(57)【要約】少なくとも一つのバイオリアクタを有する、細胞増殖のためのディスポーザブル装置。該バイオリアクタは、細胞増殖エリアおよび供給エリアを有し、細胞増殖エリアは膜によって前記供給エリアから分離されている。細胞増殖エリアと流体連通した流体再循環経路は、細胞材料を含有するサンプルを密封状態で除去することを可能にする。これは細長い配管を含んでよく、または複数の平行な配管区域を含んでよい。これらの平行な配管区域は流入末端および流出末端を有し、また流入末端は第一の共通分岐部において接合され、また流出末端は第二の共通分岐部で接合される。これら共通の分岐部は弁を備えていてよい。【選択図】    図６
2010519903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞増殖のためのディスポーザブル装置において：
少なくとも一つのバイオリアクタであって、該バイオリアクタは、細胞増殖エリアおよび供給エリアを有しており、前記細胞増殖エリアは膜によって前記供給エリアから分離されており、前記膜は前記細胞増殖エリアからの細胞の移動を阻止し、一定の化学的化合物が細胞増殖エリアから供給エリアへと移動し、また一定の他の化学的化合物が前記供給エリアから細胞増殖エリアへと移動するのを許容するバイオリアクタと；
前記供給エリアと流体連通した少なくとも一つの酸素付加器と；
前記細胞増殖エリアと流体連通した複数のバッグであって、該バッグは前記細胞増殖エリアに流体を提供するように適合されている複数のバッグと；
前記細胞増殖エリアと流体連通している流体再循環経路であって、該流体再循環経路は細胞材料を含むサンプルを密封状態で除去するための手段を有している流体再循環経路
を含んでなる装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスポーザブル装置であって、前記サンプルを密封状態で除去するための手段が細長い管を含んでなり、該管の長さは、少なくとも前記サンプルを含む長さ部分が前記細長い管から除去されることを可能にするために十分に長い装置。
【請求項３】
請求項１に記載のディスポーザブル装置であって、前記サンプルを密封状態で除去するための手段は、複数の平行な配管区域を含んでなる方法。
【請求項４】
請求項３に記載のディスポーザブル装置であって、前記平行な配管区域は複数の流入端および複数の流出端を有しており、前記複数の流入端は第一の共通分岐点で合体され、また前記複数の流出端は第二の共通の分岐点で合体される装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置であって、前記共通の分岐点は弁を含んでなる装置。
【請求項６】
請求項１に記載のディスポーザブル装置であって、更に少なくとも一つのサンプルポートを含んでなり、該サンプルポートは、前記装置から非細胞性物質のサンプリングを可能にするために適用される装置。
【請求項７】
細胞物質を増殖する方法であって：
少なくとも一つのバイオリアクタを準備し、該バイオリアクタは細胞増殖エリアおよび供給エリアを有し、該細胞増殖エリアは膜によって前記供給エリアから分離され、該膜は前記細部増殖エリアから前記供給エリアへの細胞の移動を阻害し、また前記細胞増殖エリアから前記供給エリアへの一定の化学的化合物の移動および前記供給エリアから前記細胞増殖エリアへの一定の他の化学的化合物の移動を許容するように適合されることと；
細胞物質を含む流体を前記細胞増殖エリアへと案内することと；
前記細胞増殖エリアにおいて細胞増殖に資する条件を維持するために、酸素付加された流体を前記供給エリアに提供することと；
細胞体を含有するサンプルを、前記細胞増殖エリアと流体連通した流体再循環経路から密封状態で除去すること
を含んでなる方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって：更に、
細長い管を準備し、該管の長さは前記サンプルを含有する少なくとも一つの長さ部分を前記細長い管から除去することを可能にするために充分に長いことと；
前記細長い管のループを密封装置の中に配置して、該管が前記密封装置の中でそれ自身との交差を形成するようにすることと；
前記交差部で前記管を切断して、前記管の二つの遊離末端および二つの末端を有するループになった配管区域を形成することと；
前記配管区域の二つの末端を焼付けることと；
前記管の二つの遊離末端を一緒に密封して、前記管を再結合すること
を含んでなる方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法であって：更に、
複数の平行な配管区域を準備することと；
細胞物質を含む流体を、少なくとも第一の区域を通して流すことと；
前記第一の区域を通る流れを遮断すると同時に、前記流体を第二の区域を通して流すことと；
前記第一の区域を密封状態で除去すること
を含んでなる方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記平行な配管区域は流入末端および流出末端を融資、前記流入端は第一の共通の分岐点で接合され、また前記流出端は第二の共通の分岐点において接合される方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、前記共通の分岐点は弁を備えてなる方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の方法であって、更に、少なくとも一つのサンプルポートにおいて前記装置から非細胞性物質をサンプリングすることを含んでなり、前記サンプルポートは非細胞性物質のみのサンプリングを可能にするように適合される方法。
【請求項１３】
細胞増殖システムにおいて：
下記を含んでなるディスポーザブル装置と、
・少なくとも一つのバイオリアクタであって、該バイオリアクタは、細胞増殖エリアおよび供給エリアを有しており、前記細胞増殖エリアは膜によって前記供給エリアから分離されており、前記膜は前記細胞増殖エリアからの細胞の移動を阻止し、一定の化学的化合物が細胞増殖エリアから供給エリアへと移動し、また一定の他の化学的化合物が前記供給エリアから細胞増殖エリアへと移動するのを許容するバイオリアクタ；
・前記供給エリアと流体連通した少なくとも一つの酸素付加器；
・前記細胞増殖エリアと流体連通した複数のバッグであって、該バッグは前記細胞増殖エリアに流体を提供するように適合されている複数のバッグ；および
・前記細胞増殖エリアと流体連通している流体再循環経路であって、該流体再循環経路は細胞材料を含んだサンプルを密封状態で除去するための手段を有している流体再循環経路；
前記ディスポーザブル装置を収容するためのインキュベータであって、前記バイオリアクタ内の流体の流れを制御するための手段を有するインキュベータと
を含んでなる装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の細胞増殖システムであって、前記サンプルを密封状態で除去するための手段が細長い管を備えてなり、該管の長さは、前記サンプルを含有する少なくとも一つの長さ部分が前記細長い管から除去されるのを可能にするために充分に長いシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の細胞増殖システムであって、前記サンプルを密封状態で除去するための手段が、複数の平行な配管区域を含んでなるシステム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の細胞増殖システムであって、前記平行な配管区域は流入端および流出端を有し、前記流入端は第一の共通の分岐部において接合され、また前記流出単は第二の共通の分岐部において接合されるシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載の細胞増殖システムであって、前記共通の分岐部が弁を備えているシステム。
【請求項１８】
請求項１３に記載の細胞増殖システムであって、更に、少なくとも一つのサンプルポートを含んでなり、該サンプルポートは前記装置から非細胞性物質のサンプリングを可能にするように適合されるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞増殖のための機械と共に使用するために適合されたディスポーザブルセットに向けられている。該ディスポーザブルセットは少なくともバイオリアクタまたは細胞増殖モジュール、酸素付加器、および関連のバッグおよび配管からなっている。また、機械上で配管を組織するための補助となるカセット、並びに種々のドリップチャンバ、サンプルポートおよびインラインフィルタも含められる。本発明は、該セットの細胞含有部分から複数の無菌サンプルを採取するための方法および装置を提供する。該装置は、複数の平行な管区域を有する配管を含んでおり、これら区域から選択された一つの区域は、ディスポーザブルセット内の流体の流れを遮断することなく除去することができる。
【背景技術】
【０００２】
幹細胞は、細胞増殖装置の中で僅かなドナー細胞から増殖させることができる。その結果として増殖された細胞は、損傷組織もしくは欠陥組織を修復もしくは置換するために使用することができる。幹細胞は、広範な疾患についての広い臨床的応用を有している。再生医療の領域における最近の進歩は、幹細胞が独特の性質、例えば高い増殖速度および自己再生能力、特殊化されていない細胞状態を維持する能力、並びに特定の条件下において特殊化された細胞へと分化する能力を有していることを立証した。
【０００３】
再生医療の重要な要素としてのバイオリアクタシステムは、細胞増殖のために最適化された環境を提供することにおいて重要な役割を果たす。該バイオリアクタは、細胞への効率的な栄養供給および代謝産物の除去を提供し、また細胞増殖に導く物理化学的環境を与える。特に、外来細胞、例えば空気で運ばれた病原体のような外来細胞はバイオリアクタの細胞増殖エリアから排除されなければならない。同時に、どの程度の多くの細胞増殖が起きたかを決定するために、増殖している幹細胞のサンプルを入手する能力があることは重要である。バイオリアクタの細胞増殖エリアから、環境汚染を伴うことなく、増殖している細胞材料を密封状態でサンプリングするための改善された装置および方法が未だ必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、少なくとも一つのバイオリアクタをもった、細胞増殖のためのディスポーザブル装置を含んでなるものである。該バイオリアクタは、細胞増殖エリアおよび供給エリアを有しており、細胞増殖エリアは膜によって前記供給エリアから分離される。該膜は前記細胞増殖エリアからの細胞の移動を阻止し、一定の化学的化合物が細胞増殖エリアから供給エリアへと移動し、また一定の他の化学的化合物が前記供給エリアから細胞増殖エリアへと移動するのを許容する。少なくとも一つの酸素付加器が前記供給エリアと流体連通しており、また複数のバッグが前記細胞増殖エリアと流体連通していて、これらバッグは前記細胞増殖エリアに流体を供給する。流体再循環経路が前記細胞増殖エリアと流体連通しており、該流体再循環経路は細胞材料を含むサンプルを密封状態で除去するための手段を有している。
【０００５】
サンプルを密封状態で除去するための手段は、細長い管を含んでなるものであってよく、該管の長さは、少なくとも一つの長さ部分が該細長い管から除去されることを許容するために充分に長い。本発明のもう一つの側面において、サンプルを密封状態で除去するための手段は、複数の平行な配管区域を含んでいてよい。
【０００６】
更にもう一つの側面において、前記平行な配管区域は複数の流入端および複数の流出端を有しており、前記流入端は第一の共通接合部において連結され、また前記流出端は第二の共通接合部において連結される。本発明の更にもう一つの特徴において、前記共通の接合部はバルブを含んでなるものであってよい。
【０００７】
本発明のもう一つの側面は、細胞材料を増殖する方法を含んでなるものであり、該方法は少なくとも一つのバイオリアクタを準備することを含んでなり、該バイオリアクタは細胞増殖エリアおよび供給エリアを有し、該細胞増殖エリアは膜によって前記供給エリアから分離され、該膜は前記細部増殖エリアから前記供給エリアへの細胞の移動を阻害し、また前記細胞増殖エリアから前記供給エリアへの一定の化学的化合物の移動および前記供給エリアから前記細胞増殖エリアへの一定の他の化学的化合物の移動を許容するように適合される。該方法は更に、細胞物質を含む流体を前記細胞増殖エリアへと案内すること；前記細胞増殖エリアにおいて細胞増殖に資する条件を維持するために、酸素付加された流体を前記供給エリアに提供すること；細胞体を含有するサンプルを、前記細胞増殖エリアと流体連通した流体再循環経路から密封状態で除去することを含んでなるものである。
【０００８】
本発明の更なる特徴は、細長い管を準備し、該管の長さは前記サンプルを含有する少なくとも一つの長さ部分を前記細長い管から除去することを可能にするために充分に長いことと；前記細長い管のループを密封装置の中に配置して、該管が前記密封装置の中でそれ自身との交差を形成するようにすることと；前記交差部で前記管を切断して、前記管の二つの遊離末端および二つの末端を有するループになった配管区域を形成することと；前記配管区域の二つの末端を焼付けることと；前記配管の二つの遊離末端を一緒に密封して、前記配管を再結合することを含んでなるものである。
【０００９】
本発明のこれらの特徴および利点ならびに他の特徴および利点は、添付の図面および特許請求の範囲を参照することにより、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、細胞増殖装置の概略的説明図である。
【図２】図２は、細胞増殖装置の細胞増殖側から細胞サンプルを取出すための手段を示す斜視図である。
【図３】図３は、弁を設けた細胞サンプルを取り出すための手段の更なる斜視図である。
【図４】図４は、液体サンプルを取り出すための手段の更なる例を示す図である。
【図５】図５は、配管のコイルの斜視図である。
【図６】図６は、配管シール機の斜視図である。
【図７】図７は、図６のシール機の一部を示す頂面図である。
【図８】図８は、図７のシール機の一部を示す更なる頂面図である。
【図９】図９は、図６〜図８のシール機の一部を示す更なる頂面図である。
【発明の詳細な説明】
【００１１】
以下の本発明の説明および添付の図面において、同様の番号は同様の部分を指称するものである。
【００１２】
＜細胞増殖モジュール＞
細胞増殖モジュール１２またはバイオリアクタは、ハウジングの中に収容された中空ファイバまたは平坦なシート膜製であってよい。中空ファイバが使用されるならば、該ファイバは生体適合性のポリマー材料、例えばポリアミド、ポリアリールエーテルスルホンおよびポリビニルピロリジンのブレンドであるポリアミックス（Ｐｏｌｙａｍｉｘ）製であってよい。バイオリアクタ中で増殖されるべき細胞の種類に応じて、該ファイバは、細胞の増殖および／または膜への付着を高める物質で処理されてよく、または処理されなくてもよい。これらファイバは、ポリエチレンポッティングを用いてハウジング内の適所に保持されてよい。該バイオリアクタハウジングは、該ハウジングの内部への少なくとも四つの開口部を有している。そのうちの二つは、中空ファイバの内部へと流体的に連結された内部キャピラリー空間またはＩＣ空間の中に開いており、また他の二つは中空ファイバを取り囲む空間へと流体的に連結された外部キャピラリー空間またはＥＣ空間の中へと開いている。
【００１３】
細胞は、ＩＣ空間内で増殖されてよい。その最小容積のＩＣ空間は、高価な培地、ならびに必要とされる高価なサイトカイン／成長因子の量を減少させる。半透膜は、ＥＣ区域およびＩＣ区域の間での代謝成分、老廃物およびガスの輸送を可能にする。中空ファイバの分子輸送特性は、ＩＣ側からの高価な試薬の喪失を最小化する一方、代謝老廃物は膜を通してＥＣ側へと拡散して除去されるように選択される。ＥＣ空間は、栄養素をＩＣ空間の細胞へと運び、老廃副産物を除去し、ガスバランスを維持する。該バイオリアクタは、ポリウレタン製のコネクタ（Tygothance C-210-A）を用いて、ディスポーザブルセットの残りの部分に取り付けられてよい。
【００１４】
＜酸素付加器＞
使用される酸素付加器１４は、商業的に入手可能な如何なる酸素付加器であってもよい。使用されてよい一つの代替的酸素付加器は、ファイバ本数が１８２０本、ファイバの内径が２８０μｍ、ファイバの外径が３８６μｍおよびキャピラリー内流体容積が１６ｍＬの、中空ファイバ型オキシ−セルメート酸素付加器（Oxy-Cell Mate oxygenator）である。酸素付加器の中空ファイバは、四つのポート開口部を有するハウジング内に収容される。入口ポート２０および出口ポート４６は、他の中空ファイバの内部（キャピラリー内部空間またはＩＣ空間）へと流体的に結合される。もう一つの組の入口４８および出口ポート５０は、該中空ファイバを取り囲む空間（キャピラリー外空間またはＥＣ空間）へと流体的に連結される。
【００１５】
酸素付加器のＩＣ入口ポート２０を通して、ＥＣ入口ライン１８は、ＥＣ培地バッグ１６からの新鮮な培地または再循環するＥＣ培地を、酸素付加器１４へと送給するように接続される。ＩＣ出口ポート４６に接続されると、ＥＣライン１８は、酸素付加されたＥＣ培地をバイオリアクタ１２上のＥＣ入口ポート４２へと送給する。ＥＣ入口ポート４８に接続されるのは、ガスの供給源５４へのライン５２（ガスライン）である。ＥＣ出口ポート５０は大気中へと開いており、微生物が閉鎖システムへと進入して汚染するのを防止するために０．２２μのインラインフィルタ５６を用いる。
【００１６】
＜ＥＣ培地バッグおよびＥＣ培地入口ライン＞
培地（これはバイオリアクタのＥＣ側を通して流れるであろう）を含むＥＣ培地バッグ１６は、可撓性配管（ＥＣ入力ライン）１８を介して、酸素付加器１４の入口ポート２０に接続されてよい。このＥＣ入口ライン１８は、酸素付加すべき新鮮なＥＣ培地を酸素付加器１４へと運ぶ。害ＥＣ入口ライン１８は、フッ化エチレンプロピレンを伴った塩化ポリビニル（ＰＶＣ／ＦＥＰ(Tygon SE-2000として販売されている)）製であってよい。
【００１７】
＜ＩＣ培地バッグおよびＩＣ培地入口ライン＞
バイオリアクタのＩＣ側を通って流れる培地を含んだＩＣ培地バッグ２２は、可撓性配管の一部（ＩＣ入口ライン）２４を介して、バイオリアクタ１２の入口ポート２６に接続されてよい。該ＩＣ入口ライン２４は、新鮮なＩＣ培地をバイオリアクタのＩＣ側へと運ぶ。該ＩＣ入口ライン２４はまた、ＰＶＣ／ＦＥＰ製であってよい。
【００１８】
＜換気バッグ＞
換気バッグ２８は、システム中の最初の空気を回収するために、該システムに培地および細胞が充填される前に、可撓性配管２７を介してディスポーザブルセットに接続されてよい。
【００１９】
＜細胞入力バッグ＞
細胞入力バッグ３０は、バイオリアクタ１２に添加されるべき細胞を含んでいる。該細胞入力バッグ３０はＩＣ入口ライン２４に接続され、該入口ラインは、細胞入力ライン２９を介して中空ファイバのルーメンの中に細胞を送給する。
【００２０】
＜細胞収集バッグ＞
細胞が回収される準備ができたとき、それらはバイオリアクタ１２のＩＣ出口ポート３４から、細胞収集ライン３１を通して細胞収集バッグ３２の中へとフラッシュされる。
【００２１】
＜ＩＣ再循環／再播種配管ループ＞
ディスポーザブル配管セットはまた、ＩＣ循環ループ３６として働く配管のある長さ部分を含んでいてよい。ＩＣ培地は、ＩＣ出口ポート３４から配管ループ３６を通ってバイオリアクタ１２から流出し、またＩＣ入力ポート２６を通ってバイオリアクタに戻る。このループ３６は、中空ファイバを通してＩＣ培地を再循環させるために使用される。それはまた、中空ファイバから細胞を流し出し、また更なる増殖のために細胞を中空繊維の全体に再播種／再分布させるために使用されてよい。
【００２２】
ＩＣ再循環ループ３６は、サンプル管３８、例えば追加の長さの配管を含んでよい。この追加の配管は、配管の小片をディスポーザブルセットから無菌的に除去し、その内部の培地を、ｐＨ、グルコース濃度、乳酸濃度、赤血球濃度、酸素濃度および二酸化炭素濃度のような細胞代謝のマーカーについて試験することを可能にする。サンプル管３８はサニピュア配管（ＳＥＢＳ）製であってよい。サンプル管３８は、シクロヘキサノンを使用してＩＣループ３６の中に溶媒接合されてよい。
【００２３】
＜ＥＣ再循環ループ＞
ＥＣ再循環ループ４０は、バイオリアクタのＥＣ側の培地が再循環されることを可能にする。ＥＣ再循環ループ４０は、ＥＣ培地がＥＣ出口ポート４２からバイオリアクタを出て、ＥＣ入口ポート４４を通してバイオリアクタに戻ることを可能にする。このループは、中空ファイバを取り囲むＥＣ培地を再循環させるために使用されてよい。
【００２４】
＜老廃物バッグ＞
細胞増殖からの代謝分解産物を含有するＩＣおよびＥＣ培地は、配管５８を介して当該システムから老廃物バッグ６０の中へと除去される。
【００２５】
＜ポンプループ＞
図１に示すように、配管セットは、細胞増殖装置上の蠕動ポンプの場所に対応する三つ以上のポンプループを結合している。一実施形態において、該配管セットは該装置上のポンプＰ１〜Ｐ５に対応して五つのポンプループを有している。これらのポンプループは、ポリウレタン（Tygothan C-210Aとして入手可能）製であってよい。
【００２６】
＜カセット＞
配管ラインを組織化するためのカセット（蠕動ポンプのための配管ループも含んでよい）もまた、ディスポーザブルセットの一部として含まれてよい。追加の配管ライン（６２参照）は、バイオリアクタの中に細胞を再播種／再分布させる等の特別な応用を可能にするために、必要に応じて追加することができる。ディスポーザブルセット１０を通る流体流れを制御するために、手動で操作されるクランプ６４，６６を設けてもよい。加えて、ディスポーザブルセットの配管を選択するために、マイクロプロセッサで制御されるピンチ弁６８，７０，７２，７４，７６，８０，８２を結合してよい。マイクロプロセッサで制御されるピンチ弁は、本発明の譲受人から商業的に入手可能なトリマ（Trima；登録商標）アフェレーシス機のような血液処理装置上で利用可能である。トリマ・アフェレーシス機は、トリマ・アフェレーシス機内に通常搭載される遠心分離器を取り外し、インキュベータ８１としてバイオリアクタおよび酸素付加器を該機械に配置することにより、ディスポーザブルセット１０を収容するように変更されてよい。温度センサ８６，８８，９０並びに圧力センサ９２，９４および９６は、ディスポーザブルセット１０の選択された配管に接続することができ、またマイクロプロセッサ（図示せず）と電気的に通信するように配置することができる。ポンプ、温度センサ、圧力センサおよびピンチ弁は、好ましくは接触によって一時的にのみディスポーザブルセットに接続されることが理解されるべきである。他方、手動クランプは通常はそれらの夫々の管に装着され、当該ディスポーザブルセットと共に分配される。
【００２７】
インキュベータ８１にディスポーザブル装置１０が搭載された状態で、全ての接続配管、第一及び第二のドリップチャンバ９８，１００、酸素付加器１４、並びにバイオリアクタ１２を含む装置１０を通して体外培地が流される。インキュベータ１８によって制御されるポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３およびＰ４は、ディスポーザブル装置の区域の中に流体を強制的に流して当該装置をプライミングするために、選択的に活性化される。プライミングの後、細胞間培地および細胞、例えば間充織幹細胞が、バッグ２２，３０から第一のドリップチャンバ９８を通して加えられ、バイオリアクタの細胞増殖エリア、並びに再循環経路３６およびサンプリング手段３８を含む関連の配管の中に導かれる。装置１０の密封シール条件は、ＥＣ培地バッグ１６、ＩＣ培地バッグ２２および細胞入力バッグ３０からの流れの変動に適応するために、第一のドリップチャンバ９８に結合された換気バッグ２８を設けることによって維持される。ポンプＰ２によって駆動されると、体外流体は酸素付加器１４を通過し、そこでは、流体がガスと共にバイオリアクタ１２の供給エリアの中に注入される。該供給エリアは膜によって細胞増殖エリアから分離され、該膜は、酸素および他の望ましい化学的化合物を細胞増殖エリアへと通過させ、細胞増殖プロセスの老廃物を浸透圧によって細胞増殖エリアから流出させると共に、細胞が膜を横切るのを防止する。バイオリアクタの供給エリアを通して流れる流体の状態は、温度センサ８８および圧力センサ９４、並びに酸素付加器１４に侵入する流体の温度をモニターする温度センサ９０によってモニターされる。酸素のような適切なガスまたはガス混合物は、センサ９６によってモニターされる圧力で酸素付加器１４を通して導入される。該ガスは、好ましくは医療等級のものであり、また０．２２ミクロンのフィルタ５６，５７によって周囲の空気から隔離される。体外流体の特徴はまた、バイオリアクタの流入ラインおよび流出ライン上のサンプルポートＳ１およびＳ２を通して流体サンプルを抜き取ることにより、チェックすることができる。これらサンプルポートは内部フィルタを有しており、該フィルタは、細胞サイズの粒子が装置１０の中へ通過し、または装置１０から外へと通過するのを防止することによって、流体が抽出されるのを可能にする。
【００２８】
前記ポンプは好ましくは蠕動ポンプである。手動クランプおよび自動的に制御された弁に加えて、該ポンプもまた弁としても働き、該ポンプが能動的に駆動されないときには、該ポンプを通過する流体の流れを防止する。従って、ポンプＰ１が動作中でなく、また弁７６，７８が閉鎖しているときは、再循環ループはバイオリアクタ１２およびポンプＰ４を通して形成される。細胞が増殖している該再循環ループの中の条件は、温度センサ８６および圧力センサ９２を用いて、またサンプルポートＳ３を通して流体サンプルを採取することによりモニターされる。サンプルポートＳ３から抽出された流体は、上記で説明したように、細胞または細胞サイズの粒子を含んでいない。装置１０の密封シール条件を損なうことなく、経時的に細胞増殖の進行をモニターできることは重要である。望ましい細胞濃度が得られたら、バイオリアクタ１２の内容物を細胞収集バッグ３２の中に収集することができる。
【００２９】
サンプル管３２は、細胞を含有する流体の個々のサンプルが、時々細胞増殖エリアから取り出されることを可能にする。次いで、これらのサンプルは、細胞増殖エリアにおける細胞増殖の状態を決定するために試験されてよい。サンプル管３８の一つの実施形態が、図２により詳細に図示されている。サンプル管３８は、二つ以上の枝管１１０，１１２，１１４を備えている。１以上の枝管には、選択された枝管を通る流体の流れを一時的に停止させるための、解除可能なクランプ１１６が設けられてよい。或いは、他の閉鎖手段、例えば止血鉗子を使用できるであろう。好ましくは、流れは選択された枝管１１４を通るように方向付けられる。安定な流れが樹立されて、選択された枝管の内容物が細胞増殖エリアの一般的内容を合理的に表すようになったときには、少なくとも一つの枝管が開放され、また選択された枝管が閉鎖されてよい。これは、配管を通る流れを維持する。この選択された枝管１１４は、次いで、該枝管の反対単１１８，１２０におけるＲＦシーラー（図示せず）の適用によって除去されてよい。得られた配管区域は流体サンプル、好ましくは容積約１ｍＬを含んでいる。配管区域および装置１０の残りの部分は、密封シールされたまま残る。
【００３０】
サンプルを得るためには完全な枝管を除去する必要はない。該枝管は、複数のサンプルが採取され得るように充分に長く作製されてよい。二つの枝間を備えてなる好ましい実施形態では、サンプルは、流体が第二の枝管を通って流れる間に、クランプまたは止血鉗子によって閉鎖される第一の枝管から採取されてよい。以下で更に述べるように、第一の枝管の自由末端は再結合される。第二のサンプルが採取されるときには、第一の枝管の場合と同様に、クランプまたは止血鉗子を第二の枝管上に配置することができ、サンプルを除去することができ、第二の枝管の自由末端を再結合することができるであろう。第一および第二の枝管の間を交互に行うことにより、追加のサンプルが採取され得るであろう。これは両方の枝管について同じ長さを維持する。更に、両方の枝管内の流体の流れがサンプリングの間で修復されるから、流体経路における停滞エリア形成の可能性は僅かにしか過ぎない。
【００３１】
図３に示した別の実施形態では、弁１２２がクランプ１１６を置換してもよい。
【００３２】
枝管１１０，１１２，１１４は、図２に示すように共通の分岐部１２４，１２６で接合されてよく、また図４に示すように中心管１２８の回りに直列に離間されてもよい。第一の枝管１３０は、第一の出口１３２において中心管１２８を出て、第一の入口１３４において中心管に戻ってよい。第二の枝管１３６は、第一の出口１３２から下流方向に直線的に離間し、且つ第一の出口から管の回りで半径方向にずれた第二の出口１３８で中心管を出る。第二の枝管１３６は、同様に第一の入口１３４から下流に且つ半径方向にずれた第二の入口１４０において中心管に戻ってよい。このパターンは第三の枝管１４２、第四の枝管１４４等々のように、望ましい数の枝管について反復されてよい。枝管は、上記で説明したように、その出口および入口の付近で枝管を焼き付けることによって、サンプルのために除去されてよい。
【００３３】
図５〜図９に示した更なる実施形態は、細胞サンプルを含んだ配管区域を細長い配管から除去する方法を含んでいる。図５に示すように、細胞サンプルを含むサンプル管は、ディスポーザブルセット１０において装置を接続するために必要とされるよりも実質的に細長くてよい。該配管の追加の長さ部分は複数のループ１４６，１４８，１５０，１５２の中に保存されてよい。細胞材料を含有するサンプルが必要とされるときは、ループ１４６が配管溶着器１５４、例えばニュージャージー州サマセット所在のテルモ・メディカル・コーポレーション社から入手可能な配管溶着器の中に配置される。溶着器１５４は、摺動可能な配管支持体１５６，１５８を含んでおり、これらは配管を収容するための平行なスロットを有している。最初に、第一の配管支持体１５６の中のスロット１６０および１６２が、第二の配管支持体１５８の中のスロット１６４および１６６と整列される。ラッチ１７０，１７１が、それぞれの配管支持体１５６，１５８を覆って閉じられ、該配管およびそのループ１４６を正しい位置に保持する。ラッチ１７０，１７１は、図７、図８および図９においては、配管の位置をより明瞭に示すために示されていない。ディスポーザブルな銅溶着ウエハーが、配管溶着器１５４におけるマガジン（図示せず）から配管支持体１５６，１５８の間の隙間１７２に挿入される。該ウエハーは電気的に加熱されて、配管の端部を切断し、焼付けし、およびシールする。該加熱されたウエハーが配管を分割したら、望ましいサンプルを含むループ１４６は溶着器から除去されることができる。次いで、支持体１５６，１５８は、第一の支持体１５６の第二のスロット１６２が第二の支持体１５８の第一のスロットと整列するまでオフセットされ、それによって配管の切断された末端１７４，１７６は相互に隣接される。次いで、ウエハー１６８は除去され、配管の加熱された末端は一緒に溶融される。次いで、流体は配管の中で流れを回復することができる。追加のサンプルは、必要なループを形成する充分な長さの配管が存在する限り、時々採取されてよい。
【００３４】
説明した装置および方法は、細胞増殖システムから細胞物質を含む流体サンプルを収集するために使用することができる。該サンプルの分析により決定して充分な細胞増殖が生じたときに、バイオリアクタの内容物は収集バッグ３２の中に誘導することができる。次いで、増殖された細胞材料は治療および他の目的で利用可能であろう、
上記の本発明の説明は例示および説明の目的で提示されたものである。更に、該説明はここに開示された形態に本発明を限定しようとするものではない。結局、上記の教示と釣合いのとれた変形および改変、および関連技術の技能および知識は本発明の範囲内である。上記で説明した実施形態は、更に、本発明を実施するための最良の形態を説明し、他の当業者が、かかる実施形態および他の実施形態で、また本発明の特別な応用または用途によって必要とされる種々の変形を伴って本発明を利用することを可能にすることを意図したものである。添付の特許請求の範囲は、従来技術により許容される範囲で別の実施形態を含むように解釈されることが意図されている。
【図１】
2010519903.tif 000003
【図２】
2010519903.tif 000004
【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】
2010519903.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年11月13日(2009.11.13)
【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】
少なくとも一つのバイオリアクタ（１２）であって、該バイオリアクタは、細胞増殖エリアおよび供給エリアを有しており、前記細胞増殖エリアは膜によって前記供給エリアから分離されており、前記膜は前記細胞増殖エリアからの細胞の移動を阻止し、一定の化学的化合物が細胞増殖エリアから供給エリアへと移動し、また一定の他の化学的化合物が前記供給エリアから細胞増殖エリアへと移動するのを許容するバイオリアクタと；
前記供給エリアと流体連通した少なくとも一つの酸素付加器（１４）と；
前記細胞増殖エリアと流体連通した複数のバッグ（２２，３０）であって、該バッグは前記細胞増殖エリアに流体を提供するように適合されている複数のバッグと；
前記細胞増殖エリアと流体連通している流体再循環経路（４０）であって、該流体再循環経路は細胞材料を含むサンプルを密封状態で除去するための手段を有している流体再循環経路と
を含んでなる細胞増殖のためのディスポーザブル装置（１０）において：
前記サンプルを密封状態で除去するための手段が細長い管を含んでなり、該管の長さは、少なくとも前記サンプルを含む長さ部分が前記細長い管から除去されることを可能にするために十分に長いことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスポーザブル装置であって、前記サンプルを密封状態で除去するための手段は、複数の平行な配管区域（１１０，１１２，１１４，１３０，１３６，１４２，１４４）を含んでなる方法。
【請求項３】
請求項２に記載のディスポーザブル装置であって、前記平行な配管区域は複数の流入端（１１８）および複数の流出端（１２０）を有しており、前記複数の流入端は第一の共通分岐点（１２４）で合体され、また前記複数の流出端は第二の共通の分岐点（１２６）で合体される装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、前記共通の分岐点は弁（１２２）を含んでなる装置。
【請求項５】
請求項１に記載のディスポーザブル装置であって、更に少なくとも一つのサンプルポート（Ｓ１，Ｓ２）を含んでなり、該サンプルポートは、前記装置から非細胞性物質のサンプリングを可能にするために適用される装置。
【請求項６】
少なくとも一つのバイオリアクタ（１２）を準備し、該バイオリアクタは細胞増殖エリアおよび供給エリアを有し、該細胞増殖エリアは膜によって前記供給エリアから分離され、該膜は前記細部増殖エリアから前記供給エリアへの細胞の移動を阻害し、また前記細胞増殖エリアから前記供給エリアへの一定の化学的化合物の移動および前記供給エリアから前記細胞増殖エリアへの一定の他の化学的化合物の移動を許容するように適合されることと；
細胞物質を含む流体を前記細胞増殖エリアへと案内することと；
前記細胞増殖エリアにおいて細胞増殖に資する条件を維持するために、酸素付加された流体を前記供給エリアに提供することと；
細胞体を含有するサンプルを、前記細胞増殖エリアと流体連通した流体再循環経路から密封状態で除去すること
を含んでなる細胞物質を増殖する方法において： 
細長い管（３８）を準備し、該管の長さは前記サンプルを含有する少なくとも一つの長さ部分を前記細長い管から除去することを可能にするために充分に長いことと；
前記細長い管のループを密封装置（１５３）の中に配置して、該管が前記密封装置の中でそれ自身との交差を形成するようにすることと；
前記交差部で前記管を切断して、前記管の二つの遊離末端および二つの末端を有するループになった配管区域を形成することと；
前記配管区域の二つの末端を焼付けることと；
前記管の二つの遊離末端を一緒に密封して、前記管を再結合すること
を特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法であって：更に、
複数の平行な配管区域（１１０，１１２，１１４，１３０，１３６，１４２，１４４）を準備することと；
細胞物質を含む流体を、少なくとも第一の区域を通して流すことと；
前記第一の区域を通る流れを遮断すると同時に、前記流体を第二の区域を通して流すことと；
前記第一の区域を密封状態で除去すること
を含んでなる方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記平行な配管区域は流入端（１１８）および流出端（１２０）を有し、前記流入端は第一の共通の分岐点（１２４）で接合され、また前記流出端は第二の共通の分岐点（１２６）において接合される方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法であって、前記共通の分岐点は弁（１２２）を備えてなる方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の方法であって、更に、少なくとも一つのサンプルポート（Ｓ１，Ｓ２）において前記装置から非細胞性物質をサンプリングすることを含んでなり、前記サンプルポートは非細胞性物質のみのサンプリングを可能にするように適合される方法。
【請求項１１】
下記を含んでなるディスポーザブル装置（１０）と、
・少なくとも一つのバイオリアクタ（１２）であって、該バイオリアクタは、細胞増殖エリアおよび供給エリアを有しており、前記細胞増殖エリアは膜によって前記供給エリアから分離されており、前記膜は前記細胞増殖エリアからの細胞の移動を阻止し、一定の化学的化合物が細胞増殖エリアから供給エリアへと移動し、また一定の他の化学的化合物が前記供給エリアから細胞増殖エリアへと移動するのを許容するバイオリアクタ；
・前記供給エリアと流体連通した少なくとも一つの酸素付加器（１４）；
・前記細胞増殖エリアと流体連通した複数のバッグ（２２，３０）であって、該バッグは前記細胞増殖エリアに流体を提供するように適合されている複数のバッグ；および
・前記細胞増殖エリアと流体連通している流体再循環経路（４０）であって、該流体再循環経路は細胞材料を含んだサンプルを密封状態で除去するための手段を有している流体再循環経路；
前記ディスポーザブル装置を収容するためのインキュベータ（８４）であって、前記バイオリアクタ内の流体の流れを制御するための手段を有するインキュベータと
を含んでなる細胞増殖システムにおいて：
前記サンプルを密封状態で除去するための手段が細長い管（３８）を備えてなり、該管の長さは、前記サンプルを含有する少なくとも一つの長さ部分が前記細長い管から除去されるのを可能にするために充分に長いことを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の細胞増殖システムであって、前記サンプルを密封状態で除去するための手段が、複数の平行な配管区域（１１０，１１２，１１４，１３０，１３６，１４２，１４４）を含んでなるシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の細胞増殖システムであって、前記平行な配管区域は流入端（１１８）および流出端（１２０）を有し、前記流入端は第一の共通の分岐部（１２４）において接合され、また前記流出単は第二の共通の分岐部（１２６）において接合されるシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の細胞増殖システムであって、前記共通の分岐部が弁（１２２）を備えているシステム。
【請求項１５】
請求項１１に記載の細胞増殖システムであって、更に、少なくとも一つのサンプルポート（Ｓ１，Ｓ２）を含んでなり、該サンプルポートは前記装置から非細胞性物質のサンプリングを可能にするように適合されるシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
説明した装置および方法は、細胞増殖システムから細胞物質を含む流体サンプルを収集するために使用することができる。該サンプルの分析により決定して充分な細胞増殖が生じたときに、バイオリアクタの内容物は収集バッグ３２の中に誘導することができる。次いで、増殖された細胞材料は治療および他の目的で利用可能であろう。
上記の本発明の説明は例示および説明の目的で提示されたものである。更に、該説明はここに開示された形態に本発明を限定しようとするものではない。結局、上記の教示と釣合いのとれた変形および改変、および関連技術の技能および知識は本発明の範囲内である。上記で説明した実施形態は、更に、本発明を実施するための最良の形態を説明し、他の当業者が、かかる実施形態および他の実施形態で、また本発明の特別な応用または用途によって必要とされる種々の変形を伴って本発明を利用することを可能にすることを意図したものである。
【手続補正３】
【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】
＜カセット＞
配管ラインを組織化するためのカセット（蠕動ポンプのための配管ループも含んでよい）もまた、ディスポーザブルセットの一部として含まれてよい。追加の配管ライン（６２参照）は、バイオリアクタの中に細胞を再播種／再分布させる等の特別な応用を可能にするために、必要に応じて追加することができる。ディスポーザブルセット１０を通る流体流れを制御するために、手動で操作されるクランプ６４，６６を設けてもよい。加えて、ディスポーザブルセットの配管を選択するために、マイクロプロセッサで制御されるピンチ弁６８，７０，７２，７４，７６，８０，８２を結合してよい。マイクロプロセッサで制御されるピンチ弁は、本発明の譲受人から商業的に入手可能なトリマ（Trima；登録商標）アフェレーシス機のような血液処理装置上で利用可能である。トリマ・アフェレーシス機は、トリマ・アフェレーシス機内に通常搭載される遠心分離器を取り外し、インキュベータ８４としてバイオリアクタおよび酸素付加器を該機械に配置することにより、ディスポーザブルセット１０を収容するように変更されてよい。温度センサ８６，８８，９０並びに圧力センサ９２，９４および９６は、ディスポーザブルセット１０の選択された配管に接続することができ、またマイクロプロセッサ（図示せず）と電気的に通信するように配置することができる。ポンプ、温度センサ、圧力センサおよびピンチ弁は、好ましくは接触によって一時的にのみディスポーザブルセットに接続されることが理解されるべきである。他方、手動クランプは通常はそれらの夫々の管に装着され、当該ディスポーザブルセットと共に分配される。
【手続補正４】
【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】
インキュベータ８４にディスポーザブル装置１０が搭載された状態で、全ての接続配管、第一及び第二のドリップチャンバ９８，１００、酸素付加器１４、並びにバイオリアクタ１２を含む装置１０を通して体外培地が流される。インキュベータ１８によって制御されるポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３およびＰ４は、ディスポーザブル装置の区域の中に流体を強制的に流して当該装置をプライミングするために、選択的に活性化される。プライミングの後、細胞間培地および細胞、例えば間充織幹細胞が、バッグ２２，３０から第一のドリップチャンバ９８を通して加えられ、バイオリアクタの細胞増殖エリア、並びに再循環経路３６およびサンプリング手段３８を含む関連の配管の中に導かれる。装置１０の密封シール条件は、ＥＣ培地バッグ１６、ＩＣ培地バッグ２２および細胞入力バッグ３０からの流れの変動に適応するために、第一のドリップチャンバ９８に結合された換気バッグ２８を設けることによって維持される。ポンプＰ２によって駆動されると、体外流体は酸素付加器１４を通過し、そこでは、流体がガスと共にバイオリアクタ１２の供給エリアの中に注入される。該供給エリアは膜によって細胞増殖エリアから分離され、該膜は、酸素および他の望ましい化学的化合物を細胞増殖エリアへと通過させ、細胞増殖プロセスの老廃物を浸透圧によって細胞増殖エリアから流出させると共に、細胞が膜を横切るのを防止する。バイオリアクタの供給エリアを通して流れる流体の状態は、温度センサ８８および圧力センサ９４、並びに酸素付加器１４に侵入する流体の温度をモニターする温度センサ９０によってモニターされる。酸素のような適切なガスまたはガス混合物は、センサ９６によってモニターされる圧力で酸素付加器１４を通して導入される。該ガスは、好ましくは医療等級のものであり、また０．２２ミクロンのフィルタ５６，５７によって周囲の空気から隔離される。体外流体の特徴はまた、バイオリアクタの流入ラインおよび流出ライン上のサンプルポートＳ１およびＳ２を通して流体サンプルを抜き取ることにより、チェックすることができる。これらサンプルポートは内部フィルタを有しており、該フィルタは、細胞サイズの粒子が装置１０の中へ通過し、または装置１０から外へと通過するのを防止することによって、流体が抽出されるのを可能にする。
【国際調査報告】
2010519903.tif 000012
2010519903.tif 000013