JPH02107183A

JPH02107183A - 細胞培養装置

Info

Publication number: JPH02107183A
Application number: JP1207768A
Authority: JP
Inventors: Bruce P Amiot; ブルース　ピー　アミオット
Original assignee: Endotronics Inc
Current assignee: Endotronics Inc
Priority date: 1988-08-10
Filing date: 1989-08-10
Publication date: 1990-04-19
Also published as: AU622921B2; CA1315232C; EP0356785B1; DE68907153T2; AU3924089A; US5079168A; ATE90723T1; KR900003359A; DE68907153D1; EP0356785A1; KR970008216B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、生体外（いわゆる試験管内）で細胞を培養す
る装置に関する。特に本発明は、少なくとも１つの包囲
体を備えた、コンパクトで組み立てが容易な細胞培養装
置であって、１つの長いコアの回りを螺旋状に包囲して
いる包囲体内に細胞培養空間が形成されている細胞培養
装置に関する。

より詳しくは、本発明は、設計が簡単であるだけでなく
、細胞培養空間への栄養培地の供給及び除去とは別個に
、ガスすなわち空気の供給及び除去を効率良く行うこと
ができ、従って多量の酸素を・高流量で細胞に供給して
細胞及び／又は細胞生成物を経済的かつ高収量で培養で
きる細胞培養装置に関する。

生きた細胞の生体外での培養は、種々の目的すなわち、
ウィルスワクチンの製造、細胞代謝による有用副産物の
回収及び人工器官を作るための組織状派生物の製造等を
目的として行われている。

生きた細胞を生体外で成長させて細胞の濃厚なマスを製
造することに関し、幾つかの問題がある。

第１の問題は、栄養培地の個々の成分が、全ての細胞に
到達できるためには、細胞層を通って拡散できなければ
ならないことである。このことは、細胞層の厚さが厚く
なるにつれて、より困難になる。

第２の問題は、細胞の成長に適した環境の維持が困難な
ことである。なぜならば、成長する細胞に直接隣接して
いる流体は、気泡質の代謝の進行につれて連続的に変化
し、栄養培地が一緒になって変化すなわち攪拌されると
きに、段階的な態様によってのみ元の状態に戻ってしま
うからである。

第３の問題は、成る種の細胞を成長させるには、格子又
は適当な材料が必要になることである。

これらの必要性に応じて、これ迄に種々の形式の装置及
び方法が開発されている。１つの方法は、米国特許第３
．４５０，５９８号に開示されているように、プラスチ
ック又はガラス製のローラチューブ又はボトルの内表面
上に細胞を付着させて成長させる方法である。別の方法
は、ペトリ皿又は矩形の培養プレートのような静止容器
の平らな表面に細胞を付着させる方法である。この場合
、平らな表面は、米国特許第３，８４３，４５４号に開
示されているように、間隔を隔てた配列をなして互いに
積み重ねることができる。

細胞の繁殖用支持マトリックスとして、中空ファイバ又
は合成樹脂製キャピラリ　（細管）を使用することは、
より最近になって開示された技術である。例えば、米国
特許第３，８２ＬＯ８７号、第３，８８３．３９３号、
第４，１８４，９２２号、第４，２００，６８９号、第
４．２０６，（１３）５号及び第４，２２０，７２５号
には、半透過性の管状膜又はキャピラリ上で細胞を体外
的に成長させる種々の方法及び装置が開示されており、
これによれば、細胞は、最初に、栄養培地内でキャピラ
リ壁の外表面上に定着できるように構成されている。栄
養素は、潅流する栄養培地からキャピラリ壁を通して拡
散され、細胞に吸収される。細胞生成物は、細胞から、
キャピラリ壁を通して潅流液中に拡散され、この潅流液
から回収される。

上記米国特許第４，１８４，９２２号及び第４，２００
，６８９号には、ファイバの単一束からなる細胞培養装
置が開示されており、これによれば、幾つかのファイバ
が１つの潅流回路に連結されており、残余のファイバが
第２の潅流回路に連結されている。これらの２つの潅流
回路の間の圧力差によって、エキストラキャピラリ空間
内で潅流液の対流を生じさせることができ、これにより
、成長する細胞への栄養素の分配性が向上される。

また、上記米国特許第４，２２０，７２５号に開示の細
胞培養装置においては、キャピラリ　（該キャピラリ上
で細胞が成長できるようになっている）の束が、エキス
トラ包囲体空間を形成する多孔質包囲体又はシート材料
で包まれており、細胞が、主細胞培養を妨げられること
なく、定期的に前記エキストラ包囲体空間内に移動でき
るようになっている。エキストラ包囲体空間を設けるこ
とによって、キャピラリの外表面上にある細胞への（及
び該細胞からの）栄養素及び廃棄生成物の拡散表面積が
増大される。

米国特許第３，９９７，３９６号には、細胞を、単一の
中空ファイバ膜の一方の側（すなわち表面）に付着させ
て成長させる技術が開示されており、これによれば、細
胞が付着している側とは反対側から中空ファイバ膜を通
して酸素を導入し、細胞と接触させると同時に、栄養培
地内に細胞を加温放置（インキュベート）することによ
り、細胞が繁殖されかつ維持されるようになっている。

細胞が付着している側とは反対側から、膜を通して酸素
を連続的に導入することにより、酸素が連続的かつ均一
に細胞に供給され、細胞を養うことができ、これにより
、細胞を所望の組織密度で好気的繁殖させることができ
るようになっている。

米国特許第４，０８７，３２７号及び第４，２（１３）
，８４５号に開示の生体外細胞培養反応装置は、ファイ
バの外表面上に細胞を付着させる７トリソクスとして作
用する、浅い層の形態をなして配置された長い中空又は
中実のファイバを使用している。栄養培地は、ファイバ
層を通りかつファイバの軸線を含む平面を横切って、実
質的に均一に流れる。栄養培地の流れの比較的短い経路
に、ファイバからなる浅いベツドを用いると、栄養素が
かなり減少され、かつ通常ファイバの束により生じる代
謝生成物（代謝産物）の勾配をかなり小さくできると共
に細胞の付着するファイバ表面をより大きく利用するこ
とができる。

米国特許第４，３９Ｌ９１２号には、ガスが透過できる
シェルと、該シェル内に封入された複数の中空ファイバ
とで構成された、浮遊する動物細胞を培養する装置が開
示されており、この装置では、シェルの両側で中空ファ
イバ開口しており、該中空ファイバは約１０２〜５Ｘ１
０’オングストロームの孔径を有している。栄養培地は
中空ファイバの内部を通り、酸素はシェルを通り、動物
細胞はシェルと中空ファイバとの間の空間内で培養され
るようになっている。中空ファイバの上記孔径は、栄養
素及び細胞により生成される代謝生成物を効率よく最適
条件で交換し、高濃度の細胞成長をもたらすことができ
るものであると記載されている。

中空ファイバを用いた細胞培養装置が有効であるにも係
わらず、該装置では、中空キャピラリを通って流れる栄
養培地が、細胞によるキャピラリ束の完全な浸透を妨げ
かつ栄養培地の流れに好ましくない勾配を生じさせてし
まう。このため、細胞の付着に用いられるキャピラリの
表面の利用が不完全になり、細胞が前記表面に沿って不
均一に分散されてしまう。また、栄養培地が反応装置を
通って流れるとき、栄養素は入口の近くでより有効に細
胞に吸収され、栄養培地が出口へと流れるとき、乳酸の
ような代謝生成物が栄養培地中に堆積し、このため、ｐ
Ｈに好ましくない影υを与え、細胞には他の毒性作用が
及ぼされる。

かような中空ファイバを使用する形式の細胞培養装置の
もつ他の重大な問題は、充分な量の酸素を細胞に供給す
るのに、栄養培地の循環速度を大きくする必要があるこ
とである。特に、空気で平衡された水性の栄養培地は、
１リットル（３７°Ｃ１７６０ｍｍｍｍ１ｌにつき４．
５　ｍｌの酸素を運ぶことができる。このように、酸素
を運ぶ水溶液の能力が比較的小さいため、細胞に酸素を
供給する速度を、体外細胞成長操作における限界点まで
大きくしなければならない。細胞及び／又は細胞分泌生
成物の収量を大きくするには、栄養培地の循環速度を大
きくして多量の酸素を細胞に供給しなければならない。

ところが、循環速度を大きくすると、内圧が大きくなっ
て強い乱流が生じる。強い乱流は、工業的スケールで細
胞培養装置を作る上で、かつ余り強いエアレーション及
び／又は攪拌が禁じられている程に繊細な過敏性と脆弱
性とをもつ哺乳類の細胞を繁殖させる上で問題がある。

また、強いエアレーションは、細胞培養により生成され
る生物学的及び医薬的に有効な多くの蛋白質を変性させ
てしまう。

更に、上記の中空ファイバを用いた形式の細胞培養装置
であって、酸素及び栄養培地を別々に細胞に供給する細
胞培養装置は、機械的な構造が複雑で組立てが難しく、
著しく大型化してしまうという欠点がある。その上、こ
れらの装置の寸法は、成長する細胞を、栄養培地供給源
に近接した位置に維持できる程には小型化されておらず
、このため、好ましからざる栄養勾配が引き起こされる
。

従って、生体外で細胞（特に哺乳類の細胞）を成長させ
ることができ、従来の細胞培養装置のもつ種々の欠点を
解消でき、かつ細胞及び／又は細胞分泌生成物をより経
済的かつ高収量で製造することができる新規な細胞培養
装置を提供することが望まれている。

従って本発明の目的は、従来技術による細胞培養装置の
もつ上記欠点を解消できる進歩した細胞培養装置を提供
することにある。

本発明の他の目的は、栄養培地の供給及び除去とは別個
に、細胞へのガスの供給及び除去を行うことにより、細
胞と外部環境との間のガス交換を最適効率で行うことを
特徴とする、生体外で細胞繁殖させるための細胞培養装
置を提供することにある。

本発明の他の目的は、栄養培地の循環速度を大幅に低下
でき、従って、容易に工業上のスケールアップを図るこ
とができる細胞培養装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、設計が簡単で、組立てが容易で、
サイズがコンパクトで、細胞を成長させかつ細胞及び／
又は価値ある細胞生成物を高収量で回収するための静か
な内部環境を備えている細胞培養装置を提供することに
ある。

本発明の上記目的及び他の目的は、本発明の１つの実施
例としての次の構成からなる細胞培養装置、すなわち、（ａ）第１外表面及び第２外表面を備えた少なくとも１
つの包囲体を有しており、該包囲体が第１膜層と第２膜
層とを備えており、第１膜層が、両膜層のそれぞれ第１
及び第２の横方向縁部及び長手方向縁部に沿って第２１
１ｉ層にシールされていて、両膜層の間に細胞培養空間
を形成しており、（ｂ）細胞培養空間に栄養培地を供給
する第１供給手段と、（ｃ）細胞培養空間に細胞を供給する第２供給手段と、（ｄ）細胞培養空間にガスを供給する第３供給手段と、（ｅ）長手方向の軸線を備えた長いコアとを有しており
、該コアには、前記長手方向軸線に平行に前記包囲体の
第１横方向縁部が取り付けられており、前記コアの回り
には、前記包囲体の長手方向縁部がコアの長手方向軸線
に対して垂直な２つの平面内に配置されるようにして、
前記包囲体が螺旋状に巻き付けられており、（ｆ）少なくとも１つの包囲体の第１外表面の両長手方
向縁部の全長に沿って接着手段が設けられていて、前記
包囲体が前記コアの回りに螺旋状に巻き付けられるとき
に、前記第１外表面の長手方向縁部がコアに固着され、
次に包囲体の前回の巻回層の第２外表面に固着されるよ
うになっており、（ｇ）細胞培養空間から液体代謝廃棄
生成物を除去する第１除去手段と、（ｈ）細胞培養装置から細胞及び／又は細胞生成物を除
去する第２除去手段と、（ｉ）細胞培養空間からガス状の廃棄生成物を除去する
第３除去手段と、（ｊ）前記コアの第１端部に隣接して配置されておりか
つ前記供給手段に連通している入口手段を６１Ｎえてい
る第１端ヘッダ手段と、（ｋ）前記コアの第２端部に隣接して配置されておりか
つ少なくとも１つの前記除去手段に連通している出口手
段を備えている第２端ヘッダ手段とを更に有しているこ
とを特徴とする細胞培養装置により達成される。

本発明の利点及び特徴は、添付図面に関連して述べる本
発明の実施例についての以下の詳細な説明により、−層
完全に理解されよう。

以下に図示する種々の実施例において、同じ構造体につ
いては同じ参照番号が使用されている。

第１図に示す本発明の実施例において、組み立てられた
状態の細胞培養装置の全体が、番号１２で示しである。

この実施例においては、細胞培養装置１２が外側シェル
すなわちジャケット１４を有している。このジャケット
すなわちシェル１４は、シリコーン又は熱収縮性の熱可
塑性材料で作られた弾性スリーブとして構成するのが好
ましく、その表面には孔１５が設けられている。シェル
１４及び端キヤツプヘッダ６０．７０は、細胞培養装置
１２の外側包囲体を形成している。

第２図は、第１図に示した本発明の第１実施例の横断面
図である。第２図の特徴については、第３図に関連して
以下に詳細に説明する。

第３図には、本発明の第１実施例に係る細胞培養装置２
０が分解された状態で示されている。細胞培養装置２０
ば、第１及び第２の外表面を有しており、これらの外表
面は、それぞれ第１膜層２２及び第２膜層２４により形
成されている。第１膜層２２及び第２膜層２２は、実質
的に同じ寸法を有しており、かつ、これらの第１及び第
２の長手方向縁部と第１及び第２の横方向縁部上に沿っ
て適当な接着剤２１により互いに密封接合されていて、
両膜層２２．２４の間に細胞培養空間２６を形成してい
る。接着剤としでは、シリコーン接着剤が好ましい。第
１膜層２２及び第２膜層２４は、空気、酸素及び二酸化
炭素のようなガスは透過するが、細胞及び液体は透過し
ない多孔質の疎水性材料、例えば、医療用シリコーン、
微孔質（マイクロポーラス）ポリエチレン、ポリスルホ
ン、ポリカーボネート、又はポリエチレンで作るのが好
ましい。一般に、多孔質膜層は、約０．０２〜０．４　
ミクロンの範囲のポアサイズを有している。

上記材料のうち、膜層２２．２４の材料としては医療用
シリコーンが特に好ましい。なぜならば、医療用シリコ
ーンは、その表面に付加的な化学的又は物理的な処理を
施す必要なくして、細胞が効果的に付着できかつ細胞培
養空間２６と外部環境との間で最適効率のガス交換が行
えるからである。

特に好ましい材料は、ＳｃｉＭｅｄ　Ｌｉｆｅ　Ｓｙｓ
ｔｅｍｓ社及びＤｏｗ　Ｃｏｒｎｉｎｇ社により製造さ
れｒｓＩＬＡｓＴＩｃＪの商標で市販されている織布強
化形のポリメチルシロキザンである。また、両膜層２２
．２４は、できる限り薄く形成して、ガス拡散に対する
膜層の抵抗を最小にすべきである。例えば、膜層の材料
としてシリコーンを使用する場合には、その適当な厚さ
は約０．１２５　ｍｍであり、膜層材料の好ましい厚さ
範囲は約０．１　”０．２５０　ｍｍである。上記の疎
水性材料はまた、ガス拡散に対する抵抗を増大させる原
因となる水フィルムが表面に形成されないという点にお
いても優れている。コア５０の外周に対する包囲体の長
平方向の長さは、包囲体の複数の層をコア５０の回りで
螺旋状に巻回できる寸法にすべきである。実際には、包
囲体の長平方向の長さは、約１〜９０ＩＩ＋、好ましく
は約２〜４０ｍの範囲であり、その横方向の長さ（すな
わち幅）は、約０．１〜０．３　ｍ　、好ましくは約０
．１５〜０．２５　ｍの範囲である。

この実施例においては、細胞培養空間２６には、液体透
過壁を備えた複数の中空ファイバすなわちキャピラリ　
（細管）２８を介して栄養培地が供給され、また細胞培
養空間２６から同じくキャビラＩＪ２８を介して水溶性
の廃棄生成物が除去されるようになっている。キャピラ
リ２Ｂは、包囲体内に配置されており、その開口端は、
包囲体の密封された長手方向縁部の間から外側に延在し
ている。

これにより、キャピラリ２８はその壁のみを介して、細
胞培養空間２６に連通している。キャピラ１１２８は、
包囲体内で互いにほぼ等間隔をなして平行に配置されて
いる。キャピラリ２８同士の間隔は、約１００〜１，０
００　ミクロン、好ましくは約２００〜５００ミクロン
である。間隔を１００　ミクロン以下にすることは製造
上の観点から困難であり、かつ細胞の成長にとって充分
な空間を確保できなくなる。一方、間隔をｉ　、　ｏｏ
ｏ　ミクロン以上にすると、細胞培養空間２６内に栄養
勾配（ｎｕｔｒｉｅｎｔｇｒａｄｉｅｎｔｓ）が発生し
、このため、前述のように、最適細胞収量（ｏｐｔｉｍ
ａｌ　ｃｅ１１　ｙｉｅｌｄ）及び／又は最適細胞生成
物収量（ｏｐｔｉｍａｌ　ｃｅ１１　ｐｒｏｄｕｃｔ　
ｙｉ−ｅｌｄ）が小さくなる。キャピラリ２８は、細胞
に対する毒性が無く、かつ単条孔質（セミポーラス）で
、親水性を有していて選択的透過性をもつ膜壁を形成す
るファイバとして紡ぐことができる任意の適当な材料、
例えば、酢酸セルロース、異方性ポリスルホン、ポリエ
ーテルスルホン、鹸化セルロースエステル、ナイロン、
ポリアクリロニトリル及びアクリル系コポリマーで製造
することができる。好ましい材料として、Ｅｎｋａ　Ｌ
ｔｄ、社により製造され、ｒｃＵＰＲＯｐＨＡＮ　Ｊの
商標で市販されている再生酢酸セルロースがある。キャ
ピラリ２８は、細胞に対する特定の細胞代謝条件に必要
なグルコース、アミノ酸、ビタミン、及び他の本質的栄
養素を含有している新鮮な栄養培地を移送する。栄養培
地は、キャピラリ２８の壁を通って、細胞培養空間２６
内に拡散する。細胞培養空間２６からキャピラリ２８内
に気泡質の廃棄生成物が拡散し、キャピラリ２８を通っ
て流れる栄養培地により運び去られる。キャピラリ２８
の外径は、一般に約６０〜４００ミクロン、好ましくは
約２００〜３００ミクロンの範囲にあり、内径は、一般
に約１００〜３００ミクロン、好ましくは約２００〜２
５０ミクロンの範囲にある。

細胞培養空間２６内への細胞の供給及び細胞及び／又は
細胞生成物の除去の両方を行うため、入口チューブ３０
及び出口チューブ３２がそれぞれ設けられている。入口
チューブ３ｏは、包囲体の第１及び第２膜層２２．２４
の第１の長手方向縁部の間に配置されていて、細胞培養
空間２６内に突出している。すなわち、入口チューブ３
ｏの第１端部は細胞培養空間２６に連通しており、第２
端部は、以下に説明する第４図に示すように、第１端キ
ヤツプヘッダ６０のエキストラキャピラリ入口ボート６
８に連通している。一方、出口チューブ３２は、包囲体
の第１及び第２膜層２２．２４の第２の長手方向縁部（
入口チューブ３０が配置されている側とは反対側の縁部
）の間に配置されていて、細胞培養空間２６内に突出し
ている。この出口チューブ３２の第１端部は細胞培養空
間２６に連通しており、第２端部は、第４図に示すよう
に、第２端キヤツプヘッダ７０のエキストラキャピラリ
出口ポート７８に連通している。これらの入口チューブ
３０及び出口チューブ３２は、シリコーンラバー、ポリ
エチレン又はポリウレタンのような可撓性及び生体適合
性のある材料で構成されている。これらの材料のうち、
シリコーンラバーが好ましい。これらのチューブ３０．
３２の内径は充分に大きなものとし、細胞培養空間２６
内への細胞接種及び細胞培養空間２６からの細胞及び／
又は細胞生成物の除去を充分に行うことができるように
する。これらのチューブ３０．３２の適当な内径は、一
般に、約１．５〜９．５　ｍｍの範囲である。一方、こ
れらのチューブ３０．３２の外径は、包囲体２０を構成
する第１及び第２膜層２２．２４の長手方向縁部の間に
これらのチューブ３０．３２を容易に接着しかつシール
できる寸法を選択する。好ましい外径は、約３〜１３ｍ
ｍである。両チューブ３０．３２は、細胞培養空間２６
内に充分に延入しているが、これは単に、細胞の接種及
び細胞及び／又は細胞生成物の収集が充分に行えるよう
にするためである。第３図には示されていないが、チュ
ーブ３０．３２は、それぞれ１本以上ずつ包囲体内に適
宜配置することができる。

複数のキャピラリ２８と少なくとも１木ずつのチューブ
３０．３２を備えた包囲体２０を組み立てるには、先ず
、包囲体の第１外表面の両長平方向縁部の全長及び第１
横方向縁部に沿って、接着剤２１を塗布する。次いで、
包囲体のこの第１外表面の上に、支持メツシュ２３を重
ねる。この支持メツシュ２３は、長手方向の縁部及び横
方向の縁部が実質的に密接しているが接着剤２１には接
触しない寸法をもつシートの形態をなしている。

支持メツシュ２３は、約０．５〜１．０　ｍｍの厚さを
もつ不織プラスチックスクリーンで構成するのが好まし
い。次に、第３図に示すように、第１横方向縁部２７が
長いコア５０の長手方向軸線に対して平行になるように
して、この第１横方向縁部２７をコア５０に接着する。

次いで、包囲体２０をコア５０の回りに螺旋状に巻き付
ける。これにより、包囲体の両長手方向縁部が、コア５
０の長手方向軸線に対して垂直な２つの平面内に配置さ
れる。

また、包囲体の第１外表面の長手方向縁部がコア５０に
接着固定され、包囲体の１巻き（−回の巻回）でコア５
０の外周面が完全に覆われたならば、包囲体の前回の巻
回層の第２外表面の長手方向縁部に接着固定される。こ
のようにしてコア５０の回りに螺旋状に巻き付けられた
包囲体は、以下に詳細に説明する第２図に示すように、
螺旋状の包囲体同士の間の空間（以下、「包囲体間空間
」と呼ぶ）２９を形成し、該包囲体間空間２９内にはメ
ツシュ２３が収容されている。この包囲体間空間２９は
、膜層２２．２４を通って細胞培養空間２６から包囲体
間空間２９内に拡散したガス状の廃棄生成物が、制限を
受けずに螺旋状に外方に流れることを可能にする。メッ
シュ２３は、細胞培養空間２６が栄養培地で充満されて
細胞濃度が増大したときに、包囲体の隣接巻回層が互い
に接触することを防止して、包囲体間空間２９を維持す
る機能を有している。メッシュ２３の使用以外の方法に
よっても包囲体間空間２９を維持できることは、当業者
には明らかであろう。

本発明のこの実施例における長いコア５０は、２つの機
能を有している。第１は、螺旋状に巻回された包囲体の
支持体としての機能である。第２は、ガス透過性の導管
としての機能、すなわち、ガスをコア５０の長手方向の
全長に沿って流し、半径方向外方に拡散させる機能であ
る。このため、コア５０は、プラスチック、金属又は合
金のように充分な剛性をもつ材料で作って、包囲体を支
持できると同時に、充分に多孔質なものとしてガスの流
れが通り得るようにする。第３図に示すように、コア５
０は中空で剛性のある材料で作り、その表面には開口す
なわち孔（ポア〉　５２を設けてガスが拡散できるよう
にする。孔５２のサイズは、一般に約０．５〜５ｍｍ、
好ましくは約１．２５〜２．５０ｍｍの範囲である。図
面に示してはないが、コア５０は、微孔質ポリエチレン
、セラミック又は他の焼結材料のような多孔質の中実材
料で作ることもできる。

コア５０の回りに包囲体が完全に巻回されたならば、こ
の巻回されたサブアッセンブリ（半組立体）を、第１図
及び第２図に示ず熱収縮可能な熱可塑性スリーブのよう
なシェルすなわちジャケット１４内に嵌入することがで
きるが、そうするか否かは任意である。ジャケット１４
に適した材料としては、例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニ
ル）、ポリオレフィン、ＴＥＰＬＯＮ　（登録商標）、
ｌ’１ＹＬＡＲ（登録商標）、ポリエチレン及びＫＹＮ
ＡＲ（登録商標、ポリ弗化ビニリデン）がある。この実
施例において、図示のような保護シェルすなわちジャケ
ット１４を設ける場合には、このジャケット１４は、ガ
ス透過性材料及び／又は孔あき材料で作り、装置からガ
スが逃散できるようにする必要がある。

シェルすなわちジャケット１４の第２の機能は、螺旋状
に巻回された包囲体を拘束しておくこと、すなわち、両
シート（両膜層）２２．２４の間に配置された細胞培養
チャンバが栄養培地で充満された場合でも、細胞培養チ
ャンバの全厚さが約２００〜５００ミクロン以上になら
ないようにするく好ましくは、約２００〜３５０ミクロ
ン以上にならないようにする）ことにある。

コア５０の回りに包囲体を巻回してシェル１４内に入れ
たならば、第４図に示すように、コア５０の第１端部に
隣接して第１端キヤツプヘッダ６０を取り付ける。該ヘ
ッダ６０の環状肩部すなわらフランジ６２は、シェル１
４の外周縁部に固定して取り付けられ、両者の間に流体
シールが形成される。エキストラキャピラリ入口ボート
６８は、細胞接種チューブ（入口チューブ）３０を受は
入れて、該チューブ３０に流体連通される。ガス入口ポ
ート６６は、この細胞培養装置の外部に設けられたポン
プ又はガス圧縮装置に取り付けられて、細胞培養装置に
空気を供給できるようになっている。また、このガス入
口ポート６６の内部はコア５０の第１端部と係合して、
該第１端部と流体連通しており、空気のようなガスが制
限を受けないでコア５０内に流入できるようにしている
。

この実施例において、補助ヘッダ６７は、ガス入口ボー
ト６６及びその環状肩部６５がコア５０の開口端と係合
して、該開口端と流体連通できるようにしている。本願
明細書で使用する「空気」なる用語は、単に大気中の空
気を意味するだけでなく、細胞にとって無毒で生理学的
に受は入れることができ、かつ細胞の生体外成長を助け
ることができるガス及び空気混合物をも意味するもので
ある。別の方法として、補助ヘッダ６７をプラスチック
チューブで置換して、該プラスチックチューブの第１及
び第２端部を、それぞれガス入口ボート６６及びコア５
０の開口端と流体連通させることもできる。外部の栄養
培地供給源に、イントラキャピラリ入口ポート６４が連
通され、該イントラキャピラリ入口ボート６４は、細胞
培養装置の内部において、ブリナムチャンバ６３と連通
ずるようになっている。ブリナムチャンパ６３は、端キ
ヤツプヘッダ６０と、補助ヘッダ６７と、コア５０の長
手方向軸線及び互いにシールされた包囲体の各連続巻回
層の第１長手方向縁部に対して垂直なコア５０の表面に
より形成された平面とにより形成されている。ブリナム
チャンバ６３は、包囲体のシールされた長手方向縁部か
らブリナムチャンバ６３内へと外方に延在しているキャ
ピラリ２８の第１開口端と連通している。キャピラリ２
８は、上記平面と同一平面で切断するのが好ましい。

コア５０の第２端部に隣接して第２端キヤツプヘッダ７
０が配置されており、該ヘッダ７０の環状肩部すなわち
フランジ７２がシェルＩ４の外周縁部に固定され、両者
の間に流体シールを形成している。シェル１４を設けな
い場合には、第１及び第２端キヤツプヘッダ６０．７０
のそれぞれの環状肩部すなわちフランジ６２．７２は、
螺旋状に巻回された包囲体の最外層の外周縁部に固定さ
れることは勿論である。エキストラキャピラリ出口ボー
ト７８は、細胞培養装置の内部において、生成物収集チ
ューブ（出口チューブ）３２を受は入れていて、細胞培
養空間２６から細胞及び／又は細胞生成物を除去できる
ようになっている。ヘッダ７０に取り付けられたプラグ
７７は、コア５０の内周面と係合して、ガスがコア５０
から逃散するのを防止している。勿論、プラグ７７はヘ
ッダ７０に取り付ける必要はなく、ヘッダ７０とは別体
に構成することができる。別の構成として、適当なキャ
ップをコア５０の端部に嵌着して流体気密するか、コア
５０にシールされた第２端部を設けることもできる。細
胞培養装置の内部において、イントラキャピラリ出口ボ
ート７４がプリナムチャンバ７９と連通している。プリ
ナムチャンバ７９は、ヘッダ７０と、プラグ７７と、コ
ア５０の長手方向軸線及び互いにシールされた包囲体の
各連続巻回層の第２長手方向縁部に対して垂直なコア５
０の表面により形成された平面とにより形成されている
。また、ブリナムチャンバ７９内には、キャピラリ２８
の第２開ｌコ端が延入している。

新鮮な栄養培地がイントラキャピラリ入口ポート６４か
らプリナムチャンバ６３内に流入され、栄養培地は、キ
ャピラリを通り、その第１開口端を介して潅流される。

培地及び栄養素は、キャピラリの壁を通って細胞培養空
間２６内に拡散し、細胞によって吸収される。次に、使
用された培地及び水溶性の気泡質代謝廃棄生成物がキャ
ピラリの壁を通って細胞培養空間２６から拡散し、潅流
される培地によりキャピラリ２８からプリナムチャンバ
７９に運ばれ、イントラキャピラリ出口ボート７４から
細胞培養装置の外部に排出される。

ガスは、次のようにして細胞培養装置に供給されかつ除
去される。第４図に示すように、空気が、ガス入口ボー
ト６６から細胞培養装置内に流入され、補助ヘッダ６７
を通ってコア５０内に導入される。第２図から明らかな
ように、空気はコア５０から孔５２を通って包囲体間空
間２９内に流入し、該空間２９内を螺旋状に流れ、膜層
２２．２４を通って拡散し、細胞培養空間２６内に流入
して細胞により吸収される。ガス状の廃棄生成物は膜層
２２．２４を通って包囲体間空間２９内に流入し、該空
間２９内を螺旋状に流されて、コア５０から、包囲体の
第２横方向縁部２５及び前もって巻回された層（シール
されていない層）とにより形成された空間を通って外方
に流れ、シェルすなわちジャケット１４に設けられた孔
（開口）１５を通って細胞培養装置の外に排出される。

第５図〜第７図には、本発明の第２実施例が示されてい
る。この実施例は、幾つかの点において上記第１実施例
とは異なっているが、全ての相違点は、細胞培養空間内
で成長する細胞にガスを供給しかつ除去する方法に関す
るものである。

第５図において、キャピラリ２８及びチューブ３０．３
２が内部に設けられている包囲体２０が、前述のように
して組み立てられる。次いで、包囲体２０の第１外表面
の第１及び第２の長手方向縁部及び横方向縁部の全長に
沿って、接着剤２１が塗布される。次に、包囲体２０の
第１外表面に、少な（とも１つのガス入口チューブ４ｏ
を配置しかつ固定する。該ガス入口チューブ４ｏは、コ
ア５４の長手方向軸線と平行になるようにして、包囲体
２０の表面の少なくとも一部に沿って延在している。ま
た、ガス入口チューブ４ｏは、コア５４の回りで包囲体
が螺旋状に巻回されて細胞培養装置が完全に組み立てら
れたとき、包囲体から外方に延びた状態にあり、ガス入
口チューブ４゜の一方の開口端が、端キヤツプヘッダ６
０’のガス入口ポート６６′と容易に連通でき、かつ他
方の開口端が包囲体間空間２９　（第７図）と容易に連
通できるようになっている。包囲体２ｏの第１外表面の
反対側の長手方向縁部には、少なくとも１つのガス出口
チューブ４２が固定されている。

このガス出口チューブ４２も、包囲体２ｏの第１外表面
の少なくとも一部に沿って延在している。

また、該ガス出口チューブ４２は、コア５４の回りで包
囲体が螺旋状に巻回されて細胞培養装置が完全に組み立
てられたとき、包囲体から外方に延びた状態にあり、ガ
ス出口チューブ４２の一方の開口端が、端キャンプヘッ
ダ７０′のガス出口ボート７６’と容易に連通でき、か
つ他方の開口端が包囲体間空間２９と容易に連通できる
ようになっている。次に、前述の、ようにして、メツシ
ュ２３が、包囲体２０の第１外表面上に重ねられ、包囲
体の第１横方向縁部２７がコア５４に接着される。この
実施例におけるコア５４は、ガスを透過しないものであ
り、この点を満たすものであれば任意の材料を使用でき
る。また、コア５４は、螺旋状に巻回される包囲体の支
持体としても機能している。次いで包囲体２０は、前述
の実施例の場合と同様にして螺旋状に巻き付けられる。

但し、この実施例においては、巻き付けを完了したとき
に、包囲体２０の接着剤２１が塗布された第２横方向縁
部２５が、包囲体２０の前回に巻回された層の第２外表
面に接着される点で第１実施例の場合とは異なっている
。この巻回組立体は、以下に説明する第６図及び第７図
に示すように、シェル１６に嵌入することができるが、
嵌入するか否かは任意である。この実施例においては、
シェル１６は、第１実施例の場合と同様に熱収縮性をも
つ熱可塑性スリーブとして構成することができるが、ガ
スを通す必要がないこと及び／又は孔を穿ける必要がな
いことの点において第１実施例とは異なっている。この
実施例においては、シェル１６によって次のこと、すな
わち、細胞培養空間２６内の細胞が、酸素源（該酸素源
は、この実施例においては、チューブ４０により酸素が
供給される包囲体間空間２９である）から約１００〜２
５０ミクロン以内の距離にあることが保証される。

コア５４の回りに包囲体を巻回し、前述のようにしてシ
ェル１６内に嵌入する場合には、第６図に示すように、
コア５４の第１端部に隣接して第１端キヤツプヘッダ６
０′が配置される。このヘッダ６０′の環状肩部すなわ
ちフランジ６２′がシェル１６の外周縁部に固着され、
両者の間に流体シールが形成される。ガス入口ボート６
６′が、細胞培養装置の外部に設けられたポンプ又は圧
縮ガス手段に連結され、細胞培養装置に空気が供給され
る。また、ガス入口ボート６６′は、細胞培養装置の内
部においてガス入口チューブ４０と係合して、該チュー
ブ４０と流体連通しており、空気のようなガスが制限さ
れることなく流れ得るようになっている。イントラキャ
ピラリ入口ボート６４′は、細胞培養装置の外部の栄養
培地供給源又はリザーバに連結され、細胞培養装置の内
部においてブリナムチャンバ６３′と連通ずるようにな
っている。プリナムチャンバ６３′は、ヘッダ６０’と
、コア５４の長手方向軸線及び互いにシールされた包囲
体の各連続巻回層の第１長手方向縁部に対して垂直なコ
ア５４の表面により形成される平面とにより形成されて
いる。ブリナムチャンバ６３′は、包囲体２０のシール
された長手方向縁部からブリナムチャンバ６３′内まで
外方に延在しているキャピラリ２８の第１開口端と連通
している。コア５４の第２端部に隣接して第２端キヤツ
プヘッダ７０′が配置されており、該ヘッダ７０’の環
状肩部すなわちフランジ７２′がシェル１６の外周縁部
に固着されていて、両者の間に流体シールが形成されて
いる。第１実施例の場合と同様に、シェル１６を設けな
い場合には、環状肩部ずなわらフランジ６２′、７２′
を、螺ｈ２状に巻回された包囲体の最外層の外周縁部に
固着することは勿論である。エキストラキャピラリ出口
ボート７８′は、細胞培養装置の内部において、細胞培
養空間２６から細胞及び／又は生成物を除去するための
生成物収集チューブ３２と流体連通している。イントラ
キャピラリ出口ポート７４′は、細胞培養装置内で、ブ
リナムチャンパ７９′と連通している。このブリナムチ
ャンバ７９′は、ヘッダ７０と、コア５４の長手方向軸
線及び互いにシールされた包囲体の各連続巻回層の第２
長手方向縁部に対して垂直なコア５４の表面により形成
される平面とにより形成されていて、該ブリナムチャン
バ７９′内にはキャピラリ２８の第２開口端が延入して
いる。細胞培養装置内において、ガス出口ポート７６′
がガス出口チューブ４２と流体連通していて、細胞培養
装置からガス状廃棄生成物を除去できるようになってい
る。

栄養培地は、第１実施例について前述した方法と実質的
に同じ方法で、細胞培養装置に供給されかつ排出される
。

ガスは、次のようにして、細胞培養装置への流入及び排
出が行われる。第６図に示すように、ガスすなわち空気
は、細胞培養装置の外部に設けられた空気供給ｔＡ（図
示せず）から、ガス入口ポート６６′及びガス入口チュ
ーブ４０を通って細胞培養装置内に流入する。第７図に
示すように、ガスは、チューブ４０から包囲体間ガス空
間２９内に流入し、膜層２２．２４を通って細胞培養空
間２６　（該細胞培養空間２６において酸素が細胞によ
り吸収される）内に拡散する。再び第６図に戻って説明
すると、次に、ガスは、ガス出口チューブ４２及びヘッ
ダ７０′のガス出口ポート７６′（該ガス出口ポート７
６′はガス出口チューブと連通している）を通って細胞
培養装置から排出される。

この実施例においては、ガス入口チューブ４０及びガス
出口チューブ４２がそれぞれ１木のみ示されているが、
ガス入口チューブ４０の数は、ガス出口チューブ４２の
数よりも多い所望の数にすることができる。また、これ
らは、別の方法として、包囲体の第１外表面の対向する
長手方向縁部に設けるのもよい。勿論、ガス入口ボート
６６′及びガス出口ポート７６′は、当業者に知られた
方法により、細胞培養装置の内部においてそれぞれチュ
ーブ４０及び４２と係合するように構成することもでき
る。

この実施例は、細胞培養空間２６内で酸素勾配が生じな
い点で優れており、このため、コア５４の外表面から最
も離れた細胞培養空間２Ｇ内の領域において成長する細
胞が、成長に必要な酸素を欠くことはない。

本発明の」二記両実施例においては、米国特許第４．３
９１，９１２号に開示のように、細胞は、これらの細胞
が最初に中空ファイバの壁及び包囲体の内表面に付着で
きるようにするか、或いは中空ファイバの間で「浮ｉＪ
できるようにすることによって成長することができる。

第８図〜第１１図には、本発明の第３実施例が示されて
いる。この第３実施例は第２実施例と同様であるが、幾
つかの重要な点において第２実施例とは異なっている。

第１の相違点は、第８図に示すように、２つの包囲体８
０．９０が設けられていることである。各包囲体８０．
９０は、少なくとも１つの膜層の４つの縁部の全てに沿
って適当な接着剤を塗布して、ガス透過性の疎水性膜層
２２．２４をそれぞれ半多孔質の親水性膜層８２．９２
に重ねて接着することによって形成され、これにより、
細胞培養空間８５′、９５が、それぞれ膜層２２と８２
との間及び膜層２４と９２との間に形成される。ガス透
過性の疎水性膜層に適した材料としては、上記第１実施
例の説明中に列挙したものがある。一方、半多孔質の親
水性膜層に適した材料としては、上記キャピラリ２８を
作るのに用いる材料がある。細胞接種チューブ３０及び
生成物収集チューブ３２は、前述の２つの実施例につい
て説明したように、包囲体８０．９０内に配置されてい
る。この第３実施例においては、キャピラリが使用され
ていないことに注目すべきである。次いで、膜層２２．
８２；９２．２４の頂部には、前述のようにメツシュ２
３が配置される。

次に、膜層８２と膜層９２とが互いに対面するようにし
て、包囲体９０上に包囲体８０を重ね合わせ、これらを
その両横方向縁部に沿って適当な接着剤で接着する。こ
のとき、それらの長手方向縁部は接着しない状態すなわ
ちシールしない状態にしておく。

第９図に示すように、膜層２２の外表面の第１及び第２
の長平方向及び横方向縁部には適当な接着剤が塗布され
る。次に、第２実施例について説明したように、ガス入
口チューブ４０及びガス出口チューブ４２を、膜層２２
の外表面上に配置して固定する。該膜層２２の第１横方
向縁部が、コア５４の長手方向表面に沿って該コア５４
に取り付けられる。この第３実施例のコア５４は、第２
実施例について説明したコア５４と実質的に同じである
。

上記のようにして互いに組み立てられかつ接着された包
囲体８０．９０は、コア５４の回りに螺旋状に巻き付け
られ、この巻回の完了後に、膜層２２の第２横方向縁部
２５が、包囲体の前回の巻回層の膜層２４の外表面に接
着される。この状態が第１０図に示しである。また、こ
の第３実施例では、螺旋状の包囲体間空間８９及び螺旋
状の包囲体間チャンネル９９が形成され、各包囲体間空
間８９及び包囲体間チャンネル９９には、ガス及び栄養
培地が流れることができる充分な空間を維持すべく、メ
ツシュが収容されている。包囲体間空間８９は、螺旋状
に巻回された隣接膜層２２．２４（これらの横方向縁部
及び長手方向縁部は互いにシールされている）により形
成されている。

一方、包囲体間チャンネル９９は、螺旋状に巻回された
隣接膜層８２．９２　（これらの長手方向縁部はシール
されていないが、横方向縁部はシールされている）によ
り形成されている。

このようにして巻回されたサブアッセンブリは、ジャケ
ットすなわちシェル１６に嵌入して、第２実施例につい
て説明しかつ第１１図に示すように、第１端キヤツプヘ
ッダ６０″及び第２端キヤツプヘッダ７０＃をそれぞれ
シェル１６の第１端部及び第２端部に係合させることが
できるが、このようにサブアッセンブリをシェル１６に
嵌入するか否かは任意である。

栄養培地は、外部の栄養培地供給源から、入口ポート６
４＃を通って細胞培養装置内に流入してブリナムチャン
ハ６３″内に供給される。ブリナムチャンバ６３“は、
第１端キヤ、、プヘッダ６０“と、コア５４の長手方向
軸線及び包囲体８０．９０の各連′ｔＥ巻回層の長手方
向縁部に垂直なコア５４の表面とにより形成されている
。栄養培地は、次いで、包囲体間チャンネル９９　（該
チャンネル９９は、第１０図に示すように、膜層８２．
９２のシールされていない螺旋状の隣接長手方向縁部の
間でブリナムチャンバ６３“と連通している）内に流入
し、それぞれ細胞培養空間８５．９５内に拡散して、該
細胞培養空間８５．９５内で細胞により吸収される。使
用された栄養培地及び水溶性の代謝廃棄生成物は、細胞
培養空間８５．９５からそれぞれ膜層８２．９２を通っ
て包囲体間チャンネル９９内に拡散され、潅流する栄養
培地により第２ブリナムチヤンバ７９“内に運ばれる。

このプリナムチャンバ７９“は、第２端キヤ・ノブヘッ
ダ７０″と、コア５４の長手方向軸線及び包囲体８０．
９０の各連続巻回層の第２長手方向縁部に垂直で、包囲
体間チャンネル９９に連通しているコア５４の表面によ
り形成されている。栄養培地は、プリナムチャンバ７９
“と流体連通している出口ポート７４″を通して、細胞
培養装置から流出される。

ガスすなわち空気は、第１０図及び第１１図に示すよう
にかつ上記第２実施例の場合と実質的に同様に、細胞培
養装置に供給されかつ除去される。

第１１図に示すように、空気は、ガス入口ボート６６″
　（該ガス入口ポート６６″は、細胞培養装置内でガス
入口チューブ４０に連通している）を通って細胞培養装
置内に流入する。第１０図に示すように、ガスは、ガス
入口チューブ４０を通つて包囲体間空間８９内に流入し
、膜層２２．２４を通ってそれぞれ細胞培養空間８５．
９５内に拡散して、細胞により吸収される。ガス状の廃
棄生成物は、それぞれ膜層２２．２４を通って拡散する
ことにより、細胞培養空間８５．９５から包囲体間空間
８９内に排出される。次にガスは、第１１図に示すよう
に、第２端キヤンプへ、ダ７０″のガス出口ボート７６
“と流体連通しているガス出口チューブ４２を通して細
胞培養装置から排出される。第１１図には、ガス入口チ
ューブ４０及びガス出口チューブ４２が各１本のみ示さ
れているが、これは、それぞれ複数のガス入口チューブ
４０及びガス出口チューブ４２が同一平面内にあるから
である。

従って、この第３実施例では、キャピラリを使用するこ
とな（して、栄養培地及びガスを別々に細胞に供給及び
除去することができる。

以上説明した３つの実施例は、次のように改変すること
ができる。細胞培養空間内での細胞が付着できる表面積
を増大させるため、マイクロキャリヤのような約２００
〜４００ミクロンの直径をもつ正に荷電した任意の無毒
性粒子、網状ポリウレタンフォーム又はシリカ粒子を細
胞培養空間内に添加して、包囲体を組み立てたときに細
胞培養空間内に閉じ込められるようにする。

本発明の細胞培養装置内で、例えば両生類の細胞、哺乳
類の細胞及びトリの細胞等のような非常に多種類の動物
の細胞（特に補乳類の細胞）を培養することができる。

これらの細胞の例として、ヒトの肺の繊維芽細胞、アカ
ゲザルの腎細胞、ベロ（ｖｅｒｏ）細胞、ＭＤＣＫｉ、
［［Ｉ胞、チャイニーズハムスターの卵巣細胞、ヒナト
リの繊維芽細胞、マウスの胚結節細胞及びベビーハムス
ターの腎細胞等がある。本発明の細胞培養装置は上記の
動物細胞の培養に特に有効であるが、バクテリア細胞、
昆虫の細胞及び植物の細胞の培養にも適用することがで
きる。

また、本発明の細胞培養装置には、イーグルの基本培地
、ダルベツコの修飾最少必須培地（ＭＥＭ）、適当な栄
養素で強化したアールの又はバンクの培養用塩頚熔液（
ハンクス液）、ウシ胎児血清、及び他の物質等の任意の
慣用的な栄養培地を使用することができる。

本発明の上記方法により細胞に酸素のようなガスを供給
することにより、細胞をより経済的に成長させることが
でき、また、本発明の装置は従来の装置に比べ、細胞へ
の酸素の供給量を大幅に増大させることができるので、
細胞及び／又は細胞生成物の収泄を増大させることがで
きる。例えば、空気で平衡された水性栄養培地は、１リ
ツトルにつき３７℃、７６０ｍｍ　ｆｉｇの酸素を僅か
４．５　ｍｌ運ぶことができるに過ぎないのに対して、
同一条件下での空気は、■リットルにつき２０９ｍ１の
酸素を運ぶことができる。従って、１リツトルの空気は
、１リツトルの水に比べ、少なくとも４６倍（２０９／
４．５倍）の酸素を利用することができる。その上、空
気のようなガスは、（１意の所与の圧力において、水よ
りも粘度が非常に小さいため、一定時開光りに多量の空
気を細胞培養装置に供給でき、このため、大きな酸素勾
配を維持することができる。従って、本発明の細胞培養
装置によれば、従来の細胞培養装置により得られる細胞
及び／又は細胞生成物の収量の少なくとも１０〜４６倍
の収量を得ることができる。また、曝気されていない培
地の流量を、細胞培養装置の１時間／１平方メートル当
り１００〜１，０００　ｍｌのオーダに減少させること
ができる。既存の細胞培養装置は、細胞の成長に必要な
量の酸素を供給するのに、装置の１分／１平方メートル
当り５００ｍ１のオーダの栄養培地で作動することに注
目すべきである。

本発明の細胞培養装置によれば、栄養培地の流量をこの
ように低減できること及び内圧もそれに比例して低下で
きることから、容易に産業上のスケールアップを図るこ
とができる。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、当業
者には、本発明の精神及び範囲を逸脱することなくして
、上記実施例の形状及び細部を変更できることは明らか
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る細胞培養装置の組
み立てられた状態を示す斜視図である。第２図は、第１図の２−２′線に沿う横断面図である。第３図は、本発明の第１実施例に係る細胞培養装置の分
解した状態を示す斜視図である。第４図は、本発明の第１実施例に係る細胞培養装置の縦
断面図である。第５図は、本発明の第２実施例に係る細胞培養装置の分
解した状態を示す斜視図である。第６図は、本発明の第２実施例に係る細胞培養装置の縦
断面図である。第７図は、本発明の第２実施例に係る細胞培養装置の第
２図と同様な横断面図である。第８図は、本発明の第３実施例に係る細胞培養装置の一
部を示す斜視図である。第９図は、本発明の第３実施例に係る細胞培養装置の分
解した状態を示す斜視図である。第１０図は、本発明の第３実施例に係る細胞培養装置の
構成を示す第２図と同様な横断面図である。第１１図は、本発明の第３実施例に係る細胞培養装置の
縦断面図である。１２・・・細胞培養装置、１４・・・シェル（ジャケット）、２０・・・細胞培養装置（包囲体）、２２・・・第１膜層、　　　　　２３・・・メッシュ、
２４・・・第２膜層、　　　　２６・・・細胞培養空間
、２８・・・キャピラリ　（中空ファイバ）、２９・・
・包囲体間空間、３０・・・入口チューブ（細胞接種チューブ）、３２・
・・出口チューブ（生成物収集チューブ）、４０・・・
ガス入口チューブ、４２・・・ガス出口チューブ５０．５４・・・コア、６０・・・第１端キヤツプヘッダ、６３・・・プリナムチャンバ、６４・・・イントラキャピラリ入口ボート、６６・・・
ガス入口ボート、６７・・・補助ヘッダ、６８・・・エキストラキャピラリ入口ボート、７０・・
・第２端キヤツプへ、ダ、７４・・・イントラキャピラリ出口ポート、７７・・・
プラグ、７８・・・エギストラキャピラリ出ロボート、７９・・
・ブリナムチャンハ。図面の、９Ｃ（内容に変更なし）〜）

Claims

【特許請求の範囲】（１）（ａ）第１外表面及び第２外表面を備えた少なく
とも１つの包囲体を有しており、該包囲体が第１膜層と
第２膜層とを備えており、第１膜層が、両膜層のそれぞ
れ第１及び第２の横方向縁部及び長手方向縁部に沿って
第２膜層にシールされていて、両膜層の間に細胞培養空
間を形成しており、（ｂ）細胞培養空間に栄養培地を供給する第１供給手段
と、（ｃ）細胞培養空間に細胞を供給する第２供給手段と、（ｄ）細胞培養空間にガスを供給する第３供給手段と、（ｅ）長手方向の軸線を備えた長いコアとを有しており
、該コアには、前記長手方向軸線に平行に前記包囲体の
第１横方向縁部が取り付けられており、前記コアの回り
には、前記包囲体の長手方向縁部がコアの長手方向軸線
に対して垂直な２つの平面内に配置されるようにして、
前記包囲体が螺旋状に巻き付けられており、（ｆ）少なくとも１つの包囲体の第１外表面の両長手方
向縁部の全長に沿って接着手段が設けられていて、前記
包囲体が前記コアの回りに螺旋状に巻き付けられるとき
に、前記第１外表面の長手方向縁部がコアに固着され、
次に包囲体の前回の巻回層の第２外表面に固着されるよ
うになっており、（ｇ）細胞培養空間から液体代謝廃棄生成物を除去する
第１除去手段と、（ｈ）細胞培養装置から細胞及び／又は細胞生成物を除
去する第２除去手段と、（ｉ）細胞培養空間からガス状の廃棄生成物を除去する
第３除去手段と、（ｊ）前記コアの第１端部に隣接して配置されておりか
つ前記供給手段に連通している入口手段を備えている第
１端ヘッダ手段と、（ｋ）前記コアの第２端部に隣接して配置されておりか
つ少なくとも１つの前記除去手段に連通している出口手
段を備えている第２端ヘッダ手段とを更に有しているこ
とを特徴とする細胞培養装置。（２）前記包囲体を構成する前記第１膜層及び第２膜層
が、多孔質で、実質的にガスを透過することはできるが
細胞及び液体は透過できないことを特徴とする請求項１
に記載の細胞培養装置。（３）前記膜層の孔サイズが、約０．０２〜０．４ミク
ロンであることを特徴とする請求項２に記載の細胞培養
装置。（４）前記各膜層が、医療用シリコーンで形成されてい
ることを特徴とする請求項２に記載の細胞培養装置。（５）前記各膜層の厚さが、約０．１２５〜０．２５０
ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の細胞培養
装置。（６）前記包囲体が、前記コアの回りに複数の包囲体の
層を螺旋状に巻き付けることができる、コアの外周に対
する長さを有していることを特徴とする請求項１に記載
の細胞培養装置。（７）前記第１供給手段及び前記第１除去手段が複数の
キャピラリで構成されており、該キャピラリが、前記包
囲体内に配置された液体透過性の壁と、前記包囲体の前
記長手方向縁部の間から外方に延びている開口端とを備
えていて、前記キャピラリがそれらの壁を通してのみ前
記細胞培養空間と連通していることを特徴とする請求項
２に記載の細胞培養装置。（８）前記キャピラリが、互いに実質的に等間隔を隔て
て平行に配置されていることを特徴とする請求項７に記
載の細胞培養装置。（９）前記キャピラリが、互いに約１００〜１，０００
ミクロンの間隔を隔てて配置されていることを特徴とす
る請求項８に記載の細胞培養装置。（１０）前記第２供給手段が、前記包囲体の前記第１長
手方向縁部の間に配置されておりかつ前記細胞培養空間
内に突出している少なくとも１つのチューブ手段を備え
ていて、該チューブ手段の第１端部が前記細胞培養空間
と連通しており、かつ前記チューブ手段の第２端部が前
記第１端ヘッダ手段の入口手段と連通していることを特
徴とする請求項１に記載の細胞培養装置。（１１）前記コアがガスを透過できることを特徴とする
請求項７に記載の細胞培養装置。（１２）前記コアが中
空材料で作られていて、該中空材料の外周面には孔が穿
けられていることを特徴とする請求項１１に記載の細胞
培養装置。（１３）前記第３供給手段の第１端部が前記コアと係合
し該コアに対して流体気密シールを形成していて、ガス
を前記コアに流入させることができるようになっており
、前記第３供給手段が前記第１端ヘッダ手段の前記入口
手段にも連通していることを特徴とする請求項１１に記
載の細胞培養装置。（１４）前記コアの第１端部とは反対側の第２端部がシ
ール手段によりシールされていて、前記第２端部からの
ガスの逃散を防止していることを特徴とする請求項１１
に記載の細胞培養装置。（１５）前記第３除去手段が、前記包囲体の前記第２横
方向縁部と、前記包囲体の前回の巻回層の前記外表面で
あって、ガス状の廃棄生成物が通って前記細胞培養装置
から排出される前記外表面とにより形成された開口部で
あることを特徴とする請求項１１に記載の細胞培養装置
。（１６）前記第２除去手段が、前記包囲体の前記第２長
手方向縁部の間に配置されておりかつ前記細胞培養空間
内に突出している少なくとも１つのチューブ手段を備え
ていて、該チューブ手段の第１端部が前記細胞培養空間
と連通しており、かつ前記チューブ手段の第２端部が前
記第２端ヘッダ手段の出口手段と連通していることを特
徴とする請求項１に記載の細胞培養装置。（１７）前記接着手段が更に、前記包囲体の前記第１外
表面の前記第２横方向縁部の全長に沿って設けられてお
り、前記第２横方向縁部が前記包囲体の前回の巻回層の
前記第２外表面に固着されていることを特徴とする請求
項１に記載の細胞培養装置。（１８）前記コアがガスを透過しないことを特徴とする
請求項１７に記載の細胞培養装置。（１９）前記第３供給手段が、少なくとも１つの包囲体
の前記第１外表面に固定された少なくとも１つのチュー
ブ手段で構成されており、該チューブ手段が、前記コア
の前記長手方向軸線に対して平行になるように前記第１
外表面の少なくとも一部に沿って延在しており、前記チ
ューブ手段が、前記包囲体から外方にも延在していて、
前記第１端ヘッダ手段の前記入口手段に連通しているこ
とを特徴とする請求項１７に記載の細胞培養装置。（２０）前記第３除去手段が、少なくとも１つの包囲体
の前記第１外表面に固定された少なくとも１つのチュー
ブ手段で構成されており、該チューブ手段が、前記第１
外表面の少なくとも一部に沿って延在しており、前記チ
ューブ手段が、前記包囲体から外方にも延在していて、
前記第２端ヘッダ手段の前記出口手段に連通しているこ
とを特徴とする請求項１７に記載の細胞培養装置。（２１）前記第１供給手段及び前記第１除去手段が前記
包囲体内に配置された複数の中空ファイバで構成されて
おり、該中空ファイバの開口端が、前記包囲体の前記シ
ールされた長手方向縁部の間から外方に延在していて、
前記キャピラリがそれらの壁を通してのみ前記細胞培養
空間に連通していることを特徴とする請求項１７に記載
の細胞培養装置。（２２）前記コアの長手方向軸線及び前記螺旋状に巻回
された包囲体の前記第１長手方向縁部に垂直な前記コア
の表面と前記第１端ヘッダ手段とにより形成された平面
が、前記キャピラリの開口端に連通している第１プリナ
ムチャンバを形成していることを特徴とする請求項１７
に記載の細胞培養装置。（２３）前記コアの長手方向軸線及び前記螺旋状に巻回
された包囲体の前記第２長手方向縁部に垂直な前記コア
の表面と前記第２端ヘッダ手段とにより形成された平面
が、前記キャピラリの開口端に連通している第２プリナ
ムチャンバを形成していることを特徴とする請求項１７
に記載の細胞培養装置。（２４）前記細胞培養装置が、実質的に等しい寸法をも
つ２つの包囲体で構成されており、これらの２つの包囲
体の各々が、半多孔質の親水性膜層上にガスを透過でき
る疎水性膜層を重ねてこれらの両膜層の間に細胞培養空
間を形成すべく第１及び第２の横方向及び長手方向縁部
に沿って接着することにより形成されており、第１包囲
体の親水性膜層が第２包囲体の親水性膜層に対面するよ
うにして前記第１包囲体が前記第２包囲体上に重ねられ
て、第１及び第２の横方向縁部に沿って前記第２包囲体
に接着されていることを特徴とする請求項１７に記載の
細胞培養装置。（２５）前記親水性膜層が、再生酢酸セルロースで作ら
れていることを特徴とする請求項２４に記載の細胞培養
装置。（２６）前記第１供給手段及び前記第１除去手段が、前
記２つの包囲体の間に形成された螺旋状に延在するチャ
ンネルで構成されていて、栄養培地が、前記第１及び第
２のシールされていない長手方向縁部の間から前記チャ
ンネルを通って流れることができることを特徴とする請
求項２４に記載の細胞培養装置。（２７）前記第３供給手段及び前記第３除去手段が、前
記２つの包囲体の一方の、ガスを透過できる疎水性膜層
の外表面に固定されていることを特徴とする請求項２４
に記載の細胞培養装置。（２８）前記少なくとも１つの包囲体の少なくとも１つ
の膜層の頂部にはメッシュが配置されていることを特徴
とする請求項１に記載の細胞培養装置。（２９）前記メッシュが不織プラスチックスクリーンで
構成されていることを特徴とする請求項２８に記載の細
胞培養装置。（３０）螺旋状に巻回された包囲体の最外層がシェル手
段内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載
の細胞培養装置。（３１）前記シェルが、熱収縮性の熱可塑性スリーブで
構成されていることを特徴とする請求項３０に記載の細
胞培養装置。（３２）前記細胞培養装置が、実質的にガスを透過でき
るシェル手段及び／又は孔の穿いたシェル手段の中に配
置されていることを特徴とする請求項１１に記載の細胞
培養装置。