ましくはほぼ１ｍｍであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項〜第１３項のいずれか１項に記載
   の培養用周囲融合装置。 （１５）前記培養室ユニット（１４）は １つの狭い側、好ましくは狭い側の外表面 （１９）に取りはずし可能なカバー（２３）を備えてお
   り、培養基の領域（３０）がカバー（２３）に達するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第１４項のいず
   れか１項に記載の周囲融合装置。 （１６）前記ガス透過壁（２６）は、培 養室ユニット（１４）において着脱自在でかつ特に交換
   可能に配置されていることを特徴とする第１項〜第１５
   項のいずれか１項に記載の培養用周囲融合装置。 （１７）培養基が培養室内の細胞の周囲 に連続的に流れ、かつ培養基が培養室に入る前にガス状
   の混合物で飽和され、一方、培養基は培養室内のガス状
   の混合物とも接触するようになる特に人間や動物の細胞
   の周囲融合培養方法において、培養室内でのガス状の混
   合物と培養基との間の前記ガス交換は、培養基とガスを
   分けているガス透過壁を通して行うことを特徴とする周
   囲融合培養方法。 （１８）少くとも培養基の領域が満たさ れている間、培養基の流れは、底部から頂部に向いてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載の周
   囲融合培養方法。 （１９）前記培養基は、培養基用の培養 室の領域を流れ、培養基は薄層状にかつ実質的に均一に
   、ガス透過壁と細胞培養もしくは細胞培養用のキャリア
   との間の領域の全断面において流れることを特徴とする
   特許請求の範囲第１７項又は第１８項に記載の周囲融合
   培養方法。 （２０）前記培養室のガスの領域を流れ ているガスは、培養基の流れとは逆に導かれることを特
   徴とする特許請求の範囲第１７項〜第１９項のいずれか
   １項に記載の周囲融合培養方法。 （２１）前記培養基は、培養室の内部よ り培養室の外部においてより冷たく保たれ、かつ培養基
   のために設けられた培養室の領域に培養基が入る際に、
   培養基から好ましくは分離されたガスが除かれることを
   特徴とする特許請求の範囲第１７項〜第２０項のいずれ
   か１項に記載の周囲融合培養方法。 （２２）前記酸素化処理器と培養室は、 同じ温度レベルに保たれている特許請求の範囲第１７項
   〜第２１項のいずれか１項に記載の周囲融合培養方法。 （２３）細胞は前記ガス透過壁ともいう 半透過壁に対向しているキャリアの面に培養されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１７項〜第２２項のいず
   れか１項に記載の周囲融合培養方法。