(57)【要約】本発明はバイオリアクタ（２）のための蓋構成（１）に関し、蓋構成（１）はバイオリアクタ（２）の容器（４）と接続するように構成される蓋（３）を備え、容器（４）は使用中にバイオリアクタ流体（７）を含み、蓋は、使用中にバイオリアクタ（２）の１つ以上のパラメータ（具体的には、バイオリアクタ流体（７））を検知または制御するための１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）が設けられることによって特徴付けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオリアクタ（２）のための蓋構成（１）であって、
前記バイオリアクタ（２）の容器（４）と接続するように構成される蓋（３）を備え、
前記容器（４）は使用中にバイオリアクタ流体（７）を含み、
前記蓋（３）は、使用中に前記バイオリアクタ（２）の１つ以上のパラメータ、特に前記バイオリアクタ流体（７）を検知または制御するための１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）が設けられ、
前記１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）は１つ以上の３Ｄプリントした入口（１１）または出口（１２）を含むことを特徴とする、前記蓋構成（１）。
【請求項２】
前記１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）は、３Ｄプリントした攪拌要素（８）を含む、請求項１に記載の蓋構成（１）。
【請求項３】
前記攪拌要素（８）は、スクリュー（９）などの３Ｄプリントした攪拌羽根を備える、請求項２に記載の蓋構成（１）。
【請求項４】
前記攪拌要素（８）は３Ｄプリントしたシャフト（１０）を備える、請求項２または３に記載の蓋構成（１）。
【請求項５】
前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）もしくは制御要素（６）及び／または前記蓋（３）は、生分解性プラスチックなどの生分解性材料から作られたものである、先行請求項のいずれか１項に記載の蓋構成（１）。
【請求項６】
前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）もしくは制御要素（６）及び／または前記蓋（３）は、生体適合性材料から作られたものである、先行請求項のいずれか１項に記載の蓋構成（１）。
【請求項７】
前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）もしくは制御要素（６）及び／または前記蓋（３）は、レーザー焼結によって生成される、先行請求項のいずれか１項に記載の蓋構成（１）。
【請求項８】
前記蓋（３）は３Ｄプリントした蓋（３）である、先行請求項のいずれか１項に記載の蓋構成（１）。
【請求項９】
バイオリアクタ（２）であって、
容器（４）であって、前記容器（４）は使用中にバイオリアクタ流体（７）を含む、前記容器（４）と、
前記バイオリアクタ（２）の前記容器（４）に接続される先行請求項のいずれか１項に記載の蓋構成（１）と、
を含む、前記バイオリアクタ（２）。
【請求項１０】
前記容器（４）は、１ミリリットル〜２０リットル、好ましくは１００ミリリットル〜２０リットル、より好ましくは５００ミリリットル〜５リットル、さらにより好ましくは３リットルの容積を有する、請求項９に記載のバイオリアクタ（２）。
【請求項１１】
前記容器（４）はプラスチックから作られたものである、請求項９または１０に記載のバイオリアクタ（２）。
【請求項１２】
前記容器（４）は３Ｄプリントした容器（４）である、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のバイオリアクタ（２）。
【請求項１３】
バイオリアクタ構成キットであって、
容器（４）であって、前記容器（４）は使用中にバイオリアクタ流体（７）を含む、前記容器（４）と、
前記バイオリアクタ（２）の前記容器（４）と接続するように構成される蓋（３）と、
使用中に前記バイオリアクタ（２）の１つ以上のパラメータ、特に前記バイオリアクタ流体（７）を検知または制御するための、前記蓋（３）に接続される１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）であって、前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）は１つ以上の３Ｄプリントした入口（１１）または出口（１２）を含む、前記１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）と、
を含む、前記バイオリアクタ構成キット。
【請求項１４】
請求項９〜１２の１項に記載のバイオリアクタ（８）の使用、または有機体を成長させるための請求項１３に記載のバイオリアクタ構成キットの使用。
【請求項１５】
前記バイオリアクタ（２）の前記容器（４）と接続するように構成される蓋（３）を提供するステップであって、前記容器（４）は使用中にバイオリアクタ流体（７）を含む、前記提供するステップと、
使用中に前記バイオリアクタ（２）の１つ以上のパラメータ、特に前記バイオリアクタ流体（７）を検知または制御するための、１つ以上のセンサ要素（５）または制御要素（６）を３Ｄプリントするステップであって、前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）は１つ以上の３Ｄプリントした入口（１１）または出口（１２）を含む、前記３Ｄプリントするステップと、
前記１つ以上のセンサ要素（５）または制御要素（６）を前記蓋（３）に接続するステップと、
を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の蓋構成（１）を生成するための方法。
【請求項１６】
前記バイオリアクタ（２）によって実行されるプロセスまたは実験を決定するステップと、
前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）、特に、前記３Ｄプリントした入口（１１）または出口（１２）を決定するステップと、
前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記センサ要素（５）または制御要素（６）だけを３Ｄプリントするステップと、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）を決定する前に、設計は前記プロセスまたは実験を実行するために前記バイオリアクタ（２）から作られ、前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）は前記設計から決定される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記バイオリアクタ（２）によって実行されるプロセスまたは実験を決定するステップと、
前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）を決定するステップと、
請求項１３に記載のバイオリアクタ構成キットから、前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記センサ要素（５）または制御要素（６）を選択するステップと、
をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオリアクタのための蓋構成に関し、蓋構成はバイオリアクタの容器と接続するように構成される蓋であって、容器は使用中にバイオリアクタ流体を含み、本発明は、バイオリアクタは係る蓋構成を含む、蓋と、係る蓋構成を含むバイオリアクタ構成キットと、係る蓋構成を生成するための方法とを含む。
【背景技術】
【０００２】
バイオリアクタは、概して、生物活性のある環境をサポートする、製造デバイスもしくは工学デバイスまたは製造システムもしくは工学システムに関する。係るバイオリアクタ（例えば、先行技術文献ＷＯ２０１７／０８３７０５Ａ１、米国特許出願公開第２０１７／３４９８７４Ａ１号明細書、及び米国特許出願公開第２０１７／３６９８２８Ａ１号明細書で開示されているバイオリアクタ）は、通常、有機体、または係る有機体から生じる生化学的活性物質を含む、生物学的プロセスが実行される容器を備える。このプロセスは好気性または嫌気性のいずれかであり得る。係るバイオリアクタは一般的な円筒形であり、ミリリットルから立方メートルまで様々なサイズがある、多くの場合、ガラス及び／またはステンレス鋼から作られたものである。バイオリアクタは、また、細胞培養に関連して細胞または組織を成長させるために設計されたデバイスまたはシステムを指し得る。係るデバイスは、組織工学または生物化学工学で使用するために開発されている。そのデバイスの動作モードに基づいて、バイオリアクタは、回分培養、流加培養、または連続培養として分類され得る。
【０００３】
バイオリアクタ内で成長する有機体は、液体培地中で沈没し得る、または固形培地の表面に付着し得る。沈没した培養は懸濁または固定化され得る。懸濁バイオリアクタは、特殊な付着表面が必要ではないため様々な有機体を使用でき、細胞膜の表面積の最適な利用により、固定化された培養よりも規模をかなり拡大して動作できる。連続的に動作するプロセスでは、有機体はリアクタ内に残ったままで、副産物は、廃水と一緒にリアクタから除去される。
【０００４】
典型的なバイオリアクタは以下の部品を含み、すなわち、攪拌器または攪拌羽根（栄養素及び酸素を細胞に良好に移送するために、「細胞」を完全に同質な状態に維持しているリアクタの中身を混合するために使用される）、バッフル（容器内の渦形成を壊すために使用され、渦形成がシステムの重心を変化させ、混合を増大させないで追加電力を消費させるので、渦形成は通常、非常に望ましくない）、スパージャ（好気培養プロセスでは、スパージャの目的は適切なガス（酸素またはＣＯ2等）を増殖細胞に供給することである）、及びジャケット（ジャケットは、バイオリアクタの温度を目標値に維持する水を一定温度で循環するための環状エリアを提供するが、ペルチェ熱または加熱ブランケットの使用も考えられる）を含む。バイオリアクタは、概して、２０リットルよりも大きい容積または２０リットル未満の容積を有するものとして分類される。
【０００５】
米国特許出願公開第２０１７／０３２１１７８Ａ号明細書では、細胞増殖及び細胞分泌物質生成のための３次元（３Ｄ）バイオリアクタの設計、製造の方法、及び適用が開示されている。バイオリアクタは、細胞接着及び細胞成長のための連続する３次元表面積を提供する非ランダムの相互接続された空隙から成る。
【０００６】
米国特許出願公開第ＵＳ２０１７／０２１１０２６Ａ号明細書では、さらに、第１の流体及び第２の流体を分けるように構成される高分子網目であって、第１の流体及び第２の流体は異なる、高分子網目と、高分子網目の内部に埋め込まれた複数の酵素の反応成分とを含む膜が開示されている。バイオリアクタは３次元構造の格子を含み得、各構造は膜を含み、膜は、第１の流体及び第２の流体を分けるように構成される高分子網目であって、第１の流体及び第２の流体は異なる、高分子網目と、高分子網目の内部に埋め込まれた複数の酵素の反応成分とを有する。
【０００７】
実際には、バイオリアクタは、特に、少ない量で（具体的には、２０リットル未満の容積を有するバイオリアクタ）を生成するのに比較的複雑及び高価であり、さらに、エンドユーザ（例えば、生物学者）が構成することが、より困難及び高価になる。係る生物学者は、インスリンの生産等が適切に使用される、または調査されるための各々のバイオリアクタプロセスに必要なパラメータと、これを達成するために必要なバイオリアクタの設計／構成の種類とを把握している。
【０００８】
複雑及び高価な生産に関する上述の問題について、いくつかの製造業者は、プラスチックから作られたバイオリアクタの蓋及び／またはリアクタ容器を提供することによって、部分的に取り組んでいる。プラスチック蓋及び／またはバイオリアクタ容器を生成することが比較的に安価及び容易になると、使用後にそれらを廃棄できる。いくつかの製造業者は、３Ｄプリントを有利に使用して、プラスチック蓋（及び／またはバイオリアクタ容器）を生成する。
【０００９】
係る使い捨て品または消耗品を利用する解決策は、複雑性及び生産コストを減らす以外に、さらなるいくつかの利点をもたらす。使い捨て品に関する技術は、また、組み立て／分解、洗浄、殺菌、及び較正の必要性を減らす。いくつかの推定では、使い捨てシステムは、固定式の価値のあるステンレス鋼製バイオリアクタと比較して、６０％よりも多い割合でコスト節約になることが示されている。薬剤生産では、複雑な認定手続き及び検証手順をより容易に行うことができ、最終的に、かなりのコスト削減をもたらす。使い捨てのバイオリアクタの利用により、二次汚染のリスクを減らし、生物学的安全性及びプロセス安全性を向上させる。使い捨て品の利用は、あらゆる種類のバイオ医薬製品に適切である。また、使い捨てのバイオリアクタが従来のバイオリアクタと比較して少ない部品を含むことにより、初期コスト及びメンテナンスコストを削減する。
【００１０】
しかしながら、使い捨て可能バイオリアクタまたは使い捨てバイオリアクタに関連する問題は、多くの場合、使用されるセンサ要素または制御要素（すなわち、温度、ｐＨ、圧力、酸素含有量等のバイオリアクタの処理パラメータを検知／測定または制御するために使用されるセンサ要素または制御要素）は、依然として、ステンレス鋼等の高価または複雑な材料から作られていることである。したがって、実際には、依然として、上記の部品を使用後に取り外し、消毒、組み立て／分解等をする必要があり、使い捨てまたは使い捨て可能な蓋及び／または容器がもたらすような利点がない。さらに、係る使い捨て可能バイオリアクタまたは使い捨てバイオリアクタは、比較的制限されている範囲の利用可能なセンサ要素または制御要素により、エンドユーザによって構成またはカスタマイズするのが困難である（すなわち、エンドユーザは、エンドユーザの要望に従って、バイオリアクタをカスタマイズする際に制限が多過ぎる）。
【発明の概要】
【００１１】
したがって、本発明の目的は、バイオリアクタのための蓋構成を提供することであり、蓋構成（すなわち、センサまたは制御要素を伴う蓋構成）は実質的に使い捨て可能である。
【００１２】
本発明の別の目的は、バイオリアクタのための蓋構成を提供することであり、エンドユーザには、現在の蓋構成よりも高度なコンフィグラビリティ及びカスタマイザビリティが提供される。
【００１３】
本明細書に、本発明に従ったバイオリアクタのための蓋構成（例えば、蓋またはヘッドプレート）は、使用中にバイオリアクタの１つ以上のパラメータ（具体的には、バイオリアクタ流体）を検知または制御するための１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素が設けられている。蓋構成は、１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素が１つ以上の３Ｄプリントした入口または出口を含むことを特徴とする。言い換えれば、バイオリアクタのための蓋構成は、１つ以上の３Ｄプリントした入口または出口が設けられている蓋によって特徴付けられる。
【００１４】
出願人は、前述の蓋構成が、蓋構成（すなわち、センサ要素または制御要素を伴う蓋構成）を実質的に使い捨て（すなわち、まとめて使い捨て）にすることを可能にすることを発見している。
【００１５】
同時に、エンドユーザには、３Ｄプリントしたセンサまたは制御要素の１つ以上により、現在の蓋構成よりもかなり高度なコンフィグラビリティ及びカスタマイザビリティが提供される。
【００１６】
例えば、入口または出口は、スパージャ、取水口、ガス出口、栄養物入口、泡立ち防止剤入口、蒸気入口、接種材料入口等であり得る。その入口または出口の中に、ガスまたは液体等の「流体」及び固体物質の両方は、入口または出口を通って移送され得る。出願人は、具体的には、ガスまたは流体に連続的にまたは頻繁に露出されるバイオリアクタ構成要素は、後で洗浄する必要がないこれらの構成要素により、３Ｄプリントによって生成される「使い捨て」のものに作られることで有利になることを発見している。
【００１７】
バイオリアクタの容器内の流体は、例えば、液体であり得、当該液体の上部に泡層がある。３Ｄプリントした入口または出口のさらなる利点は、特に、入口がバイオリアクタの容器内に延在する管を有するとき、流体が、（泡の上に滴る代わりに）液体に直接注入され得ることである。これにより、結果的に、バイオリアクタの内側の生物学的プロセスがより良好に制御可能になり、より精密になる。
【００１８】
３Ｄプリントした入口または出口のさらなる利点は、入口または出口の形状が特定の機能に最適に合わせられ得ることである。３Ｄプリント技術を使用して、以前は製造することが不可能であった形状及び設計が取得可能になる。単なる例として、容器の底部の形状に対する出口の入口端と一致することが可能になり、ほとんど損なうことなく、流体の（ほとんど）すべての滴を容器の底部から吸うことを可能にする。さらなる例として、出口の入口端は、例えば、上部（蓋に対面する部分）だけに、または底部（容器の底部に対面する部分）だけに、その円周壁に１つ以上の開口部を有し得る。これは、非常に特殊な種類の流体だけを容器から吸うことを可能にする。例えば、これは、上澄み（すなわち、水の上部に浮く油と同様に、他の流体の上部に浮く流体）を容器から吸うことを可能にする。
【００１９】
３Ｄプリントした入口または出口のさらなる利点は、例えば、同軸の入口及び／または流出管、及び／または平行な入口及び／または流出管が比較的安く製造され得ることである。特に、容器が比較的小さい（例えば、３リットル以下）とき、比較的多くの構成要素が必要なとき、例えば、攪拌羽根、１つ以上のセンサ（温度センサ、流体レベルセンサ、ｐＨセンサ等）、ならびにいくつかの入口及び／または出口（例えば、３個よりも多い４，５，６個またはそれ以上等の入口及び／または出口）が必要なとき、全ての構成要素を十分に小型化することが問題になり得、それらの構成要素は容器の内側で適合しないかもしれない。しかしながら、１つ以上の入口及び／または出口を３Ｄプリントしたとき、例えば、同軸管は容易に及びコスト効率が高く製造され得、及び／またはいくつかの出口端を伴う管は、比較的小さなバイオリアクタ容器の内側により多くの機能を提供するために、容易に及びコスト効率が高く製造され得る。
【００２０】
下記で、「センサ要素または制御要素」を言及する場合、これは、入口、出口、または他のセンサ要素もしくは制御要素（攪拌要素等）を指し得ることを理解されたい。
【００２１】
本特許出願の文脈の範囲内で、３Ｄプリントは、３次元物体を作成するために材料が接合または固体される様々なプロセスのいずれかであり、材料は一緒に追加される（例えば、液体分子または薬粒が一緒に融合される）ことを理解されたい。多くの場合、３Ｄプリントは、急速な試作及び積層造形（ＡＭ）の両方で使用される。物体は、ほぼあらゆる形状または幾何学形状であり得、一般的に、３Ｄモデルからのデジタルモデルデータ、または積層造形ファイル（ＡＭＦ）ファイル（通常、連続層）等の別の電子データソースを使用して生成される。ステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）または熱溶解積層モデリング（ＦＤＭ）等の多くの異なる技術が存在している。したがって、従来の機械加工プロセスで原料から除去された物質とは異なり、３ＤプリントまたはＡＭは、通常、層ごとに物質を連続的に追加することによって、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルまたはＡＭＦファイルから３次元物体を構築する。
【００２２】
用語「３Ｄプリント」は、本来、層ごとにインクジェットプリンタヘッドによって粉末層上にバインダー材料を堆積するプロセスに関する。最近になって、用語は、様々な積層造形技術を含む一般的な言葉で使用されている。したがって、本特許出願に関連して、用語「積層造形技術」は、用語「３Ｄプリント」と交換可能に使用できる。
【００２３】
出願人は、多くの異なる生物学的プロセス及び異なる細胞種類ならびにＩ型糖尿病及びＩＩ型糖尿病を含む病気に対処するための治療を使用できるもしくは生じさせることができる、またはインスリンの生産のためのバイオリアクタ（すなわち、「再生医療」バイオリアクタ）による特定の使用を予測している。加えて、出願人は、「組織工学バイオリアクタ」による利点をもたらす使用を予測している。
【００２４】
実施形態は前述の蓋構成に関し、１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素はさらに３Ｄプリントした攪拌要素を含む。具体的には、傾斜ブレードがある攪拌羽根を伴う攪拌要素を使用するとき、傾斜ブレードは平坦であり、同時に軸流及び放射状流を生成するために、シャフトに垂直な平面に対して斜めに（４５度等の角度で）置かれ、３Ｄプリントは多くの利点をもたらす。攪拌要素を３Ｄプリントすることによって、出願人は、エンドユーザがより高度に複雑な形状を設定し、最適な混合性能を達成でき、例えば、より高い酸素質量移動速度をもたらし、細胞にかかる剪断力を少なくすることを発見している。
【００２５】
したがって、実施形態は前述の蓋構成に関し、攪拌要素は攪拌羽根（（３Ｄプリントした）スクリューまたは螺旋状構造等を含む。
【００２６】
したがって、実施形態はまた前述の蓋構成に関し、攪拌要素は３Ｄプリントしたシャフトを備える。しかしながら、通常蓋の上に位置付けられる、攪拌要素のための駆動モータ接続部は、従来の方法で作られるのが好ましく、すなわち、全体的に、（回転運動によって生じる損耗及び分裂を考慮して）３Ｄプリントした部品を有していない。
【００２７】
実施形態は前述の蓋構成に関し、３Ｄプリントしたセンサ要素もしくは制御要素及び／または３Ｄプリントした蓋は、生分解性材料（生分解性プラスチック等）から作られる。生分解性は、微生物が材料を消化し材料が自然に戻るまで、使用される材料が自然に分解する証拠を示すはずであることを意味する。このプロセスは、廃棄後にかなり短期間で発生するはずである。いずれかが単に分解可能であるとき、より小さい要素に分解し、必ずしも、微生物によって消化されないことを意味する。好ましくは、材料はある環境で十分に速く完全に生分解し、すなわち、そのとき、材料は堆肥可能プラスチックの性質がある。材料は、紙と同じ速度で、二酸化炭素、水、及びバイオマスに分解し、堆肥の山で十分に分解し、有毒な残留物は残らず、堆肥は植物成長をサポートする。
【００２８】
好ましくは、生分解性材料はＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）及びＰＬＡ（ポリ乳酸）を含む。ＡＢＳは熱可塑性物質であり、その強度及び耐久性により、３Ｄプリントに有利になる。多くの場合、ＰＬＡは堆肥可能であるが、堆肥を行うのに、非常に特定の温度及び環境が要求される。ＰＬＡは、微生物によって吸収できるように、コーンスターチ、サトウキビ、及びタピオカの根等の産物から作られる。
【００２９】
実施形態は前述の蓋構成に関し、３Ｄプリントしたセンサ要素もしくは制御要素及び／または３Ｄプリントした蓋は、生体適合性材料から作られたものである。出願人は、「臨床医療」でのバイオリアクタの特定の使用を予測している。そこで、３Ｄプリントしたセンサ要素もしくは制御要素及び／または３Ｄプリントした蓋は、生体適合性材料から作られることが重要であり、製品の接触表面は、「反応しなく、添加物がなく、または吸収性がなく」、すなわち、浸出可能物及び抽出可能物の存在を最小にする。抽出可能物は、「促成栽培」の条件（すなわち、高温及び高圧、有機溶媒等）で、プラスチック材料から抽出できる容器に密閉された混入物質として定義される。対照的に、浸出可能物は、規格ＩＣＨの保管条件下で容器密閉部から抽出できる混入物質として定義される。したがって、浸出可能物は抽出可能物の一部である。
【００３０】
液体製品及び半固体製品の抽出可能物及び浸出可能物の完全な理解及び管理は、長期間、例えば、ＥｕｄｒａＬｅｘ等の規制ガイドライン（すなわち、欧州連合（ＥＵ）の医薬品について規定する規則及び規制の集まり）に制定された規制上の要件になっている（具体的には、製造管理及び品質管理に関する基準または「ＧＭＰ」に関する第４巻、第５章に記載されている）。したがって、生体適合性材料の使用は、出願人によって非常に有利になると考えられる。
【００３１】
実施形態は前述の蓋構成に関し、３Ｄプリントしたセンサ要素もしくは制御要素及び／または３Ｄプリントした蓋はレーザー焼結によって生成される。レーザー焼結は、具体的には、実験室の環境で使用するために構成可能なバイオリアクタの最終使用部品を生成するために限定製造で使用されるのに特に有用である。
【００３２】
したがって、実施形態は前述の蓋構成に関し、蓋は３Ｄプリントした蓋である。
【００３３】
本発明の別の態様はバイオリアクタに関し、バイオリアクタは、
容器であって、容器は使用中にバイオリアクタ流体を含む、容器と、
蓋構成であって、上記に説明したように、バイオリアクタの容器に
接続される蓋構成と、を含む。
【００３４】
実施形態は前述のバイオリアクタに関し、容器は、１ミリリットル〜２０リットル、好ましくは１００ミリリットル〜２０リットル、より好ましくは５００ミリリットル〜５リットル、さらにより好ましくは３リットルの容積を有する。センサ要素または制御要素を生成するための３Ｄプリントの使用は、例えば、小規模実験で使用される比較的小さい容積の構成可能なバイオリアクタに使用するのに特に有用である。しかしながら、当然ながら、容器は、より高い容積（例えば、最大が数千リットルの容積）を有することも考えられる。
【００３５】
実施形態は前述のバイオリアクタに関し、容器はプラスチック（好ましくは、生分解性プラスチック）から作られ、それにより、プロセスまたは実験が完了した後に、バイオリアクタをまとめて廃棄できる。
【００３６】
実施形態は前述のバイオリアクタに関し、容器は、コンフィグラビリティ及びカスタマイザビリティをさらに最適化するために３Ｄプリントした容器である。
【００３７】
実施形態は前述のバイオリアクタに関し、バイオリアクタの容器は３Ｄプリントした出口を含み、当該出口は、例えば、好ましくは、容器の底部半分に配置される側面出口、より好ましくは、容器の底部の１／４に配置される側面出口、例えば、容器の底部１０％等に配置される側面出口である。係る３Ｄプリントした側面出口の利点は、側面出口に関連付けられる接続ポートのカスタマイズを可能にし、それにより、いずれかのデバイスを３Ｄプリントした出口に接続できることと、このように、バイオリアクタをバイオリアクタの使用目的に最適に合わせることができることである。
【００３８】
本発明の別の態様はバイオリアクタ構成キットに関し、バイオリアクタ構成キットは、  容器であって、容器は使用中にバイオリアクタ流体を含む、容器と、
バイオリアクタの容器と接続するように構成される蓋（好ましくは、３Ｄプリントした蓋）であって、容器は使用中にバイオリアクタ流体を含む、３Ｄプリントした蓋と、
使用中にバイオリアクタの１つ以上のパラメータ（具体的には、バイオリアクタ流体）を検知または制御するための、３Ｄプリントした蓋に接続される１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素であって、１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素は１つ以上の３Ｄプリントした入口または出口を含む、１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素と、
を含む。
【００３９】
したがって、蓋に接続される様々な３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素は事前に生成できる。バイオリアクタを使用するとき、またはバイオリアクタは動作状態になるとき、３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素は、エンドユーザの要望または要求に従って、エンドユーザによって、３Ｄプリントした様々なセンサ要素または制御要素から選択される。
【００４０】
本発明の別の態様は、有機体を成長させるための上記に説明したバイオリアクタまたはバイオリアクタキットの使用に関する。
【００４１】
本発明の別の態様は前述の蓋構成を生成するための方法に関し、本方法は、
バイオリアクタの容器と接続するように構成される蓋を提供するステップであって、容器は使用中にバイオリアクタ流体を含む、提供するステップと、
使用中にバイオリアクタの１つ以上のパラメータ（具体的には、バイオリアクタ流体）を検知または制御するための、１つ以上のセンサ要素または制御要素を３Ｄプリントするステップであって、１つ以上のセンサ要素または制御要素は１つ以上の３Ｄプリントした入口または出口を含む、３Ｄプリントするステップと、
１つ以上のセンサ要素または制御要素を蓋に接続するステップと、
を含む。
【００４２】
実施形態は前述の方法に関し、本方法は、さらに、
バイオリアクタによって実行されるプロセスまたは実験を決定するステップと、
実験またはプロセスを実行するために必要な３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素、具体的には、３Ｄプリントした入口または出口（の種類）を決定するステップと、
実験またはプロセスを実行するために必要なこれらのセンサ要素または制御要素だけを３Ｄプリントするステップと、
を含む。
【００４３】
したがって、例えば、特有の実験またはプロセスで使用されるかなり独特の特有のバイオリアクタを初期から設計できる。
【００４４】
好ましくは、実験またはプロセスを実行するために必要な３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素を決定する前に、３Ｄデジタル設計等の設計はプロセスまたは実験を実行するためにバイオリアクタを基に行われ、実験またはプロセスを実行するために必要な３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素は設計（ＳＴＬファイルによって構成される３Ｄデジタル設計等）から決定される。
【００４５】
したがって、実施形態は前述の方法に関し、本方法は、さらに、
バイオリアクタによって実行されるプロセスまたは実験を決定するステップと、
実験またはプロセスを実行するために必要な３Ｄプリントしたセンサ要素または制御要素を決定するステップと、
前述のバイオリアクタ構成キットから、実験またはプロセスを実行するために必要なセンサ要素または制御要素を選択するステップと、
を含む。
【００４６】
本発明は、図面を参照して、本発明に従った蓋構成及びバイオリアクタの例示的な実施形態を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による、蓋構成を伴うバイオリアクタの例示的な実施形態の斜視図を示す。
【図２】図１に従ったバイオリアクタの例示的な実施形態の斜視図を示す（ただし、ここでは異なる角度からの斜視図を示す）。
【図３】図１及び図２に従った蓋構成の例示的な実施形態の概略上面図を示す。
【図４】本発明による、バイオリアクタの蓋のさらなる例示的な実施形態の斜視図を示す。
【図５】図４のバイオリアクタの蓋の詳細図を示す。
【図６】図４及び図５のバイオリアクタの蓋の下からの図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
図１〜図３をまとめて説明する。図１は蓋構成／アセンブリ１を伴うバイオリアクタ２を示し、蓋構成／アセンブリ１は、バイオリアクタ２の容器４と接続するように構成される蓋３（好ましくは、３Ｄプリントした蓋）を備える。また、蓋３は例えば射出成形によって生成され得るが、蓋３を３Ｄプリントすることで、蓋構成１及びバイオリアクタ２のコンフィグラビリティまたはカスタマイザビリティが増加する。バイオリアクタ２は、インスリンの生産等の「再生医療」バイオリアクタ２、または「組織工学バイオリアクタ」に関連するものが好ましい。容器４は使用中にバイオリアクタ流体７を含む。容器４は、１ミリリットル〜２０リットル、好ましくは１００ミリリットル〜２０リットル、より好ましくは５００ミリリットル〜５リットル、さらにより好ましくは３リットルの容積を有し得、プラスチックから作られるのが好ましい。容器４は、例えば、２０〜４０ｃｍの高さ及び／または１０〜３０ｃｍの直径を有し得るが、他の寸法も考えられる。３Ｄプリントした蓋３は、使用中にバイオリアクタ２の処理状態等の１つ以上のパラメータ（具体的には、バイオリアクタ流体７）を検知または制御するための１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素５または制御要素６が設けられている。示されるような例示的な実施形態では、１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素５または制御要素６は、３Ｄプリントした攪拌羽根９及び３Ｄプリントしたシャフト１０を伴う３Ｄプリントした攪拌要素８を含む。攪拌要素８は、蓋３の上に配置される駆動モータ接続部１３を通る駆動モータ（図示しない）によって駆動される。好ましくは、攪拌要素８は傾斜ブレードがある攪拌羽根９等のスクリュー９に関連し、攪拌羽根９のブレードは平坦であり、同時に軸流及び放射状流を生成するために、シャフト１０に垂直な平面に対して斜めに（４５度等の角度で）置かれる。
【００４９】
１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素５または制御要素６は、ガス入口１４の形態の流体入口１１等の１つ以上の３Ｄプリントした入口１１または出口１２を含み得る。出口１２は、サンプリング出口１７、ガス出口１８、または採取出口１９の形態の流体出口１２を含み得る。入口１１及び出口１２は、ガスまたは液体を移送するためだけでなく、固体物または固体物質を移送するために使用され得る。センサ５または制御要素６は、さらに、１つ以上の多面入口／出口２０を備え得る。蓋３は、また、レベルセンサ（図示しない）のためのポート１５、ｐＨセンサ（図示しない）のためのポート１６、または温度センサ５のためのポート２１が設けられ得る。当然ながら、ポート１５，１６，２１は、他の種類のセンサ要素も受け得る。
【００５０】
好ましくは、３Ｄプリントしたセンサ要素５もしくは制御要素６及び／または３Ｄプリントした蓋３は、生分解性材料（生分解性プラスチック等）から作られたものである。より好ましくは、３Ｄプリントしたセンサ要素５もしくは制御要素６及び／または３Ｄプリントした蓋３は、生体適合性材料から作られたものである。３Ｄプリントしたセンサ要素５もしくは制御要素６及び／または３Ｄプリントした蓋３は、レーザー焼結によって生成でき、具体的には、レーザー焼結は、実験室の環境で使用するために構成可能なバイオリアクタ２等の最終使用部品を生成するために限定製造で使用されるのに特に有用である。
【００５１】
蓋構成１は、また、バイオリアクタ構成キットの一部（図示しない）、すなわち、部品のキットであり得、蓋構成１は、
容器４であって、容器４は使用中にバイオリアクタ流体７を含む、容器４と、
バイオリアクタ２の容器４と接続するように構成される蓋３（好ましくは、３Ｄプリントした蓋）と、
使用中にバイオリアクタ２の１つ以上のパラメータ（具体的には、バイオリアクタ流体７）を検知または制御するための３Ｄプリントした蓋３に接続される１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素５または制御要素６と、
を含む。
【００５２】
蓋構成１を生成するための方法は、
バイオリアクタ２の容器４と接続するように（３Ｄプリント等によって）構成される蓋３を提供するステップであって、容器４は使用中にバイオリアクタ流体７を含む、提供するステップと、
使用中にバイオリアクタ２の１つ以上のパラメータ（具体的には、バイオリアクタ流体７）を検知または制御するための１つ以上のセンサ要素５または制御要素６を３Ｄプリントするステップと、
１つ以上のセンサ要素５または制御要素６を蓋３に接続するステップと、
を含む。
【００５３】
本方法は、さらに、
バイオリアクタ２によって実行されるプロセスまたは実験を決定するステップと、
実験またはプロセスを実行するために必要な３Ｄプリントしたセンサ要素５または制御要素６を決定するステップと、
実験またはプロセスを実行するために必要なこれらのセンサ要素５または制御要素６だけを３Ｄプリントするステップと、
を含み得る。
【００５４】
好ましくは、実験またはプロセスを実行するために必要な３Ｄプリントしたセンサ要素５または制御要素６を決定する前に、３Ｄデジタル設計等の設計はプロセスまたは実験を実行するためにバイオリアクタ２から作られ、実験またはプロセスを実行するために必要な３Ｄプリントしたセンサ要素５または制御要素６は設計から決定される。
【００５５】
本方法は、さらに、
バイオリアクタ２によって実行されるプロセスまたは実験を決定するステップと、
実験またはプロセスを実行するために必要な３Ｄプリントしたセンサ要素５または制御要素６を決定するステップと、
バイオリアクタ構成キットから、実験またはプロセスを実行するために必要なセンサ要素５または制御要素６を選択するステップと、
を含む。
【００５６】
まとめて説明される図４〜図６に関して、バイオリアクタの蓋のさらなる実施形態が示される。ここで、バイオリアクタの蓋３が示される。蓋３は、４つの制御要素（２つの入口１１及び２つの出口１２）が設けられている。出口１２は３Ｄプリント技術で作られ、３Ｄプリント技術は、望む場合、出口１２が非常に特殊な形状を有することを可能にする。示される例では、主に図５及び図６で見えるように、出口１２の第１の入口端１２１は、バイオリアクタの底部に対面する曲線部（蓋３から離れて対面する）を有する。ここで、入口端１２１は、当該容器の底部と一致するように設計及び成形され、バイオリアクタ流体のすべての滴を容器から吸うことを可能にする。
【００５７】
また、出口１２の入口端１２２は、その特有のニーズに合わせて設計及び成形される形状を有し、その形状は、３Ｄプリント以外の生産技術で作られるとき、その形状を取得するのに費用がかかり得るまたは不可能であり得る。主に図４で見える出口１２の入口端１２２は、（蓋３に対面する側の）入口端１２２の円周壁の上側に、いくつかの開口部を有する。容器の内側に出口１２の侵入深さを適応させることによって、上澄みは、入口端１２２を有する係る出口１２によって容器から吸われ得る。
【００５８】
また、入口１１は、バイオリアクタの容器内に延在する注入管を有し、（バイオリアクタ流体の上に存在する泡層上の泡に滴る代わりに）流体（液体またはガス）をバイオリアクタ流体に直接加えることを可能にする。また、入口１１は３Ｄプリントされたものである。
【００５９】
上記の説明は、本発明の好ましい実施形態の動作を示すことを意図し、本発明の保護の範囲を狭めることを意図しないことは明らかなはずである。上記の説明から、多くの実施形態は、本発明に関する概念及び本発明の保護の範囲内で、当業者によって考えられる。
【００６０】
上記に説明した本発明は、代替として及び／または加えて、以下の条項によって説明され得る。
【００６１】
条項１．バイオリアクタ（２）のための蓋構成（１）であって、
前記バイオリアクタ（２）の容器（４）と接続するように構成される蓋（３）を備え、
前記容器（４）は使用中にバイオリアクタ流体（７）を含み、
前記蓋（３）は、使用中に前記バイオリアクタ（２）の１つ以上のパラメータ（具体的には、前記バイオリアクタ流体（７））を検知または制御するための１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）が設けられることによって特徴付けられる、蓋構成（１）。
【００６２】
条項２．前記１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）は、３Ｄプリントした攪拌要素（８）を含む、条項１に記載の蓋構成（１）。
【００６３】
条項３．前記攪拌要素（８）は３Ｄプリントした攪拌羽根（スクリュー（９）等）を備える、条項２に記載の蓋構成（１）。
【００６４】
条項４．前記攪拌要素（８）は３Ｄプリントしたシャフト（１０）を備える、条項２または３に記載の蓋構成（１）。
【００６５】
条項５．前記１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）は、１つ以上の３Ｄプリントした入口（１１）または出口（１２）を含む、先行条項のいずれか１項に記載の蓋構成（１）。
【００６６】
条項６．前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）もしくは制御要素（６）及び／または前記蓋（３）は、生分解性材料（生分解性プラスチック等）から作られたものである、先行条項のいずれか１項に記載の蓋構成（１）。
【００６７】
条項７．前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）もしくは制御要素（６）及び／または前記蓋（３）は、生体適合性材料から作られたものである、先行条項のいずれか１項に記載の蓋構成（１）。
【００６８】
条項８．前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）もしくは制御要素（６）及び／または前記蓋（３）は、レーザー焼結によって生成される、先行条項のいずれか１項に記載の蓋構成（１）。
【００６９】
条項９．前記蓋（３）は３Ｄプリントした蓋（３）である、先行条項のいずれか１項に記載の蓋構成（１）。
【００７０】
条項１０．容器（４）であって、前記容器（４）は使用中にバイオリアクタ流体（７）を含む、前記容器（４）と、
バイオリアクタ（２）の前記容器（４）に接続される先行条項のいずれか１項に記載の蓋構成（１）と、
を含む、前記バイオリアクタ（２）。
【００７１】
条項１１．前記容器（４）は、１ミリリットル〜２０リットル、好ましくは１００ミリリットル〜２０リットル、より好ましくは５００ミリリットル〜５リットル、さらにより好ましくは３リットルの容積を有する、条項１０に記載のバイオリアクタ（２）。
【００７２】
条項１２．前記容器（４）はプラスチックから作られたものである、条項１０または１１に記載のバイオリアクタ（２）。
【００７３】
条項１３．前記容器（４）は３Ｄプリントした容器（４）である、条項１０〜１２のいずれか１項に記載のバイオリアクタ（２）。
【００７４】
条項１４．容器（４）であって、前記容器（４）は使用中にバイオリアクタ流体（７）を含む、前記容器（４）と、
前記バイオリアクタ（２）の前記容器（４）と接続するように構成される蓋（３）と、  使用中に前記バイオリアクタ（２）の１つ以上のパラメータ（具体的には、前記バイオリアクタ流体（７））を検知または制御するための前記３Ｄプリントした蓋（３）に接続される１つ以上の３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）と、
を含む、バイオリアクタ構成キット。
【００７５】
条項１５．前記バイオリアクタ（２）の前記容器（４）と接続するように構成される蓋（３）を提供するステップであって、前記容器（４）は使用中にバイオリアクタ流体（７）を含む、前記提供するステップと、
使用中に前記バイオリアクタ（２）の１つ以上のパラメータ（具体的には、前記バイオリアクタ流体（７））を検知または制御するための１つ以上のセンサ要素（５）または制御要素（６）を３Ｄプリントするステップと、
前記１つ以上のセンサ要素（５）または制御要素（６）を前記蓋（３）に接続するステップと、
を含む、条項１〜９のいずれか１項に記載の蓋構成（１）を生成するための方法。
【００７６】
条項１６．前記バイオリアクタ（２）によって実行されるプロセスまたは実験を決定するステップと、
前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）を決定するステップと、
前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記センサ要素（５）または制御要素（６）だけを３Ｄプリントするステップと、
をさらに含む、条項１５に記載の方法。
【００７７】
条項１７．前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）を決定する前に、設計は前記プロセスまたは実験を実行するために前記バイオリアクタ（２）から作られ、前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）は前記設計から決定される、条項１６に記載の方法。
【００７８】
条項１８．前記バイオリアクタ（２）によって実行されるプロセスまたは実験を決定するステップと、
前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記３Ｄプリントしたセンサ要素（５）または制御要素（６）を決定するステップと、
条項１４に記載のバイオリアクタ構成キットから、前記実験またはプロセスを実行するために必要な前記センサ要素（５）または制御要素（６）を選択するステップと、
をさらに含む、条項１５に記載の方法。
【符号の説明】
【００７９】
１  蓋構成
２  バイオリアクタ
３  蓋
４  バイオリアクタ容器
５  センサ要素
６  制御要素
７  バイオリアクタ流体
８  攪拌要素
９  攪拌羽根
１０  シャフト
１１  流体入口
１２  流体出口
１３  駆動モータ接続部
１４  ガス入口
１５  レベルセンサのためのポート
１６  ｐＨセンサのためのポート
１７  サンプリング出口
１８  ガス出口
１９  採取出口
２０  多面入口／出口
２１  温度センサポート
１２１  出口の入口端
１２２  出口の入口端
【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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【国際調査報告】
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