(57)【要約】      （修正有）【課題】細胞を増殖させるための細胞成長チャンバーを有しているシステム及び該チャンバーを循環する流体の成分を濃縮する方法の提供。【解決手段】細胞成長チャンバーと接線流フィルタを有するシステム。該細胞成長チャンバー内で細胞を増殖させ、増殖した細胞を有する流体をポンプで接線流フィルタに沿って流すことによって、濃縮された流体成分及び濃縮された細胞成分が生成される。所望の細胞濃度を得るために、濃縮された細胞成分は接線流フィルタへ再循環される。濃縮された流体成分は集められ、濃縮された流体成分中の細胞生産物成分が利用される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞成長チャンバー内を循環する流体から成分を濃縮する方法であって、該方法は、
第１のポンプで前記細胞成長チャンバー内に流体を循環させる工程と、
前記細胞成長チャンバー内で細胞を増殖させる工程と、
第１の流体を用いて、前記細胞成長チャンバーから、増殖した細胞を取り出す工程と、
前記増殖した細胞を含む前記第１の流体を、前記細胞成長チャンバーと流体的に関連付けられた接線流フィルタに、前記細胞成長チャンバーのポートから直接流入させ、前記接線流フィルタに沿って前記第１のポンプで循環させることで、濃縮された流体成分と濃縮された細胞成分とを生成する工程と、
前記濃縮された流体成分の少なくとも一部を、容器に集める工程と、
を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記濃縮された細胞成分を、前記接線流フィルタに沿って前記第１のポンプで再循環させることで、前記濃縮された細胞成分中に前記細胞を濃縮する工程をさらに有することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法において、前記第１の流体を前記接線流フィルタに沿って循環させる前に、前記第１の流体に第２の流体を加える工程をさらに有することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、前記濃縮された細胞成分を前記接線流フィルタに沿って再循環させる前に、前記濃縮された細胞成分に第２の流体を加える工程をさらに有することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記細胞成長チャンバーと前記接線流フィルタは、閉鎖系の一部であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項２記載の方法において、前記再循環させる工程は、前記濃縮された細胞成分中における細胞濃度が所定濃度に達するまで、行われることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記濃縮された細胞成分を、前記細胞成長チャンバーに戻す工程をさらに有することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、
前記増殖させる工程は、
前記細胞成長チャンバー内の毛細管内側空間において、第１の流体培地を前記第１のポンプにより循環させる工程と、
前記細胞成長チャンバー内の毛細管外側空間に、第２の流体培地を第２のポンプにより循環させる工程と、
を有し、
前記毛細管外側空間は、酸素供給器と流体連通していることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、
前記増殖工程は、前記酸素供給器で、前記第２の流体培地に酸素を供給する工程を有することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法において、前記細胞成長チャンバーは、中空糸膜装置を備えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法において、前記接線流フィルタは、中空糸膜装置を備えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項８又は９記載の方法において、前記酸素供給器は、中空糸膜装置を備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
複数の細胞を増殖させるシステムであって、該システムは、
第１流体流路と第２流体流路とを有する細胞成長チャンバーと、
前記細胞成長チャンバーの前記第１流体流路と流体的に関連付けられた接線流フィルタと、
前記細胞成長チャンバーの前記第１流体流路において流体を循環させ、且つ前記細胞成長チャンバーで増殖した細胞を含む流体を前記接線流フィルタに沿って循環させる第１のポンプと、
を備え、
前記第１流体流路は、少なくとも両端部を有し、
前記第１流体流路の第１端部は、中空糸膜の第１ポートと流体的に関連付けられ、前記第１流体流路の第２端部は、前記中空糸膜の第２ポートと流体的に関連付けられ、前記第１流体流路は、前記中空糸膜の毛細管内側部分を有し、
前記第２流体流路は、少なくとも両端部を有し、
前記第２流体流路の第１端部は、前記中空糸膜の第３ポートと流体的に関連付けられ、前記第２流体流路の第２端部は、前記中空糸膜の第４ポートと流体的に関連付けられ、前記第２流体流路は、前記中空糸膜の毛細管外側部分を有し、
前記流体が周囲環境に曝されることなく前記中空糸膜から前記接線流フィルタに直接流れることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３記載のシステムにおいて、前記第２流体流路と流体的に関連付けられた酸素供給器をさらに備えることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載のシステムにおいて、前記細胞成長チャンバーの前記第２流体流路に流体を循環させる第２のポンプをさらに備えることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記細胞成長チャンバーは、中空糸膜装置を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のシステムにおいて、前記接線流フィルタは、中空糸膜装置を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１４に記載のシステムにおいて、前記酸素供給器は、中空糸膜装置を備えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１２年８月２０日に出願された米国仮特許出願第６１／６９１，２４６号（タイトル：細胞成長チャンバーを循環する流体の成分を濃縮する方法）の優先権を主張するものであり、該米国仮特許出願の全体は、ここでの開示により明確に本出願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
細胞増殖システム（ＣＥＳ）は、細胞を増殖させ、分化させるために使用される。いくつかの細胞増殖システムが当該分野において知られている。例えば、米国特許第５，１６２，２２５号明細書及び米国特許第６，００１，５８５号明細書において、細胞増殖のために設計された細胞増殖システムが一般的に記載されている。
【０００３】
種々の治療や療法における幹細胞の使用可能性に対して特に注目が集まっている。細胞増殖システムを使用することにより、幹細胞や、骨髄細胞のようなその他のタイプの細胞を増殖（例えば、成長）させることができる。ドナー細胞から増殖した幹細胞を使用することで、損傷を受けた又は欠陥のある組織を修復又は交換することができ、広範囲な疾病に対する幅広い臨床応用が存在する。再生医療分野における近年の前進により、幹細胞は、増殖能力、自己再生能力、未分化状態を維持する能力及び特定の条件下で特殊化した細胞に分化する能力といった特性を有することが示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
細胞増殖システムは、細胞を増殖させるための１以上の分室、例えば、細胞成長チャンバー（例えば、バイオリアクター）を有している。増殖後、通常、細胞は、使用する前に、濃縮される。
【０００５】
本発明の実施形態は、これら及びその他を考慮してなされた。しかしながら、上述の課題によって、本発明の実施形態の他の問題への適用が制限されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、様々な異なる実施形態を含むと理解されるべきであり、また本節は、本発明を限定することを意図するものでないし、またそれら全ての実施形態をカバーすることを意図するものでもない。本節は、本発明のいくつかの実施形態の態様を簡単な形式で説明するためのものであり、主張される本発明の重要な又は必須の要素を特定することを意図していないし、また、請求項の範囲を制限することを意図しているものでもない。本節では、実施形態に含まれる特徴が概略的に記載されるが、それ以外の実施形態に含まれる他の特徴のより具体的な記載を含む場合もある。
【０００７】
１以上の実施形態は、細胞成長チャンバー内を循環する流体から成分を濃縮する方法及びシステムに関する。該実施形態は、細胞を含む細胞成長チャンバー内において流体を循環させることを含む。前記細胞成長チャンバーを循環する第１の流体は前記細胞成長チャンバーから取り出される。前記第１の流体は、前記細胞成長チャンバーと流体的に関連付けられた接線流フィルタに沿って循環され、濃縮された流体成分が生成される。前記濃縮された流体成分の少なくとも一部は、容器に集められる。
【０００８】
他の実施形態は、第１の流体を用いて、細胞成長チャンバーから、増殖した細胞を取り出す方法及びシステムに関する。前記増殖した細胞を含む前記第１の流体は、前記細胞成長チャンバーと流体的に関連付けられた接線流フィルタに沿って循環され、濃縮された流体成分と濃縮された細胞成分とが生成される。前記濃縮された流体成分は、容器に集められる。実施形態において、濃縮された細胞成分も、容器に集められてもよい。他の実施形態において、濃縮された細胞成分は、所定の細胞濃度が達成されるまで、接線流フィルタに再循環させてもよい。
【０００９】
ここで使用される「少なくとも１つ」、「１以上の」、「及び／又は」は、接続的及び選言的の両方として機能する非限定的表現である。例えば、「Ａ、Ｂ及びＣのうち少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ又はＣのうち少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ及びＣのうち１以上」、「Ａ、Ｂ又はＣのうち１以上」、「Ａ、Ｂ及び／又はＣ」のこれら各表現は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、又は、ＡとＢとＣ、のいずれかであることを意味する。
【００１０】
ここで提示される実施形態におけるさらなる効果は、以下の記載、添付図面から容易に理解されよう。
【００１１】
本発明の上記及びその他の効果及び特徴をさらに明確にするため、添付の図面における具体的な実施形態を参照して、本発明がより具体的に説明される。これら図面は、本発明の代表的な実施形態を示すだけであり、従って、本発明の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、細胞増殖システム（ＣＥＳ）の一実施形態の図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態と共に使用される、プリマウントタイプの流体輸送装置を有する細胞増殖システムの斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態と共に使用される、細胞増殖システムのハウジングの斜視図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態と共に使用される、プリマウントタイプの流体輸送装置の実施形態の斜視図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る細胞増殖システムの概略図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態に係る細胞増殖システムの概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態と共に使用される、接線流フィルタの概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態と共に使用される、他の接線流フィルタの概略図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態と共に使用される、さらに他の接線流フィルタの概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態と共に、接線流フィルタ及び／又は細胞成長チャンバーとして使用される、中空糸膜装置の図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態に係る、細胞成長チャンバーを循環する流体から濃縮された成分を集めるプロセスを示すフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態に係る、細胞成長チャンバーを循環する流体から増殖させた細胞を集めるプロセスを示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態を実施する処理システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の原理は、以下の詳細な説明及び添付図面に示される実施形態を参照することで、さらに理解されよう。詳細な実施形態において具体的な特徴が示され説明されるが、本発明は、以下で説明される実施形態に限定されないと理解されるべきである。
【００１４】
以下では、添付図面を参照して、実施形態が詳細に説明される。同一又は同様の部材に言及する場合、図面及び記載においては、可能な限り、同じ参照符号が用いられる。
【００１５】
細胞増殖システム（ＣＥＳ）１００の一実施形態が、図１に概略的に示される。ＣＥＳ１００は、第１流体循環路１０４と第２流体循環路１０８とを有する。第１流体流路１１２は、第１流体循環路１０４の一部であり、バイオリアクターのような細胞成長チャンバー１２４に流体的に関連付けられた端部１１６、１２０を有する。詳細には、端部１１６は、細胞成長チャンバー１２４の第１入口１２８と流体的に関連付けられ、端部１２０は、細胞成長チャンバー１２４の第１出口１３２と流体的に関連付けられる。実施形態において、第１循環路１０４において、流体は、細胞成長チャンバー１２４に配置された中空糸膜の中空糸の内部を通る（細胞成長チャンバー及び中空糸膜は以下でより詳細に説明される）。また、第１流量コントローラ１３６が、第１流体流路１１２に動作可能に接続され、第１循環路１０４における流体の流れを制御する。
【００１６】
第２流体循環路１０８は、第２流体流路１４０と、細胞成長チャンバー１２４と、第２流量コントローラ１４４と、を有する。第２流体流路１４０は、少なくとも端部１４８、１５２を有する。第２流体流路１４０の端部１４８は、細胞成長チャンバー１２４の入口ポート１５４に、端部１５２は、出口ポート１６０にそれぞれ流体的に関連付けられる。細胞成長チャンバー１２４を流れる流体は、細胞成長チャンバー１２４の中空糸膜の外側と接触する。いくつかの実施形態において、第２流体循環路１０８は、第２流量コントローラ１４４と動作可能に接続される。
【００１７】
実施形態において、第１及び第２流体循環路１０８、１１２は、中空糸膜によって、細胞成長チャンバー１２４において分離されている。従って、これら実施形態において、第１流体循環路１０４の流体は、細胞成長チャンバーにおいて中空糸の毛細管内側（ＩＣ）空間を流れる。第１流体循環路１０４は「ＩＣループ」と呼ばれる。これら実施形態において、第２流体循環路１０８の流体は、細胞成長チャンバーにおいて中空糸の毛細管外側（ＥＣ）空間を流れる。従って、第２流体循環路１０８は「ＥＣループ」と呼ばれる。第１流体循環路１０４の流体は、第２流体循環路１０８の流体の流れに対して、並流方向又は逆流方向のどちらを流れてもよい。図１０は、いくつかの実施形態において細胞成長チャンバーとして使用される中空糸膜装置の一例を示している。他の実施形態において、細胞成長チャンバー１２４は、中空糸膜装置ではない。
【００１８】
流体入口路１６４は、第１流体循環路１０４に流体的に関連付けられる。流体入口路１６４によって、流体は第１流体循環路１０４に導入され、流体出口路１６８によって、流体は、ＣＥＳ１００から排出される。第３流量コントローラ１７２が、流体入口路１６４に動作可能に関連付けられる。他の実施形態において、第３流量コントローラ１７２は、第１出口路１６８に関連付けられてもよい。
【００１９】
ここで使用される流量コントローラとしては、実施形態において、ポンプ、バルブ、クランプ、又はそれらの組み合わせが可能である。実施形態において、複数のポンプ、複数のバルブ、複数のクランプを、任意に組み合わせて配置してもよい。種々の実施形態において、流量コントローラは、蠕動ポンプであるか又は蠕動ポンプを含む。実施形態において、流体循環路、入口ポート、出口ポートは、任意の材料の配管で構成されてよい。
【００２０】
種々の部材に対して、「動作可能に関連付けられた」と記載されているが、ここで使用される「動作可能に関連付けられた」とは、動作可能な方式で互いに連結された部材を指し、部材が直接連結されている実施形態や、２つの連結された部材の間に別の部材が配置されている実施形態等も包含する。「動作可能に関連付けられた」部材は、「流体的に関連付けられる」ことができる。「流体的に関連付けられた」とは、流体が部材間を移動可能なように互いに連結された部材を指す。「流体的に関連付けられた」という用語は、２つの流体的に関連付けられた部材間に別の部材を配置する実施形態や、部材を直接接続する実施形態等を包含する。流体的に関連付けられた部材は、流体と接触しないが他の部材と接触することにより、システムを操作する部材を含んでもよい（例えば、可撓性の管の外側を圧縮することにより、該管を介して流体をポンピングする蠕動ポンプ等）。
【００２１】
一般に、緩衝液、培地、タンパク質ペプチド含有流体、細胞又は細胞成分含有流体のように、如何なる種類の流体でも、循環路、入口路、出口路を流れることが可能である。
【００２２】
図２において、本発明の実施形態に係る、プリマウントタイプの流体輸送組立体を有する細胞増殖システム２００の他の実施形態が示される。ＣＥＳ２００は、細胞増殖装置２０２を有する。細胞増殖装置２０２は、細胞増殖装置２０２の後側部分２０６と係合するハッチ又は閉可能なドア２０４を有する。細胞増殖装置２０２内の内部空間２０８は、プリマウントタイプの流体輸送組立体（この実施形態では、プリマウントタイプの流体輸送組立体２１０として示される）を受容し係合固定するような特徴を有する。プリマウントタイプの流体輸送組立体２１０は、細胞増殖装置２０２に取り外し可能に取り付けられており、細胞増殖装置２０２において、使用された流体輸送組立体２１０を、新しい又は未使用の流体輸送組立体２１０に比較的迅速に交換できるようになっている。実施形態において、単一の細胞増殖装置２０２の動作によって、第１の流体輸送組立体２１０を用いて細胞の第１のセットを成長又は増殖させ、その後、第１の流体輸送組立体２１０を第２の流体輸送組立体２１０に交換する際に細胞増殖装置２０２を殺菌することなく、第２の流体輸送組立体２１０を用いて細胞の第２のセットを成長又は増殖させることができる。プリマウントタイプの流体輸送組立体２１０は、細胞成長チャンバー２９８と酸素供給器２１２を有してよい。流体輸送組立体２１０に接続される種々の培地用配管を受容する配管案内スロットが２１４として示される。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態に係る、プリマウントタイプの流体輸送組立体２１０（図２参照）を取り外し可能に取り付ける前の、細胞成長チャンバー２０２の後側部分２１６を示す。閉可能なドア２０４（図２参照）は、図３では省略されている。細胞増殖装置２０２の後側部分２１６には、流体輸送組立体２１０の構成要素と組み合わせて動作する複数の異なる構造が設けられている。詳細には、細胞増殖装置２０２の後側部分２１６は、流体輸送組立体２１０におけるポンプループと協働する複数の蠕動ポンプ（ＩＣ循環ポンプ２１８、ＥＣ循環ポンプ２２０、ＩＣ入口ポンプ２２２、ＥＣ入口ポンプ２２４）を有する。また、細胞増殖装置２０２の後側部分２１６は、複数のバルブ（ＩＣ循環バルブ２２６、試薬バルブ２２８、ＩＣ培地バルブ２３０、空気除去バルブ２３２、細胞入口バルブ２３４、洗浄バルブ２３６、分配バルブ２３８、ＥＣ培地バルブ２４０、ＩＣ廃棄バルブ２４２、ＥＣ廃棄バルブ２４４、収穫バルブ２４６）を有する。さらに、複数のセンサ（ＩＣ出口圧力センサ２４８、ＩＣ入口圧力／温度センサ２５０、ＥＣ入口圧力／温度センサ２５２、ＥＣ出口圧力センサ２５４）が、細胞増殖装置２０２の後側部分２１６に関連付けられる。さらに、空気除去チャンバー２１２（図２）のための光学センサ２５６が示されている。
【００２４】
実施形態によれば、細胞成長チャンバー１００を回転させるための軸又はロッカー制御部２５８が示されている。軸２５８と関連付けられた成形された嵌合部２６０によって、細胞増殖装置２０２の後側部分２１６に対して、流体輸送組立体（２１０又は４００、図４参照）の軸アクセス開口部（例えば、配管収納部３００（図４）の開口部４２４（図４））の適切な位置合わせが行える。ロッカー制御部２５８の回転によって、軸嵌合部２６０及び細胞成長チャンバー２９８に対して回転運動が付与される。従って、ＣＥＳ２００のオペレータが、新しい及び／又は殺菌された流体輸送組立体を、細胞増殖装置２０２に取り付ける際、位置合わせは、成形された嵌合部２６０に対して、流体輸送組立体の軸アクセス開口部（例えば、開口部４２４）を適切に方向付けるといった比較的簡単な作業となる。
【００２５】
図４は、他の実施形態である取り付け・取り外し自在のプリマウントタイプの流体輸送組立体４００の斜視図である。プリマウントタイプの流体輸送組立体４００は、細胞増殖装置２０２に取り外し可能に取り付けられており、細胞増殖装置２０２において、使用された流体輸送組立体４００を、新しい又は未使用の流体輸送組立体４００に比較的迅速に交換できるようになっている。図４に示されるように、細胞成長チャンバー４２０は、軸嵌合部４０２を含む細胞成長チャンバーカップリングに取り付けられる。成形された嵌合部４０２は、細胞増殖装置（例えば、細胞増殖装置２０２）の軸（図３では２５８）を係合させるための１以上の軸締結機構（付勢された腕部又はバネ部材４０４）を有する。
【００２６】
実施形態によれば、流体輸送組立体４００は、通常、配管４０８及び管継手を有する。これらにより、以下で説明されるように、図５〜図９に示されるような流体路が提供される。ポンプループ４０４も設けられる。細胞増殖装置２０２が配置される場所に、種々の培地が設けられてもよいが、プリマウントタイプの流体輸送組立体４００は、細胞増殖装置（例えば２０２）の外部に延在する程度に十分な長さの配管を有することで、培地バッグのような容器に関連付けられた配管が溶着接続されてもよい。
【００２７】
図５は、細胞増殖システム５００の実施形態の概略図である。図５は、別の実施形態である細胞増殖システム６００の概略図である。図５及び図６に示される実施形態では、以下で説明するように、細胞は、ＩＣ空間で成長される。しかしながら、本発明は、そのような例に限定されない。他の実施形態では、細胞はＥＣ空間で成長されてもよい。
【００２８】
図５は、ＣＥＳ５００を示している。ＣＥＳ５００は、第１流体循環路５０２（「毛細管内側ループ」又は「ＩＣループ」とも呼ぶ）と第２流体循環路５０４（「毛細管外側ループ」又は「ＥＣループ」とも呼ぶ）とを有する。実施形態において、第１流体流路５０６は、細胞成長チャンバー５０１に流体的に関連付けられて、第１流体循環路５０２を構成する。流体は、ＩＣ入口ポート５０１Ａを介して細胞成長チャンバー５０１に流入し、いくつかの実施形態では、細胞成長チャンバー５０１（例えば、細胞成長又は増殖が行われるバイオリアクター）内の中空糸を通って、ＩＣ出口ポート５０１Ｂを介して流出する。圧力測定器５１０は、細胞成長チャンバー５０１を離れる培地の圧力を測定する。培地は、培地流量を制御するために用いられるＩＣ循環ポンプ５１２を介して、流れる。ＩＣ循環ポンプ５１２は、第１方向又は第１方向の反対の第２方向に、流体をポンピング可能である。出口ポート５０１Ｂは、逆方向では、入口として使用することができる。ＩＣループに流入する培地は、バルブ５１４を介して流入することができる。当業者であれば理解できるように、追加のバルブ及び／又は他の装置を種々の位置に配置して、流体経路のある部分において、培地を隔離し及び／又は該培地の特性を測定することもできる。従って、示される概略図は、ＣＥＳ５００の複数の要素に対する１つの可能な構成であり、１以上の実施形態の範囲において、変形可能であると理解されるべきである。
【００２９】
ＩＣループに対して、培地のサンプルは、動作中に、サンプルコイル５１８から得られる。第１流体循環路５０２に配置された圧力／温度測定器５２０によって、動作中において、培地圧力及び温度が測定できる。そして、培地は、ＩＣ入口ポート５０１Ａに戻って、流体循環路５０２を完了する。細胞成長チャンバー５０１で成長／増殖した細胞は、細胞成長チャンバー５０１から流し出され、バルブ５６９を通って出口容器５６７に入るか、バルブ５８９、ＴＦＦ５８７を通って出口容器５６７に入るか、バルブ５９１を通って成長チャンバー５０１の中空糸内に再分配され、さらに成長される。以下では、これを詳細に説明する。
【００３０】
第２流体循環路５０４において、流体は、ＥＣ入口ポート５０１Ｃを介して、細胞成長チャンバー５０１に入り、ＥＣ出口ポート５０１Ｄを介して細胞成長チャンバー５０１を離れる。実施形態において、ＥＣループでは、培地は、細胞成長チャンバー５０１の中空糸の外側と接触し、それによって、チャンバー５０１内における小分子の中空糸への及び中空糸からの拡散が可能となる。
【００３１】
培地が細胞成長チャンバー５０１のＥＣ空間に入る前に、第２流体循環路５０４に配置された圧力／温度測定器５２４によって、該培地の圧力及び／又は温度が測定可能である。培地が細胞成長チャンバー５０１を離れた後、圧力／温度測定器５２６によって、第２流体循環路５０４の培地の圧力及び／又は温度が測定可能である。実施形態において、ＥＣループに対して、培地のサンプルは、動作中に、サンプルポート５３０から又はサンプルコイルから得られる。
【００３２】
細胞成長チャンバー５０１のＥＣ出口ポート５０１Ｄを離れた後、第２流体循環路５０４の流体は、実施形態において、ＥＣ循環ポンプ５２８を通って、酸素供給器５３２に至る。ＥＣ循環ポンプ５２８は、両方向に流体をポンピング可能である。第２流体流路５２２は、酸素供給器入口ポート５３４及び酸素供給器出口ポート５３６を介して酸素供給器５３２と流体的に関連付けられている。動作中は、流体培地は、酸素供給器入口ポート５３４を介して、酸素供給器５３２に流入し、酸素供給器出口ポート５３６を介して、酸素供給器５３２から流出する。酸素供給器５３２は、ＣＥＳにおける培地に対して、酸素を付加し、気泡を除去する。種々の実施形態において、第２流体循環路５０４における培地は、酸素供給器５３２に入るガスと平衡状態にある。酸素供給器５３２は、当分野で知られているような、適当なサイズの任意の酸素供給器又はガス輸送装置でよい。空気又はガスは、フィルタ５３８を介して酸素供給器５３２に流入し、フィルタ５４０を介して、酸素供給器又はガス輸送装置５３２から流出する。フィルタ５３８、５４０は、酸素供給器５３２及び関連する培地の汚染を減少又は防止する。プライミング工程の一部を行っている際にＣＥＳ５００からパージされた空気又はガスは、酸素供給器５３２を介して大気にベント可能である。
【００３３】
実施形態において、第１流体循環路５０２及び第２流体循環路５０４における流体培地は、同じ方向で（並流構成で）細胞成長チャンバー５０１を流れる。他の実施形態では、ＣＥＳ５００は、対向流で流れるように構成してもよい。
【００３４】
少なくとも１つの実施形態において、（容器５６２からの）細胞を含む培地及び容器５４６からの流体培地は、第１流体流路５０６を介して第１流体循環路５０２に導入される。流体容器５６２（例えば、細胞入口バッグ又は空気をシステム外にプライミングするための生理食塩水プライミング流体）は、バルブ５６４を介して、第１流体流路５０６及び第１流体循環路５０２に流体的に関連付けられる。
【００３５】
流体容器５４４（例えば、試薬を含んだ容器）は、バルブ５４８を介して第１流体入口路５４２に、又はバルブ５７６を介して第２流体入口路５７４に流体的に関連付けられ、流体容器５４６（例えば、ＩＣ培地を含んだ容器）は、バルブ５５０を介して第１流体入口路５４２に、又はバルブ５７０を介して第２流体入口路５７４に流体的に関連付けられる。また、滅菌され密封可能な第１及び第２入力プライミング路５０８、５０９が設けられる。空気除去チャンバー（ＡＲＣ）５５６が、第１循環路５０２に流体的に関連付けられる。実施形態において、空気除去チャンバー５５６は、１以上の超音波センサを有してもよい。該センサには、空気除去チャンバー５５６内における特定の測定点において、空気、流体の不足、及び／又はガス／流体境界、例えば、空気／流体境界、を検知するための上部センサ及び下部センサが含まれる。例えば、空気除去チャンバー５５６の底部近傍及び／又は頂部近傍で、超音波センサを用いて、それらの場所における空気、流体、及び／又は空気／流体境界を検知することができる。実施形態において、本開示の範囲を逸脱しない範囲で、他のタイプのセンサを使用することができる。例えば、本開示の実施形態に従って、光学センサを使用してもよい。プライミング工程の一部又はその他のプロトコルを行っている際にＣＥＳ５００からパージされる空気又はガスは、空気除去チャンバー５５６と流体的に関連付けられたライン５５８を通って、エアバルブ５６０から大気中へベント可能である。
【００３６】
実施形態において、（バッグ５６８からの）ＥＣ培地又は（バッグ５６６からの）洗浄液が第１流体流路又は第２流体流路に加えられる。流体容器５６６は、バルブ５７０と流体的に関連付けられる。バルブ５７０は、分配バルブ５７２及び第１流体入口路５４２を介して第１流体循環路５０２と流体的に関連付けられる。また、バルブ５７０を開け、分配バルブ５７２を閉じることにより、流体容器５６６は、第２流体入口路５７４及び第２流体流路５８４を介して第２流体循環路５０４と流体的に関連付けることができる。同様に、流体容器５６８は、バルブ５７６と流体的に関連付けられる。バルブ５７６は、第１流体入口路５４２及び分配バルブ５７２を介して第１流体循環路５０２と流体的に関連付けられる。また、バルブ５７６を開け、分配バルブ５７２を閉じることにより、流体容器５６８は、第２流体入口路５７４と流体的に関連付けることができる。
【００３７】
ＩＣループにおいて、流体はまず、ＩＣ入口ポンプ５５４によって送られる。ＥＣループでは、流体はまず、ＥＣ入口ポンプ５７８によって送られる。超音波センサのようなエア検知器５８０がＥＣ入口路５８４と関連付けられてもよい。
【００３８】
少なくとも１つの実施形態において、第１及び第２流体循環路５０２、５０４は、廃棄ライン５８８と接続される。バルブ５９０を開けると、ＩＣ培地は、廃棄ライン５８８を流れ、廃棄バッグ５８６に至る。同様に、バルブ５８２を開けると、ＥＣ培地は、廃棄ライン５８８を介して廃棄容器５８６に流れる。
【００３９】
図５に示される実施形態において、ＣＥＳ５００は、熱交換器５５２を有する。熱交換器５５２によって、廃棄物容器５８６へ流入する廃棄物から、１以上の容器５４４、５４６、５６６又は５６８から流れ出す培地試薬又は洗浄液へ熱交換される。
【００４０】
ＣＥＳ５００はまた、濃縮システム５９９を有する。濃縮システム５９９によって、細胞成長チャンバー５０１から出る流体の成分は集められる前に濃縮される。以下でさらに詳細に説明するように、細胞成長チャンバー５０１にて成長／増殖された細胞は、濃縮システム５９９を用いて、収穫・濃縮される。他の実施形態において、濃縮システム５９９を用いることによって、細胞成長チャンバー５０１から流出する分子、ウィルス成分又は細胞内成分を集める前に、分子、ウィルス成分又は細胞内成分が濃縮される。
【００４１】
図５では、濃縮サブシステム５９９は、多数の部品を有するように示されているが、これは単に説明のためのものであり、他の実施形態において、濃縮サブシステム５９９は、図５に示されているよりも少ない部品又は多い部品を含んでもよい。
【００４２】
図５の実施形態において、濃縮サブシステム５９９は、バルブ５８９、５９１、５９５、及び成長チャンバー５０１から出てくる流体から成分を分離するための接線流フィルタ（ＴＦＦ）５８７を有する。流路５８５は、ＴＦＦ５８７の入口ポート５８３と流体的に関連付けられる。流路５７９は、ＴＦＦ５８７の第１出口ポート５８１と流体的に関連付けられる。流路５７５は、ＴＦＦ５８７の第２出口ポート５７７と流体的に関連付けられる。
【００４３】
理解できるように、バルブ５６９、５８９、５９１、５９５は、流体が細胞成長チャンバー５０１から流出した後、流体流を制御する。一実施形態において、ポート５０１Ｂを通って成長チャンバー５０１から出てきた流体は、成長チャンバー５０１に再循環させることができる。この実施形態では、バルブ５９１が開けられ、バルブ５６９、５８９は閉じられる。これにより、出口ポート５０１Ｂを出てくる流体をポンプ５１２によって、循環させて、入口ポート５０１Ａに戻し、成長チャンバー５０１に送る。
【００４４】
他の実施形態において、成長チャンバー５０１から出てくる流体は、ポート５０１Ｂから流出した後、集められる。例えば、成長チャンバー５０１を用いて、細胞を成長／増殖し、収穫してもよい。収穫では、流体において、細胞が成長チャンバー５０１から取り出され、該流体は、ポート５０１Ｂを出た後、容器５６７に集められる。これらの実施形態では、バルブ５６９が開けられる。流体は、ポート５０１Ｂからバルブ５６９を通って、容器５６７へ流入する。
【００４５】
本発明の実施形態において、成長チャンバー５０１から出た流体の成分が濃縮される。これらの実施形態において、チャンバー５０１からの流体は、ＴＦＦ５８７を流れる。ＴＦＦ５８７は、流体の少なくとも１つの成分を濃縮する。これは、流体から、少なくとも第２の成分を除去することで行われる。これらの実施形態において、バルブ５９５、５８９は開けられ、バルブ５６９、５９１は閉じられる。流体は、ポート５０１ＢからＴＦＦ５８７へ流入する。ＴＦＦ５８７では、流体の第１の成分の少なくとも一部が、流体から取り出され、濃縮された２つの流体成分が生成される。一方の流体成分は、第１の成分に対して濃縮され、他方の流体成分は、残りの成分に対して濃縮される。濃縮された第１の流体成分は、ポート５８３を出て、バルブ５８９を介して循環され、ＴＦＦ５８７のポート５７７に戻る。濃縮された第２の流体成分は、ポート５８１を出て、容器５７１に集められる。
【００４６】
いくつかの実施形態において、濃縮された第１の流体成分が、所定の時間だけ、ＴＦＦ５８７を介して循環された後、又は、該第１の流体成分が、一方の成分において所定の濃度に達した後、バルブ５９１を開いて、濃縮された第１の流体を循環させて、成長チャンバー５０１に戻す。他の実施形態では、濃縮された第１の流体を、ＴＦＦ５８７を介して、所定の時間だけ、循環させた後、バルブ５６９を開けて、濃縮された第１の流体を容器５６７に入れる。
【００４７】
濃縮サブシステム５９９によって、ＣＥＳ５００は、多数のプロセスに対して使用可能となる。一実施形態において、ＣＥＳ５００は、細胞の成長／増殖に使用される。細胞は、成長チャンバー５０１内において、播種され、成長される。細胞が所望の量まで増殖した後、収穫されるが、まず、濃縮システム５９９中を循環させて、濃縮された細胞を容器５６７に集める。
【００４８】
他の実施形態において、ＣＥＳ５００は、分子を濃縮するために使用される。細胞は、細胞成長チャンバー５０１において成長される。細胞が成長すると、該細胞は、分子（例えば、タンパク質、抗体、サイトカイン、因子、ウィルス粒子（ｖｉｒｏｎ）、その他の細胞生産物成分）を生成し、それら分子は、別のプロセスに有用である。一実施形態において、そのような分子は、細胞成長の促進／増進又はワクチン生産に有用である。これら実施形態において、細胞を含む流体は、成長チャンバー５０１から取り出される。流体は、ＴＦＦ５８７を通過し、第２の流体成分における流体から分子が取り出され、容器５７１に集められる。所望の量の濃縮された分子が容器５７１に集められるまで、残った流体（例えば、濃縮された第１の流体成分）は、ＴＦＦ５８７を介して再循環されてもよい。
【００４９】
上述したものは、ＣＥＳ５００と濃縮サブシステム５９９を利用できるプロセスのいくつかの例であり、ＣＥＳ５００とサブシステム５９９の実施形態は、上記例に限定されない。
【００５０】
実施形態において、ＣＥＳ５００の各部品は、細胞増殖装置２０２（図２、図３参照）のような装置又はハウジング内に収容され、該装置は、（ＣＥＳ５００内を循環する流体、細胞、その他の分子を含む）ＣＥＳ５００の温度を一定になるように制御する。
【００５１】
実施形態において、ＣＥＳ５００におけるＩＣループ及びＥＣループの流量は、ポンプ５２８、５１２のポンピング速度を制御することによって、所定の値に調整される。種々の実施形態において、制限はされないが、ＩＣループとＥＣループの流量はそれぞれ、約２、約４、約６、約８、約１０、約１５、約２０、約２５、約３０、約３５、約４０、約４５、約５０、約６０、約７０、約８０、約９０、約１００、約２００、約３００、約４００、又は約５００ｍＬ／分の範囲に設定される。ＣＥＳ５００の実施形態において、ＩＣループは、約１０〜約２０ｍＬ／分の間に設定される。実施形態において、ＥＣループの流量は、培地のような流体が酸素供給器５３２を流れて酸素レベルを回復できるように設定されるべきである。ＥＣループにおける流量が高すぎる場合、酸素供給器５３２を流れる流体における酸素レベルが回復されないであろう。一実施形態において、ＥＣループの流量は、約２０〜約３０ｍＬ／分の間であり、酸素レベルを回復することができる。
【００５２】
いくつかの実施形態において、ポンプ５５４のポンピングによって、流体（例えば、培地）が、ＣＥＳ５００に追加される。一実施形態において、流体は、低い流量（例えば、約０．１ｍＬ／分）で、ＣＥＳ５００に追加されて、酸素供給器５３２において気化する流体を補う。
【００５３】
上述の記載から明らかなように、ＣＥＳ５００は、閉鎖系を提供する。そこでは、細胞は、成長チャンバー５０１において成長され、濃縮サブシステム５９９によって濃縮され、ある量の濃縮細胞が生成され、該細胞は、治療や研究のために利用される。ＣＥＳ５００で成長された細胞の１つの特徴として、それら細胞は、周囲環境にさらされないため、汚染の危険が低いということが挙げられる。
【００５４】
他の実施形態において、ＣＥＳ５００は、分子及びその他の細胞生産物を生成するための閉鎖系を提供する。成長チャンバー５０１内の細胞は、ペプチド、タンパク質、サイトカイン、成長因子、ウィルス粒子、その他の細胞生産物のような、分子を生成し、濃縮サブシステム５９９によって集められ、濃縮される。濃縮サブシステム５９９によって、分子は、取り出され、細胞は、成長チャンバー５０１に戻され、分子がさらに生成される。そのような分子は、治療又は研究のために利用される。そのような分子は、閉鎖系において生成されるため、周囲環境にさらされず、汚染の危険性は最小化される。
【００５５】
図６は、細胞増殖システム６００の他の実施形態の概略図である。ＣＥＳ６００は、第１流体循環路６０２（「毛細管内側ループ」又は「ＩＣループ」とも呼ぶ）と第２流体循環路６０４（「毛細管外側ループ」又は「ＥＣループ」とも呼ぶ）とを有する。第１流体流路６０６は、細胞成長チャンバー６０１に流体的に関連付けられて、第１流体循環路６０２を構成する。流体は、ＩＣ入口ポート６０１Ａを介して細胞成長チャンバー６０１に流入し、細胞成長チャンバー６０１内の中空糸を通って、ＩＣ出口ポート６０１Ｂを介して流出する。圧力センサ６１０は、細胞成長チャンバー６０１を離れる培地の圧力を測定する。圧力の他に、センサ６１０は、作動中において、培地圧力及び培地温度を検知する温度センサであってもよい。培地は、培地流量を制御するために用いられるＩＣ循環ポンプ６１２を介して、流れる。ＩＣ循環ポンプ６１２は、第１方向又は第１方向の反対の第２方向に、流体をポンピング可能である。出口ポート６０１Ｂは、逆方向では、入口として使用することができる。ＩＣループに流入する培地は、バルブ６１４を介して流入することができる。当業者であれば理解できるように、追加のバルブ及び／又は他の装置を種々の位置に配置して、流体経路のある部分において、培地を隔離し及び／又は該培地の特性を測定することもできる。従って、示される概略図は、ＣＥＳ６００の複数の要素に対する１つの可能な構成であり、１以上の実施形態の範囲において、変形可能であると理解されるべきである。
【００５６】
ＩＣループに対して、培地のサンプルは、動作中に、サンプルコイル６１８から得られる。そして、培地は、ＩＣ入口ポート６０１Ａに戻って、流体循環路６０２を完了する。細胞成長チャンバー６０１で成長／増殖した細胞は、細胞成長チャンバー６０１から流し出され、バルブ６９８及びライン６９７を介して収穫バッグ６９９に入る。あるいは、バルブ６９８が閉じている場合、細胞は、チャンバー６０１に再分配され、さらに成長される。
【００５７】
第２流体循環路６０４において、流体は、ＥＣ入口ポート６０１Ｃを介して、細胞成長チャンバー６０１に入り、ＥＣ出口ポート６０１Ｄを介して細胞成長チャンバー６０１を離れる。ＥＣループでは、培地は、細胞成長チャンバー６０１の中空糸の外側と接触し、それによって、チャンバー６０１内における小分子の中空糸への及び中空糸からの拡散が可能となる。
【００５８】
培地が細胞成長チャンバー６０１のＥＣ空間に入る前に、第２流体循環路６０４に配置された圧力／温度センサ６２４によって、該培地の圧力及び温度を測定することができる。培地が細胞成長チャンバー６０１を離れた後に、センサ６２６によって、第２流体循環路６０４の培地の圧力及び温度を測定することができる。ＥＣループに対して、培地のサンプルは、動作中に、サンプルポート６３０から又はサンプルコイルから得られる。
【００５９】
細胞成長チャンバー６０１のＥＣ出口ポート６０１Ｄを離れた後、第２流体循環路６０４の流体は、ＥＣ循環ポンプ６２８を通って、ガス輸送モジュール６３２に至る。ＥＣ循環ポンプ６２８もまた、両方向に流体をポンピング可能である。第２流体流路６２２は、ガス輸送モジュール６３２の入口ポート６３２Ａ及び出口ポート６３２Ｂを介してガス輸送モジュール６３２と流体的に関連付けられている。動作中は、流体培地は、入口ポート６３２Ａを介して、ガス輸送モジュール６３２に流入し、出口ポート６３２Ｂを介して、ガス輸送モジュール６３２から流出する。ガス輸送モジュール６３２は、ＣＥＳ６００における培地に対して、酸素又はその他のガス／ガス混合物を付加する。種々の実施形態において、第２流体循環路６０４における培地は、ガス輸送モジュール６３２に入るガスと平衡状態にある。ガス輸送モジュール６３２は、当分野で知られているような、酸素供給又はガス輸送に有用な、適当なサイズの任意の装置でよい。空気又はガスは、フィルタ６３８を介してガス輸送モジュール６３２に流入し、フィルタ６４０を介して、酸素供給器又はガス輸送装置６３２から流出する。フィルタ６３８、６４０は、酸素供給器６３２及び関連する培地の汚染を減少又は防止する。プライミング工程の一部を行っている際にＣＥＳ６００からパージされた空気又はガスは、ガス輸送モジュール６３２を介して大気にベント可能である。
【００６０】
ＣＥＳ６００として示された該構成において、第１流体循環路６０２及び第２流体循環路６０４における流体培地は、同じ方向で（並流構成で）細胞成長チャンバー６０１を流れる。ＣＥＳ６００は、対向流で流れるように構成してもよい。
【００６１】
少なくとも１つの実施形態において、（細胞容器、例えばバッグのようなソースからの）細胞を含む培地は、取り付け点６６２に取り付けられ、培地源からの流体培地は、取り付け点６４６に取り付けられる。細胞及び培地は、第１流体流路６０６を介して第１流体循環路６０２に導入される。取り付け点６６２は、バルブ６６４を介して、第１流体流路６０６と流体的に関連付けられる。取り付け点６４６は、バルブ６５０を介して、第１流体流路６０６と流体的に関連付けられる。試薬源を、点６４４に流体的に接続して、バルブ６４８を介して流体入口路６４２に関連付けてもよいし、又はバルブ６４８及び６７２を介して第２流体入口路６７４に関連付けてもよい。
【００６２】
空気除去チャンバー（ＡＲＣ）６５６が、第１循環路６０２に流体的に関連付けられる。空気除去チャンバー６５６は、１以上のセンサを有してもよい。該センサには、空気除去チャンバー６５６内における特定の測定点において、空気、流体の不足、及び／又はガス／流体境界、例えば、空気／流体境界、を検知するための上部センサ及び下部センサが含まれる。例えば、空気除去チャンバー６５６の底部近傍及び／又は頂部近傍で、超音波センサを用いて、それらの場所における空気、流体、及び／又は空気／流体境界を検知することができる。実施形態において、本開示の範囲を逸脱しない範囲で、他のタイプのセンサを使用することができる。例えば、本開示の実施形態に従って、光学センサ又はラマン分光法に基づいたセンサを使用してもよい。プライミング工程の一部又はその他のプロトコルを行っている際にＣＥＳ６００からパージされる空気又はガスは、空気除去チャンバー６５６と流体的に関連付けられたライン６５８を通って、エアバルブ６６０から大気中へベント可能である。
【００６３】
ＥＣ培地源が、ＥＣ培地取り付け点６６８に取り付けられる。洗浄液源が、洗浄液取り付け点６６６に取り付けられる。これにより、ＥＣ培地及び／又は洗浄液が第１流体流路又は第２流体流路に加えられる。取り付け点６６６は、バルブ６７０と流体的に関連付けられる。バルブ６７０は、バルブ６７２及び第１流体入口路６４２を介して第１流体循環路６０２と流体的に関連付けられる。また、バルブ６７０を開け、バルブ６７２を閉じることにより、取り付け点６６６は、第２流体入口路６７４及び第２流体流路６８４を介して第２流体循環路６０４と流体的に関連付けることができる。同様に、取り付け点６６８は、バルブ６７６と流体的に関連付けられる。バルブ６７６は、第１流体入口路６４２及びバルブ６７２を介して第１流体循環路６０２と流体的に関連付けられる。また、バルブ６７６を開け、分配バルブ６７２を閉じることにより、流体容器６６８は、第２流体入口路６７４と流体的に関連付けることができる。
【００６４】
ＩＣループにおいて、流体はまず、ＩＣ入口ポンプ６５４によって送られる。ＥＣループでは、流体はまず、ＥＣ入口ポンプ６７８によって送られる。超音波センサのようなエア検知器６８０がＥＣ入口路６８４と関連付けられてもよい。
【００６５】
少なくとも１つの実施形態において、第１及び第２流体循環路６０２、６０４は、廃棄ライン６８８と接続される。バルブ６９０を開けると、ＩＣ培地は、廃棄ライン６８８を流れ、廃棄バッグ６８６に至る。同様に、バルブ６９２を開けると、ＥＣ培地は、廃棄バッグ６８６に流れる。
【００６６】
細胞が細胞成長チャンバー６０１にて成長した後、該細胞は、細胞収穫路６９７を介して収穫される。細胞成長チャンバー６０１からの細胞は、バルブ６９８を開けた状態において、細胞を含むＩＣ培地をポンピングすることにより、細胞収穫路６９７を介して、細胞収穫バッグ６９９に収穫される。
【００６７】
上述した部品の他に、ＣＥＳ６００は、第２のＩＣループ６９９（濃縮サブシステムとも呼ばれる）を有する。第２のＩＣループ６９９は、接線流フィルタ６８７（ＴＦＦ）とバルブ６９５、６８９、６９１とを有する。以下で詳細に記載されるように、ＣＥＳ６００の部品は、種々のプロシージャにおいて、操作され、増殖された細胞を含む流体から、濃縮された流体成分及び濃縮された細胞成分を生成する。実施形態において、増殖された細胞は、細胞成長チャンバー６０１において成長されてよい。増殖したら、細胞は、細胞成長チャンバー６０１から移動させられ、ループ６９９に向かい、ＴＦＦ６８７にわたって流される。いくつかの実施形態において、ループ６９９は、バルブ６９５、６９１、６８９及びＴＦＦ６８７に加えて、複数の流量制御装置を有する。
【００６８】
明らかなように、いくつかの実施形態において、（バイオリアクターのような）成長チャンバーにおいて増殖された細胞は、種々の用途において有用な化合物及び／又は分子（例えば、タンパク質、抗体、因子、その他の細胞生産物要素等）を生成する。化合物、細胞内成分、ウィルス粒子及び／又は分子を収穫するため、細胞成長チャンバーにおいて循環する流体は、ＴＦＦ６８７のような接線流フィルタに向かう。ＴＦＦ６８７は、流体から、化合物及び／又は分子を取り出すように構成される。細胞を含む残りの成分は、細胞成長チャンバーに再循環される。実施形態において、ＣＥＳ６００によって、細胞成長チャンバー６０１を循環する流体から、化合物及び／又は分子が連続的に収穫される。
【００６９】
他の実施形態において、増殖した細胞を濃縮して、ある量の濃縮細胞を生成することが望ましい。ＣＥＳ６００は、細胞を汚染するであろう細胞の外気への暴露を行うことなく、細胞を増殖し、濃縮することができる閉鎖系を提供する。細胞成長チャンバー６０１において増殖された細胞は、流体流によって、ループ６９９に運ばれ、ＴＦＦ６８７に沿って流れる。ＴＦＦ６８７は、流体中の液体、化合物、分子を細胞から分離し、濃縮された流体成分（液体、化合物、分子を有する）と濃縮された細胞成分（液体、細胞を有する）を生成する。濃縮された細胞成分は、所望の細胞濃度に達するまで、（ループ６９９内の）ＴＦＦ６８７に再循環される。そして、濃縮された細胞成分は、集められ、ＣＥＳ６００から取り出される。従って、ＣＥＳ６００において、細胞は、単一の閉鎖系において、増殖・濃縮される。
【００７０】
ＣＥＳ６００のいくつかの部分は、取り外し可能な流れ回路の一部を構成する。例えば、ループ６０４とＴＦＦ６８７は、ＣＥＳにおけるＩＣループとＥＣループとその他の流路とを有する取り外し可能な流れ回路の一部を構成する。
【００７１】
以下では、いくつかの実施形態に従った、ＣＥＳ６００の第２のＩＣループ６９９を用いて行われる種々のプロシージャにおけるＣＥＳ６００のバルブ及びポンプの状態が記載される。以下の記載は、あくまで例示の目的で行われるだけであり、本発明の実施形態の一部である工程、特徴、部品を含む。以下の記載は、必須の特徴を記載することを意図しているのではないし、また、本発明の他の実施形態を制限することを意図しているのでもない。
【００７２】
上記したように、実施形態において、ある量の濃縮された細胞が生成される。細胞は、ＩＣループ（例えば、６０２）全体において、最初は、懸濁状態にある。いくつかの実施形態において、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）を含むバッグが、取り付け点６６２、６６８に接続される。流体は、流路６０２を流れ、細胞成長チャンバー６０１の入口ポート６０１Ａを通って、出口ポート６０１Ｂから出て、ＴＦＦ６８７を含むループ６９９に流入する。細胞がループ６９９内に入ると、濃縮プロセスの間、ポンプ６１２によって、流体はループ６９９内を循環する。すなわち、流体は、ＴＦＦ６８７、バルブ６８９を通り、ＴＦＦ６８７の入口ポート６７７へ循環する。実施形態において、バルブ６９１、６６９は閉じられ、バルブ６８９は開けられる。余分な流体は、ＴＦＦ６８７の第２出口ポート６８１を介して放出され、容器６７１に集められる。濃縮された細胞成分は、第１出口ポート６８３を介してＴＦＦ６８７から出る。ＣＥＳ６００の以下に記載する状態は、この工程にとって適した流体流路をもたらす。
【００７３】
ポンプ６５４：ＯＮ
【００７４】
ポンプ６１２：ＯＮ、時計回り方向
【００７５】
ポンプ６７８：ＯＮ
【００７６】
ポンプ６２８：ＯＮ、時計回り方向
【００７７】
バルブ６６４：開
【００７８】
バルブ６５０：閉
【００７９】
バルブ６４８：閉
【００８０】
バルブ６９５：開
【００８１】
バルブ６９１：閉
【００８２】
バルブ６８９：開
【００８３】
バルブ６６０：閉
【００８４】
バルブ６１４：開
【００８５】
バルブ６６９：閉
【００８６】
バルブ６９０：閉
【００８７】
バルブ６９２：閉
【００８８】
バルブ６７０：開
【００８９】
バルブ６７２：閉
【００９０】
バルブ６７６：開
【００９１】
実施形態において、いくつかの細胞は、空気除去チャンバー６５６とバルブ６９１との間のラインに留まっている場合がある。これら細胞をループ６９９に移動させるため、空気除去チャンバー６５６から、流体を直接、ループ６９９に導入することによって、細胞をループ６９９に移動させる。上述のように、ループ６９９における余分な流体は、ＴＦＦ６８７によって分離され、容器６７１に集められる。ＣＥＳ６００の以下に記載する状態は、この工程にとって適した流体流路をもたらす。
【００９２】
ポンプ６５４：ＯＮ
【００９３】
ポンプ６１２：ＯＮ、反時計回り方向
【００９４】
ポンプ６７８：ＯＦＦ
【００９５】
ポンプ６２８：時計回り方向
【００９６】
バルブ６６４：開
【００９７】
バルブ６５０：閉
【００９８】
バルブ６４８：閉
【００９９】
バルブ６９５：開
【０１００】
バルブ６９１：開
【０１０１】
バルブ６８９：開
【０１０２】
バルブ６６０：閉
【０１０３】
バルブ６１４：閉
【０１０４】
バルブ６６９：閉
【０１０５】
バルブ６９０：閉
【０１０６】
バルブ６９２：開
【０１０７】
バルブ６７０：開
【０１０８】
バルブ６７２：閉
【０１０９】
バルブ６７６：閉
【０１１０】
いくつかの実施形態において、ループ６９９内の細胞は、調整される。細胞は、ＩＣループ（例えば、６０２）全体において、最初は、懸濁状態にある。いくつかの実施形態において、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）を含むバッグが、取り付け点６６２、６６８に接続される。実施形態において、完全培地は、取り付け点６４４に接続される。細胞は、成長チャンバー６０１を循環する流体中のトリプシン又は細胞解離生体分子によって、それら取り付け部分から成長チャンバー６０１へ放出される。実施形態において、この試薬は、細胞成長チャンバー６０１から細胞を取り出された後、タンパク質によって中和される。実施形態において、これは、空気除去チャンバー６５６から、完全培地（基本培地にタンパク質（例えば、ウシ胎児血清）を加えたもの）を直接、ループ６９９に導入することによって行うことができる。ループ６９９に入ってくる余分な流体は、ＴＦＦ６８７を介して放出され、容器６７１に集められる。ＣＥＳ６００の以下に記載する状態は、この工程にとって適した流体流路をもたらす。
【０１１１】
ポンプ６５４：ＯＮ
【０１１２】
ポンプ６１２：ＯＮ、反時計回り方向
【０１１３】
ポンプ６７８：ＯＦＦ
【０１１４】
ポンプ６２８：ＯＮ、時計回り方向
【０１１５】
バルブ６６４：閉
【０１１６】
バルブ６５０：閉
【０１１７】
バルブ６４８：開
【０１１８】
バルブ６９５：開
【０１１９】
バルブ６９１：開
【０１２０】
バルブ６８９：開
【０１２１】
バルブ６６０：閉
【０１２２】
バルブ６１４：閉
【０１２３】
バルブ６６９：閉
【０１２４】
バルブ６９０：閉
【０１２５】
バルブ６９２：開
【０１２６】
バルブ６７０：開
【０１２７】
バルブ６７２：閉
【０１２８】
バルブ６７６：閉
【０１２９】
他の実施形態において、トリプシン又はその他の細胞解離生体分子を含む流体は、タンパク質による中和とは対照的に、細胞に対して有害とならないレベルに希釈される。取り付け点６４４に接続された完全培地を使用する代わりに、ＰＢＳ（完全培地よりもコスト効率がよい）が、取り付け点６６２に接続されてよい。細胞は、設定で変えられる量及びＣＥＳ６００の上述の状態を用いて、複数回洗浄されるか又は連続洗浄される（バルブ６６４、６５０又は６４８の状態は、所望される洗浄／調整流体の位置に応じて、変更してよい）。実施形態において、細胞は、ループ６９９に所望の流体を流すことによって、後のプロセス（例えば、冷凍保存、患者への投与、その他）のために調整される。例えば、ループ６９９の容積に空気除去チャンバー６５６の容積を加えた容積の約３倍の容積を用い（３倍の容積交換＝〜９５％の完全交換）且つＣＥＳ６００の上記した状態を用いる（バルブ６６４、６５０又は６４８の状態は、所望される調整流体の位置に応じて、変更してよい）。
【０１３０】
濃縮された細胞を集めるため、実施形態において、細胞は、ループ６９９全体にわたって懸濁状態に置かれる。いくつかの実施形態において、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）又はその他の細胞安定化流体を含むバッグは、取り付け点６６２、６６８に接続される。実施形態において、完全培地は、取り付け点６４４に接続される。収穫に備えて細胞を調整するために使用される流体が、取り付け点６４６に接続される。細胞調整に使用された液体をループ６９９及びＴＦＦ６８７に送ることにより、調整された細胞がループ６９９から収穫され、容器６６７に集められる。ＣＥＳ６００の以下の状態は、上記工程に適した流体流路をもたらす。
【０１３１】
ポンプ６５４：ＯＮ
【０１３２】
ポンプ６１２：時計回り方向
【０１３３】
ポンプ６７８：ＯＦＦ
【０１３４】
ポンプ６２８：時計回り方向
【０１３５】
バルブ６６４：閉
【０１３６】
バルブ６５０：開
【０１３７】
バルブ６４８：閉
【０１３８】
バルブ６９５：閉
【０１３９】
バルブ６９１：開
【０１４０】
バルブ６８９：開
【０１４１】
バルブ６６０：閉
【０１４２】
バルブ６１４：閉
【０１４３】
バルブ６６９：開
【０１４４】
バルブ６９０：閉
【０１４５】
バルブ６９２：開
【０１４６】
バルブ６７０：開
【０１４７】
バルブ６７２：閉
【０１４８】
バルブ６７６：開
【０１４９】
いくつかの実施形態において、ＴＦＦ６８７の容積に空気除去チャンバーの容積を加えた容積の１．５倍の容積交換を行うのであれば、ループ６９９内に含まれる細胞の９５％より多い細胞を収穫するために十分である。
【０１５０】
実施形態において、細胞は、ループ６９９全体にわたって、懸濁状態にある。細胞の一部のみを集めることが望ましい場合がある。これらの実施形態において、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）を含むバッグは、取り付け点６６２、６６８に接続される。実施形態において、ループ６９９は、２つの個別の容積に分けられる。第１の容積（Ｖ２Ａ）は、ポンプ６１２を含むＢ点とＡ点との間の容積である。第２の容積（Ｖ２Ｂ）は、ＴＦＦ６８７を含むＡ点とＢ点との間の容積である。ループ６９９の流体において、細胞が均一に濃縮されている場合、細胞の濃度は、比率（Ｖ２Ａ／（Ｖ２Ａ＋Ｖ２Ｂ））によって、減少させることができる。これは、Ｖ２Ａ以上の容積で、第１のＩＣループを循環させることにより、行われる。上記のように機能させるための、このプロセスの繰り返し回数は、式（Ｖ１Ｂ／Ｖ１Ａ）によって制限される。ここで、Ｖ１Ａは、ポンプ１を含む点Ａと点Ｂとの間の第１のＩＣループの容積であり、Ｖ１Ｂは、細胞成長チャンバーを含む点Ａと点Ｂとの間の第１のＩＣループの容積である。ＣＥＳ６００の以下の状態は、上記工程に適した流体流路をもたらす。
【０１５１】
ポンプ６５４：ＯＦＦ
【０１５２】
ポンプ６１２：ＯＮ、反時計回り方向
【０１５３】
ポンプ６７８：ＯＮ
【０１５４】
ポンプ６２８：ＯＮ、時計回り方向
【０１５５】
バルブ６６４：閉
【０１５６】
バルブ６５０：閉
【０１５７】
バルブ６４８：閉
【０１５８】
バルブ６９５：閉
【０１５９】
バルブ６９１：開
【０１６０】
バルブ６８９：閉
【０１６１】
バルブ６６０：閉
【０１６２】
バルブ６１４：開
【０１６３】
バルブ６６９：閉
【０１６４】
バルブ６９０：閉
【０１６５】
バルブ６９２：開
【０１６６】
バルブ６７０：開
【０１６７】
バルブ６７２：閉
【０１６８】
バルブ６７６：開
【０１６９】
上記工程は、ループ６９９において細胞の一部を収穫し、残りの部分をバイオリアクターに戻すために有用である。例えば、残りの部分は、再播種工程の一部として、バイオリアクターに戻される。
【０１７０】
上記工程を行った後、ループ６９９において、細胞の均一濃度を再確立するために、以下の状態は、適当な流体流路をもたらす。
【０１７１】
ポンプ６５４：ＯＦＦ
【０１７２】
ポンプ６１２：ＯＮ、反時計回り方向
【０１７３】
ポンプ６７８：ＯＮ
【０１７４】
ポンプ６２８：ＯＮ、時計回り方向
【０１７５】
バルブ６６４：閉
【０１７６】
バルブ６５０：閉
【０１７７】
バルブ６４８：閉
【０１７８】
バルブ６９５：閉
【０１７９】
バルブ６９１：閉
【０１８０】
バルブ６８９：開
【０１８１】
バルブ６６０：閉
【０１８２】
バルブ６１４：閉
【０１８３】
バルブ６６９：閉
【０１８４】
バルブ６９０：閉
【０１８５】
バルブ６９２：開
【０１８６】
バルブ６９７：閉
【０１８７】
バルブ６７０：開
【０１８８】
バルブ６７２：閉
【０１８９】
バルブ６７６：開
【０１９０】
いくつかある特徴の中で特に、ＣＥＳ６００は、以下のような閉鎖系を提供する。すなわち、該閉鎖系において、細胞は、細胞成長チャンバー６０１で成長され、ループ６９９を用いて濃縮され、ある容積の濃縮された細胞が生成される。そのような細胞は、治療又は研究のために利用される。細胞は、周囲環境にさらされることがない閉鎖系におけるＣＥＳ６００において成長される。従って、該システムは、汚染の危険性が低い。このシステムにおける汚染の危険性は、周囲環境にさらされるフラスコによる細胞成長のような他のプロセスよりも低い。細胞を成長した後、それら細胞は、濃縮するために、分離システムに移送されなければならず、そこでは、再び、汚染の可能性にさらされる。ＣＥＳ６００では、汚染への暴露は、著しく減少する。
【０１９１】
ＣＥＳ６００はまた、分子、ウィルス粒子及び／又はその他の細胞生産物を生成するための閉鎖系を提供する。成長チャンバー６０１内の細胞は、タンパク質、サイトカイン、成長因子、その他の細胞生産物のような、分子を生成し、ループ６９９によって集められ、濃縮される。分子は、取り出され、細胞は、成長チャンバー６０１に戻され、分子がさらに生成される。該分子は、治療又は研究のために利用される。そのような分子は、周囲環境にさらされることがない閉鎖系において生成されるため、汚染の危険性は最小化される。
【０１９２】
実施形態において、ＣＥＳ６００の各部品は、細胞増殖装置２０２（図２、図３参照）のような装置又はハウジング内に収容され、該装置は、（細胞、流体（例えば、培地）を含む）ＣＥＳ６００を所定の温度に維持する。さらに、実施形態において、ＣＥＳ６００の部品は、ＣＥＳ５００（図５）の部品と組み合わせてもよい。一例として、いくつかの実施形態において、ＣＥＳ６００は、ＣＥＳ５００において記載した熱交換器５５２のような熱交換器を備えてよい。他の実施形態において、ＣＥＳは、本発明の範囲にあれば、図５や図６に示されているよりも部品は少なくてもよい。
【０１９３】
図７〜図９は、接線流フィルタ（ＴＦＦ）の実施形態を示す。いくつかの実施形態において、図７〜図９に示されるＴＦＦは、ＣＥＳ５００の一部として（ＴＦＦ５８７として）又はＣＥＳ６００の一部として（ＴＦＦ６８７として）利用される。ＴＦＦの特定の特徴が記載されるが、これは、ただ単に説明の目的であり、実施形態は、ここで与えられる記載に制限されない。
【０１９４】
図７は、ＴＦＦ７００を示す。ＴＦＦ７００は、入力ポート７０４、第１出力ポート７０８、第２出力ポート７１２、膜７１６を有する。流体は、矢印７２０で示される方向に、入力ポート７０４を介してＴＦＦ７００に入る。流体が膜７１６の頂面に沿って流れると、流体のある成分は、矢印７２４に示されるように、膜７１６を通過し、第２出力ポート７１２から外に出る。残りの流体は、第１出力ポート７０８を通って外に出る。
【０１９５】
実施形態において、膜７１６は、流体のうちの少なくとも１つの成分が通過可能となるような多孔質材料から作製される。いくつかの実施形態において、膜７１６は、流体のうちのある特定の成分が通過するように選択される。他の実施形態において、膜７１６は、ある成分が通過しないように選択されてもよい。例えば、ＴＦＦ７００は、閉鎖系細胞増殖システム（例えば、ＣＥＳ５００、ＣＥＳ６００）の一部として使用される。細胞は成長され、該細胞によって、分子が生成される。分子は集められ、治療や研究に使用される。この実施形態において、膜７１６は、そのような分子が膜を通過して第２出力ポート７１２から流出するような孔サイズを有するように選択される。他の実施形態において、膜７１６は、流体のうちの細胞以外の成分が膜を通過することによって細胞が濃縮されるように選択される。
【０１９６】
図８は、他の接線流フィルタ（ＴＦＦ）８００を示す。ＴＦＦ８００は、入力ポート８０４、第１出力ポート８０８、第２出力ポート８１２、膜８１６を有する。ＴＦＦ７００と同様に、流体は、矢印８２０で示される方向に、入力ポート８０４を介してＴＦＦ８００に入る。流体が膜８１６に沿って流れると、流体のある成分は、矢印８２４に示されるように、膜８１６を通過し、第２出力ポート８１２から外に出る。残りの流体は、第１出力ポート８０８を通って外に出る。ＴＦＦ７００の膜７１６は略水平であるが、膜８１６は、水平位置に対してある角度で配置される。この違いにより、流体が膜８１６の頂面を流れる際に、重力がその流れをアシストできるようになる。実施形態において、膜８１６は、水平線に対して、限定はされないが、約５度、約１０度、約１５度、約２０度、約２５度、約３０度、約３５度、約４０度、約４５度のように、様々な角度で配置されることができる。これらは、非限定的ないくつかの例に過ぎない。他の実施形態では、膜８１６は、水平線に対して、約８０度より小さい角度、約７５度より小さい角度、約７０度より小さい角度、約６５度より小さい角度、約６０度より小さい角度、約５５度より小さい角度、約５０度より小さい角度、約４５度より小さい角度、約４０度より小さい角度、約３５度より小さい角度、又は約３０度より小さい角度に、配置される。
【０１９７】
いくつかの実施形態において、ＴＦＦは、異なるチャンバーを有する。該チャンバーはそれぞれ異なる特徴を有する。例えば、図９は、複数のチャンバーを有するＴＦＦ９００を示す。ＴＦＦ９００は、入力ポート９０４及び第４出力ポート９０８を備える。さらに、ＴＦＦ９００は、第１膜９１６と第１出力ポート９２０とを有する第１チャンバー９１２を備える。ＴＦＦ９００の第２チャンバー９２４は、第２膜９６０と第２出力ポート９３２とを有する。ＴＦＦ９００の第３チャンバー９３６は、第３膜９４０と第３出力ポート９４４とを有する。
【０１９８】
実施形態において、流体は、入口ポート９０４を通ってＴＦＦ９００に入り、チャンバー９１２内を、矢印９４８の方向に流れる。流体が、膜９１６の頂面に沿って流れると、流体の第１の成分は、矢印９５２によって示されるように、膜９１６を通過し、第１出力ポート９２０から外に出る。残りの流体は、チャンバー９２４に入り、膜９６０の頂面に沿って流れる。流体の第２の成分は膜９６０を通過し、第２出力ポート９３２から外に出る。残りの流体は、チャンバー９３６に入り、膜９４０の頂面に沿って流れる。流体の第３の成分は膜９４０を通過し、第３出力ポート９４４から外に出る。そして、残った流体は、第４出力ポート９０８から、ＴＦＦ９００の外に出る。実施形態において、ＴＦＦ９００は、第４出力ポート９０８から出る流体を循環させて入口ポート９０４に戻すことにより、流体を何度もＴＦＦ９００中に流すことができるシステムの一部である。
【０１９９】
明らかなように、ＴＦＦ９００は、流体から、ある成分を大きな量で、取り出す際に有用である。例えば、膜９１６、９６０、９４０を全て、ＴＦＦ９００を流れる液体から、ある１つの特定成分（例えば、同一成分）を取り出すように選択する。該成分の第１の部分をチャンバー９１２で取り出し、該成分の第２の部分をチャンバー９２４で取り出し、該成分の第３の部分をチャンバー９３６で取り出す。この実施形態において、流体が出力ポート９０８から出てくるまでの間に、流体中の該成分は著しく減少させられるであろう。一実施形態において、流体が細胞成長チャンバーを循環し且つ細胞及び細胞生産物を含む場合、ＴＦＦ９００は、流体中の細胞を濃縮するように設計されてもよい。その場合、膜９１６、９６０、９４０は、細胞ではなく、液体及び小分子を通過させるように選択される。
【０２００】
他の実施形態において、膜９１６、９６０、９４０はそれぞれ、異なる成分が通過できるように選択される。これら実施形態において、各膜９１６、９６０、９４０は、流体からある１つの特定成分を取り出すように設計される（例えば、材料、孔サイズ、厚さ、疎水性等）。例えば、ＴＦＦ９００を用いて、細胞成長チャンバー又は他の細胞成長チャンバーを循環する流体から、異なる分子（例えば、サイトカイン、成長因子、その他の細胞生産物）が取り出される。異なる分子は、流体から、別々に取り出される。分子は、それぞれ別個に集められ、治療のような他のプロセスや研究において利用される。
【０２０１】
いくつかの実施形態において使用されるＴＦＦによって、流体及び流体内の成分をＴＦＦ内に流しながら、それらを調整することが可能となる。一実施形態において、ＴＦＦ９００は、別の入力ポート９７４を有する。矢印９７８に示されるように、この入力ポート９７４を介して、別の物質をＴＦＦ９００に導入することができる。該物質によって、流体の１以上の成分を調整することができる。例えば、流体が、流体中の他の成分に負の効果を与えるような成分を含む場合、ポート９７４から付加される物質によって、そのような効果を中和することができる。他の実施形態において、物質を加えることによって、さらなるプロセスのために流体を調整してもよい。
【０２０２】
一実施形態において、細胞及び細胞生産物を含む流体が、ＴＦＦ９００を通ることにより、細胞が濃縮され、その他の成分が取り除かれる。いくつかの実施形態において、流体は、トリプシンを含む場合がある。トリプシンは、長い間、流体中に残しておくと細胞生存性に影響を与える可能性がある。この実施形態において、タンパク質のような物質が、ポート９７４から付加されて、トリプシンを中和する。従って、この実施形態において、ＴＦＦ９００に流体を流すことによって、流体中の細胞の濃度が増える。これは、流体の成分が膜９１６、９６０、９４０を通過するからである。そして、細胞がタンパク質の付加により調整される。
【０２０３】
別の実施形態において、細胞及び細胞生産物を含む流体が、ＴＦＦ９００を通ることにより、細胞が濃縮される。いくつかの実施形態において、細胞は、ＴＦＦ９００の後、冷凍保存される。この実施形態において、抗凍結剤（例えば、グリコール）が、ポート９７４から付加され、細胞が調整された後、凍結される。従って、この実施形態において、ＴＦＦ９００に流体を流すことによって、流体中の細胞の濃度が増える。これは、流体の成分が膜９１６、９６０、９４０を通過するからである。そして、細胞が抗凍結剤の付加により調整される。
【０２０４】
実施形態において、１以上の膜９１６、９６０、９４０は、直径が１００ナノメートルよりも小さい、細胞、細胞内成分、ウィルス粒子及び／又は高分子が通過可能となるような選択性の特徴を有する。膜表面を流れる流体の成分のうち、約１００ナノメートルよりも小さいものは、膜を通り抜けるが、大きい分子や粒子は保持されたままである。他の実施形態において、１以上の膜９１６、９６０、９４０は、約５００ナノメートル以下、約４５０ナノメートル以下、約４００ナノメートル以下、約３５０ナノメートル以下、約３００ナノメートル以下、約２５０ナノメートル以下、約２００ナノメートル以下、又は約１５０ナノメートル以下の成分が通過可能となるような選択性の特徴を有する。他の実施形態において、１以上の膜９１６、９６０、９４０は、約５０ナノメートル以上、約５５ナノメートル以上、約６０ナノメートル以上、約６５ナノメートル以上、約７０ナノメートル以上、約７５ナノメートル以上、約８０ナノメートル以上、約８５ナノメートル以上、約９０ナノメートル以上、約９５ナノメートル以上、又は約１００ナノメートル以上の成分は通過できないような選択性の特徴を有する。これらは、あくまで例であり、１以上の膜９１６、９６０、９４０は、流体中の様々なサイズの成分に対して選択性を有してよい。
【０２０５】
１以上の膜９１６、９６０、９４０を通過する流体の流量は、膜９１６、９６０、９４０の特徴やＴＦＦ９００における流体の流量を含む複数の因子に依存する。一実施形態において、ＴＦＦ９００における流量は、膜を通過する流体流の約５０ｍＬ／分よりも大きい。他の実施形態において、該流量は、約１００ｍＬ／分よりも、約１５０ｍＬ／分よりも、約２００ｍＬ／分よりも、約２５０ｍＬ／分よりも、約３００ｍＬ／分よりも、約３５０ｍＬ／分よりも、約４００ｍＬ／分よりも、約４５０ｍＬ／分よりも、約５００ｍＬ／分よりも、又は約５５０ｍＬ／分よりも大きい。
【０２０６】
図１０は、いくつかの実施形態において、ＴＦＦ（例えば、ＴＦＦ５８７、ＴＦＦ６８７、ＴＦＦ７００、ＴＦＦ８００、ＴＦＦ９００）として又は細胞成長チャンバー（１２４、２９８、５０１、６０１）として使用される中空糸膜装置１０００を示す。中空糸膜装置１０００は、複数の中空糸１０２２を含む。図１０は、中空糸膜装置１０００の切欠側面図である。中空糸膜装置１０００は、中空糸膜ハウジング１００２によって、束ねられている。中空糸膜ハウジング１００２はさらに、４つの開口部又はポート、すなわち入口ポート１００４、出口ポート１００６、入口ポート１００８、出口ポート１０１０を有する。
【０２０７】
流体は、入口ポート１００４を通って中空糸膜装置１０００に入り、複数の中空糸の内側（種々の実施形態において、中空糸膜の毛細管内側（ＩＣ）又はＩＣ空間とも呼ぶ）を通って、出口ポート１００６を介して中空糸膜装置１０００から出る。このようにして、第１循環路１０１８が構成される。用語「中空糸」、「中空糸毛細管」、及び「毛細管」は、ここでは、交換可能に用いられている。複数の中空糸は集合的に「膜」と呼ばれる。第２循環路１０２０の流体は、入口ポート１００８を通って中空糸膜装置に入り、中空糸の外側（膜のＥＣ側又はＥＣ空間とも呼ぶ）と接触し、出口ポート１０１０を介して中空糸膜装置１０００から出る。中空糸膜装置１０００を用いて細胞成長を行う実施形態において、細胞は、膜のＩＣ側又はＥＣ側のどちらにも存在させることができる。
【０２０８】
中空糸膜装置１０００は、円筒状として図示されているが、当分野で知られるような任意の形状が可能である。中空糸膜ハウジング１００２は、任意のタイプのポリマー材料から作製することができる。実施形態において、ハウジング１００２は、異なる形状、異なるサイズでもよい。
【０２０９】
中空糸の端部は、接続材（本明細書で「ポッティング」又は「ポッティング材」とも呼ぶ）によって中空糸膜装置１０００の側部にポッティングされる。ポッティング材は、流体（例えば、培地及び細胞又は取り出される成分を有する流体）の中空糸内への流れを妨害しないのであれば且つＩＣ入口ポートを介して中空糸膜装置１０００に流入する流体を中空糸だけに流入させるようにできるのであれば、中空糸１０１２を束ねるのに適する任意の材料でよい。ポッティング材の例として、ポリウレタン又は他の適切な結束材又は接着材が挙げられるが、これらに限定されない。種々の実施形態において、流体がＩＣ側に対して流入及び流出可能となるように、中空糸及びポッティングは、各端部において、中空糸の中心軸に対して垂直に切断されてよい。端部キャップ１０１４及び１０１６が、中空糸膜装置１０００の該端部に配置される。
【０２１０】
流体は、入口ポート１００８を通って中空糸膜装置１０００に入り、中空糸の外側に接触する。中空糸膜装置１０００のこの部分は、「毛細管外側（ＥＣ）空間」と呼ばれる。分子（例えば、水、酸素、乳酸塩、タンパク質、細胞生産物等）は、中空糸を通じて中空糸の内部からＥＣ空間へ、又はＥＣ空間からＩＣ空間へ拡散することができる。細胞をＩＣ空間で成長させる実施形態の場合、ＥＣ空間は、栄養を細胞に供給し細胞代謝の副生成物を取り出すための培地貯蔵部として使用される。培地は、必要であれば補われてもよい。また、必要であれば、培地を、酸素供給装置を介して循環させ、ガスを交換してもよい。中空糸膜装置１０００をＴＦＦとして使用する実施形態において、流体はＩＣ空間を介して流され、流体の第１の成分は、中空糸を通過してＥＣ空間へ拡散し、そこで集められる。従って、これらの実施形態において、中空糸膜装置１０００は、２つの濃縮された流体、すなわち、第１の成分において濃縮されたもの及びその他の成分において濃縮されたもの、を生成する。
【０２１１】
種々の実施形態において、中空糸の内径は、約１００００、約９０００、約８０００、約７０００、約６０００、約５０００、約４０００、約３０００、約２０００、約１０００、約９００、約８００、約７００、約６５０、約６００、約５５０、約５００、約４５０、約４００、約３５０、約３００、約２５０、約２００、約１５０、又は約１００μｍ以上である。同様に、実施形態において、中空糸の外径は、約１００００、約９０００、約８０００、約７０００、約６０００、約５０００、約４０００、約３０００、約２０００、約１０００、約９００、約８００、約７００、約６５０、約７００、約６５０、約６００、約５５０、約５００、約４５０、約４００、約３５０、約３００、約２５０、約２００、約１５０、又は約１００μｍ以下である。実施形態において、中空糸の壁厚は、必要な分子が拡散するのに十分なサイズである。
【０２１２】
中空糸が中空糸膜装置１０００の入口ポート及び出口ポートと流体的に関連付けられることができるのであれば、任意の数の中空糸を使用することができる。種々の実施形態において、中空糸膜装置１０００は、約１０００、約２０００、約３０００、約４０００、約５０００、約６０００、約７０００、約８０００、約９０００、約１００００、約１１０００、又は約１２０００以上の数の中空糸を有する。他の実施形態において、中空糸膜装置１０００は、約１２０００、約１１０００、約１００００、約９０００、約８０００、約７０００、約６０００、約５０００、約４０００、約３０００、又は約２０００以下の数の中空糸を有する。他の実施形態において、中空糸の長さは、約１００、約２００、約３００、約４００、約５００、約６００、約７００、約８００、又は約９００ｍｍ以上である。いくつかの実施形態において、細胞成長チャンバーは、平均長約２９５ｍｍ、平均内径約２１５μｍ、平均外径約３１５μｍの中空糸を約９０００本、有する。
【０２１３】
中空糸は、中空糸膜装置１０００の入口ポートから出口ポートへ流体が移動可能な糸（ｆｉｂｅｒ）を形成できる程度に十分なサイズを構成することが可能な任意の材料で構成することができる。いくつかの実施形態において、中空糸膜装置１０００が細胞成長チャンバーとして使用されている場合、中空糸は、接着性幹細胞（例えば、ＭＳＣ）のような、ある特定のタイプの細胞を結合可能な高分子材料から構成可能である。他の実施形態において、中空糸は、フィブロネクチンのような化合物で処理されて、細胞接着性表面が形成される。
【０２１４】
実施形態において、中空糸は、半透過性の生体適合性ポリマー材料から作製される。そのようなポリマー材料としては、ポリアミド、ポリアリルエーテルスルホン、ポリビニルピロリドン、及びそれらの混合物（例えば、「ＰＡ／ＰＡＥＳ／ＰＶＰ」）がある。中空糸膜装置１０００が細胞成長に使用されている場合、半透過性材料によって、栄養、廃棄物、溶存ガスは該膜を通じてＥＣ空間とＩＣ空間との間で移動可能となる。中空糸膜装置１０００がＴＦＦとして使用されている場合、半透過性材料によって、流体中の特定の分子又は他の成分は該膜を通じてＥＣ空間とＩＣ空間との間で移動可能となる。
【０２１５】
中空糸膜装置１０００が細胞成長に使用されるいくつかの実施形態において、中空糸は、規定の表面粗さを有する一様な開孔構造によって特徴付けられる。細孔の開口は、０．５μｍから３μｍの範囲のサイズであり、中空糸の外側表面の細孔数は、１平方ミリメートル当たり１０，０００から１５０，０００の範囲の数である。いくつかの実施形態において、この外側層は、約１μｍから約１０μｍの厚さを有する。各中空糸における次の層は、いくつかの実施形態において、スポンジ構造を有する。いくつかの実施形態では、該スポンジ構造は、約１μｍから約１５μｍの厚さを有する。この第２層は、前記外側層の支持体として機能する。第２層の隣の第３層は、いくつかの実施形態において、指状構造を有する。この第３層によって機械的安定性が得られ、また、分子の膜移動抵抗が低くなるような高い空隙容量が提供される。使用中は、指状空隙は流体で満たされ、該流体によって、拡散及び対流における抵抗は、空隙容量が小さいスポンジ充填（ｓｐｏｎｇｅ−ｆｉｌｌｅｄ）構造を有するマトリックスの場合よりも、低くなる。この第３層は、いくつかの実施形態において、２０μｍから６０μｍの厚さを有する。
【０２１６】
実施形態において、中空糸膜装置１０００の中空糸は、約６５重量％から約９５重量％の少なくとも１つの疎水性ポリマーと、約５重量％から約３５重量％の少なくとも１つの親水性ポリマーと、を有する。いくつかの実施形態に含まれる疎水性ポリマーとしては、限定はされないが、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアラミド（ＰＡＡ）、ポリアリルエーテルスルホン（ＰＡＥＳ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリアリルスルホン（ＰＡＳＵ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテル、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリエーテルイミド、及びポリエーテルスルホンのような任意の上記ポリマーの共重合体混合物、又はポリアリルエーテルスルホンとポリアミドの混合物が挙げられる。いくつかの実施形態で使用される親水性ポリマーとしては、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリグリコールモノエステル（ｐｏｌｙｇｌｙｃｏｌｍｏｎｏｅｓｔｅｒ）、水溶性セルロース誘導体、ポリソルベート、ポリエチレン−ポリプロピレンオキサイド共重合体からなる群から選択されることができる。
【０２１７】
実施形態において、中空糸膜装置１０００がＴＦＦとして使用される場合、中空糸は、直径が１００ナノメートルよりも小さい、細胞、細胞内成分、ウィルス粒子及び／又は高分子が中空糸壁を通過可能となるような選択性の特徴を有する。膜表面を流れる流体の成分のうち、約１００ナノメートルよりも小さいものは、膜を通り抜けるが、大きい分子や粒子は保持されたままである。他の実施形態において、中空糸は、約５００ナノメートル以下、約４５０ナノメートル以下、約４００ナノメートル以下、約３５０ナノメートル以下、約３００ナノメートル以下、約２５０ナノメートル以下、約２００ナノメートル以下、又は約１５０ナノメートル以下の成分が中空糸の壁を通過可能となるような選択性の特徴を有する。他の実施形態において、中空糸は、約５０ナノメートル以上、約５５ナノメートル以上、約６０ナノメートル以上、約６５ナノメートル以上、約７０ナノメートル以上、約７５ナノメートル以上、約８０ナノメートル以上、約８５ナノメートル以上、約９０ナノメートル以上、約９５ナノメートル以上、又は約１００ナノメートル以上の成分は中空糸の壁を通過できないような選択性の特徴を有する。これらは、あくまで例であり、中空糸は、流体中の様々なサイズの成分に対して選択性を有してよい。
【０２１８】
図５及び図６で説明したように、ＣＥＳシステム５００、６００は、細胞成長チャンバーの毛細管外側空間を通る第２流体流路を有してもよい。第２流体流路は、酸素供給器又はガス輸送モジュールと流体的に関連付けられる。実施形態において、ＣＥＳシステムは、図１０で説明したような３つの中空糸膜装置を利用してよい。第１中空糸膜装置は、酸素供給器／ガス輸送モジュールとして使用され、第２中空糸膜装置は、細胞成長チャンバーとして使用され、第３中空糸膜装置は、ＴＦＦとして使用される。これら実施形態において、それら中空糸膜装置は、孔サイズ、糸サイズ、容積、表面積等において、同様の特徴を有してもよいし、異なる特徴を有してもよい。酸素供給器／ガス輸送装置に使用される中空糸膜装置又は細胞成長チャンバーとして使用される中空糸膜装置又はＴＦＦとして使用される中空糸膜装置は、用途に応じて選択される。例えば、一用途において、細胞を濃縮する場合は、ＴＦＦとして使用される中空糸膜装置は、ＴＦＦを細胞生産物要素（例えば、サイトカイン、成長因子等）を収穫するために使用する場合と比べて、異なる孔サイズ、異なる表面積、異なる容積等で選択される。
【０２１９】
細胞増殖システム、部品、方法の種々の実施形態を説明してきたが、図１１及び図１２は、本発明の実施形態に係る、細胞成長チャンバーを循環した流体の成分を濃縮するプロセスにおける工程例を示す。フローチャート１１００、１２００のプロセスの説明において、細胞増殖システムの特定の部品について言及されるが、これらプロセスは、ある特定のシステムや、システムにおけるある特定の部品に限定されない。ここで言及されないシステムや部品や装置によって実施することもできる。
【０２２０】
図１１において、フローチャート１１００は、開始ステップ１１０４で始まり、細胞成長チャンバーにおいて流体を循環させるステップ１１０８に進む。ステップ１１０８は、ＣＥＳ１００、５００又は６００のようなＣＥＳで実行される。実施形態において、該ＣＥＳ、上記において例示されてきた、ポンプ、バルブ又はその他の流量制御装置を含む。細胞成長チャンバーを循環する流体には、複数の成分が含まれる。いくつかの実施形態において、流体には、細胞、細胞成長用培地、タンパク質、細胞生産物（例えば、サイトカイン、成長因子）、緩衝液等が含まれる。
【０２２１】
次に、ステップ１１１２において、流体は、周囲環境に暴露されることなく、細胞成長チャンバーから取り出される。ステップ１１１２では、閉鎖系ＣＥＳ（例えば、ＣＥＳ１００、５００、６００）の一部であるポンプ、バルブ、その他の流体流量制御装置を用いて、閉鎖系ＣＥＳの一部である細胞成長チャンバーから流体を流出させる。ステップ１１１６において、ステップ１１１２にて細胞成長チャンバーから取り出された流体を、同様に周囲環境に暴露することなく、ＴＦＦに循環させる。ステップ１１１６もまた、ＣＥＳ１００、５００、６００のような閉鎖系ＣＥＳのポンプ、バルブ、その他の部品によって行われる、すなわち、細胞成長チャンバーから出てくる流体をＴＦＦに流す。
【０２２２】
ステップ１１１６によって、濃縮された２つの流体成分がもたらされる。流体がサイトカインや成長因子のような細胞生産物を有する実施形態において、ステップ１１１６にて生成される２つの流体成分のうちの１つは、細胞生産物に濃縮され、その他の流体は、他の成分に濃縮される。
【０２２３】
ステップ１１２０は、オプションとしてのステップである。そこでは、濃縮された流体成分を周囲環境に暴露することなく、濃縮された流体成分のうちの１つが調整される。いくつかの実施形態において、ステップ１１２０は、流体をＴＦＦに循環させるステップ１１１６中に、行われる。他の実施形態において、ステップ１１２０は、ステップ１１１６の後に行われる。さらに別の実施形態において、ステップ１１２０は、ステップ１１１６中に行われるステップ及びステップ１１１６後に行われるステップの両方を含む。
【０２２４】
実施形態において、ステップ１１２０の調整工程は、種々の目的のために、物質を加えることを含む。例えば、濃縮された流体成分を凍結する前のステップとして、抗凍結剤のような物質が、濃縮された流体成分に付加される。他の実施形態において、ステップ１１２０において付加された物質は、流体の有用性に影響を与える成分を無力化する（例えば、タンパク質を付加することで、トリプシン又は他の解離生体分子を無力化する）。他の実施形態において、物質は、治療や研究目的で使用するため、濃縮された成分を調整する（例えば、保存剤の付加等）。
【０２２５】
他の実施形態において、調整ステップ１１２０は、洗浄ステップを含む。これら実施形態において、ステップ１１２０において付加される物質は、成分を取り出す又は希釈する物質である。一例として、溶媒が、ステップ１１２０において付加される。この場合、ステップ１１２０はステップ１１１６と同時に行われる。溶媒は、ある成分を溶解させ、その成分溶質をＴＦＦの膜にわたって運び、流体へ至らす。他の実施形態において、溶媒は、ある成分を溶解しないが、該成分をＴＦＦの膜にわたって運ぶ。
【０２２６】
オプションのステップ１１２４において、ステップ１１１６にて生成された濃縮された流体は、周囲環境に暴露することなく、再循環されてＴＦＦに戻される。ステップ１１２４は、流体の成分をさらに濃縮するために、行われる。このステップは、ＣＥＳの一部であるポンプ、バルブ、その他の流体流量制御装置によって行われる。
【０２２７】
一実施形態において、ステップ１１２４は、ステップ１１２０における洗浄ステップの一部として行われる。この実施形態では、ステップ１１１６、１１２０、１１２４は繰り返し行われる。すなわち、ステップ１１２０において、洗浄物質（例えば、溶媒又は希釈剤）が付加され、ステップ１１２４において、洗浄物質を含む濃縮された流体が再循環されてＴＦＦに戻され、ステップ１１１６が行われることで、濃縮流体から取り出される成分を含む洗浄物質の少なくとも一部が取り出される。これはあくまで一例であり、ステップ１１２４は、洗浄ステップとは独立して行われてもよい。
【０２２８】
他の実施形態において、ステップ１１２４は、濃縮された流体成分を再循環させてバイオリアクターに戻すことを含む。いくつかの実施形態において、流体が、細胞生産物を生成する細胞を含み且つフローチャート１１００が細胞生産物を集めるために行われる場合、ステップ１１２４は、濃縮された流体における細胞を細胞成長チャンバーに戻して、さらに細胞成分を生成させるために、行われる。
【０２２９】
ステップ１１２８において、オプションとして洗浄された又は調整された濃縮流体成分が集められる。採集ステップは、周囲環境に暴露することなく、行われる。フローチャート１１００は、ステップ１１３２で終了する。
【０２３０】
図１２には、本発明の実施形態に係る、閉鎖系内において細胞を増殖／成長させ、該細胞を濃縮するプロセスのフローチャート１２００を示す。フローチャート１２００は、開始ステップ１２０４で始まり、細胞を細胞増殖システムに投入するステップ１２０８に進む。細胞は、細胞を細胞成長チャンバーへ運ぶ流体に投入される。ＣＥＳ１００、５００、６００に関して上述したように、ＣＥＳは、バルブ、ポンプ、センサ、空気除去チャンバー、ガス輸送モジュール等のような流体流量関連部品である複数の部品を含む。ステップ１２０８には、ＣＥＳのこれら部品のうちの１以上の部品の動作が含まれる。
【０２３１】
フローチャート１２００は、ステップ１２０８から、ＣＥＳの一部である細胞成長チャンバーにおいて細胞を増殖するステップ１２１２に進む。ステップ１２１２もまた、ＣＥＳの複数の部品の動作を含む。例えば、異なる流体を、細胞成長チャンバーを含むＣＥＳに循環させる。流体は、細胞成長を促進する栄養を含む。
【０２３２】
ステップ１２１２の後、フローチャートは、ステップ１２１６に進む。そこでは、周囲環境に暴露されることなく、細胞が、細胞成長チャンバーから取り出される。実施形態において、細胞は、細胞成長チャンバーを循環する流体において取り出される。ステップ１１１２では、閉鎖系ＣＥＳ（例えば、ＣＥＳ１００、５００、６００）の一部であるポンプ、バルブ、その他の流体流量制御装置を用いて、閉鎖系ＣＥＳの一部である細胞成長チャンバーから流体を流出させる。いくつかの実施形態において、細胞成長チャンバーからの細胞の取り出しは、細胞成長チャンバーに付着する細胞を解離するための解離剤の使用を含む。当業者であればわかるように、いくつかのタイプの細胞は、接着性であり、細胞成長チャンバーの中空糸のような表面に付着した状態で成長する。従って、ステップ１２１６は、流体において細胞成長チャンバーから細胞を取り出す前に、複数のステップを含む。
【０２３３】
ステップ１２２０において、細胞成長チャンバーから取り出された細胞含有流体は、再び周囲環境に暴露されることなく、ＴＦＦに循環される。ステップ１２２０もまた、ＣＥＳ１００、５００、６００のような閉鎖系ＣＥＳのポンプ、バルブ、その他の部品によって行われる、すなわち、細胞成長チャンバーから出てくる流体をＴＦＦへ向かわせる。
【０２３４】
ステップ１２２０によって、濃縮された２つの流体成分がもたらされる。濃縮された第１の細胞成分は、ステップ１２１６において細胞成長チャンバーから取り出された細胞を含む。濃縮された第２の流体成分は、他の成分を含む。
【０２３５】
ステップ１２２８は、オプションとしてのステップである。そこでは、流体成分を周囲環境に暴露することなく、濃縮された流体成分又は濃縮された細胞成分のうちの１つが調整される。いくつかの実施形態において、ステップ１２２８は、流体をＴＦＦに循環させるステップ１２２０中に、行われる。他の実施形態において、ステップ１２２８は、ステップ１２２０の後に行われる。さらに別の実施形態において、ステップ１２２８は、ステップ１２２０中に行われるステップ及びステップ１２２０後に行われるステップの両方を含む。
【０２３６】
実施形態において、ステップ１２２８の調整工程は、種々の目的のために、物質を加えることを含む。例えば、濃縮された細胞成分を凍結する前のステップとして、抗凍結剤のような物質が、濃縮された細胞成分に付加される。他の実施形態において、ステップ１１２０において付加される物質は、濃縮された細胞成分の細胞の有用性に影響を与える成分を無力化する（例えば、タンパク質を付加することで、いくつかの実施形態において細胞解離剤として使用されるトリプシンを無力化する）。他の実施形態において、治療や研究目的で使用するために、そのような物質を用いて、濃縮された細胞成分が調整される（例えば、保存剤の付加等）。
【０２３７】
他の実施形態において、調整ステップ１２２８は、洗浄ステップを含む。これら実施形態において、ステップ１２２８において付加された物質は、成分を取り出す又は希釈する物質である。一例として、溶媒が、ステップ１２２８において付加される。この場合、ステップ１２２８はステップ１２２０と同時に行われる。溶媒は、ある成分を溶解させ、その成分溶質をＴＦＦの膜にわたって運び、流体へ至らしめ、濃縮細胞成分になるものから運び出す。他の実施形態において、溶媒は、成分を溶解しないが、該成分をＴＦＦの膜にわたって運ぶ。
【０２３８】
オプションとしてのステップ１２３２において、ステップ１２２０にて生成された濃縮された細胞成分は、該細胞成分を周囲環境に暴露することなく、再循環されてＴＦＦに戻される。ステップ１１２４は、濃縮された細胞成分の細胞をさらに濃縮するために、行われる。このステップは、ＣＥＳの一部であるポンプ、バルブ、その他の流体流量制御装置によって行われる。
【０２３９】
一実施形態において、ステップ１２３２は、ステップ１２２８における洗浄ステップの一部として行われる。この実施形態では、ステップ１２２０、１２２８、１２３２は繰り返し行われる。すなわち、ステップ１２２８において、洗浄物質（例えば、溶媒又は希釈剤）が付加され、ステップ１２３２において、洗浄物質を含む濃縮された流体が再循環されてＴＦＦに戻され、ステップ１２２０が行われることで、濃縮流体から取り出される成分を含む洗浄物質の少なくとも一部が取り出される。これはあくまで一例であり、ステップ１２３２は、洗浄ステップとは独立して行われてもよい。
【０２４０】
ステップ１２３６において、オプションとして洗浄された又は調整された濃縮流体成分が集められる。採集ステップは、周囲環境に暴露することなく、行われる。
【０２４１】
図１３は、本発明の実施形態が実行されるコンピュータシステム１３００の構成要素例を示す。コンピュータシステム１３００は、例えば、細胞増殖システムがプロセッサを用いて、上述のプロセス１１００や１２００のようなプロセスの一部として行われるカスタムタスク（ｃｕｓｔｏｍ  ｔａｓｋ）や前もってプログラムされたタスクのようなタスクを実行する実施形態において使用される。例えば、前もってプログラムされたタスクとしては、「細胞生産物の濃縮及び取り出し」や「細胞の濃縮及び取り出し」等が挙げられる。
【０２４２】
コンピュータシステム１３００は、ユーザインターフェース１３０２、処理システム１３０４、及び／又は記憶装置１３０６を有する。ユーザインターフェース１３０２は、当業者であればわかるように、出力装置１３０８、及び／又は入力装置１３１０を有する。出力装置１３０８は、１以上のタッチスクリーンを有してよい。タッチスクリーンは、１以上のアプリケーションウィンドウを提供するためのディスプレイ領域を有してよい。タッチスクリーンはまた、例えば、ユーザやオペレータからの物理的な接触を受容及び／又は取り込み可能な入力装置１３１０であってもよい。タッチスクリーンは、当業者であれば理解できるように、処理システム１３０４による接触位置の推定を可能とする静電容量構造の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）でもよい。この場合、処理システム１３０４は、接触位置を、アプリケーションウィンドウの所定位置に表示されるＵＩ要素に示すことができる。また、タッチスクリーンは、本発明に係る、１以上のその他の電子構造を介して接触を受容することもできる。他の出力装置１３１０としては、プリンター、スピーカ等が挙げられる。その他の入力装置１３０８としては、当業者であれば理解できるように、キーボード、その他のタッチ式入力装置、マウス、音声入力装置等が挙げられる。
【０２４３】
本発明の実施形態において、処理システム１３０４は、処理ユニット１３１２、及び／又はメモリ１３１４を有してもよい。処理ユニット１３１２は、メモリ１３１４に記憶された命令を実行するために動作可能な汎用プロセッサであってよい。処理ユニット１３１２は、本発明の実施形態では、単一のプロセッサ又は複数のプロセッサを含んでよい。さらに、実施形態では、各プロセッサは、別個に命令を読み込んで実行するための１以上のコアを有するマルチコアプロセッサが可能である。プロセッサは、当業者であれば理解できるように、汎用プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、その他の集積回路を含んでよい。
【０２４４】
本発明の実施形態において、メモリ１３１４は、データ及び／又はプロセッサ実行可能命令を短期に又は長期に記憶する任意の記憶装置を含んでよい。メモリ１３１４は、当業者であれば理解できるように、例えば、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、又は電気的消去・プログラム可能型リード・オンリ・メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を含む。他の記憶媒体としては、例えば、当業者であれば理解できるように、ＣＤ−ＲＯＭ、テープ、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、又は、他の光学記憶装置、テープ、磁気ディスク装置、磁気テープ、その他の磁気記憶装置等がある。
【０２４５】
記憶装置１３０６は、任意の長期データ記憶装置又は部品である。本発明の実施形態において、記憶装置１３０６は、メモリ１３１４と関連して記載されたシステムのうちの１以上を含んでよい。記憶装置１３０６は、常設してもよいし、取り外し可能でもよい。一実施形態において、記憶装置１３０６は、処理システム１３０４によって生成された又は与えられたデータを記憶する。
【０２４６】
本明細書で記載される装置、システム及び方法は、種々の変形が可能なことは当業者であれば理解できよう。従って、本発明の実施形態は、本明細書で説明された主題に限定されないと理解されるべきである。むしろ、本開示は、変形及、変更及び／又は等価物をカバーすることを意図しているものである。作用、特徴、構造及び／又は媒体は、本願請求項を実施するための実施形態の例として開示されている。
【０２４７】
種々の構成要素は、ここにおいて、「動作可能に関連付けられている」と言及される場合がある。ここに使用される「動作可能に関連付けられている」とは、構成要素が動作可能な方式で相互に結合されていることを指し、これは、構成要素が直接結合された実施形態及び２つの結合された構成要素の間に付加的な構成要素が置かれる実施形態をも包含する。
【０２４８】
本発明の上述の記載は、本発明を例示する目的でなされたものであり、本発明を、ここに記載した形態に限定するものではない。本開示は、各請求項の範囲に明示される特徴より多くの特徴を本発明が必要とするという意図があると解釈されるべきではない。むしろ、本出願の請求項の範囲が記載するように、本発明の態様は、ここで開示した一実施形態の全ての特徴よりは少ない。従って、請求項の範囲は、詳細な説明に含まれるものであり、各請求項の範囲は、本発明の好ましい実施形態とは離れて、それ自身で成り立つものである。
【０２４９】
さらに、本発明の記載は、１以上の実施形態及びある変更形態、ある改変形態の記載を含むが、その他の変更形態、改変形態も本発明の範囲にある（例えば、本発明を理解した後の当業者の技能及び知識の範疇なので、当業者であれば理解できよう）。許容される範囲において、すなわち他の、交換可能な、及び／又は同等な、構造、機能、範囲、工程が、開示されているか否かにかかわらず、特許可能な主題を公にすることだけを意図しているのではなく、そのような構造、機能、範囲、工程を有する他の実施形態をも含む権利を取得することを意図する。
【０２５０】
本発明の方法及び構造は、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能なことは当業者であれば理解できよう。従って、本発明は上述した実施形態によって限定されないと理解されるべきである。むしろ、以下の請求項及びそれらと等価なものの範囲内にある変形及び変更は本発明に含まれるものである。
【図１】
2018183150.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
2018183150.tif 000014
【図１３】
2018183150.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月11日(2018.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
第２流体循環路１０８は、第２流体流路１４０と、細胞成長チャンバー１２４と、第２流量コントローラ１４４と、を有する。第２流体流路１４０は、少なくとも端部１４８、１５２を有する。第２流体流路１４０の端部１４８は、細胞成長チャンバー１２４の入口ポート１５６に、端部１５２は、出口ポート１６０にそれぞれ流体的に関連付けられる。細胞成長チャンバー１２４を流れる流体は、細胞成長チャンバー１２４の中空糸膜の外側と接触する。いくつかの実施形態において、第２流体循環路１０８は、第２流量コントローラ１４４と動作可能に接続される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
実施形態において、第１及び第２流体循環路１０４、１０８は、中空糸膜によって、細胞成長チャンバー１２４において分離されている。従って、これら実施形態において、第１流体循環路１０４の流体は、細胞成長チャンバーにおいて中空糸の毛細管内側（ＩＣ）空間を流れる。第１流体循環路１０４は「ＩＣループ」と呼ばれる。これら実施形態において、第２流体循環路１０８の流体は、細胞成長チャンバーにおいて中空糸の毛細管外側（ＥＣ）空間を流れる。従って、第２流体循環路１０８は「ＥＣループ」と呼ばれる。第１流体循環路１０４の流体は、第２流体循環路１０８の流体の流れに対して、並流方向又は逆流方向のどちらを流れてもよい。図１０は、いくつかの実施形態において細胞成長チャンバーとして使用される中空糸膜装置の一例を示している。他の実施形態において、細胞成長チャンバー１２４は、中空糸膜装置ではない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
実施形態によれば、細胞成長チャンバー１２４を回転させるための軸又はロッカー制御部２５８が示されている。軸２５８と関連付けられた成形された嵌合部２６０によって、細胞増殖装置２０２の後側部分２１６に対して、流体輸送組立体（２１０又は４００、図４参照）の軸アクセス開口部（例えば、配管収納部３００（図４）の開口部４２４（図４））の適切な位置合わせが行える。ロッカー制御部２５８の回転によって、軸嵌合部２６０及び細胞成長チャンバー２９８に対して回転運動が付与される。従って、ＣＥＳ２００のオペレータが、新しい及び／又は殺菌された流体輸送組立体を、細胞増殖装置２０２に取り付ける際、位置合わせは、成形された嵌合部２６０に対して、流体輸送組立体の軸アクセス開口部（例えば、開口部４２４）を適切に方向付けるといった比較的簡単な作業となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
実施形態によれば、流体輸送組立体４００は、通常、配管４０８及び管継手を有する。これらにより、以下で説明されるように、図５〜図９に示されるような流体路が提供される。ポンプループ４０１も設けられる。細胞増殖装置２０２が配置される場所に、種々の培地が設けられてもよいが、プリマウントタイプの流体輸送組立体４００は、細胞増殖装置（例えば２０２）の外部に延在する程度に十分な長さの配管を有することで、培地バッグのような容器に関連付けられた配管が溶着接続されてもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図５は、細胞増殖システム５００の実施形態の概略図である。図６は、別の実施形態である細胞増殖システム６００の概略図である。図５及び図６に示される実施形態では、以下で説明するように、細胞は、ＩＣ空間で成長される。しかしながら、本発明は、そのような例に限定されない。他の実施形態では、細胞はＥＣ空間で成長されてもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
図５の実施形態において、濃縮サブシステム５９９は、バルブ５８９、５９１、５９５、及び成長チャンバー５０１から出てくる流体から成分を分離するための接線流フィルタ（ＴＦＦ）５８７を有する。流路５８５は、ＴＦＦ５８７の出口ポート５８３と流体的に関連付けられる。流路５７９は、ＴＦＦ５８７の第１出口ポート５８１と流体的に関連付けられる。流路５７５は、ＴＦＦ５８７の第２入口ポート５７７と流体的に関連付けられる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
本発明の実施形態において、成長チャンバー５０１から出た流体の成分が濃縮される。これらの実施形態において、チャンバー５０１からの流体は、ＴＦＦ５８７を流れる。ＴＦＦ５８７は、流体の少なくとも１つの成分を濃縮する。これは、流体から、少なくとも第２の成分を除去することで行われる。これらの実施形態において、バルブ５９５、５８９は開けられ、バルブ５６９、５９１は閉じられる。流体は、ポート５０１ＢからＴＦＦ５８７へ流入する。ＴＦＦ５８７では、流体の第１の成分の少なくとも一部が、流体から取り出され、濃縮された２つの流体成分が生成される。一方の流体成分は、第１の成分に対して濃縮され、他方の流体成分は、残りの成分に対して濃縮される。濃縮された第１の流体成分は、ポート５７７を出て、バルブ５８９を介して循環され、ＴＦＦ５８７のポート５８３に戻る。濃縮された第２の流体成分は、ポート５８１を出て、容器５７１に集められる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
ＩＣループに対して、培地のサンプルは、動作中に、サンプルコイル６１８から得られる。そして、培地は、ＩＣ入口ポート６０１Ａに戻って、流体循環路６０２を完了する。細胞成長チャンバー６０１で成長／増殖した細胞は、細胞成長チャンバー６０１から流し出され、バルブ６６９及びライン６９７を介して収穫バッグ６６７に入る。あるいは、バルブ６６９が閉じている場合、細胞は、チャンバー６０１に再分配され、さらに成長される。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
細胞が細胞成長チャンバー６０１にて成長した後、該細胞は、細胞収穫路６９７を介して収穫される。細胞成長チャンバー６０１からの細胞は、バルブ６６９を開けた状態において、細胞を含むＩＣ培地をポンピングすることにより、細胞収穫路６９７を介して、細胞収穫バッグ６６７に収穫される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
ＣＥＳ６００のいくつかの部分は、取り外し可能な流れ回路の一部を構成する。例えば、ループ６９９とＴＦＦ６８７は、ＣＥＳにおけるＩＣループとＥＣループとその他の流路とを有する取り外し可能な流れ回路の一部を構成する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
ポンプ６２８：ＯＮ、時計回り方向
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３２】
ポンプ６１２：ＯＮ、時計回り方向
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３４】
ポンプ６２８：ＯＮ、時計回り方向
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２４２】
コンピュータシステム１３００は、ユーザインターフェース１３０２、処理システム１３０４、及び／又は記憶装置１３０６を有する。ユーザインターフェース１３０２は、当業者であればわかるように、出力装置１３０８、及び／又は入力装置１３１０を有する。出力装置１３０８は、１以上のタッチスクリーンを有してよい。タッチスクリーンは、１以上のアプリケーションウィンドウを提供するためのディスプレイ領域を有してよい。タッチスクリーンはまた、例えば、ユーザやオペレータからの物理的な接触を受容及び／又は取り込み可能な入力装置１３１０であってもよい。タッチスクリーンは、当業者であれば理解できるように、処理システム１３０４による接触位置の推定を可能とする静電容量構造の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）でもよい。この場合、処理システム１３０４は、接触位置を、アプリケーションウィンドウの所定位置に表示されるＵＩ要素に示すことができる。また、タッチスクリーンは、本発明に係る、１以上のその他の電子構造を介して接触を受容することもできる。他の出力装置１３０８としては、プリンター、スピーカ等が挙げられる。その他の入力装置１３１０としては、当業者であれば理解できるように、キーボード、その他のタッチ式入力装置、マウス、音声入力装置等が挙げられる。