自動(dòng)培養(yǎng)裝置的制造方法
【專利說明】自動(dòng)培養(yǎng)裝置
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01080068572.3、國際申請日為2010年8月12日、發(fā)明名稱為
“自動(dòng)培養(yǎng)裝置”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及使用盒型封閉式培養(yǎng)容器通過自動(dòng)操作對細(xì)胞或者組織進(jìn)行培養(yǎng)的自動(dòng)培養(yǎng)裝置、例如能夠制造可用于再生醫(yī)療的再生組織的自動(dòng)培養(yǎng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]作為再生醫(yī)學(xué)治療而用于移植等的再生組織的制造是基于作為藥物等的制造管理以及品質(zhì)管理的基準(zhǔn)的GMP(Good Manufacturing Practice ;優(yōu)良制造標(biāo)準(zhǔn))的。通常，再生組織由具有專門的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的制造人員按照S0P(Standard Operat1nalProcedure ;標(biāo)準(zhǔn)操作手冊)在提供清潔的制造環(huán)境的CPC (Cell Processing Center ;細(xì)胞處理施設(shè))中進(jìn)行制造。在日本國內(nèi)，就GMP而言，已經(jīng)在施行由厚生勞動(dòng)省規(guī)定的例如厚生省令第179號、藥發(fā)第480號等法規(guī)。在日本國外，也以例如美國食品和藥物管理局、歐州委員會等歐美機(jī)構(gòu)為中心發(fā)布了相關(guān)規(guī)定。
[0004]再生組織由具有專門的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的制造人員在對上述法規(guī)所規(guī)定的安全性、清潔度進(jìn)行了管理的環(huán)境下進(jìn)行制造。因此，產(chǎn)生大量的人員費(fèi)用、勞力、運(yùn)用成本。另外，由于利用人工完成所有制造工序，所以再生組織的制造量有限。結(jié)果，用于制造再生組織的制造成本變高，會妨礙再生醫(yī)學(xué)治療的普及。因此，為了打破這樣的現(xiàn)狀而要求導(dǎo)入將培養(yǎng)工序的一部分乃至全部進(jìn)行自動(dòng)化的自動(dòng)培養(yǎng)裝置。利用自動(dòng)培養(yǎng)裝置而不是人工來實(shí)施培養(yǎng)工序，從而能夠?qū)崿F(xiàn)省力化和降低成本，并實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。此外，由于自動(dòng)培養(yǎng)裝置的操作恒定，所以還可期待有助于實(shí)現(xiàn)制造得到的再生組織品質(zhì)的穩(wěn)定化。此處，自動(dòng)培養(yǎng)裝置代替人工來培養(yǎng)細(xì)胞，但認(rèn)為其與人工的制造工序相同，必須滿足GMP。即，根據(jù)科學(xué)依據(jù)而必須表明，自動(dòng)培養(yǎng)裝置在保持清潔度的狀態(tài)下能夠再現(xiàn)性良好地制造高品質(zhì)的再生組織。
[0005]然而，自動(dòng)培養(yǎng)裝置所使用的培養(yǎng)容器主要分為:容易開關(guān)且與外界的接觸面積較大的開放式培養(yǎng)容器、例如具有蓋的培養(yǎng)容器，和不容易開關(guān)且與外界的接觸面積較小的封閉式培養(yǎng)容器、例如盒型培養(yǎng)容器。使用了開放式培養(yǎng)容器的培養(yǎng)技術(shù)已經(jīng)確立，一般用于包括從研發(fā)階段到再生組織的制造銷售階段都由人工進(jìn)行的培養(yǎng)。但是，開放式培養(yǎng)容器是培養(yǎng)基容易灑出的構(gòu)造，與成為生物學(xué)污染原因的外界的接觸面積較大。保持清潔度不變地進(jìn)行培養(yǎng)需要專門的培養(yǎng)技術(shù)。已經(jīng)公開了以開放式培養(yǎng)容器為對象的、具有機(jī)器人臂這樣的驅(qū)動(dòng)裝置或搬送機(jī)器人等的自動(dòng)培養(yǎng)裝置。
[0006]另一方面，對于封閉式培養(yǎng)容器而言，將其定位為假定在自動(dòng)培養(yǎng)裝置中使用的新一代培養(yǎng)容器而在各種研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)。使用了封閉式培養(yǎng)容器和自動(dòng)培養(yǎng)裝置的培養(yǎng)技術(shù)尚未充分確立，但已經(jīng)提出了幾份報(bào)告(專利文獻(xiàn)I以及2)。通常，封閉式培養(yǎng)容器是培養(yǎng)基不易灑出的構(gòu)造，與外界的接觸面積較小，因此具有比開放式培養(yǎng)容器更容易保持清潔度的優(yōu)點(diǎn)。作為使用了封閉式培養(yǎng)容器的自動(dòng)培養(yǎng)裝置的例子，公開了使用盒型封閉式培養(yǎng)容器并經(jīng)由基于壓接方式的接頭部將該盒型封閉式培養(yǎng)容器與自動(dòng)培養(yǎng)裝置連結(jié)來進(jìn)行細(xì)胞接種、培養(yǎng)基交換等的自動(dòng)培養(yǎng)裝置(專利文獻(xiàn)3以及4)。該盒型封閉式培養(yǎng)容器具有閥構(gòu)造，僅經(jīng)由該閥構(gòu)造而相對于外部進(jìn)行培養(yǎng)基的流入、流出。另外，盒型封閉式培養(yǎng)容器的培養(yǎng)槽經(jīng)由氣體交換膜與外部進(jìn)行02、0)2這些培養(yǎng)所需的氣體的交換。此外，作為使用了封閉式培養(yǎng)容器的自動(dòng)培養(yǎng)裝置，專利文獻(xiàn)5、6公開了其他裝置。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-113600號公報(bào)
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開2004-089138號公報(bào)
[0011]專利文獻(xiàn)3:日本特開2006-320304號公報(bào)
[0012]專利文獻(xiàn)4:日本特開2006-149237號公報(bào)
[0013]專利文獻(xiàn)5:日本特開2006-141328號公報(bào)
[0014]專利文獻(xiàn)6:日本特開2004-208665號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]發(fā)明要解決的課題
[0016]如上所述，要求自動(dòng)培養(yǎng)裝置滿足GMP。特別是需要培養(yǎng)環(huán)境中的清潔度。進(jìn)行培養(yǎng)時(shí)，需要防止細(xì)菌侵入可能經(jīng)由培養(yǎng)基與細(xì)胞直接接觸的流路部。另外，為了穩(wěn)定地進(jìn)行再生醫(yī)學(xué)治療，必須制造均勻的再生組織。作為制造均勻的再生組織的一個(gè)條件，在開始培養(yǎng)時(shí)需要在培養(yǎng)表面均勻地接種細(xì)胞。為此，在吸引細(xì)胞懸濁液時(shí)必須消除由于細(xì)胞的沉淀等原因產(chǎn)生的細(xì)胞分布的不均勻性，從而實(shí)現(xiàn)均勻狀態(tài)下的培養(yǎng)。并且，若以細(xì)胞懸濁液中混入了氣泡的狀態(tài)進(jìn)行接種，則由于表面張力的原因而使細(xì)胞的分布不均勻。即，需要從細(xì)胞懸濁液除去氣泡。最后，例如在用于角膜再生的再生組織的制造中，開始培養(yǎng)時(shí)的細(xì)胞數(shù)量相較于皮膚等大的再生組織為少量，但需要利用自動(dòng)培養(yǎng)裝置高效地培養(yǎng)少量的細(xì)胞，必須利用細(xì)胞袋高效地吸引全部細(xì)胞，并在接種之前通過的流路的各部件中不產(chǎn)生細(xì)胞的損失。
[0017]關(guān)于使用了封閉式培養(yǎng)容器的自動(dòng)培養(yǎng)裝置，在上述的專利文獻(xiàn)5中使用在內(nèi)部具有氣相的封閉式培養(yǎng)容器，因此，在接種時(shí)只要將封閉式培養(yǎng)容器傾斜多次就能夠使細(xì)胞的分布均勻。對于該方法而言，例如在利用像盒型封閉式培養(yǎng)容器那樣僅由液相構(gòu)成的封閉式培養(yǎng)容器進(jìn)行培養(yǎng)的情況下，即便傾斜，液體也幾乎不動(dòng)，因此細(xì)胞分布不均勻。另夕卜，在專利文獻(xiàn)5的情況下，能夠從封閉式培養(yǎng)容器的氣相部分排出因某種原因而混入流路內(nèi)的空氣。另一方面，在盒型封閉式培養(yǎng)容器的情況下不具有氣相，因此，特別是在混入了微小氣泡的情況下，很難排出上述微小氣泡。在作為涉及使用了封閉式培養(yǎng)容器的自動(dòng)培養(yǎng)裝置的其他文獻(xiàn)的專利文獻(xiàn)6中，在培養(yǎng)容器與培養(yǎng)基等的保管部之間設(shè)有能夠稀釋細(xì)胞懸濁液的接種單元。但是，由于以太空中的使用為目的，所以成為只能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行培養(yǎng)所需的最低限度的功能。據(jù)此，在本文獻(xiàn)的方法中，很難實(shí)現(xiàn)細(xì)胞分布的均勻化、混入的氣泡的除去。
[0018]如上所述，在使用了封閉式培養(yǎng)容器的培養(yǎng)細(xì)胞、組織的自動(dòng)培養(yǎng)裝置中，為了進(jìn)行良好的再生醫(yī)學(xué)治療，需要制造均勻的再生組織。為此，必須在開始培養(yǎng)時(shí)向培養(yǎng)表面均勻地接種細(xì)胞。另外，需要在封閉式培養(yǎng)容器的內(nèi)部不存在氣泡的狀態(tài)下進(jìn)行培養(yǎng)。但是，在接種細(xì)胞時(shí)、交換培養(yǎng)基時(shí)、以及輸送各種溶液時(shí)，可能會產(chǎn)生氣泡的混入。需要在混入了氣泡的情況下除去氣泡的功能。并且，特別是培養(yǎng)僅有少量細(xì)胞的情況下，需要進(jìn)行不產(chǎn)生細(xì)胞損失的高效率的輸送、接種，以便將注入到細(xì)胞袋的細(xì)胞懸濁液所含有的全部細(xì)胞接種于培養(yǎng)表面。
[0019]本發(fā)明的目的在于提供能夠在細(xì)胞封閉式培養(yǎng)容器的培養(yǎng)表面均勻地接種并且以封閉式培養(yǎng)容器的內(nèi)部不存在氣泡的狀態(tài)進(jìn)行培養(yǎng)的自動(dòng)培養(yǎng)裝置。
[0020]解決課題的方法
[0021]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，在本發(fā)明中提供如下構(gòu)成的自動(dòng)培養(yǎng)裝置，S卩，使用在內(nèi)部具有培養(yǎng)空間的盒型封閉式培養(yǎng)容器，并具備:第一流路，其能夠與盒型封閉式培養(yǎng)容器的一側(cè)端部附近連結(jié)，并對培養(yǎng)空間供給流體；第二流路，其能夠與盒型封閉式培養(yǎng)容器的相反一側(cè)的端部附近連結(jié)，并從培養(yǎng)空間排出流體；以及流體移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)部，其與第一流路、第二流路分別連接，并以使流體移動(dòng)至盒型封閉式培養(yǎng)容器的方式進(jìn)行控制，流體移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)部的控制方式為:在作為流體的細(xì)胞懸濁液充滿盒型封閉式培養(yǎng)容器的內(nèi)部的狀態(tài)下，反復(fù)進(jìn)行將少量細(xì)胞懸濁液供給至第一流路并進(jìn)行吸引的動(dòng)作，從而使盒型封閉式培養(yǎng)容器內(nèi)的細(xì)胞懸濁液產(chǎn)生攪拌流。
[0022]另外，為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，在本發(fā)明中提供如下構(gòu)成的自動(dòng)培養(yǎng)裝置，S卩，使用在內(nèi)部具有培養(yǎng)空間的盒型封閉式培養(yǎng)容器，并具有:細(xì)胞袋，其收納細(xì)胞懸濁液；培養(yǎng)基袋，其收納培養(yǎng)基；箱體，其設(shè)置于盒型封閉式培養(yǎng)容器與細(xì)胞袋之間，并能夠暫時(shí)儲存細(xì)胞懸濁液；第一流路，其設(shè)置于箱體的上方，并連結(jié)細(xì)胞袋以及培養(yǎng)基袋與箱體；第二流路，其排出箱體內(nèi)的氣體；第三流路，其設(shè)置于箱體的下方，并連結(jié)盒型封閉式培養(yǎng)容器與箱體；閥部，其能夠分別開關(guān)第一流路、第二流路、以及第三流路；以及流體移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)部，其以向箱體供給細(xì)胞懸濁液和培養(yǎng)基并稀釋細(xì)胞懸濁液的方式進(jìn)行控制，控制機(jī)構(gòu)部以從第二流路排出箱體內(nèi)的細(xì)胞懸濁液中的氣泡并從箱體內(nèi)的細(xì)胞懸濁液除去氣泡的方式進(jìn)行控制。
[0023]并且，為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，在本發(fā)明中提供如下構(gòu)成的自動(dòng)培養(yǎng)裝置，S卩，使用在內(nèi)部具有培養(yǎng)空間的盒型封閉式培養(yǎng)容器，并具備:細(xì)胞袋，其收納細(xì)胞懸濁液Γ流路，其與細(xì)胞袋連接；以及流體移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)部，其以使細(xì)胞懸濁液經(jīng)由流路移動(dòng)至盒型封閉式培養(yǎng)容器的方式進(jìn)行控制，流體移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)部以使流路內(nèi)成為減壓狀態(tài)并相對于細(xì)胞袋內(nèi)的細(xì)胞懸濁液產(chǎn)生壓力變化而使細(xì)胞懸濁液向流路側(cè)移動(dòng)的方式進(jìn)行控制，流體移動(dòng)控制機(jī)構(gòu)部在將細(xì)胞懸濁液輸送至盒型封閉式培養(yǎng)容器、箱體時(shí)，反復(fù)進(jìn)行輸送比細(xì)胞袋內(nèi)的細(xì)胞懸濁液少量的液體，向細(xì)胞袋注入輸送來的細(xì)胞懸濁液的動(dòng)作，從而使細(xì)胞袋內(nèi)的細(xì)胞懸濁液產(chǎn)生攪拌流。
[0024]S卩，在實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的優(yōu)選的方式的、使用了在內(nèi)部具有培養(yǎng)空間的盒型封閉式培養(yǎng)容器的自動(dòng)培養(yǎng)裝置中，具備對培養(yǎng)空間供給氣體以及(或者)液體、即流體的流路和從培養(yǎng)空間排出流體的流路。另外，各流路分別與注射器連接。這兩個(gè)注射器通過栗等機(jī)構(gòu)以同步的狀態(tài)動(dòng)作。并且，在各注射器與閥之間連接有將空氣的流動(dòng)限制在一個(gè)方向上的止回閥。通過使兩個(gè)注射器動(dòng)作，使與盒型封閉式培養(yǎng)容器連接的一流路內(nèi)成為減壓狀態(tài)，使另一流路內(nèi)成為加壓狀態(tài)，相對于充滿盒型封閉式培養(yǎng)容器的液體從兩側(cè)產(chǎn)生壓力變化，從而使液體移動(dòng)。通過以切換加壓狀態(tài)與減壓狀態(tài)的方式施加壓力，還能使液體朝相反方向移動(dòng)。
[0025]并且，在本發(fā)明的優(yōu)選的方式中，具有在向盒型封閉式培養(yǎng)容器的培養(yǎng)空間內(nèi)接種細(xì)胞懸濁液時(shí)實(shí)施以下的動(dòng)作的控制機(jī)構(gòu)。即，在以在接種細(xì)胞懸濁液時(shí)，以進(jìn)行盒型封閉式培養(yǎng)容器的流體的排出的流路位于上側(cè)、進(jìn)行盒型封閉式培養(yǎng)容器的流體的供給的流路位于下側(cè)的方式使盒型封閉式培養(yǎng)容器立起的狀態(tài)，使細(xì)胞懸濁液充滿盒型封閉式培養(yǎng)容器的內(nèi)部。接著，在細(xì)胞懸濁液充滿盒型封閉式培養(yǎng)容器的內(nèi)部之后，使盒型封閉式培養(yǎng)容器成為水平。在該狀態(tài)下，進(jìn)一步供給少量的細(xì)胞懸濁液，再次吸引等量的液體，通過反復(fù)進(jìn)行多次該供給和吸引的動(dòng)作來使盒型封閉式培養(yǎng)容器內(nèi)的細(xì)胞懸濁液產(chǎn)生攪拌流，進(jìn)行消除在將盒型封閉式培養(yǎng)容器立起的狀態(tài)下注入細(xì)胞懸濁液時(shí)細(xì)胞因自重的原因而產(chǎn)生沉淀所引起的細(xì)胞的不均勻狀態(tài)的動(dòng)作。在盒