(57)【要約】【課題】簡易な構成によって、各処理工程における塵埃等の汚染を低減し、多種の細胞の培養を効率よく実施する。【解決手段】複数の工程に従って細胞を培養する培養装置１であって、工程毎に区画された複数の処理室２〜７を備え、各処理室２〜７に、該処理室２〜７を隣接する空間に対して開閉するシャッタ手段１７が設けられるとともに、隣接する空間との間に差圧を生じさせる差圧発生手段２０，２１が設けられている培養装置１を提供する。【選択図】　図１
2004057109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の工程に従って細胞を培養する培養装置であって、
工程毎に区画された複数の処理室を備え、
各処理室に、該処理室を隣接する空間に対して開閉するシャッタ手段が設けられるとともに、隣接する空間との間に差圧を生じさせる差圧発生手段が設けられている培養装置。
【請求項２】
前記差圧発生手段が、前記シャッタ手段の両側の空間に設けられ各空間の清浄度を検出する複数の清浄度検出手段と、各清浄度検出手段において検出された清浄度信号に基づいて、清浄度の高い方の空間の圧力をより高く調整する圧力調整手段とを備える請求項１に記載の培養装置。
【請求項３】
前記差圧発生手段が、各処理室に設けられ該処理室内の清浄度を検出する清浄度検出手段と、該清浄度検出手段において検出された清浄度が所定の基準値より高いか否かを判断する比較手段と、該比較手段による比較の結果、検出された清浄度が所定の基準値より低いと判断された場合に、該処理室内の圧力を隣接する空間内の圧力よりも高く調整する圧力調整手段とを備える請求項１に記載の培養装置。
【請求項４】
前記差圧発生手段が、処理の順序に従って、前段の工程に配される処理室よりも後段の工程に配される処理室内の圧力をより高く調整する圧力調整手段を備える請求項１に記載の培養装置。
【請求項５】
複数の処理室間に中間室が設けられ、該中間室に塵埃を回収する集塵手段が設けられている請求項４に記載の培養装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、細胞を培養する培養装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
細胞を培養するには、患者から抽出された骨髄液等の体液から培養すべき細胞を抽出する抽出工程、培養すべき細胞に適した培地を調製する培地調製工程、抽出された細胞を適当な培養容器内に培地とともに投入して所定の培養条件下に配する一次培養工程、一次培養された細胞を生体組織補填材と混合してさらに培養する二次培養工程等、複数の工程が順次行われる。
【０００３】
従来、この種の細胞の培養は、全体を密封して内部の塵埃量を管理したクリーンルームにおいて行うことが考えられている。すなわち、クリーンルーム内においては、例えば、天井側から床側に向かって流れる空気流が形成されており、各処理工程において塵埃等が生じた場合には、空気流によって塵埃等が床側に流され、床下に配置された集塵機によって回収されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように全ての処理工程を含む比較的大きなクリーンルーム内の塵埃量を管理することは、塵埃の発生量が少ない工程に対しては、発生量が多い工程からの塵埃で汚染される可能性を生ずるので好ましくない。また、大きなクリーンルームによって塵埃量を管理するのは、装置が大がかりになるとともに、多種類の細胞を同じクリーンルーム内で同時に培養することができないことから、効率よく培養することができないという問題がある、
【０００５】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成によって、各処理工程における塵埃等の汚染を低減し、多種の細胞の培養を効率よく実施することを可能とする培養装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項１に係る発明は、複数の工程に従って細胞を培養する培養装置であって、工程毎に区画された複数の処理室を備え、各処理室に、該処理室を隣接する空間に対して開閉するシャッタ手段が設けられるとともに、隣接する空間との間に差圧を生じさせる差圧発生手段が設けられている培養装置を提供する。
この発明によれば、細胞が複数の工程に従って、各処理室において処理されながら培養されていく。各処理室はシャッタ手段を作動させることにより、隣接する空間に対して閉鎖されることにより、内部の塵埃等が外部に漏洩しないように遮断することが可能となる。また、差圧発生手段の作動により、処理室とそれに隣接する空間との間に差圧が生じているので、シャッタ手段を開放した状態で、塵埃を圧力が高い方から低い方へ流動させることが可能となる。その結果、差圧の方向と大きさを制御することにより、塵埃を所望の方向に誘導することが可能となる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の培養装置において、前記差圧発生手段が、前記シャッタ手段の両側の空間に設けられ各空間の清浄度を検出する複数の清浄度検出手段と、各清浄度検出手段において検出された清浄度信号に基づいて、清浄度の高い方の空間の圧力をより高く調整する圧力調整手段とを備える培養装置を提供する。
この発明によれば、清浄度検出手段の作動により、処理室を含む各空間の清浄度が検出される。そして、検出された清浄度信号に基づいて、圧力調整手段の作動により、清浄度の高い空間の圧力が清浄度の低い空間の圧力よりも高く調整される。その結果、塵埃は清浄度の低い空間に留まり、特定の処理室等、清浄度の高い空間の清浄度が低下することを防止することが可能となる。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の培養装置において、前記差圧発生手段が、各処理室に設けられ該処理室内の清浄度を検出する清浄度検出手段と、該清浄度検出手段において検出された清浄度が所定の基準値より高いか否かを判断する比較手段と、該比較手段による比較の結果、検出された清浄度が所定の基準値より低いと判断された場合に、該処理室内の圧力を隣接する空間内の圧力よりも高く調整する圧力調整手段とを備える培養装置を提供する。
この発明によれば、清浄度検出手段の作動により検出された清浄度が所定の基準値より低い場合に圧力調整手段が作動されるので、処理室内の空間は、内部の塵埃を外部空間に放出することにより、基準値より高い清浄度に維持されることになる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の培養装置において、前記差圧発生手段が、処理の順序に従って、前段の工程に配される処理室よりも後段の工程に配される処理室内の圧力をより高く調整する圧力調整手段を備える培養装置を提供する。
この発明によれば、前段よりも後段の処理室内の圧力を高く調整しているので、特定の処理室内において生じた塵埃が、後段の処理室に流れることが防止される。したがって、一の処理室内において処理されている細胞がそれより前段の処理室において生じた塵埃等により汚染されることが防止される。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の培養装置において、複数の処理室間に中間室が設けられ、該中間室に塵埃を回収する集塵手段が設けられている培養装置を提供する。
この発明によれば、一の処理室において生じた塵埃は、差圧によって前段の処理室方向へ送られるが、処理室間に配置された中間室に設けられた集塵手段によって回収される。したがって、一の処理室において生じた塵埃により、その前段に配されている処理室内の細胞が汚染されることを防止することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態に係る培養装置について、図１および図２を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る培養装置１は、図１に示されるように、患者から採取された骨髄液から培養すべき骨髄細胞を分離する分離工程と、搬入された複数の培地構成成分に基づいて培地を製造する培地混合工程と、分離された骨髄細胞と製造された培地とを混合して所定の培養条件下において培養を行う一次培養工程と、生体組織補填材として、例えば、骨補填材を貯留する骨補填材貯留工程と、一次培養された細胞と骨補填材と培地とを混合して所定の培養条件下において培養を行う二次培養工程と、二次培養工程において製造された骨補填体を密封する密封工程とを備えている。
【００１２】
前記各工程は、それぞれ区画された処理室２〜７内において行われるようになっている。処理室２〜７間には、各処理室２〜７において処理された被処理物を次の処理室に移送するための移送室８〜１３（中間室）が設けられている。該移送室８〜１３には、図示しないマニピュレータが配置されており、一の処理室において処理された被処理物を受け取って他の処理室へ搬送することができるようになっている。処理室２，３，６の前段に接続されているのは、処理室２，３，６への被処理物を外部から搬入するための搬入室１４〜１６である。また、符号１８は搬出室を示している。
【００１３】
各処理室２〜７および移送室８〜１３は、それぞれ隔壁によって密封状態に区画されている。各処理室２〜７と移送室８〜１３との間には、シャッタ１７（シャッタ手段）が設けられている。シャッタ１７が閉じられることにより、各処理室２〜７および移送室８〜１３は密封状態とされ、シャッタ１７が開かれることにより、各処理室２〜７から移送室８〜１３への通路を開放し、被処理物を搬送することができるようになる。
【００１４】
各処理室２〜７および移送室８〜１３並びに搬入室１４〜１６および搬出室１８には、それぞれ、隔壁によって区画された内部空間の塵埃量を測定するパーティクルカウンタ１９（清浄度検出手段）が設けられている。これらパーティクルカウンタ１９は、制御手段２０に接続されている。
また、各処理室２〜７、移送室８〜１３、搬入室１４〜１６および搬出室１８には、これら処理室２〜７および移送室８〜１３の内部圧力をそれぞれ独立して調整可能な圧力調整手段２１が接続されている。圧力調整手段２１は、例えばポンプである。
【００１５】
前記制御手段２０は、各圧力調整手段２１に接続されており、前記パーティクルカウンタ１９の出力である塵埃量（清浄度信号）に基づいて、圧力調整手段２１の動作を制御するように構成されている。図１中においては、記載を簡明なものにするために、制御手段２０と圧力調整手段２１、制御手段２０とパーティクルカウンタ１９との接続状態は、一対の圧力調整手段２１およびパーティクルカウンタ１９との接続のみを図示し、各処理室２〜７、移送室８〜１３、搬入室１４〜１６および搬出室１８ごとに設けられている圧力調整手段２１については、記載を省略している。
【００１６】
本実施形態では、例えば、制御手段２０が、隣接する空間に設置されているパーティクルカウンタ１９の出力である塵埃量どうしを比較し、塵埃量の小さい空間の圧力が高くなるように圧力調整手段２１を作動させるようになっている。すなわち、パーティクルカウンタ１９および圧力調整手段２１によって差圧発生手段が構成されている。
【００１７】
このように構成された本実施形態に係る培養装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態の培養装置１によれば、図１に示されるように、各搬入室１４〜１６にそれぞれ被処理物が搬入される。搬入室１４には、患者から採取された骨髄液が搬入される。搬入室１４に接続された細胞分離処理室２内には、例えば、遠心分離機が配置されており、骨髄液をその遠心分離機にかけることで、骨髄液から間葉系幹細胞等を含む骨髄細胞が抽出される。
【００１８】
搬入室１５には、培地を構成する培地構成成分およびトリプシン等の蛋白質分解酵素が搬入される。培地構成成分は、例えば、ＭＥＭ（Ｍｉｎｉｍａｌ　Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ　Ｍｅｄｉｕｍ：最小必須培地）、ＦＢＳ（Ｆｅｔａｌ　Ｂｏｖｉｎｅ　Ｓｅｒｕｍ：ウシ胎児血清）、抗生剤等である。抗生剤は、例えば、ペニシリン系抗生剤である。これら培地構成成分は、培地混合処理室３において所定の配合比率、例えば、ＭＥＭ：ＦＢＳ：抗生剤が、８４：１５：１で混合される。これにより一次培養に必要な量の培地が製造されることになる。トリプシンは、培養された間葉系幹細胞を培養容器から剥離する際に使用される。なお、ＦＢＳに代えて、ヒト血清を用いてもよい。
搬入室１６には、二次培養に使用される骨補填材が搬入される。骨補填材は、例えば、βリン酸三カルシウムの多孔体から構成されている。
【００１９】
一次培養処理室４においては、図２に示されるように、細胞分離処理室２において抽出された骨髄細胞と、培地混合処理室３において製造された培地とが適当な培養容器内に投入されて混合され、所定の培養条件下に配されることにより一次培養される。培養条件は、例えば、３７±０．５℃、５％ＣＯ２濃度である。一次培養中には、定期的な培地交換が行われる。
【００２０】
一次培養が終了すると、培地混合処理室３に搬入されたトリプシンが一次培養処理室４に配置されている培養容器内に投入されて混合され、培養された間葉系幹細胞が培養容器の底面から剥離される。培地およびトリプシンの混合液内に間葉系幹細胞が浮遊している状態の液体は、再度細胞分離処理室２に送られることにより遠心分離機にかけられて、慣用系幹細胞のみが取り出されることになる。
【００２１】
このようにして得られた間葉系幹細胞は、細胞分離処理室２から一次培養処理室４を介して二次培養処理室５に送られる。二次培養処理室５においては、図２に示されるように、一次培養処理室４から供給された間葉系幹細胞と、培地混合処理室３において製造された培地と、補填材貯留室６に配置された骨補填材とが適当な培養容器内に投入されて混合され、所定の培養条件下に配されることにより二次培養される。二次培養に使用される培地は、例えば、ＭＥＭ、ＦＢＳや抗生物質に加え、ビタミンＣのような栄養剤、サイトカインのような成長因子等が混合される。また、所定の培養条件は、上述した一次培養時の培養条件と同等でよい。
【００２２】
そして、二次培養処理室５において、培地交換を繰り返しながら所定期間が経過することにより、骨補填材を足場にして、間葉系幹細胞が充分に成長した骨補填体が製造される。製造された骨補填体は、補填体密封処理室７に送られる。そこで、所定の容器に密封状態に封入されて、製品として搬出室１８から搬出されることになる。
【００２３】
これらの場合において、本実施形態に係る培養装置１によれば、各処理室２〜７が隔壁によって区画されており、隣接する空間との間は、シャッタ１７によって開閉可能に構成されている。したがって、各処理室２〜７内部の空間は、シャッタ１７を閉じておくことにより、隣接する空間から隔離状態に保持される。また、各処理室２〜７、移送室８〜１３、搬入室１４〜１６および搬出室１８に配置されたパーティクルカウンタ１９からの出力信号が制御手段２０に送られると、制御手段２０において、隣接する空間の出力信号どうしが比較され、圧力調整手段２１が作動させられる。これにより、出力信号である塵埃量が小さい、すなわち、清浄度が高い処理室２〜７内の圧力がそれに隣接する空間の圧力よりも高くなる。その結果、圧力の高い空間から低い空間へ、浮遊する塵埃が流れるので、清浄な空間への塵埃の流入が防止されることになる。
【００２４】
例えば、細胞分離処理室２においては、該細胞分離処理室２内におけるパーティクルカウンタ１９の出力信号と、その両側に隣接する搬入室１４および移送室８に設置されているパーティクルカウンタ１９の出力信号とが比較される。その結果、細胞分離処理室２内の清浄度が最も高い場合には、圧力調整手段２１によって細胞分離処理室２内の圧力が搬入室１４および移送室８の圧力よりも高められ、清浄な細胞分離処理室２内への塵埃の侵入が阻止されることになる。
この場合において、移送室８や搬入室１４に集塵手段（図示略）を設けておけば、さらに効果的である。
【００２５】
なお、本実施形態に係る培養装置１では、制御手段２０が、隣接する空間内の清浄度を比較して、清浄度の高い方の空間内の圧力を高くすることにした。しかし、これに代えて、制御手段２０が所定の基準値を記憶していて、各パーティクルカウンタ１９によって検出された清浄度に関わる信号をその基準値と比較することにしてもよい。所定の空間内の清浄度がその基準値を超えて低下してきた場合に、隣接する空間よりもその空間内の圧力を高く調整することにしてもよい。
【００２６】
また、処理の工程順に順次圧力が高くなるように設定してもよい。このようにすることで、一の処理室２〜７等で発生した塵埃が次工程に搬入されてしまうことが無く、最終製品の清浄度を高めることができるという効果がある。
また、上記実施形態においては、各処理室２〜７間に移送室を設けることにしたが、これを削除して、処理室２〜７どうしをシャッタ１７を介して接続することにしてもよい。
【００２７】
また、本実施形態においては、培養装置において骨補填体を製造する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、培養すべき生体組織として、間葉系幹細胞の他に、ＥＳ細胞、体性幹細胞、骨細胞や軟骨細胞等の体細胞を選択してもよい。また、生体組織補填材として、βリン酸三カルシウム多孔体からなる骨補填材を用いたが、これに限定されるものではなく、生体親和性のある材料、例えば、コラーゲンやポリ乳酸、チタン等の金属、アパタイト系のセラミクスあるいはこれらの組合せを用いてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、各処理室を区画しているので、大規模なクリーンルームが不要となり、設備を簡素化することができる。また、差圧発生手段により、処理室間に圧力差を設けるだけで、清浄な空間への塵埃の侵入を阻止するので、細菌等を含む塵埃よる細胞の汚染を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る培養装置を示す模式図である。
【図２】図１の培養装置における細胞の培養工程を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１　培養装置
２〜７　処理室
８〜１４　移送室（中間室）
１７　シャッタ（シャッタ手段）
１９　パーティクルカウンタ（清浄度検出手段；差圧発生手段）
２０　制御手段（圧力調整手段；差圧発生手段）
２１　ポンプ（圧力調整手段；差圧発生手段）
【図１】
2004057109.tif 000003
【図２】
2004057109.tif 000004