KR101589356B1

KR101589356B1 - 세포 배양 장치 및 반송 장치

Info

Publication number: KR101589356B1
Application number: KR1020137026285A
Authority: KR
Inventors: 도요시게 고바야시; 료오타 나카지마; 다카유키 노자키; 시즈 마츠오카
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2016-01-27
Also published as: US9951305B2; EP2698427A1; WO2012141055A1; KR20130124408A; EP2698427B1; EP2698427A4; US20140087455A1

Abstract

배양 용기와 유로 자체를 폐쇄계 구조로 하고, 유로에의 세포액이나 배지 등을 공급하기 위한 반송 장치, 및 배양 용기와 유로 내에의 무균적인 세포나 배지 등의 액체 주입 방법을 제공한다. 구동 베이스(27), 배양 용기(20)를 유지하는 배양 용기 베이스(21), 그리고 배지나 세포용의 세포백(60) 등을 유지하는 배지 베이스(32)와, 착탈할 수 있는 유로(40)를 리프트(98) 등으로 유지하고, 세포 배양 장치에 반송하는 반송 지그(19)를 구성한다. 반송 지그(19)에 설치된 유로(40)의 일부와 세포백(60) 등을 청결한 공간(78)에 넣고, 거기에서 세포백(60) 등을 사용하여 세포나 배지를 유로(40) 내부에 공급하고, 공급 후에 공급구(89)를 폐쇄한다. 반송 지그(19)에 의해 각종 베이스와 유로를 동시에 세포 배양 장치에 설치한다. 이에 의해, 무균적인 세포 배양을 가능하게 한다.

Description

세포 배양 장치 및 반송 장치{CELL CULTURE DEVICE AND TRANSPORT DEVICE}

본 발명은 세포를 배양하는 세포 배양 장치에 관한 것이며, 특히 무균적인 클린도로 효율적으로 세포를 배양하는 자동 배양 기술에 관한 것이다.

종래, 세포 배양의 작업은 무수히 제균된 클린룸 안에서, 엄격한 제조 공정 하에서 숙련된 작업자의 수작업에 의해 행해지고 있었다. 그 때문에 산업화를 위해서 세포를 대량으로 배양하는 경우, 작업자의 부담 증가와 작업자에의 교육ㆍ육성에 필요한 시간과 비용, 인위적인 미스나 검체의 혼동, 또한 균 등을 보유하는 인간에 의한 생물학적 오염(콘터미네이션) 등이 발생할 가능성이 있고, 그들의 대책에 많은 비용을 필요로 한다. 그것이 세포 대량 배양의 산업화에 있어서 큰 벽이 되고 있다.

그 때문에, 기기에 의해 일련의 배양 작업을 자동화함으로써, 그들 문제점을 해결시키는 것이 기대되고 있다. 따라서, 현재는 다관절형 로봇 매니퓰레이터를 사용하여, 사람의 손의 배양 작업을 모방하는 자동화된 세포 배양 장치가 주로 개발되고 있다. 그러나, 사람의 손에 의한 배양 작업은 번잡한 동작에 의해 이루어지고 있기 때문에, 자동 배양 장치에서는, 사람의 손과 동등 또는 단순화하여, 어떻게든 무균적으로 배양 용기나 배양액의 핸들링을 실시할 필요가 있다.

이를 위해서, 예를 들면 특허 문헌 1은, 다관절형 로봇 매니퓰레이터에 의해 배양 용기의 반송 조작이나 배지 교환 등을 처리하는 예를 제공하고 있다. 이 다관절형 로봇 매니퓰레이터에 있어서는, 그것 자체를 멸균하는 것이 가능한 구성을 제시하고 있다.

또한, 예를 들면 특허 문헌 2는 배양 용기와 유로 자체를 밀폐계로 하여 처리하는 방식을 제공하고 있다. 이것은, 연골 세포에 높은 압력을 가하여 배양하는 장치이며, 배양 용기나 유로 내를 밀폐계로 하여, 배양 종료 후에 외기에 접촉하지 않도록 배양 용기와 일부 마개를 한 유로를 취출하는 방식이며, 무균적으로 생성한 연골 조직을 회수하는 수단을 구비한다.

일본 특허 출원 공개 제2006-149268호 공보 일본 특허 출원 공개 제2002-315566호 공보

특허 문헌 1에 기재된 바와 같은 자동 배양 장치에 있어서는, 배양 용기 자체가 개방계이기 때문에, 뚜껑을 열어 배양 용기 내부를 개방하는 동작이 필요로 된다. 그 때문에, 자동 배양 장치 내부의 청정성을 유지하기 위해서 공조 기기의 대형화를 수반한다. 그것에 의해 전체 시스템이 커져, 비용이 드는 과제가 있다.

특허 문헌 2와 같은 자동 배양 장치에 있어서는, 밀폐계이기 때문에, 내부의 무균성을 유지한 채로 유로를 설치하고, 또한 배지(배양액)나 세포(세포 현탁액)를 유로 내에 주입할지가 과제이다. 또한, 복잡한 배양 작업을 실시할 때, 그 밀폐한 유로를 장치에 용이하게 설치를 할 수 있고, 또한 효율적으로 구동력을 부여할지가 과제이다.

현재, 인간 세포를 사용하여, 배양으로 작성한 세포나 조직을 인간에게 이식하는 재생 의료에서는, 수술실에서 채취한 조직을 무균 처리한 시험관 등에 넣어, 내부가 무균적 상태로 반출되고, 적정 제조 기준(GMP : Good Manufacturing Practice)에 준거한 클린룸(CPC : Cell Processing Center) 내에서 조직으로부터 필요한 세포를 단리하고, 목적의 조정을 실시하여 배양한다. 채취된 세포를 제조 공정 내에서 일절의 오염없이 배양하기 위해서, 특히 엄격한 레귤레이션에 적합한 공정, 환경 하에서 사람의 손에 의해 제조해야만 한다. 세포의 배양 처리를 기계에 의해 자동적으로 행하는 자동 배양 장치에 있어서도, 그 장치에 의해 제조한 세포 또는 조직은, 제조 공정 내에서 일절의 균이나 바이러스 등에 의한 생물학적 오염이 있어서는 안된다. 그와 같은 상황 하에서, 상술한 개방계 배양 용기를 사용한 자동 배양 장치의 시스템을 감안하면, 자동 배양 장치 내부를 멸균하고, 내부를 고도의 클린 환경 유지를 가능하게 하기 위해서는, 거대한 공조 설비와 멸균 설비를 필요로 하고, 그 설비 자체의 제조 비용과 유지 비용이 필요로 된다. 또한 멸균 처리 시에는 모터류의 구동계가 견딜 수 없다.

따라서, 자동 배양을 위한 배양 용기 자체를 폐쇄계 구조로 하고, 그 내부는 멸균 처리 가능하고, 외부로부터 구동력을 공급하여 세포를 배양하는 시스템이 바람직하다. 그러나, 폐쇄계 구조의 배양 용기에서 배양하기 위해서는, 유로의 구성이 필수로 되고, 이 폐쇄계 유로의 제조 에러를 최소로 하고, 또한 폐쇄계 유로를 효율적으로, 안전하게, 또한 무균적으로 설치할지가 과제로 된다. 또한, 폐쇄계 구조의 배양 용기에서 배양하기 위해서는, 그 내부에 무균적으로 배지나 세포를 넣어, 배양 처리를 실시하는 기구와 그 제어를 어떻게 간략하게, 효율화할지가 과제로 된다.

본 발명의 목적은, 상기의 과제를 해결하기 위해서, 혼동을 방지하고, 또한 효율적으로 폐쇄계 유로를 무균적으로 구동계에 설치하는 기구를 구비한 세포 배양 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기의 과제를 해결하기 위해서, 세포 배양 장치의 폐쇄계 유로 내에 세포액 등을 무균적으로 공급하기 위한 반송 장치, 및 무균적인 세포액 등의 액체 주입 방법을 제공하는 것에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는, 배지를 사용하여 세포를 배양하는 세포 배양 장치이며, 배지 및 세포를 갖는 복수의 백과, 복수의 백의 일부로부터 배지 및 세포를 공급하고, 복수의 백의 다른 일부로 배지 및 세포를 배출하는 제1 유로군을 갖는 제1 모듈과, 세포를 배양하는 배양 용기와, 배양 용기에 배지 및 세포를 공급하고, 배양 용기로부터 배지 및 세포를 배출하는 제2 유로군을 갖는 제2 모듈과, 제1 유로군 내의 유로로부터 유입되는 배지 및 세포를 유지하고, 유지한 배지 및 세포를, 배양 용기에 공급하기 위해서, 제2 유로군 내의 유로로 유출하는 주입 탱크와, 배양 용기로부터 배출되어, 제2 유로군 내의 유로로부터 유입되는 배지 및 세포를 유지하고, 유지한 배지 및 세포를, 복수의 백의 다른 일부로 배출하기 위해서, 제1 유로군 내의 유로로 유출하는 폐액 탱크를 갖는 탱크부와, 제1, 제2 유로군 내의 유로의 내부에 있어서의 배지 및 세포의 송액의 양과, 탱크부의 내부에 유지되는 배지 및 세포의 양을 제어하는 펌프부를 갖는 제3 모듈을 구비하는 구성의 세포 배양 장치를 제공한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는, 배지를 사용하여 세포를 배양하는 세포 배양 장치이며, 배지 및 세포를 갖는 복수의 백과, 복수의 백의 일부로부터 배지 및 세포를 공급하고, 복수의 백의 다른 일부로 배지 및 세포를 배출하는 제1 유로군을 갖고, 유지 베이스에 유지되는 제1 모듈과, 세포를 배양하는 배양 용기와, 배양 용기에 배지 및 세포를 공급하고, 배양 용기로부터 배지 및 세포를 배출하는 제2 유로군을 갖고, 유지 베이스에 유지되는 제2 모듈과, 제1 유로군 내의 유로로부터 유입되는 배지 및 세포를 유지하고, 유지한 배지 및 세포를, 배양 용기에 공급하기 위해서, 제2 유로군 내의 유로로 유출하는 주입 탱크와, 배양 용기로부터 배출되어, 제2 유로군 내의 유로로부터 유입되는 배지 및 세포를 유지하고, 유지한 배지 및 세포를, 복수의 백의 다른 일부로 배출하기 위해서, 제1 유로군 내의 유로로 유출하는 폐액 탱크를 갖는 탱크부와, 제1, 제2 유로군 내의 유로의 내부에 있어서의 배지 및 세포의 송액의 양과, 탱크부의 내부에 유지되는 배지 및 세포의 양을 제어하는 펌프부를 갖고, 유지 베이스에 유지되는 제3 모듈을 구비한 구성의 세포 배양 장치를 제공한다.

즉, 상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 적합한 형태에 있어서, 폐쇄계 유로는 3개의 모듈군으로 구성된다. 이 모듈군은, 냉장 보존이 필요한 세포액이나 배지, 세정액이나 폐액 등에 의한 배지 모듈, 그들 액체를 펌프로 배양실 내로 송액하여 탱크에서 따뜻하게 하는 펌프 모듈, 세포액이나 배지를 탱크로부터 배양 용기 내부의 배양 공간으로 보내어 배양 처리를 행하는 배양 용기 모듈로 이루어진다. 배양 용기 모듈 주변에는 현미경이 있어, 배양면의 세포를 촬상할 수 있다. 각 모듈은 각각 유지 베이스라 불리는, 일부에 구동 기구를 갖는 유지구에 설치한다. 이 유지 베이스를 탈착 가능한 반송 지그에 의해, 폐쇄계 유로는 일체로 배양 장치 내부로부터 출입할 수 있다. 모든 모듈은, 탱크에 접속하고 있고, 모듈끼리는 직접 접속하지 않는다.

또한, 상기의 다른 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는, 배지 및 세포의 복수의 백을 반송 및 착탈 가능한 반송 장치이며, 복수의 백과, 복수의 백의 일부로부터 배지 및 세포를 공급하고, 복수의 백의 다른 일부로 배지 및 세포를 배출하는 제1 유로군을 구비하는 배지 베이스를 유지하는 제1 유지구와, 세포를 배양하는 배양 용기와, 배양 용기에 배지 및 세포를 공급하고, 배양 용기로부터 배지 및 세포를 배출하는 제2 유로군을 구비하는 배양 용기 베이스를 유지하는 제2 유지구와, 제1, 제2 유로군 내의 유로의 내부에 있어서의 배지 및 세포의 송액의 양을 제어하는 펌프부를 구비하는 구동 베이스를 유지하는 제3 유지구를 구비하는 구성의 반송 장치를 제공한다.

또한, 상기의 다른 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는, 세포 배양 장치에 반송 및 착탈하는 세포백에, 세포를 주입하는 액체 주입 방법이며, 세포백을 포함하는 복수의 백과, 복수의 백의 일부로부터 배지 및 세포를 공급하고, 복수의 백의 다른 일부로 배지 및 세포를 배출하는 제1 유로군을 구비하는 배지 베이스와, 세포를 배양하는 배양 용기와, 배양 용기에 배지 및 세포를 공급하고, 배양 용기로부터 배지 및 세포를 배출하는 제2 유로군을 구비하는 배양 용기 베이스와, 제1, 제2 유로군 내의 유로의 내부에 있어서의 배지 및 세포의 송액의 양을 제어하는 펌프부를 구비하는 구동 베이스를 유지하는 유지구를 구비한 반송 장치를, 세포 직접 처리 구역 근방으로 반송하고, 배지 베이스로부터, 유로에 접속된 세포백을 세포 직접 처리 구역으로 이동하고, 당해 세포 직접 처리 구역에서, 세포백에 세포를 주입하고, 세포 주입 후의 세포백을 배지 베이스에 설치한 후, 세포 배양 장치에 반송하는 액체 주입 방법을 제공한다.

본 발명에 의해, 배양 용기를 갖는 폐쇄계 유로의 설치 용이성을 구비하고, 또한 유로 제조 시나 설치 시의 혼동을 방지하고, 나아가서, 세포를 적정 제조 기준 레벨의 무균적인 클린도로 무균적으로 효율적으로 배양하는 세포 배양 장치를 실현할 수 있다.

또한, 배양 용기와 유로 자체를 폐쇄계 구조로 하고, 유로에의 세포액이나 배지 등을 무균적으로 공급하기 위한 반송 장치를 제공할 수 있다. 또한, 배양 용기와 유로 내에의 무균적인 세포액이나 배지 등의 액체 주입 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 제1 실시예에 관한, 구동 베이스를 설치한 자동 배양 장치의 전체 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 제1 실시예에 관한, 도어를 연 자동 배양 장치를 도시하는 정면도이다.
도 3은 제1 실시예에 관한, 자동 배양 장치의 내부를 도시하는 측면도이다.
도 4a는 제1 실시예에 관한, 플랜지에 시일 기구를 접속하기 전의 상태를 도시하는 구성도이다.
도 4b는 제1 실시예에 관한, 플랜지에 시일을 접속한 후의 상태를 도시하는 구성도이다.
도 5는 제1 실시예에 관한, 유로를 구동 베이스에 설치한 상태를 도시하는 상면 구성도이다.
도 6은 제1 실시예에 관한, 탱크의 구성을 도시하는 측면도이다.
도 7a는 제1 실시예에 관한, 펌프가 시린지와 접속하기 전의 상태를 도시하는 상면도이다.
도 7b는 제1 실시예에 관한, 펌프가 시린지와 접속한 후의 상태를 도시하는 상면도이다.
도 7c는 제1 실시예에 관한, 펌프가 시린지와 접속하기 전의 상태를 도시하는 측면도이다.
도 7d는 제1 실시예에 관한, 펌프가 시린지와 접속하고 있는 상태를 도시하는 측면도이다.
도 7e는 제1 실시예에 관한, 펌프가 시린지와 접속한 후의 상태를 도시하는 측면도이다.
도 8a는 제1 실시예에 관한, 반송 지그에 적재된 상태에서 세포백에 세포 현탁액을 주입하고 있지 않은 상태를 도시한 측면 구성도이다.
도 8b는 제1 실시예에 관한, 반송 지그에 적재된 상태에서 세포백에 세포 현탁액을 주입하고 있는 상태를 도시한 측면 구성도이다.
도 8c는 제2 실시예에 관한, 반송 장치의 구성을 도시하는 구성도이다.
도 8d는 제2 실시예에 관한, 유로와 구동 베이스가 반송 장치에 적재된 상태에서 세포 배양 장치에 설치되기 전의 상태를 도시한 측면 구성도이다.
도 8e는 제2 실시예에 관한, 유로와 구동 베이스가 반송 장치에 적재된 상태로부터 세포 배양 장치에 설치되어 있는 상태를 도시한 측면 구성도이다.
도 8f는 제2 실시예에 관한, 유로와 구동 베이스가 세포 배양 장치에 설치된 후의 상태를 도시한 측면 구성도이다.
도 9는 제1 실시예에 관한, 자동 배양 장치 전체의 제어의 구성을 도시하는 블록도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하지만, 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명을 개략적으로 설명하면 이하와 같다.

즉, 자동 배양 장치의 가장 적합한 형태에 있어서는, 폐쇄계 유로와 그 폐쇄계 유로 내의 송액을 위한 구동 베이스라 불리는 기구를 사용하여, 장치 내부의 냉장실 내(4℃ 정도)에 있는 세포액이나 배지를, 배양실 내(37℃ 정도)에서 따뜻하게 하여, 배양 용기 내 세포 배양 공간에 공급한다. 그 때문에, 폐쇄계 유로는 주로 3개의 모듈로 구성하였다. 5℃에서 냉장 보존이 필요한 세포액이나 배지, 세정액이나 폐액 등에 의한 배지 모듈과, 그들 액체를 펌프로 배양실 내로 송액하고, 탱크에서 37℃까지 따뜻하게 하는 펌프 모듈, 세포액이나 배지를 탱크로부터 배양 용기 내부의 배양 공간으로 보내어 배양 처리를 행하는 배양 용기 모듈이다. 배양 용기 모듈 주변에는 현미경이 있어, 배양면의 세포를 촬상할 수 있다. 각 모듈은 각각 베이스라 불리는, 그 일부에 구동 기구를 갖는 유지구에 설치한다. 이 베이스를 탈착 가능한 반송 지그에 의해, 폐쇄계 유로는 일체로 배양 장치 내부로부터 출입할 수 있다. 자동 배양 장치의 내부는 배양실과 냉장실, 그 중간실로 이루어지고, 각각에 도어가 있다. 냉장실은 약 4℃를 유지하고, 배양실 내부는 37℃, 5％ 이산화탄소 농도, 습도 100％에 가까운 상태를 유지한다. 냉장실 내에 세포 현탁액이나 배지, 세정액과 폐액 보관소, 역지 밸브가 부착된 폐액 회수구를 갖는다. 완전히 환경이 상이한 배양실 내부와 냉장실 내부 각각이 직접 접속하여 결로와 온도 불균일이 발생하지 않도록, 사이에 중간실을 설치함으로써, 송액용의 튜브 이외는 고무 마개 등의 시일로 구역이 나누어진다. 또한 중간실에는 필터가 부착된 팬이 설치되어, 자동 배양 장치 외부의 환경을 유지하는 것이 가능하다. 이에 의해, 동일 장치 내에 완전히 상이한 환경이지만 세포에 있어서 최량의 환경을 설치할 수 있고, 공간 절약화가 가능하게 된다.

또한, 베이스를 반송 지그에 의해 안전 캐비넷(또는 클린 벤치) 근방으로 이동하고, 내부가 멸균된 폐쇄계 유로 내의 빈 백을 소독하여 안전 캐비넷 내부에 넣고, 세포 현탁액(또는 배지나 세정액 등)을 백 내부에 주입하고, 주입구를 시일함으로써, 폐쇄계 유로 외부의 환경을 막론하고, 폐쇄계 유로 내부는 무균 상태를 유지할 수 있다. 본 발명의 방식에서는, 그 폐쇄계 유로를 베이스째 자동 배양 장치에 넣으면, 구동 기구는 폐쇄계 유로 외부에 설치되어 있기 때문에, 자동 배양 장치의 설치 장소를 막론하고, 폐쇄계 유로 내부는 무균 상태를 유지하면서, 세포 파종, 배지 교환, 현미경 관찰, 검사를 위한 폐액 회수와 같은 자동 세포 배양 작업의 실시를 가능하게 할 수 있다.

또 다른 본 발명의 특징은, 첨부 도면을 사용하여 구체적으로 설명하는 이하의 실시예에 의해 명백해진다. 단, 본 실시예는 본 발명을 실현하기 위한 일례에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 것은 아닌 것에 주의해야 한다. 또한, 각 도면에 있어서 공통의 구성에 대해서는 동일한 참조 번호가 붙여져 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 상술한 구동 베이스 외에, 배양 용기 베이스, 배지 베이스라는 용어를 사용하지만, 상술한 바와 같이 유지구로서의 기능을 가지므로 유지 베이스라 총칭, 또한, 배지 베이스, 배양 용기 베이스, 구동 베이스를 유지하는 반송 장치의 제1, 제2, 제3 유지구를 통합하여 유지구라 부르는 경우가 있다.

실시예 1

제1 실시예로서, 혼동을 방지하고, 또한 효율적으로 폐쇄계 유로를 무균적으로 구동계에 설치하는 기구를 구비한 세포 배양 장치의 실시예를 설명한다.

도 1은 제1 실시예에 관한 자동 배양 장치(10)의 전체 개략도이다. 도 2는 자동 배양 장치(10)의 정면도이다. 도 3은 자동 배양 장치(10)의 측면도이다. 도 4a 및 도 4b는 세포 배양실(13)과 냉장고(14) 사이의 시일(33)에 관한 개략도이다. 도 5는 유로(40)의 구성에 관한 개략도이다. 도 6은 유로(40)의 구성 부품의 하나인 탱크(25)에 관한 개략도이다. 도 7a, 도 7b, 도 7c, 도 7d, 및 도 7e는 유로(40)의 구성 부품의 하나인 펌프(23)에 관한 개략도이다. 도 8a 및 도 8b는 유로(40) 내에 무균적인 세포액이나 배지의 공급에 관한 개략도이다. 도 9는 자동 배양 장치(10)를 동작시키기 위한 회로를 도시하는 블록도이다.

이하, 순차적으로 설명하는 바와 같이, 본 실시예의 자동 배양 장치에 있어서는, 냉장 보존이 필요한 세포액이나 배지, 세정액이나 폐액 등에 의한 배지 모듈, 그들 액체를 펌프로 배양실 내로 송액하여 탱크에서 따뜻하게 하는 펌프 모듈, 세포액이나 배지를 탱크로부터 배양 용기 내부의 배양 공간으로 보내어 배양 처리를 행하는 배양 용기 모듈을 구비하고 있다. 각 모듈은, 탱크에 접속하고 있고, 기본적으로 모듈끼리는 접속하지 않는다. 이에 의해, 모듈 단위로의 유로 제조나, 각 유지 베이스에의 설치가 가능하게 되고, 또한 각 모듈이 독립함으로써 유로의 정리와 그것에 수반되는 오접속 방지나 공간 절약화가 가능하게 된다.

<자동 배양 장치의 구성>

도 1, 도 2, 도 3 및 도 4a, 도 4b를 사용하여, 자동 배양 장치(10)의 전체 구성에 대하여 설명한다. 자동 배양 장치(10)는 기본적인 구성 요소로서, 세포 배양실(13), 냉장고(14), 제어부(15), 중간실(16)에 의해 구성되어 있다. 이하, 각각의 기본 구성에 대하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 자동 배양 장치(10) 전체는 세포 배양실(13), 냉장부를 구성하는 냉장고(14), 제어부(15), 중간실(16)의 4구획에 의해 구성되어 있고, 세포 배양실 도어(11)와 냉장고 도어(12), 중간실 도어(17)를 엶으로써 자동 배양 장치(10) 내부와 액세스하는 것이 가능하다. 세포 배양실(13)은, 배양 용기(20)를 유지, 설치하는 유지 베이스, 유지구인 배양 용기 베이스(21)와, 그것에 접속하여 회전하는 회전 기구(22), 배양 용기(20) 내의 세포 화상을 촬상하는 현미경(28)과 그 스테이지(29), 펌프(23)나 밸브(24) 등의 구동 기구를 갖고 탱크(25)를 포함하는 폐쇄계 구조의 유로(40)와 접속하는, 유지 베이스로서의 구동 베이스(27)로 구성되어 있다. 회전 기구(22)는 구동 베이스(27)의 일단부에 고정되고, 회전 기구(22)를 통하여 배양 용기 베이스(21)와 구동 베이스(27)는 접속되어 있다. 또한 내부의 구동 기구 모두에 접속하여 제어부(15)와 배선하는 커넥터 보드(30)가 있다. 또한, 제어부(15)와 커넥터 보드(30) 사이의 배선은 도시를 생략하였다. 세포 배양 시에는, 세포 배양실(13) 내부는 온도 37℃, 습도 100％, 5％ 이산화탄소에 가까운 환경을 유지한다. 단, 필요에 따라서 배양 용기(20)를 포함하는 주변 부분만 전술한 환경을 유지하는 구조로 할 수 있다. 냉장고(14)에는 배지 베이스(32)를 넣을 수 있고, 세포 배양실(13), 냉장고(14), 중간실(16)의 3구획을 독립한 채로 유로(40)의 튜브(41)만 통과시키는 시일(33)로, 세포 배양실(13)과 냉장실(14) 내부의 온도를 유지하여 결로를 방지하는 것을 가능하게 한다. 중간실(16)에는 필터(51)가 부착된 팬(50)이 있다. 필터(51)는 배기구에 설치된다. 이 팬(50)에 의한 기류의 움직임을 일으켜 습도 상승을 방지할 수 있다. 또한, 후에 상세하게 설명하는 중간실(16)의 입구에는, 세포 배양실(13) 내부와 냉장고(14) 내부를 차단하고, 배양액만 흘리는 시일 기구가 사용된다. 배지 베이스(32)는, 시일(33)을 통과하는 튜브(41)에 의해, 구동 베이스(27)에 접속되어 있다.

제어부(15)는 다른 구획으로부터 독립되어 있고, 세포 배양실(13)이나 중간실(16)의 하방에 설치된다. 이에 의해, 세포 배양실(13) 내의 온도, 습도, 이산화탄소를 차단하여, 내부의 전기 기기류를 보호하고 있다. 제어부(15)에는, 팬(52)이 있어 흡기용 필터(53)와 배기용 필터(54)에서 무균적으로 내부의 열을 외부로 배출하는 것을 가능하게 한다. 팬(52)과 필터(53, 54)로 제어부(15)의 냉각부를 구성하고 있게 된다. 참조 부호 57은 제어부(15)의 제어용 패널이며, 통상의 조작 패널과 마찬가지로, 각종 버튼이나 표시부 등을 구비하고 있고, 제어부(15)의 조작에 사용한다. 제어부(15)는, 도시를 생략한 처리부인 중앙 처리부(CPU)나, 제어 프로그램이나 데이터를 기억하는 기억부인 메모리 등으로 구성되는 것은 물론이다.

도 2에 세포 배양실 도어(11), 냉장고 도어(12)를 연 상태의 자동 배양 장치(10)의 정면으로부터 본 각 요소 기기의 배치를 도시하고 있다. 세포 배양실(13) 내부의 구동 베이스(27)를 중심으로 하여, 수평 방향으로, 회전을 가능하게 한 배양 용기(20), 수직 방향으로, 세포액이나 배지가 들어간 배지 베이스(32)를 설치할 수 있는 냉장고(14)에 의해 구성되어 있다. 도 2나 도 1로부터 명백해진 바와 같이, 본 실시예의 자동 배양 장치(10)에 있어서는, 구동 베이스(27)가 설치되는 공간(제1 공간)을 제1 사분면으로 하면, 제1 공간과 냉장부인 냉장고(14)를 구획하는 중간실(16)이 제4 사분면에, 배양 용기(20)가 유지, 적재되는 유지 부재인 배양 용기 베이스(21)가 제2 사분면, 또는 회전에 의해 제3 사분면에 위치하게 된다. 본 실시예의 배치 구성에 의해, 공간 절약으로, 각 기기간 거리가 짧은 구성으로 되어, 제4 사분면에 위치하는 냉장고(14)에서 4℃ 전후로 보존한 배지를, 제1 사분면에 위치하는 구동 베이스(27) 상의 탱크(25)에서 따뜻하게 하여, 빠르게 제2 사분면에 위치하는 배양 공간에 공급할 수 있어, 이동에 의한 세포의 대미지를 최소로 할 수 있다.

그런데, 도 2에 도시한 바와 같이, 세포를 촬상하는 현미경(28)은 정면으로부터 보아 제2 사분면에 위치하는 배양 용기(20)로부터 연직 방향에 구성되어 있다. 현미경(28)은, 이동이나 핀트 맞춤을 위한 스테이지(29)에 고정되어 있다. 이들의 배치에 관해서는, 제1 사분면에 위치하는 구동 베이스(27)를 중심으로 하여, 모두 수평 방향으로 배치나 모두 연직 방향으로 배치 등도 가능하게 하지만, 배양하는 세포에 따라서 최적의 배치를 선택할 수 있다. 냉장고(14)는, 제4 사분면에 위치하는 중간실(16) 내부에 있고, 시일(33)에 의해 각각의 구간을 분리하고 있기 때문에, 유로(40) 내부 이외는 세포 배양실(13)과 공간이 분리되어 있다. 이 구성에 대해서는 도 3에서 상세를 기재하였으므로 후에 설명한다.

구동 베이스(27)에는 유로(40) 내의 송액을 하는 펌프(23), 송액의 회로를 전환하는 밸브(24), 배지 등을 모아서 따뜻하게 하거나 액의 흐름 방향을 바꾸는 탱크(25) 등의 구동 기구가 배치되어 있다. 이것에 대해서는 상세를 후술한다. 구동 기구를 동작시키기 위해서, 구동 베이스(27) 배면에 커넥터 보드(30)가 있어, 구동 베이스(27)의 커넥터(31)에 접속할 수 있다. 커넥터 보드(30)로부터 제어부(15)에 배선할 수 있다. 그때, 커넥터 보드(30)는 세포 배양실(13) 내부의 환경을 유지한 채로, 커넥터(31) 배선을 외부의 제어부(15)와 접속하기 때문에, 단열ㆍ방수 구조를 갖고 있다. 본 도면에서 제어부(15)는 세포 배양실(13)의 연직 방향에 기재하고 있지만, 예를 들면 탁상에서 사용할 때에는 수평 방향으로 설치하거나, 잉여 공간에 설치해도 된다.

도 3에 자동 배양 장치(10)의 측면으로부터 본 각 요소 기기의 배치를 도시하고 있다. 온도, 습도 등의 환경이 완전히 상이한 세포 배양실(13)과 냉장고(14)를 동일 장치 내에 배치하고, 유로(40)를 연결시키기 위해서, 중간실(16)과 시일(33)을 설치하였다. 세포 배양실(13)은 일반적으로 37℃, 100％ 습도를 갖고 있으며, 냉장고(14)는 일반적으로 내부를 4 내지 5℃로 유지하고 있기 때문에, 세포 배양실(13) 바로 근처에 설치하면 결로가 발생하고, 또한 세포 배양실(13) 내부의 온도 불균일이 발생한다. 일반적인 인큐베이터(세포 배양실)나 냉장고는 실온이나 실내의 습도에서 사용하는 것을 상정하여 설계하고 있다. 따라서, 실내의 환경을 유지하는 중간실(16)을 냉장고(14)와 세포 배양실(13) 사이에 설치함으로써, 급격한 온도 변화에 의한 결로의 발생을 방지한다. 그러나, 냉장고(14) 내의 배지나 세정액, 세포 현탁액은 유로(40)를 구성하는 튜브(41)를 통하여 세포 배양실(13) 내에 송액 가능하게 하고자 한다.

따라서, 도 4a, 도 4b에 도시한 바와 같은 시일(33)의 홈(42)에 튜브(41)를 통과시키고, 플랜지(34)에 끼워 넣음으로써 냉장고(14), 중간실(16), 세포 배양실(13)의 공간을 분리하여, 배지나 세정액, 세포 현탁액을 냉장고(14)로부터 세포 배양실(13)에 송액 가능하게 된다. 플랜지(34)는, 세포 배양 장치(13)와 중간실(16)을 구획하는 벽(13A)과, 냉장고(14)와 중간실(16)을 구획하는 벽(14A)에 각각 설치된다.

도 3에 있어서, 냉장고(14)에는 그 내부를 냉각하기 위한 냉각기(18)가 있다. 이것은 냉각한 만큼의 열을 냉장고(14) 외부로 배출한다. 중간실(14) 내부의 온도가 상승하지 않도록 하기 위해서, 팬(50)에 의해 자동 배양 장치(10) 외부로부터 필터(51)를 통과시킨 공기를 흡입하여 냉각기(18)에 쏘이고, 또한 필터(51)를 통하여 자동 배양 장치(10) 외부로 방출하는 구성으로 하였다. 즉, 냉각기(18)와 팬(50), 또한 필터(51)로 중간실의 냉각부가 구성되게 된다.

도 3의 화살표(55)로 공기의 흐름을 도시하였다. 이에 의해 중간실(16) 내부의 기온과 습도는 자동 배양 장치(10) 외부와 동일한 상태를 유지할 수 있다. 제어부(15) 내부는 컴퓨터나 전원 등 발열하는 것이 많이 존재하여, 내부의 열을 방출해야만 한다. 제어부(15) 내부에 먼지가 들어가지 않도록 흡기용 필터(53)를 통하여 팬(52)에 의해 제어부(15) 외부의 공기를 넣고, 또한 배기용 필터(54)를 통하여 제어부(15) 외부로 되돌려 보낸다. 공기의 흐름(56)을 도 3의 화살표로 도시하였다. 이에 의해 예를 들면 클린룸의 청정 구역에서, 먼지 등을 흩뿌리는 것을 방지하여, 청정도를 유지 가능하다.

<유로와 구동 베이스의 구성>

도 5, 도 6, 및 도 7a 내지 도 7e를 사용하여, 본 실시예의 세포 배양 장치에 있어서의 유로(40)의 구성과 그 구동 방법에 대하여 설명한다. 도 5는 유로(40)와 탱크(25)와 구동 베이스(27)의 전체 구성을 도시한 개략도이다. 도 6은 탱크(25)의 구성을 도시한 정면도이다. 도 7a는 시린지(43)와 펌프(23)가 분리된 상태의 상면도를 도시하고, 도 7b는 시린지(43)와 펌프(23)가 일체로 된 상태의 상면도를 도시하고, 도 7c는 시린지(43)와 펌프(23)가 분리된 상태의 측면도를 도시하고, 도 7d는 시린지(43)를 펌프(23)에 세트하고 있는 상태의 측면도를 도시하고, 도 7e는 시린지(43)와 펌프(23)가 일체로 시린지 펌프(44)로 된 상태의 측면도를 도시하고 있다. 시린지(43)는 동일축 상을 병진할 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 구동용의 펌프로서 시린지 펌프를 사용하여 설명하지만, 구동용의 펌프로서, 튜브 펌프 등의 다른 펌프를 사용할 수도 있다.

우선, 도 5의 개략도에 의해 폐쇄계 구조의 유로(40)의 구성에 대하여 설명한다. 유로(40)는, 탱크(25)를 중심으로, 교환 가능한, 튜브(41), 배양 용기(20), 시린지(43), 필터(45), 탱크(25)에의 피팅(46), 각각 액체 삽입용의 백으로서 기능하는 세포백(60), 배지백(61), 세정액백(62), 폐액백(63), 회수백(64)으로 구성되어 있다. 그 유로(40)는 구동 기구인 흐름의 방향을 바꾸는 밸브(24), 송액을 행하는 펌프(23), 제2 사분면에 위치하는 수평 방향으로부터, 제3 사분면에 위치하는 수직 방향으로 회전축(22a)의 주위로 회전하여, 배양 용기(20) 내의 기포를 배제하는 회전 기구(22)와 접속함으로써, 배양 용기(20) 내에 세포액이나 배지의 송액에 의한 세포 파종과 배지 교환, 세정액에 의한 유로 세정을 행하는 것이 가능하게 된다. 여기에서, 배양 용기(20)가 설치되는 유지 베이스로서의 배양 용기 베이스(21)의 제2 사분면으로부터 제3 사분면으로의 회전축(22a)의 주위로의 회전이란, 도 2에 도시한 수평 위치로부터 배양 용기 베이스(21)를 회전 기구(22)에 의해, 시계 반대 방향 회전으로 하방으로 회전시킴으로써 실현할 수 있다.

구동 기구는 구동 베이스(27)에 배치되어 있고, 습도 등에 노출시킬 수 없는 배선이나 기구는 모두 구동 베이스(27) 내부에 넣어, 고습도 환경에 설치할 수 있다. 제어부(15)와 접속하기 위해서, 구동 베이스(27)에는 방수 대응의 커넥터(31)가 있고, 구동 베이스(27)를 자동 배양 장치(10) 내부에 설치하였을 때에 이 커넥터(31)와 접속함으로써, 구동 기구를 동작시킬 수 있다.

유로(40)의 배치에 대해서는, 탱크(25)를 중심으로 하여, 배양 용기(20)로 송액하는 제2 모듈인 배양 용기 모듈(35), 냉장고(14) 내의 배지류를 탱크(25)로 송액하는 제1 모듈인 배지 모듈(36), 유로(40) 내부의 송액을 하기 위해서 기체의 흐름(방향, 유속)을 제어하는 제3 모듈인 펌프 모듈(37)의 독립된 3개의 모듈로 나누어진다. 이 모듈화에 의해, 구동 기구의 최적의 배치와 유로의 설치 용이성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 탱크(25)로부터 제1, 제2, 제3 모듈 각각에 접속된 튜브(41)를 사용하여 형성되는 유로(40)를, 각각 제1, 제2, 제3 유로군이라 부르는 경우가 있다. 또한, 제1, 제2, 제3 유로군을 구성하는 튜브(41)의 도중에는, 각각 밸브(24)로 이루어지는 제1, 제2, 제3 밸브군이 구동 베이스(27) 상에 형성되어 있다.

도 6에 의해, 본 실시예의 제1, 제2, 제3의 각 모듈의 중심으로 되는 탱크(25)의 구성에 대하여 설명한다. 탱크(25)에는 배양 용기(20)에 대하여 주입 탱크(65)와 폐액 탱크(66)가 있다. 또한, 높이에 따라서 역할이 상이한 피팅(46)이 있다. 아래에서부터 제1 피팅(67), 제2 피팅(68), 제3 피팅(69)으로 나누어져 있다. 제1 피팅(67)은 주입 탱크(65)측이 배양 용기(20)로의 송액구, 폐액 탱크(66)측은 폐액백(63)이나 회수백(64)으로의 송액구이다. 제2 피팅(68)은 주입 탱크(65)측이 배지 모듈(36)로부터 보내어진 세포 현탁액이나 배지, 세정액을 주입 탱크(65) 내부로의 주입구이고, 폐액 탱크(66)측이 배양 용기(20)로부터의 폐액을 폐액 탱크(65) 내부로의 주입구이다. 탱크(25) 내에 들어갈 수 있는 액체는 모두 이 제2 피팅(68)에 도달하지 않는 용량으로 한다. 제3 피팅(69)은 펌프 모듈(37)과 접속하여 유로(40) 내 송액을 위한 기류 제어에 사용된다. 탱크(25)에는 송액 시, 벽면에 세포가 잔존하지 않도록 테이퍼(47)가 있다. 이 기울기에 의해, 세포 현탁액 내의 세포의 탱크(25) 내 잔존을 방지할 수 있다. 세포 파종이나 배지 교환의 배양 용기(20) 내부로 액체를 송액할 때에는, 일단 이 탱크(25) 내에서 주변 온도까지 따뜻하게 하는 것이 가능하다. 히터를 주입 탱크(65)에 설치하는 것도 가능하다.

도 7a 내지 도 7e에 의해, 시린지 펌프(44)를 예시하여 펌프에 대하여 구성을 설명한다. 시린지 펌프(44)는 모터(70), 볼 나사(71), 인코더(72), 구동대(73), 시린지 스토퍼(74), 고정구(75)에 의해 도 7a, 도 7c의 상태로 구성되어 있다. 시린지(43) 내부의 기체의 흐름을 한쪽으로 하는 밸브(76)를 접속한 시린지(43)를 2개 대향으로 시린지 스토퍼(74)와 구동대(73)에 설치한다. 고정구(75)를 들어올려, 도 7d와 같이 회전시켜, 도 7b, 도 7e와 같이 시린지(43)를 고정한다. 모터(70)의 회전에 의해, 볼 나사(71)에 의해 구동대(73)가 좌우로 이동함으로써, 항상 편측이 흡인, 한쪽이 토출의 반복이 가능해져, 층류에 가까운 상태에서 연속 송액을 가능하게 한다. 펌프 모듈(37)의 밸브(24)의 배치 방법에 의해 탱크(25)로의 기체의 토출, 흡인을 전환하는 것이 가능하다. 폐쇄계 상태를 유지한 채로, 시린지 펌프(44)를 구동할 수 있다. 인코더(72)에 의한 정밀 제어가 가능하기 때문에, 정확하게 필요량을 송액할 수 있다.

<배양 용기에의 세포 현탁액 또는 배지의 주입에 관한 일련의 동작>

이상의 각 부의 구성에 기초하여, 본 실시예의 자동 배양 장치의 일련의 세포 배양 동작의 일례에 대하여 설명한다. 세포 현탁액 또는 배지를 시린지 펌프(44)에 의해 탱크(25)의 주입 탱크(65)측으로 송액한다. 소정량 들어가면 필터(45)로부터 기체를 통과시켜 튜브(41) 내의 액체를 배제하거나, 또한 역방향으로 보내어 액체를 원점 위치까지 되돌리는 처리를 실시하여, 다음 회도 정확하게 송액을 가능하게 한다. 주입 탱크(65)에서 세포 현탁액 또는 배지를 따뜻하게 한다. 밸브(24)를 통하여, 시린지 펌프(44)에 의해 배양 용기(20)로 송액한다. 그때, 배양 용기(20) 내의 기체나 폐액은 탱크(25) 내의 폐액 탱크(66)측에 보내어진다. 펌프 모듈(37)의 밸브(24)를 전환하여, 폐액을 폐액백(63) 또는 회수백(64)에 보낸다. 펌프 모듈(37)의 밸브(24)를 전환하여, 세정백(62) 내의 세정액을 탱크(25)의 주입 탱크(65)측으로 송액한다. 소정량 들어가면 필터(45)로부터 기체를 통과시켜 튜브(41) 내의 액체를 배제하거나, 또한 역방향으로 보내어 액체를 원점 위치까지 되돌리는 처리를 실시하여, 다음 회도 정확하게 송액을 가능하게 한다. 밸브(24)를 통하여, 배양 용기(20)로 세정액을 송액하지 않도록 탱크(25) 내의 폐액 탱크(66)측에 보낸다. 펌프 모듈(37)의 밸브(24)를 전환하여, 폐액을 폐액백(66)에 보낸다. 이상의 동작을 배양 기간 중, 소정 횟수 반복한다. 유로(40) 내부 특히 배양 용기 모듈(35)에서는 일방 통행으로 액이 흐른다. 그것에 의해, 폐액이 배양 용기(20) 내의 배양 공간과 배지백(61)류의 회로로 되돌아가지 않고 세포에는 항상 청결하고 신선한 배지가 공급되기 때문에, 균 등이 들어가지 않아 청정 환경을 유지하는 것을 가능하게 한다.

<폐쇄계 유로 내부에의 액체 주입>

도 8a, 도 8b에 있어서, 본 실시예에 있어서의 폐쇄계 구조를 가진 유로(40) 내에 세포 현탁액(48)의 무균적인 주입 방법에 대하여 설명한다. 도 8a는 유로(40) 내부에 세포 현탁액(48)을 주입하고 있지 않은 구동 베이스(27)와 배지 베이스(32)의 상태를 도시하고, 도 8b는 유로(40)의 세포백(60) 내부에 세포 현탁액(48)을 주입하고 있는 상태를 도시한다.

우선, 각 요소의 구성에 대하여 도 8a로부터 설명한다. 유로(40)가 설치되어 있는 구동 베이스(27)와 배지 베이스(32)는 자동 배양 장치(10)에 설치하기 전에는 반송 지그(19)에 설치되어 있다. 이 반송 지그(19)는 구동 베이스(27) 등을 자동 배양 장치(10) 내부에 설치, 취출을 하는 것이 가능하고, 설치 후에는 반송 지그(19)만 취출하는 것이 가능하다. 배지 베이스(32)의 내부에는 빈 세포백(60)이 들어 있다. 예를 들면 세포 배양용 클린룸(CPC) 내부이면, 이들 반송 지그(19)는 클래스 10,000의 공간(77)에 놓을 수 있다. 적정 제조 기준(GMP)에 있어서는, 세포 직접 처리 구역은 안전 캐비넷(79)(클린 벤치를 포함함) 내부의 클래스 100의 공간(78)만이다. 따라서, 에탄올 등으로 꼼꼼하게 소독 처리한, 세포백(60)만을 안전 캐비넷(79) 내부에 넣는다.

도 8b와 같이, 안전 캐비넷(79) 내에서 처리한 세포 현탁액(48)을 시린지 등으로 세포백(60) 안에 주입구(89)로부터 주입한다. 주입 후, 주입구(89)는 시일하여 유로(40)의 폐쇄계를 유지한다. 세포 현탁액(48)이 들어간 세포백(60)을 클래스 100 공간(78) 밖으로 꺼내어, 배지 베이스(32) 안에 넣는다. 사전에 유로(40)는 멸균 처리에 의해, 클래스 100 공간(78)을 유지하고 있기 때문에, 유로(40)는 도 8a와 같이 클래스 10,000 공간(77)에서 존재해도, 그 내부는 클래스 100 공간(78)을 유지할 수 있다. 이 후, 자동 배양 장치(10) 내에 설치를 해도, 구동 기구는 유로(40) 내부와는 접속하지 않기 때문에, 자동 배양 장치(10)의 설치 공간에 관계없이, 폐쇄계 구조의 유로(40) 내부는 항상 클래스 100 공간(78)을 유지하는 것이 가능하다.

<자동 배양 장치의 회로 구성>

도 9는 본 실시예에 있어서의 자동 배양 장치(10)에 있어서의 내부 기기를 제어하기 위한 제어계 회로의 구성을 도시하는 블록도이다.

자동 배양 장치(10)의 제어계 회로는, 데이터나 지시를 입력하기 위한 입력부(키보드, 마우스 등)(81)와, 자동 배양 장치(10)의 각 동작을 제어하는 제어부(82)와, 제어의 상황을 유저에게 나타내는 표시부(80)와, 프로그램이나 파라미터 등을 저장하는 ROM(85)과, 일시적으로 데이터나 처리 결과를 저장하는 RAM(86)과, 캐쉬 등의 동작을 행하기 위한 메모리(83)와, 통신부(84)와, 멸균 처리, 히터, 팬, 이산화탄소 공급, 물 공급 등의 처리를 행하고, 그들의 상황을 감시하는 센서에 의한 환경 유지 장치(87)와, 구동 베이스(27)와 접속한 회전 기구(22)를 구비하는 구동부(59)와, 냉장고 내의 환경을 제어하는 냉장고 제어(88)를 구비하고 있다.

유저가 입력부(81)나 통신부(84)로부터 처리해야 할 배양 공정을 지시하면, 제어부(82)는, ROM(85)에 저장된 배양 준비 프로그램에 따라서, 환경 유지 장치(87)의 멸균 기능에 의해 자동 배양 장치(10)의 내부를 멸균하고, 처리 종료 후에 배양 환경 유지 처리를 진행시켜, 온도 37℃, 5％ 이산화탄소 농도, 습도 100％, 청결 환경으로 하고, 동시에 냉장고 제어(88)를 행한다. 그리고, 제어부(82)는, ROM(85)에 저장된 자동 배양 프로그램에 따라서, 구동 베이스(27)의 세트를 위치 센서에 의해 감지하고, 커넥터(31)의 설치를 감지하면, 회전 기구(22), 구동 베이스(27)에 의해, 배양 용기(20)에서의 세포 배양 처리를 실시한다. 수시로, 표시부(80)와 통신부(84)에서 그 처리 상황을 유저에게 나타낼 수 있다. 세포 배양 처리가 종료되면, 표시부(80)와 통신부(84)에서 종료를 유저에게 나타내고, 구동 베이스(27)의 탈착을 감지하면, 제어부(82)는, ROM(85)에 저장된 종료 프로그램에 따라서, 종료 처리를 행한다. 이상에 의해, 자동 배양 장치(10)에 의한 일련의 세포 배양 처리를 실현하는 것이 가능하게 된다.

실시예 2

제2 실시예로서, 세포 배양 장치의 폐쇄계 유로 내에 세포액 등을 무균적으로 공급하기 위한 반송 장치 및 무균적인 세포액 등의 액체 주입 방법의 실시예를 설명한다. 또한, 본 실시예의 설명에 있어서는, 제1 실시예와의 차분을 중심으로 설명하고, 제1 실시예와 공통되는 부분의 설명을 생략한다.

<폐쇄계 유로 내부에의 액체 주입>

도 8a 내지 도 8f를 사용하여, 실시예 2에 있어서의, 반송 장치, 폐쇄계 유로 내부에의 액체 주입 방법의 구체예를 설명한다. 구체적으로는, 일례로서, 폐쇄계 구조를 가진 유로(40) 내에 세포 현탁액(48)의 무균적인 주입 방법에 대하여 설명한다. 세포 현탁액(48) 이외의 액체에 대해서도 마찬가지의 주입법을 이용할 수 있다.

실시예 1과 마찬가지로, 도 8a는 유로(40) 내부에 세포 현탁액(48)을 주입하고 있지 않은 구동 베이스(27)와 배지 베이스(32)의 상태를 도시하고, 도 8b는 유로(40)의 세포백(60) 내부에 세포 현탁액(48)을 주입하고 있는 상태를 도시한다. 그리고, 도 8c에 있어서, 본 실시예에 관한 반송 장치인, 복수의 유지구를 구비하는 반송 지그(19)의 구성을 도시하고, 도 8d, 도 8e, 도 8f에 있어서, 반송 지그(19)를 사용하여, 자동 배양 장치(10)에 유로(40) 등의 설치 방법에 대하여 설명한다. 또한, 도 8d는 자동 배양 장치(10)에 유로(40) 등을 설치하기 전의 상태를 도시하고, 도 8e는 자동 배양 장치(10)에 유로(40) 등을 설치하고 있는 상태를 도시하고, 도 8f는 자동 배양 장치(109)에 유로(40)를 포함하는 유지 베이스 등을 설치한 후의 상태를 도시한다.

도 8c의 (a), (b)는 본 실시예의 복수의 유지구를 구비하는 반송 지그(19)의 상세 구성을 도시하고 있다. 도 8c의 (a)는 측면도, 도 8c의 (b)는 상면도를 도시하고 있다. 그 자체가 구동 베이스를 유지하는 제3 유지구인 리프트(98)는, 고정부인 반송 지그측 핀(90), 배양 용기 베이스를 유지하는 제2 유지구(92), 배지 베이스를 유지하는 제1 유지구(93)를 구비하고 있고, 각각에 상술한 구동 베이스(27), 배양 용기 베이스(21), 배지 베이스(32)가 설치 가능하다. 리프트(98)는 상하 구동 기구로서 기능하는 핸들(99)에 의해 상하의 이동 방향(96)으로 동작 가능하다. 반송 지그(19)에는 무게 중심 안정부로서 기능하는 카운터 웨이트(97)를 설치하여, 리프트(98)에 중량물을 설치하였을 때에 정지 시, 이동 시의 안정성 유지가 가능하다. 핸들(99) 대신에, 모터 등의 전동의 상하 구동 기구를 채용하는 것도 가능하다.

다음에, 도 8d 내지 도 8f를 사용하여, 반송 지그(19)에 의해 자동 배양 장치(10)에 유로(40) 등을 설치하는 방법에 대하여 설명한다. 도 8d에 도시한 바와 같이, 도 8b에서 설명한 처리 후의 상태에 있고, 세포 배양 장치(10)의 설치면으로 되는 바닥면(200) 상에 위치하는 반송 지그(19)는, 배양 용기 베이스(21), 구동 베이스(27), 배지 베이스(32)와 유로(40)가 설치되어 있고, 자동 배양 장치(10) 내부에 삽입 가능한 높이로 핸들(99) 등의 높이 조정 기구에 의해 조정한다. 한편, 자동 배양 장치(10)에는, 세포 배양실(13) 내로 구동 베이스(27) 삽입 시에, 안내부로서 위치 조정을 하는 구동 베이스 가이드(94)와 장치측 핀(91)이 있고, 냉장고(14) 내로 배지 베이스(32) 삽입 시에, 안내부로서 위치 조정을 하는 구동 베이스 가이드(95)가 있다.

도 8e와 같이 반송 지그(19)를 자동 배양 장치(10)에 삽입하였을 때에, 안내부인 구동 베이스 가이드(94)와 배지 베이스 가이드(95)에 의해, 위치 조정이 이루어진다. 이때, 배양 용기 베이스(21)를 회전 기구(22)에 설치하기 위한 위치 조 정도 동시에 이루어진다. 배양 용기 베이스를 유지하는 제2 유지구(92)와, 도 1에 도시한 배양 용기 베이스 갈고리(100)가 분리되는 상태, 핀(90)이 구동 베이스(27)와 분리되어 핀(91)과 접속하는 상태, 배지 베이스를 유지하는 제1 유지구(93)가 배지 베이스(32)와 분리되는 상태로 될 때까지, 핸들(99)로, 구동 베이스(27)를 유지하는 제3 유지구인 리프트(98)를 이동 방향(96)으로 동작시킨다. 그 후, 제1, 제2, 제3 유지구를 구비한 반송 지그(19)를 자동 배양 장치(10)로부터 취출하면, 도 8f와 같이 배양 용기 베이스(21)는 회전 기구(22)에, 구동 베이스(27)는 세포 배양실(13) 내부에, 배지 베이스(32)는 냉장고(14) 내부에, 동시에 설치한다. 이때에, 시일(33)은 플랜지(34)(도 4a 참조)에 설치한다. 그 후, 세포 배양실 도어(11)와 냉장고 도어(12), 중간실 도어(17)를 닫고 자동 배양 처리를 행한다. 자동 배양 처리 종료 후, 도 8f, 도 8e, 도 8d의 순서로 처리를 하면 자동 배양 장치(11)로부터 배양 용기 베이스(21), 구동 베이스(27), 배지 베이스(32)를 대응하는 유지구로 유지한 반송 지그(19)에 의해 취출할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형예가 포함된다. 앞에서도 설명한 바와 같이, 구동용 펌프로서 시린지 펌프 대신에, 튜브 펌프를 사용하는 등, 다양한 변형이 가능하다. 또한, 상기한 실시예는 본 발명의 보다 양호한 이해를 위해서 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명의 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다.

또한, 상술한 자동 배양 장치의 제어 기구의 각 구성, 기능, 처리부 등은, 그들의 일부 또는 전부를, 예를 들면 집적 회로로 설계하는 것 등에 의해 하드웨어로 실현해도 되고, 그들의 일부 또는 전부를 처리부인 CPU에 의해 실행하는 프로그램을 작성함으로써 소프트웨어로 실현해도 되는 것은 물론이다.

또한, 명세서에 기재된 다양한 발명에 관한 청구항을 청구 범위에 기재하였지만, 본 명세서에 기재된 발명은, 그들에 한정되지 않고, 예를 들면 하기의 발명 등, 다양한 발명이 개시되어 있다.

*항 1

세포 배양 장치에 반송하는 세포백에 세포액을 주입하는 액체 주입 방법이며,

상기 세포백을 포함하는 복수의 백과, 상기 복수의 백의 일부로부터 상기 배지 및 세포를 공급하고, 상기 복수의 백의 다른 일부로 상기 배지 및 세포를 배출하는 제1 유로군을 구비하는 배지 베이스와, 상기 세포를 배양하는 배양 용기와, 상기 배양 용기에 상기 배지 및 세포를 공급하고, 상기 배양 용기로부터 상기 배지 및 세포를 배출하는 제2 유로군을 구비하는 배양 용기 베이스와, 상기 제1, 제2 유로군 내의 유로의 내부에 있어서의 상기 배지 및 세포의 송액의 양을 제어하는 펌프부를 구비하는 구동 베이스를 유지하는 유지구를 구비한 반송 장치를, 세포 직접 처리 구역 근방으로 반송하고,

상기 배지 베이스로부터, 상기 유로에 접속된 상기 세포백을 상기 세포 직접 처리 구역으로 이동하고, 상기 세포 직접 처리 구역에서, 상기 세포백에 상기 세포를 주입하고,

상기 세포를 주입한 후의 상기 세포백을 상기 배지 베이스에 설치한 후, 상기 세포 배양 장치에 반송하는 것을 특징으로 하는 액체 주입 방법.

*항 2

항 1에 기재된 액체 주입 방법이며,

상기 세포백은, 상기 세포를 주입하는 주입구를 구비하고, 당해 주입구를 통하여 상기 세포를 주입하는 것을 특징으로 하는 액체 주입 방법.

*항 3

항 1에 기재된 액체 주입 방법이며,

상기 반송 장치를 상기 세포 배양 장치에 반송한 후, 상기 유지구로부터, 상기 배지 베이스, 상기 배양 용기 베이스, 및 상기 구동 베이스를 제거하고, 상기 세포 배양 장치 내에 설치하는 것을 특징으로 하는 액체 주입 방법.

*항 4

항 1에 기재된 액체 주입 방법이며,

상기 세포 직접 처리 구역은 클래스 100 공간이고, 상기 세포 배양 장치가 설치되는 장소는, 클래스 10,000 공간인 것을 특징으로 하는 액체 주입 방법.

10 : 자동 배양 장치
11 : 세포 배양실 도어
12 : 냉장고 도어
13 : 세포 배양실
14 : 냉장고
15 : 제어부
16 : 중간실
17 : 중간실 도어
18 : 냉각기
19 : 반송 지그
20 : 배양 용기
21 : 배양 용기 베이스
22 : 회전 기구
23 : 펌프
24 : 밸브
25 : 탱크
27 : 구동 베이스
28 : 현미경
29 : 스테이지
30 : 커넥터 보드
31 : 커넥터
32 : 배지 베이스
33 : 시일
34 : 플랜지
35 : 배양 용기 모듈(제2 모듈)
36 : 배지 모듈(제1 모듈)
37 : 펌프 모듈(제3 모듈)
40 : 유로
41 : 튜브
42 : 홈
43 : 시린지
44 : 시린지 펌프
45 : 필터
46 : 피팅
47 : 테이퍼
48 : 세포 현탁액
50 : 팬(중간실)
51 : 필터(중간실)
52 : 팬(제어부)
53 : 흡기용 필터
54 : 배기용 필터
55 : 공기의 흐름(중간실)
56 : 공기의 흐름(제어부)
57 : 제어 패널(제어부)
59 : 구동부
60 : 세포백
61 : 배지백
62 : 세정액백
63 : 폐액백
64 : 회수백
65 : 주입 탱크
66 : 폐액 탱크
67 : 제1 피팅
68 : 제2 피팅
69 : 제3 피팅
70 : 모터
71 : 볼 나사
72 : 인코더
73 : 구동대
74 : 시린지 스토퍼
75 : 고정구
76 : 밸브
77 : 클래스 10,000의 공간
78 : 클래스 100의 공간
79 : 안전 캐비넷
80 : 표시부
81 : 입력부
82 : 제어부
83 : 메모리
84 : 통신부
85 : ROM
86 : RAM
87 : 환경 유지 장치
88 : 냉장고 제어
89 : 주입구
90 : 핀(반송 지그측)
91 : 핀(세포 배양 장치측)
92 : 배양 용기 베이스 유지구
93 : 배지 베이스 유지구
94 : 구동 베이스 가이드
95 : 배지 베이스 가이드
96 : 이동 방향(상하)
97 : 카운트 웨이트(추)
98 : 리프트
99 : 핸들
100 : 배양 용기 베이스 갈고리
200 : 바닥면

Claims

배지를 사용하여 세포를 배양하는 세포 배양 장치이며,
상기 배지 및 세포를 갖는 복수의 백과, 상기 복수의 백의 일부로부터 상기 배지 및 세포를 공급하고, 상기 복수의 백의 다른 일부로 상기 배지 및 세포를 배출하는 제1 유로군을 갖는 제1 모듈과, 상기 세포를 배양하는 배양 용기와, 상기 배양 용기에 상기 배지 및 세포를 공급하고, 상기 배양 용기로부터 상기 배지 및 세포를 배출하는 제2 유로군을 갖는 제2 모듈과,
상기 제1 유로군 내의 유로로부터 유입되는 상기 배지 및 세포를 유지하고, 유지한 상기 배지 및 세포를, 상기 배양 용기에 공급하기 위해서, 상기 제2 유로군 내의 유로로 유출하는 주입 탱크와, 상기 배양 용기로부터 배출되어, 상기 제2 유로군 내의 유로로부터 유입되는 상기 배지 및 세포를 유지하고, 유지한 상기 배지 및 세포를, 상기 복수의 백의 다른 일부로 배출하기 위해서, 상기 제1 유로군 내의 유로로 유출하는 폐액 탱크를 갖는 탱크부와,
상기 제1, 제2 유로군 내의 유로의 내부에 있어서의 상기 배지 및 세포의 송액의 양과, 상기 탱크부의 내부에 유지되는 상기 배지 및 세포의 양을 제어하는 펌프부를 갖는 제3 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는, 세포 배양 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 모듈과, 상기 제2 모듈과, 상기 제3 모듈을 적재하는 유지 베이스를 갖는 것을 특징으로 하는, 세포 배양 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 모듈과, 상기 제2 모듈과, 상기 제3 모듈이, 상기 세포 배양 장치에 착탈 가능한 것을 특징으로 하는, 세포 배양 장치.
제2항에 있어서,
상기 유지 베이스는, 상기 세포 배양 장치에 착탈 가능한 것을 특징으로 하는, 세포 배양 장치.
제2항에 있어서,
상기 유지 베이스는, 상기 복수의 백, 상기 배양 용기, 상기 펌프부를 각각 유지하는, 배지 베이스, 배양 용기 베이스, 구동 베이스로 이루어지고, 상기 구동 베이스는, 상기 제1, 제2 유로군 내의 상기 배지 및 세포의 유량과 흐르는 방향을 전환하는 밸브를 더 유지하는 것을 특징으로 하는, 세포 배양 장치.
제5항에 있어서,
상기 펌프부 및 상기 밸브를 제어하는 제어부를 더 갖는 것을 특징으로 하는, 세포 배양 장치.
삭제
제2항에 있어서,
상기 유지 베이스는, 상기 복수의 백, 상기 배양 용기, 상기 펌프부를 각각 유지하는, 배지 베이스, 배양 용기 베이스, 구동 베이스로 이루어지고, 상기 배지 베이스, 상기 배양 용기 베이스, 및 상기 구동 베이스는, 상기 세포 배양 장치에 착탈 가능한 것을 특징으로 하는, 세포 배양 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 유로군은, 상기 배양 용기에 형성된 공급구와 배출구에 접속되는 것을 특징으로 하는, 세포 배양 장치.
제2항에 있어서,
상기 펌프부는 시린지 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는, 세포 배양 장치.
세포 배양 장치에 배지 및 세포의 복수의 백을 반송 및 착탈 가능한 반송 장치이며,
상기 복수의 백과, 상기 복수의 백의 일부로부터 상기 배지 및 세포를 공급하고, 상기 복수의 백의 다른 일부로 상기 배지 및 세포를 배출하는 제1 유로군을 구비하는 배지 베이스를 유지하는 제1 유지구와,
상기 세포를 배양하는 배양 용기와, 상기 배양 용기에 상기 배지 및 세포를 공급하고, 상기 배양 용기로부터 상기 배지 및 세포를 배출하는 제2 유로군을 구비하는 배양 용기 베이스를 유지하는 제2 유지구와,
상기 제1, 제2 유로군 내의 유로의 내부에 있어서의 상기 배지 및 세포의 송액의 양을 제어하는 펌프부를 구비하는 구동 베이스를 유지하는 제3 유지구를 구비하는 것을 특징으로 하는, 반송 장치.
제11항에 있어서,
상기 제3 유지구는, 상기 구동 베이스가 유지되는 위치를 고정하는 고정부를 갖는 것을 특징으로 하는, 반송 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1, 제3 유지구는, 상기 세포 배양 장치 내에 형성된 안내부를 따라서, 상기 세포 배양 장치에의 상기 배지 베이스 및 상기 구동 베이스의 착탈을 행하는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 반송 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1, 제2 및 제3 유지구와, 당해 반송 장치의 접지면과의 사이의 거리를 변화시키는 구동 기구를 더 구비하고,
상기 구동 기구는,
당해 반송 장치가 상기 세포 배양 장치 내에 삽입된 경우, 상기 접지면과의 사이의 거리를 변화시켜, 상기 제1, 제2 및 제3 유지구로부터, 상기 배지 베이스, 상기 배양 용기 베이스, 상기 구동 베이스를 제거하고, 상기 세포 배양 장치 내에 설치시키는 것을 특징으로 하는, 반송 장치.
제11항에 있어서,
당해 반송 장치의 입각을 안정시키는 무게 중심 안정부를 갖는 것을 특징으로 하는, 반송 장치.
제11항에 있어서,
상기 제2 유지구는 회전 기구를 통하여 제3 유지구에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 반송 장치.