(57)【要約】  細胞培養装置（１）は、基本的に細胞を含まない培養液を、第２細胞培養区画（５）中に移動させるための第１区画（３）および第３区画（４）と、基本的に細胞を含まない培養液を移動させるための第４区画（６）とを有している、カバー（１９）を備えた培養容器（２）を備えている。第３区画（４）は、第２区画（５）の内部、かつ、第１区画（３）の外部に設けられた区画であり、第４区画（６）は第２区画（５）の外部に設けられた区画である。全ての上記区画は培養液を流通させる。また、上記装置は、培養区画（５）を通って、下から上への培養液の循環を可能にする培養液循環手段を備えている。
2009509559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本的に細胞を含まない培養液の移動区画である少なくとも１つの第１の区画（３）および細胞培養区画である少なくとも１つの第２の区画（５）を有しており、上記第１の区画（３）が上記第２の区画の内部に設けられている、カバー（１９）を備えた培養容器（２）と、
下部の壁（１５）および上部の壁（１６）を備えており、かつ、各々の壁（１５、１６）が基本的に細胞を含まない培養液の移動を可能にする開口部（１７）を有する培養区画（５）を通って、培養液を循環させる培養液循環手段と、を備えている細胞培養装置（１）であって、
いずれもが基本的に細胞を含まない培養液移動区画である、少なくとも１つの第３の区画（４）および少なくとも１つの第４の区画（６）をさらに備えており、
上記第３の区画（４）は上記第２の区画（５）の内部、かつ、上記第１の区画（３）の外部に設けられており、上記第４の区画（６）は上記第２の区画（５）の外部に設けられており、
上記第３の区画（４）は、上記第１の区画（３）および上記第２の区画（５）との間において培養液を流通させ、上記第４の区画（６）は、上記第２の区画（５）（上記培養区画（５））との間において培養液を流通させると共に、上記培養液循環手段を介して、上記第１の区画（３）（上記培養液移動区画（３））との間において培養液を流通させ、
上記培養液循環手段は、上記第２の培養区画（５）において、下から上へ培養液を循環させることを特徴とする細胞培養装置。
【請求項２】
上記培養液循環手段が、上記培養装置（１）の下部に配置された遠心力ポンプから成り、
上記遠心力ポンプは、実質的な中心回転軸（８）を中心として回転可能である少なくとも１つの磁石デバイス（７）を備えると共に、少なくとも１つの流入口（１１）および少なくとも１つの培養液流出口（１３）を有しており、
上記循環手段は、上記磁石デバイス（７）の回転により生じるサイフォンにより培養液を吸引し、培養液を上記磁石デバイス（７）の外部の区画に位置する上記培養液出口（１３）を通じて送出し、
上記遠心力ポンプは、上記装置（１）の外部とやりとりすることなく培養液の循環を生じさせる回転式の磁石のモーターにより駆動され、
上記流出口（１３）を通って、上記容器（２）の上部へと送られる培養液を誘導する少なくとも１つの誘導手段（１２、１４、２５）が備えられている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
一連の培養モジュール（ｍ１、．．．、ｍｎ）を備えており、
各モジュールは、上記第１の区画（３）、上記第２の区画（５）、上記第３の区画（４）および上記第４の区画（６）を有しており、かつ、上記一連の培養モジュールにおいて互いに隣接するモジュールは、培養液を流通させており、
各モジュールにおける上記第１の区画（３）および上記第４の区画（６）は、直接的または間接的に上記循環手段に連通している、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
上記循環手段は、基部モジュール（ｍ０）に備えられており、
上記基部モジュール（ｍ０）は、少なくとも１つの第１の培養液移動区画（３）と少なくとも１つの第４の培養液移動区画（６）との間において、直接的または間接的に培養液を流通している、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
頭部モジュール（ｍｔ）をさらに備えており、
上記頭部モジュール（ｍｔ）は、少なくとも上記カバー（１９）を備えている、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つの上記第４の区画（６）は、略垂直であるか、または傾斜した少なくとも１つの流壁（１８）を備えている、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
略垂直であるか、または傾斜した上記流壁（１８）は、親水性の膜を備えている、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１つの気体注入口（２０）および１つの排気口（２１）を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
上記気体注入口（２０）は、少なくとも１つの第４の培養液移動区画（６）に連通している、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
上記気体注入口（２０）は、多孔分散管と接続されている、請求項５または６に記載の装置。
【請求項１１】
上記培養容器（２）の上記カバー（１９）は、少なくとも１つの第２の培養区画（５）における上記上部壁（１６）の少なくとも一部に接続されている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
移動する培養液（Ｍ）を加熱する加熱手段をさらに備えている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
培養のパラメータを測定するためのセンサー（２３）をさらに備えており、
上記センサー（２３）は上記培養液（Ｍ）に接している、請求項１から１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
上記センサー（２３）は、使い捨ての光学のセンサーであり、上記培養容器（２）を通じて測定される上記パラメータを表す光学シグナルを、上記装置（１）の外部に備えられた光学シグナル受信機に伝達するために備えられている、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
一連の培養モジュール（ｍ０、．．．、ｍｎ）を備えており、
各培養モジュール（ｍ０、．．．、ｍｎ）は、上記第１の区画（３）、上記第２の区画（５）、上記第３の区画（４）および上記第４の区画（６）を有しており、
上記一連の培養モジュール（ｍ０、．．．、ｍｎ）において互いに隣接する培養モジュール（ｍ０、．．．、ｍｎ）は、互いに培養液を流通させており、
各培養モジュール（ｍ０、．．．、ｍｎ）における上記第１の区画（３）および上記第４の区画（６）は、上記循環手段と直接的または間接的に連通しており、
上記循環手段は、基部モジュール（ｍ０）に収められており、
上記基部モジュール（ｍ０）が、少なくとも１つの第１の培養液移動区画（３）および少なくとも１つの第４の培養液移動区画（６）との間において直接的または間接的に培養液を流通させている、請求項５から１４のいずれか１項に記載の装置（１）であり、
各培養モジュール（ｍ０、．．．、ｍｎ）は、その上部に第１の固定手段（２４ａ）を備えていると共に、その下部に第２の固定手段（２４ｂ）を備えており、
上記基部モジュール（ｍ０）は、その上部（ｍ０ｂ）に第１の固定手段（２４ａ）を備えていると共に、上記頭部モジュール（ｍｔ）は、その底部に第２の固定手段（２４ｂ）を備えており、
上記第１の固定手段（２４ａ）および上記第２の固定手段（２４ｂ）は、基部モジュール（ｍ０）と、少なくとも１つの培養モジュール（ｍ０、．．．、ｍｎ）と、頭部モジュール（ｍｔ）との下から上への一連の積み重ねを形成するための相補的な固定手段である、装置。
【請求項１６】
上記第１の固定手段（２４ａ）および上記第２の固定手段（２４ｂ）は、上記の一連の積み重ねを、気体漏れおよび液体漏れのないように形成するための手段を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の、使い捨て装置。
【請求項１８】
細胞培養に用いる、請求項１から１７のいずれか１項に記載の装置の使用方法。
【請求項１９】
固定床または流動床におけるマイクロキャリア上での細胞培養を目的とした、請求項１８に記載の使用方法。
【請求項２０】
懸濁液中での細胞培養を目的とした、請求項１８に記載の使用方法。
【請求項２１】
組み換え産物、ウイルス、および代謝産物などを生産することを目的とした、請求項１８から２０のいずれか１項に記載の使用方法。
【請求項２２】
培養液循環手段への培養液（Ｍ）導入工程と、
上記培養液循環手段からの培養液（Ｍ）放出工程と、
培養液（Ｍ）を、第１の培養液移動区画（３）へ上向きに移動させる、少なくとも１度の第１の移動工程と、
培養液（Ｍ）を、第２の細胞培養区画（５）へ移動させる、少なくとも１度の第２の移動工程と、を含む培養液循環機構を有する培養容器（２）における細胞培養方法であって、
上記第１の培養液移動工程の後に続けて、上記第１の培養液移動区画（３）から第３の培養液移動区画（４）へ培養液（Ｍ）をオーバーフローさせることにより、上記培養液（Ｍ）を上記第３の培養液移動区画（４）へ移動させる少なくとも１度の第３の培養液移動工程と、
上記第２の培養液移動工程の後に続けて、上記第２の培養区画（５）から第４の培養液移動区画（６）へ培養液（Ｍ）をオーバーフローさせることにより、培養液（Ｍ）を上記第４の培養液移動区画（６）へ移動させる少なくとも１度の第４の培養液移動工程と、をさらに含み、
上記第２の培養液移動工程は、下向きの培養液移動であることを特徴とする細胞培養方法。
【請求項２３】
１度以上の上記移動工程の間に、上記培養液に対して酸素添加する工程をさらに含む、請求項２２に記載の細胞培養方法。
【請求項２４】
上記酸素添加は、１度以上の上記移動工程の間に、直接の気液接触により行われる、請求項２２または２３に記載の培養方法。
【請求項２５】
上記酸素添加は、上記第４の培養液移動工程中に行われ、
上記第４の培養液移動工程は、流壁（１８）に沿った上記培養液（Ｍ）の流れである、請求項２２から２４のいずれか１項に記載の培養方法。
【請求項２６】
上記培養液（Ｍ）の流れは、親水性の壁に沿った流れである、請求項２２から２５のいずれか１項に記載の培養方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、基本的に細胞を含まない培養液の移動区画である少なくとも１つの第１区画および細胞培養区画である少なくとも１つの第２区画を有していると共に、第１区画が上記第２区画の内部に設けられている、カバーを備えた培養容器と、
下部および上部に壁を備えており、各々の壁が基本的に細胞を含まない培養液を移動を可能とする開口部を有する培養区画を通って、培養液を循環させる培養液循環手段と、
を備えた装置を用いた細胞の培養に関する。
【０００２】
上記の培養装置は、例えば、ＵＳ  ５  ５０１  ９７１において公知である。すなわち、ＵＳ  ５  ５０１  ９７１には、内部培養液移動溝の外側に培養区画が配置されている培養容器が記載されている。細胞は、キャリアを備えているバスケットのようなものである外部の培養区画に位置している。また、培養液は、この培養区画を上から下へと流れる。次に、培養液は、培養区画の下部において回収され、培養液循環装置により、上述した溝を通って、培養容器の頂部へと引き上げられる。そして、培養区画を再度通過する。ＵＳ  ５  ５０１  ９７１には、いくつかの代案が記載されているが、培養液は培養区画を常に上から下へと通過する。
【０００３】
上記の装置の欠点の１つは、全てのタイプの細胞培養に適用することができないことである。事実、この装置は、固定床または充填床におけるマイクロキャリア培養のためだけのものであり、流動床における浮遊培養またはマイクロキャリア培養には全く好適ではない。実際のところ、ＵＳ  ５  ５０１  ９７１の装置では、キャリアもしくはマイクロキャリアのない浮遊細胞、または固定化されていないキャリアにおける浮遊細胞は、培養区画の下部において、重力の影響により沈殿したり、堆積したりする傾向を有している。培養区画を通る培養液の流れが上から下であるときには、培養区画の下部における細胞の堆積はより大きくなる。そのため、細胞は、互いが接するように押し固められており、互いに接触している。したがって、細胞は、この区画における養分を利用し難い。
【０００４】
ＵＳ  ５  ５０１  ９７１のリアクターを、いくつかの負荷に対する耐性が十分ではない細胞の（固定化されていないキャリアまたはマイクロキャリアを用いた）培養に用いる場合には、細胞は重力、培養液の下向きの流れ、およびキャリアの重さの影響を受ける。すなわち、細胞の生存数は大きく低下する。さらに、浮遊細胞培養への適用は、いかなる状況においても、浮遊細胞が細胞接着の対象となりえるため、ＵＳ  ５  ５０１  ９７１のバイオリアクターから想到し得るものではない。事実、上記の接着が示される場合、細胞はそれぞれの間においてタンパク結合を形成し、凝集する。上記の凝集により、酸素および養分の欠乏による細胞死が引き起こされる。
【０００５】
本発明は、キャリアまたはマイクロキャリア上における浮遊細胞および固定依存細胞のいずれの細胞であっても、細胞に対して最小限の負荷で、かつ、培養区画の下部における細胞の堆積を防止した培養を可能にする培養装置を調達することにより、先行技術の欠点を軽減することを目的としている。
【０００６】
上記の課題を解決するために、本書の冒頭に提示したような装置であり、少なくとも１つの第３の区画および少なくとも１つの第４の区画をさらに備えており、どちらの区画も基本的に細胞の含まれない培養液移動区画であり、上記第３の区画は、上記第２の区画の内部、かつ上記第１の区画の外部に設けられている区画であり、上記第４の区画は、上記第２の区画の外部に設けられている区画であり、上記第３の区画は、第１および第２の区画との間において培養液を流通させており、上記第４の区画は、第２の区画（培養区画）に培養液を流通させると共に、上記培養液循環手段を介して、第１の区画（培養液移動区画）に培養液を流通させており、培養液循環手段は、上記第２の培養区画において、下から上へ培養液を循環させることを特徴とする装置が、本発明として提供される。
【０００７】
より特別には、上記第４の区画は、バイオリアクターの周辺の大気から成る気体を十分に含み、培養液に対する酸素添加区画としての性質を有していてもよい。
【０００８】
したがって、第１の培養液移動区画を下から上へと通過する培養液は、第１の培養液移動区画の上端に達し、第１の区画との間において培養液を流通する第３の区画へとオーバーフローする。培養液は、循環手段によって課された流れと、重力と、連通管による影響を受けて下方へと流れ、第２の培養区画の下部の壁にある培養液通過口を通過する。次に、培養液は、連通管による影響か、培養液循環手段による影響か、またはその双方による影響によって、再び培養区画の上端に向かって進み、循環手段を介して第１の培養液移動区画に連通している第４の培養液移動区画にオーバーフローする。その後、培養液循環手段は、培養液を第１の培養液移動区画の上端へと再度運び、上記のサイクルが再開される。その結果、培養区画に含まれ、培養液によって下から上へと移動させられる細胞は、培養液の流れにより、ある程度弱められた重力効果の影響を受ける。上記の流れは、培養区画内の単独の細胞、またはマイクロキャリア上の細胞を十分に分散させることができるため、細胞にとっての有害な負荷が減少する。
【０００９】
「キャリア上の細胞」または「マイクロキャリア上の細胞」なる用語が使用される場合、キャリアは、固定床もしくは充填床、または流動床にあればよいことを理解されたい。
【００１０】
同様に、「細胞培養」または「細胞」なる用語が使用される場合、それがウイルス生産か、タンパク質または他の組み換え産物か、細胞の代謝産物か、組織細胞の培養（おそらく３次元キャリア上）か、幹細胞か、または細菌または酵母に関してであろうと、特に動物細胞を参照していることを理解されたい。
【００１１】
特に固定床の場合におけるキャリアまたはマイクロキャリア上の細胞は、キャリアのない、またはマイクロキャリアのない浮遊細胞に比べて、ほとんど凝集する恐れがないことを当業者であれば容易に理解し得る。それでもなお、培養区画の中の上記のような流れ方向において、培養液に酸素が添加されること、および養分が取り込まれることの利点は、なお容易に理解されるであろう。実際、培養容器の設計は、細胞培養における重要なステップであることがよく知られている。培養容器の設計は、新たな培養液が供給されないか、または細胞が堆積してしまう可能性のあるデッドゾーンが完全に存在しないような設計でなければならない。また、細胞の繁殖および／または代謝産物の生産のためには、細胞が互いに接触するよりも、培養液に直接に接する方が非常に有利である。
【００１２】
したがって、本発明は、細胞にかかる重力効果を減じ、新たな培養液が供給されないか、または細胞が堆積してしまう可能性のあるデッドゾーンが生じることを防止することにより、細胞に与えられる負荷を減少させ、培養区画の特定の区域での細胞の堆積を妨げる装置であって、浮遊培養と、キャリア上またはマイクロキャリア上における培養とに適合される柔軟な装置を提供する。さらに、浮遊培養への適用に関しては、本発明に係る装置では、一方では上方への流れにより、他方では細胞に対してある程度かかる重力の影響により、細胞の十分な分散を可能にすることができる。
【００１３】
「基本的に細胞のない培養液の通過口を有する下部壁」なる用語は、培養区画の底か、または培養区画を区切る垂直な壁の下部に設置される壁であって、培養液は通過させるが、マイクロキャリアもしくはキャリア上の細胞、またはたとえ浮遊中の細胞でさえも通過させない、培養区画の下部に設置されている壁であることを意味しているとみなされたい。同様に、基本的に細胞の含まれない培養液の通過口を有する上部壁は、培養区画の上部または培養区画を区切る垂直な壁の上部に設置されている、上述の特性と同一の特性を有した壁であってよい。
【００１４】
当然のことながら、第１の区画から第３の区画へとオーバーフローする培養液は、第１の区画の壁の上端を越えて溢れ、そのまま第３の区画に達するか、または第１の培養液移動区画の上部または下部の一部に設けられている開口部もしくは管を通して溢れるかのいずれかである。同様のことが、第２の区画から第４の区画へと溢れる培養液にも適用される。
【００１５】
好適には、培養液循環手段は、上記培養装置の下部に設置された遠心力ポンプから成り、実質的な中心回転軸（実際のまたは仮想の）を中心として回転可能である少なくとも１つの磁石デバイスを備えていると共に、少なくとも１つの流入口と、少なくとも１つの培養液流出口とを有している。上記循環手段は、磁石デバイスの回転により生じるサイフォン（siphon）中に培養液を吸引し、培養液を上記磁石デバイスの外部の区画に設置された培養液流出口へと送出するために備えられており、上記遠心力ポンプは、装置の外部とやりとりすることなく培養液の循環を生じさせる回転式の磁石のモーターにより駆動され、少なくとも１つの誘導手段は、上記流出口を通って容器の上部へと送出される培養液を誘導するために備えられている。
【００１６】
既存のものである従来のバイオリアクターの欠点の１つは、培養容器内の培養液を均一化させるために備えられているが、必ずしも十分な循環をさせられない回転翼式またはスクリュー式の撹拌システムを備えていることである。この場合、バイオリアクターには、例えば高価な炭化珪素などにより作られている二重のもろい機械的な内張りを有するスピンドルが、バイオリアクターのカバーを貫通して備えられている。バイオリアクターのカバーにおける上記の貫通は、深刻なコンタミネーションの恐れおよび重大な故障の恐れとなる。
【００１７】
他の種類のバイオリアクターは、外部の培養液循環手段を備えている。培養液は、蠕動ポンプまたは同様のシステムを介して管を通過する。上記の解決法は、ある程度は直接のコンタミネーションを妨げているとはいえ、他の欠点を有していることは明らかである。上記の方法は、長期培養には適さない。実際、上記の種類のポンプに使用される管が、長期培養中に磨耗を免れないため、密閉方法やコンタミネーションの問題をさらに伴う。
【００１８】
上記のような培養液循環手段は、さらに「ファウンテン」効果を生じさせることについての技術的な困難を生じる。したがって、非常に低い低水圧において培養区画を通過する液体の流れを作ることは十分ではなく、同時に培養容器の中に水位の違いを保つ必要もある。実際、第１の培養液移動区画の上端へと液体を導くことだけでなく、培養液が第４の区画の底に過剰に溜まらないことを確実にすることもまた、重要なステップである。培養液が第４の培養区画の底に溜まる場合には、オーバーフロー効果は減少していき、第１の培養液移動区画から第３の培養液移動区画へ、その後第２の培養区画へ、そして最終的に第４の培養液移動区画へと培養液が周期的に循環することは、最適条件ではなくなるであろう。
【００１９】
そこで、本発明に係る循環手段は、実質的な中心回転軸を中心として回転する磁石デバイスを備えていると共に、培養液の流入口と、流出口とを有している。
【００２０】
小規模の培養では、磁石デバイスは、例えば、０．６〜６ｌ／ｍｉｎ（すなわち１〜１０ｍｌ／ｓｅｃ）の流速を生じさせる、外部の磁石により駆動される簡単な磁石棒であってもよい。このため、培養液循環システムでは、培養装置の外部の装置により磁石デバイスは駆動されるが、外部と通じていないため、コンタミネーションの危険が全くない。蠕動ポンプもまた本発明にしたがって考えられ得るが、しかし優先的には短期間の培養に適している。
【００２１】
より大規模の培養では、磁石デバイスは、例えば１０〜２００ｌ／ｍｉｎ、特には２０〜１５０ｌ／ｍｉｎおよび好ましくは２５〜１００ｌ／ｍｉｎの間の流速を生じる磁気性のローターであってもよい。
【００２２】
特定の実施形態において、本発明に係る装置は一連のモジュールを備えており、各モジュールは、上記第１の区画、上記第２の区画、上記第３の区画および上記第４の区画を有しており、上記一連のモジュールにおいて互いに隣接するモジュールは培養液を流通させており、各モジュールにおける上記第１の区画および上記第２の区画は、上記循環手段と直接的または間接的に連通している。
【００２３】
上記の実施形態は、特に可動性の装置を得ることを可能にし、かつ１００リットルの体積にスケールアップすることを可能にする。
【００２４】
通常、組み換え産物、ウイルス、細胞代謝産物またはその他の生産、または細胞の培養におけるスケールアップは、酸素または養分を従来の方法で供給する区画に関する問題を生じるので、煩雑なステップである。上述の実施形態において、培養装置は、例えば積み重ねられているか、または並べられているかしている隣接する一連のモジュールを備えている。培養液は、第１の培養モジュールにおける第４の区画から他の培養モジュールを通過して培養液循環手段に達する。本発明は、所定の大きさの各種のモジュールを想定する。例えば、５００ｍｌから５リットルの大きさ（その範囲内に含まれる、またはその範囲を組み立てる全ての大きさを含む）を有する５００ｍｌまたは５リットルのモジュールなどである。したがって、３リットルの培養のためには、６個の５００ｍｌのモジュールを使用すればよい。例えば６個のモジュールは、上記容器を形成するために、十分に大きな容器の中に積み重ね得るか、または相互に連結され得るモジュールを用いて積み重ね得るかのいずれかである。
【００２５】
ＵＳ  ５  ５０１  ９７１のリアクターの場合、もし３リットルの培養体積が要求されるなら、培養区画の高さＨが必要とされる。上記の特許において、培養区画の下部に達する培養液は、特に酸素についてはほとんど使い果たされている。さらに、ＵＳ  ５  ５０１  ９７１の発明者らは、培養区画の上端および下部に酸素センサーを設置すること、およびリアクターの環境に酸素を過剰に供給することを検討している。残念なことに、このタイプにおける過剰な酸素添加は、培養区画の上端において細胞性成分の酸化を引き起こし、細胞死を生じさせるため、絶対に推奨されない。さらに、ＵＳ  ５  ５０１  ９７１の発明者らがスケールアップを検討するとき、高さに関してはもはや不可能なので、幅に関して行われている。当然、床の占有スペースは、すぐに手に負えなくなる。当業者においては公知であるように、特に無菌室では、無菌の空気を得るために処理される（この種の空気の処理は非常に高価である）空気の体積によって効率が算出されるので、床スペースは重要な要素である。処理される空気の体積は、バイオリアクターと、その備品と、および培養装置を扱う人々とによって占有される床の表面積に、「無菌室」の高さを乗じることにより得られる。
【００２６】
したがって、成し遂げられるべき収率に基づいて、積み重ねられるか、または並べられるかするモジュールを使用することにより、床の占有スペースは減少する。さらに、バイオリアクターの周辺の環境の空気と再度接触する前に培養液が浸透されるはずの培養の体積は、かなり減少する。我々の上述した実施例の場合、体積は６分割される。
【００２７】
有利な一実施形態では、所定の高さのオートクレーブ可能な空の培養容器（ガラスまたはステンレス鋼製）または空の使い捨て培養容器であり、容器の底に培養液循環手段を備えている培養容器が、さらに設計され、供給される。上記容器は、培養液循環手段の上の容器の中に、必要とされるＮ個のモジュールを設置し、かつ適合するカバーを用いて容器を再度密閉することができる。この場合、５リットルの培養であろうと５０リットルの培養であろうと、容器の大きさは変化しない。
【００２８】
上記の実施形態は、特に安価であるので、ほとんど装置を持たない研究室にとって、特に有利となり得る。実際、もし３５リットル培養のために設計された容器が供給され、たった５リットルまたは１０リットル培養が必要とされるなら、例えば、培養容器循環手段の上に、１個または２個の５リットル用培養モジュールを設置すれば十分である。上記容器は、５〜３５リットルのどの培養においても高価な部品は常に変化しないため、特に投資量を減じる。
【００２９】
さらに、５リットルか、３５リットルか、またはそれ以上かの培養であろうと、床面積は同じであってよく、かつ上記のスケールアップは処理すべき空気の体積を少しも増大させない。さらに、培養液が各モジュールでの通過の間にリアクター周辺の環境の空気と接触することにより、スケールアップの問題は、大いに減じられる。
【００３０】
上述したように、当該培養液循環手段は、本発明に係る装置に特に適合する値の範囲網羅することにより、特に効果的である。したがって、各モジュールにおける流速は等しく、かつ、生産物のレベルにおけるスケールの増加もまた、本発明によれば問題がない。
【００３１】
特に有利な実施形態では、循環手段は、基部モジュールに含まれており、上記基部モジュールは、少なくとも１つの第１の培養液移動区画および少なくとも１つの第４の培養液移動区画と、直接的または間接的に、培養液を流通させている。
【００３２】
培養液循環手段は、大抵の場合において、洗浄する際に多少接触しにくい区域があるために二次汚染または外部からの汚染の危険性を有する区域である。そのため、例えば以下に限定されないが、簡単なガラス容器内に挿入され得るような基部モジュールを調達することは、特に有利である。上記基部モジュールは、存在するすべてのモジュールにおける第１の培養液移動区画と、培養液循環手段の培養液流出口との間における培養液の流通、および存在する全ての培養モジュールにおける全ての第４の区画と、培養液循環手段への培養液流入口との間における培養液の流通であって、直接的または間接的な、つまり他のモジュールを通過するか、または通過しないかのやりとりを、可能にする培養モジュールに適合される。
【００３３】
上記装置は、好ましくは頭部モジュールをさらに備えており、上記頭部モジュールは、少なくともカバーを備えている。上記頭部モジュールは、上述した重ね合わせを終りにするよう設計されている。
【００３４】
有利な実施形態において、少なくとも１つの第４の区画は、少なくとも１つのほぼ垂直であるか、または傾斜した流壁を備えている。
【００３５】
上記流壁の存在は、第２の培養区画から第４の移動区画へ溢れる間に出現する気泡の形成を減少させる。実際に上記流壁なしでは、第２の区画から第４の区画への培養液の流れは乱流となるため、必然的に好ましくない気泡が形成される。当然のことながら、培養液はタンパク質が豊富なため、気泡の形成は、多くの培養方法において重要な問題である。タンパク質が豊富な液体の撹拌は、常に気泡の出現を引き起こす。乱流は上記と同様の結果を起こし得ることから、本発明では、上記の理由により有利に乱流を減じるために、上記流壁を備えている。
【００３６】
さらに、上記第４の培養液移動区画は、本発明に係る装置の周辺環境の空気と接触する区画でもある。流壁の存在は、気液接触表面領域を拡大することにより、上記接触、およびそれに伴う周辺環境における空気と培養液との間の酸素の交換を促進する。
【００３７】
薄膜を安定化させるために、水の流動学的な特性を変えるための添加剤（界面活性剤、プルロニックＦ６８（Pluronic F68）、グリセリン、四級アンモニウム、および培養液の流動学的な特性を変えるための他のあらゆる添加剤から成る群を含む添加剤など）を、さらに培養液に対して添加してもよい。
【００３８】
特に好ましい実施形態において、ほぼ垂直であるか、または傾斜した流壁は、親水性の膜を備えている。
【００３９】
実際もし流壁が、親水性の表面ではないか、または親水性の表面を備えていない場合、上記の表面上に培養液の薄膜を得ることは非常に困難となる。さらに、従来の壁の上に形成される薄膜は、不安定である。それ故に、スポンジの役割を果たす親水性の膜により流壁を覆うことによって、培養液は自然に広がり、かつ平らに流れる。したがって、培養液の薄膜と、環境の空気との間の接触表面は、高い細胞密度にも適合する酸素添加を可能にするよう大いに改善される。得られる酸素の全移動率は、約１０−３〜１０−２ｓ−１である。
【００４０】
もし、培養モジュールを有する実施形態において、いくつかの、または全ての第４の区画が親水性の膜を有する流壁を備えているのであれば、気液交換はさらに改善される。したがって、一連の最後のモジュールであっても、酸素添加された培養液が供給される。いくつかの培養液循環を有する先行技術の場合には、例えば２００リットルの体積を有する培養が行われる場合、培養液循環の最後には、細胞は相対的に十分に供給されず、かつ細胞増殖はバイオリアクターにおいて均質的ではない。
【００４１】
本発明係る装置では、十分に供給されない区域が存在するか、またはデッドゾーンが存在するという問題はない。
【００４２】
有利な一実施形態において、本発明に係る装置は、少なくとも１つの気体注入口および１つの排気口を備えている。
【００４３】
培養容器は、少なくとも１つの気体注入口および１つの排気口を備えていることが好ましい。これによって、例えば細胞により酸素が消費されるにつれて、本発明に係る装置の周辺環境の空気を酸素により充実化することができる。例えばｐＨを変化させるためのＣＯ２、または細胞培養に使用されるあらゆる他の気体の添加などによって、他の気体を環境の空気に供給することも可能である。排気口は、超過圧力を妨げること、かつ、低酸素量の気体または本発明に係る装置の気圧を減じるために、周辺環境の空気のほんの一部を排出することを可能にする。さらに、わずかな超過圧力が好ましい場合には、上記排気口を閉鎖または締めることも可能である。
【００４４】
気体注入口は、培養容器における第１の、第２の、第３のまたは第４の区画に設置されるか、または接続される。第１の、および第４の区画が好ましい区画である。第３の培養液移動区画は、気液接触のために利用しにくく、かつ、培養容器の第２の区画は、細胞培養の容器であるため、その中での直接の気液接触が細胞構成成分の好ましくない酸化の危険性を含み得る。
【００４５】
気体注入口は、少なくとも１つの第４の培養液移動区画に接続されることが好ましい。
【００４６】
第４の培養液移動区画は、流壁があるか、ないかに関わらず、気液接触が最も生じる区画であるため、酸素添加区画としての役割も果たす。そのため、培養液の酸素添加を促進するために、直接的に新鮮な気体を受け取る区画であることが有利である。さらに、上記第４の区画へと溢れる培養液は、細胞により使い古された培養液であり、それ故に酸素の一部は使い果たされ、またｐＨの修正を必要としている。したがって、さまざまな調節、酸素添加、またはｐＨの修正の効率を高めるために、第４の培養区画を通して気体（酸素、空気、ＣＯ２など）を注入することが有利である。
【００４７】
特定の実施形態において、気体注入口は多孔分散管に接続されている。
【００４８】
本発明は、特定の実施形態において、本発明に係る装置内にもたらすガス状の泡の散布を提供する。気泡の散布は、第１、第２、第３および第４の培養液移動区画において培養液の中に沈められる多孔分散管によりもたらされる（用途により、大きい気泡または超微粒気泡）。気泡の散布は、第１または第４の培養液移動区画において培養液に沈められる多孔分散管によりもたらされることが好ましい。
【００４９】
特定の実施形態において、培養容器のカバーは、少なくとも１つの第２の培養区画における上記上部の壁の少なくとも一部に接続されている。
【００５０】
上記の特に好ましい実施形態では、コンタミネーションの危険性を最小限とする、簡易化されたサンプルの採取を可能にする。通常、特にマイクロキャリア上の培養中でのサンプル採取は、あらゆる危険性を有するステップである。細胞密度を測定するための方法としては、今のところ、あまり確実でもなく、かつ容易でもないほんのわずかな方法しかない。結果的に細胞密度を測定する最も良い方法は、キャリアをサンプリングし、できる限り染色した後に顕微鏡下で観察する方法である。
【００５１】
実際、従来のバイオリアクターでは、特にＵＳ  ５  ５０１  ９７１におけるバイオリアクターでは、サンプル採取は、培養区画の上部の壁を容易に開けられないため不可能であるか、コンタミネーションの深刻な危険性を生じるかのいずれかである。実際、使用者は、しばしば分厚くかつ重いため、無菌のままで動かすことが困難である培養容器のカバーを開け、その後、培養液を上昇させるためのタービン翼または他のデバイスに固定されているために重く分厚いカバーを持ち続けなければならない。さらに使用者は、上記カバーを汚染しないために、確実に何にも触らず、かつ一方の手で持ち続けなければならない。次にもう一方の手で、使用者は培養区画の上部の壁をあけ、それを持ち続けなければならない。その後、第３の手にあるクランプを用いて、細胞密度を評価し得るための１つ以上のキャリアをサンプリングしなければならない。上記の方法は、第２の使用者の存在か、または見事な器用さを必要とする。
【００５２】
本発明は、上記のサンプル採取の方法を、培養区画の上部の壁に固定したカバーを調達することにより、大いに簡易化する。実行する必要がある全ての行為は、カバーをわずかに持ち上げることと同時に培養区画の上部の壁を上昇させ、細胞密度を評価するための１つ以上のキャリアをサンプリングするために、無菌のクランプまたはピペットなどのようなサンプリング道具を差し込むことである。無菌でない物に触る危険性、およびコンタミネーションの危険性は、大いに減少する。
【００５３】
特定の実施形態において、本発明に係る装置は、有利に、移動される培養液を加熱する加熱手段をさらに備える。上記加熱手段は、第４の培養液移動領域内または培養液循環手段において、有利に配置される。もちろん、第１の区画も上記加熱手段を備えることができる。
【００５４】
加熱手段は、電気的な電極、電気的なコイル、または細胞培養の現場で通常使用される他の加熱手段（例えばサーモスタット制御の二重ジャケットなど）であってもよい。
【００５５】
実際、大きな、または非常に大きな規模の培養の間に、本発明に係る装置をサーモスタット制御された装置または部屋の中に設置することは、常に容易とは限らない。したがって、本発明では、培養液をサーモスタット制御するために、培養容器の至る所に均一な温度を提供するために、加熱手段を直接的に配置することによりこの問題を解決する。本発明に係る装置は、どのようなオーバーヒートもしない培養液の加熱手段を備えていることが好ましい。
【００５６】
特定の実施形態において、本発明に係る装置は、培養のパラメータを測定するセンサーを備えており、上記センサーは培養液に接している。培養のパラメータとは、例えば、溶存酸素分圧、ｐＨ、温度、光学濃度、特定の養分の濃度（ラクトン、アンモニウム、炭酸塩、グルコース、または例えば細胞密度を反映する、あらゆる代謝産物もしくは代謝されるべき産物など）を意味している。
【００５７】
本発明に基づけば、これらのパラメータに関する制御ループを使用することが考えられる。制御ループは、例えば、存在する溶存酸素分圧または細胞により消費される溶存酸素量の値に応じて、ガス状の空気中に注入すべき酸素量を調節すればよい。センサーによって得られるｐＨの値か、または上記の種類の培養において通常使用される他のあらゆる種類の制御かにしたがってＣＯ２を注入すればよい。
【００５８】
センサーは、好ましくは少なくとも１つの第４の区画の下部に配置される。第４の培養液移動区画は、培養区画から通過してくる培養液を有する区画であるため、センサーにより得られる値が細胞による消費量を明確にあらわす。そのため、センサーを置くために好ましい区画である。
【００５９】
上記センサーは、使い捨ての光学センサーであり、上記培養容器を通じて測定されるパラメータを表す光学シグナルを、上記装置の外部にある光学シグナル受信機に伝達するために備えられていることが好ましい。
【００６０】
特に好ましい実施形態において、本発明に係る装置は、一連のモジュールを備えており、各培養モジュールは、上部に第１の固定手段、および下部に第２の固定手段を備えており、上記基部モジュールもやはり、上部に第１の固定手段を備えており、かつ上記頭部モジュールもやはり、下部に第２の固定手段を備えており、上記第１の固定手段および上記第２の固定手段は、基部モジュールと、少なくとも１つの培養モジュールと、頭部モジュールとの下から上への一連の積み重ねを生成するための、相補的な固定手段である。
【００６１】
上記第１の、および上記第２の固定手段は、上記の一連の積み重ねを、気体漏れおよび液体漏れのないように生成するための手段であることが好ましい。
【００６２】
実際、本発明によって、各モジュールの壁が培養容器の壁の一部を構成するような一連のモジュールを設計することができる。そして、上記一連の培養モジュールを、循環手段を備える基部モジュール、およびカバーを備える頭部モジュールとともに組み立てるだけで十分である。これらのモジュールによって形成される組立て品は、その結果培養装置を構成する。必要な培養体積に基づいて、モジュールの数Ｎは、高さＨとともに各自の培養装置を組み立てるために適用される。
【００６３】
非常に特別な実施形態において、本発明に係る装置は、使い捨て装置である。
【００６４】
現在までに、小規模および大規模において、優れた細胞培養結果を与える多くのバイオリアクターが存在する。残念なことにこれらのバイオリアクターは、洗浄、殺菌、労働力、配置および使用スペースという点で高価である。実際、特に所定の医薬品における臨床的なバッチまたは生産物の生産に関しては、バイオリアクターを無菌室に設置することが不可欠である。５００リットルのバイオリアクターは、無菌室においてその２０倍以上の体積を占有する。無菌室の判定基準は、取り付けられる装置により使用される体積であり、すなわち、もし取り付けられる装置が床面の１ｍ２を占有するなら、床面の上にある空気の体積もまた処理されなければならないので、処理されるべき空気の体積は、（１ｍ２に、使用者が必要とする領域面を加えたものが）無菌室の高さによって乗じられ得る。さらに、バイオリアクターのため、および占有される部屋のための双方に必要な処置である殺菌処理、無菌処理、洗浄などのプロトコルは、労働力と、製品の設置とに関して莫大な費用を要する大規模かつ煩雑なプロトコルである。このような理由から、主に製薬、生物学および生化学の研究室において、また無菌室においては、通常、洗浄、消毒、殺菌および無菌を必要としないより小さな使い捨ての装置が、日々ますます使用されている。
【００６５】
再利用可能な従来のバイオリアクターにとって代わる解決法がある。例えば、波の動きを再生する撹拌プレートによって撹拌される使い捨ての無菌容器（例えば、ＷＡＶＥバイオリアクター）においての培養が公知である。残念なことに、５００リットル容器が、上記の容器の取り扱いと、サンプル採取と、培養パラメータ用センサー設置とにおいて困難であることは言うまでもなく、上記のバイオリアクターは、さらに撹拌プレートが標準サイズである限り、想定不可能な無菌室の空気処理費用を要する非常に広い床面を有するために、スケールアップの問題を有する。
【００６６】
例えば「スピナー（spinners）」と呼ばれる無菌の使い捨てフラスコなどの、他の解決法もある。これらのフラスコにおけるスケールアップは、さらに不可能である。また、フラスコは、酸素の移動が少ない上に、撹拌の間の細胞に負荷を与える。
【００６７】
ＣＥＬＬＣＵＢＥ、またはＣＥＬＬＦＡＣＴＯＲＹシステムにおける培養もある。上記のシステムは、制御が困難であり、かつ大きい。さらに、酸素移動が乏しく、大きいサイズの恒温器を必要とする。またこの場合においても、スケールアップは困難である。
【００６８】
ＢＥＬＬＯＣＥＬＬシステムもまた知られている。上記システムは、培養区画に詰め込まれた、多孔質の基盤に固定化される細胞に基づいたものである。培養液は、圧縮性のふいごを備える下端の区画に存在する。基質を培養液の中に沈めるために、培養液は上昇と下降とを繰り返す。そして、培養液を周囲の空気へとさらす。
【００６９】
残念なことに、上記システムのスケールアップもまた、困難である。培養パラメータを制御および測定することは、困難である。さらに細胞は、まず降下する培養液の流端と、乾燥と、次いで上昇する培養液の流端とにさらされる細胞の表面において、増殖に有害な緊張ストレスを受ける。
【００７０】
要約すれば、今のところ、無菌室および実験室の両方において使い易く、大規模かつ小規模の培養に適合する使い捨て細胞培養システムは全く存在しない。
【００７１】
したがって、本発明は、小規模かつ大規模に適用可能で、浮遊培養およびキャリア、またはマイクロキャリアを用いた培養に適しており、撹拌により、デッドゾーンまたは細胞堆積区画を生じることなく培養液の均一性を生じる、予想外のシステムを調達することによって、上記の欠点の大部分を解決する、非常に画期的な解決法をもたらす。さらに、中心のスピンドルが欠如しているため、コンタミネーションの危険性は、特に低いか、存在さえしないかのいずれかである。
【００７２】
事実、本発明に係る装置は、本明細書において上述した従来のバイオリアクター（使い捨てであっても）に対して、あらゆる有利な点を示す。本発明に係る装置は、外部と少しも接触しない遠心力ポンプに基づく培養液循環手段により、磁力的に撹拌される。例えば電気的コイルなどの加熱手段は、さらに外部との接触なしに培養液の均一的な加熱を生じる。
【００７３】
さらに、上述したように、特に好ましい方法において、本発明に係る培養装置は、上記培養容器を通じて測定されるパラメータを表す光学シグナルを、上記装置の外部にある光学シグナル受信機へと伝達するために設計される、使い捨ての光学センサーであるセンサーを備えている。
【００７４】
したがって、培養パラメータは、本発明に係る装置の壁を通して測定される。また、センサーは、電極通過口があまり洗浄されず、密閉不足によるコンタミネーションとの危険性を与えるような、バイオリアクターのカバーを貫通する古典的な電極である溶存酸素またはｐＨ測定用電極とは異なり、外部と全く接触しない。
【００７５】
センサーは、本発明に係る装置の下部または上部、またはその双方に配置される。センサーが上部および下部に存在する場合、簡単な数学的な差の演算によって、細胞数に関連した、または関連しない、細胞の呼吸作用を継続的に測定することを可能にする。
【００７６】
上記装置における他の実施形態は、添付の請求項に示される。
【００７７】
本発明における他の対象物は、浮遊培養か、マイクロキャリア、またはキャリアを用いた細胞培養のための、本発明に係る培養装置における使用方法である。実際に、本発明に係る装置がキャリアまたはマイクロキャリアでの培養に使用される場合、キャリアまたはマイクロキャリアは、上記第２の培養区画内に閉じ込められている。上記装置が浮遊細胞培養のために使用される場合、すなわちキャリアまたはマイクロキャリアがない場合、開口部を有する壁は、培養液は浸透できるが細胞は浸透できない膜である。上記の膜における孔の大きさは、全ての大きさのものに機能する。本発明は、さらに、組み換え産物、ウイルス、および代謝産物などの生産のための、本発明に係る培養装置の使用方法に関する。
【００７８】
組み換え産物とは、製薬部門での研究に関する所定のタンパク質、治療的もしくは予防的な分子、抗体、プラスミド、または培養において細胞により生産され得るあらゆる他の分子を意味している。上記生産とは、分泌による生産か、または細胞内生産かである。
【００７９】
本発明は、培養液循環を有する培養装置において細胞培養する方法に関し、上記装置は以下の４つの工程を含む：（１）培養液循環手段への培養液の導入、（２）上記培養液循環手段からの培養液の流出、（３）上方にある第１の培養液移動区画への、少なくとも１度の第１の培養液移動、（４）第２の細胞培養区画への、少なくとも１度の第２の培養液移動。
【００８０】
上記方法は、さらに以下の３つの特徴点を含む：（１）上記第１の培養液移動工程に続き、第１の培養液移動区画から第３の培養液移動区画へオーバーフローすることによる、第３の培養液移動区画への少なくとも１度の第３の培養液移動工程、（２）上記第２の培養液移動工程に続き、第２の培養区画から第４の培養液移動区画へオーバーフローすることによる、第４の培養液移動区画への少なくとも１度の第４の培養液移動工程、（３）上記第２の培養液移動工程における下向きの培養液移動工程。
【００８１】
上述するように、ＵＳ  ５  ５０１  ９７１の培養方法と異なり、培養液は、培養区画を通じて上向きに移動し、そしてそれは培養区画の下部における細胞の堆積を妨げ、かつ細胞にかかる負荷を減じる。したがって、本発明に係る培養方法は、特に画期的な方法であり、デッドゾーンを生じることなく、細胞がどんな場所にも堆積しない培養を可能にし、一方では非常に高い効率での培養を可能にする。
【００８２】
本発明に係る方法は、１度以上の上記移動工程の間に、培養液に酸素添加する工程をさらに含むことが好ましい。
【００８３】
上記酸素添加は、１度以上の上記移動工程の間に、直接の気液接触を通して起こることが好ましい。
【００８４】
特定の実施形態において、酸素添加は、第４の培養液移動工程の間に行われ、上記第４の培養液移動工程は、流壁に沿った上記培養液の流れである。
【００８５】
実施形態において、薄膜を安定化させるための方法は、水の流動学的な特性を変えるための、培養液への添加物（例えば、界面活性剤、プルロニックＦ６８（Pluronic F68）、グリセリン、四級アンモニウムおよび培養液の流動学的な特性を変えるためのあらゆる他の添加物から成るグループを含む添加物）の添加を有することである。
【００８６】
培養液の流れは、親水性の膜に沿った流れであることがさらに好ましい。
【００８７】
本発明に基づく方法の別の実施形態は、添付の請求項に示される。
【００８８】
本発明の他の特徴、詳細、および利点について、添付の図面を参照すると共に、特に限定されるものではないが、本発明の実施形態について以下に適切に説明することによって、より明確する。
【００８９】
図１は、本発明に係る培養装置を示す概略図である。
【００９０】
図２は、培養液循環手段の他の形態を示す概略図である。
【００９１】
図３は、特にスケールアップに適応する、いくつかの連続する培養区画を含む、本発明に係る培養装置を示す概略図である。
【００９２】
図４は、図３の他の形態を非常に概略的に説明する図である。
【００９３】
図５は、本発明に係る上記装置の好ましい実施形態における培養液循環手段を密着させる、基部モジュールの底部の横断面図である。
【００９４】
図６は、図５に示す培養液循環手段を密閉する基部モジュールの底部についての平面図である。
【００９５】
図７は、本発明に係る上記装置の同様の好ましい実施形態における上記循環手段を密着させる、基部モジュールの上部を示す横断面図である。
【００９６】
図８は、図７に示す上記装置における上記循環手段を密着させる、基部モジュールの頂部を示す平面図である。
【００９７】
図９は、モジュール、特には使い捨てモジュールの組立によって製造される、本発明に係る培養装置を示す横断面図である。
【００９８】
図１０は、図９の分解組立図である。
【００９９】
上記図面においては、同一または同様の参照符号を、同一または類似の構成要素に付している。
【０１００】
図１に示すように、培養装置１は、実質的に垂直であり、かつ実質的に円筒型である培養容器２を備えている。なお、本発明では、例えば左右対称が好ましい角柱型などの他の形態を想定することもできる。培養容器は、互いに連通する少なくとも４つの区画を有している。上記容器は、当該容器の中心から外側に向かって、第１区画３、第３区画４ａ、４ｂ、第２区画５、および第４区画６を有している。
【０１０１】
上記区画に含まれるセルには斜線を引いており、かつ文字Ｃを付している。一方、培養液は文字Ｍによって示している。
【０１０２】
培養容器２は、その底部に培養液循環手段を備えている。この好ましい実施形態において、培養液循環手段は、磁石デバイス７（例えば中心回転軸８を中心に自転する磁石棒７）から構成されている。培養液循環手段における、実際のまたは仮想の、第１端部は係合手段９に収容され、また第２端部は底部係合手段１０に収容される。磁石棒は、培養容器２の外部にある回転式磁気駆動モーター（ここでは図示しない）によって駆動される。循環手段は、少なくとも１つの培養液流入口１１を有している。培養液流入口１１は、培養液の流れを調節するためのバッフル（分水調整板）１２の途切れる少なくとも１つの第１端部から成る。磁石棒は遠心力ポンプとして機能する。すなわち、磁石棒によって作り出される培養液の流れによって、培養液は比較的中心の領域に吸い込まれ、さらに中心点に対して外側に送出される。バッフル１２は、磁石棒に対して比較的中心の領域内に培養液を誘導する。その結果、培養液は上記領域に吸い込まれ、その後、外側に送出される。
【０１０３】
流入口は同一平面上（星型配置）にあり、また流入口１１の数は、それらの配置が対称になるような数であることが望ましい。より具体的には、３つの流入口がある場合、それらが約１２０°の角度で互いに離れることが好ましく、流入口の数が４である場合には、上記流入口は約９０°の角度で互いに離れ、流入口の数が１０である場合には、上記流入口は約３６°の角度間隔をおいて配置される。
【０１０４】
培養液循環手段はまた、少なくとも１つの培養液流出口１３を有している。培地流出口１３は、磁石棒の遠心力作用によって培地が送出される場所に位置することが好ましい。
【０１０５】
流出口１３の数は、その配置が対称になるような数であることが好ましい。より具体的には、３つの流出口がある場合、それらが約１２０°の角度で互いに離れることが好ましく、流出口の数が４である場合には、該流出口は約９０°の角度で互いに離れ、流出口の数が１０である場合には、該流出口は約３６°の角度間隔をおいて配置される。
【０１０６】
流出口は、流入口のように、同一平面上には据えられないことが好ましい。培養容器の底部は、少なくとも１つの流出口１３に隣接した少なくとも１つの培養液誘導手段１４を備えている。誘導手段は、培養容器２の上部の方へ向かって送出された培養液を誘導する。
【０１０７】
培養容器２の第１区画３は、実質的な中心領域であり、かつ培養液移動区画である。第１区画３は、基底部３ａおよび円筒部３ｂを備えている。基底部３ａの直径は、培養容器２の直径よりも小さい。基底部３ａは、培養液循環手段の少なくとも１つの培養液流出口１３と培養液を流通させる。基底部３ａは、第１区画３の上部で変形されており、基底部３ａよりも直径の小さい円筒部３ｂになっている。上部における円筒部３ｂは、外周壁を備え、かつ第１培養液区画の基底部３ａと直接的に培養液を流通させている。
【０１０８】
第３区画４は、第１培養液移動区画３の外部にある培養液移動区画である。第３区画も、同様に、実質的な基底部４ａ（スリーブ形状）、および上部の実質的な円筒部４ｂを備える。
【０１０９】
第３培養液移動区画４の実質的な円筒部４ｂは、第１培養液移動区画３の実質的な円筒部３ｂと基本的に同心円であり、これら２つの部位は、互いに培養液を流通させる。培養液の流通は、開口部または管を用いたオーバーフロー（図に示す）によって、またはこの流通を実現可能にするその他の手段によって実現される。
【０１１０】
第２区画５は、場合によってはキャリア又はマイクロキャリアを有する細胞培養区画である。第２区画５もまたスリーブ形状であり、その中央には第１培養液移動区画３、第３培養液移動区画４がある。
【０１１１】
第２区画５は、底部壁１５および上部壁１６を備え、壁１５および１６には、基本的に細胞の含まれない培養液の移動を可能にする開口部１７がそれぞれ設けられている。第２区画５は、培養液の通過を可能にする底部壁１５の開口部１７を介して、第３培養液移動区画４の相対的な基底部４ａと培養液を流通させる。
【０１１２】
第４区画６は、培養液移動区画であり、第２培養区画５の外側かつ培養容器２の内側に位置している。第４区画６は、第２培養区画５と培養液を流通させる。第４区画６もまた、上述した少なくとも１つの流入口１１を介して、培養液循環手段と培養液を流通させる。培養液の流通は、開口部または管を用いたオーバーフローによって、またはこの流通を実現可能にするその他の手段によって実現される。
【０１１３】
本明細書等における実施形態は、実質的な円筒形の培養容器を備える場合を説明しているが、他の実施形態では、上述したように、例えば左右対称が好ましい実質的な角柱容器などを想定することもできる。様々な培養液および培養液移動区画を有することも同様に想定されることは明らかである。培養液移動区画は、左右対称が好ましい角柱であってもよく、可能な形状の任意の組み合わせであってもよい。この場合において、スリーブという用語は、想定される角柱の断面と同様の断面を有する筒型として想定される。
【０１１４】
培養液循環手段が運転中であるとき、培養液は、上述した少なくとも１つの流出口１３を介して培養液循環手段に流出する。また、複数の流出口１３を介する、いくつかの培養液循環手段が存在する場合には、培養液は、誘導手段１４によって流れの向きを変えられる。最後には、培養液は、第１培養液移動区画３の実質的な底部３ａに到達する。第１培養液移動区画３およびポンプの流出口の構造は、培養液が第１培養液移動区画３の実質的な円筒部３ｂに導かれるような構造を必要とする。培養液は、実質的な円筒部３ｂの壁の上部に達すると、第３培養液移動区画４内にオーバーフローする。
【０１１５】
培養液Ｍの循環の方向を、図中、矢印によって示す。
【０１１６】
当業者にとって明らかであるように、本実施形態における第１培養液移動区画３の実質的な円筒部３ｂの壁は、効率および流速のために、第３培養液移動区画４の壁よりも低い。しかしながら、当業者は、第１培養液移動区画３の実質的な円筒部３ｂの壁が、第３培養液移動区画４の実質的な円筒部４ｂの壁より高くなり得ることについては、容易に想到しないであろう。
【０１１７】
培養液は、ポンプおよびさらに重力によって押圧された流速を受けるため、実質的な第３培養液移動区画４から下方へ向かって、円筒部４ａを下の方へ流れ、第３培養液移動区画４の実質的な基底部４ｂに達する。次いで、培養液の流れは、ポンプに押圧された流速、および連通管の影響を受けて上昇方向となり、さらに第２培養区画５の上部に達する。培養液は、第２培養区画５の底面壁１５において、実質的に細胞１７の含まれない培養液を通過させるための開口部を介して、第３培養液移動区画４から第２培養区画５に達する。
【０１１８】
上述したように、培養液通過開口部１７は、培養方法に応じた大きさとなる。培養方法がキャリアなしの培養である場合、開口部１７を備える壁１５または１６は、細孔の大きさが上記細胞の直径よりも小さい多孔質膜である。培養方法がマイクロキャリアまたはキャリアを用いた培養である場合、開口部１７の大きさはマイクロキャリアまたはキャリアの大きさよりも小さい。
【０１１９】
培養液の流端が第２培養区画５の壁の頂部に達すると、培養液は第４培養液移動区画６内へオーバーフローする。もちろん、開口部が図示のもの又は管である場合には、培養液の流端が開口部又は管に達したときに第４区画６内へ流れるということは理解されるべきである。
【０１２０】
本発明の特に好ましい実施形態において、第４培養液移動区画６は傾斜壁１８を備えている。培養液は、第２区画５から第４区画６へ移動するときに、傾斜壁１８の上を流れる。傾斜壁は、傾斜壁１８上の膜の形成を向上するために、親水性膜から成ることが好ましい。上記の膜は、泡の形成を出来る限り防ぐために、薄層状であることが好ましい。上記の膜を安定させるために、水、特には培養液の流動学的な特性を改良するための添加剤を、培養液に加えてもよい。添加剤としては、例えば、界面活性剤を含有するグループに含められる添加剤、プルロニックＦ６８（Pluronic F68）、グリセリン、第４級アンモニウム、および、培養液の流動学的な特性を改良するためのその他の添加剤が挙げられる。
【０１２１】
親水性膜として、例えば、ポリオキシエチレンを含有する膜が挙げられる。
【０１２２】
傾斜壁における膜の形成は、“薄膜”上における酸化を可能にするため、重要な工程である。実際には、この第４培養液移動区画中の培養液の量に対するガスの量は多量であり、かつ転換を向上する。さらに、傾斜壁上に膜を形成することは、気液接触表面領域を増加させる。
【０１２３】
図１に示すように、培養容器はカバー１９を備えることが好ましく、少なくとも１つのガス注入開口部２０、および少なくとも１つのガス排気開口部２１はカバー１９を貫通している。ガス注入開口部２０は、第４培養液移動区画６と直接連通するように設けられることが好ましい。他の形態においては、ガス注入開口部２０は、培養容器２の垂直な壁上又は培養容器２の底に配置されることが好ましい。すなわち、ガスは、培養容器２の壁を貫通する開口部２０によって、カバー１９の反対側へ通過する。また。この開口部２０は、液面よりも上（図９を参照）で終端するように管を備えることが好ましい。
【０１２４】
この実施形態において、カバー１９は、固定手段２２によって、第２培養区画５の上部壁１６に固定されている。他の形態において、カバー１９は、第２培養区画５の上部壁１６を一体部分として形成されていてもよく、この部分は、培養容器２のカバー１９が引き上げられるときに開く。この場合、例えば培養における健康状態を反映する、細胞密度、細胞構造、および細胞のその他の物理的特徴を評価するために、キャリアを有する又は有さない細胞サンプルを取り出すことが容易となる。実際に、上記２つの繋がりは、培養容器２のカバー１９を引き上げることによって培養区画５を開くことを可能にする。
【０１２５】
浮遊状態で培養する場合において、第２培養区画５において開口部１７を有する上部壁１６に、多孔質膜を設けることが好ましい。この組立部は、サンプルを採取するためのカバー／膜組立部の剛性を向上することができる。
【０１２６】
図２は、培養液循環手段における磁石デバイスの他の形態を説明する。ここで、磁石棒７は、らせん形状を有する。実質的な中心回転軸８を有する磁石デバイス７は、基本的に培養の量に基づいて設計される。実際に、少量の培養において、本発明は培養液を循環させるために、例えば磁気チップなどの簡単な棒を用いることができる。大容量の場合には、本発明は外側のモーターによって同様に駆動される磁気ローターを想定している。例えば、培養液循環率を高めることができ、かつ水中で使用できるようなローターが挙げられる。
【０１２７】
本発明によれば、気泡発生手段（図示しない）の使用を想定することもできる。上記気泡発生手段は、より一般的には、発生する気泡の大きさにしたがって“スパージャー”または“マイクロスパージャー”と呼ばれる。
【０１２８】
気泡が用いられる場合、例えば管などのような気泡発生手段における穴の開いた末端は、第４培養液移動区画の底上の培養液中、または第１培養液移動区画の中に沈められている。このタイプの酸化が選択される場合、薄膜上で酸化を続けることもまた常に可能である。薄膜は、ガスの流れを減少して、気泡の形成をより少なくし、それによって泡の形成を減少させる。この場合においても、培養容器のカバー又は培養容器の垂直な壁に２つのガス注入口を有するための条件は同様に設定される。加えて、気泡発生手段が単に補給源手段として存在し、専ら必要に応じて使用されることも、また想定し得る。
【０１２９】
培養装置はまた、例えば溶存酸素分圧ｐＯ２、酸性度ｐＨ、温度、濁度、光学濃度、グルコース、ＣＯ２、乳酸塩、アンモニウム、および細胞培養モニタリングに通常用いられるその他のパラメータに対する、一連の培養パラメータセンサー２３を備えている。これらのセンサーは、培養容器の内部とその外部との間の接続を必要としない光学センサーであることが好ましい。これらのセンサーは、培養容器２の壁の近くに設け、培養液Ｍと接触させることが好ましい。さらに好ましくは、培養液Ｍが細胞を通過する前又は直後に通過する上記区画などの戦略的な位置にすることが望ましいため、これらのセンサー２３の優先的な配置は、重要な配置である。
【０１３０】
実際に、本発明は、上述に述べた簡素さおよび節約の理由に関わらず、使い捨てのバイオリアクターを実現することを特に意図している。したがって、これは培養容器の内側と外側との間の接続を減らす理由となる。加えて、本発明に係るバイオリアクターは、使い捨てであることによって、汚染の危険性が著しく低く、大きな信頼性のあるバイオリアクターを実現することも想定している。
【０１３１】
図３に示すように、本発明に係る装置は、大容量で培養するための一連のモジュールを備えるモジュール設計も想定している。例えばこのタイプのモジュール設計では、非常に限られた数の標準モジュールを使用して、例えば約５００ｍｌから１００Ｌの培養量を想定している。
【０１３２】
本発明によれば、第１培養液移動区画３の周りで、“外す”ことができる一連のモジュールを、培養液循環手段およびカバー１９を備える標準的な培養容器２内に配置することを想定している。
【０１３３】
特に柔軟性のある他の実施形態では、本発明は様々な標準モジュールを備える取り付け系を実現することを目的としている。これらの標準モジュールは、例えば循環手段モジュールであり、１つ以上の培養モジュールとカバーモジュールとの組立部の底に配置される。本発明によれば、これらモジュールを固定する他の手段を想定することはできるが、上記のモジュールは、例えば溶液およびガスの視点から不浸透性であることが好ましい高速連結部材を用いて、お互いに固定される。
【０１３４】
したがって、使用者は、培養タイプおよび必要な容量にしたがって、自身のストックから、培養液循環手段を備える基礎モジュールを得ることができる。そのためには、使用者は、必要な培養容量にしたがって要求される数の培養モジュールを得る必要があり、ひいてはカバーに対応する頭部モジュールを得る必要がある。次に、これら全てのモジュールは、無菌状態で包装されているため、使用者は、ただその封を開けさえすればよく、その後、上記モジュールを上下に“挟め”ばよい。このように積み重ねることにより、“使い捨てバイオリアクター”を形成することができる、または適切な容器内に配置されることができる。
【０１３５】
ゆえに、図３では、本発明に係るモジュール培養装置の実施形態を説明している。
【０１３６】
培養装置１は、図１において詳細に説明されたような培養液循環手段を備えた培養容器２を備えている。使い捨てできるように、また、別の培養のために他の１つ用いて二次汚染を防止するために、循環手段を備える基部モジュールｍ０は、培養容器２の底部に固定することができ、または培養容器２内に滑り入れることができる（本実施形態にて描写される）。
【０１３７】
基部モジュールｍ０は、循環手段を備えている。図１に示すように、これらの循環手段は、中心回転軸８を中心に回転する磁石デバイス７を備えており、中心回転軸８の第１端部は上部係合手段９内に固定され、またその第２端部は底部係合手段１０内に固定されている。循環手段は、少なくとも１つの培養液流入口１１を有している。培養液循環手段もまた、少なくとも１つの培地流出口１３を有している。
【０１３８】
培養容器の基部モジュールｍ０は、上述した少なくとも１つの流出口１３と隣接する少なくとも１つの培養液誘導手段１４を備えている。培養液誘導手段１４は、培養容器２の上部に向かって送出された培養液を誘導する。
【０１３９】
培養容器２は、一連の培養モジュール（ｍ１、ｍ２、…、ｍｎ）を備えている。本実施形態では、上記一連の培養モジュールは上下に積み重ねられている。また、それらが単にお互いに隣接している、すなわち並んで配置されていることを想定することもできる。図３にて説明される実施形態では、上記モジュールは、高速連結部材２４またはクリップを用いてお互いに固定されている。
【０１４０】
各培養モジュールｍ１、ｍ２、…、ｍｎは、第１区画３、第２区画４、第３区画５、および第４区画６を備えている。これらの区画３、４、５、６は、それぞれ図１にて記載されたものと同じ機能を有する。
【０１４１】
加えて、各モジュールは、各培養モジュールの第４区画６と連通するガス注入口または混合気体注入口（図示しない）を有していることが好ましい。また、上記容器は、その一部に、過剰な気体または混合気体（図示しない）のための排気口を有していてもよい。例えば、ガス注入口は、培養容器２の底部にあってもよい。すなわち、カバー３およびこの開口部２０に対して反対側に位置する、培養容器２の壁を貫いた開口部を介して、気体が通過する。なお、開口部２０は、モジュールｍ１の液面（図９参照）の上で途切れるような管を備えている。したがって、ガス状混合物は、このモジュールの第４培養液移動区画６に達する。モジュールｍ１の上部に配置されたモジュールｍ２は、管を備えてもよい。上記の管は、モジュールｍ２の第４区画６と連通している培養モジュールｍ１の第４区画６に、ガス状混合物が存在することを可能にする。したがって、この管はモジュールｍ２の底部を貫通することが好ましい。
【０１４２】
特定の実施形態では、長期間の培養の場合、新たな培養液により培養液の一部を交換すること、またはさらなる養分を運ぶことは利点となり得る。したがって、基部モジュールｍ０は、養分流入口（図示しない）を有していてもよい。また好ましくは、培養容器は、培養液循環手段において、オーバーフローを防止するための培養液排出口（図示しない）を有していてもよい。
【０１４３】
同様の態様において、培養容器２は、カバー１９を備えた頭部モジュールを備えている。カバー１９は、図１に示すように、上部に配置されたモジュールｍｎにおいてサンプルを容易に採取するために、固定手段２２によって、培養液通過開口部１７を有する上部壁１６に接続されていることが好ましい。
【０１４４】
さらに、各培養モジュールにおいて、好適な培養パラメータセンサーを備えていてもよい。全ての区画における１つまたは複数の培養モジュールにおいてセンサーを備えていてもよいし、また基部モジュールにセンサーを備えていてもよい。
【０１４５】
図３に示した実施形態では、培養液は以下の手段により循環する。簡単に説明するために、２つの培養モジュールｍ１およびｍ２ならびに基部モジュールｍ０のみを使用する場合について説明する。しかし、実際には、本発明に係る培養装置は非常に多数のモジュールを備えている。
【０１４６】
基部モジュールｍ０において、培養液は、上記の少なくとも１つの流出口１３を介して、培養液循環手段Ｍから送出される。多数の流出口１３を通過した培養液は、誘導手段１４により向きを転換される。これにより、培養液は第１培養液移動区画３における実質的な底部３ａに達する。本実施形態における実質的な底部３ａは、全ての培養モジュールに対する区画共有部であり、実施形態において図示されているように、基部モジュールに配置されている。これは、培養モジュールが縦積み（スタック）されているか、あるいは並列に配置されているかの根拠となる。
【０１４７】
本発明に係る装置における第１培養液移動区画３の構造、およびポンプの外側の構造は、第１のモジュールｍ１における第１培養液移動区画３の実質的な円筒部３ｂの方へ、または第２のモジュールｍ２における第１培養液移動区画３の実質的な円筒部３ｂの方へと培養液を導く必要がある。
【０１４８】
本実施形態では、モジュールの組立品は、実質的な円筒部３ｂを有する第１培養液移動区画３を形成している。
【０１４９】
培養液が第２培養モジュールｍ２の実質的な円筒部３ｂの壁の頂部に達したとき、培養液は第２培養モジュールｍ２の第３培養液移動区画４にオーバーフローする。
【０１５０】
培養液Ｍの循環の方向は、矢印により示されている。
【０１５１】
培養液は、ポンプにより押圧された流速および重力を受けることによって、第２培養モジュールｍ２における第３培養液移動区画４の下部の方へ導かれ、第２培養モジュールｍ２の実質的な円筒部４ａに流れ落ち、そして第２培養モジュールｍ２における第３培養液移動区画の実質的な底部４ｂに到達する。次に、培養液の流れは連通管の影響およびポンプにより押圧された流速を受けることにより上向きとなり、培養液は第２培養モジュールｍ２における第２培養区画５の頂部に到達する。培養液は、第２培養モジュールｍ２における底部壁１５の実質的に細胞の含まれない培養液を通過させる開口部１７を介して、第２培養モジュールｍ２における第３の培養移動区画４から第２培養モジュールｍ２における第２の区画５に到達する。
【０１５２】
培養液の流端が第２培養モジュールｍ２における第２培養区画５の外壁の頂部に到達したとき、培養液は第２培養モジュールｍ２における第４培養液移動区画６にオーバーフローする。もちろん、培養区画５の外壁に開口部または管が存在する場合には、培養液の流端が開口部または管に到達したとき、第２培養モジュールｍ２における第４区画６に流れ込むことを理解する必要がある。
【０１５３】
本発明において特に好適な実施形態では、第２培養モジュールｍ２における第４培養液移動区画６は、第２培養モジュールｍ２における第２の区画５から第２培養モジュールｍ２における第４の区画６へ移動する際に培養液を流す傾斜壁１８を備えている。傾斜壁は、上記傾斜壁１８上における薄膜の形成を向上するために、親水性の膜を備えていることが好ましい。薄膜は、泡の形成をできるかぎり防止するために、薄層をなしていることが好ましい。下記に示すように、薄膜の安定のためには、水の流動学的な特性を変化させるための添加剤を培養液に対して加えることも好適である。
【０１５４】
次に、第２培養区画ｍ２における第４培養液移動区画６に存在する培養液は、管を介してか、または第２培養区画ｍ２における第４培養液移動区画６の壁の頂部（Ｄ）を越えることにより、第１培養区画ｍ１における第３培養液移動区画４中にオーバーフローする。
【０１５５】
培養液は、ポンプに押圧された流速および重力を受けることによって、第１培養モジュールｍ１における第３培養液移動区画４から下方向へ導かれ、第１培養モジュールｍ１における実質的な円筒部４ａを流れ落ち、そして第１培養モジュールｍ１における第３培養液移動区画の実質的な底部４ｂに到達する。次に、培養液の流れは連通管の影響およびポンプにより押圧された流速により上向きとなり、培養液は第１培養モジュールｍ１における第２培養区画５の頂部に到達する。培養液は、第１培養モジュールｍ１における下部壁１５の実質的に細胞の含まれない培養液を通過させる開口部１７を介して、第１培養モジュールｍ１における第３培養液移動区画４から第１培養モジュールｍ１における第２の区画５に到達する。
【０１５６】
培養液の流端が第１培養モジュールｍ１における第２培養区画５の壁の頂上に到達したとき、培養液は第１培養モジュールｍ１における第４培養液移動区画６にオーバーフローする。もちろん、この壁に開口部または管が存在する場合には、培養液の流端が開口部または管に到達したときに、第１培養モジュールｍ１における第４培養液移動区画６中に流れることが理解されるべきである。
【０１５７】
第１培養モジュールｍ１における第４培養液移動区画６もまた、第１培養モジュールｍ１における第２区画５から第１培養モジュールｍ１における第４区画６へ移動する際に培養液を流す傾斜壁１８を備えている。傾斜壁は、上述した親水性の膜を備えていることが好ましい。
【０１５８】
次に、培養液は基部モジュールｍ０に戻り、流入口（管）１１を通って培養液循環手段に戻る。すなわち、第１培養モジュールｍ１における第４培養液移動区画６に存在する培養液は、管を介するか、または第１培養モジュールｍ１における第４培養液移動区画６の壁の頂部を超えて、管１１にオーバーフローする。培養液の移動は、基部モジュールｍ０における本発明に係る培養液循環手段を構成する上記の遠心力ポンプにより生じるサイフォンの実質的な中央領域において終了する。
【０１５９】
本実施形態の変形例では、図４において非常に概略的に図示し、図９において詳細に図示しているように、縦積み（スタック）したモジュールｍが培養容器を構成する。図４におけるこの変形例では、例えば３種類のモジュール（基部モジュールｍ０、４つの区画を有するモジュールｍ１、ｍ２．．．、ｍｎおよび頭部モジュールｍｘ（図示しない））を有していてもよい。基部モジュールｍ０または基底モジュールｍ０は、培養液循環手段および組立手段を備えている。組立手段は、上述した４つの区画を有するモジュールｍ１、ｍ２．．．、ｍｎにおける第１組立手段２４ａにはめ込み可能なように設計されている。基部モジュールｍ０または基底モジュールｍ０は、容器の底部を構成する。頭部モジュールｍｔは、４つの区画を有するモジュールｍ１、ｍ２．．．、ｍｎにおける第２組立手段２４ｂにはめ込み可能なように設計されている。４つの区画を有するモジュールｍ１、ｍ２．．．ｍｎは、基部モジュールｍ０にはめ込むのと同様に、頭部モジュールｍｔを４つの区画を有するモジュールｍ１、ｍ２．．．、ｍｎにはめ込むことができる。または、基部モジュールｍ０にはめ込まれる４つの区画を有するモジュールｍ１、ｍ２．．．、ｍｎは、一連のはめ込まれる４つの区画を有するモジュールのうちの１番目のものであり、頭部モジュールｍｔのはめ込まれるものは、上記の一連のはめ込まれる４つの区画を有するモジュールｍ１、ｍ２．．．、ｍｎにおける２番目の４つの区画を有するモジュールであってもよい。
【０１６０】
この変形例の機能は、図３において詳細に説明したものと同様である。
【０１６１】
図５および６は、基部モジュールｍ０における基底部の半分を示している。図５は断面図であり、図６は平面図である、図に示すように、培養液は図中に文字ｘで示されている実質的な中心領域における少なくとも１つの流入口を介して、基部モジュールに注入されるように設計されている。磁石デバイス７の回転軸は、現実であろうと、仮想であろうと、この中心ｘを通る。循環手段が運転中であるとき、磁石デバイス７は回転軸を中心として自転する。その回転は、培養液循環手段の中に培養液を吸い込むサイフォンを形成する。磁石デバイスの回転する領域は、バッフルまたは壁２５により制限されている。本実施形態では２つのバッフルが示されているが、その数はそれよりも多くてもよい（例えば、３、４、５、６、８、１０など）。バッフルは、本明細書全体において定義されている円周上において対照的に配置されていることが好ましい。
【０１６２】
バッフル２５の間の空間１３は、培養液流出口である。事実、磁石デバイスの回転により生じるサイフォンにより吸引された培養液は、バッフルの間の開口部１３を介して、バッフル２５により区切られた領域の外側に向かって放出される。本実施形態では、２つのバッフル２５が示されているので、２つの培養液の流出口が形成されている。しかし、バッフルの数はこれよりも多くてもよい（例えば、３、４、５、６、８、１０など）。バッフルは、対照的に配置されていることが好ましく、培養液流出口１３の位置もまた、対照的に配置されていることが好ましい。培養液は、流出口１３より放出されると、実質的な循環区画２７に到達する。
【０１６３】
本実施形態では、基部モジュールｍ０における基底部は、実質的には管状の形状である開口部２０を有している、開口部２０は、例えば、気体または気体混合物、新たな培養液の導入、気体または混合気体の排気、培養液の流出などを行うものである。
【０１６４】
さらに、凹部３１は、これらの開口部２０を外側から利用するために備えられている。これにより、気体または気体混合物、新たな培養液などを供給するためにに、開口部に対して接続することができる。
【０１６５】
図７は、本発明に係る基部モジュールｍ０の上部の断面図であり、図８は、同じ部分の平面図である。上部は、実質的には管状の形状である培養液流入口１１を有している。これらの流入口１１は、本発明に係る装置１における第４培養液移動区画６からもたらされる培養液を、磁石デバイスの回転により生じたサイフォンに導く。磁石デバイスが回転すると、図５および６に示されている実質的な円形領域２７に位置する培養液は、穿孔２６に流入する。上記の穿孔２６は、溝２８と相互に連通しているため、本発明に係る装置における第１培養液移動区画３（特に、第１培養液移動区画における実質的な管部）と連通する区画３０に対して、培養液を送出することができる。
【０１６６】
図７において示す上部は、図５において示す底部上に配置されるように設計されている。もちろん、この基部モジュールｍ０は、他の方法により得ることもできる。しかし、本実施形態のように、互いが接続可能である２つの部分を用いて製造することによって、基部モジュールの製造を容易とすることができる。さらに図に示すように、上部および底部は、図５および７の２つに示されている凹部２９のような密着手段により互いを接続することが好ましい。
【０１６７】
本発明に係る培養液循環手段の全ての例証は、様々な方法により実現することができる。基部モジュール中に収容されているか、いないかに関わらず、培養液循環手段の多様な実施形態を実現するための全ての方法が、権利を主張する範囲内に含まれることは当然である。
【０１６８】
図９は本発明に係る装置の特に好適な実施形態における断面図であり、図１０は同実施形態における断面図を分解したものである。分解した図は、特別な実用的側面および本発明における発明の側面の明白な理解をもたらす。
【０１６９】
したがって、２つの図は同時に説明する。図に示すように、本発明に係る装置は、底部から頂部に向かって縦方向に積み重ねたモジュールからなる。
・基部モジュールｍ０の底部（ｍ０ａ）は、バッフル２５により制限されている、磁石デバイスの回転する区画を有している。この図におけるバッフル２５の間の空間１３は、培養液の排出口である。これは、磁石デバイスの回転により生じるサイフォンにより吸い込まれた培養液が、バッフル２５の間の開口部１３を介して、バッフル２５により区切られている区画の外側２７（実質的な円形区画）へと放出されるからである。
・基部モジュールｍ０の上部（ｍ０ｂ）は、実質的な管状の形状である培養液流入口１１を有している。これらの流入口１１は、本発明に係る装置１における第４培養液移動区画５からもたらされる培養液を、磁石デバイス７の回転により生じたサイフォンに導く。磁石デバイスが回転するとき、実質的な円形領域２７に位置している培養液は、穿孔２６に流入する。上記の穿孔２６は、本発明に係る装置における第１培養液移動区画３（特に、第１培養液移動区画における実質的な筒部）に流通させる区画３０に培養液を送出する。
・図３の説明において詳述した第１培養モジュールｍ１
・第２培養モジュールｍ２（図３参照）
・頭部モジュールは、培養液に沈められた光学センサー２３を備えた凹部３３を有しており、第２培養モジュールｍ２における第２培養区画５の上部壁１６の一部に接続された固定手段２２を有するカバー１９を備えている。
【０１７０】
全てのモジュールは、図４、９および１０において概略的に図示されている固定手段２４ａおよび２４ｂを備えている。各モジュールは、求められる組立品に応じて、使用するか、しないかには関わらず、これらを複数備えている。しかし、これを備えていることによって、１つの培養モジュールに対して他の培養モジュールを組み合わせることができると共に、１つの培養モジュールに対して基部モジュールまたは頭部モジュールを組み合わせることができる。これらの固定手段は、例えば、円形シールを有する２つの同心円、細胞培養における周知の技術である高速連結部材、ねじ止めピッチおよび鋸歯状の切り込みまたは本発明に係るこれらのモジュールを組み立てるためのその他のデバイスである。
【０１７１】
本実施形態では、基部モジュールｍ０の底部は、この場合においては気体または気体混合物を導入するための開口部であり、実質的な管状の形状である開口部２０に接続されている。気体注入口２０は、その先端が培養液の水面よりも上にある管３２に接続されており、本発明に係る培養装置１における少なくとも１つの第４培養液移動区画６に気体または気体混合物を到達させることができる。本発明に係る装置１における第４培養液移動区画６の周囲の気圧は全て、同様の管３２により結び付けられているため、気体混合物は頂部に到達する。反応器の底部から非常に高い位置まで、気体を供給することができるため、高く積み上げられたモジュールの装置においては特に好適である。
【０１７２】
変形例において、底部は、磁石デバイスの配置されている区画におけるガス状物質を移動するための、気体または気体混合物注入管を備えている。このように、新しい気体は磁石デバイスの回転により攪拌されることによる培養液の移動により、酸素の溶解は向上する。過剰な気体もまた攪拌され、小さい気泡の形状で上方向に再度移動する。この変形例もまた、図１において例証した実施形態に適用することができる。
【０１７３】
さらに、外側からこれらの開口部２０を利用するための凹部３１を有している。すなわち、気体、気体混合物、新しい培養液などを供給するために、これらの開口部に接続することができる。
【０１７４】
モジュールｍ０における上部（ｍ０ｂ）は、固定手段２８の効力により引き付けられるように、かつ、基部モジュールｍ０における底部ｍ０ａ上の円形シール３４の効力により密着されるように設計されている構成物である。
【０１７５】
もちろん、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、添付した特許請求項の範囲の範囲内から逸脱しない限り、多くの改良が可能である。
【０１７６】
例えば、図１に示した本発明に係る装置は、カバーを貫通した管か、または本発明に係る装置の壁の１つを貫通した管による養分供給装置を備えることもできる。同様に、本発明に係る装置の第１もしくは第４の区画、または４つの区画を有するモジュールそれぞれに加熱手段を備えることもできる。ことによると、本発明に係る装置は、複数の培養液循環手段（例えば複数の遠心力ポンプ）を備えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１７７】
【図１】本発明に係る培養装置を示す概略図である。
【図２】培養液循環手段の他の形態を示す概略図である。
【図３】特に拡大に対して適応する、数個の連続する培養区画を含む、本発明に係る培養装置の概略図である。
【図４】図３の他の形態を非常に概略的に説明する図である。
【図５】本発明に係る上記装置の好ましい実施形態における培養液循環手段を密着させる、基部モジュールの底部を示す横断面図である。
【図６】図５に示す培養液循環手段を密着させる、基部モジュールの底部を示す平面図である。
【図７】本発明に係る上記装置の同様の好ましい実施形態における上記循環手段を密着させる基部モジュールの頂部を示す横断面図である。
【図８】図７に示す上記装置の上記循環手段を密着させる基部モジュールの頂部を示す平面図である。
【図９】モジュール、特には使い捨てモジュールの組立によって製造される本発明に係る培養装置を示す横断面図である。
【図１０】図９に示す培養装置の分解組立図である。
【符号の説明】
【０１７８】
１          培養装置
２          培養容器
３          第１培養液移動区画
３ａ        第１培養液移動区画の底部
３ｂ        第１培養液移動区画の上部円筒部
４          第３培養液移動区画
４ａ        第３培養液移動区画の底部
４ｂ        第３培養液移動区画の上部円筒部
５          第２培養区画
６          第４培養液移動区画
７          磁石デバイス
８          中心回転軸
９          上部固定手段
１０        底部固定手段
１１        培養液流入口
１２        バッフル
１３        培養液流出口
１４        培養液誘導手段
１５        第２培養区画の底部壁
１６        第２培養区画の上部壁
１７        第２培養区画の上部および底部壁における開口部
１８        傾斜壁
１９        培養容器のカバー
２０        気体注入口
２１        気体排気口
２２        第２培養区画の頂部壁に対してカバーを固定するための手段
２３        センサー
２４        組立手段
２４ａ      第１組立手段
２４ｂ      第２組立手段
２５        基部モジュールのバッフルまたは壁
２６        基部モジュールの貫通孔
２７        実質的な円形区画
２８        溝
２９        循環手段を密着させるための凹部
３０        第１培養液移動区画に培養液を流通させる区画
３１        開口部２０に接続するための凹部
３２        気体供給管
３３        センサーに対するカバー凹部
３４        円形シール
ｍ０        基部モジュール
ｍ１〜ｍｎ  培養モジュール
ｍｔ        頭部モジュール
Ｍ          培養液
Ｃ          細胞
Ｄ          第４培養区画の壁の頂部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年6月4日(2008.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基本的に細胞を含まない培養液の移動区画である少なくとも１つの第１の区画（３）および細胞培養区画である少なくとも１つの第２の区画（５）を有している、カバー（１９）を備えた培養容器（２）と、
下部の壁（１５）および上部の壁（１６）を備えており、かつ、各々の壁（１５、１６）が基本的に細胞を含まない培養液の移動を可能にする開口部（１７）を有する培養区画（５）を通って、培養液を循環させる培養液循環手段と、を備えている細胞培養装置（１）であって、
いずれもが基本的に細胞を含まない培養液移動区画である、少なくとも１つの第３の区画（４）および少なくとも１つの第４の区画（６）をさらに備えており、
上記第３の区画（４）は、上記第１の区画（３）および上記第２の区画（５）との間において培養液を流通させ、上記第４の区画（６）は、上記第２の区画（５）（上記培養区画（５））との間において培養液を流通させると共に、上記培養液循環手段を介して、上記第１の区画（３）（上記培養液移動区画（３））との間において培養液を流通させ、
上記培養液循環手段は、上記第２の培養区画（５）において、下から上へ培養液を循環させることを特徴とする細胞培養装置。
【請求項２】
上記第３の区画は、培養液が第１の培養液移動区画（３）から第３の培養液移動区画（４）へオーバーフローするように適合されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記第３の区画（４）は、上記第２の区画（５）の内部、かつ、上記第１の区画（３）の外部に設けられており、上記第４の区画（６）は上記第２の区画（５）の外部に設けられている、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
一連の培養モジュール（ｍ１、．．．、ｍｎ）を備えており、
各モジュールは、上記第１の区画（３）、上記第２の区画（５）、上記第３の区画（４）および上記第４の区画（６）を有しており、かつ、上記一連の培養モジュールにおいて互いに隣接するモジュールは、培養液を流通させており、
各モジュールにおける上記第１の区画（３）および上記第４の区画（６）は、直接的または間接的に上記循環手段に連通している、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
上記循環手段は、基部モジュール（ｍ０）に備えられており、
上記基部モジュール（ｍ０）は、少なくとも１つの第１の培養液移動区画（３）と少なくとも１つの第４の培養液移動区画（６）との間において、直接的または間接的に培養液を流通している、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
少なくとも１つの上記第４の区画（６）は、略垂直であるか、または傾斜した少なくとも１つの流壁（１８）を備えている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
各培養モジュール（ｍ０、．．．、ｍｎ）は、その上部に第１の固定手段（２４ａ）を備えていると共に、その下部に第２の固定手段（２４ｂ）を備えており、
上記基部モジュール（ｍ０）は、その上部（ｍ０ｂ）に第１の固定手段（２４ａ）を備えていると共に、上記頭部モジュール（ｍｔ）は、その底部に第２の固定手段（２４ｂ）を備えており、
上記第１の固定手段（２４ａ）および上記第２の固定手段（２４ｂ）は、基部モジュール（ｍ０）と、少なくとも１つの培養モジュール（ｍ０、．．．、ｍｎ）と、頭部モジュール（ｍｔ）との下から上への一連の積み重ねを形成するための相補的な固定手段である、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
細胞培養に用いる、請求項１に記載の装置の使用方法。
【請求項９】
培養液循環手段への培養液（Ｍ）導入工程と、
上記培養液循環手段からの培養液（Ｍ）放出工程と、
培養液（Ｍ）を、第１の培養液移動区画（３）へ上向きに移動させる、少なくとも１度の第１の移動工程と、
培養液（Ｍ）を、第２の細胞培養区画（５）へ移動させる、少なくとも１度の第２の移動工程と、を含む培養液循環機構を有する培養容器（２）における細胞培養方法であって、
上記第１の培養液移動工程の後に続けて、上記第１の培養液移動区画（３）から第３の培養液移動区画（４）へ培養液（Ｍ）をオーバーフローさせることにより、上記培養液（Ｍ）を上記第３の培養液移動区画（４）へ移動させる少なくとも１度の第３の培養液移動工程と、
上記第２の培養液移動工程の後に続けて、上記第２の培養区画（５）から第４の培養液移動区画（６）へ培養液（Ｍ）をオーバーフローさせることにより、培養液（Ｍ）を上記第４の培養液移動区画（６）へ移動させる少なくとも１度の第４の培養液移動工程と、をさらに含み、
上記第２の培養液移動工程は、下向きの培養液移動であることを特徴とする細胞培養方法。
【請求項１０】
１度以上の上記移動工程の間に、上記培養液に対して酸素添加する工程をさらに含む、請求項９に記載の細胞培養方法。
【国際調査報告】
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