JP4803196B2 - 自動細胞培養施設 - Google Patents

Description

本発明は自動細胞培養施設の構造に関する。

近年、細胞培養により目的とする組織や臓器を人工的に作成する再生医療の研究開発が進められている。細胞の培養操作等を行うには所定の基準、例えばＧＭＰ（Ｇｏｏｄ Ｍｕｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｐｒａｃｔｉｃｅ）を充足した細胞培養施設が用いられる。このような細胞培養施設では無菌的管理・無菌操作が必要となる。

このため、細胞培養施設内に形成される各部屋は、原料細胞や培養中の細胞、あるいは製品細胞が汚染をされないように構造的にも空調システム的にも分離されなければならない。空調システム的には、通常、使用されているクリーンルームの構造が採用されており、給気系には、ＨＥＰＡフィルタ等のフィルタを用いて清浄な空気の供給を行っている（特許文献１参照）。

また、施設構造としても、細胞培養施設内に形成される各部屋は相互に分離されており、原料細胞の保管室や、処理室、あるいは細胞培養室なども分離されるとともに、各室内への作業者の出入りや各部屋間の移動に際しても細胞汚染が生じないように分離しており、細胞培養室の作業者による清浄度の乱れを抑制するため、細胞培養室には更衣室と脱衣室を設け、各室の気圧制御を行っているところである。具体的には廊下への入退室用の更衣室と培養室の更衣室とを分離し、培養室の更衣による汚染を避けるため培養室ごとに着衣室と脱衣室を設ける構造を採用している。

このようなことから、従来の細胞培養施設では、原料処理室で前処理した原料細胞を作業員が手に持って、廊下を通って所定の培養室に運び、培養室のパスボックスに入れる。培養室の作業員がパスボックスより取り出して加工を行う。加工が終わったら搬出用のパスボックスに入れる。廊下側の作業員がパスボックスから加工後の細胞を取り出して、製品として出荷する作業室に運ぶような手順で作業が連続的に行われるようにしている。
特開２００３−４７４５７号公報

ところで、上記のような従来の細胞培養施設では、生産効率を上げようとすると、培養室を多室にせざるを得ない。しかし、多室構造とすると各部屋に付帯する更衣室のための大きなスペースを要するという問題を生じてしまう。また、細胞の取り違いなどのミスが起こる可能性を排除できないという問題もある。

本発明の目的は、上記問題を解決し、無人化によるヒューマンエラーの排除と交差汚染の防止を確実にするものである。より具体的には、複数の培養室を持つ細胞培養施設のスペースを縮小し、コストパフォーマンスを上げることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る自動細胞培養施設は、複数の細胞培養室を併設し、各培養室と原料処理室、製品処理室の間に細胞の搬送を自動で行うロボットを納めた細胞搬送ロボット室を配置し、前記細胞培養室内で細胞の自動培養を行う培養装置に培地をセットする材料据付室を各培養室に共用で設けたことを特徴としている。

また、前記共用の材料据付室には当該室内への出入用着衣室と脱衣室を設けたことを特徴としている。
また、前記製品処理室には離隔配置されている検査室または製品出荷室との間で天井搬送路により接続されパスボックスを介して製品移送をなすようにしていることを特徴としている。
前記天井搬送路を介して接続される各部屋間には製品処理室を陽圧とする圧力勾配を付してなることを特徴とする。

本発明によれば、細胞の自動培養装置を各細胞培養室に配置しておき、搬送ロボットにより原料細胞を選択された細胞培養室に自動供給し、培養後の製品細胞を製品処理室に自動的に搬出することができる。これにより自動細胞培養装置への細胞のセットと培養後の取り出しを自動化し、トータルで自動化、清浄化、省スペースを図ることができる。また、培地を細胞培養室に供給する材料据付室は前記複数の細胞培養室に対して共用スペースとなっており、これに出入りする着衣室と脱衣室も共用で設置することにより、交差汚染を防止しつつ施設スペースを有効活用することができるものとなっている。また、天井搬送路を介して離隔配置された室内同士を接続するように構成すれば、製品移送に際してのヒューマンエラーの排除と、クロスコンタミネーション防止の確実性を向上させることができる。

以下に、本発明に係る自動細胞培養施設の具体的実施の形態を、図面を参照して、詳細に説明する。この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

図１は実施形態に係る自動細胞培養施設１０の要部平面図である。この細胞培養施設１０は、建屋の一角を仕切り壁で区画し、おおよそ培養作業工程に沿うように各作業に応じた室に区画するレイアウトとなっている。培養する細胞を一時的に保管する原料保管室１２が形成され、これに併設して培養する細胞の前処理を行う原料処理室１４が設けられている。また、原料処理室１４に近接して原料細胞を培養するための細胞培養室１６（１６１、１６２、１６３………１６n）が複数並べられて配置されている。実施形態では複数の細胞培養室１６は縦列配置されており、これら複数の細胞培養室１６に対面して共有の細胞搬送室１８が形成されている。また、上記複数の細胞培養室１６の反対側には、各細胞培養室１６に対面して共有の材料据付室２０ａが形成されている。この材料据付室２０ａは培地等の培養に必要な準備処置を行うもので、ドアにより各細胞培養室１６と連絡されている。また、材料据付室２０に着衣室２０ｂ、脱衣室２０ｃ、装置搬出入室２０ｄがそれぞれエアロックタイプのドアに連絡され、作業員や装置機器類の出入りができるようにしてある。

さらに、この細胞培養施設１０には、培養後の細胞の後処理を行う製品処理室２２、後処理された細胞を一時的に保管する製品保管室２４が配設されている。また作業者を上述の各室に入退室させる材料準備室２６が配設され、材料準備室２６は作業者が出入口２８ａから入退室させる二次更衣室２８と接続されている。原料保管室１２は原料処理室１４と連絡されるともに、材料準備室２６と着衣室３０ａ及び脱衣室３０ｂと連絡しており、材料準備室２６から原料保管室１８及び原料処理室２０へ入退室可能である。また、製品保管室２４は製品処理室２２、及び材料準備室２６に接続する着衣室３２ａ及び脱衣室３２ｂに接続しており、材料準備室２６から製品保管室２４、及び製品処理室２２へ入退室可能である。上述した一連の部屋によってＧＭＰエリアが形成されるが、上述の各室の所定位置には二重窓扉構造のＧＭＰエリア外との連絡用パスボックス３２が配設され、各室の環境に影響を与えずに側壁を挟んだ物品の受け渡しを行うことができる。また、細胞培養の作業工程にしたがって隣接する各室同士の間で処理細胞などの受け渡しをなす系内パスボックス３４が設けられており、これも二重窓構造とされ、区画された各室の環境に影響を与えずに処理細胞の受け渡しができるようにしている。

上述したように、複数の細胞培養室１６１、１６２、１６３………１６nを併設し、各培養室１６１、１６２、１６３………１６nと原料処理室１４、製品処理室２２の間に細胞搬送室１８を共有スペースとして設けているが、この実施形態では当該細胞搬送室１８を、細胞の搬送を自動で行う搬送ロボット３６を納めた細胞搬送ロボット室として構成している。また、前記細胞培養室１６内には、自動細胞培養装置３８が装備されており、この装置３８に材料据付室２０ａから培地等の細胞培養に必要な材料を作業員がセットするようにしている。自動細胞培養装置３８は、培養する細胞の培養条件に合わせて、温度、湿度、ＣＯ_２濃度等を調整することができる。

各細胞培養室１６の細胞搬送ロボット室１８側の側壁には自動開閉扉４０が形成されており、搬送ロボット３６は原料細胞を原料処理室１４から受け取り、原料細胞の収容容器に付されたタグなどにより識別記号を読み取り、搬入すべき細胞培養室１６まで移動し、その自動開閉扉４０を開放させ、原料細胞を自動細胞培養装置３８に導入するようにしている。このような操作は図示しないコントローラによって行われるものとし、搬送ロボット３６、自動開閉扉４０、自動細胞培養装置３８やそれらに付帯するセンサやスイッチ類の信号を取り込み、必要な制御駆動を行わせるようにしている。また、培養処理が完了した細胞培養室１６に対し、搬送ロボット３６を移動させ、自動開閉扉４０を開いて製品細胞を取り出し、製品処理室２２に移動させて搬出するようにしている。これらの一連の動作も前記コントローラによって行わせる。したがって、自動搬送ロボット３６による原料細胞の細胞培養室１６への受け渡しや製品細胞の製品処理室２２への受け渡しの作業の自動化・無人化が実現される。

なお、搬送ロボット３６は、自走あるいはレール走行可能とされ旋回台に多関節アームを備えた構造のものを用い、アーム先端にクリーン化装置を装備した構成とするとよい。このクリーン化装置はアームに把持した細胞搬送容器の周囲を清浄に保つために装備される。例えば、ケーシングの上部にファンと高性能フィルタとからなる清浄空気吹き出し手段を備え、高性能フィルタの下方のケーシングで囲まれた収容部に細胞搬送容器の収容部とする。ケーシングの下端を開放しておき、清浄空気の排出口とし、内部の清浄度を保つようにする。ケーシング内に挿入された先端部のチャックが細胞搬送容器を把持して移動させればよい。

材料据付室２０ａは作業者が入退室し、複数並べられた細胞培養室１６の細胞培養装置３８への培地セットなどデフォルト作業等を行う目的で、細胞培養室１６それぞれにアクセスするためのハブ領域としている。培養の自動化により作業者は主に培地のセットなどのデフォルト作業を行い、作業者は体全体を細胞培養室１６に入れて作業する機会はほとんどないため、細胞培養室１２それぞれは小さく設計することができ、材料据付室１６ａも作業者が入退室可能な大きさを維持しつつ小さく設計することが可能である。したがって、図２に示すように、細胞培養室１６は、作業用空間と細胞培養装置３８の収容空間とをシャッタ４２によって仕切られるように構成されている。

また材料据付室２０ａと材料準備室２６との間には、材料据付室２０ａ及び材料準備室２６に接続した着衣室２０ｂと脱衣室２０ｃがあり、ひとつの着衣室２０ｂ及び脱衣室２０ｃを経由して作業者は全ての細胞培養室１６にアクセス可能となる。なお、装置搬出入口２０ｄは着衣室２０ｂ及び脱衣室２０ｃを経ずに材料据付室２０ａと材料準備室２６との間でパスボックス３４を介して物品の受け渡しを行うところである。

また、本実施形態に係る自動細胞培養施設１０では、上述した一連の処理室によって細胞培養を行うＧＭＰエリア外に、製品細胞の検査、ＤＮＡ検査などを行う検査室４４や出荷室４６が設けられている。これは、製品細胞が的確であるか否かの検査を出荷前に検査を行い、そして、検査で合格した製品細胞は最終的に出荷室に移送されて最終出荷の待機状態とさせるようにしている。したがってこのようなＧＭＰエリア内外間での製品細胞の移送があると、この移送工程でコンタミネーションが生じる可能性がある。このような観点から、本実施形態では、前記製品処理室２２と、当該処理室２２とは離隔配置されている検査室４４との間、または製品保管室２４と出荷室４６との間を天井搬送路４８、５０（図１の破線）で接続連絡するようにし、パスボックスを介して製品移送をなすようにしている。図１，２に示しているように、製品処理室２２の出側パスボックス３２と検査室４４に設けられたパスボックス５２との間を天井搬送路４８で連絡し、密閉通路により製品細胞を搬出入するようにする。同様に、製品保管室２４のパスボックス５３と製品出荷室４６（図２参照）のパスボックス５４との間を天井搬送路５０により連絡する。

この天井搬送路の具体的構成を、検査天井搬送路４８を例にして説明する。図３は完成した製品細胞を検査室４４に移送するための検査天井搬送路４８の具体的構造である。図に示すように、製品処理室２２に垂直搬送が可能なエレベータ５６を設けるとともに、検査室４４にも同様にエレベータ５８を設ける。これらエレベータ５６，５８の下部には製品細胞の受け渡しができるパスボックス３２、５２を形成し、エアロックしつつ製品の受け渡しができるようにしておく。そして、両エレベータ５６、５８の天井側にコンベア６０を内蔵した天井移送チューブ６２を設け、製品細胞を搬送容器に入れて製品処理室２２から検査室４４に移送させる。このとき、製品処理室２２側を陽圧とし、検査室４４がそれより低い圧力状態となるようにし、天井搬送路の圧力をそれぞれの中間の圧力にし、検査室から製品処理室への空気の逆流を防止する。例えば搬送室エレベータ５６側が＋４５Ｐａ、天井搬送路が＋３０Ｐａ、検査室エレベータ５８側が＋１５Ｐａとなるような圧力勾配を付ける。これは製品処理室２２側のエレベータ５６の天端部に空調空気の給気管６４を接続し、検査室４４のエレベータ５８の天端部に排気管６６を接続する。排気側に調整ダンパ６８と取り付け、圧力勾配を形成するようにする。これによって、ＧＰＭエリア側へのコンタミネーションが防止される。このような構成は製品保管室２４と製品出荷室４６との間でも同様である。

なお、ＧＭＰエリアでは、その空調システムは系全体を系外に対して陽圧（大気圧以上の気圧）を維持しながら、外部から常に新鮮な空気を取り込み換気しつつ室内の温度や酸素濃度を維持している。空調システムは、系外から外気処理空調機により取り込んだ外気を、ＨＥＰＡフィルタ等のフィルタ手段で塵埃等を除去しつつ、途中で細胞搬送室１８、細胞培養室１６、及び材料据付室２０ａを経る第１経路、原料処理室１４及び原料保管室１２を経る第３経路、製品処理室２２及び製品保管室２４を経る第２経路に分岐させ、それぞれ材料準備室２６で合流させ、二次更衣室２８を経由して排気ファンにより系外へ排出している。このとき外気処理空調機が取り込む外気の量を排気ファンが排気する空気の量より多くすることにより系全体が陽圧となるようにしている。

以上のように、本実施形態に係る自動細胞培養施設１０では、多室の細胞培養室１６を形成しつつ、作業者の出入のための更衣室（着衣、脱衣）のためのスペースは共用の材料据付室２０ａを利用して１箇所設ければよくなり、また、複数の培養室１６への細胞原料も共用の搬送室１８を稼動する搬送ロボット３６を通じて行うことができるので、この点でも省スペース化を実現することができる。また、搬送ロボット３６を用いた自動、無人化処理となるため、細胞の取り違いなどのミスが起こる可能性を排除でき、無人化によるヒューマンエラーの排除と交差汚染の防止を確実にするものことができる。また、天井搬送路４８，５０を用いてＧＭＰエリア外との製品細胞の移動時に空調された専用通路を利用して移送させることができ、この点でもコンタミネーションの防止効果を図りつつ、作業者がクリーン度の少ない領域を通過することによるコンタミネーションの危険性を排除できる効果が得られる。特に、天井搬送するため、通行障害とならずに製品細胞を移送できるのでより一層の省スペース化を実現できる。

細胞の交差汚染を防止する細胞培養施設として利用できる。

本実施形態に係る細胞培養施設のレイアウトを示す平面図である。 同施設の各作業室の配置関係を示す模式図である。 同施設に利用する天井搬送路の説明図である。

符号の説明

１０………自動細胞培養施設、１２………原料保管室、１４………原料処理室、１６（１６１、１６２、１６３………１６ｎ）………細胞培養室、１８………細胞搬送室、２０ａ………材料据付室、２０ｂ………着衣室、２０ｃ………脱衣室、２０ｄ………装置搬出入室、２２………製品処理室、２４………製品保管室、２６………材料準備室、２８………二次更衣室、２８ａ………出入口、３０ａ………着衣室、３０ｂ………脱衣室、３２ａ………着衣室、３２ｂ………脱衣室、３４………連絡用パスボックス、３５………系内パスボックス、３６………搬送ロボット、３８………自動細胞培養装置、４０………自動開閉扉、４２………シャッタ、４４………検査室、４６………製品出荷室、４８………天井搬送路（検査）、５０………天井搬送路（出荷）、５２………パスボックス、５４………パスボックス、５６………搬送室エレベータ、５８………検査室エレベータ、６０………コンベア、６２………搬送チューブ、６４………給気管、６６………排気管、６８………調整ダンパ。

Claims (3)

1. 複数の細胞培養室を併設し、各培養室と原料処理室、製品処理室の間に細胞の搬送を自動で行うロボットを納めた細胞搬送ロボット室を配置し、前記細胞培養室内で細胞の自動培養を行う培養装置に培地をセットする材料据付室を各培養室に共用で設け、
   前記製品処理室には離隔配置されている検査室または製品出荷室との間で天井搬送路により接続されパスボックスを介して製品移送をなすようにしている、ことを特徴とする自動細胞培養施設。
2. 前記共用の材料据付室には当該室内への出入用着衣室と脱衣室を設けたことを特徴とする請求項１記載の自動細胞培養施設。
3. 前記天井搬送路を介して接続される各部屋間には製品処理室を陽圧とする圧力勾配を付してなることを特徴とする請求項１に記載の自動細胞培養施設。
   

Images