KR101361025B1 - 세포배양 처리 시스템 및 세포배양 처리 시스템의 모듈 접속방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재생의료 분야 등에 있어서 세포·조직의 배양처리를 행하는 세포배양 처리 시스템으로서, 시스템 외부로부터의 바이러스 및 배양처리 대상 이외의 인간 유래의 세포 등이 폐쇄공간의 내부로 침입하는 것을 방지함으로써 무균성을 유지하는 동시에, 모듈의 폐쇄공간의 폐쇄성을 유지하며, 다종 다양한 세포배양 처리공정에 따라서, 복수의 모듈을 연결 또는 이탈시킴으로써 복수의 배양처리 모듈을 조합하여 세포배양 처리를 행할 수 있는 세포배양 처리 시스템을 제공하는 것이다.

Description

세포배양 처리 시스템 및 세포배양 처리 시스템의 모듈 접속방법{Cell culture treatment system, and method for connection of modules for cell culture treatment system}

본 발명은, 의학, 생물학, 창약, 약학 등의 분야에 있어서 최적인 세포 등의 세포배양 처리 시스템에 관한 것이다. 특히, 재생의료 또는 바이오 의약 생산을 위한 세포, 조직, 장기 등(이하, 세포 등이라고 함)의 세포배양 처리 시스템에 관한 것이다.

최근, 인간이나 동물의 세포를 이용하여, 손실되거나 또는 기능저하를 일으킨 세포 등을 복구하는 재생의료에 대한 기대가 높아지고 있다. 또한, 체성세포, 체성간(幹)세포의 증식이나 조직화의 연구개발이 진전되고 있다. 더욱이, ES세포의 연구나 iPS세포를 작성, 증식하는 기술개발이 진전되고 있다. 이들 치료에 이용되는 세포 등을 체외에서 배양하고, 더욱 조직화하기 위해서는, 안전성의 향상이나 고품질화, 하이 스루풋화, 총 제조비용 저감 등의 문제를 해결한 세포배양 처리 시스템이 요구되고 있다.

하지만, 재생의료와 같이, 인간이나 동물의 체내에 이식하여 치료를 행하기 위해서는, 세포의 증식이나 세포의 분화 또는 조직화를 유효하고 효율적으로 행하여야만 한다. 그런 다음에, 인간이나 동물의 체내에 이식하여 치료하는 것이기 때문에, 안전성의 확보가 중요시된다. 이러한 안전성을 확보하기 위해서는 2가지 조건을 필요로 한다. 첫째는, 세포 등이 취급되는 환경 하에 있어서 분위기 내에 이물, 분진이 침입하는 것을 막는 동시에, 잡균의 침입을 막아 무균성을 유지할 필요가 있다. 둘째는, 특히 환자 본인의 세포를 배양(자가배양)하는 경우, 다른 인간의 세포 등이나 다른 종류의 세포 등, 환자 본인의 세포 등(자가배양 세포 등) 이외의 세포 등이나 그 세포 유래의 바이러스, 박테리아 등이 혼입되는 것을 예방하고, 혼입된 균, 세포배양 처리대상 이외의 세포 등은 배제하여야만 한다.

종래, 안정성의 확보를 위하여 실내 전체를 청정 분위기로 하는 대형 설비의 클린룸 내에서 배양 등의 작업이 이루어지고 있다. 이러한 클린룸은 설비비나 유지비가 매우 높아 고가의 설비이다. 이 때문에, 배양처리를 향하는 세포 등의 비용도 대폭 상승하게 된다.

세포배양 처리는, 수작업에 의한 배양과 마찬가지로 자동화 시스템에 있어서도 수행한 작업순서나 작업내용을 기록하여 보존하지 않으면 안된다. 자동화 시스템에 있어서는 이들 작업을 수작업으로 행하는 경우보다 효율적이며 정확하게 행하는 것이 요구되고 있다.

세포를 배양하는 공정에는 다양한 공정이 포함된다. 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 인간 등으로부터 채취한 조직으로부터 세포를 분리하는 공정, 분리한 세포로부터 목적의 세포를 단리(單離)하는 공정, 세포를 초대배양하는 공정, 증폭배양하는 공정, 계대배양하는 공정, 세포를 임의의 세포로 분화시키는 공정, 조직화하는 공정, 세포·조직을 포장하는 공정 등을 들 수 있다. 이들 공정은 치료목적이나 취급하는 세포 종류 등에 따라서 적절히 선택하면 되며, 특별히 한정되지 않는다. 심장치료에 이용되고 있는 근아세포 시트를 제작하는 경우, 환자로부터 근조직을 채취하고, 근아세포를 단리하여 초대배양하는 공정, 증폭배양하는 공정, 계대배양하는 공정, 단층 세포 시트를 제작하여 적층화하는 공정을 거쳐 제작한다. ES세포 또는 iPS세포 등을 이용하여 심장치료용 세포 시트를 제작하는 경우, ES세포 또는 iPS세포 등을 증폭배양하는 공정, 근아세포 또는 심근세포 등 임의의 세포로 분화시키는 공정, 단층 세포 시트를 제작하는 공정, 적층화하는 공정을 거쳐 제작한다. 각막치료용 세포 시트를 제작하는 경우, 구강점막 조직을 채취하는 공정, 조직으로부터 세포를 단리하는 공정, 단층 세포 시트를 제작하는 공정을 거쳐 제작한다. 이들의 세포 등 배양공정은, 배양의 목적에 따라서 상기 공정 등을 조합할 수 있다. 그 때문에, 세포 등 배양에는 상기 공정의 일부를 선택적으로 행하는 경우, 그들 공정의 순서가 바뀌는 경우, 공정의 일부 또는 전부를 반복하는 경우 등이 있다. 또한, 각 공정을 수행하기 위하여 필요로 하는 시간은 공정에 따라서 차이를 나타낸다.

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본공개특허공보 2008-054690

특허문헌 2: 일본공개특허공보 2004-350640

특허문헌 3: 일본공개특허공보 2011-4613

종래의 세포배양 처리 시스템은, 다양한 세포배양 프로세스를 실시할 수 있게 하기 위하여 대형으로 복잡화되어 있다. 이 때문에, 종래의 시스템에서는 설비 비용이 매우 높아지는 문제가 있었다.

본 발명은 이들 문제점에 감안하여 이루어진 것이다. 본 발명의 세포배양 처리 시스템은, 다종 다양한 배양 프로세스를 낮은 비용으로 처리할 수 있는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 사용 목적에 따라서 다종의 세포·조직 등의 배양 프로세스에 유연하게 대응할 수 있는 합리적인 세포배양 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 세포배양 처리 시스템의 실시형태에 따르면, 상호 접속할 수 있는 복수의 모듈과, 상기 모듈에 설치하는 제 1 폐쇄공간과, 상기 제 1 폐쇄공간이 가지는 개구부를 개폐하는 도어와, 상기 개구부의 둘레부에 설치하는 접속부재와, 제염제를 공급하는 제염제 공급 모듈을 구비하고, 상기 제염제 공급 모듈에 의하여 상기 제 1 폐쇄공간에 제염제를 공급하는 동시에, 접속하는 한쪽의 상기 모듈의 상기 접속부재 및 상기 도어와 다른 쪽의 상기 모듈의 상기 접속부재와 상기 도어에 의하여 형성되는 제 2 폐쇄공간에 제염제를 공급하며, 접속한 복수의 상기 모듈을 무균상태로 유지한 일체적인 폐쇄공간으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세포배양 처리 시스템은, 배양 프로세스의 종류나 스루풋, 생산량에 따라서 모듈(유닛이라고도 함)을 증감(시스템으로부터 모듈 이탈 및 시스템으로 모듈을 접속)하는 것이 쉬워진다.

본 발명의 세포배양 처리 시스템은, 제 1 폐쇄공간 내부에서 각종 세포배양 처리를 행할 수 있다. 이때, 도어는 세포배양 처리를 행하는 환경조건(온도, 습도, 무균 등)을 유지하기 위하여 닫혀져 있다. 이에 따라, 제 1 폐쇄공간은 외부 분위기(폐쇄공간의 바깥측)로부터는 차단되어 폐쇄된 상태가 된다. 다른 분야, 예를 들어 반도체 제조 시스템에서 사용되는 폐쇄공간을 구비하는 종래의 시스템과 비교하면, 반도체 웨이퍼 제조시에 처리 챔버 내를 소정의 온도나 진공도로 하여 웨이퍼를 제조할 수 있는 조건으로 유지하는 목적으로 도어(게이트 밸브)를 닫고 내부를 폐쇄공간으로 하는 점에 있어서는 공통된다.

하지만, 본 발명의 세포배양 처리 시스템은, 다음 점에서 종래 시스템과 상이하다. 본 발명의 세포배양 처리 시스템은, 시스템으로부터 모듈을 물리적으로 분리하여 위치를 이동할 수 있다. 이탈된 모듈은 그 도어를 닫아 둠으로써 제 1 폐쇄공간 내부의 환경을 유지할 수 있다. 본 발명의 세포배양 처리 시스템에서는, 제 1 폐쇄공간 내를 밀폐·개방 가능하게 하는 도어에 의하여 제 1 폐쇄공간의 내부를 일단 제염·제균한(제염·제균 동작을 정지한) 후에는, 도어를 닫아 제 1 폐쇄공간 내를 폐쇄 혹은 밀폐상태로 유지하여 일정 기간 제염·제균 상태를 유지할 수 있다.

그리고, 복수의 모듈을 구비하고, 모듈을 착탈할 수 있는 종래 시스템에 있어서도, 접속하는 한쪽 모듈의 도어(혹은 덮개)와 다른 쪽 모듈의 도어(혹은 덮개)를 밀접하게 접속하고, 쌍방의 도어(혹은 덮개)를 동시에 폐쇄공간 내로 개방하여, 쌍방의 폐쇄공간을 연통 가능하게 접속할 수 있는 것이 있다. 하지만, 이러한 종래의 세포배양 시스템에서는, 도어의 외부(제 1 폐쇄공간 외부)가 외부공기에 접촉하여 세포배양 처리의 대상물인 인간 유래의 세포와는 상이한 다른 인간 유래의 세포, 각종 세균 등이 부착되어 있다. 그 때문에, 다시 모듈이 접속할 때에는, 배양처리 대상 외의 인간 유래의 세포나 각종 세균 등이 도어 외부에 부착한 상태로 폐쇄공간에 들어가게 되어, 그것들이 세포처리 대상이 되는 세포에 혼입될 가능성이 있다. 그래서, 종래의 세포배양 시스템 모듈의 도어 바깥측의 오염을 방지하기 위하여, 청정도가 높은 분위기의 클린룸(비작업시 클래스 10,000 이하, 작업시 클래스 100,000 이하) 내에 그 시스템을 설치할 필요가 있었다. 더욱이, 작업자에 의하여 모듈 도어의 바깥측이 오염되지 않도록, 작업자는 착의(이른바 클린웨어, 마스크, 장갑 등의 착의)나 작업방법에 세심한 주의를 기울일 필요가 있었다.

이에 대하여, 본 발명의 세포배양 처리 시스템에서는, 접속하는 한쪽 모듈의 제 1 폐쇄공간과 다른 쪽 모듈의 제 1 폐쇄공간 사이에, 모듈 쌍방의 도어와, 모듈 쌍방의 접속부재에 의하여 밀폐 가능하게 제 2 폐쇄공간을 형성하여, 그 폐쇄공간 내에 제염제를 공급함으로써 제염·제균을 행한 후에 모듈을 접속한다. 이에 따라, 본 발명의 세포배양 시스템에서는, 접속 전에 외부 분위기에 접촉된 부분은 모두 제염되어, 폐쇄공간 내부에 세균 등을 유입하지 않아, 일체적으로 제염·제균된 안전한 무균공간으로 함으로써 최적의 환경 하에서의 세포배양 처리를 행할 수 있다. 이와 같이 제 1 폐쇄공간 및 제 2 폐쇄공간을 제염·제균 처리함으로써, 종래보다 청정도가 낮은 분위기의 클린룸(비작업시 클래스 100,000 이하)에서도 세포배양 시스템을 설치할 수 있게 된다. 또한, 만일 작업자가 모듈의 도어 바깥측을 오염시켜도, 본 발명의 세포배양 시스템에서는 모듈의 도어 바깥측을 제염·제균한 후에 모듈끼리 접속되므로, 작업자가 행하는 오염방지조치를 경감시킬 수 있다.

본 발명의 세포배양 처리 시스템의 다른 실시형태에 따르면, 명령에 따라서 모듈이 소정의 처리를 실행하도록 제어하는 모듈 제어장치와, 상기 접속부재를 통하여 접속되어 있는 상기 모듈의 상기 모듈 제어장치와 전기적으로 접속되어 있고, 상기 각 모듈의 동작을 제어하는 통합제어장치를 구비한다. 이러한 세포배양 처리 시스템에서는, 상기 통합제어장치에 의하여, 상기 접속된 복수의 상기 모듈과 통신을 행하며, 상기 모듈의 ID를 인식하여, 상기 ID에 따른 동작명령을 상기 모듈에 대하여 행함으로써, 접속한 복수의 상기 모듈을 연결지어 각종 배양처리의 일련의 처리공정을 통합처리하거나, 또는 각각 각종 세포배양 처리를 실행하는 것을 특징으로 한다.

세포배양 처리를 행할 때의 공정은, 세포 등의 종류에 따라서, 또는 인간 유래의 세포 등에 있어서는 개인차에 따라서, 공정에 걸리는 시간이나 세포배양 처리의 결과 생성되는 세포 등의 양이 상이하다. 이러한 경우에도, 본 발명의 세포배양 처리 시스템에서는, 세포배양 처리 중에 별도 모듈을 추가 접속, 구체적으로는 모듈의 제거, 별도 모듈의 추가접속이 가능하다. 또한, 본 발명의 세포배양 처리 시스템에 의하여 세포배양 처리를 행하고 있는 도중에 다른 처리공정의 세포배양 처리를 행할 수도 있다. 이러한 경우에, 먼저 행한 세포배양 처리 공정에서 사용하여 불필요하게 된 모듈을 제거하는 동시에, 다음 세포배양 처리 공정에 의하여 필요하게 되는 모듈을 연결할 수 있다. 이와 같이, 모듈을 바꿈으로써, 한번에 많은 종류의 세포, 조직 등의 배양 프로세스에 대응할 수 있다. 또한, 각 모듈에 식별 가능한 고유 ID를 설정하여, 이 ID를 판독함으로써 복수의 모듈의 연결 또는 이탈을 인식하는 것, 및 각 모듈의 동작 로그, 통신 로그, 환경정보의 측정결과를 그 정보원인 모듈의 ID와 함께 통합제어장치에 전기신호로써 송신하고, 기억부에 기록하도록 구성할 수도 있다. 이에 따라, 검사체인 세포 등이 다른 세포와 혼합되지 않도록 정확하게 관리할 수 있다.

본 발명의 세포배양 처리 시스템의 다른 실시형태에 따르면, 내부에 반송 로봇을 구비하고 있고, 상기 각 모듈이 접속되는 반송 모듈을 구비한다. 이러한 반송 로봇에 의하여, 접속된 하나의 모듈의 상기 제 1 폐쇄공간으로부터 다른 모듈의 상기 제 1 폐쇄공간으로 상기 제 2 폐쇄공간을 통하여 피반송물을 이동시키는 것을 특징으로 한다.

이러한 세포배양 처리 시스템은, 반송 모듈을 구비함으로써 세포 등이나 배지 등이 들어간 플레이트 및 보틀, 그 밖의 세포배양 처리 작업에 필요한 자재를 세포배양 처리 시스템 내부의 폐쇄공간의 내부 또는 다른 폐쇄공간 사이로 반송할 수 있다. 이에 따라, 세포배양 처리 시스템이 가지는 복수의 무균폐쇄공간을 일체적으로 사용하여, 각종 세포배양 처리의 작업을 행할 수 있다.

본 발명의 세포배양 처리 시스템의 다른 실시형태에 따르면, 상기 접속부재는 내부가 비어 있는 형상인 씰부재와, 상기 씰부재의 내부에 기체 등 주입수단을 구비한다. 이러한 씰부재는, 내부에 기체, 액체, 겔형상물을 주입함으로써 씰부재를 팽창시킬 수 있다. 이에 따라, 하나의 접속부재와 다른 접속부재 사이의 틈을 메울 수 있어, 제 2 폐쇄공간 내를 밀폐하여 밀봉할 수 있다.

이러한 세포배양 처리 시스템에서는, 접합부재 사이의 틈을 메우는 씰부재에 의하여, 접속부재 사이의 틈으로부터 외부로 제염제가 누출되는 것, 및 세포배양 처리를 실행하고 있는 도중에 외부로부터 세균이나 다른 세포가 혼입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이러한 세포배양 처리 시스템에서는, 복수의 모듈을 접속할 때에 발생하는 접속부재 간의 약간의 틈을 씰부재에 의하여 메울 수 있다. 이러한 씰부재의 내부에 기체 등(기체 등이란, 기체, 액체, 겔형상물 등을 말함)을 주입하고, 씰부재를 팽창시켜서, 씰부재와 접속부재 또는 다른 씰부재를 밀착시켜, 접속부재 사이의 틈을 메울 수 있다. 이에 따라, 제 2 폐쇄공간 내부를 외부공기로부터 확실하게 차단할 수 있다.

본 발명의 세포처리 시스템의 모듈 접속방법은, 상기 접속부재를 통하여 복수의 상기 모듈을 접속하는 공정과, 복수의 상기 접속부재와 복수의 상기 도어에 의하여 형성되는 상기 제 2 폐쇄공간에, 상기 제염제 공급 모듈로부터 상기 제염제를 공급하여 상기 제 2 폐쇄공간 내를 제염하는 공정과, 상기 도어를 개방하여 상기 제 1 폐쇄공간 및 상기 제 2 폐쇄공간을 연통하여 일체의 무균폐쇄공간을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 실시형태의 세포배양 처리 시스템의 모듈 접속방법에 따르면, 하나의 모듈의 접속부재와 다른 모듈의 접속부재의 쌍방 또는 일방에 씰부재(상대방에는 씰받이부재)를 구비함으로써, 도어와 접속부재에 의하여 형성되는 영역을 제염하여 제염·제균을 한 후에, 도어를 개방하여 복수의 폐쇄공간을 연통 가능하게 한다. 이 때문에, 폐쇄공간 내부의 세포배양 처리에 악영향을 미치는 세균이나 이물·다른 세포의 혼입을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 세포배양 처리 시스템은, 세포배양 처리를 행하고 있는 도중에, 처리공정에 있어서 불필요해진 모듈을 제거하고, 별도로 준비한 다른 모듈을 접속함으로써 모듈의 교체가 가능하다.

본 발명의 세포처리 시스템의 모듈 접속방법의 다른 실시형태에 따르면, 복수의 상기 모듈을 틈을 벌려 설치하는 공정과, 복수의 상기 모듈에 구비되는 씰부재를 상기 틈을 메우도록 팽창시켜 복수의 상기 모듈을 접속하는 공정과, 복수의 상기 접속부재와 복수의 상기 도어에 의하여 형성되는 상기 제 2 폐쇄공간에 상기 제염제 공급 모듈로부터의 상기 제염제를 공급하여 상기 제 2 폐쇄공간 내를 제염하는 공정과, 상기 도어를 개방하여 상기 제 1 폐쇄공간 및 상기 제 2 폐쇄공간을 연통하여 일체의 무균폐쇄공간을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세포배양 처리 시스템의 모듈 접속방법에 따르면, 복수의 모듈을 접속하는 위치(이 시점에서는 쌍방 모듈의 접속부재 및 씰부재 사이에는 틈을 벌려 위치)로 이동한 후, 속이 빈 형상의 씰부재의 내부에 기체 등(기체 등이란, 기체, 액체, 겔형상물 등을 말함)을 주입함으로써 씰부재가 팽창하여 접속부재 사이의 틈을 메워(밀봉하여) 제 2 폐쇄공간 내부를 외부공기로부터 차단할 수 있다. 이 때문에, 모듈 접속에 의하여 직접 씰부재끼리 충돌 및 접촉하여 발생하는 파손사고 및 마찰에 의한 열화나 쓰레기의 발생 등을 저감할 수 있어, 제 2 폐쇄공간의 내외로부터 기체 등의 누출을 장기간 방지할 수 있다.

본 발명의 세포배양 처리 시스템은, 확실한 제염·제균을 행하면서 시스템에서 사용하는 처리 모듈을 증감할 수 있다. 이에 따라 각 처리 모듈 조합의 자유도를 대폭 향상시킬 수 있어, 많은 종류의 세포, 조직 등의 배양 프로세스에 대응할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 세포배양 처리 시스템을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 실시예와 상이한 세포배양 처리 시스템을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 (반송)모듈(11)의 일부를 잘라낸 사시도이다.
도 4는 반송 로봇(22)을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도어(25a)를 나타낸 사시도이다.
도 6은 2개의 모듈을 접속할 때의 동작을 설명하는 설명도이다.
도 7은 착탈수단(16)을 나타낸 사시도이다.
도 8은 착탈수단(16)의 접속 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 9는 세포배양 처리 시스템의 제어 블록도이다.
도 10은 배양 플레이트 등을 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 3과는 상이한 (분주)모듈의 일부를 잘라낸 사시도이다.
도 12는 (분주)모듈(12)의 분주 동작을 나타낸 설명도이다.
도 13은 (분주)모듈(12)의 배액(俳液)회수 동작을 나타낸 설명도이다.
도 14는 도 11과는 상이한 모듈(세포 시트 적층화 모듈)(14)을 나타내는 사시도이다.

많은 종류의 배양 프로세스에 이용되는 각종 모듈로 이루어지는 세포배양 처리 시스템을 최소의 바닥 전유면적으로, 처리 시간을 절약하여 실현하였다.

도 1은 본 발명의 세포배양 처리 시스템의 실시예의 평면도이다. 또한, 1a는 세포배양 처리 시스템의 일 실시예이다. 11은 반송 모듈이다. 12는 분주 모듈이다. 13은 항온 모듈이다. 14는 세포 시트 적층화 모듈이다. 15는 배양 플레이트 등의 반출입 모듈이다. 한편, 이들 모듈(11~15)은 예시이고, 다른 기능을 가지는 모듈이어도 좋다. 그리고, 보다 많은 모듈을 접속하여도 좋다.

도면 중앙의 육각형의 반송 모듈(11)의 측면에는 착탈수단(16)이 설치되어 있다. 착탈수단(16)은 반송 모듈(11)과, 12~15로 나타내는 모듈을 착탈 가능하게 접속한다. 반송 모듈(11)과 다른 모듈(12~15)(처리장치라고도 함)은, 외부공기를 차단하는 폐쇄공간(케이스체 등)을 구비한다. 반송 모듈과 다른 모듈이 접속된 후에는, 시스템 전체적으로 하나의 폐쇄공간 또는 밀폐공간으로 하거나, 또는 각 모듈 단위로 개폐 가능한 도어에 의한 구분된 폐쇄공간, 혹은 완전 밀폐한 밀폐공간으로 할 수 있다.

본 실시예에 있어서는, 반송 모듈과 다른 모듈이 접속되었을 때, 제염제 공급 모듈(18)로부터의 제염·제균 가스 공급배관(35a~35c)(제염·제균 가스 공급구(36))도 접속된다. 이에 따라, 각 처리 모듈 내에 제염제가 공급 가능하게 되어, 세포 적층화 시스템(1a)의 내부의 구석구석까지 제염·제균이 가능하게 된다. 한편, 35a는 제염제 공급 모듈(18)로부터의 제염제를 반송 모듈(11)에 직접 공급하기 위한 제균 가스 공급배관이고, 배관(35b)은 제염제 공급 모듈(18)로부터의 제염제를 다른 모듈(12~15)에 공급하는 모듈(18)측의 제균 가스 공급배관이다. 배관(35c)은 배관(35b)과 반송 모듈(11) 내부의 배관(미도시)을 통하여 연결되어 있다. 배관(35c)은 제염제 공급 모듈(18)로부터의 제염제를 다른 모듈(12~15)에 공급하는 모듈(12~15)측의 제균 가스 공급배관이다. 한편, 제염제 공급배관(35)은 본 실시예와 같이 반송 모듈을 통하여 다른 모듈로 배관되는 것으로 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예로서 제염제 공급 모듈로부터 직접 배관되는 구성으로 하여도 좋다.

이와 같은 세포배양 처리 시스템(1a)은 각 모듈에 케이스체 등의 폐쇄공간을 구비하고 있고, 케이스체 상부에 팬·필터·모듈을 구비한 청정 분위기(클래스 1000 이하, 바람직하게는 클래스 100 이하)로 하여도 좋다. 팬·필터·모듈은, 케이스체 내부에 정상 공기 등을 송풍하는 팬과, 송풍에 포함되는 먼지나 바이러스 등을 케이스체 내에 반입하는 것을 방지하는 필터 등으로 이루어진다. 이러한 팬과 필터와 근접하여 일체의 모듈로서 구비한다. 그 밖에 팬과 필터 사이에 통풍관을 통하여 그들을 떨어진 위치가 되도록 설치하여도 좋다.

세포배양 처리 시스템(1a)은 착탈수단(16)을 통하여 모듈을 접속할 수 있으므로, 모듈 대수를 증감할 수 있다. 이 때문에, 많은 종류의 세포, 조직 등의 배양 프로세스에 대응할 수 있도록 각 모듈의 조합을 변경할 수 있다. 용도에 따라 구분하여 사용할 수 있다는 이점이 있다. 예를 들어, 용도는 세포현탁액의 입고, 배양 플레이트로의 세포파종, 배지교환, 세포 시트의 적층화, 적층화 세포조직의 출고 등이다.

예를 들어, 본 실시예에 나타내는 제염제 공급 모듈(18)은, 과산화수소액을 공급하는 액체공급수단과, 과산화수소액을 기화시키는 기화수단과, 각 모듈에 가스를 공급하는 가스 공급수단과, 각 모듈과 가스 공급수단과의 사이를 연결하는 가스 배관과, 각 모듈로부터의 배기를 회수하는 배관과, 회수된 가스가 촉매를 통하여 무해화되어 배기되는 배기배관을 구비하고 있다.

제염제 공급 모듈(18)에 의하여 발생시킨 과산화수소 가스를 각 모듈의 제 1 폐쇄공간 및 제 2 폐쇄공간 (후술하는) 내부에 유입시킬 수 있다. 이에 따라, 제 1 폐쇄공간(23) 내부(반송 모듈 등의 모듈 내에 구비하는 액추에이터, 센서, 용기의 외장 등을 포함)에 존재하는 세균, 인간 유래의 세포 등을 사멸시킬 수 있다. 제염제 공급 모듈(18)로부터 공급되는 제염제의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 실시예와 같은 과산화수소여도 좋으며, 과초산, 포름알데히드, 오존, 이산화염소 등이어도 좋다. 특히, 이들을 증기나 기체 또는 미스트 형상으로 한 제염제로서 공급하는 것이 바람직하다.

본 발명의 세포배양 처리 시스템을 이용하여, 1인 또는 복수의 환자 유래의 세포 등을 동시병렬적으로 세포배양 처리 동작하여도 좋다. 같은 환자 유래의 세포라도, 배양공정이 상이한 복수 종류의 세포를 동시병렬적으로 취급하여도 좋다. 본 발명의 세포배양 처리 시스템을 이용하여, 복수의 환자 유래의 세포를 동시병렬적으로 세포배양 처리 동작할 때의 실시예를 다음에 설명한다.

도 1에 나타내는 본 발명의 세포배양 처리 시스템(1a)을 이용하여, 어느 인간 유래의 세포 등에 대하여 세포배양 처리를 행한다. 항온 모듈에서 세포배양을 행하고 있는 도중에, 전공정에서 사용한 분주 모듈, 반송 모듈, 반출입 모듈의 제 1 폐쇄공간(후술하는 V1영역: 본원의 PCT공개공보 단락 [0064]~[0067]을 참조)과 그들 모듈을 연결하는 제 2 폐쇄공간(후술하는 V2영역: 본원의 PCT공개공보 단락 [0064]~[0067]을 참조)에 제염제를 주입하여 제염·제균을 행한다. 그 후, 다른 인간 유래의 세포를 반출입 모듈로부터 세포배양 처리 시스템 내에 넣고, 앞선 인간 유래의 세포에 대하여 행한 세포배양 처리 또는 다른 세포배양 처리를 행한다.

이에 따라, 본 발명의 세포배양 시스템에서는, 동시에 복수의 인간 유래의 또는 같은 인간 유래의 세포에 대하여 다른 종류 또는 같은 종류의 세포배양 처리를 행할 수 있다. 더욱이, 다른 인간 유래의 세포의 세포배양 처리를 행하고 있는 도중에, 이미 세포배양 처리가 완료되어 항온 모듈 내에서 세포배양을 행하고 있는 것에 대해서는, 세포배양 상태를 유지한 상태로 항온 모듈마다 세포배양 처리 시스템으로부터 이탈시켜, 다른 항온 모듈을 접속시킬 수도 있다. 장시간이 걸리는 공정을 필요로 하는 모듈은, 그 공정이 완료될 때까지, 일단 세포배양 시스템으로부터 분리하여, 별도의 같은 종류의 모듈을 접속함으로써, 시스템 전체의 대기시간을 최소한으로 할 수 있다.

도 2에 나타내는 세포배양 처리 시스템은 본 발명의 다른 실시형태를 나타낸다. 이러한 세포배양 처리 시스템(1b)은, 반송 모듈(11a)의 외주에 각종 처리 모듈을 접속한다. 반송 모듈(11a)의 좌측에 착탈수단(16)을 통하여 수도(受渡) 모듈(17)을 구비한다. 그 수도 모듈(17)의 더욱 좌측에 착탈수단(16)을 통하여 다른 반송 모듈(11b)을 접속한다.

이와 같은 세포배양 처리 시스템(1b)에 따르면, 1개의 반송 모듈(11a)에 설치 가능한 착탈수단(16)의 수량에 제한되지 않으며, 많은 모듈을 증설할 수 있다. 이 때문에, 배양 프로세스의 진보나 변경에 의한 모듈의 레이아웃 변경도 쉽게 할 수 있고, 프로세스의 진보나 복잡화, 생산량의 증가에 수반되는 모듈의 증설도 쉽게 할 수 있다. 여기에서, 수도 모듈(17)이란, 예를 들어 배양 플레이트 등의 재치대와, 내부에 제염, 제균 가스를 공급하는 제염제 공급구(36) 등을 케이스체 내부에 구비하는 모듈을 말한다. 케이스체에는 배양 플레이트 등을 주고 받기 위한 개구부를 밀폐·개방할 수 있는 도어(도어)를 구비한다. 이에 따라, 도어를 폐쇄하고 있을 때에는, 외부공기와 차단할 수 있어 케이스체 내부를 폐쇄공간으로 할 수 있다. 또한, 도어를 개방하면 배양 플레이트 등에 이물이 혼입되는 일 없이 배양 플레이트 등을 반송할 수 있다.

또한, 이와 같은 세포배양 처리 시스템(1b)에 따르면, 같은 기능의 복수의 모듈을 조합할 수 있다. 세포배양 처리 시스템(1b)은, 동시병렬적으로 모듈 단독으로 운전하거나 동시병렬적으로 모듈 단독으로 운전(제어)하거나 할 수 있으므로, 하이 스루풋으로 효율적인 생산이 가능하다.

세포배양 처리 시스템(1a, 1b)은, 세포, 조직 등의 배양 등의 프로세스에 따라서, 각종 모듈을 조합하여 구성할 수 있다. 각 모듈에는 모터, 팬, 밸브, 실린더, 펠티에, 히터 등의 액추에이터를 동작시키는 커맨드를 탑재한다. 각 모듈은 환경 모니터(각종 센서 등으로서, 온도센서, 광학센서, 가스농도계, 습도계, 파티클카운터, 위치측정기, 중량계 등)로부터의 신호, 측정정보, 동작 로그 등의 전기적 신호를 송수신 및 기록하는 모듈 제어부를 구비한다. 각 모듈은 모듈 제어장치에 미리 기억되어 있는 각종 처리 순서에 근거하여, 또는 후술하는 통합제어장치로부터의 제어명령에 근거하여, 각각 소정의 각종 처리기능을 수행한다.

또한, 세포배양 처리 시스템(1a, 1b)은, 모듈 간의 동작의 연계를 취하며, 배양처리 프롯세스를 실행한 모듈의 ID정보와 환경정보를 포함한 측정결과(동작 로그 및 환경 등의 로그) 및 세포조직 등의 검사체 정보를 관련지은 정보 등을 기억관리할 수 있는 통합제어장치를 구비한다. 모듈의 ID정보와 관련지어 각 모듈의 모듈 제어장치로부터 통합제어장치로 전기적 신호를 송수신함으로써, 어느 모듈로부터 다른 모듈을 이탈하여 다른 모듈을 접속할 때에도, ID를 인식함으로써 어느 모듈과 전기적 신호를 주고 받았는지를 통합제어장치가 인식할 수 있다. 이에 따라, 다양한 배양 프로세스에 대응 가능하고, 에너지 절약적이며, 효율적인 세포, 조직의 생산이 가능하고, 제조 비용을 저감할 수 있다.

종래의 대형 시스템은, 배양처리에 필요한 기능을 모두 탑재한 일체형의 시스템으로 되어 있다. 종래의 시스템에서는, 본 발명의 시스템과 달리, 모듈 전체를 분리할 수 없다. 이 때문에, 종래의 시스템에서는, 1명의 환자 유래의 세포 등을 처리하고 있는 동안에는 다른 환자 유래의 세포의 처리를 끼워넣기가 어렵다. 이유는, 종래의 시스템에서는 1개의 모듈이 장기간 가동하고 있을 때에는 다른 모듈은 사용할 수 없어 시스템을 점유하는 시간이 길어지기 때문이다.

이에 대하여, 본 발명의 시스템에서는 필요에 따라서 모듈을 착탈할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 시스템에서는, 장기간 가동하는 모듈을 시스템으로부터 이탈함으로써 가동 모듈이 시스템을 점유하는 것을 회피할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 시스템에서는, 일련의 처리공정 중에서 장시간 배양을 필요로 하는 모듈이 있는 경우, 그 모듈을 시스템으로부터 일차적으로 이탈시켜, 다른 장소로 이동시킬 수 있다. 그 모듈은 다른 장소에서 계속하여 배양을 진행시킬 수 있다. 필요에 따라서, 그 모듈을 배양완료 후에 다시 시스템에 접속하여 다른 처리를 속행할 수도 있다. 이에 따라, 모듈을 이탈시켜 독자 배양하고 있는 기간에, 시스템을 다른 배양처리에 이용할 수 있다. 이에 따라, 본 시스템에서는, 각 모듈 점유 시간을 고려한 시스템 운용에 의하여, 본 시스템을 효율적으로 가동시킬 수 있다.

그리고, 복수의 모듈 내의 일부가 고장났을 때에는, 그 모듈을 시스템으로부터 분리하여 수리 대응할 수 있다. 이에 따라, 고장나지 않은 모듈을 사용하여 별도 작업을 할 수 있다. 이 때문에, 고장에 의한 시스템 전체에 대한 영향을 최소한으로 억제할 수 있다. 본 발명의 시스템에서는, 환자마다 처리 스케줄이 상이한 경우나, 모듈의 고장 불량에 대하여 신속한 대응이 요구되는 의료분야에서 유효하다.

본 발명의 세포배양 처리 시스템은, 세포조직의 배양처리 순서의 관리를 행하는 기능과, 배양의 경과나 배양환경의 계측결과를 송신하는 통신수단을 가지는 모듈 제어장치를 구비한다. 이러한 모듈 제어장치는, 각 모듈로 배양처리 프로세스 실행을 지시할 수 있어, 데이터 정리와 보존을 할 수 있다. 본 시스템에 따르면, GMP(Good Manufacturing Practice: 제제의 제조·품질 기준)에 준거한 세포 등의 생산이 가능해진다.

도 3은 본 발명의 모듈의 일종인 반송 모듈(11)의 일부 분리 사시도이다.

21은 평면에서 볼 때에 육각형인 기대(基台)이고, 22는 기대(21)의 상부 중앙에 구비하는 반송 로봇이다. 23은 스칼라형 반송 로봇(22)을 외부 분위기로부터 차단하는 (케이스체의 측벽(23a)과 케이스체의 천장부(23b)로 구성) 케이스체이다. 24는 케이스체(23)의 외부와 케이스체 내부와의 사이에서 피반송물을 반출입하기 위한 개구부이다. 25a, 25b는 개구부(24)를 밀폐·해방하는 도어이다. 16은 기대의 측면에 설치된 반송 모듈(11)과 다른 모듈인 분주 모듈(12) 등을 착탈하는 착탈수단이다. 이 착탈수단(16)에 의하여, 반송 모듈(11)을 밀폐성과 무균성을 유지하면서 결합하거나, 또는 이탈시킬 수 있다. 무균상태를 유지하면서 모듈 결합하여 밀폐상태로 함으로써, 모듈 내부의 세포 등을 잡균이나, 다른 세포 등으로부터 오염되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 본 시스템에서는, 세포 등의 품질의 안전성이 확보된다. 한편, 본 실시예에 있어서, 모듈 내부의 더스트량을 최소한으로 억제하기 위하여, HEPA 필터(27) 등에 의한 팬·필터·모듈(공기정화 모듈)(28)을 구비하는 구성으로 하여도 좋다.

또한, 반송 모듈(11)의 천장부(23b)의 상부에 있는 팬(29)에, 제염제 공급 모듈(제염제 공급 모듈)(18)로부터의 제염제 공급 배관(35b)(제염제 공급구(36))을 구비하고, 케이스체 내부에 케이스체 내부로부터 제염·제균 가스를 배기 회수하여 제염제 공급 모듈로 보내는 제염제 배기회수배관(37)(제염제 공급구(38))을 구비할 수 있다. 제염·제균은 모듈의 폐쇄공간 내이거나 폐쇄공간 외부로부터 내부로 도입된 밀폐용기의 외측표면에 부착된 세균이나 세포를 사멸시키기 위하여 행해진다. 제균제 공급 모듈에는 과산화수소의 증기나, 오존 등을 공급하는 다양한 제염수단이 생각된다. 그 밖의 제염수단으로서는, 유효하면서 안전성이 확보되며, 제염·제균의 밸리데이션(validation)을 확립할 수 있는 것을 채용할 수 있다.

케이스체(23)는 스칼라형 반송 로봇(22)의 가동 범위보다 조금 큰 범위의 내부공간을 구비한다. 이러한 케이스체(23)로 둘러싸이는 범위가 제 1 폐쇄공간(V1)을 구성한다(다른 모듈(12~15)도 동일). 여기에서, 가동범위란, 도 3에 나타내는 바와 같이 스칼라형 반송 로봇(22)의 암을 접어서 최소 선회반경이 되도록 수평선회 동작을 시켰을 때, 스칼라형 반송 로봇(22)이 주변기기 등과 간섭하지 않고 가동할 수 있는 공간의 범위(점유공간)를 말한다. 이러한 가동범위는 스칼라형 반송 로봇(22)이나 암슬라이더형 반송 로봇(미도시)인 경우에는, 케이스체의 내부공간 형상이 원주형상으로 된다. 다관절형 반송 로봇인 경우에는, 반구형상의 내부공간이 된다. 이에 따라, 케이스체의 내부공간의 용적을 최소한으로 할 수 있다.

또한, 케이스체 상부에는 제염 가스를 케이스체 내에 공급하기 위한 가스 공급구 및 배기구를 구비한다. 이에 따라, 케이스체는 그 내부를 제염하기 위하여 최소한의 과산화수소 가스를 공급함으로써, 단시간에 소정 농도의 가스 분위기에 도달하여, 소정의 제염·제균 상태를 유지하며, 단시간에 제염·제균 공정을 종료할 수 있다.

케이스체 내부의 소재는, 과산화수소 가스 등의 제염제에 의한 열화가 적은 부재를 사용하며, 또한 부재의 접합부에는 적절한 코킹을 실시하여 소정의 밀폐도를 유지한다. 예를 들어, 케이스체 내부의 금속은 스테인리스 등이고, 가동부분이나 코킹재는 실리콘 고무 등이다. 과산화수소 가스에 의하여 경년열화하는 부재를 사용할 때에는, 교환이 용이한 구조로 한다. 가스에 의한 열화를 최소한으로 하여, 장기적으로 사용할 수 있는 모듈로 할 수 있다.

본 발명의 세포배양 처리 시스템은, 필요 최소한의 크기의 폐쇄공간을 구비한다. 반도체나 식품제조 분야에서 이용되는 클린룸과 같이 작업자가 입실하는 것과 같은 대형의 것은 아니다. 이 때문에, 제염·제균 시간을 단축하여 무균성을 유지하기 쉽고, 저렴하게 제조할 수 있다. 더욱이 필요에 따라서 조합이 가능하므로, 복수의 모듈을 조합한 시스템 전체적으로도 저렴해진다. 그 때문에, 생산하는 세포, 조직의 비용도 저감할 수 있다.

도 4에 나타내는 스칼라형 반송 로봇(22)은, 케이스체(23)에 덮인 실내이며, 기대(21)의 상부 중앙에 설치되어 있다. 이에 따라, 스칼라형 반송 로봇(22)의 (도면 중에는 일점쇄선으로 나타냄) 선회중심선(31)으로부터 도어까지의 거리 및 케이스체 내부 벽면까지의 (최단) 거리(R)가 일정해진다.

스칼라형 반송 로봇(22)은, 가동범위를 최소로 하면 케이스체(23)의 내부체적을 최소로 할 수 있다. 이 때문에, 제염을 위하여 가스를 공급할 때에는, 최소량의 가스를 공급함으로써 소정의 제염·제균 가능한 농도에 단시간에 도달할 수 있다.

또한, 제 1 폐쇄공간(V1)의 내부체적이 크면 제 1 폐쇄공간(V1) 내부에 가스가 미치지 않는다. 그리고, 제 1 폐쇄공간(V1)의 구조가 복잡하면 제염되지 않는 부분이 발생한다. 이와 같은 과제도 그 체적을 작게 하여 쉬운 형상으로 함으로써 방지할 수 있다.

스칼라형 반송 로봇(22)은 로봇 기대(41)가 기대(21)에 고정되어 있다. 로봇 기대(41)의 상부에는 스칼라형 반송 로봇(22)을 승강 동작시키기 위한 승강수단(43)을 구비하고 있다. 승강수단(43)은 볼나사축을 모터의 작동에 의하여 회전시킴으로써(미도시), 도면 중의 Z방향의 직선이동을 가능하게 하는 것이다. 승강수단(43)의 상부에는 선회수단(45)을 구비한다. 선회수단(45)은 스칼라형 반송 로봇(22)을 연직방향 중심으로(θ방향으로) 선회 동작시키는 것이다.

선회수단(45)의 상부에는, 제 1 암(46)이 회전 가능하게 구비되어 있다. 또한, 제 1 암(46) 상부 단부에는 제 2 암(47)이 구비된다. 더욱이, 제 2 암(47) 상부에 피반송물인 배양 플레이트를 상부에 재치하는 엔드 이펙터(End-effector)(48)가 구비되어 있다. 이러한 스칼라형 반송 로봇(22)은, 제 1 암(46)과 제 2 암(47)과 엔드 이펙터(48)가 동기 동작함으로써, 엔드 이펙터(48) 상의 배양 플레이트 등을 직진동작 혹은 곡선동작할 수 있다. 한편, 스칼라형 반송 로봇(22)에 구비된 각종 액추에이터는, (도면 중에 굵은 테두리로 나타냄) 제어장치(50)로부터의 전기적 신호에 근거하여 작동되는 것이다. 이에 따라, 스칼라형 반송 로봇(22)은 케이스체(23)에 덮인 제염·제균 분위기 내부에서 마이크로 플레이트, 보틀, 또는 분주 모듈의 디스포저블 팁(각종 모듈에 공급하는 소모품) 등을 반송할 수 있다.

스칼라형 반송 로봇(22)의 회동 부분은 제염제에 견딜 수 있는 불소계 수지 등의 O링이나 씰부재가 장착되어 있다. 이에 따라, 제염을 위한 가스가 스칼라형 반송 로봇(22)의 내부에 유입되어 내부부재가 부식되는 것을 방지하고 있다.

스칼라형 반송 로봇(22)의 로봇 기대(41)의 주위와, 승강수단(43)의 가동부재의 주위 사이에 수지제 주름씰(44)을 설치하고 있다. 이 때문에, 스칼라형 반송 로봇(22)이 승강 동작하였을 때에도, 제염·제균을 위한 가스가 스칼라형 반송 로봇(22)의 내부에 유입되어 내부부재가 부식되는 것을 방지하고 있다.

엔드 이펙터는 평판 형상을 하고 있어, 배양 플레이트 등을 그 상부에 재치할 수 있다. 엔드 이펙터 상부이며 재치된 배양 플레이트 등의 외주에는, 원추형 플레이트 안내부재(49) 혹은 거의 직육면체의 배양 플레이트라면 그 네 모서리 또는 측면을 가이드하는 안내부재를 구비하는 구성으로 할 수 있다.

스칼라형 반송 로봇 이외에, 반송수단으로서 산업용 다관절 로봇이나 슬라이더 로봇 등을 이용하여도 좋다.

도 5에 나타내는 도어(25a)는 구동수단(55)과 도어부재(56)로 이루어진다. 본 실시예에서는, 구동수단(55)은 에어실린더이고, 상하 이동함으로써 도어(56)를 개폐할 수 있다. 구동수단(55)의 가동부분에 주름씰(57)이 설치되어 있다. 이에 따라, 제염제가 도어 구동수단 내부에 유입되어 내부부재가 부식되는 것을 방지하고 있다. 도 5의 (a)는 도어 구동수단(55)의 작동에 의하여 도어 부재(56)가 하강하여 개구부(24)를 통하여 제 1 폐쇄공간(V1) 안측(V1)(23in이라고 나타내는 측)과 외부(V2)(23out이라고 나타내는 측)가 연통하는 상태를 나타내고 있다.

도 5의 (b)는 마찬가지로 도어 부재(56)가 상승하여 개구부(24)가 폐쇄되어 있고, 제 1 폐쇄공간(V1) 내부가 밀폐된 상태를 나타내고 있다. 도어 부재(56)와 제 1 폐쇄공간(V1)(개구부(24) 주변)과 접촉부분에는 실리콘씰(58)을 (도어측 혹은 케이스체측에) 설치하고 있다. 이러한 실리콘씰은 튜브 형상으로 되어 있다. 이러한 튜브 내부에 압축 기체를 주입함으로써 팽창되어 케이스체와 도어 부재(56) 사이를 밀봉한다. 본 실시예 이외에 개폐 도어의 개폐에 의한 압력으로 씰을 눌러 밀봉하는 것이어도 좋다.

도 3에 나타내는 도어(25b)는, 제 1 밀폐공간(V1)의 벽면(23a)에 평행한 회전축을 가지는 회전도어이다. 도어 부재(56)와 제 1 폐쇄공간(V1)(개구부(24) 주변)과 접촉 부분에는 실리콘씰을 (도어측 혹은 케이스체측에) 설치하고 있다. 이와 같은 도어에서는, 회전축에 모터 혹은 실린더와 링크 부재를 설치함으로써 도어를 회전 구동시키는 구성으로 할 수 있다. 이와 같은 도어에서는, 회전력에 의하여 실리콘씰을 도어와 케이스체 내부의 벽면과의 사이에서 균등하게 누름으로써 밀봉을 할 수 있다. 회전구동하는 부분에는 불소계의 수지재료의 O링 혹은 불소계의 V씰 등을 사용함으로서 제염·제균을 위한 가스가 회전수단의 내부에 유입되어 내부부재가 부식되는 것을 방지하고 있다.

도 6은 모듈과 다른 모듈이 접속할 때의 상태를 설명하는 설명도이다. 23a는 모듈의 제 1 폐쇄공간(V1)의 벽면(23a)이다. 도어(56)의 도면 우측(도면 중에서 ->S로 나타내는 영역)은 케이스체 내부이고, 좌측(도면 중에서 U로 나타내는 영역)은 반송 모듈(11)의 제 1 폐쇄공간(V1)의 외부이다. 다른 모듈의 도어 부재(56a)보다 우측 영역(도면 중에서 ->T로 나타내는 영역)은 제 1 폐쇄공간(V1)의 외부이다. 영역(V2)(V2 영역을 제 2 폐쇄공간이라고 함)은, 모듈과 다른 모듈의 외부인데, 모듈과 다른 모듈의 개구부(24, 24a)가 연통되었을 때에는, 폐쇄공간의 내부가 되는 영역이다.

도 6의 (a)는 모듈(제 1 모듈이라고 함)과 다른 모듈(제 2 모듈이라고 함)을 접속하기 전 상태를 나타내고 있다. 도 6의 (b)는, 도 6의 (a)의 상태에서 제 2 모듈(도면 중에서 좌측 모듈)을 씰부재(58c)와 씰받이(58b)가 맞닿기 직전 위치까지 도면 중에서 우측으로 이동시킨 상태를 나타내고 있다. 도 6의 (c)는 내부가 튜브 형상으로 되어 있고, 그 튜브에 기체를 주입하여 팽창시켜서 씰받이(58b)와 씰부재(58c)를 맞닿게 한다. 그에 따라 개구부(24, 24a)의 주위를 외부로부터 차단한 영역(V)을 밀폐상태(도 6의 (c)로 나타냄)로 하고 있다. 그때, 이 영역(V)에 제염·제균 가스를 제염·제균 가스 공급구(35a)로부터 공급하여(경우에 따라서는 도시하지 않는 제염·제균 가스 배기회수구를 설치하고), 영역(V) 내부를 제염·제균한다.

이에 따라, 개구부가 연통하였을 때, 케이스체 내부로의 세균이나 세포 등의 혼입을 방지할 수 있다. 도 6의 (d)에서는, 내부에 기체가 주입되어 팽창하고 있는 씰부재(58d)로부터 기체를 빼고, 도어 부재(56a)와 씰부재와 간격을 벌려 떨어뜨린다. 마찬가지로, 내부에 기체가 주입되어 팽창하고 있는 씰부재(58a)로부터 기체를 빼고, 도어 부재(56)와 씰부재와 간격을 벌려 떨어뜨린다. 이에 따라, 제 1 모듈, 제 2 모듈 영역(V)이 연통하는 상태가 된다. 도어를 아래쪽으로 이동시킴으로써 씰부재와 도어가 마모되지 않고(마모에 의한 쓰레기를 발생시키지 않고, 또한, 마모에 의한 씰부재를 열화시키지 않고), 도어를 개방할 수 있다.

도 7에 나타내는 착탈수단(16)은, 위치결정핀(61)과, 수평방향으로 돌출하여 구비되는 L자 형상의 열쇠 부재(62)와, 열쇠 부재(62)를 수평직선방향으로 진퇴 동작 및 회전 동작하게 하는 열쇠 구동수단과, 착탈수단(16)의 작동에 의하여 제 1 모듈과 제 2 모듈을 접속한 것, 혹은 이간한 것을 감지하는 착탈감지센서(64)를 구비한다. 65는 커넥터이고, 통합제어장치와 모듈의 전기신호의 송수신을 행하는 커넥터, 모듈에 전력을 공급하는 커넥터, 및 모듈에 압축기체나 진공 외의 기체(이산화탄소, 질소), 액체를 공급하는 커넥터 등의 커넥터이다. 66은 제염제 공급 모듈로부터 배관을 통하여 제염제를 공급하는 배관 커넥터이다. 67은 모듈의 제 1 폐쇄공간(V1)의 내부에서 배기하는 제염·제균 가스의 배기를 회수하는 배관 커넥터이다. 이러한 배관 커넥터는, 제염·제균 가스 배기회수구가 제염제 공급 모듈에 배관되어 있다.

이 실시예에 있어서 착탈수단(16)은, 열쇠 구동수단(62)을 작동시켜서, 열쇠 부재(62)를 도 7의 (a)에 나타내는 화살표 방향을 향하여 진행 동작하고, 그 후에 열쇠 부재(62)를 (도 7의 (b)에 나타내는 회전방향으로) 회전하여, 그 후에 열쇠 부재(62)를 도 7의 (c)에 나타내는 화살표 방향으로 후퇴 동작함으로써 제 1 모듈과 제 2 모듈이 접속한다. 이때, 위치결정핀(61)은 접속하는 제 2 모듈의 위치결정핀과 대응하는 위치에 설치된 위치결정핀 안내부재(오목부를 가지고 위치결정핀의 외형보다 조금 큰 구멍부를 가지는 부재)와 끼워맞춤으로써, 제 1 모듈과 제 2 모듈이 소정의 위치에서 접속된다. 벽면으로 돌출하여 구비되는 센서(64)는 모듈이 접속한 것을 감지하고, 감지하였다는 취지의 전기신호를 제어장치 또는 통합관리처리 모듈에 송신한다.

그리고, 모듈 접속에 의하여 통신선의 커넥터(65)도 접속되고(무선 LAN에 의하여 접속하고 있는 경우에는, 센서(64) 등의 전기신호 등을 받아 접속됨), 제 2 모듈의 제어장치에 의하여, 제 2 모듈의 ID정보를 통합제어장치에 전기신호로써 송신함으로써, 통합제어장치는 제 1 모듈에 어느 ID를 가지는 제 2 처리 모듈이 접속하였는지를 인식할 수 있다. 더욱이, 이러한 모듈 접속에 의하여, 배관 커넥터(66, 67)도 접속됨으로써, 제 1 모듈을 통하여 제 2 모듈로 제염제가 공급 가능한 상태가 된다.

본 실시예에 있어서, 센서(64)에 의하여 모듈 접속하고자 하는 것을 감지하여, 끌어들이는 동작을 개시한다. 이에 따라, 착탈지원을 하는 구성으로 할 수 있다. 도 8을 참조하여 끌어들이는 동작을 설명한다. 도 8의 (a)는 제 1 모듈의 착탈수단(16)과, 제 2 모듈의 착탈수단받이(16a)가 떨어져 있어 접속하지 않는 상태를 나타내고 있다. 도 8의 (b)는 제 2 모듈을 도면 중에서 우측으로 이동하고, 센서(64)와 센서받이(64a)가 맞닿은 상태를 나타내고 있다. 위치결정핀(61) 선단은 위치결정 핀받이(61a)의 오목부에 삽입되어 있다.

이에 따라, 제 1 모듈과 제 2 모듈이 착탈동작시에 위치 어긋남을 발생시키지 않고 매끄럽게 접속할 수 있다. 또한, 센서(64)로부터의 접속 동작 개시의 전기신호는 제어장치(50)로 보내진다. 이에 따라, 열쇠 부재(62)를 착탈수단받이(16a)를 향하여 진행시키는 동작을 행한다(도 8의 (b)에 나타내는 상태). 그 후, 열쇠 부재(62)의 열쇠 구동수단(62a)의 작동에 의하여 열쇠 부재(62)는 회전하고, 열쇠 부재받이(62a)와 끼워맞춘다(도 8의 (c)에 나타내는 상태). 그 후, 열쇠 구동수단의 작동에 의하여 열쇠 부재(62)를 후퇴시킴으로써, 착탈수단(16)은 착탈수단받이(16a)를 제 1 모듈측에 끌어들인다.

이에 따라, 하나의 모듈에 착탈수단을 통하여 다른 모듈을 증감함으로써 복수의 모듈의 조합이 가능하여, 많은 종류의 세포, 조직 등의 배양 프로세스에 대응할 수 있다.

제 1 모듈에 착탈수단을 구비하는 같은 기능의 복수의 모듈을 조합하여, 하나의 모듈만 운전하거나, 동시병렬적으로 복수의 모듈을 운전할 수 있으므로, 공정에 필요한 시간의 차이를 흡수하여, 효율적인 생산을 할 수 있다.

한편, 착탈수단(16)은 복수의 모듈의 기대(21)와의 사이에 구비하는 것으로서, 그 기구는 어느쪽에 구비하여도 그 기능을 발휘할 수 있다. 또한, 착탈수단(16)의 다른 실시예로서, 예를 들어 바닥에 부재 상면에 오목부를 가지는 블록 부재를 구비하여 상부로부터 핀을 삽입함으로써 위치결정할 수 있고, 착탈 동작에 의하여 커넥터가 연결, 이탈하도록 상하방향으로 커넥터가 향하여 설치되어 있는 착탈수단이어도 좋다.

그리고, 본 실시예에 있어서 모듈(11~15)은, 각각 모듈 제어장치(50, 71a~71c)와 배선을 통하여 접속된다. 이러한 접속에 의하여 모듈 제어장치(50, 71a~71c)로부터의 전기신호 등을 받아 각종 액추에이터를 동작시킬 수 있다. 또한, 그때 제염제 공급 모듈과 각 모듈이 접속되어, 제염제가 배관을 통하여 각 모듈에 공급된다. 그리고, 그때 제어장치(50, 71a~71c)로부터의 전기신호를 직접 또는 간접적으로 받아 액추에이터 혹은 제염제 공급 모듈을 동작시킬 수 있다. 더욱이, 그때 압축 펌프 모듈 및 진공 펌프 모듈과 배관을 통하여 접속된다. 또한, 그때 제어장치(50, 71a~71c)로부터의 전기신호를 직접 또는 간접적으로 받아 액추에이터 혹은 압축 펌프 모듈 및 진공 펌프 모듈을 동작시킬 수 있다. 그리고, 그때 전원수단과 배선을 통하여 접속되므로 전력이 공급된다.

이러한 실시예에 있어서는, 착탈수단(16)에 제어장치(50, 71a~71c)로부터의 전기신호 등을 송수신하는 배선의 커넥터(65)와, 제염제 공급 모듈(18)로부터의 제염·제균 가스를 공급 및 배기하는 배관의 커넥터(66)와, 전원 커넥터(65)를 구비하는 구성으로 하여도 좋으며, 접속하고자 하는 제 2 모듈의 각 커넥터(65)와 대응하는 위치에 커넥터(65)를 배치함으로써, 모듈 접속시에 연결하여, 제어장치(50, 71a~71c)로부터의 전기신호 등을 송수신하는 구성으로 할 수 있다.

상기 제 2 모듈에는, 제 1 모듈과는 별도로 진공 펌프, 컴프레서, 배터리, 무선 LAN에 의한 전기신호수신기, 모듈의 제어장치를 구비하는 구성으로 할 수 있다. 제 1 모듈의 제 1 폐쇄공간(V1)에 연결함으로써 모듈의 제어장치(50, 71a~71c)에 전원이 투입되거나 혹은 통합제어장치(70)와의 사이에서 통신개시 신호를 송수신함으로써 모듈을 작동(사용가능한 상태로)하는 구성으로 하여도 좋다.

여기에서, 모듈이란, 반송 모듈, 반출입 모듈, 단리초대배양 모듈, 계대배양 모듈, 튜브 연결 로봇, 자동창고 모듈, 반송용 레인 모듈, 세포파종 모듈, 배지분주 모듈, 세포 시트 적층화 모듈, 항온 모듈, 그 밖의 배양·분주·반송·측정(계량)·분석(관찰) 모듈 및 물품(예를 들어, 마이크로 플레이트, 튜브랙, 디스포저블 팁, 보틀, 시약 튜브·그 밖의 부속품)의 저장 모듈, 계측 모듈, 플레이트 등의 반출입 모듈, 및 제염·제균 가스 공급 모듈 등을 말한다.

더욱이, 상기 모듈 이외에 배양대상이 되는 세포 등의 종류에 따라서, 각종 모듈이 사용된다. 예를 들어, 삼차원 스캐폴드를 이용하여 삼차원 신생조직을 형성하는 삼차원 조직화 모듈, 다양한 바이오 리액터나 압력, 인장, 압축 등의 스트레스·스트레인을 부여하는 모듈, 운송을 위한 패키징을 행하는 포장 모듈 등을 포함하는 것이다.

모듈의 일종인 반송 모듈(11)은, 기대와, 기대 상에 구비하는 배양 플레이트 등을 반송하는 로봇과, 로봇의 가동 분위기를 외부공기로부터 차단하는(모듈의 측부와 천장부를 덮고, 제염·제균 가스를 그 내부에 충전하여 외부로 누출되는 것을 방지함) 케이스체와, 케이스체 내외에서 배양 플레이트 등을 주고 받는 개구부를 개폐하는 도어와, 제 1 폐쇄공간(V1)의 내부에 제염제를 공급하는 제염제 공급 모듈과, 착탈수단을 구비하는 구성으로 할 수 있다, 또한, 다른 구성으로서, 모듈의 하부에 이동수단을 구비하는 구성으로 할 수 있다.

기대와, 기대의 상부에 구비하여 모듈의 측부와 천장부를 덮고, 제염·제균 가스를 그 내부에 충전하여 외부로 누출되는 것을 방지하는 제 1 폐쇄공간(V1)을 형성하는 케이스체와, 제 1 폐쇄공간(V1)의 내외에서 배양 플레이트 등을 주고 받기 위한 개구부와, 개구부를 개폐할 수 있는 도어와, 기대 하부에는 굴림대 혹은 차 등의 이동수단을 구비하는 구성으로 하여도 좋다.

반송 모듈 이외의 각종 모듈에 대하여 다음에 상세하게 설명한다.

<반출입 모듈>

반출입 모듈은, 기재반입용 도어를 구비하고, 배양에 필요한 세포나 배양액, 약제, 배양 플레이트나 원침관(遠沈管) 등의 기재는, 이 도어에서 반출입 모듈로 도입된다.

반출입 모듈에는, 작업자가 반출입 모듈의 바깥측에서 기재의 이동이나 개봉, 개전(開栓) 등을 행하기 위한 재질이 엘라스토머로 이루어지는 조작용 글로브가 구비되고, 모듈 내부에 들어간 기재를 조작용 글로브를 사용하여 수동적으로 배양처리 모듈 부근까지 이동·설치할 수 있게 되어 있다. 작업자 대신에 벨트컨베이어나 로봇을 사용하여 이동을 하여도 좋다.

<단리초대배양 모듈>

단리초대배양 모듈은, 조직조각을 세분화하기 위한 세분화 모듈을 구비한다. 조직조각 이외에 원침관이나 샬레, 배양액 등이 도입된다. 세분화 수단은 한정되지 않지만, 세포에 주는 손상을 최소로 억제하는 방법을 취한다. 또한, 세포를 취출하기 위한 세포분리 모듈을 구비한다. 세포분리 모듈은, 세분화된 조직조각의 세포외 조직을 효소로 분해하고, (분해하면서) 회전시키며, 세포를 단리한다. 더욱이, 세포의 접착성이나 세포의 크기, 형태 등의 차이를 이용하여 목적으로 하는 세포를 취출할 수 있다.

단리초대배양 모듈은, 세포조작을 세분화하기 위한 세분화 모듈로서 믹서와, 세포조작을 수용하는 용기(예를 들어, 보틀 또는 플레이트)로부터 믹서에 세포조각을 넣는 이동수단(8)(예를 들어, 분주수단, 싱글 피펫(Pipette) 등)을 구비하는 구성으로 할 수 있다.

그리고, 취출된 세포를 더욱 늘리기 위한 초대배양 모듈을 구비한다. 초대배양 모듈은 적절한 가스 농도를 유지할 수 있는 항온 모듈을 구비하고, 여기에서 세포는 배양액 중에서 적절한 환경 하에서 다음의 계대배양이 가능하게 되는 세포 수가 될 때까지 증식한다.

단리초대배양 모듈은, 세분화된 세포조각을 믹서로부터 취출하는 취출수단과, 세분화된 세포조각에 배지를 공급하는 배지공급수단과, 세포를 37℃로 유지하면서 진동 동작하는 항온진동수단 등을 구비하는 구성으로 할 수 있다.

본 실시예에서는, 생체로부터 적출한 조직의 세분화 모듈, 세포분리 모듈, 초대배양이 하나로 정리되어 단리초대배양처리 모듈을 형성하고 있는데, 세분화 처리 모듈, 세포분리 처리 모듈, 초대배양 처리 모듈과 각각을 별개의 모듈로 하여도 좋다.

<계대배양 모듈>

계대배양 모듈은 초대배양 후의 세포 수를 더욱 늘려서, 치료에 만족할 만큼의 세포수까지 증식시키는 모듈이다.

본 실시예에서는, 세포는 폐쇄형의 밀폐용기 중에서 배양된다. 세포를 대량으로 배양함으로써, 큰 모듈이 되기 때문에 직접배양처리 시스템으로 결합하지는 않고, 폐쇄형 밀폐용기와 단리초대배양처리 모듈에서 완성된 세포현탁액을 튜브 결합에 의하여 초대배양처리 모듈 내의 폐쇄형 밀폐용기로 반송한다. 물론 모듈끼리 결합하여, 반송 로봇에 의한 이송을 행하여도 좋다. 필요에 따라서 같은 모듈을 복수대 연결하여 배양하여도 좋다.

초대배양 모듈이 구비하는 항온 모듈 중에서 적절한 환경 하에서 정기적인 배양액의 교환을 행하여 증식시킬 수 있다.

<분주 모듈>

분주 모듈은 대량으로 증폭된 세포의 현탁액을 소정 매수의 온도응답성 배양 플레이트에 균일하며 정확하게 파종하고, 필요에 따라서 배양 플레이트의 배지를 제거하여, 소정량의 신선한 배지를 첨가하는 모듈이다.

계대배양 모듈에서 튜브로 반송된 세포현탁액은, 적층처리 모듈 내에 저장되어 거기에서부터 복수의 온도응답성 배양 플레이트에 파종되거나, 저장 모듈 등에 경유하여 저장되지 않고 복수의 플레이트에 파종된다. 파종된 현탁액 내의 세포는 온도응답성 배양 플레이트에 균일하게 접착한다.

본 발명의 분주 모듈은, 복수의 배양 플레이트 등을 재치할 수 있는 회전대와, 분주 노즐을 가지고 액체를 공급하는 액체공급수단과, 배액회수 노즐을 가지고 배액을 회수하는 배액회수수단과, 분주 노즐과 배액 노즐을 평면 내에서 이동 가능하게 하는 노즐 구동수단과, 분주 노즐과 배액회수 노즐을 각각 높이방향으로 이동 가능하게 하는 노즐 승강구동수단과, 회전대의 아래쪽에서 배양 플레이트 등의 중량을 측정하는 중량측정수단과, 중량측정수단의 승강수단를 구비한다. 이러한 분주 모듈은, 배양 플레이트에 액체를 공급하는 전후에서 중량측정수단에 의하여 회전대의 개구부를 통하여 상승 동작하여 배양 플레이트 등의 중량을 측정하는 것을 특징으로 한다.

이러한 분주 모듈은, 복수의 플레이트를 연속적으로 정밀하게 분주할 수 있다. 분주 노즐과 배액 노즐을 구비함으로써 분주 작업의 고속화를 도모할 수 있다.또한, 배지를 공급 또는 흡인하기 전의 배양 플레이트의 중량을 계측하고, 공급 또는 흡인한 후의 배양 플레이트의 중량을 계측하면, 분자나 흡인의 정밀도 관리가 쉽다. 더욱이, 플레이트마다 중량 데이터를 보관함으로써, 배지공급이나 배지흡인 작업의 타당성을 나타내는 유효한 수단이 된다.

<세포 시트 적층화 모듈>

세포 시트 적층화 모듈은, 시트 형상이 된 세포 시트를 복수매 겹쳐, 세포 밀도가 매우 높은 이식용 신생조직을 작성하는 모듈이다.

온도응답성 배양 플레이트의 세포접착면 상에 형성한 얇은 시트형상의 세포는, 온도를 바꿈(저하시킴)으로써 플레이트로부터 떨어진다. 그 때문에, 배양 플레이트의 온도를 쿨러(펠티에) 등에 의하여 저하시켜 세포 시트를 취출하고, 이것을 로봇이나 액추에이터에 의하여 복수매 겹친다. 겹쳐진 세포 시트는 일체화하여 세포밀도가 매우 높은 신생조직이 된다. 이와 같이, 세포 시트 적층화 모듈은, 세포의 파종, 세포의 시트화, 세포 시트의 박리를 거쳐 복수의 세포 시트를 적층화하여, 이식 가능한 신생조직을 작성하는 공정을 담당하고 있다.

세포 시트 적층화 모듈은, 모듈 내부를 밀폐하여 제염·제균 가스 분위기로 하는 제 1 밀폐공간(V1)을 형성하는 케이스체와, 배양 플레이트 등을 반출입하는 제 1 밀폐공간(V1)의 개구부에 장치 내부를 밀폐하는 (밀폐)도어를 구비한다. 이러한 세포 시트 적층화 모듈은, 제 1 폐쇄공간(V1) 내부에는 복수의 배양 플레이트 등을 재치할 수 있는 회전대와, 승강 동작할 수 있는 기부재와, 기부재에 수직면 내에서 요동 가능하게 구비하는 암과, 요동 중심축을 사이에 끼우고, 한편에 세포 시트를 젤라틴을 통하여 보유하는 보유부재와, 다른 쪽에 기부재의 승강 동작에 의하여 보유부와 배양 플레이트 사이에서 세포 시트를 누르는 압력을 측정하는 누름 압력 측정수단을 구비하고 있다.

이러한 세포 시트의 적층화 모듈은, 복수의 배양 플레이트 등을 재치할 수 있는 회전대와, 승강 동작할 수 있는 기부재와, 기부재에 수직면 내에서 요동 가능하게 구비되는 암과, 요동 중심축을 사이에 끼우고, 한편에 세포 시트를 젤라틴을 통하여 보유하는 보유부재와, 다른 쪽에 기부재의 승강 동작에 의하여 보유부와 배양 플레이트 사이에서 세포 시트를 누르는 압력을 측정하는 누름 압력 측정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이러한 세포 시트의 적층화 장치는, 복수의 플레이트를 연속적으로 적층화할 수 있다. 세포 시트를 넣은 배양 플레이트를 회전대에 재치하고, 순차적으로 세포 적층화 장치의 보유부에 의하여 신속하게 보유부재와 배양 플레이트 사이에서 세포 시트를 누르는 누름 압력을 측정함으로써 누름 압력을 일정하게 적층할 수 있다. 이러한 장치에 의하면, 균일한 세포 시트 적층화 작업이 쉬워진다. 더욱이, 세포 시트마다의 누름 압력 데이터를 보관함으로써, 적층화 작업의 타당성을 나타내는 유효한 수단이 된다.

<항온 모듈>

항온 모듈(인큐베이터)은, 세포를 증식시키거나, 신생 조직을 이식할 때까지의 동안에 보존하거나 하기 위한 가스 농도, 온도, 습도를 적절하게 유지하기 위하여 존재한다.

<튜브 연결 모듈>

튜브 연결 로봇은, 폐쇄공간 내에 있는 세포현탁액 등을 다른 처리 모듈의 폐쇄공간으로 이동시키는 것이다. 이러한 튜브 연결 모듈에 의하여 한쪽 처리 모듈과 다른 쪽 모듈 사이의 튜브를 연결 또는 이탈시킬 수 있다. 이러한 모듈에 의하면, 소켓(접속부 또는 접속 커넥터)의 연결 또는 이탈시에도 무균성, 밀폐성을 유지한다. 한편, 이러한 모듈은, 튜브에 의하여 처리 모듈 사이 등에서 현탁액을 운송하는 경우에 사용할 수 있다.

<자동 창고 모듈>

자동 창고 모듈은, 배양하는 세포나 조직에 필요한 배양액(배지), 글로스 팩터, 약제, 세포, 용기 등을 보관하고, 배양하는 세포 등에 따라서 자동적으로 출고하여, 반출입 모듈이나 각 처리 모듈의 기기반입용 도어부로부터 각 처리 모듈에 공급한다.

<반송용 레인 모듈>

반송용 레인 모듈은, 각 모듈의 밀폐공간이나 튜브 연결 모듈의 튜브를 결합하기 위하여 소정 장소로 유도하기 위한 가이드이다. 이러한 가이드에는, 금속성 테이프 또는 레일, 가이드 포스트 등이 사용된다. 한편, 이와 같은 모듈은, 자동으로 튜브를 접속하는 경우에 사용할 수 있다.

<그 밖의 모듈>

그 밖의 모듈은, 삼차원 스캐폴드를 이용하여 삼차원 신생조직을 형성하는 삼차원화 모듈 처리 모듈, 다양한 바이오리액터나 압력, 인장, 압축 등의 스트레스·스트레인을 주는 모듈, 운송을 위한 패키징을 행하는 포장 모듈 등을 부가하는 경우가 있다.

도 9는 세포배양 처리 시스템의 제어 블록도이다.

본 발명의 통합제어장치에 대하여 도 9를 참조하여 다음에 설명한다.

<통합제어장치>

본 실시예의 모듈은, 다른 모듈과의 사이에서 전기신호를 송수신하는 제어장치를 구비한다. 또한, 제어장치는, 통합제어장치와의 사이에서 전기신호를 송수신할 수 있다.

통합제어장치는, 각 모듈의 동작의 연계를 취하거나(프로그램에 따라서 개별의 처리 모듈에 전기적인 명령을 송수신하여 동작시키거나), 혹은 배양의 경과나 환경상태의 변화를 기록하고, 데이터 베이스를 관리한다(각 처리 모듈의 제어장치로부터의 정보를 수집하여 관리한다). 더욱이, 통합제어장치는, 상기 데이터를 외부 프린터나 컴퓨터, 기록장치에 사용자의 요구에 따라 전기신호를 출력한다.

통합제어장치는, 각 처리 모듈과 데이터의 공유, 신호의 주고받음을 행하기 위한 통신수단을 구비한다. 통신수단은 RS23C iEEE 또는 유선, 무선이라도 보안상의 문제를 해결해 두면 된다. 더욱이, 배양의 조건 설정이나, 세포 또는 환자의 ID 등을 입력하고, 운전개시, 배양상황이나 데이터 베이스 열람 등을 행하기 위한 지시를 행하는 입력 모듈을 구비한다. 또한, 배양의 조건 설정이나, 세포 또는 환자의 ID, 배양상황 등을 표시하는 표시 모듈을 구비한다.

통합제어장치는, 제어장치인 CPU(70a), RAM(70c)과, 배양의 경과나 환경상태의 변화를 기록하고, 데이터 베이스를 관리하는 데이터 베이스 관리 모듈인 기억부(70b) 등으로 분리하여도 좋다.

복수의 모듈이 접속되었을 때에 각 모듈과 통신을 취하고 각 모듈의 고유번호(ID)를 인식하여, 기억부(70b)에 기억된 소정의 프로그램이 실행됨으로써, 세포배양 처리 시스템(1)(1a, 1b)의 동작 제어를 행하고 있다. 또한, 통합제어장치(70)는 각 모듈의 조합에 의하여 작업 가능한지 아닌지의 판단도 행하고 있다.

CPU(70a)는, 기억부(203)에 저장된 처리 프로그램 등을 판독하여, RAM(70c)에 전개하여 실행함으로써, 세포배양 처리 시스템(1) 전체의 제어를 행한다.

RAM(70c)은, CPU(70a)에 의하여 실행된 처리 프로그램 등을 RAM(70c) 내의 프로그램 저장 영역에 전개하는 동시에, 입력 데이터나 상기 처리 프로그램이 실행될 때에 발생하는 처리결과 등을 데이터 저장 영역에 저장한다.

기억부(70b)는, 예를 들어, 프로그램이나 데이터 등이 밀 기억되어 있는 기록매체(도시 생략)를 가지고 있고, 이러한 기록매체는 반도체 메모리 등으로 구성되어 있다. 또한, 기억부(70b)는 CPU(70a)가 세포배양 처리 시스템(1)(1a, 1b) 전체를 제어하는 기능을 실현하게 하기 위한 각종 데이터, 세포배양 처리 프로그램(70d) 등의 각종 처리 프로그램 및 이들 프로그램의 실행에 의하여 처리된 데이터 등을 기억하고 있다.

세포배양 처리 프로그램(70d)은, CPU(70a)에, 조합한 각 모듈에 대한 동작명령, 각 모듈의 환경정보, 제염 작업의 유무 정보에 근거하여 처리대상이 되는 세포 등을 배양처리하는 기능 등을 실현하게 하기 위한 프로그램이다.

각 모듈은, 세포배양 시스템에 접속되지 않고 단독으로 사용할 수 있다. 이 때문에, 모듈에는 축전장치, 제어장치, 각종 액추에이터(히터, 모터, 실린더), 입력 모듈, 표시 모듈, 컴프레서, 제염제 공급 모듈 등을 구비하는 경우가 있다.

도 9에 나타내는 세포배양 처리 시스템(1a)에서는, 통합제어장치(70)를 구비하고 있다. 50은 반송 모듈(11)의 제어장치이다. 71a는 분주 모듈(12)의 제어장치이다. 71b는 항온 모듈(13)의 제어장치이다. 71c는 세포 시트 적층화 모듈(14)의 제어장치이다. 71d는 배양 플레이트 등의 반출입 모듈(15)의 제어장치이다.

통합제어장치(70)에는 배양조건의 설정이나 배양하는 세포의 정보 등의 입력과, 배양처리 프로세스를 개시하는 지시를 행하는 입력 모듈과, 배양조건이나 세포의 정보, 운전상황 등을 표시하는 표시 모듈과, 각 모듈로부터의 정보를 받아 지시신호를 발신하는 동시에, 각 모듈로부터 송신된 데이터를 기억부에 보내는 통신수단과, 각 모듈을 제어하는 제어장치를 구비하고 있다.

각 모듈은 단독으로 운전 가능하다. 또한, 통합제어장치(70)에 의하여 각 모듈 간의 통신을 행하고, 세포배양 처리 프로세스를 협동하여 자동운전할 수 있다. 각 모듈과 통합제어장치(70)와는, 랜케이블이나 무선 LAN, 그 밖의 통신수단에 의하여 통신이 이루어진다. 각 모듈로부터 통합제어장치(70)에는 운전 공정의 경과정보, 배양환경 데이터, 배양공정의 합부판정 등의 데이터가 보내진다. 통합제어장치로부터 각 모듈에는 제염·제균 프로세스나 세포배양 처리 프로세스의 개시 지시가 이루어진다.

기억부(70b)는 데이터의 취출이나 보존처 등의 지시를 입력하는 입력 모듈, 송신된 데이터를 정리하여 데이터 베이스화하는 데이터 베이스 관리 모듈, 지시내용이나 결과를 표시하는 표시 모듈, 데이터를 다른 기억장치나 프린터 등에 데이터 출력하는 출력 모듈과 전기적으로 접속되어 있다.

본 발명의 세포배양 시스템에서 세포 등을 단리하는 프로그램을 실행하면, 생체로부터 적출된 조직이 폐쇄공간에 도입되고, 세분화되어 효소로 분해되며, 세포가 분리되어 단리된다. 그 단리 후의 세포는, 초대배양이 행하여져서 증폭배양이 이루어지고, 조직화가 행하여짐으로써 무균상태를 유지한 이식 가능한 세포현탁액이나 신생조직이 된다. 세포현탁액이나 신생조직은 검사되고, 포장되어 출하되며 배양된다. 이들 공정에서의 여러 데이터(환경 모니터에 의한 정보 등)는, 통합제어장치(70)의 기억부(70b)나 별도 기억장치에 송신되어 기억(보존)된다.

본 발명의 세포배양 시스템에 있어서, 각 공정의 모듈의 제어장치(71a~71d)와 통합제어장치(70)와의 역할 분담을 나타내고 있는 일례를 나타내고 있다. A1~A16까지의 역할분담은 다음과 같다.

A1. 조작자는 입력 모듈에 의하여 ID 및 패스워드를 입력한다. 입력 모듈로부터의 전기적 신호를 통합제어장치가 받는다. 통합제어장치는 조작자의 권한에 의하여 가능한 조작내용을 구별한다. 더욱이, 권한이 있는 조작자는 입력 모듈로부터 환자 ID, 배양조건 등의 필요한 항목을 입력한다.

이에 따라서, 조작자는 통합제어장치 내에 조합된 다양한 운전순서 프로그램 중에서 적절한 운전순서 프로그램을 선택할 수 있다.

A2. 운전에 사용되는 각 모듈은, 운전준비가 완료되었다는 취지의 신호를 각각 통합제어장치에 발신한다.

A3. 통합제어장치는 운전에 관여하는 각 모듈로부터 운전준비 완료신호를 확인한다.

A4. 확인이 끝나면 통합제어장치는 모듈의 제 1 폐쇄공간(V1)끼리 접속하는 지령을 각 모듈에 발신한다.

A5. 접속한 모듈의 제어장치는 확실히 접속한 것을 센서 등에서 체크한다.

A6. 확실히 접속이 완료된 것을 확인하면 모듈의 제어장치로부터 통합제어장치로 발신한다.

A7. 통합제어장치는 제염제 공급 모듈에 제염공정 개시 지시를 발신한다.

A8. 제염제 공급 모듈에 의하여 제 1 폐쇄공간(V1) 및 제 2 폐쇄공간(V2)의 제염이 실행된다.

A9. 제염이 완료되면 제염제 공급 모듈로부터 통합제어장치에 제염 완료신호가 발신된다. (각 모듈의 제염상태(제염완료인지 아닌지)는 모듈 ID와 함께 통합제어장치에 기억된다.)

A7. 제염·제균 완료 신호를 받은 통합제어장치는, 최초로 운전하는 모듈에 프로그램에 의한 운전 지령을 준다.

A8. 운전지령을 받은 모듈은 지시된 프로그램으로 운전한다.

A9. 운전 중의 모듈은, 동작시간, 환경 데이터, 체크포인트의 확인 결과 등, 사전에 정해진 항목의 데이터를 정기적으로 통합제어장치에 보낸다. 이들 데이터는 각 모듈에서도 보전하여도 좋다.

A10. 통합제어장치는 송신된 데이터를 데이터 베이스에 보존한다.

A11. 모듈의 운전 중에 불량이나 이상이 발생한 것이 감지된 경우, 이 데이터는 통합제어장치에 발신된다. 이 내용에 의해서는, 모듈 내부에서 복구작업이 자동으로 행하여진다. 복구한 경우에는, 그 데이터(내용이나 시각 등)를 통합제어장치에 발신한다.

A12. 통합제어장치는, 이상 데이터나 복구 데이터를 데이터 베이스에 보존한다.

A13. 모듈 내의 프로그램이 종료되면, 종료신호를 통합제어장치에 발신한다.

A14. 통합제어장치는 모듈을 분리할 필요가 있을 때에는 분리지령을 발신하고, 모듈을 결합할 필요가 있을 때에는 분리명령을 발신한다. 도중에 결합할 때에는 새롭게 결합하는 모듈의 모듈 ID로부터 제염·제균 상태를 확인하고나서 실시한다.

A15. 이하, 다음의 각 모듈의 운전을 A2~A14까지 반복한다.

A16. 모두 종료되면, 각 모듈로부터 송신된 각종 데이터를 검사체마다 일련의 데이터로서 보존하고, 필요에 따라서 다른 기억장치나 프린터 등에 출력한다.

본 발명의 배양 플레이트 등이란, 도 10의 (a)에 나타내는 배양 플레이트, 도 10의 (b)에 나타내는 시약 보틀(81), 시약 보틀 블라켓(82), 세포 시트 적층화 모듈의 시트 세포 보유부재용 플레이트 등이다.

시약 보틀(81)을 반송하기 위한 시약 보틀 블라켓(82)에는 시약 보틀(81)을 세운 상태로 반송할 수 있도록 시약 보틀 블라켓(82) 상에 가이드 부재(82a)를 설치하고 있다.

도 11에 나타내는 모듈(분주 모듈)(12)은, 복수의 배양 플레이트(80) 등을 재치할 수 있는 회전대(93)와, 분주 노즐(91)을 가지고 액체를 공급하는 액체공급수단과, 배액회수 노즐(92)를 가지고 배액을 회수하는 배액회수수단과, 분주 노즐(91)과 배액회수 노즐(92)을 평면 내에서 이동 가능하게 하는 노즐 구동수단과, 분주 노즐(91)과 배액회수 노즐(92)을 각각 높이방향으로 이동 가능하게 하는 노즐 승강구동수단(미도시)과, 회전대(93)의 아래쪽에서 배양 플레이트(80) 등을 끌어올려 중량 측정하는 중량측정수단(97)과, 중량측정수단의 승강수단(95)을 구비하고, 액체를 공급하는 전후에 있어서 각각 중량측정수단을 회전대의 개구부(24)(미도시)를 통하여 상승 동작하여 배양 플레이트(80) 등의 중량을 측정하는 것을 특징으로 한다.

반송 로봇(22)(미도시)에 의하여 배양 플레이트(80) 등을 재치할 수 있도록, 회전대(93)에는 배양 플레이트(80)를 재치하는 부분의 하부에 개구부(93b)가 있다. 이러한 회전대(93)에는 복수의 배양 플레이트(80)를 재치할 수 있다. 회전대(93)의 주변에 배양 플레이트(80)의 덮개를 개폐하는 덮개 개폐수단 등을 배치한다. 또한, 회전대(93)를 소정의 회전 각도만큼 회전시킴으로써 회전대(93) 상의 배양 플레이트(80)를 순서대로 분업작업함으로써 효율적인 공정을 실시할 수 있다. 반송 로봇(22)은 엔드 이펙터(48)를 배양 플레이트(80)의 아래쪽에 삽입하고, 상승동작함으로써 회전대로부터 배양 플레이트(80)를 끌어올릴 수 있다. 이에 따라, 반송 로봇(22)은 반송 도중에 배양 플레이트(80)를 낙하, 경사시키지 않고 매끄럽게 반송할 수 있다. 회전대의 작동에 의하여 배양 플레이트(80)를 분주 노즐(91)(배액회수 노즐(92)) 부근까지 (도면 중에 θ방향으로) 회전 이동할 수 있다. 또한, 분주 노즐(91)은 도면 중에 Z1, X1, Y1 방향으로 이동 가능하고, 배액회수 노즐(92)은 Z2, X1, Y1 방향으로 이동 가능하다. 각각 구동수단은 기대(21)의 하부에 구비되고, 주름씰(96)에 의하여 밀봉되어 있다. 이 때문에, 구동수단에는 제염·제균 가스에 의한 부식 또는 열화의 위험성을 경감시킬 수 있다.

도 12의 (a)는 회전대(93)에 배양 플레이트(80)를 재치한 상태를 나타낸다. 도 12의 (b)는 도 12의 (a) 상태에서 회전대(93)의 회전축(93a)을 180도 회전 이동하여, 회전대(93)의 아래쪽에 있는 중량측정수단(95)을 상승하여 측정대(97) 상에 배양 플레이트(80)를 재치한 상태를 나타낸다(중량측정을 행함). 도 12의 (c)는 도 12의 (b)의 상태에서 중량측정수단(95)을 하강하여, 분주 노즐(91)을 내린 상태를 나타낸다. 도 12의 (d)는 분주동작 후에 분주 노즐(91)을 상승한 후, 중량측정수단(95)을 상승하여 중량측정을 행한 상태를 나타낸다. 그 후, 제어장치(71a)에 의하여 동작지령 및 중량측정이 행하여지고, 통합제어장치로 모듈 ID와 함께 동작 로그나 중량측정 데이터가 송수신된다.

도 13은 모듈(분주 모듈)(12)의 배액회수 동작을 나타낸 설명도이다. 도 13의 (a)는 배지액을 교환할 필요가 있는 배양 플레이트(80)를 회전대(93) 상에 재치한 상태를 나타낸다. 도 13의 (b)는 플레이트 경사수단(94)을 상승시켜 배양 플레이트(80)의 플레이트 한쪽 바닥부를 끌어올려 플레이트를 경사지게 한 상태를 나타낸다. 도 13의 (c)는 배액회수 노즐(92)을 하강하여 폐액을 회수한 상태를 나타낸다. 그 후, 제어장치(71a)에 의하여 동작지령이 이루어져, 통합제어장치로 모듈 ID와 함께 동작 로그나 각종 데이터가 송수신된다.

도 14는 세포 시트 적층화 모듈(14)을 나타내는 사시도이다. 100은 세포 시트를 보유하는 보유부재이다. 이 보유부재(100)는 암(101) 선단 하부에 착탈 가능하게 구비된다. 보유부재(100)의 세포 시트와 접촉하는 부분에는 겔형상물이 도포되어 있다. 겔형상물, 예를 들어 젤라틴이다. 이에 따라, 세포 시트를 부착하여 끌어올릴 수 있다. 암(101)은 (사각기둥 형상의) 기부재의 상부에 수직평면 내에서 요동 가능하게 설치되어 있다. 암의 요동회전축(102)을 사이에 끼우고 도면 중에서 좌측에 보유부재(100), 도면 중에서 우측에는 누름 압력(무게)을 계측하는 누름 압력측정수단(103)을 구비한다. 기부재(105)의 하부는 주름씰(104)로 밀봉되어 있다. 그 기부재의 하부에는 기부재(105)를 수평면 내의 X2방향 및 Y2방향으로 이동 가능하게 하는(미도시) 구동수단과 기부재를 승강동작시키는 승강구동수단을 구비한다.

압력측정수단(103)에 의하여 누름 압력을 측정하기 위해서는, 기부재(105)를 승강수단의 작동에 의하여 하강하여, 배양 플레이트(80) 내의 세포 시트에 보유부를 누름으로써 측정할 수 있다. 그때, 암(101) 선단에 설치된 보유부재(100)(역점)가 요동회전축(지점)을 중심으로 요동하여, 누름 압력측정수단(103)(작용점)을 누른다. 누름 압력측정수단(103)은, 예를 들어 로드셀 등이다.

누름 압력측정수단(103)에 의하여 측정된 결과 정보는, 세포 시트 적층화 모듈(14)의 제어장치(71c)(미도시)를 통하여 혹은 통합제어장치(70)에 직접적으로 전기신호로서 송수신된다. 또한, 측정결과를 근거로 세포 시트 적층화 모듈(14)은 압력이 일정하게 되도록 동작제어(피드백 제어 등)를 행함으로써 균일한 세포 층을 형성할 수 있다.

106은 배양 플레이트(80) 등을 복수 재치할 수 있는 회전대이다. 이러한 회전대(106)에는 회전축(106a)이 구비되어 있다. 이러한 회전축(106a)은 O링 등으로 밀봉되어 있고, 기대(21) 하부에 회전구동수단의 작동에 의하여 회전구동할 수 있다.

이에 따라, 복수의 세포 시트를 연속적으로 적층할 때, 회전대 상에 세포 시트를 수용한 배양 플레이트(80)를 복수매 늘어뜨려 재치하고 순차 적층 작업을 행함으로써 효율적인 적층화 공정을 실현할 수 있다.

산업상의 이용 가능성

이러한 시스템을 기존의 한정된 공간, 예를 들어 병원과 같은 장소에 설치하여 사용할 수 있고, 이와 같은 장소에서의 사용에 있어서도 GMP(Good Manufacturing Practice: 제제의 제조·품질기준)에 대응한 치료용 세포, 조직을 준비할 수 있다.

또한, 복수 시스템을 설치하여, 각 병원으로부터 가지고 온 조직을 인수하여 배양하는 세포, 조직의 배양 비지니스 창출에도 기여한다.

1: 세포배양 처리 시스템
11: 반송 모듈
12: 분주 모듈
13: 항온 모듈
14: 세포 시트 적층화 모듈
15: 배양 플레이트 등의 반출입 모듈
16: 착탈수단

Claims (6)

1. 상호로 접속 가능한 복수의 모듈과,
   상기 모듈에 설치하는 제 1 폐쇄공간과,
   상기 제 1 폐쇄공간에 설치하는 개구부를 개폐하는 도어와,
   상기 개구부의 둘레부에 설치하는 접속부재와,
   제염제를 공급하는 제염제 공급 모듈을 구비하고,
   상기 제염제 공급 모듈에 의하여 상기 제 1 폐쇄공간에 상기 제염제를 공급하며, 접속하는 한쪽의 상기 모듈의 상기 접속부재 및 상기 도어와 다른 쪽의 상기 모듈의 상기 접속부재와 상기 도어로 형성하는 제 2 폐쇄공간에 상기 제염제를 공급하고, 접속한 복수의 상기 모듈을 무균상태로 유지한 일체적인 폐쇄공간으로 하는 것을 특징으로 하는 세포배양 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   명령에 따라서 모듈이 소정의 처리를 실행하도록 제어하는 모듈 제어장치와,
   상기 접속부재를 통하여 접속되어 있는 상기 모듈의 상기 모듈 제어장치와 전기적으로 접속되어 있고, 상기 각 모듈의 동작을 제어하는 통합제어장치를 구비하며,
   상기 통합제어장치에 의하여, 상기 접속된 복수의 상기 모듈과 통신을 행하고, 상기 모듈의 ID를 인식하여, 상기 ID에 따른 동작명령을 상기 모듈에 대하여 행함으로써, 접속한 복수의 상기 모듈을 연결지어 각종 배양처리의 일련의 처리공정을 통합처리하거나, 또는 각각 각종 세포배양 처리를 실행하는 것을 특징으로 하는 세포배양 처리 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   내부에 반송 로봇을 구비하고 있고, 상기 각 모듈이 접속되는 반송 모듈을 구비하며,
   상기 반송 로봇에 의하여, 접속된 하나의 모듈의 상기 제 1 폐쇄공간으로부터 다른 모듈의 상기 제 1 폐쇄공간으로 상기 제 2 폐쇄공간을 통하여 피반송물을 이동시키는 것을 특징으로 하는 세포배양 처리 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 접속부재는, 내부가 비어 있는 형상인 씰부재와, 상기 씰부재의 내부에 기체, 액체 또는 겔형상물 주입수단을 구비하고 있고, 상기 씰부재를 팽창시켜 상기 제 2 폐쇄공간 내를 밀폐하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 세포배양 처리 장치.
5. 상호로 접속 가능한 복수의 모듈과,
   상기 모듈에 설치하는 제 1 폐쇄공간과,
   상기 제 1 폐쇄공간에 설치하는 개구부를 개폐하는 도어와,
   상기 개구부의 둘레부에 설치하는 접속부재와,
   제염제를 공급하는 제염제 공급 모듈을 구비하고,
   상기 제염제 공급 모듈에 의하여 상기 제 1 폐쇄공간에 상기 제염제를 공급하며, 접속하는 한쪽의 상기 모듈의 상기 접속부재 및 상기 도어와 다른 쪽의 상기 모듈의 상기 접속부재와 상기 도어로 형성하는 제 2 폐쇄공간에 상기 제염제를 공급하고, 접속한 복수의 상기 모듈을 무균상태로 유지한 일체적인 폐쇄공간으로 하는 것을 특징으로 하는 세포배양 처리 장치의 모듈 접속방법으로서,
   상기 접속부재를 통하여 복수의 모듈을 접속하는 공정과,
   복수의 접속부재와 복수의 도어에 의하여 형성되는 제 2 폐쇄공간에, 상기 제염제 공급 모듈로부터 상기 제염제를 공급하여 상기 제 2 폐쇄공간 내를 제염하는 공정과,
   상기 도어를 개방하고 상기 제 1 폐쇄공간 및 상기 제 2 폐쇄공간을 연통하여 일체의 무균 폐쇄공간을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 세포배양 처리 장치의 모듈 접속방법.
6. 상호로 접속 가능한 복수의 모듈과,
   상기 모듈에 설치하는 제 1 폐쇄공간과,
   상기 제 1 폐쇄공간에 설치하는 개구부를 개폐하는 도어와,
   상기 개구부의 둘레부에 설치하는 접속부재와,
   제염제를 공급하는 제염제 공급 모듈을 구비하고,
   여기서, 상기 접속부재는 내부가 비어 있는 형상인 씰부재와, 상기 씰부재의 내부에 기체, 액체 또는 겔형상물 주입수단을 구비하고 있고, 상기 씰부재를 팽창시켜 상기 제 2 폐쇄공간 내를 밀폐하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 세포배양 처리 장치이며,
   그 세포배양 처리 장치는, 상기 제염제 공급 모듈에 의하여 상기 제 1 폐쇄공간에 상기 제염제를 공급하며, 접속하는 한쪽의 상기 모듈의 상기 접속부재 및 상기 도어와 다른 쪽의 상기 모듈의 상기 접속부재와 상기 도어로 형성하는 제 2 폐쇄공간에 상기 제염제를 공급하고, 접속한 복수의 상기 모듈을 무균상태로 유지한 일체적인 폐쇄공간으로 하는 것을 특징으로 하는 세포배양 처리 장치의 모듈 접속방법으로서,
   복수의 모듈을 간격을 벌려 설치하는 공정과, 복수의 모듈에 구비하는 씰부재를 간격을 메우도록 팽창시켜 복수의 모듈을 접속하는 공정과, 복수의 접속부재와 복수의 도어에 의하여 형성되는 제 2 폐쇄공간에 제염제 공급 모듈로부터의 제염제를 공급하여 제 2 폐쇄공간 내를 제염하는 공정과, 도어를 개방하고 제 1 폐쇄공간 및 제 2 폐쇄공간을 연통하여 일체의 무균 폐쇄공간을 형성하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 세포배양 처리 장치의 모듈 접속방법.

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