WO2009130845A1 - 多軸回転攪拌装置及びこれを用いた培養細胞の生産方法 - Google Patents

多軸回転攪拌装置及びこれを用いた培養細胞の生産方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2009130845A1
WO2009130845A1 PCT/JP2009/001210 JP2009001210W WO2009130845A1 WO 2009130845 A1 WO2009130845 A1 WO 2009130845A1 JP 2009001210 W JP2009001210 W JP 2009001210W WO 2009130845 A1 WO2009130845 A1 WO 2009130845A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axis
container
rotating
cells
vessel
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/001210
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
船本泰介
保坂誠
Original Assignee
山科精器株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 山科精器株式会社 filed Critical 山科精器株式会社
Priority to JP2010509046A priority Critical patent/JP5254319B2/ja
Publication of WO2009130845A1 publication Critical patent/WO2009130845A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00—Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • 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
    • C12M23/50—Means for positioning or orientating the apparatus
    • 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
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/10—Rotating vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2525/00—Culture process characterised by gravity, e.g. microgravity

Definitions

  • n is an integer of 2 or more
  • n is an integer of 2 or more
  • a fluid supply that supplies fluid to the container from a stationary system while the container is rotated by n-axis
  • “stirring” means shaking.
  • the “pseudo microgravity state” means a pseudo-weightless state (a state close to a state where there is no influence of gravity), and a state close to a state where the influence of gravity is slight although it does not go to zero gravity. means.
  • the “overgravity state” means a state in which there is a stronger influence than gravity due to centrifugal force or the like.
  • a feature of the multi-axis rotary stirring device of the present invention is that a rotating means (50) for rotating the container (40) about the first axis (10) as a central axis, Rotating means (60) for rotating the container (40) about a second axis (20) intersecting the first axis (10);
  • the first axis (10) and the second axis (20) are rotated by rotating the first axis (10) with the third axis (30) orthogonal to the first axis (10) and the second axis (20) as a rotation axis.
  • Crossing angle changing means (70) for changing the crossing angle of The point is that the container (40) is held at a position offset from the third axis (30).
  • the position of the first shaft (10) varies depending on the number, shape, size, and material of the container (40)
  • two rotating rolls that rotate in the same direction are used as the rotating means (50).
  • the case where the container (40) is placed on the two rotating rolls and the first shaft (10) is provided so as to coincide with the rotation axis of the container (40) is included.
  • the present invention includes such a case. In such a case, when the size of the container (40) is changed so that the turning radius changes, the position of the first shaft (10) is changed. Therefore, there is a certain limit to the operation given to the container (40).
  • the fluid supply / discharge tool (80) can be used without limitation as long as it is a device that can draw fluid into and out of the container (40) while keeping the container (40) in a rotationally stirred state.
  • ⁇ 3> Fluid storage container rotated with container (40) Combinations of empty containers, piping and pumps that rotate with the container (40), and combinations thereof.
  • illuminating device visible light, ultraviolet light, infrared light, etc.
  • the illuminator can be used as an illumination of a CCD camera, a light source for cell culture of plant cells, or a light source of a photochemical reaction (including the case of using a photoinitiator).
  • the container (40) When providing the voltage / current supply device and / or the electromagnetic wave supply device, it is preferable to provide the container (40) so that the voltage / current and / or electromagnetic wave can be applied.
  • the feature of the method for producing cultured cells of the present invention is summarized in that it includes a step of culturing cells using the above-described multiaxial rotary stirring device.
  • As the culture solution, scaffold, cells and the like those used in normal cell culture can be used (hereinafter the same).
  • the tilt of the first axis (10) and / or the third axis (30) is adjusted, and the container (40) is always filled with the culture medium containing the cells while the container (40) is rotating. It is preferable to create a space and discharge a culture solution containing cells from the space and supply a gas (see FIG. 12). This supply and discharge can be done in parallel or independently.
  • the container (40) is rotated by rotating the container (40) held on the first shaft (10) (or the container (40) held at a position offset from the first shaft (10)). It can be moved (rotated) (FIG. 5). Moreover, the exercise
  • fluid ⁇ liquid (culture solution etc.), gas (carbon dioxide gas etc.) and slurry (cell dispersion etc.) ⁇ It can supply in a container (40), maintaining a rotation stirring state. Further, the fluid ⁇ liquid (culture solution, etc.), gas (carbon dioxide gas, etc.) and slurry (cell dispersion, etc.) ⁇ can be discharged from the container (40) while maintaining a rotating stirring state (this supply). And discharging can be done in parallel or independently.
  • the cells are cultured using the above-described multi-axis rotating stirrer, the cells can be cultured from a pseudo microgravity state to an excessive gravity state. Moreover, about the cell (plant cell etc.) which feels gravity, it can culture by changing the influence of gravity.
  • An electric motor (51) and a bevel gear (52) are arranged as rotating means (50) for rotating the container (40) about the first axis (10).
  • the rotation of the electric motor (51) is transmitted to the container (40) via the bevel gear (52), and the container (40) rotates about the first axis (10).
  • An electric motor (61) and a gear (62) are arranged as rotating means (60) for rotating the container (40) around the second axis (20) intersecting the first axis (10).
  • the rotation of the electric motor (61) is transmitted to the container (40) via the gear (62), and the container (40) rotates about the second axis (20).
  • the first shaft (10) and the third shaft (30) also rotate.
  • the container (40) is held on the first axis (10) at a position offset from both the second axis (20) and the third axis (30).
  • the feed screw (72) and the moving nut (73) may be other actuators.
  • the slider (74) may be changed to an actuator, or the slider (74) may be changed to an actuator, and the electric motor (71), the feed screw (72) and the moving nut (73) may be changed to the slider (74). Also good.
  • the third axis (30) exists as a line perpendicular to the drawing at the point where the first axis (10) and the second axis (20) intersect in FIG.
  • the moving nut (73) is connected to the first shaft (10) and the link mechanism (75) so that the crossing angle between the first shaft (10) and the second shaft (20) can be freely changed, and a feed screw ( 72), it can be moved linearly on the feed screw (72).
  • the slider (74) is connected to the first shaft (10) and the link mechanism (75) so that the intersection angle between the first shaft (10) and the second shaft (20) can be freely changed, and the second shaft ( 20) It is configured so that it can freely move in a straight line.
  • the container (40) is held on the first axis (10) at a position offset from both the second axis (20) and the third axis (30).
  • the gas in the vessel is exchanged while rotating the vessel. It is the partial front view which showed the mode to do typically.
  • the step of culturing cells using the multi-axis rotating stirrer of the present invention provided with a fluid supply / discharge tool (80) for taking fluid in and out of the container (40) the cells in the container are discharged while rotating the container. It is the partial front view which showed the mode to do typically. It is the partial front view which showed typically the one aspect

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

本発明の目的は、容器内部を疑似微少重力状態から過重力状態にすることができ、しかも攪拌効率に優れた攪拌装置を提供することである。 本発明は、第１軸（１０）を中心軸として容器（４０）を回転させるための回転手段（５０）と、 第１軸（１０）と交差する第２軸（２０）を中心として容器（４０）を回転させるための回転手段（６０）と、 第１軸（１０）及び第２軸（２０）に直交する第３軸（３０）を回転軸として第１軸（１０）又は第２軸（２０）を回転させて第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度を変化させるための交差角度変化手段（７０）と、 第３軸（３０）からオフセットされた位置に保持された容器（４０）と を備えることを特徴とする多軸回転攪拌装置である。

Description

多軸回転攪拌装置及びこれを用いた培養細胞の生産方法
　本発明は、多軸回転攪拌装置及びこれを用いた培養細胞の生産方法に関する。
　多軸回転装置として、容器をｎ軸回転（ｎは、２以上の整数）する回転装置と、前記容器がｎ軸回転されている状態で、静止系から、前記容器へ流体を供給する流体供給装置とを備えた３次元クリノスタットが知られている（特許文献１）。
特開２００３－７０４５８号公報
　従来の多軸回転装置では、容器内部を疑似無重力状態にすることができる反面、容器内部の攪拌効率が著しく低下するという問題がある。
　本発明の目的は、容器内部を疑似微少重力状態から過重力状態にすることができ、しかも攪拌効率に優れた攪拌装置を提供することである。
　本発明において、「攪拌」とは、振盪（しんとう）を含む意味である。また、「疑似微少重力状態」とは、疑似無重力状態（重力の影響がない状態に近い状態）に対する意味であって、無重力とまでは行かないが重力の影響が僅かである状態に近い状態を意味する。また、「過重力状態」とは、遠心力等により重力より強い影響がある状態を意味する。
　本発明の多軸回転攪拌装置の特徴は、第１軸（１０）を中心軸として容器（４０）を回転させるための回転手段（５０）と、
第１軸（１０）と交差する第２軸（２０）を中心として容器（４０）を回転させるための回転手段（６０）と、
第１軸（１０）及び第２軸（２０）に直交する第３軸（３０）を回転軸として第１軸（１０）を回転させて第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度を変化させるための交差角度変化手段（７０）と、
第３軸（３０）からオフセットされた位置に保持された容器（４０）と
を備える点を要旨とする。
　第１軸（１０）を中心軸として容器（４０）を回転させるための回転手段（５０）としては、容器（４０）を回転させることができれば制限はなく、公知の回転手段が適用できる。たとえば、モーター（電気、蒸気、ガソリン又はロケット燃料等のエネルギーを機械的な回転運動に変換し伝達する装置。簡便性の観点から電気モーターが好ましい。）の回転を直接的に又は間接的に（歯車やベルト、チェーン等を介して）容器を回転させる手段が含まれる。すなわち、回転手段（５０）には、モーターや伝達具（シャフト、歯車及びベルト等）を含む。
　第１軸（１０）と交差する第２軸（２０）を中心として容器（４０）を回転させるための回転手段（６０）は、第１軸と共に容器(４０）を回転させることができれば制限はなく、公知の回転手段が適用できる。たとえば、回転手段（５０）と同様な回転手段が含まれる。
　第１軸（１０）と第２軸（２０）とは、機械的に結合され、第２軸（２０）を高速回転させた場合であっても、第１軸（１０）と第２軸（２０）とが離れないことが好ましい。第１軸（１０）と第２軸（２０）とが離れないと、容器（４０）に複雑な動作やバラエティーに富んだ動作をさらに容易に与えることできる。
　第１軸（１０）と第２軸（２０）とが離れる例としては、たとえば、回転手段（５０）として、同じ方向に回転する２本の回転ロールを用いて、この２本の回転ロール上に容器（４０）を載せて容器（４０）の回転軸と一致するように第１軸（１０）を設ける場合が含まれる。すなわち、本発明には、このような場合も含まれるが、このような場合、第２軸（２０）の回転を上げることに伴い、容器（４０）が回転ロールから離れることとなるため｛第１軸（１０）が第２軸（２０）から離れることとなるため｝、容器（４０）に与えられる動作にある程度の制限が存在する。
　回転手段（５０）と回転手段（６０）とは、同じモーター（共通するモーター）に起因する回転手段であってもよいし、別々のモーターに起因する回転手段であってもよい。
　回転手段（５０）及び／又は回転手段（６０）は、連続的な回転であってもよいし、断続的な回転であってもよく、正転及び逆転を組み合わせてもよい。
　第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度を変化させるための交差角度変化手段（７０）としては、第１軸（１０）及び第２軸（２０）に直交する第３軸（３０）を回転軸として第１軸（１０）を回転させて、第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度を変化させることができれば制限はなく、公知の交差角度変化手段が適用できる。たとえば、回転手段（５０）と同様な回転手段の他、アクチュエーター（ソレノイド、送りねじ、油圧シリンダ及び空気圧シリンダ等）等により第３軸（３０）を回転軸となるように伸縮や屈伸させる手段が含まれる。
　交差角度変化手段（７０）は、連続的な変化であってもよいし、断続的な変化であってもよく、正転及び逆転を組み合わせてもよい。
　第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度（度）としては、０～９０が好ましく、さらに好ましくは１０～９０、次に好ましくは２０～９０、次に好ましくは３０～９０、特に好ましくは４０～９０である。なお、交差角度とは、第１軸と第２軸とが交差することによって形成される角度のうち、小さい角度を意味する（たとえば、形成される角度が９０度の場合９０度、同様に８０度と１００度の場合８０度、同様に１０度と１７０度の場合１０度）。
　容器（４０）は、第３軸（３０）からオフセットされた位置に保持されている。容器（４０）は、第２軸（２０）及び第３軸（３０）のいずれからもオフセットされた位置に保持されていてもよいし、第１軸（１０）及び第３軸（３０）のいずれからもオフセットされた位置に保持されていてもよく、第１軸（１０）、第２軸（２０）及び第３軸（３０）のいずれからもオフセットされた位置に保持されていてもよい。容器（４０）は、第２軸（２０）及び第３軸（３０）のいずれからもオフセットされた位置に保持されていることが好ましい。
　なお、オフセットとは、基準線（第１軸（１０）、第２軸（２０）及び／又は第３軸（３０）｝から一定距離離れていることを意味する。すなわち、容器（４０）は、第１軸（１０）上又は第２軸（２０）上に保持されていてもよいが、第１軸（１０）、第２軸（２０）及び第３軸（３０）の交差点上に保持されていないものである。
　第２軸（２０）が地表面に対して水平に固定され、第３軸（３０）が第２軸（２０）と直交し、第１軸（１０）が第２軸（２０）に対して交差していることが好ましい。
　容器（４０）の数には制限はないが、１～２０個が好ましく、さらに好ましくは１～１２個である。容器（４０）が１個の場合、容器の重心が第１軸（１０）上になるように、容器（４０）を保持することが好ましい。一方、容器（４０）が複数個の場合、第１軸（１０）を中心にして各容器を配置して（図７～９参照）、複数個の容器群の重心が第１軸（１０）上になるように、容器群を保持することが好ましい。
　容器（４０）の形状、大きさ及び材質には制限がなく、それぞれ、用途等によって適宜決定できる。後述する細胞培養等に適用する場合、内部を観察するために透明容器又は半透明容器（材質：ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルサルフォン又はガラス）であることが好ましい。
　容器（４０）の個数、形状、大きさや材質によって第１軸（１０）の位置が変動しないことが好ましい。このように第１軸（１０）の位置が変動しないと、容器（４０）に複雑な動作やバラエティーに富んだ動作をさらに容易に与えることできる。
　容器（４０）の個数、形状、大きさや材質によって第１軸（１０）の位置が変動する例としては、たとえば、回転手段（５０）として、同じ方向に回転する２本の回転ロールを用いて、この２本の回転ロール上に容器（４０）を載せて容器（４０）の回転軸と一致するように第１軸（１０）を設ける場合が含まれる。本発明には、このような場合も含まれるが、このような場合、容器（４０）の大きさを回転半径が変化するように変更すると、第１軸（１０）の位置が変更されることとなるため、容器（４０）に与えられる動作にある程度の制限が存在する。
　本発明の多軸回転攪拌装置には、さらに、容器（４０）内へ流体を出し入れするための流体供給排出具（８０）を備えることが好ましい。流体供給排出具（８０）を備えると、本発明の多軸回転攪拌装置を後述する細胞培養等に適用する場合、容器（４０）を回転攪拌状態に保ちながら、容器（４０）内に、流体（培養液、二酸化炭素ガス、細胞分散液及びこれらの混合物等）を供給することができ、また、容器（４０）を回転攪拌状態に保ちながら、容器（４０）内から流体を排出することができる（この供給及び排出は、並行又は独立して行うことができる。）。
　流体としては、流動性のある物体を意味し、液体、気体、超臨界流体、これらの（均一又は不均一）混合体、及びこれらに固体が分散した分散体等を含む意味である。
　流体供給排出具（８０）としては、容器（４０）を回転攪拌状態に保ちながら、容器（４０）内に流体を出し入れすることができる器具であれば制限なく使用でき、たとえば、＜１＞ローターリージョイント、配管及びポンプ等の組合せ、＜２＞容器（４０）と共に回転させる流体保存容器（二酸化炭素ボンベ等）、配管及びバルブ等の組合せ、＜３＞容器（４０）と共に回転させる流体保存容器、容器（４０）と共に回転させる空容器、配管及びポンプ等の組合せ、並びにこれらの組合せが含まれる。
　本発明の多軸回転攪拌装置は、各種材料等の混合等に適用できる他、細胞培養に好適である。さらに、細胞培養用多軸回転攪拌装置として適用する場合、上述したように、多軸回転攪拌装置には、さらに、容器（４０）内へ流体を出し入れするための流体供給排出具（８０）を備えることが好ましい。流体供給排出具（８０）を備えると、容器（４０）を回転攪拌状態に保ちながら、容器（４０）内に、流体（培養液、二酸化炭素ガス、細胞分散液及びこれらの混合物等）を供給することができ、また、容器（４０）を回転攪拌状態に保ちながら、容器（４０）内から流体を排出することができる（この供給及び排出は、並行又は独立して行うことができる。）。
　本発明の多軸回転攪拌装置は、自動制御するための制御装置（多軸コントローラ、ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）及び演算装置等）と接続されていてもよい。制御装置と接続すると、より複雑な動作を簡便に行うことができ、また、同じ条件を再現しやすいというメリットがある。したがって、制御装置と接続すると、本発明の多軸回転攪拌装置を用いて生産又は試験等によって得られる結果（製品又は試験データ等）の品質がさらに向上する。また、さらに効率的に、生産又は試験等を行うことができる。
　本発明の多軸回転攪拌装置には、温度センサ、圧力センサ、温度調節器（冷却、加熱）、ＣＣＤカメラ、照明具（可視光、紫外光及び赤外光等）、電圧・電流供給装置及び電磁波供給装置等を備えることができる。
　温度センサ及び／又は圧力センサを備える場合、容器（４０）内の温度や圧力を計測できるように設けることが好ましい。
　温度調節器（冷却、加熱）を設ける場合、容器（４０）内の温度を調節できるように設けることが好ましい。温度調節器は、直接的に容器（４０）を加熱・冷却してもよいし、熱媒を加熱・冷却して、間接的に容器（４０）を加熱・冷却してもよい。温度調節器は温度センサと共に用いる。温度調節器及び温度センサを備えると、細胞培養用インキュベータを用いることなしに、細胞培養することができる。
　ＣＣＤカメラを設ける場合、容器（４０）内の様子を観察できるように設けることが好ましい。ＣＣＤカメラは、高速度ＣＣＤ及び赤外ＣＣＤ等のいずれでもよい。
　照明具（可視光、紫外光及び赤外光等）を設ける場合、容器（４０）内を照明できるように設けることが好ましい。照明具は、ＣＣＤカメラの照明、植物細胞の細胞培養のための光源又は光化学反応（光開始剤を用いる場合を含む。）の光源等として使用できる。
　電圧・電流供給装置及び／又は電磁波供給装置を設ける場合、容器（４０）内に電圧・電流及び／又は電磁波を印加できるように設けることが好ましい。
　本発明の培養細胞の生産方法の特徴は、上記の多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養する工程を含む点を要旨とする。
　培養液、足場及び細胞等としては、通常の細胞培養において用いるもの等が使用できる（以下、同様である。）。
　本発明の培養細胞の生産方法の特徴は、容器（４０）内へ流体を出し入れするための流体供給排出具（８０）を備える上記の多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養する工程を含み、この細胞培養する工程において、容器（４０）を回転させながら遠心力により細胞を容器（４０）の器壁付近に集めて培養液を交換する点を要旨とする。
　このように培養液を交換する場合、第１軸（１０）又は第２軸（２０）の回転速度を上げることにより発生する遠心力により、細胞を容器（４０）の器壁付近に集めて、回転軸付近の培養液を排出すると共に、新たな培養液を供給することが好ましい（図１０参照）。この供給及び排出は、並行又は独立して行うことができる。
　培養液の交換は、連続的に行ってもよく、一定時間ごとに断続的に行ってもよい。また、細胞培養の途中で、培養液の種類を変更することもできる。
　なお、交換する培養液の全てを上記の方法により交換する必要はなく、多軸回転攪拌装置から容器（４０）を取り外して、培養液を交換してもよい。
　本発明の培養細胞の生産方法の特徴は、上記の多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養する工程を含み、この細胞培養する工程において、容器（４０）を回転させながら容器内の気体を交換する点を要旨とする。
　このように気体を交換する場合、第１軸（１０）及び／又は第３軸（３０）の傾きを調節して、容器（４０）が回転している間、常に気体で満たされた空間を作りだし、この空間から気体を排出すると共に、新たな気体を供給することが好ましい（図１１参照）。この供給及び排出は、並行又は独立して行うことができる。
　気体の交換は、連続的に行ってもよく、一定時間ごとに断続的に行ってもよい。また、細胞培養の途中で、気体の種類を変更することもできる。
　なお、交換する気体の全てを上記の方法により交換する必要はなく、多軸回転攪拌装置から容器（４０）を取り外して、気体を交換してもよい。
　本発明の培養細胞の生産方法の特徴は、上記の多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養する工程を含み、この細胞培養する工程において、容器（４０）を回転させながら容器内の細胞を排出する点を要旨とする。
　このように細胞を排出する場合、第１軸（１０）及び／又は第３軸（３０）の傾きを調節して、容器（４０）が回転している間、常に細胞を含む培養液で満たされた空間を作りだし、この空間から細胞を含む培養液を排出すると共に、気体を供給することが好ましい（図１２参照）。この供給及び排出は、並行又は独立して行うことができる。
　細胞の排出は、連続的に行ってもよく、一定時間ごとに断続的に行ってもよい。
　なお、細胞の全てを上記の方法により排出する必要はなく、多軸回転攪拌装置から容器（４０）を取り外して、細胞を排出してもよい。
　本発明の多軸回転攪拌装置は、容器内部を疑似微少重力状態から過重力状態にすることができ、しかも優れた攪拌効率を発揮する。
　本発明の多軸回転攪拌装置は、様々な攪拌動作を発現することができる。たとえば、第２軸（２０）を回転軸として、第２軸（２０）及び第３軸（３０）のいずれからもオフセットされた位置に保持された容器（４０）を往復回転させることにより、容器(４０)をレシプロ(往復)運動させることができる(図３)。また、第２軸（２０）を回転軸として、第２軸（２０）及び第３軸（３０）のいずれからもオフセットされた位置に保持された容器（４０）を往復回転させることにより、容器(４０)をロッキング(シーソー)運動させることができる(図４)。また、第１軸（１０）上に保持された容器（４０）（又は第１軸（１０）からオフセットした位置に保持された容器（４０））を回転させることにより、容器(４０)をロータリー(回転)運動させることができる(図５)。また、これらを組み合わせた運動をさせることができる。さらに、これらの運動をそれぞれ繰り返したり、ランダムに組み合わせたりすることもでき、制御装置により運動をプログラムさせることもできる。
　容器（４０）内へ流体を出し入れするための流体供給排出具（８０）を備えると、流体｛液体（培養液等）、気体（二酸化炭素ガス等）及びスラリー（細胞分散液等）等｝を回転攪拌状態を保ちながら、容器（４０）内に供給することができる。また、容器（４０）内から流体｛液体（培養液等）、気体（二酸化炭素ガス等）及びスラリー（細胞分散液等）等｝を回転攪拌状態を保ちながら、排出することができる（この供給及び排出は、並行又は独立して行うことができる。）。
　容器（４０）の数が複数個であると、複数種類の攪拌操作を一度に行うことができるほか、容器（４０）の重心を第１軸（１０）上になるようにし、かつ、第１軸（１０）、第２軸（２０）及び第３軸（３０）のいずれからもオフセットされた位置に容器（４０）を保持することができる。
　本発明の多軸回転攪拌装置は、容器内部を疑似微少重力状態から過重力状態にすることができ、しかも優れた攪拌効率を発揮するので、細胞培養用として好適である。また、再生医療の分野において、足場（血管用チューブ状足場、臓器用足場等）の形状が複雑であっても、本発明の多軸回転攪拌装置を用いると、攪拌効率に著しく優れているため、複雑な形状に追従して優れた細胞培養が実現できる。
　本発明の培養細胞の生産方法は、上記の多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養するので、疑似微少重力状態から過重力状態で細胞培養することができる。また、重力を感じる細胞（植物細胞等）について、重力の影響を変化させて細胞培養することができる。
　本発明の培養細胞の生産方法は、容器（４０）内へ流体を出し入れするための流体供給排出具（８０）を備えた上記の多軸回転攪拌装置を用いるので、容器（４０）を回転させながら遠心力により細胞を容器（４０）の器壁付近に集めて培養液を交換することが容易にできる。
　本発明の培養細胞の生産方法は、容器（４０）内へ流体を出し入れするための流体供給排出具（８０）を備えた上記の多軸回転攪拌装置を用いるので、容器（４０）を回転させながら容器内の気体の交換が容易にできる。
　本発明の培養細胞の生産方法は、容器（４０）内へ流体を出し入れするための流体供給排出具（８０）を備えた上記の多軸回転攪拌装置を用いるので、容器（４０）を回転させながら容器内の細胞を排出することが容易にできる。
　したがって、本発明の培養細胞の生産方法を適用すると、連続的に細胞を培養でき、少量から大量の細胞を生産することができる。また、再生医療の分野において、足場（血管用チューブ状足場、臓器用足場等）の形状が複雑であっても、本発明の培養細胞の生産方法を用いると、攪拌効率に著しく優れているため、複雑な形状に追従して優れた細胞培養が実現できる。
　以下、図面を用いて、本発明の多軸回転攪拌装置について、さらに詳細に説明する。なお、特記しない限り、最初に説明した事項は、後の図面の説明においても共通して適用できる。
＜図１及び２の多軸回転攪拌装置＞
　図１は、本発明の多軸回転攪拌装置の一態様を模式的に示した側面図である。
　図２は、本発明の多軸回転攪拌装置の一態様を模式的に示した上面図である（図１の側面図に対応する上面図である。）。
　第１軸（１０）を中心軸として容器（４０）を回転させるための回転手段（５０）として、電気モーター（５１）及びカサ歯車（５２）が配置されている。電気モーター（５１）の回転は、カサ歯車（５２）を介して、容器（４０）に伝えられ、第１軸（１０）を中心軸として容器（４０）が回転する。
　第１軸（１０）と交差する第２軸（２０）を中心として容器（４０）を回転させるための回転手段（６０）として、電気モーター（６１）及び歯車（６２）が配置されている。電気モーター（６１）の回転は、歯車（６２）を介して、容器（４０）に伝えられ、第２軸（２０）を中心軸として容器（４０）が回転する。この回転に伴い、第１軸（１０）及び第３軸（３０）も回転する。
　第１軸（１０）及び第２軸（２０）に直交する第３軸（３０）を回転軸として第１軸（１０）を回転させて第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度を変化させるための交差角度変化手段（７０）として、電気モーター（７１）が配置されている。電気モーター（７１）の回転は、容器（４０）、電気モーター（５１）及びカサ歯車（５２）に直接伝えられ、第３軸（３０）を中心軸として容器（４０）、電気モーター（５１）及びカサ歯車（５２）が回転して、第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度が変化する。
　容器（４０）は、第１軸（１０）上であって、第２軸（２０）及び第３軸（３０）のいずれからもオフセットされた位置に保持されている。
＜図６の多軸回転攪拌装置＞
　図６は、本発明の多軸回転攪拌装置の一態様を模式的に示した斜視図である。
　第１軸（１０）を中心軸として容器（４０）を回転させるための回転手段（５０）として、電気モーター（５１）が配置されている。電気モーター（５１）の回転は、直接的に容器（４０）に伝えられ、第１軸（１０）を中心軸として容器（４０）が回転する。
　第１軸（１０）と交差する第２軸（２０）を中心として容器（４０）を回転させるための回転手段（６０）として、電気モーター（６１）が配置されている。電気モーター（６１）の回転は、フレーム（９０）を介して、容器（４０）に伝えられ、第２軸（２０）を中心軸として容器（４０）が回転する。この回転に伴い、第１軸（１０）及び第３軸（３０）も回転する。
　第１軸（１０）及び第２軸（２０）に直交する第３軸（３０）を回転軸として第１軸（１０）を回転させて第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度を変化させるための交差角度変化手段（７０）として、アクチュエーター（送りねじ等）がフレーム（９０）内に配置されている。アクチュエーターの力は、容器（４０）及び電気モーター（５１）に伝えられ、第３軸（３０）を中心軸として容器（４０）及び電気モーター（５１）が回転して、第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度が変化する。
　容器（４０）は、第１軸（１０）上であって、第２軸（２０）及び第３軸（３０）のいずれからもオフセットされた位置に保持されている。
＜図１３の多軸回転攪拌装置＞
　図１３は、本発明の多軸回転攪拌装置の一態様を模式的に示した部分正面図である。
　第１軸（１０）を中心軸として容器（４０）を回転させるための回転手段（５０）として、電気モーター（５１）が配置されている。電気モーター（５１）の回転は、直接的に容器（４０）に伝えられ、第１軸（１０）を中心軸として容器（４０）が回転する。
　第１軸（１０）と交差する第２軸（２０）を中心として容器（４０）を回転させるための回転手段（６０）として、電気モーター（６１）が配置されている。電気モーター（６１）の回転は、送りねじ（７２）等を介して、容器（４０）に伝えられ、第２軸（２０）を中心軸として容器（４０）が回転する。この回転に伴い、第１軸（１０）及び第３軸（３０）も回転する。
　第１軸（１０）及び第２軸（２０）に直交する第３軸（３０）を回転軸として第１軸（１０）を回転させて第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度を変化させるための交差角度変化手段（７０）として、電気モーター（７１）、送りねじ（７２）、移動ナット（７３）及びスライダー（７４）が配置されている。電気モーター（７１）の回転は、送りねじ（７２）の回転を介して移動ナット（７３）が直線移動に変換され、この移動に伴いスライダー（７４）が第２軸上（２０）を直線移動することにより、第３軸（３０）を中心軸として容器（４０）及び電気モーター（５１）が回転して、第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度が変化する。
　図１３の多軸回転攪拌装置において、送りねじ（７２）及び移動ナット（７３）は、他のアクチュエーターであってもよい。また、スライダー（７４）をアクチュエーターに変更してもよいし、スライダー（７４）をアクチュエーターに変更し、電気モーター（７１）、送りねじ（７２）及び移動ナット（７３）をスライダー（７４）にしてもよい。
　　第３軸（３０）は、図１３において、第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差する点で、図面に対して垂直な線として存在する。
　移動ナット（７３）は、第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度が自在に変化できるように第１軸（１０）とリンク機構（７５）により連結され、送りねじ（７２）の回転により、送りねじ（７２）上を直線移動できるように構成されている。
　スライダー（７４）は、第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度が自在に変化できるように第１軸（１０）とリンク機構（７５）により連結され、第２軸（２０）上を自由に直線移動できるように構成されている。
　容器（４０）は、第１軸（１０）上であって、第２軸（２０）及び第３軸（３０）のいずれからもオフセットされた位置に保持されている。
本発明の多軸回転攪拌装置の一態様を模式的に示した側面図である。 本発明の多軸回転攪拌装置の一態様を模式的に示した上面図である（図１の側面図に対応する上面図である。）。 本発明の多軸回転攪拌装置の攪拌動作のうち、レシプロ(往復)動作を模式的に示した概念図である（図面の下側が重力方向である。）。 本発明の多軸回転攪拌装置の攪拌動作のうち、ロッキング(シーソー)動作を模式的に示した概念図である（図面の下側が重力方向である。）。 本発明の多軸回転攪拌装置の攪拌動作のうち、ロータリー(回転)動作を模式的に示した概念図である（図面の下側が重力方向である。）。 本発明の多軸回転攪拌装置の一態様を模式的に示した斜視図である。 本発明の多軸回転攪拌装置において、複数個の容器を用いる場合の容器の配置の一態様を模式的に示した斜視図である。 本発明の多軸回転攪拌装置において、複数個の容器を用いる場合の容器の配置の一態様を模式的に示した斜視図である。 本発明の多軸回転攪拌装置において、複数個の容器を用いる場合の容器の配置の一態様を模式的に示した斜視図である。 容器（４０）内へ流体を出し入れするための流体供給排出具（８０）を備えた本発明の多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養する工程において、容器を回転させながら遠心力により細胞を容器の器壁付近に集めて培養液を交換する様子を模式的に示した部分正面図である。 容器（４０）内へ流体を出し入れするための流体供給排出具（８０）を備えた本発明の多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養する工程において、容器を回転させながら容器内の気体を交換する様子を模式的に示した部分正面図である。 容器（４０）内へ流体を出し入れするための流体供給排出具（８０）を備えた本発明の多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養する工程において、容器を回転させながら容器内の細胞を排出する様子を模式的に示した部分正面図である。 本発明の多軸回転攪拌装置の一態様を模式的に示した部分正面図である。
符号の説明
　１０　第１軸
　２０　第２軸
　３０　第３軸
　４０　容器
　４１　容器
　４２　容器
　４３　容器
　４４　容器
　４５　容器
　４６　容器
　４７　容器
　４８　容器
　４９　容器
　５１　電気モーター
　５２　カサ歯車
　６１　電気モーター
　６２　歯車
　７１　電気モーター
　７２　送りねじ
　７３　移動ナット
　７４　スライダー
　７５　リンク機構
　８０　流体供給排出具
　９０　フレーム
１００　ホルダー
１１０　細胞
１２０　気体

Claims (8)

  1. 第１軸（１０）を中心軸として容器（４０）を回転させるための回転手段（５０）と、
    第１軸（１０）と交差する第２軸（２０）を中心として容器（４０）を回転させるための回転手段（６０）と、
    第１軸（１０）及び第２軸（２０）に直交する第３軸（３０）を回転軸として第１軸（１０）を回転させて第１軸（１０）と第２軸（２０）との交差角度を変化させるための交差角度変化手段（７０）と、
    第３軸（３０）からオフセットされた位置に保持された容器（４０）と
    を備えることを特徴とする多軸回転攪拌装置。
  2. 容器（４０）内へ流体を出し入れするための流体供給排出具（８０）を備える請求項１に記載の多軸回転攪拌装置。
  3. 容器（４０）の数が１～２０である請求項１又は２に記載の多軸回転攪拌装置。
  4. 細胞培養用である請求項１～３のいずれかに記載の多軸回転攪拌装置。
  5. 請求項１～４のいずれかに記載された多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養する工程を含むことを特徴とする培養細胞の生産方法。
  6. 請求項２に記載された多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養する工程を含み、この細胞培養する工程において、容器（４０）を回転させながら遠心力により細胞を容器（４０）の器壁付近に集めて培養液を交換することを特徴とする培養細胞の生産方法。
  7. 請求項２に記載された多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養する工程を含み、この細胞培養する工程において、容器（４０）を回転させながら容器内の気体を交換することを特徴とする培養細胞の生産方法。
  8. 請求項２に記載された多軸回転攪拌装置を用いて細胞培養する工程を含み、この細胞培養する工程において、容器（４０）を回転させながら容器内の細胞を排出することを特徴とする培養細胞の生産方法。
PCT/JP2009/001210 2008-04-24 2009-03-18 多軸回転攪拌装置及びこれを用いた培養細胞の生産方法 WO2009130845A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010509046A JP5254319B2 (ja) 2008-04-24 2009-03-18 多軸回転攪拌装置及びこれを用いた培養細胞の生産方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-113495 2008-04-24
JP2008113495 2008-04-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2009130845A1 true WO2009130845A1 (ja) 2009-10-29

Family

ID=41216588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/001210 WO2009130845A1 (ja) 2008-04-24 2009-03-18 多軸回転攪拌装置及びこれを用いた培養細胞の生産方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5254319B2 (ja)
WO (1) WO2009130845A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016001997A (ja) * 2014-06-13 2016-01-12 株式会社スペース・バイオ・ラボラトリーズ クリノスタット
JP2016129493A (ja) * 2015-01-13 2016-07-21 株式会社北川鉄工所 クリノスタット
JP2017153446A (ja) * 2016-03-04 2017-09-07 株式会社北川鉄工所 藻類培養装置
KR20220095755A (ko) * 2020-12-30 2022-07-07 중앙대학교 산학협력단 클리노스탯 및 이에 사용되는 배양디쉬

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003070458A (ja) * 2001-09-04 2003-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ３次元クリノスタット、細胞培養装置、生物育成装置、及び材料形成装置
JP2003070464A (ja) * 2001-09-04 2003-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 細胞培養方法、人工臓器製造方法、及び人工臓器
JP2006304791A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 National Institute For Materials Science 三次元培養装置を用いた細胞集塊の大量形成法
JP2007068447A (ja) * 2005-09-06 2007-03-22 Hiroshima Univ 幹細胞の培養方法及び幹細胞

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003070458A (ja) * 2001-09-04 2003-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ３次元クリノスタット、細胞培養装置、生物育成装置、及び材料形成装置
JP2003070464A (ja) * 2001-09-04 2003-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 細胞培養方法、人工臓器製造方法、及び人工臓器
JP2006304791A (ja) * 2005-03-31 2006-11-09 National Institute For Materials Science 三次元培養装置を用いた細胞集塊の大量形成法
JP2007068447A (ja) * 2005-09-06 2007-03-22 Hiroshima Univ 幹細胞の培養方法及び幹細胞

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016001997A (ja) * 2014-06-13 2016-01-12 株式会社スペース・バイオ・ラボラトリーズ クリノスタット
JP2016129493A (ja) * 2015-01-13 2016-07-21 株式会社北川鉄工所 クリノスタット
JP2017153446A (ja) * 2016-03-04 2017-09-07 株式会社北川鉄工所 藻類培養装置
KR20220095755A (ko) * 2020-12-30 2022-07-07 중앙대학교 산학협력단 클리노스탯 및 이에 사용되는 배양디쉬
KR102437985B1 (ko) * 2020-12-30 2022-08-29 중앙대학교 산학협력단 클리노스탯 및 이에 사용되는 배양디쉬

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2009130845A1 (ja) 2011-08-11
JP5254319B2 (ja) 2013-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10821409B2 (en) Disposable bioreactor system
JP5254319B2 (ja) 多軸回転攪拌装置及びこれを用いた培養細胞の生産方法
US10913200B2 (en) Dispensing device and system for biological products
EP1961806B1 (en) Disposable bioreactor
JP5265687B2 (ja) 三次元の使い捨てバイオリアクター
US8070354B2 (en) Systems and methods for mixing bioprocessing materials
CN102648044B (zh) 用于培养细胞和/或微生物的装置
US20120282677A1 (en) Photobioreactor comprising rotationally oscillating light sources
US9284521B2 (en) Pivoting pressurized single-use bioreactor
WO2007121958A1 (de) Reaktor
CN101432062A (zh) 对液体，特别是在生物工程中的液体，和尤其是对细胞培养物进行充气和脱气的方法和装置
KR20210011509A (ko) 광합성 생물 배양 및/또는 증식 방법 및 재료
CN100538358C (zh) 双轴驱动框架式回转器
Ma et al. Microfluidic approaches for microactuators: from fabrication, actuation, to functionalization
WO2017119513A1 (ja) 回転培養装置及び該回転培養装置に用いる培養ベッセル
US20140234896A1 (en) Growing organisms
JPH08173143A (ja) 微小重力用バイオリアクター
CN2628136Y (zh) 全方位自由运动混合机
EP4043097A1 (en) Stirring body and stirring device provided with same
Yue et al. High speed laser manipulation of on-chip fabricated microstructures by replacing solution inside microfluidic channel
MXPA04003837A (es) Sistema y metodo para el cultivo in vitro de plantas.
PT105176A (pt) Bioreactor multi-funcional para a engenharia de tecidos
JP2019532661A (ja) 生物反応器組立体
BG66512B1 (bg) Устройство за задвижване на биореактор

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09734364

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2010509046

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09734364

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1