(57)【要約】【課題】  使用者が、被培養物を培養袋から取り出すことなく、培養袋内で被培養物を培養しつつ、被培養物の培養状態を外から観察することができる培養袋を提供する。【解決手段】  被培養物を含む培養液８を内部に収容でき、プラスチック材料により形成された袋本体１１と、袋本体１１に形成された窓部２０と、を備える培養袋１０であって、窓部２０が、袋本体１１より透明であることにより、上記課題を解決することができた。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被培養物を含む培養液を内部に収容でき、プラスチック材料により形成された袋本体と、
前記袋本体に形成された窓部と、を備える培養袋であって、
前記窓部が、前記袋本体より透明であることを特徴とする培養袋。
【請求項２】
前記窓部が、透明フィルムで形成されていることを特徴とする請求項１記載の培養袋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞や微生物等の被培養物を含む培養液を収容して、被培養物を培養する培養袋に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医薬品産業の大部分を占める新薬市場の主流は、低分子医薬品からバイオ医薬品へ移行している。このバイオ医薬品の生産には、微生物、細胞等の被培養物を大量に培養する培養法が用いられている。
【０００３】
培養法には、従来から培養袋を有する培養システムが用いられてきた。この培養袋には細胞や微生物等の被培養物を含む培養液が収容され、撹拌器によって培養液が撹拌される。このようにして、細胞や微生物等の被培養物の培養が行われるようになっている。
【０００４】
例えば、特許文献１に示す培養システムにおいては、使い捨ての培養袋がタンクに取り付けられている。この培養袋は、可撓性、不透水性で強度が高く、折り畳み可能な材料から構成される。この培養袋の材料は、例えば、低密度ポリエチレン又は他のポリマーシートの単層または２つ以上の層から構成される。更に、培養袋に酸素の遮断が求められる場合、アルミニウム箔等の中間層を積層することが開示されている。
【０００５】
例えば、特許文献２に示す培養システムにおいては、地下水中の嫌気性微生物の培養試験を行うための可撓性培養袋として、中間層にアルミニウム箔を積層する積層材が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９８６６５９号明細書
【特許文献２】特許第４５７００３２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に示す培養袋の材料が、透明なフィルムを積層した積層フィルムを備えると、フィルムの屈折率の違いにより、半透明になる場合がある。また、フィルムの層間を接着材で接着した積層フィルムを用いると、フィルム層と接着材層との屈折率の違いや界面の状態により、積層フィルムが半透明になることがある。また、アルミニウム箔等を積層した積層フィルムから構成されると、半透明または不透明となる。上記の半透明フィルムは、可視光の透過率や界面の状態が１０％〜９０％であるフィルムをいう。このため、このような半透明または不透明な積層フィルムを備えた袋本体を用いて培養袋を製造すると、培養袋内の培養状態を外から観察しにくくなるという問題がある。
【０００８】
ところで、従来より、培養袋においては、培養液中の被培養物の培養状態を把握するために、一定時間ごとに培養袋より少量抜き出して、被培養物の培養状態を観察することが一般に行われている。
【０００９】
しかしながら、従来の培養袋は、培養中の培養液を培養袋のポート部よりシリンジ等で少量抜き出す際、培養液に異物混入の恐れがあり、異物混入に十分に注意を払いながら、サンプリングの作業を行わなければならない。
【００１０】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、使用者が、被培養物を培養袋から取り出すことなく、培養袋内で被培養物を培養しつつ、被培養物の培養状態を外から観察することができる培養袋を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、被培養物を含む培養液を内部に収容でき、プラスチック材料により形成された袋本体と、前記袋本体に形成された窓部と、を備える培養袋であって、前記窓部が、前記袋本体より透明であることを特徴とする。前記の窓部は、透明フィルムで形成されているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、使用者が、被培養物を培養袋から取り出すことなく、培養袋内で被培養物を培養しつつ、透明な窓部から被培養物の培養状態を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態による培養液を収容した培養袋を示す概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における窓部付近の概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態による培養袋が取り付けられる培養システムの概略構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００１５】
〔培養袋〕
まず、図１を用いて、本実施の形態における培養袋１０について説明する。
図１に示すように、培養袋１０は、袋本体１１と、袋本体１１内に回転自在に設けられ、培養液８を撹拌する撹拌器３０とを備えている。培養袋１０は、細胞、微生物、菌等の被培養物を含む培養液を収容して被培養物を培養するためのものである。
撹拌器３０は、袋本体１１の上下方向に延びる回転シャフト３１と、回転シャフト３１に設けられた撹拌用羽根３２を有している。このうち、回転シャフト３１の上端部及び下端部は、袋本体１１に回転自在に支持されている。すなわち、袋本体１１の上面フィルム１４には、回転シャフト３１の上端部を回転自在に支持する上側軸受部４０が設けられ、袋本体１１の下面フィルム１５には、回転シャフト３１の下端部を回転自在に支持する下側軸受部４１が設けられている。撹拌器３０の回転シャフト３１の上端部には、上述した培養システム１の撹拌駆動装置６から磁気カップリング方式で駆動力が伝達されるようになっている。このようにして、撹拌駆動装置６によって、攪拌器３０の回転シャフト３１および撹拌用羽根３２が回転するようになっている。撹拌器３０は、例えば、回転シャフト３１の先端と中間のいずれか一方または両方に撹拌用羽根３２を撹拌用羽根の固定部材３３により固定して設けることができる。
袋本体１１の上面フィルム１４には、培養液８を注入する培養液注入部５０が設けられている。この培養液注入部５０には、培養システム１の図示しない培養液供給部から、被培養物を含む培養液８が供給されて、培養液８が袋本体１１内に注入されるようになっている。袋本体１１の上面フィルム１４には、培養液注入部５０から袋本体１１に培養液８を注入する際、袋本体１１内の気体を排出する気体排出部５１が設けられている。なお、上述した下側軸受部４１が、袋本体１１から培養液８を排出する機能を有しており、下側軸受部４１から、袋本体１１内の培養液８が排出されるようになっている。
袋本体１１内に、気体導入部５３を設け、気体導入部５３から袋本体１１の上面フィルム１４を貫通して気体供給チューブ５４を延設してもよい。この気体導入部５３は、袋本体１１内に収容された培養液８に空気５５等の気体を導入するためのものである。この気体供給チューブ５４は、上述の培養システム１の気体供給部（図示せず）から気体導入部５３に空気を供給するためのものである。
袋本体１１には、温度センサ、ｐＨセンサおよび溶存酸素センサ等のセンサ５２が取り付けられてもよい。このうち温度センサは、培養中の培養液８の温度を計測し、ｐＨセンサは、培養中の培養液８のｐＨを計測するためのものである。溶存センサは、培養中の培養液８の溶存酸素量を計測するためのものである。
【００１６】
（袋本体）
図１に示すように、袋本体１１は、一対の胴部フィルム１２と、各胴部フィルム１２の上縁部に接合された上面フィルム１４と、各胴部フィルム１２の下縁部に接合された下面フィルム１５とを有している。このうち、一対の胴部フィルム１２は、それらの両側縁部において互いに接合されている。なお、接合は、ヒートシールにより行われている。
袋本体１１は、可撓性、耐ガンマ性、培養時に耐えうる強度を有する。
【００１７】
次に、袋本体１１の胴部フィルム１２、上面フィルム１４、および下面フィルム１５の材料としては、ヒートシール性を有するものが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、エチレンビニルアルコール、ポリエチレン、ポリイミド等を用い、これらを単層または積層した多層フィルムを使用できる。
また、各フィルム１２、１４、１５に用いる材料としては、培養袋１０に要求される性能に応じた多様な機能を有する積層構成とすることができる。例えば、遮光性を付与する必要がある場合、アルミニウム箔、または、アルミニウム等の金属蒸着層を形成したフィルムを積層することができる。
【００１８】
袋本体１１の各フィルム１２、１４、１５の厚さは、１００μｍ〜３５０μｍであることが好適である。
【００１９】
袋本体１１の容量は、制限されていないが、例えば５リットル〜３０００リットルの容量とすることができる。
【００２０】
袋本体１１は、全体として、円筒状に形成されており、培養システム１のタンク３の形状に適合させて、培養液の収容効率を向上できる。
【００２１】
（窓部）
次に、本実施の形態における窓部２０の詳細について図２を用いて説明する。
【００２２】
窓部２０は、袋本体１１より透明である。このことにより、被培養物の培養状態を培養袋１０の外から観察できる。窓部２０は、胴部フィルム１２と接合されている。
【００２３】
窓部２０の材料としては、例えば、透明プラスチック、ガラス等がある。中でも、透明フィルム２３は、可撓性を有し、胴部フィルム１２と接着性が良好なため、好ましい。
窓部２０に用いる透明フィルム２３の材料としては、袋本体１１より透明であって、可撓性、耐ガンマ線滅菌性を有するプラスチック材料であれば、特に限定されない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチレン、アクリル、ナイロン、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリアクリルアミド、ポリウレタン、塩化ビニル等のプラスチックフィルムを用いることができる。
透明フィルム２３に用いる材料として、中でも、ポリオレフィン、アクリル等のプラスチックフィルムは、被培養物の付着を防ぐ材質であるので好ましい。
また、透明フィルム２３に用いる材料として、培養袋１０の外側から内部を観察する際、複屈折の少ない材料であることが好ましく、例えば、ポリメチルメタクリレート、シクロオレフィンポリマー、ポリメチルペンテン、脂環式アクリレートポリマー、ポリスチレンとポリカーボネートのブロック共重合ポリマー等のプラスチックフィルムが挙げられる。
なお、必要に応じて、窓部２０の全部または一部に、被培養物の付着を防ぐためにコーティングされていてもよい。
【００２４】
窓部２０の厚さは、１００μｍ〜３５０μｍであることが好適である。
【００２５】
本実施形態の窓部２０の縦横の寸法は、被培養物を含む培養液８を観察できる大きさであれば、特に限定されないが、後述するタンク３の観察窓９以上の大きさが好ましい。
【００２６】
本実施形態の窓部２０の形状としては、被培養物を含む培養液８を観察できる形状であれば、特に限定されない。例えば、四角形、楕円形、凸レンズ等の形状でも良い。
【００２７】
本実施形態の窓部２０を形成する位置としては、袋本体１１の液面より下部であれば制限されない。培養システム１のタンク３の観察窓９の位置と一致する培養袋１０の位置に配置することが好ましい。
【００２８】
〔培養袋１０の製造方法〕
次に、このような構成からなる本実施の形態における培養袋１０の製造方法について説明する。
【００２９】
（袋本体）
まず、１枚の窓部２０を備える胴部フィルム１２、１枚の窓部２０のない胴部フィルム１２、上面フィルム１４、下面フィルム１５を準備する。
続いて、上記の２枚の胴部フィルム１２と、上面フィルム１４及び下面フィルム１５がヒートシールにより接合される。
２枚の胴部フィルム１２と、上面フィルム１４及び下面フィルム１５が接合された後、上面フィルム１４に孔を設け、上側軸受部４０が挿入されてヒートシールにより接合されるとともに、下面フィルム１５に孔を設け、下側軸受部４１が挿入されてヒートシールにより接合される。
【００３０】
その後、上面フィルム１４には、気体供給チューブ５４が連結された気体導入部５３が配置され、ヒートシールにより一方の側縁部にて、ヒートシールにより接合される。
【００３１】
次に、袋本体１１に撹拌器３０が取り付けられる。すなわち、撹拌器３０の撹拌用羽根３２が取り付けられた回転シャフト３１の上端部が、上側軸受部４０に取り付けられ、下端部が、下側軸受部４１に取り付けられる。
袋本体１１に撹拌器３０が取り付けられた後、一対の胴部フィルム１２同士が、他方の側縁部にて、ヒートシールにより接合される。
撹拌器３０は、袋本体１１の上下方向に延びる回転シャフト３１と、回転シャフト３１に設けられた撹拌用羽根３２を有している。なお、撹拌器３０は、プラスチック材料により形成されていることが好適である。このことにより、袋本体１１内に配置された撹拌器３０により、袋本体１１を破れ難くすることができる。
回転シャフト３１の上端部及び下端部は、袋本体１１に回転自在に支持されている。すなわち、上側軸受部４０は、回転シャフト３１の上端部を回転自在に支持するためのものである。下側軸受部４１は、回転シャフト３１の下端部を回転自在に支持するためのものである。
【００３２】
続いて、胴部フィルム１２に孔を設け、温度センサ、ｐＨセンサ、溶存酸素センサ等のセンサ５２及びサンプリングチューブ５３が挿入されてヒートシールにより接合される。また、上面フィルム１４に孔を設け、培養液注入部５０及び気体排出部５１が挿入されてヒートシールにより接合される。このようにして、培養袋１０が製造される。
【００３３】
（窓部）
窓部２０は、まず、ロール状の胴部フィルム１２と、タンク３の観察窓９と同程度の大きさの透明フィルムを準備する。
次に、ロール状の胴部フィルム１２を用いて、打抜装置によって所定間隔毎に任意形状の窓部２０となる開口部２２を形成する。
続いて、その胴部フィルム１２の開口部２２の周縁部あるいは透明フィルム２３の周縁部をパターン状に接着剤等を塗布し、その胴部フィルムと透明フィルム２３を貼り合わせ、接着部２４を形成し、胴部フィルム１２の開口部２２を透明フィルム２３で塞ぎ、ロール状に巻き取る。この場合、胴部フィルム１２と透明フィルム２３は、ヒートシールにより接合され接着部２４を形成してもよい。その後、カッタにより所定の寸法でカットされ、図２に示すような袋本体１１より透明な窓部２０が、胴部フィルム１２に形成される。
【００３４】
〔培養袋の使用方法〕
上述のようにして製造された培養袋１０は、以下のようにして使用することができる。
【００３５】
（培養システム）
図３に示す培養システム１は、ベース２と、ベース２上に設けられ、内部に培養袋１０が取り付けられる円筒状のタンク３と、タンク３をベース２上に支持する支持部材４と、を備えている。このうち、タンク３は、例えばステンレス等の金属材料により形成されている。ベース２の下面には、複数の車輪５が取り付けられている。
タンク３の上方には、培養袋１０の撹拌器３０を駆動する撹拌駆動装置６が設けられている。この撹拌駆動装置６は、支持部材４に取り付けられている。このことにより、撹拌駆動装置６から磁気カップリング方式で駆動力が回転シャフト３１に伝達されるようになっている。
ベース２上には、制御装置７が設けられており、制御装置７によって撹拌駆動装置６が制御されるようになっている。この制御装置７は、培養袋１０への培養液の注入及び排出、培養液への空気の導入等、培養袋１０による培養に必要な処理を制御するためのものである。
【００３６】
培養システム１は、タンク３内に、培養袋１０が取り付けられ、培養システム１の制御装置７によって、細胞、微生物、菌等の被培養物の培養が行われる。
【００３７】
（観察窓）
図３に示すように、タンク３には、観察窓９を備えている。観察窓９は、培養を行っている間、培養袋内の被培養物の培養状態の観察を行うためのものである。
観察窓９は、培養袋１０の液面より下部であれば制限されないが、培養袋１０の位置と一致する配置することが好ましい。
観察窓９の大きさは、培養袋１０の窓部２０以下の大きさが好ましい。
【００３８】
（使用前準備）
まず、培養袋１０は、予めガンマ線で殺菌しておく。
一方、微生物、細胞等の被培養物および培養液を準備する。
【００３９】
（培養システムへの培養袋１０の設置）
タンク３内に、殺菌後の培養袋１０が取り付けられ、センサ５２等が夫々配置される。
【００４０】
（培養システムの使用）
次に、培養システム１の培養液供給部（図示せず）から、培養袋１０の培養液注入部５０を介して培養袋１０の袋本体１１内に培養液が注入され、その後、被培養物が注入される。この際、気体排出部５１から、袋本体１１内の気体が排出される。このことにより、袋本体１１内にスムーズに被培養物と培養液を注入することができる。
【００４１】
続いて、培養システム１の撹拌駆動装置６が駆動される。図１に示す回転シャフト３１は、袋本体の上下方向に延ばされた状態である。
そして、撹拌駆動装置６の駆動力が、磁気カップリング方式により撹拌器３０の回転シャフト３１に伝達され、撹拌用羽根３２が回転する。このことにより、培養液８が培養袋１０内を回転するように流れて撹拌され、培養が行われる。
【００４２】
培養を行っている間、培養システム１の気体供給部（図示せず）から気体供給チューブ５４を通って気体導入部５３に空気５５が供給され、気体導入部から、撹拌されている培養液８に空気５５が導入される。このことにより、培養液８中の被培養物に、均一に酸素を供給することができ、培養効率を向上させることができる。
この気体導入部５３は、袋本体１１内に収容された培養液８に空気５５等の気体を導入するためのものである。この気体供給チューブ５４は、上述の培養システム１の気体供給部（図示せず）から気体導入部５３に空気を供給するためのものである。
【００４３】
また、培養を行っている間、温度センサ、ｐＨセンサおよび溶存酸素センサ等のセンサ５２により、培養中の培養液８の温度、ｐＨ、溶存酸素量が計測される。
このうち温度センサは、培養中の培養液８の温度を計測し、ｐＨセンサは、培養中の培養液８のｐＨを計測するためのものである。溶存センサは、培養中の培養液８の溶存酸素量を計測するためのものである。
【００４４】
培養を行っている間、袋本体１１の窓部２０から被培養物の培養状態の観察を行うことができる。
窓部２０の近傍には、袋本体１１内の培養液８を観察できるように位相差顕微鏡等の観察装置を設置させてもよい。連続観察の場合、ＣＣＤカメラ等の電子撮像装置付き顕微鏡をこの窓部２０の近傍に設置してもよい。観察画像をＣＣＤカメラで撮像することにより、簡単に観察画像を記録することができるため、培養状態の連続モニターが実現できる。なお、必要に応じて、窓部２０の近傍には、被培養物を観察するときに光源を設置させてもよい。
【００４５】
（培養システムからの培養袋１０の取り外し）
培養が終了すると、撹拌駆動装置６が停止され、撹拌器３０の回転が止まる。その後、袋本体１１から下側軸受部４１を介して培養液８が回収または排出される。
【００４６】
（培養袋１０の廃棄）
培養液８が排出された後、培養システム１のタンク３から、培養袋１０が取り外されて滅菌後、廃棄される。
次の培養を行う際には、新たな培養袋１０がタンク３に取り付けられる。
【００４７】
〔変形例〕
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明による培養袋１０は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【００４８】
また、上述した本実施の形態においては、袋本体１１が、一対の胴部フィルム１２、上面フィルム１４と、下面フィルム１５とを有している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、袋本体１１は、窓部２０、撹拌器３０等の部材を有する培養袋１０を作製可能であれば、任意の構造とすることができる。
【００４９】
また、上述した本実施の形態において、図示しないが、胴部フィルム１２として、透明フィルムの表面に蒸着層または印刷層を形成する。そして、胴部フィルム１２の一定の領域を未蒸着部または未印刷部を形成し、この未蒸着部または未印刷部を窓部２０となるようにしてもよい。
また、透明フィルムに印刷層による不透明部を形成して胴部フィルム１２とすると共に、印刷インキ層を形成せず、透明の窓部２０となるようにしてもよい。
また胴部フィルム１２として、エチレン−プロピレンブロツク共重合体を用い、窓部２０となる領域に、エチレン−プロピレンブロツク共重合体より融点よりも高い温度で表面が平滑で透明性の良好なフィルムに貼り合わせて固定した後、融点以上の温度にて加熱溶融を行い、その後、急冷して透明化してもよい。このようなフィルムとしては、例えば、アクリルニトリル、ナイロン、ポリエステル等のプラスチックフィルムが挙げられる。
【００５０】
また、上述した本実施の形態においては、窓部２０が隠れる程度の大きさの胴部フィルム１２を窓部２０の上方に貼付し、覆いを設置してもよい（図示せず）。この場合、培養袋１０において、被培養物の培養状態の観察を行わないとき、窓部２０を覆うことが可能となり、培養試験の目的に応じて様々な使用方法、使用形態が可能である。
【００５１】
また、上述した本実施の形態においては、撹拌器３０の回転シャフト３１の下端部が、袋本体１１の下面フィルム１５に回転自在に支持されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、回転シャフト３１の下端部は、下面フィルム１５に支持されないように構成してもよい。この場合、培養袋１０において、ヒートシール箇所数を低減することができる。
【００５２】
なお、上述した培養液注入部５０、各センサ５２等の配置は、図２に示すような配置に限られることはなく、下部フィルム１５に配置することもでき、任意である。
【符号の説明】
【００５３】
１      培養システム
２      ベース
３      タンク
４      支持部材
５      車輪
６      撹拌駆動装置
７      制御装置
８      培養液
９      観察窓
１０    培養袋
１１    袋本体
１２    胴部フィルム
１４    上面フィルム
１５    下面フィルム
２０    窓部
２２    開口部
２３    透明フィルム
２４    接着部
３０    撹拌器
３１    回転シャフト
３２    撹拌用羽根
３３    撹拌用羽根の固定部材
４０    上側軸受部
４１    下側軸受部
５０    培養液注入部
５１    気体排出部
５２    センサ
５３    気体導入部
５４    気体供給チューブ
５５    空気
【図１】
2014204694.tif 000003
【図２】
2014204694.tif 000004
【図３】
2014204694.tif 000005