JPH0310677A - 培養バッグ - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、培養バッグ、特に、細胞と培養液とを入れて
細胞培養を行うための培養バッグに関する。

〔従来の技術］ たとえば、癌患者に関する治療法として、ＬＡＫまたは
ＣＴＬ　（Ｃｙｔｏ　　Ｔｏｘｉｃ　　Ｌｙｍｐｈｏｃ
ｙｔｅ）療法が知られている。この治療法は、癌患者か
らリンパ球を取り出し、体外でリンパ球に対し刺激して
活性を与え、癌に対し特異的に作用するリンパ球を得、
そのリンパ球によって癌の治療を行うものである。

上述のＬＡＫまたはＣＴＬを培養する際には、グルコー
スや無機物質等の低分子を含む基本培地と、血清、ＩＬ
２及び癌抗原とを用いる。この場合、基本培地は低価で
あるが、血清やＩＬ２は極めて高価である。従って、後
者の高価な物質を出来るだけ有効に使用することが、Ｌ
ＡＫまたはＣＴＬ療法において望まれる。

そこで、上述のようなリンパ球を培養する際には、外側
の樹脂バッグと、その樹脂バッグ内に収納された隔膜バ
ッグとを備えた培養バッグが使用される。樹脂バッグ内
には基本培地が収納されており、隔膜バッグ内にはリン
パ球またはＴＩＬの他に血清やＩＬ２等が収納されてい
る。なお、基本培地は隔膜バッグを構成する隔膜を通過
し得る。

かかる培養ハングでは、揺動させられるとともに、培養
バッグ内の基本培地が適宜入れ換えられる。これによっ
て、隔膜バッグ内で細胞が増殖する。

隔膜バッグ内での増殖状況をみる際には、隔膜バッグ内
に注射針を射し込んで適宜サンプリングを行い、得られ
たサンプルの細胞を染色し、顕微鏡で観察することによ
って細胞の増殖状況をモニタしている。

〔発明が解決しようとする課題］ 前記従来の構成では、細胞密度を測定するために、注射
器を用いて細胞を逐次取り出す必要があるので、作業が
煩雑であり、しかも雑菌混入の危険を伴う。また、その
構成では連続的なモニタを行うことはできない。

本発明の目的は、細胞密度の測定が容易で、注射針によ
る雑菌混入の危険がなく、しかも連続的なモニタを行う
ことが可能な培養バッグを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る培養バッグは、細胞と培養液とを入れて細
胞培養を行うためのバッグである。このバッグは、細胞
と培養液とを収容するための袋状のバッグ本体と、バッ
グ本体内に配置され、バッグ本体内の細胞密度を光学的
に検出するための光学センサとを備えている。

（作用〕 本発明に係る培養バッグでは、バッグ本体内に配置され
た光学センサによって、バッグ本体内の光学密度を光学
的に検出する。このため、培養バッグに注射針を射し込
む必要がなくなり、細胞密度の検出が容易となる。また
、注射針による雑菌混入の危険性もない。しかも、光学
センサにより細胞密度の連続的なモニタリングが可能で
ある。

［実施例］ まず、本発明に係る培養ハングを採用した細胞培養装置
の概略を第１図に示す。この細胞培養装置は、培養室１
１と、培養室１１に隣接して配置された培地調整槽１２
と、培地調整槽に連結された新鮮培地タンク１３と、培
養室１１の培養液排出側に連結された回収培地タンク１
４とを主として有している。

培養室１１は、温度制御可能なりリーンベンチタイプの
ものであり、たとえば３７°Ｃに培養部１６内の温度が
設定されている。培養部１６内には、図示しないフィル
ターを通過してきた浄化空気が僅かな高圧状態で導入さ
れており、これによって培養部１６内は無菌状態に維持
されている。また、培養室１１は揺動装置（後に詳述す
る）を有しており、培養部１６内に配置された複数の培
養バッグ１７が揺動され得るようになっている。

培養ハング１７は、第２図及び第３図に示すように、可
撓性樹脂（たとえば塩化ビニル）からなる袋状の樹脂バ
ッグ１８と、樹脂バッグ１８内に収納されたたとえば再
生セルロースからなる隔膜バッグ１９とを備えている。

隔膜バッグ１９の材質としては、分隔条件に応じて、メ
ンブレン膜限外濾過膜、逆浸透膜等を適宜使用すること
ができる。

樹脂バッグエ８の１辺には、その中央部に培地導入口２
０と培地排出口２１とが形成されている。

バッグ１８内において、培地導入口２０及び培地排出口
２１の両端は、互いに離れる方向に屈曲しており、その
先端部に開口が設けられている。これによって、培地導
入口２０から導入され培地排出口２１から排出される液
体培地は、樹脂バッグ１８内で充分に循環し得るように
なっている。なお、隔膜バッグ１９には、第２図に示す
ように紐２２が固定されている。紐２２の先端は、樹脂
バッグ１８側に固定されており、これによって隔膜バッ
グ１９が樹脂バッグ１８内の概ね中央に配置されるよう
になっている。

隔膜バッグ１９の培地導入口２０と反対側の端部には、
隔膜バング１９用の出入口２４が固定されている。出入
口２４の先端部は、樹脂バッグ１８を貫通して外部に導
出されている。また、隔膜バッグ１９内には光学センサ
２５が配置されている。光学センサ２５には、第４図に
示すように、１対の光ファイバー２６．２７が接続され
ている。

光ファイバー２６．２７は、たとえばガラスやアクリル
から構成されている。第３図に示すように、光ファイバ
ー２６．２７は隔膜バッグ１９内から出入口２４内を通
過し、外部に導出されている。

第５図に示すように、光学センサ２５は、断面が概ねコ
字状に形成された部材である。光学センサ２５は、断面
が概ねコ字状に形成されたファイバー支持材２８と、フ
ァイバー支持材２８を外部から覆うプラスチックモール
ド２９とを備えている。ファイバー支持材２８内に形成
された１対の平行な孔内には、光ファイバー２６．２７
の各端部が挿入・固定されている。ファイバー支持材２
８のアーム部分の端部には、１対の全反射プリズム３０
．３１が配置されている。このプリズム３０．３１に代
えてミラーが配置されていてもよい。

光フアイバー２７内を通過してきた光は、プリズム３１
でプリズム３０側に直角に屈曲し、再びプリズム３０内
で直角に屈曲して光フアイバー２６内に導かれるように
なっている。プリズム３０゜３１の間隔は、たとえば約
２嘘である。

第６図に示すように、光学センサ２５から導出された光
ファイバー２６．２７は、光コネクタ３３を介して受光
装置３４及び発光装置３５にそれぞれ接続されている。

受光装置３４及び発光装置３５は、ＣＰＵを含むマイク
ロコンピュータを備えた制御部３６に接続されている。

制御部３６には、さらに演算結果を表示するためのＣＲ
Ｔ等からなる表示部３７が接続されている。

なお、光学センサ２５は各培養バッグ１７ごとに設けら
れており、したがって制御部３６に接続された受光装置
３４及び発光装？＆３５もそれに対応して設けられてい
る。

第１図において、培地調整槽１２には、各培養バッグ１
７の培地導入口２０に連結された培地導入パイプ７３が
接続されている。培養室ｌｌ内において各培地導入パイ
プ７３の途中には、扱きポンプ７４がそれぞれ設置され
ており、この扱きポンプ７４によって培地調整槽１２か
ら培養バッグ１７へ培養液が搬送されるようになってい
る。培地調整槽１２内には、培養バッグ１７に供給する
ための基本培地７５が貯留されている。なお、基本培地
７５の状態を検知するため、培地調整槽１２には、温度
センサ、ｐＨセンサ、ＤＯセンサ及びグルコースセンサ
等の種々のセンサが設けられている（図示せず）。培地
調整槽１２には、また、新鮮培地タンク１３がパイプ８
０を介して連結されている。パイプ８０は、途中に扱き
ポンプ８１を有しており、これによって新鮮培地タンク
１３から新鮮な基本培地が培地調整槽１２に供給され得
るようになっている。

回収培地タンク１４には、培養バッグ１７の培地排出口
２１にそれぞれ連結された培地排出パイプ８２が連結さ
れている。培地排出パイプ８２の途中には、汲きポンプ
７４が設けられており、これによって培養ハソグ１７か
ら回収培地タンク１４へ基本培地が搬送され得るように
なっている。

培養室１１内に設けられた培養バッグ揺動機構３９では
、第２図に示すように、培養部１６の床面４０に、角度
θに首を振った回転軸４１が回転自在に支持されている
。回転軸４１の床面４０から下方に突出した部分には、
傘歯車４２が固定されている。傘歯車４２には、モータ
４３の出力軸に固定された傘歯車４４が噛み合っている
。傘歯車４２の下方において、回転軸４１には第７図に
示すようなカム４５が固定されている。カム４５は、そ
の外周面４６が回転軸４１と同心に形成されている。外
周面４６の一部分には、内周側に窪んだ切欠き４７が形
成されている。また、外周面４６には、マイクロスイッ
チ４８の端子４９が当接しており、端子４９が切欠き４
７を含む外周面４６に常時弾性的に当接するようになっ
ている。

なお、マイクロスイッチ４８は、端子４９が第７図に示
すように切欠き４７内に配置されている間のみ接続状態
となるように設定されている。

前記回転軸４１の上端部は、クランク状に屈曲して、培
養バッグ台支持部５０となっている。支持部５０の中心
線０．−０．は、回転軸４１の回転中心０２−０□に対
して角度θだけ傾いている。

支持部５０の上端外周部には、ボールヘアリング５１を
介して培養バッグ台５２が回転自在に支持されている。

培養バッグ台５２の上端面のコーナーには、第３図に示
すように、培養バッグ固定部材５３がそれぞれ設けられ
ている。培養バッグ台５２上には、上述の培養バッグ１
７が載置されるようになっており、培養バッグ１７のコ
ーナーが固定部材５３により培養バッグ台５２に固定さ
れる。なお、培養バッグ１７の培地導入口２０及び培地
排出口２１は、第２図の右側に配置される。

一方、培養バッグ台５２の右側部下端には、下方に突出
するブラケット５４が設けられている。

ブラケット５４には、培養バッグ台５２０回転を阻止す
るだめの回転阻止機構５５が連結されている。回転阻止
機構５５は、第８図に示すように、横方向のビン５６を
介してブラケット５４に回転自在に支持されたレバー５
７と、床面４０に固定された１対のガイド板５８を主と
して有している。

レバー５７の下端には、ガイド板５８に挾まれた状態で
横方向に伸びる摺動部材５９が設けられている。ガイド
板５８のレバー５７に対応する位置には、切欠き６０が
設けられており、これによって摺動部材５９を中心とし
たレバー５７の回動がガイド板５８により阻止されない
ようになっている。

なお、培地ｊ周整槽１２に設けられた温度センサ等のセ
ンザ類、扱きポンプ７４，８１、マイクロスイッチ４８
、モータ４３等も制御部３６（第６図）に接続されてお
り、センサやスイッチからの信号に基づいてポンプやモ
ータが駆動制御されるようになっている。

次に、上述の実施例の使用方法及びその動作を説明する
。

第１図の状態では、培養室１１内に培養バ・ング１７が
４個配置されている。培養バッグ１７の隔膜バッグ１９
内には、たとえば癌患者のＴセル（リンパ球）や高価な
血清、ＩＬ２等が収納されている。一方、培地導入口２
０から基本培地が樹脂バッグ１８内に導入される。樹脂
バッグ１８内に導入された基本培地は、隔膜バッグ１９
の隔壁を通過してバッグ１９内に入り、細胞の養分とし
て使用される。また、隔膜バッグ１９内で生じた老廃物
質は、隔壁を通り樹脂バッグ１８内に排出される。この
隔膜を通じた物質交換は、濃度勾配による拡散現象に基
づいて行われる。樹脂バッグ１８内の基本培地は、培地
排出口２１を通じて回収培地タンク１４に排出される。

一方、培地調整槽１２内では、種々のセンサによる検出
結果に基づいて基本培地の状態が制御される。また、必
要に応じ、新鮮培地タンク１３から新鮮な基本培地が培
地調整槽１２内に導入される。所定の状態に制御された
基本培地は、パイプ７３を通じて培養バッグ１７内に導
入される。

このように、培養バッグ１７内の基本培地は、自動的に
循環させられるので、培養バッグ１７内の基本培地を人
手によって入れ換える必要はない。

一方、培養室ｌｌ内では、揺動機構３９により培養ハン
グ１７が揺動させられる。モータ４３が回転すると回転
軸４１が回転する。このとき、支持部５０は回転軸４１
に対して傾いているので、両者の中心線の交点を中心と
して、培養バッグ台５２が揺動する。このとき、培養バ
ッグ台５２の揺動に応してレバー５７が駆動されるが、
レバー５７はガイド板５８内に保持された状態に維持さ
れる。この結果、回転軸４１が回転したとしても培養バ
ッグ台５２は回転しないので、回転軸４１の回転にした
がって培養バッグ台５２は揺動のみを繰り返すことにな
る。一方、回転軸４１が回転するとカム４５も回転する
ので、その回転に応じてマイクロスイッチ４８がＯＮ・
ＯＦＦする。マイクロスイッチ４８の端子４９が切欠き
４７内に入す込み、マイクロスイッチ４８がＯＮ状態に
なると、制御部３６による制御に基づいて扱きポンプ７
４が駆動される。これにより、樹脂バッグ１８内にバイ
ブ７３を通じて新鮮培地が導入されるとともに、培地排
出バイブ８２を通じて古い培地が排出される。このとき
、第３図に示すように、培地導入口２０と培地排出口２
１との先端部が互いに離れる方向に屈曲しているので、
樹脂バッグ１８内での培地交換は効率良く行われる。こ
の扱きポンプ７４の動作時には、培養バッグ台５２の口
２０．２１側が下方に配置された状態にある。

したがって、培養バッグ１７内の気体部分が培地導入口
２０及び培地排出口２１側にあるときに、扱きポンプ２
４が作動してしまうことがない。すなわち、マイクロス
イッチ４８のＯＮ・ＯＦＦに１司期して扱きポンプ７４
が動作するので、培養バング１７内の液体培地のみが循
環するように制御される。

上述のような培地の交換及び培養バッグエフの揺動がな
されつつ、隔膜バッグ１９内に収納された細胞が増殖す
る。この増殖の程度は、光学センナ２５により検出され
る。

光学センサ２５では、発光装置３５からの光が第５図に
示すように光フアイバー２′７内を通り、プリズム３０
側に直角に屈曲させられ、プリズム３０内に導かれる。

このプリズム３１とプリズム３０との間において、光は
隔膜バッグ１９内の培地を通過することになる。プリズ
ム３０で、光は再び直角に屈曲して光フアイバー２６内
に導かれる。そして、光は受光装置３４に導かれる。細
胞密度が大きくなると、プリズム３０とプリズム３１と
の間の光路が遮られ、光が散乱する。この現象に基づき
、センサ出力と細胞密度との関係は第９図に示すような
１対１の関係にある。したがって、光学センサ２５から
の出力を読み取るごとにより、細胞密度を演算すること
ができる。光学センサ２５からの出力変化に基づいて制
御部３６において演算された細胞密度は、表示部３７に
よって表示される。作業者は、表示部３７における表示
に基づいて逐次細胞密度をモニタリングすることができ
る。このモニタリングの結果、細胞密度が充分高くなれ
ば、装置を停止させて隔膜バング１９から所望の細胞を
取り出す。

（発明の効果］ 本発明に係る培養バッグによれば、ハング本体内に光学
センサを設けたので、培養バッグ内の細胞密度を注射器
等を用いて検出する必要がなくなり、細胞密度の測定が
簡単になる。また、注射器等用いた場合に生じる雑菌混
入の危険性が解消される。さらに、本発明によれば連続
的にモニタリングすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を採用した細胞培養装置の概
略構成図、第２図はその揺動機構の一部切欠き側面部分
図、第３図は第２図の■矢視図、第４図は光学センサの
斜視図、第５図は光学センサの縦断面図、第６図はその
制御部の概略ブロンク図、第７図は第２図の■−■断面
図、第８図は第２図の■矢視部分図、第９図はセンサ出
力と細胞密度との関係を示すグラフである。 １７・・・培養バッグ、１８・・・樹脂バッグ、１９・
・・隔膜ハング、２５・・・光学センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）細胞と培養液とを入れて細胞培養を行うための培
   養バッグであって、 細胞と培養液とを収容するための袋状のバッグ本体と、 前記バッグ本体内に配置され、前記バッグ本体内の細胞
   密度を光学的に検出するための光学センサと、 を備えた培養バッグ。