(57)【要約】  細胞増殖に適合する内側区画室を有する細胞培養のための受容体であり、１つの実施形態において、外側管状壁は、長手方向に延びるとともに、径方向で内側区画室の外側境界を画定する。第１および第２の端部は、外側管状壁の第１および第２の外端のそれぞれで内側区画室を画定する。内側区画室内の所定の充填物は、繊維マトリクスなどの充填物を構成する。更なる実施形態および関連する方法も開示される。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞増殖のための内側区画室を有する細胞培養のための受容体であって、
長手方向に延びる外側管状壁であり、該外側管状壁が径方向で前記内側区画室の外側境界を画定している、外側管状壁と、
前記外側管状壁の第１の外端および第２の外端のそれぞれで前記内側区画室を画定する第１の端部および第２の端部と、
前記内側区画室内にあり、繊維マトリクスを備える充填物と、
を備える受容体。
【請求項２】
前記第１の端部および前記第２の端部が取り外し可能なキャップを備える、請求項１に記載の受容体。
【請求項３】
前記第１の端部が入口を含み、前記第２の端部が出口を含む、請求項１または２に記載の受容体。
【請求項４】
前記繊維マトリクスと接触するように前記内側区画室内に配置される１つ以上の流体透過隔壁を更に含む、請求項１に記載の受容体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の受容体と、少なくとも前記充填物を回転させるための回転子とを含むシステム。
【請求項６】
前記回転子が、前記受容体の前記外側管状壁と接触するためのローラを備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記回転子が磁気カップリングを備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
流体を前記内側区画室へおよび前記内側区画室から供給するための閉ループを更に含む、請求項５〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
前記閉ループに接続されるリザーバを更に含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記リザーバと関連付けられる少なくとも１つのセンサを更に含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記センサが、温度センサ、位置センサ、光センサ、ｐＨセンサ、酸素センサ、ＣＯ２センサ、アンモニアセンサ、細胞密度センサ、および、これらの任意の組み合わせから成る群から選択される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記繊維マトリクスの繊維が不織ＰＥＴ繊維を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の受容体またはシステム。
【請求項１３】
細胞を増殖させるための装置であって、
長手方向に延びる外側管状壁と、前記外側管状壁の第１の外端および第２の外端のそれぞれで区画室を画定する第１の端部および第２の端部と、前記区画室内にあり、繊維マトリクスを備える充填物とを含むローラボトルと、
前記充填物を回転させるための回転子と、
を備える装置。
【請求項１４】
前記区画室内に配置される第１および第２の離間された第１の流体透過隔壁を更に含む、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
流体を前記区画室へおよび前記区画室から供給するための閉ループを更に含む、請求項１３または１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記閉ループに接続されるリザーバを更に含む、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記リザーバと関連付けられる少なくとも１つのセンサを更に含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
細胞増殖のための内側区画室を有する細胞培養のための受容体であって、
長手方向に延びる外側管状壁であり、該外側管状壁が長手方向で前記内側区画室の外側境界を画定している、外側管状壁と、
前記外側管状壁の第１の外端および第２の外端のそれぞれで前記内側区画室を画定する第１の端部および第２の端部と、
前記内側区画室内の充填物と、
前記内側区画室内に配置される少なくとも１つの流体透過隔壁と、
を備える受容体。
【請求項１９】
前記流体透過隔壁が有孔板を備える、請求項１８に記載の受容体。
【請求項２０】
細胞を培養するための方法であって、
繊維マトリクスを備える充填物をローラボトルに提供するステップと、
流体を前記ローラボトルに供給するステップと、
前記充填物を回転させるステップと、
を備える方法。
【請求項２１】
前記充填物を回転させる前記ステップが、前記供給するステップの後に前記ローラボトルを回転させるステップを備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記充填物を回転させる前記ステップは、前記ローラボトルが静止したままの状態で前記充填物を回転させるステップを備える、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記回転させるステップ中に流体を前記ローラボトルから引き出すステップを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記引き出すステップの後に前記流体の特性を感知するステップを更に含むとともに、前記供給するステップ中に、引き出された前記流体を前記ローラボトルへ戻すステップを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
細胞増殖のための内側区画室を有する細胞培養のための受容体であって、
長手方向に延びる外側管状壁であり、該外側管状壁が長手方向で前記内側区画室の外側境界を画定している、外側管状壁と、
前記外側管状壁の第１の外端および第２の外端のそれぞれで前記内側区画室を画定する第１の端部および第２の端部と、
前記内側区画室内の充填物と、
前記内側区画室内で細胞を培養するために流体を送るための管路と、
を備える受容体。
【請求項２６】
前記管路がコイル状チューブを備える、請求項２５に記載の受容体。
【請求項２７】
前記コイル状チューブに接続するための入口を更に備える、請求項２６に記載の受容体。
【請求項２８】
前記コイル状チューブに接続するための出口を更に備える、請求項２６または２７に記載の受容体。
【請求項２９】
入口および出口を更に含む、請求項２５に記載の受容体。
【請求項３０】
前記管路が、前記入口に接続される第１のコイル状チューブと、前記出口に接続される第２のコイル状チューブとを備える、請求項２９に記載の受容体。
【請求項３１】
前記入口および前記出口が前記受容体の共通壁に設けられている、請求項２９に記載の受容体。
【請求項３２】
前記入口が、前記出口から離れた位置で流体を供給するように前記内側区画室内で延びるチューブに接続されている、請求項２９に記載の受容体。
【請求項３３】
前記受容体に接続されるセンサを更に含み、前記センサがコイル状の伝送ラインと関連付けられている、請求項２５〜３２のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項３４】
前記管路に接続されるガス注入器を更に含む、請求項２５〜３３のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項３５】
前記注入器がロータメーターを備える、請求項３４に記載の受容体。
【請求項３６】
前記管路と接続するための回転継手を更に含む、請求項２５〜３５のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項３７】
前記管路を含む再循環ループに配置されている、請求項２５〜３６のいずれか一項に記載の受容体を含む細胞を培養するためのシステム。
【請求項３８】
前記管路が、一端が前記受容体に接続されるとともに、他端がリザーバに接続されている、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
前記リザーバがフィルタおよび／またはセンサを含む、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
細胞を培養するための方法であって、
（ａ）所定の充填物を含む収容器を第１の方向に回転させるステップと、
（ｂ）前記第１の方向に回転させるステップの後、前記収容器を第２の方向に回転させるステップと、
を備える方法。
【請求項４１】
前記第１の方向に回転させるステップ中に流体を前記収容器へ供給するステップを備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の方向に回転させるステップ中に流体を前記収容器へ供給するステップを備える、請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記供給するステップの前にコイル状チューブを備える管路に対して前記収容器を接続するステップを更に含む、請求項４１または４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記流体が液体を備え、前記供給するステップの前にガスを前記液体中に注入するステップを更に含む、請求項４１〜４３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
前記回転させるステップが、前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれで前記収容器を少なくとも１回転させて完了する、請求項４１〜４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
前記回転させるステップが、前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれで前記収容器を少なくとも２回転させて完了する、請求項４１〜４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記回転させるステップが、前記第１の方向および前記第２の方向のそれぞれで前記収容器を少なくとも３回転させて完了する、請求項４１〜４４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
前記ステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返すステップを更に含む、請求項４１〜４７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
細胞増殖に適合する充填物を収容する環状の内部空間を有する細胞培養のための受容体であって、環状の前記内部空間が環状容積部を有し、前記環状容積部が、
第１の外端および第２の外端と長手方向に延びる長手方向壁とを有する外側管状壁であり、該外側管状壁が長手方向で前記環状容積部の外側境界を画定している、外側管状壁と、
前記外側管状壁の前記第１の外端および前記第２の外端のそれぞれで前記環状容積部を画定して閉じる第１の閉鎖体および第２の閉鎖体と、
前記外側管状壁の前記第１の外端の方へ向けられる第１の外端と、前記外側管状壁の前記第２の外端の方へ向けられる第２の外端とを有する内側長尺壁であり、該内側長尺壁が前記外側管状壁内に配置されており、前記内側長尺壁が、長手方向に延びるとともに、前記環状容積部の内側境界を画定しており、前記内側境界が前記外側境界によって包囲されている、内側長尺壁と、
によって画定されている、受容体。
【請求項５０】
前記外側境界を囲むとともに長手方向にその軸線を有する最小円筒体が直径Ｄｍａｘを有し、前記内側境界と前記外側境界との間の径方向の最大距離がＤｍａｘの５％〜４５％の範囲内である、請求項４９に記載の受容体。
【請求項５１】
前記外側境界を囲むとともに長手方向にその軸線を有する最小円筒体が直径Ｄｍａｘを有し、前記内側境界と前記外側境界との間の径方向の距離がＤｍａｘの５％〜４５％の範囲内である、請求項４９または５０に記載の受容体。
【請求項５２】
前記充填物が接着細胞増殖に適した充填物である、請求項４９〜５１のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項５３】
前記充填物が懸濁培養に適した充填物である、請求項４９〜５１のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項５４】
前記充填物が、織りもしくは不織りのマイクロファイバ、多孔質カーボン、および、キトサンのマトリクスから成る群から選択される、請求項４９〜５３のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項５５】
前記受容体が、前記内部空間を少なくとも２つの区画室に分ける少なくとも第１の流体透過仕切りおよび第２の流体透過仕切りを更に備え、
前記第１の流体透過仕切りおよび前記第２の流体透過仕切りが、前記内側長尺壁から前記外側管状壁まで延びるとともに、管状軸線の方向と平行な長手方向で前記第１の閉鎖体から前記第２の閉鎖体まで延びており、
第１の区画室および第２の区画室のうちの一方が充填物を収容していない、
請求項４９〜５４のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項５６】
充填物を伴わない前記区画室が、前記内部空間の前記環状容積部の２５〜９０％の容積を有する、請求項５５に記載の受容体。
【請求項５７】
前記流体透過仕切りが、液体およびガスを透過できるとともに、前記充填物を保持するのに適している、請求項５５または５６に記載の受容体。
【請求項５８】
前記第１の閉鎖体および前記第２の閉鎖体のうちの少なくとも一方には、媒体および／またはガスを前記内部空間へおよび／または前記内部空間から供給するおよび／または引き出すための少なくとも１つのコネクタが設けられている、請求項４９〜５７のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項５９】
前記第１の閉鎖体および前記第２の閉鎖体のうちの少なくとも一方が、媒体および／またはガスを前記内部空間へおよび／または前記内部空間から供給するおよび／または引き出すための複数のコネクタを備える、請求項５８に記載の受容体。
【請求項６０】
前記第１の閉鎖体および前記第２の閉鎖体のうちの少なくとも一方に、媒体および／またはガスを前記内部空間へおよび／または前記内部空間から供給するおよび／または引き出すための少なくとも１つのコネクタが設けられており、前記少なくとも１つの閉鎖体は、充填物が存在しない区画室へおよび／または該区画室から媒体および／またはガスを供給するおよび／または引き出すのに適したように配置される前記少なくとも１つのコネクタを備える、請求項５８または５９に記載の受容体。
【請求項６１】
前記少なくとも１つのコネクタが、可撓性管路を接続するための耐密取付具を備える、請求項５８〜６０のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項６２】
前記少なくとも１つのコネクタが、前記外側管状壁の近傍で前記閉鎖体に配置されている、請求項５８〜６１のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項６３】
前記内側長尺壁が前記外側管状壁内に中心付けられて配置されている、請求項４９〜６２のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項６４】
前記外側管状壁が円筒管状要素によって設けられている、請求項４９〜６３のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項６５】
前記内側長尺壁が円筒要素によって設けられている、請求項６３に記載の受容体。
【請求項６６】
前記内側長尺壁が前記外側管状壁内に同心的に配置されている、請求項６５に記載の受容体。
【請求項６７】
前記内側長尺壁が、その長手方向に対して垂直な平面にしたがう径方向断面を有し、前記径方向断面が、円、卵形、楕円、正方形、長方形、および、円弧の群から選択される形状を有する、請求項６５または６６に記載の受容体。
【請求項６８】
前記内側長尺壁が、その長手方向に対して垂直な平面にしたがう径方向断面を有し、前記径方向断面が円弧形状を有し、この円弧が１８０°よりも大きい中心角を有する、請求項６７に記載の受容体。
【請求項６９】
前記内側長尺壁が管状壁である、請求項４９〜６８のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項７０】
前記内側長尺壁が前記外側管状壁に対して所定の位置で結合されている、請求項４９〜６９のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項７１】
前記内側長尺壁が内側長尺要素によって設けられており、前記外側管状壁が外側管状要素によって設けられており、前記内側長尺要素と前記外側管状要素とが一体成形されている、請求項７０に記載の受容体。
【請求項７２】
前記外側管状壁が、その長手方向に対して垂直な平面にしたがう径方向断面を有する円筒状の管状壁であり、前記径方向断面が、円、卵形、楕円、正方形、および、長方形の群から選択される形状を有する、請求項４９〜７１のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項７３】
前記外側管状壁および前記内側長尺壁が円筒状の管状壁であり、前記外側管状壁と前記内側長尺壁との間の前記内部空間の径方向幅が、前記外側管状要素の直径の５〜３５％の範囲内である、請求項４９〜７２のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項７４】
前記内側長尺壁が前記外側管状壁内に同心的に配置されている、請求項４９〜７３のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項７５】
前記内部空間が１００ミリリットル〜２５リットルの容積を有する、請求項４９〜７４のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項７６】
前記外側管状壁の直径と前記受容体の長さとの間の比が１０／２５〜１００／２５である、請求項４９〜７５のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項７７】
前記第１の閉鎖体および前記第２の閉鎖体のうちの少なくとも一方が、前記外側管状壁を回転させるための駆動ユニットに対して前記外側管状壁を結合するための結合要素を備える、請求項４９〜７６のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項７８】
前記内側長尺壁が中空の内側長尺要素によって設けられており、前記第１の閉鎖体が前記内側長尺要素の第１の外端をシールしている、請求項４９〜７７のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項７９】
前記内側長尺壁が中空の内側長尺要素によって設けられており、前記第２の閉鎖体が前記内側長尺要素の第２の外端をシールしている、請求項４９〜７８のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項８０】
前記内側長尺壁が流体透過壁であり、および／または、前記外側管状壁が流体透過壁である、請求項４９〜７９のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項８１】
前記受容体を振動させるための振動器を更に含む、請求項４９〜８０のいずれか一項に記載の受容体。
【請求項８２】
請求項４９〜８０のいずれか一項に記載の１つまたは複数の受容体を備える細胞培養のためのバイオリアクタであって、前記１つまたは複数の受容体は、それらの管状軸線が略水平となる状態で且つ長手方向軸線に沿って回転可能に配置されている、バイオリアクタ。
【請求項８３】
前記１つまたは複数の受容体が、媒体および／またはガスの貯留部に対して前記受容体の前記内部空間を結合するための可撓性管路を備える、請求項８２に記載のバイオリアクタ。
【請求項８４】
前記外側管状壁を時計回りおよび反時計回りに交互に回転させることができる駆動手段を備える、請求項８２または８３に記載のバイオリアクタ。
【請求項８５】
前記外側管状壁の外表面と接触することによって前記外側管状壁を回転させるための駆動ローラを更に備える、請求項８４に記載のバイオリアクタ。
【請求項８６】
細胞を培養するための方法であって、
（ａ）請求項４９〜８１のいずれか一項に記載の受容体内へ、
細胞、および、
培養媒体、
を導入するステップと、
（ｂ）前記外側管状壁の長手方向が略水平となる状態で前記受容体を配置するステップであり、前記外側管状壁がその長手方向と平行な軸線に沿って回転可能である、ステップと、
（ｃ）前記受容体の前記外側管状壁を前記軸線に沿って回転させるステップと、
を備える方法。
【請求項８７】
前記細胞が足場依存性細胞であり、前記細胞が接着細胞増殖によって培養される、請求項８６に記載の方法。
【請求項８８】
前記細胞が非足場依存性細胞であり、前記細胞が懸濁培養によって培養される、請求項８６に記載の方法。
【請求項８９】
前記受容体が少なくとも１つの径方向位置に至るときに前記培養媒体の上側流体表面が少なくとも前記内側長尺壁に到達する、請求項８６〜８８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９０】
前記受容体が少なくとも１つの径方向位置に至るときに前記培養媒体の上側流体表面が前記内側長尺壁よりも下側にある、請求項８６〜８９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９１】
開放空間内に設けられる前記培養媒体の体積が、前記受容体の前記内部空間の前記環状容積部の２５〜１００％である、請求項８６〜９０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９２】
前記外側管状壁が時計回りおよび反時計回りに交互に回転される、請求項８６〜９１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９３】
前記軸線の周りの回転が、０．１〜２５回転／分の最大角速度を伴って行なわれる、請求項８６〜９２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９４】
前記外側管状壁が、前記内部空間とは反対の方向に向けられる外表面を有し、前記外表面が最大で１０ｃｍ／秒の最大線速度を有する、請求項８６〜９３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９５】
前記受容体の前記内部空間内の媒体および／またはガスを化学分析するおよび／または置き換えるステップを更に備える、請求項８６〜９４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９６】
前記受容体を振動させるステップを更に含む、請求項８６〜９５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、その開示が参照することにより本願に組み入れられる米国仮特許出願第６１／７３５，８４１号の利益を主張する。
【０００２】
この開示は、細胞培養のための受容体、細胞培養のための受容体を備えるバイオリアクタ、そのような受容体またはバイオリアクタを形成する方法、および、受容体またはバイオリアクタを使用するための方法、例えば細胞培養のための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
細胞培養では、今日、１つ以上の受容体を備えるバイオリアクタの収率がバイオ産業の主な懸案事項のうちの１つである。現在の手法の複雑さもコストを増大させ得る。したがって、改善の必要性が認められる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本明細書中に開示される実施形態の目的は、細胞培養のための良好な受容体および方法を提供することである。利点は、受容体が、細胞増殖のために使用されるときに、複雑性およびコストが増加することなく現在知られる受容体の収率に少なくとも等しい収率または現在知られる受容体の収率よりもかなり大きい収率を有することができるという点となり得る。受容体の単位容積当たりの収率である「「容積収率」の増大をもたらす細胞密度の増大を成す受容体を提供することが利点である。細胞増殖のために使用されるときにその全体にわたって略一様な細胞培養を成し得る受容体を提供することが利点である。細胞増殖のために使用されるときに、細胞が増殖するようになっている表面全体に沿って媒体のより均一なエアレーションおよびリフレッシュを行なう受容体を提供することが利点である。良好な細胞増殖および／または生存度維持の改善をもたらす受容体を提供することが利点である。使い捨てできる受容体およびバイオリアクタを製造するために使用され得る受容体を提供することが利点である。
【０００５】
方法および受容体は、前記目的のうちの１つ以上を達成してもよい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様によれば、本開示に係る細胞培養のための受容体の実施形態は、細胞増殖に適合する充填物（ｐａｃｋｉｎｇ）を収容する内部空間を有する。内部空間は、
−  第１および第２の外端を有する外側管状壁と、
−  外側管状壁の第１の外端の方へ向けられた第１の外端と、外側管状壁の第２の外端の方へ向けられた第２の外端とを有する内側長尺壁であって、内側長尺壁が外側管状壁内に配置される、内側長尺壁と、
−  内部空間を閉じるための第１および第２の閉鎖体と
によって画定される。
【０００７】
細胞培養のための受容体は、細胞増殖に適合する充填物を収容する環状内部空間を有してもよい。この環状内部空間は環状容積を有し、環状容積は、
−  第１および第２の外端と長手方向に延びる長手方向壁とを有する外側管状壁であって、該外側管状壁が長手方向で環状容積の外側境界を画定する、外側管状壁と、
−  外側管状壁の第１および第２の外端のそれぞれで環状容積を画定して閉じる第１および第２の閉鎖体と、
−  外側管状壁の第１の外端の方へ向けられる第１の外端と、外側管状壁の第２の外端の方へ向けられる第２の外端とを有する内側長尺壁であって、該内側長尺壁が外側管状壁内に配置され、内側長尺壁が、長手方向に延びるとともに、環状容積の内側境界を画定し、内側境界が外側境界によって包囲される、内側長尺壁と
によって画定される。
【０００８】
随意的に、内側境界は、外側境界によって囲まれる。
【０００９】
内側長尺壁の第１の外端が第１の閉鎖体と一致してもよい。内側長尺壁の第２の外端が第２の閉鎖体と一致してもよい。
【００１０】
内側長尺壁が内側長尺要素によって与えられてもよい。外側管状壁が外側管状要素によって与えられてもよい。
【００１１】
細胞培養を可能にするための受容体内に設けられる細胞培養媒体などの培養媒体のほぼ全ての量を充填物に通して押し流すことができることが利点である。
【００１２】
１つの実施形態において、外側境界を囲むとともに長手方向にその軸線を有する最小円筒体は、直径Ｄｍａｘを有してもよく、内側境界と外側境界との間の径方向の距離は、Ｄｍａｘの５％〜４５％の範囲内であってもよい。
【００１３】
環状容積を有する環状内部空間は、細胞増殖中に、細胞培養媒体などの培養媒体で少なくとも部分的に満たされる受容体を回転させると、媒体が略均一なおよび／または一定の流量にしたがって充填物を通じて流れることができるという利点を有する。更には、媒体が栓流にしたがって充填物を流通してもよい。より均一で予期し得る細胞増殖が得られてもよい。随意的に、より高い収率が得られてもよい。細胞が増殖できるようにするために媒体およびガス、例えば酸素または二酸化炭素が混合されるようになっている場合、充填物を通じた媒体の予期し得るより均一な流れは、充填物のより均一なエアレーションをもたらすことができ、したがって、充填物の全体にわたって細胞増殖の効率を高めることができる。これは、特に、細胞培養媒体などの培養媒体が栓流として充填物を通じて流れる場合である。
【００１４】
充填物の所定の領域中へ細胞培養媒体などの培養媒体が貫く際には、存在するガスまたは空気が押しのけられ、例えば、存在するガスまたは空気がこの領域から流出する。所定量の細胞培養媒体などの培養媒体が領域を通過した時点で、この所定量の押しのけられた細胞培養媒体などの培養媒体の背後に陥凹部が形成される。この陥凹部により、隣り合う充填物領域に存在するガスまたは空気は、陥凹部が存在する領域へ吸引される。したがって、細胞培養媒体などの培養媒体が充填物を通じて移動されるだけでなく、受容体内に存在するガスまたは空気も充填物を通じて移動される。
【００１５】
細胞培養媒体などの培養媒体、特に媒体の組成は、得られる収率に適合されてもよい。特定の実施形態では、例えば一時的発現または構成的発現のため、胞子要素または付加的な炭素源が媒体に混入される。他の特定の実施形態では、例えば標識実験（例えば、ＮＭＲ標識）のため、最小量の媒体が使用される。
【００１６】
第１の態様に係る受容体は、細胞培養のためのバイオリアクタの一部であってもよい。受容体はバイオリアクタ内に回転可能に装着され、それにより、受容体は、受容体の長手方向、すなわち、外側管状壁の長手方向と略平行な軸線の周りで回転される。閉鎖体は、外側管状壁の２つの外端で環状容積を閉じる。これは、これらの閉鎖体の高さで容積内に存在する媒体が環状容積から横方向に漏れることを防止する。
【００１７】
任意の実施形態において、充填物は、接着細胞増殖に適した充填物であってもよい。充填物は、懸濁培養に適した充填物であってもよい。充填物は、織り、もしくは不織りのマイクロファイバ、多孔質カーボン、および、キトサンのマトリクスから成る群から選択されてもよい。マイクロファイバは、随意的に、ＰＥＴまたは任意の他のポリマー、もしくはバイオポリマーから形成されてもよい。ポリマーは、そのような処理が必要な場合には、細胞培養に適合するように処理されてもよい。
【００１８】
適した充填物または「担持材料」は、細胞増殖に適合する、鉱物キャリア、例えばケイ酸塩、リン酸カルシウム、有機化合物、例えば多孔質カーボン、天然物、例えばキトサン、ポリマー、または、バイオポリマーである。充填物は、規則正しい、または不規則な構造を有するビーズの形態を有することができ、あるいは、細胞増殖に適合するポリマーまたは任意の他の材料の織り、または不織りのマイクロファイバを備えてもよい。また、充填物は、孔またはチャネルを有する一体品として設けることもできる。受容体内の充填物は、様々な形状および寸法を有することができる。いくつの実施形態において、充填物は、中実または多孔質の球、断片、多角形の微粒子材料である。一般に、使用時に受容体内での充填物粒子の動きを回避するため、十分な量の充填物が使用される。これは、粒子の動きが細胞を損傷させる場合があるからであり、また、粒子の動きがガスおよび／または媒体の循環に影響を及ぼす場合があるからである。あるいは、充填物は、内側受容体内に嵌合する、または受容体の区画室内に嵌合するとともに適切な多孔率および表面を有する要素から成る。特定の実施形態に係る充填物の多孔率は、６０％〜９９％、特に８０％〜９０％の範囲である。接着細胞増殖の場合、充填物のための細胞に対する接触可能表面は、約１５０〜１０００ｃｍ２／ｃｍ３である。その一例は、Ｃｉｎｖｅｎｔｉｏｎ（ドイツ）によって製造されるカーボンマトリクス（Ｃａｒｂｏｓｃａｌｅ）である。
【００１９】
外側管状壁、内側長尺要素、閉鎖体、および、随意的には受容体の他の要素は、細胞培養のための受容体に適した材料、例えば、ステンレス鋼、ポリスチレン、ガラス、ポリエチレン、ポリスルホン、メチルメタクリレート、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、グリコール、ペルフルオロアルコキシ、ポリカーボネート、フッ化ビニリデン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、超高分子量ポリエチレン、ナイロン、テフロン（登録商標）、結晶ポリスチレン、メタロセン系ポリプロピレン、または、シンジオタクチックポリスチレンから形成されてもよい。細胞が懸濁液中で増殖される１つの実施形態において、受容体の要素は、必要に応じて、細胞接着を防止するための化合物を用いて処理される。細胞が接着細胞として増殖される他の実施形態において、受容体の要素は、必要に応じて、所望の接着を得るためにポリリシンなどの化合物を用いて処理される。
【００２０】
受容体は、内部空間を少なくとも２つの区画室に分ける少なくとも第１および第２の流体透過仕切りを更に備えてもよく、
−  流体透過仕切りは、内側長尺壁から外側管状壁まで延びるとともに、管状軸線の方向と平行な長手方向で第１の閉鎖体から第２の閉鎖体まで延び、
−  第１および第２の区画室のうちの一方が充填物を収容しない。
【００２１】
受容体は、内部空間を少なくともＮ個の区画室に分ける少なくともＮ個の流体透過仕切りを更に備えてもよく、Ｎは２以上の整数である。流体透過仕切りは、内側長尺壁から外側管状壁まで延びるとともに、管状軸線の方向と平行な長手方向で第１の閉鎖体から第２の閉鎖体まで延びてもよい。随意的に、最大でもＮ−１個の区画室に前記充填物が設けられる。随意的に、Ｎは偶数の整数であり、また、Ｎ／２個の区画室に前記充填物が設けられる。Ｎが２以上である場合、前記充填物を備える各区画室は、充填物を伴わない２つの区画室に隣接してもよい。
【００２２】
外側管状壁が円筒壁である場合、内部空間は、外側管状壁の長手方向の方向と平行な方向に延びる複数の区画室に分けられてもよい。
【００２３】
充填物を伴わない区画室は、内部空間の環状容積の２５〜９０％の容積を有してもよい。
【００２４】
流体透過仕切りは、液体およびガスを透過できてもよく、また、充填物を保持するのに適してもよい。
【００２５】
仕切りは多孔質材料から形成されてもよく、その孔は、仕切りが液体およびガスを透過できるようにするのに適したサイズを有するとともに、仕切りが充填物を保持できるようにするべく十分小さい。
【００２６】
あるいは、仕切りは、使用される液体およびガスを透過できなくてもよい。したがって、開放空気が複数のサブユニットに分けられ、その各サブユニットには適した充填物が設けられてもよい。
【００２７】
第１および第２の閉鎖体のうちの少なくとも一方には、媒体および／またはガスを内部空間へおよび／または内部空間から供給するおよび／または引き出すための少なくとも１つのコネクタが設けられてもよい。
【００２８】
コネクタは、スナップ取付具または耐密取付具を備えてもよく、あるいは、任意の他の適したコネクタであってもよい。１または複数のコネクタは、媒体を内部空間へ、または内部空間から案内する可撓性の管路またはチューブまたはダクトに接続されてもよい。特定の実施形態では、耐密取付具が可撓性チューブに接続される。
【００２９】
媒体の組成は、考慮中の細胞のタイプによって決まる。これらの媒体は、当業者に良く知られており、様々な製造業者により市販されている。本発明の実施形態の受容体を用いて得られる高い細胞密度を考慮して、特定の実施形態では、炭素源、胞子要素、ビタミン、アミノ酸などが媒体に混入される。特定の実施形態では、媒体のレオロジー特性を適合させるために、媒体に界面活性剤が更に供給される。バクテリアおよび酵母の増殖においてはガスが一般に空気であり、一方、哺乳類の細胞は、一般に、９５％空気および５％ＣＯ２の混合物中で増殖される。本発明の方法の特定の実施形態において、受容体内のガスは、酸素および／またはＣＯ２の枯渇に関して監視されて、酸素および／またはＣＯ２が交換され、または補給される。
【００３０】
第１および第２の閉鎖体のうちの少なくとも一方には、媒体および／またはガスを内部空間へおよび／または内部空間から供給するおよび／または引き出すための少なくとも１つのコネクタが設けられてもよい。少なくとも１つの閉鎖体は、充填物が存在しない区画室へおよび／または該区画室から媒体および／またはガスを供給するおよび／または引き出すために少なくとも１つのコネクタが適するように配置される少なくとも１つのコネクタを備えてもよい。第１および第２の閉鎖体は、媒体および／またはガスを内部空間へおよび／または内部空間から供給するおよび／または引き出すための複数のコネクタを備えてもよい。
【００３１】
少なくとも１つのコネクタを備える第１および第２の閉鎖体のうちの少なくとも一方と外側管状壁とが取り外し不可能な場合、少なくとも１つのコネクタは、充填物が存在しない区画室へおよび／または該区画室から媒体および／またはガスを供給するおよび／または引き出すために少なくとも１つのコネクタが適するように配置されるのに適する。
【００３２】
少なくとも１つのコネクタは、可撓性管路を接続するための耐密取付具を備えてもよい。
【００３３】
少なくとも１つのコネクタは、外側管状壁の近傍で閉鎖体に配置されてもよい。
【００３４】
開口が外側管状壁と接触した状態で配置されてもよい。
【００３５】
内側長尺要素が外側管状壁内に中心付けられて配置されてもよい。
【００３６】
外側管状壁が円筒管状要素によって与えられてもよい。
【００３７】
内側長尺壁が円筒要素によって与えられてもよい。
【００３８】
内側長尺要素が外側管状壁内に同心的に配置されてもよい。
【００３９】
内側長尺要素は、その長手方向に対して垂直な平面にしたがう径方向断面を有してもよい。径方向断面は、円、卵形、楕円、正方形、長方形、および、円弧の群から選択される形状を有してもよい。
【００４０】
径方向断面は、円弧形状を有してもよく、この円弧は１８０°よりも大きい中心角を有する。この実施形態は、随意的には外側管状要素および内側長尺要素の両方の軸線であってもよい１つの軸線を中心に受容体が回転されるときに、ガスチャンバが形成される回転位置を得ることができるという利点を有する。これは、弦が略水平に至らされ且つ円弧が弦よりも上側に配置される姿勢まで受容体が回転されるときに得ることができる。媒体の液位が弦よりも下側となるように受容体が満たされると、媒体液位と弦との間の空間がガスチャンバとして機能し得る。随意的にはバイオリアクタの一部である受容体と随意的にはバイオリアクタの外部である受容体の外部との間でガスを交換するために自由媒体表面が受け入れられる。このチャンバを使用して受容体内に取り込まれ、または受容体から取り出されてもよいガスは、媒体と直接に接触しない。
【００４１】
内側長尺壁は管状壁であってもよい。
【００４２】
内側長尺壁は、外側管状壁に対して所定の位置で結合されてもよい。
【００４３】
内側長尺要素が内側長尺要素によって与えられ、外側管状要素が外側管状要素によって与えられ、内側長尺要素と外側管状要素とが一体成形されてもよい。
【００４４】
内側長尺壁と外側管状壁とが互いに対して回転可能であってもよい。
【００４５】
外側管状壁は、その長手方向に対して垂直な平面にしたがう径方向断面を有する円筒状の管状壁であってもよく、径方向断面は、円、卵形、楕円、正方形、または、長方形の群から選択される形状を有する。
【００４６】
外側管状壁および内側長尺壁が円筒状の管状壁であってもよい。外側管状壁と内側長尺壁との間の内部空間の径方向幅は、外側管状要素の直径の５〜４５％の範囲内であってもよい。
【００４７】
内側長尺壁が外側管状壁内に同心的に配置されてもよい。
【００４８】
内部空間が１００ミリリットル〜２５リットル、更には１００リットルの容積を有してもよい。
【００４９】
外側管状壁の直径と受容体の長さとの間の比が１０／２５〜１００／２５であってもよい。したがって、受容体は、受容体の長さの０．４〜４倍の外側管状要素の直径を有してもよい。
【００５０】
第１および第２の閉鎖体のうちの少なくとも一方は、外側管状壁を回転させるための駆動ユニットに対して外側管状壁を結合するための結合要素を備えてもよい。
【００５１】
内側長尺壁が内側中空長尺要素によって与えられてもよく、第１の閉鎖体は内側長尺要素の第１の外端をシールする。
【００５２】
内側長尺壁が内側中空長尺要素によって与えられてもよく、第２の閉鎖体は内側長尺要素の第２の外端をシールする。
【００５３】
内側長尺壁が流体透過壁であってもよい。いくつの実施形態によれば、外側管状壁が流体透過壁であってもよい。いくつの実施形態によれば、内側長尺壁および／または外側管状壁は、液体およびガスを透過できてもよく、充填物を保持するのに適している。
【００５４】
流体透過壁は、孔を備える多孔質材料を使用して設けられてもよく、したがって多孔質壁を備える。あるいは、流体透過壁は、開口を備える有孔材料を使用して設けられてもよく、したがって有孔壁を備える。しかしながら、流体透過壁には、充填物が壁の一方側から他方側へ通過することを防止するのに十分小さい孔または開口が設けられる。
【００５５】
第２の態様によれば、細胞培養のためのバイオリアクタが提供される。バイオリアクタは、本開示の第１の態様に係る１つ以上の受容体を備える。１つ以上の受容体は、それらの管状軸線が略水平となる状態で且つ長手方向軸線に沿って回転可能に配置されてもよい。
【００５６】
受容体の長手方向軸線は、外側管状壁の長手方向と平行な軸線である。１つ以上の受容体は、リアクタ容器内に回転可能に装着されてもよい。随意的に、外側管状壁には開口が設けられ、あるいは、外側管状壁は、多孔質材料、例えば液体およびガスを透過する材料から形成される。流体透過外側管状壁が部分的に媒体で満たされた容器内で回転され、それにより、外側管状壁の一部だけが媒体中に浸漬されると、外側管状壁を通じて環状容積内へ流れる媒体を充填物に供給することができる。媒体の一部は、受容体が容器内で回転するようになっているときに充填物と共に引きずられてもよい。そのような流体透過材料の使用は、方法の制御も簡略化する。閉じられた受容体は、媒体およびガスを化学分析し、またはリフレッシュするために、コネクタまたは導管の使用を必要とする。これは、コネクタの適切な位置と、サンプルリングまたはリフレッシュの適切なタイミングとを要する。流体透過外側壁を有する１つ以上の受容体が大型容器内に回転可能に配置される実施形態では、ガスおよび媒体のサンプルリングをこの容器内で恒久的に行なうことができる。
【００５７】
１つ以上の受容体は、媒体および／またはガスの貯留部に対して受容体の内部空間を結合するための可撓性管路を備えてもよい。
【００５８】
バイオリアクタは、外側管状壁を時計回りおよび反時計回りに交互に回転させることができる駆動手段を備えてもよい。
【００５９】
随意的に、内側長尺壁は、外側管状壁と同期して回転される。
【００６０】
バイオリアクタは、外側管状壁の外表面と接触することによって外側管状壁を回転させるための駆動ローラを更に備えてもよい。
【００６１】
受容体は、磁気要素を備えてもよい。バイオリアクタは、受容体の磁気要素と協働する磁気要素を更に備えてもよい。両方の磁気要素は、回転軸線周りでのバイオリアクタの磁気要素の回転が、受容体の磁気要素の回転をもたらし、したがって受容体の外側管状壁、随意的には受容体全体を回転させるように配置されてもよい。
【００６２】
他の態様によれば、細胞を培養するための方法が提供される。方法は、
（ａ）本発明の第１の態様に係る受容体内へ
−  足場依存性細胞または非足場依存性細胞、および、
−  培養媒体
を導入するステップと、
（ｂ）外側管状壁の長手方向が略水平となる状態で受容体を配置させるステップであって、外側管状壁がその長手方向と平行な軸線に沿って回転可能である、ステップと、
（ｃ）前記受容体の外側管状壁を前記軸線に沿って回転させるステップと
を備える。
【００６３】
随意的に、内側長尺壁は、外側管状壁と同期して回転されてもよい。
【００６４】
いくつの実施形態によれば、細胞の培養が接着細胞増殖によって得られてもよい。
【００６５】
いくつの実施形態によれば、細胞の培養が懸濁培養によって得られてもよい。
【００６６】
いくつの実施形態によれば、受容体が少なくとも１つの径方向位置に至らされるときに培養媒体の上側流体表面が少なくとも内側長尺壁に達してもよい。
【００６７】
上側流体表面、この場合には液位は、少なくとも１つの径方向位置に至らされるときに上側流体表面が１つのポイントで少なくとも内側長尺壁と接触するように内部空間内に与えられる。内側長尺壁は、少なくとも１つの径方向位置に至らされるときに媒体中に部分的に浸漬されてもよい。
【００６８】
いくつの実施形態によれば、受容体が少なくとも１つの径方向位置に至らされるときに培養媒体の上側流体液位が内側長尺壁よりも下側にあってもよい。
【００６９】
上側流体表面、この場合には液位は、少なくとも１つの径方向位置に至らされるときに上側流体表面が１つのポイントで内側長尺壁と接触しないように内部空間内に与えられる。したがって、自由液面が与えられ、この自由液面よりも上側にガスチャンバが存在する。このガスチャンバは、受容体の外部から、または受容体の外部へガスを交換するために使用されてもよい。
【００７０】
いくつの実施形態によれば、開放空間内に設けられる媒体の体積は、受容体の内部空間の環状容積の２５〜１００％であってもよい。
【００７１】
いくつの実施形態によれば、外側管状壁が時計回りおよび反時計回りに交互に回転されてもよい。
【００７２】
いくつの実施形態によれば、前記軸線の周りの回転は、０．１〜２５回転／分の最大角速度を伴って行なわれてもよい。
【００７３】
いくつの実施形態によれば、管状壁は、内部空間とは反対の方向に向けられる外表面を有してもよい。外表面は、最大で１０ｃｍ／秒の最大線速度を有してもよい。
【００７４】
いくつの実施形態によれば、方法は、受容体の内部空間内の媒体および／またはガスを化学分析するおよび／または置き換えるステップを更に備えてもよい。
【００７５】
本開示の更なる態様によれば、細胞増殖のための内側区画室を有する細胞培養のための受容体は、
−  長手方向に延びる外側管状壁であって、該外側管状壁が径方向で内側区画室の外側境界を画定する、外側管状壁と、
−  外側管状壁の第１および第２の外端のそれぞれで内側区画室を画定する第１および第２の端部と、
−  繊維マトリクスを備える内側区画室内の充填物と
を備える。
【００７６】
１つの実施形態では、第１および第２の端部が取り外し可能なキャップを備える。第１の端部が入口を含んでもよく、また、第２の端部が出口を含んでもよい。繊維マトリクスと接触するために１つ以上の流体透過隔壁が区画室内に配置されてもよい。
【００７７】
少なくとも充填物を回転させるために回転子が設けられてもよい。回転子は、受容体の外側管状壁と接触するためのローラを備えてもよい。回転子が磁気カップリングを備えてもよい。
【００７８】
流体を区画室へおよび区画室から供給するための閉ループが設けられてもよい。リザーバが閉ループに接続されてもよく、また、少なくとも１つのセンサがリザーバと関連付けられてもよい。センサは、温度センサ、位置センサ、光センサ、ｐＨセンサ、酸素センサ、ＣＯ２センサ、アンモニアセンサ、細胞密度センサ、または、これらの任意の組み合わせから成る群から選択されてもよい。
【００７９】
任意の実施形態では、繊維マトリクスの繊維が不織ＰＥＴ繊維を備えてもよい。
【００８０】
本開示の更なる態様は、細胞を増殖させるための装置であって、
−  長手方向に延びる外側管状壁と、外側管状壁の第１および第２の外端のそれぞれで区画室を画定する第１および第２の端部と、繊維マトリクスを備える区画室内の充填物とを含むローラボトルと、
−  充填物を回転させるための回転子と
を備える装置に関連する。
【００８１】
１つの実施形態では、第１および第２の離間された第１の流体透過隔壁が区画室内に配置される。流体を区画室へおよび区画室から供給するための閉ループが設けられてもよい。リザーバが閉ループに接続されてもよく、また、少なくとも１つのセンサがリザーバと関連付けられてもよい。
【００８２】
本開示の更なる態様は、細胞増殖のための内側区画室を有する細胞培養のための受容体に関し、この受容体は、長手方向に延びる外側管状壁であって、該外側管状壁が長手方向で内側区画室の外側境界を画定する、外側管状壁と、外側管状壁の第１および第２の外端のそれぞれで区画室を画定する第１および第２の端部と、区画室内の充填物と、区画室内に配置される少なくとも１つの流体透過隔壁とを備える。１つの実施形態では、隔壁が有孔板を備える。
【００８３】
本開示の更なる他の態様は、細胞を培養するための方法であって、
充填物をローラボトルに与えるステップと、
流体をローラボトルに供給するステップと、
充填物を回転させるステップと
を備える方法に関する。
【００８４】
１つの実施形態において、充填物（繊維マトリクスを備えてもよい）を回転させるステップは、供給するステップの後にローラボトルを回転させるステップを含む。充填物を回転させるステップは、ローラボトルが静止したままの状態で充填物を回転させるステップを備える。流体をローラボトルから引き出すステップが回転させるステップ中に行なわれてもよい。方法は、引き出すステップの後に流体の特性を感知するステップを更に含むとともに、引き出された流体を供給するステップ中にローラボトルへ戻すステップを更に含んでもよい。
【００８５】
本開示の更なる態様は、細胞増殖のための内側区画室を有する細胞培養のための受容体に関連し、この受容体は、
−  長手方向に延びる外側管状壁であって、該外側管状壁が長手方向で内側区画室の外側境界を画定する、外側管状壁と、
−  外側管状壁の第１および第２の外端のそれぞれで区画室を画定する第１および第２の端部と、
−  内側区画室内の充填物と、
−  内側区画室内で細胞を培養するために流体を送るための管路と
を備える。
【００８６】
１つの実施形態では、管路がコイル状チューブを備える。受容体は、コイル状チューブに接続するための入口、および、コイル状チューブに接続するための出口を更に備えてもよい。管路は、入口に接続される第１のコイル状チューブと、出口に接続される第２のコイル状チューブとを備えてもよい。入口および出口が受容体の共通壁に設けられてもよい。入口は、出口から離れた位置で流体を供給するために内側区画室内で延びるチューブに接続されてもよい。センサが受容体に接続されてもよく、前記センサはコイル状の伝送ラインと関連付けられる。ロータメーターなどのガス注入器が管路に接続されてもよい。管路と接続するために回転継手が設けられてもよい。
【００８７】
任意の実施形態において、細胞を培養するためのシステムは、管路を含む再循環ループに配置される受容体を含んでもよい。管路は、一端が受容体に接続されるとともに、他端がリザーバに接続されてもよい。リザーバは、フィルタおよび／またはセンサを含んでもよい。
【００８８】
本開示の更なる他の態様は、細胞を培養するための方法であって、
（ａ）所定の充填物を含む収容器を第１の方向に回転させるステップと、
（ｂ）第１の方向に回転させるステップの後、前記収容器を第２の方向に回転させるステップと
を備える方法に関連する。
【００８９】
方法は、第１の方向に回転させるステップ中に流体を収容器へ供給するステップを含んでもよい。方法は、第１の方向に回転させるステップ中に流体を収容器へ供給するステップを備えてもよい。方法は、供給するステップの前にコイル状チューブを備える管路に対して収容器を接続するステップを更に含んでもよい。流体が液体を備えてもよく、また、方法は、供給するステップの前にガスを液体中に注入するステップを更に含んでもよい。
【００９０】
任意の実施形態において、回転させるステップは、第１および第２の方向のそれぞれで収容器の少なくとも１つの全回転にわたって完了されてもよい。回転させるステップは、第１および第２の方向のそれぞれで収容器の少なくとも２つの全回転にわたって完了されてもよい。回転させるステップは、第１および第２の方向のそれぞれで収容器の少なくとも３つの全回転にわたって完了されてもよい。方法は、ステップ（ａ）および（ｂ）を繰り返すステップを更に含んでもよい。
【００９１】
特定の好ましい態様は、添付の独立請求項および従属請求項に記載される。従属請求項からの特徴は、必要に応じて、単に請求項に明示的に記載されているだけでなく、独立請求項の特徴と組み合わされてもよく、また、他の従属請求項の特徴と組み合わされてもよい。
【００９２】
この分野におけるデバイスの一定の改良、変更、および、進展が存在するが、本概念は、従前の方法からの逸脱を含めて、かなり新しい今までにない改良に相当し、それにより、より効率的で、安定した、信頼できるこの種のデバイスをもたらすと考えられる。
【００９３】
本教示内容は、懸濁培養または接着細胞増殖を使用した、細胞の培養のための改良されたバイオリアクタの設計を可能にする。受容体は、例えば細菌性細胞などの原核細胞、特に、真核細胞、例えば酵母細胞、植物細胞、昆虫細胞、哺乳類細胞、とりわけ人の細胞、あるいは、ハイブリドーマ細胞または幹細胞をもたらす抗体のために使用されてもよい。１つの実施形態によれば、これらの細胞自体が採取される。他の実施形態では、感染細胞から得られるウイルス、抗体、組み換え核酸構成物（例えば、核外遺伝子）、組み換えタンパクまたは細胞内代謝物、例えばビタミンまたはホルモンなどの細胞由来生成物が収集される。
【００９４】
前述したおよび他の特性、特徴、および、利点は、一例として発明の原理を示す添付図面と併せて解釈される以下の詳細な説明から明らかになる。この説明は、発明の範囲を限定することなく、単なる一例として与えられる。以下に引用される参照図は添付図面を示す。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本開示の第１の態様に係る受容体の概略側面図およびこの受容体の径方向断面である。
【図１ａ】受容体の中心軸線に対して垂直な平面にしたがってもたらされる径方向断面である。
【図２】本開示の第１の態様に係る受容体の長手方向断面の概略図であり、断面は、受容体の中心軸線と平行で該中心軸線を備える長手方向平面にしたがってもたらされる。
【図３】第１の態様に係る受容体の側面図および径方向断面である。
【図３ａ】受容体の中心軸線に対して垂直な平面にしたがってもたらされる断面図である。
【図４ａ】第１の態様に係る別の受容体の一部である環状切断部の側面図である。
【図４ｂ】第１の態様に係る別の受容体の径方向断面であって、断面が受容体の中心軸線に対して垂直な平面にしたがってもたらされる、径方向断面である。
【図４ｃ】第１の態様に係る別の受容体の一部である環状切断部の側面図である。
【図４ｄ】第１の態様に係る別の受容体の径方向断面であって、断面が受容体の中心軸線に対して垂直な平面にしたがってもたらされる、径方向断面である。
【図５ａ】第１の態様に係る受容体を備えるバイオリアクタの径方向断面であり、断面は、受容体の中心軸線に対して垂直な平面にしたがってもたらされる。
【図５ｂ】第１の態様に係る受容体を備えるバイオリアクタの径方向断面であり、断面は、受容体の中心軸線に対して垂直な平面にしたがってもたらされる。
【図６】第１の態様に係る複数の受容体を備えるバイオリアクタの長手方向断面である。
【図６ａ】受容体の中心軸線と平行で該中心軸線を備える長手方向平面にしたがってもたらされる断面図である。
【図７】協働する駆動シャフトに装着される図３に示される受容体の断面および長手方向断面を概略的に示す。
【図８ａ】協働する駆動シャフトに装着される実施形態に係る別の受容体を概略的に示す。
【図８ｂ】協働する駆動シャフトに装着される実施形態に係る別の受容体を概略的に示す。
【図８ｃ】協働する駆動シャフトに装着される実施形態に係る別の受容体を概略的に示す。
【図９】本開示に係る一実施形態である受容体を備えるバイオリアクタの径方向断面を概略的に示す。
【図１０】別の実施形態を示す図である。
【図１０ａ】別の実施形態を示す図である。
【図１０ｂ】別の実施形態を示す図である。
【図１０ｃ】別の実施形態を示す図である。
【図１１】本開示の更なる態様を描く。
【図１２】本開示の更なる態様を描く。
【図１３】本開示の更なる態様を描く。
【図１４】本開示の更なる態様を描く。
【図１５】本開示の更なる態様を描く。
【図１６】本開示の更なる態様を描く。
【図１７】本開示の更なる態様を描く。
【図１８】本開示の更なる態様を描く。
【図１９】本開示の更なる態様を描く。
【発明を実施するための形態】
【００９６】
異なる図中、同じ参照符号は、同じ、または類似の要素を示す。
【００９７】
本開示は、特定の図面に関連する特定の実施形態の説明を含むが、本発明は、これらに限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。示された図面は、概略的であり、限定するものではない。図面中、一部の要素のサイズは、例示目的のために、誇張されて、原寸に比例して描かれない場合がある。寸法および相対寸法は、発明の実際の実施化に対応しない。
【００９８】
また、明細書本文および特許請求の範囲における第１、第２、第３などの用語は、同様の要素間を区別するために使用され、必ずしも時間的に、空間的に、序列的に、あるいは、任意の他の仕方で順序を表わすために使用されるとは限らない。言うまでもなく、そのように使用される用語は、適切な状況下で置き換え可能であり、また、本明細書中に記載される発明の実施形態は、本明細書中に説明されて図示される以外の順序で作用することができる。
【００９９】
更に、明細書本文および特許請求の範囲における上端、下端、上方、下方等の用語は、記述的目的のために使用され、必ずしも相対的な位置を表わすために使用されるとは限らない。言うまでもなく、そのように使用される用語は、適切な状況下で置き換え可能であり、また、本明細書中に記載される発明の実施形態は、本明細書中に説明されて図示される以外の方向で作用することができる。
【０１００】
特許請求の範囲で使用される用語「備える」は、その後に挙げられる手段に限定されるように解釈されるべきでなく、他の要素またはステップを排除しないことに留意すべきである。したがって、この用語は、言及された記載の特徴、整数、ステップ、または、構成要素の存在を特定するように解釈されるべきであり、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、または、構成要素、あるいは、そのグループの存在または付加を排除しない。そのため、「手段Ａおよび手段Ｂを備えるデバイス」という表現の範囲は、構成要素Ａ，Ｂのみから成るデバイスに限定されるべきでない。この表現は、本開示に関して、デバイスの単なる関連構成要素がＡおよびＢであるにすぎないことを意味する。
【０１０１】
同様に、特許請求の範囲においても使用される用語「結合される」は、直接的な接続のみに限定されるように解釈されるべきでないことに留意すべきである。用語「結合される」および「接続される」がそれらの派生語と共に使用される場合がある。これらの用語が互いに関して同義語として意図されないことが理解されるべきである。したがって、「デバイスＢに結合されるデバイスＡ」という表現の範囲は、デバイスＡの出力がデバイスＢの入力に直接に接続されるデバイスまたはシステムに限定されるべきでない。この表現は、他のデバイスまたは手段を含む経路であってもよい経路がＡの出力とＢの入力との間に存在することを意味する。「結合される」は、２つ以上の要素が直接的な物理的接触状態または電気的接触状態にあること、あるいは、２つ以上の要素が互いに直接的に接触しないが互いに依然として協働する、または相互作用することを意味してもよい。
【０１０２】
この明細書全体にわたる「１つの実施形態」または「一実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または、特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、この明細書の全体にわたる様々な場所における「１つの実施形態において」または「一実施形態において」の出現は、全てが必ずしも同じ実施形態に言及しているとは限らないが、そうであってもよい。更に、１つ以上の実施形態では、この開示から当業者に明らかなように、特定の特徴、構造、または、特性が任意の適した仕方で組み合わされてもよい。
【０１０３】
同様に、典型的な実施形態の説明では、開示を合理化して、様々な発明態様のうちの１つ以上の理解に役立たせる目的で、本発明の様々な特徴が、時として、単一の実施形態、図、または、その説明において一緒にグループ化されることが理解されるべきである。しかしながら、開示のこの方法は、特許請求の範囲が各請求項に明示的に挙げられるよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するように解釈されるべきでない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、発明態様は、単一の前述した開示実施形態の全てに満たない特徴の中にある。したがって、それにより、詳細な説明の後の特許請求の範囲は、この詳細な説明に明示的に組み入れられ、その場合、各請求項は、この発明の別個の実施形態として自立する。
【０１０４】
更に、本明細書中に記載されるいくつの実施形態は、他の実施形態に含まれる一部の特徴を含み他の特徴を含まないが、当業者により理解されるように、異なる実施形態の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内に入るべく意図されるとともに、異なる実施形態を成す。例えば、以下の特許請求の範囲では、特許請求の範囲に記載される実施形態のいずれかを任意の組み合わせで使用できる。
【０１０５】
また、本明細書中に記載される装置の実施形態の要素は、発明を実行する目的で要素により果たされる機能を実施するための手段の一例である。
【０１０６】
本明細書中で与えられる説明では、多くの特定の詳細が記載される。しかしながら、本発明の実施形態がこれらの特定の詳細がなくても実施されてもよいことが理解される。他の事例では、この説明の理解を曖昧にしないように、良く知られた方法、構造、および、技術を詳しく示さなかった。
【０１０７】
以下の用語は、単に発明の理解に役立つべく与えられるにすぎない。
【０１０８】
「径方向」は、最小外接円柱の軸線に対して垂直であるとして理解されるべきである。
【０１０９】
「外接する」は、例えば、可能な限り多くの点に接するように幾何学的図形の周囲に設けられるように、例えば構成する、または構成されるように理解されるべきである。
【０１１０】
用語「管状の」は、長手方向に長尺な中空体積として理解されるべきである。
【０１１１】
用語「円筒状の」は、円筒の形態を有するとして理解されるべきである。円筒は、所定の直線（すなわち、長手方向）と平行に移動する直線により辿られる表面によって境界付けられるとともにこの表面を切断する２つの平行な平面および所定の曲線または閉曲線と交わる容積を有する物体として理解されるべきである。
【０１１２】
円弧または「切断円（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ  ｃｉｒｃｌｅ）」は、円が線と交差され、それにより、２つの交点を与えるときに得られる２つの部分のうちの一方である。それぞれの部分のうち、線に沿った第１の交点から第２の交点までの経路が、弦と呼ばれる。それぞれの部分に関しては、円区間である円に沿った第１の交点から第２の交点までの経路が存在する。それぞれの部分に関して、第１の交点を第２の交点と一致させるように第１の交点が円弧に沿って回転される角度は、円弧の中心角と呼ばれる。円弧の高さは、中心角の半分の位置での円弧と弦との間の距離である。その形状が円弧である高さは、円の半径よりも大きい場合がある。その形状が円弧を表わす円弧の表面は、円の表面の半分よりも大きい場合がある。
【０１１３】
ここで、いくつの実施形態の詳細な説明により、本明細書中に開示される発明概念について説明する。本発明の真の思想または技術的教示内容から逸脱することなく、当業者の知識にしたがって本発明の他の実施形態を構成できることは明らかであり、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【０１１４】
本開示の第１の態様に係る受容体１の第１の実施形態が図１に示され、この実施形態では、受容体１がバイオリアクタで使用されるのに適している。細胞培養のための受容体１は内部空間２を有し、この内部空間２は、図示のように環状であってもよいが、本明細書中で言及されるような他の形態を成してもよい。空間２は充填物３を収容する。受容体が細胞培養のために使用されるようになっている場合には、充填物３が細胞増殖に適合しなければならない。
【０１１５】
図示の環状形態において、内部空間２は、以下によって画定される環状容積を有する。
−  第１の外端４１および第２の外端４２と、矢印４４によって示される長手方向に延びる長手方向壁４３とを有する外側管状壁４。外側管状壁４は、長手方向４４で環状容積の外側境界を画定する；
−  外側管状壁４の第１の外端４１および第２の外端４２のそれぞれで環状容積を画定して閉じる第１および第２の閉鎖体（６１，６２）；
−  外側管状壁の第１の外端の方へ向けられた第１の外端５１と、外側管状壁４の第２の外端の方へ向けられた第２の外端５２とを有する内側長尺壁５。内側長尺壁５は外側管状壁４内に配置される。内側長尺壁５は、長手方向４４に延びるとともに、環状容積の内側境界を画定し、該内側境界は外側境界によって包囲される。
【０１１６】
内側長尺壁５の第２の外端５２は、第２の閉鎖体６２と一致する。一例として、外側管状壁は、円筒状の外側管状要素４０によって与えられる。内側長尺壁５は、円柱ロッドなどの中実の内側円柱要素５０によって与えられてもよい。外側管状要素４０は、円筒管状要素であり、長手方向と平行な中心軸線４５を有する。内側円柱要素５０および外側管状要素４０は同軸状に装着されてもよい。
【０１１７】
内側円柱要素５０の第１の外端は、内側円柱要素５０を、ならびに、内側円柱要素５０および外側管状要素４０に固定されている閉鎖体６１，６２を用いて同様に外側管状要素４０も、駆動機構、例えばバイオリアクタのモータに対して結合するために、結合要素５３を備えてもよい。内部空間２へおよび／または内部空間２から媒体および／またはガスを与えるおよび／または引き出すために、第２の閉鎖体６２には、受容体を媒体源またはガス源に結合するのに適したコネクタが設けられる。このコネクタ、または代わりに更なるコネクタは、第１の閉鎖体６１または第２の閉鎖体６２に設けられてもよい。
【０１１８】
内部空間２は少なくとも部分的に充填物３で満たされる。一例として、充填物は、細胞増殖に適合する、鉱物キャリア、例えば、ケイ酸塩、リン酸カルシウム、有機化合物、例えば多孔質カーボン、天然物、例えばキトサン、高分子、または、バイオポリマーであってもよい。充填物は、規則正しい、または不規則な構造を有するビーズの形態を有することができ、あるいは、細胞増殖に適合する高分子の織りもしくは不織りのマイクロファイバまたは任意の他の材料を備えてもよい。また、充填物は、孔および／またはチャネルを伴う単体として設けることもできる。
【０１１９】
随意的に、充填物は、５０％〜９８％の範囲内の多孔率Ｐを有してもよい。多孔率Ｐという用語は、所定の体積の材料中に存在する空気の体積であり、所定の体積の材料のパーセンテージとして表わされる。多孔率は、以下の式を用いて多孔質材料の単位体積当たりの重量Ｗｘを測定することによって測定され得る。
Ｐ＝１００−（１−Ｗｘ／Ｗｓｐｅｃ）
ここで、Ｗｓｐｅｃは、材料の比重量である。多孔質材料は、多孔質材料の１つの固体単位であってもよく、あるいは、複数の個々の単位、例えば、粒子、チップ、ビーズ、繊維、または、繊維塊であってもよい。
【０１２０】
受容体の動作時、充填物、特に多孔質材料は、受容体に対して所定の相対位置に静止してもよく、あるいは、受容体内で受容体に対して、または場合によっては受容体の区画室内で移動してもよい。
【０１２１】
受容体は、随意的には０．１〜２５回転／分の回転速度でその軸線４５の周りで回転されるようになっている。
【０１２２】
図１ａの径方向断面において最も良く見えるように、内部空間は、細胞培養媒体１５などの培養媒体で部分的に満たされる。一例として、液面１８が少なくとも内側長尺壁５と接触する、あるいは、図１の実施形態に示されるように、内側長尺壁５が媒体１５中に部分的に浸漬される。液面１８の下側に配置される充填物３の部分は、細胞培養媒体などの培養媒体によって湿潤される。液面１８よりも上側に配置される充填物３は、内部空間２内に存在するガスまたは空気と接触している。受容体が軸線４５の周りで一方向に回転されると、例えば矢印１７により示されるように時計回りに回転されると、細胞培養媒体１５などの培養媒体は、充填物３に対して反対方向、例えば（１９によって示される）反時計回り方向に回転する。細胞培養媒体１５などの培養媒体は、栓流にしたがって充填物３の全体にわたって通される。受容体の例えば時計回りの回転時、細胞培養媒体などの培養媒体は、栓流の前縁２０にあるガスまたは空気１６を反時計回りに移動させる。媒体１５の後縁２１には、随意的に限られた陥凹部が形成され、それにより、ガスまたは空気１６が後縁へ向けて吸引される。したがって、媒体１５およびガスまたは空気１６が充填物３全体にわたって通過する。
【０１２３】
図２に示される代案として、代わりの受容体２００の内側長尺壁５は、円筒管状要素２５０によって与えられてもよい。同じ参照符号は、図１の受容体１に関して開示されるものと同様の特徴を示す。
【０１２４】
外側管状壁４は、外側管状要素２４０によって与えられる。内側長尺壁５は、長尺な円筒管状要素２５０によって与えられる。外側管状要素２４０および長尺な円筒管状要素２５０は、２つの取り外し可能な閉鎖体２６１，２６２に固定される。第１の閉鎖体２６１には、長手方向４４の軸線に沿って受容体を回転させるための駆動手段に対して受容体を結合するための結合要素２５３が設けられる。第１の閉鎖体２６１は、内部空間２を可撓性チューブなどの管路に接続するためのコネクタ２６３を更に備える。
【０１２５】
一例として、外側管状要素は、例えば１１０ｍｍの長さＬと例えば１３５ｍｍの内径Ｄｏとを有するガラスチューブであってもよい。内側長尺要素は、例えば８８．９ｍｍの外径Ｄｉを有するフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）であってもよい。内側長尺要素の外端、したがって内側長尺壁の外端は、閉鎖体２６１，２６２と一致する。閉鎖体は、シリコーンを使用して内側要素および外側要素に取り付けられてもよいステンレス鋼またはＰＶＤＦの環状ディスクであってもよい。コネクタ２６３を備えてもよい第１の閉鎖体２６１は、例えば約３５ｍｍの外径Ｄｃｅを有する結合要素２５３を有する。
【０１２６】
内部空間２は少なくとも部分的に充填物３で満たされる。一例として、充填物は、図１の実施形態における充填物と同一または同様であってもよい。
【０１２７】
他の別の受容体３００が図３に示される。同じ参照符号は、図１の受容体１に関して開示されるものと同様の特徴を示す。
【０１２８】
受容体は、内部空間を２つの区画室８１，８２に分ける２つの流体透過仕切り７１，７２を更に備える。流体透過仕切り７１，７２は、内側長尺壁５から外側管状壁４まで延びるとともに、環状軸線４５の方向と平行な長手方向４４で第１の閉鎖体３６１から第２の閉鎖体３６２まで延びる。一方の区画室８１には充填物３が設けられる。一方の区画室８２には充填物が設けられない。流体透過仕切りには、例えば多孔質仕切りを形成するために多孔質材料を使用することによって孔が設けられてもよく、あるいは、開口が設けられ、それにより、いずれにせよ、液体、すなわち、培養媒体、および、ガスを通過させることができる。しかしながら、仕切り７１，７２には、充填物が仕切りの一方側から他方側へ通過することを防止するのに十分小さい孔または開口が設けられる。
【０１２９】
外側管状壁４は、長手方向に対して垂直な平面に沿う径方向断面を有する外側管状要素２４０によって与えられ、その断面は円の形状を有する。
【０１３０】
内側長尺壁５は、長手方向に対して垂直な平面に沿う径方向断面を有する内側長尺要素３５０によって与えられ、その断面は切頂円または円弧の形状を有する。１つの実施形態では、円弧が円弧３５１と弦３５２とを有する。例えば、円弧の高さは、２００ｍｍ（Ｄｃｃ）、４００ｍｍ（Ｄｏ）、２４０ｍｍ（Ｄｉ）、および、１２５ｍｍ（Ｌ）の寸法を有する。仕切り７１，７２は、この実施形態では、円弧の弦３５２と同一平面上にある。
【０１３１】
２つの閉鎖体３６１，３６２のうちの第２の閉鎖体３６２には２つのコネクタ３６４，３６５が設けられる。第１のコネクタ３６４は外側管状壁４の近傍に設けられる。第２のコネクタ３６５は内側長尺壁５の近傍に設けられる。図３に示されるように、受容体が液体表面１００１を有する培養媒体１０００で部分的にのみ満たされると、受容体は、液体が内側長尺壁５と接触せずに内側長尺壁５から所定の距離にとどまるような位置へ回転されてもよい。受容体がこの位置に至らされると、媒体を除去する、または充填物３で満たされない区画室８２へ媒体を供給するために第１のコネクタが使用されてもよい。コネクタ３６５を用いて媒体液面よりも上側でガスが除去され、または供給されてもよい。受容体の例えば最大で３６０°以上の角度にわたる時計回り、または反時計回りの回転によって、媒体は、２つの仕切りのうちの一方、特に媒体中に徐々に浸漬される仕切りを通過する。媒体は、充填物を通じてゆっくりと流れる。これは、回転に起因して充填物が徐々に媒体を通過するからである。受容体の回転に起因して、媒体は、栓流にしたがって充填物全体を通過して流れる。環状容積の全体にわたって媒体と充填物との間の均一な接触が起こる。充填物の一部が媒体を通過した時点で、媒体が徐々に充填物から浸出し、そのため、受容体内のガスが再び充填物と接触し、それにより、細胞が充填物の全体にわたって一様に増殖することができる。
【０１３２】
図４ａおよび図４ｂを参照すると、更なる他の別の受容体４００が示される。複数の環状セクション２１，２２，２３，２４、この特定の場合には４つの環状四分円によって内部空間２の環状容積が形成される。セクション２１，２２，２３，２４のそれぞれは、外側管状壁セクション４４１，４４２，４４３，４４４のそれぞれによって外側管状壁４の１つの部分を与える。セクションのそれぞれは、内側長尺壁セクション４５１，４５２，４５３，４５４のそれぞれによって内側長尺壁５の１つの部分を与える。
【０１３３】
セクションのそれぞれは、２つの径方向に延びるセクション壁を有する。一例として、セクション２１は、２つの径方向に延びるセクション壁４４１１，４４１２を有する。これらのセクション壁は、液体およびガスを透過させない。セクション壁のそれぞれには、隣り合うセクションが互いに結合できるようにする装着手段４４１３，４４１４が設けられる。
【０１３４】
環状セクションの容積を画定して閉じる第１および第２のセクション閉鎖体４６１，４６２が外側管状壁の第１および第２の外端にそれぞれある。セクション閉鎖体は、共に、受容体の環状容積２の第１および第２の閉鎖体のそれぞれを形成する。
【０１３５】
図４ａおよび図４ｂを更に参照すれば分かるように、セクションのそれぞれには、各環状セクションの内部空間を３つの区画室４８１，４８２，４８３に分ける２つの流体透過仕切り４７１，４７２が更に設けられてもよい。流体透過仕切り４７１，４７２、例えば多孔質仕切りは、内側長尺壁５から外側管状壁４まで延びるとともに、管状軸線４０５の方向と平行な長手方向４４で第１の閉鎖体４６１から第２の閉鎖体４６２まで延びる。１つの区画室４８２には充填物３が設けられる。２つの区画室４８１，４８３には充填物が設けられない。仕切りは、図３の受容体の仕切りと同様または同一であってもよい。
【０１３６】
図３に示される場合と同様に、それぞれの環状セクション２１，２２，２３，２４ごとに、第１のコネクタ４６４が外側管状壁４の近傍に設けられる。第２のコネクタ４６５が内側長尺壁５の近傍に設けられる。図４から明らかなように、セクションのそれぞれは、受容体が軸線４０５の周りで回転されるときに、受容体４００の独立した受容体セクションとして機能してもよい。各セクション内の充填物には、セクションの径方向位置に応じてこのセクション内に存在する媒体が供給される。
【０１３７】
セクション、この実施形態では４つのセクション２１，２２，２３，２４を装着することにより、外側管状壁と内側長尺壁とを有する受容体が得られ、受容体の環状容積は、２つの閉鎖体によって外側管状壁の２つの外端で閉じられる。セクションの結合は、２つの径方向に延びるセクション壁を装着して結合することによって行なわれるため、２つの隣り合うセクションの組み合わせは、内側長尺壁５から外側管状壁４まで延びるとともに管状軸線４０５の方向と平行な長手方向４４で第１の閉鎖体から第２の閉鎖体まで延びる液体およびガスを透過させない仕切りを形成する。この実施形態は、セクションのそれぞれに異なる細胞培養のための異なる媒体を設けることができるという利点を有する。また、セクションのうちの１つで充填物の反応が誤って機能する場合には、１つのセクションだけを置き換えることができる。
【０１３８】
この実施形態に示されるように、受容体（または、本明細書中に開示される任意の他の受容体）の回転が回転子によって与えられてもよい。１つの例において、この回転子は、外側管状壁の外面と少なくとも２つの支持ホイール４９０，４９１とを接触させることを含んでもよく、支持ホイールのうちの少なくとも１つが駆動される。
【０１３９】
図４ｃおよび図４ｄは受容体４０１の別の実施形態を示す。図４ｃにおいて、同一の参照符号は、図４ａの場合と同一の部分および要素を示す。この実施形態において、受容体４０１のセクションのそれぞれは、２つの径方向に延びるセクション壁４４２１，４４２２を有する。これらのセクション壁４４２１，４４２２は液体およびガスを透過する。各セクション壁４４２１はいくつかの開口４４２３を備え、これらの開口のそれぞれは、隣り合う区画室の第２のセクション壁４４２２における対応する開口を見出す。詳細Ｂに示されるように、第１のセクション壁４４２１の開口には、第２のセクション壁４４２２の対応する開口を通じて延びる外方延出リム４４２５が設けられてもよい。随意的に、接触する壁間で媒体が漏れるのを防止するために、隣り合うセクション壁の開口の周囲にシール４４２６が設けられる。別の実施形態では、シールの代わりに、受容体間に可撓性チューブが配置される。
【０１４０】
バイオリアクタ５００の一実施形態が図５ａおよび図５ｂに示される。図１に開示される受容体１と同様の少なくとも１つの受容体５０１が容器５０２内に回転可能に装着され、容器５０２は、図５ａに示されるような例えば円形、あるいは、図５ｂに示されるような長方形（随意的には正方形）等の多角形など、任意の適した径方向断面を有してもよい。容器は部分的に培養媒体５０３で満たされ、そのため、液面５０４は、随意的に、バイオリアクタの軸線５０５よりも高く上昇しないが、少なくとも内側長尺壁５０９と接触する。受容体５０１は、受容体５０１の長手方向軸線と同一であるこの軸線５０５の周りで回転される。受容体５０１の長手方向軸線は、外側管状壁５０６の長手方向と平行な軸線である。随意的に、外側管状壁５０６には開口が設けられ、あるいは、外側管状壁５０６が、多孔質材料、例えば液体およびガスを透過する材料から形成される。そのような流体透過外側管状壁５０６が部分的に媒体５０３で満たされた容器５０２内で回転され、それにより、外側管状壁５０６の一部だけが媒体中に浸漬されると、外側管状壁５０６を通じて環状容積５０８内へ流れる媒体を充填物５０７に供給することができる。媒体の一部は、受容体が容器内で回転するようになっているときに充填物と共に引きずられてもよい。当業者であれば分かるように、受容体１，２００，３００または４００に関連して記載される他の特徴が受容体５０１に加えられてもよい。
【０１４１】
他のバイオリアクタ６００が図６および図６Ａに示される。図１に開示される受容体と同様の少なくとも１つの受容体６０１、この図では２つの受容体６０１，６１１が、容器６０２内に回転可能に装着される。容器は部分的に培養媒体６０３で満たされ、そのため、液面６０４は、随意的に、バイオリアクタの軸線６０５よりも高く上昇しないが、少なくとも内側長尺壁６０９と接触する。受容体６０１は、受容体６０１の長手方向軸線と同一であるこの軸線６０５の周りで回転される。受容体の長手方向軸線は、外側管状壁の長手方向と平行な軸線である。随意的に、外側管状壁６０６には開口が設けられ、あるいは、外側管状壁６０６が、多孔質材料、例えば液体およびガスを透過する材料から形成される。そのような流体透過外側管状壁６０６が部分的に媒体６０３で満たされた容器６０２内で回転され、それにより、外側管状壁６０６の一部だけが培養媒体６０３中に浸漬されると、外側管状壁６０６を通じて環状容積６０８内へ流れる培養媒体６０３を充填物６０７に供給することができる。培養媒体６０３の一部は、受容体が容器内で回転するようになっているときに充填物と共に引きずられてもよい。
【０１４２】
受容体のうちの少なくとも１つ、この実施形態では受容体６０１は、磁気要素６１２を備える。バイオリアクタは、受容体の磁気要素６１２と協働する磁気要素６１３を更に備える。両方の磁気要素６１３，６１２は、回転軸線６０５の周りでのバイオリアクタ６００の磁気要素６１３の回転が受容体６０１の磁気要素６１２の回転を引き起こし、したがって、受容体６０１全体を回転させるように配置される。隣り合う受容体は共通シャフト６２０上に装着されてもよく、共通シャフトの周りでこれらの受容体が回転する。隣り合う受容体６０１，６１１は所定位置で互いに結合されてもよく、そのため、受容体６０１の回転が受容体６１１の回転も同様に引き起こす。
【０１４３】
当業者であれば分かるように、液体およびガスを透過させない外側管状壁を有するが随意的に可撓性チューブによって受容体をガス貯留部または媒体貯留部に接続するためのコネクタを有する受容体は、図５および図６に関連して記載される方法と同様の方法で装着されて回転されてもよい。当業者であれば分かるように、受容体１，２００，３００または４００に関連して記載される他の特徴が受容体６０１に加えられてもよい。
【０１４４】
図７に示されるように、図３の受容体３００などの受容体は、バイオリアクタをもたらすために駆動システムによって回転されてもよい。受容体は、受容体３００の軸線４５と一致する回転軸線の周りで回転できる回転可能シャフト７０１に装着される。シャフト７０１は、異形であり、内側長尺要素３５０の内部空隙７０２内に固有の回転位置で嵌合する。したがって、シャフト７０１の回転位置を制御することにより、軸線４５周りの受容体の位置が明確に規定される。駆動システムは、シャフト７０１の回転を正確に制御するために、リニアモータなどのモータ７０３または任意の他の適した手段を更に備えてもよい。受容体がシャフト７０１上にわたって長手方向に移動することを防止するためのクランプ７０４、ねじ、または、任意の適した手段が、シャフト７０１上の受容体３００の位置を長手方向７０５で固定してもよい。
【０１４５】
随意的に、複数の受容体３００が共通シャフト７０１に装着されてもよいことが理解される。
【０１４６】
図８ａ〜図８ｃは、協働する駆動シャフト８０１に装着される受容体の別の例の断面を示す。内側長尺要素８５０の内部空隙８０２およびシャフト８０１の外周の形状は、シャフトおよび受容体を限定された方法で、または更には固有の方法で装着できるように選択される。
【０１４７】
図１の受容体と同様の受容体８１０において、内側長尺要素は、内側長尺要素の内壁に長手方向凹部８１１を有する。シャフト８０１上の隆起部８１２がこの凹部８１１内に嵌合する。受容体は、一義的な方法でシャフト上に嵌合する。隆起部８１２は凹部８１１内でスライド移動できてもよい。
【０１４８】
受容体８２０は、図１の受容体と同様の受容体である。内側長尺要素は、該内側長尺要素の内壁に２つの長手方向凹部８２１を有する。シャフト８０１上の２つの互いに垂直な隆起部８２２がこれらの凹部８２１内に嵌合する。受容体８２０は２つの方法でシャフト上に嵌合し、第１の位置が第２の位置に対して軸線周りで１８０°回転される。隆起部８２２は凹部８２１内でスライド移動できてもよい。
【０１４９】
受容体８３０は、図４ａおよび図４ｃの受容体と同様の受容体である。内側長尺要素は、区画室によって与えられる内側長尺要素の内壁のそれぞれに１つずつ、４つの長手方向凹部８３１を有する。シャフトは、該シャフト８０１上に４つの互いに垂直な隆起部８３２を備える略十字形状の断面を有する。隆起部のそれぞれは、区画室のうちの１つの凹部８３１内に嵌合する。受容体８３０は、４つの方法でシャフト上に嵌合する。隆起部８３２は凹部８３１内でスライド移動できてもよい。
【０１５０】
当業者であれば分かるように、図１〜図６に関連して説明された受容体の他の特徴は、図７および図８を用いて開示された駆動システムと組み合わされてもよい。
【０１５１】
図９を参照すると、本開示に係る更なる他の別の受容体９０１がバイオリアクタ９００の一部であるとして示される。同じ参照符号は、図１の受容体１に関して開示される特徴と同様の特徴を示す。
【０１５２】
内部空間２の容積は、複数のセグメント９２１，９２２，９２３，９２４、この特定の場合には４つの四分円によって与えられる。
【０１５３】
セクションのそれぞれは、外側管状壁部分９４４１，９４４２，９４４３，９４４４のそれぞれによって外側管状壁４の１つの部分を与える。セグメントのそれぞれは、内側長尺壁部分９４５１，９４５２，９４５３，９４５４のそれぞれによって内側長尺壁５の１つの部分を与える。
【０１５４】
セグメントのそれぞれは２つの径方向に延びるセグメント壁を有する。一例として、セグメント９２１は２つの径方向に延びるセグメント壁９４１１，９４１２を有する。これらのセグメント壁は、液体およびガスを透過させない。
【０１５５】
第１および第２の閉鎖体が、外側管状壁の第１および第２の外端のそれぞれでセグメントの容積２を画定して閉じ、したがって、受容体の容積２を閉じる。
【０１５６】
セグメントのそれぞれには、各セグメントの内部空間を３つの区画室９８１，９８２，９８３に分ける２つの流体透過仕切り９７１，９７２が更に設けられてもよい。流体透過仕切り９７１，９７２は、内側長尺壁５から外側管状壁４まで延びるとともに、管状軸線９０５の方向と平行な長手方向９４４で第１の閉鎖体から第２の閉鎖体まで延びる。１つの区画室９８２には充填物３が設けられる。２つの区画室９８１，９８３には充填物が設けられない。仕切りは、図３の受容体の仕切りと同様または同一であってもよい。
【０１５７】
受容体９０１は容器９００内に回転可能に装着される。容器は部分的に培養媒体９０３で満たされ、そのため、液面９０４は、随意的に、バイオリアクタ９００の軸線９０５よりも高く上昇しない。受容体９０１は、受容体９０１の長手方向軸線と同一であるこの軸線９０５の周りで回転される。受容体の長手方向軸線は、外側管状壁の長手方向と平行な軸線である。
【０１５８】
区画室９８１，９８３のそれぞれには、内壁９４５１，９４５２，９４５３，９４５４のそれぞれに沿って長手方向スリットなどの適切な開口が設けられる。各外側管状壁部分９４４１，９４４２，９４４３，９４４４のそれぞれには開口が設けられ、あるいは、各外側管状壁部分が、多孔質材料、例えば液体およびガスを透過する材料から形成される。そのような流体透過外側管状壁が部分的に培養媒体９０３で満たされた容器９００内で回転され、それにより、外側管状壁の一部だけが培養媒体９０３中に浸漬されると、外側管状壁を通じて容積内へ流れる培養媒体９０３を区画室内の充填物３に供給することができる。培養媒体９０３の一部は、受容体が容器内で回転するようになっているときに充填物と共に引きずられてもよい。培養媒体９０３は、内側長尺壁の内部空隙９４５０を更に満たしてもよい。開口９９１を通じて、培養媒体９０３は、セクション９８１，９８２に流入し、または該セクションから流出することができ、随意的には隣接するセクション９８２，９８１のそれぞれへ流れることができる。
【０１５９】
図１０および図１０ａ〜１０ｃは、長手方向壁を形成する本体１００２を含むとともにキャップ１００４，１００６の形態を成して終わる受容体１０００の更なる例を示す。キャップ１００４，１００６は、図示のように取り外しできてもよく、また、接続された位置で、任意の流体を本体１００２内に収容するために流体密なシールを形成してもよい。各キャップ１００４，１００６は、培養媒体を受けるための入口または出口を形成する開口１００４ａ，１００６ａを含んでもよい（図１１参照）が、入口および出口をそれぞれ同じキャップに同様に、または本体１００２の長手方向壁に設けることができる。
【０１６０】
少なくとも１つ、図示の場合には一対の流体透過構造体、例えば有孔隔壁１００８，１０１０が、任意の充填物を収容するための区画室１０１２を形成するように設けられる（図１２参照）。各隔壁１００８または１０１０における穿孔は、区画室１０１２内の流体の流れおよび滞留時間を制御するべき形状およびサイズで設けられてもよく、また、隔壁間で同じであってもよく、または異なってもよい。
【０１６１】
充填物は、前述した任意の構造を備えてもよいが、１つの実施形態では、繊維（織り、または不織りのポリエステル系繊維など）、特に不織ＰＥＴ繊維を備えてもよい。充填物は、それが受容体１０００の区画室を完全に占め、したがって、本体１００２の壁の内面および流体透過構造体（例えば隔壁１００８，１０１０）と周方向で接触するような仕方で設けられてもよい。
【０１６２】
図１１は、受容体１０００が回転デバイス１１００と関連付けられてもよいことを示す。デバイス１１００は、受容体１０００を受けて支持するとともに本体の長手方向軸線の周りで回転させるための一対のローラ１１０２を含んでもよい。この場合の受容体１０００には、任意の流体（例えば、培養媒体、または、任意の濯ぎ物質あるいは回収物質）を区画室内に存在する任意の充填物を通じて分配するのに役立つべくローラ１１０２と係合してローラ１１０２により回転されるようになっている略円筒状の本体１００２が設けられてもよい。
【０１６３】
流体を区画室へ供給するための入口１００４ａおよび出口１００６ａと関連して管状コネクタ１０１４，１０１６が設けられてもよい。これは、受容体１０００が静止している間または受容体が回転している間に行なわれてもよい。後者の場合、コネクタ１０１４，１０１６は、例えばスナップ式係合によりもたらされる回転継手を使用することによって、またはベアリングを使用することによって相対回転を可能にする仕方で接続されてもよい。任意の漏れを防止して細胞培養にとって望ましい無菌状態を維持するのに役立つようにＯリングなどのシールが使用されてもよい。
【０１６４】
図１０〜図１２の受容体１０００の１つの利点は、構成の簡略さである。例えば、図示の実施形態において、受容体１０００は、センサ、プローブ、混合器などを含まない。そのような構造を含むことが望ましい場合には、これが可能であり、また、これは、図１３に示されるように、受容体１０００を閉ループでリザーバ１２００と接続することによって達成されてもよい。リザーバ１２００は、循環流体の１つ以上の特性を測定するための任意の数のセンサまたは同様のものを含んでもよく、また、洗浄および殺菌の必要性を避けるために使い捨て容器（可撓性バッグなど）を含んでもよい。流体をループを通じて循環させるために蠕動ポンプ１２０２などのポンプが設けられてもよい。
【０１６５】
ここで、図１４〜図１６を参照して、この開示の更なる態様について説明する。この実施形態において、受容体１３００は、先に詳述した任意の内容にしたがって構成されてもよく（したがって、ローラボトルを形成する）、また、入口１３０２および出口１３０４を含んでもよい。入口および出口１３０２，１３０４のそれぞれは、受容体１３００の回転を可能にする管路に対して流体伝送を妨げない仕方で管路を過度に締め付ける、またはねじることなく接続されてもよく、それにより、受容体が回転される間、受容体１３００へのおよび受容体１３００からの連続した流れを可能にしてもよい。具体的には、管路は、入口１３０２または出口１３０４のそれぞれに接続するための開放端を有するコイル状チューブ１３０６を備えてもよく、また、反対側の端部が任意の流体リザーバと関連してもよい。流体を管路および受容体１３００を通じて移動させるために適したポンプ装置が設けられてもよい。
【０１６６】
図１５および図１６は、回転を可能にするようになっている管路を含む、図１４の受容体の実施形態の１つの想定し得る使用の仕方を示す。具体的には、図１５に示されるように、受容体１３００は、適した回転子（ローラ１３０８など）を使用して、１つ以上の完全回転にわたって時計回りなどの第１の方向に回転されてもよい。管路を締め付けずに可能な回転数は異なり得るが、最低でも２〜３回転は可能なはずであると想定される。受容体１３００は、その後、１つ以上の完全回転にわたって第２の反対の方向に回転されてもよい。より具体的には、回転は、コイル状チューブをその定位置に戻すために第１の方向における回転数にわたってもよく、更に、コイル状チューブが締まり付かない、またはさもなければ流体伝送を妨げない限りにわたって第２の方向で対応する回転数なされてもよい。回転および逆回転が連続的に、または断続的に行なわれてもよく、また、同じことが管路を介した流体の供給および回収にも当てはまる。
【０１６７】
また、図１４に戻って参照すると分かるように、受容体１３００がセンサ１３１０を含む場合、受容体は、検出のために使用される任意のエネルギー源に接続されてもよい。そのような場合、ケーブル１３１２などの任意の伝送ラインが、ねじれ、または締め付けを伴うことなく先に考慮された仕方で相対回転を受け入れるべくコイル状または螺旋状であってもよい。この場合も先と同様に、任意のセンサまたは同様のものを任意の再循環ループ内に配置することが望ましい。これは、それにより、受容体１３００のコストを下げるからである。
【０１６８】
図１６および図１７は、ローラボトルの形態を成す受容体１４００のための提案された構成の他の詳細を示す。例えば、入口１４０２および出口１４０４が共通壁１４００ａに設けられてもよい。入口１４０２は、固定床内の流体透過内側円筒体１４００ｂ内に配置されるチューブと関連付けられてもよく、このチューブは、導入される流体（ガス、液体、または、これらの両方）が入口１４０２を通じて簡単にすぐさま抜け出ないようにするのに役立つ。
【０１６９】
また、図１７は、ロータメーターなどの注入器１４２０を再循環ループ内に配置することによってガスが液体中へ導入されてもよいことも示す。配置は、入口１４０２の直ぐ上流側であってもよい。図１８に示されるように、液体流に関連するガス導入のこの仕方は、好適には、泡立ちの発生を減らして質量輸送速度を向上させるのに役立つ。これは、液体によって分離されるポケット内にガスが残存するからである（図１９参照）。また、図１８は、受容体１４００との直接的な接続のための通気を避けるべく、出口１４０４と関連付けられる伝送ライン１４２２が、図示のようにフィルタ１４２６を介して通気されてもよいリザーバ１４２４に戻ることも示す。
【０１７０】
言うまでもなく、他の要素が受容体およびバイオリアクタに加えられてもよい。一例として、内側長尺壁が長尺な管状の壁、随意的には円筒状の壁であってもよい。内側管状壁の内部空隙は、温度センサ、位置センサ（例えば、回転軸線に対する受容体の方向を規定するため）、光センサ（例えば、細胞培養媒体などの培養媒体の色に関するデータを発生させるため）、ｐＨセンサ、酸素センサ（溶存酸素（ＤＯ）センサなど）、ＣＯ２センサ、アンモニアセンサ、または、細胞バイオマスセンサ（例えば、濁り濃度計）などの１つ以上のセンサを受け入れるために使用されてもよい。そのようなセンサは、付加的に、または随意的に、閉鎖体内または閉鎖体上に配置されてもよい。
【０１７１】
受容体は、新鮮な栄養媒体のかん流、連続付加、および、等しい量の使用済み媒体の引き出しに対応してもよく、それにより、生体内状況に可能な限り近く近似される細胞培養状態の実現を可能にする。かん流細胞培養と例えば酵素グルコースバイオセンサとの組み合わせは、細胞培養のグルコース消費量を連続的に監視できるようにする。
【０１７２】
また、受容体内の媒体および充填物を加熱する、またはそれらの温度を維持するため、加熱ブランケットなどの加熱要素が外壁および随意的には内壁に設けられてもよいことも理解される。
【０１７３】
実施例
例１：充填材料への酸素輸送
外壁と、有孔内壁と、２つの閉鎖体とを有し、一方の閉鎖体がキャップ含むＰＶＣの円筒状の受容体（長さ１２０ｍｍ、内径７５ｍｍ、および、外径９０ｍｍ）に不織ＰＥＴ繊維から構成される６６ｇのキャリア（約５００ｍｌの充填床）が充填された。受容体は３５０ｍｌの水で満たされた。受容体のキャップは、スポンジを伴うシリコンキャップ（Ｓｉｌｉｃｏｎｓｅｎ  培養プラグ，  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｂｉｏｂｌｏｃｋ）によって閉じられた。受容体内へ配置される蛍光ＤＯプローブ（ドイツのレーゲンスブルクにあるＰｒｅｓｅｎｓ）によって酸化吸収速度が測定された（測定は、プローブが液体中にあるときに行なわれた）。受容体のキャップが開放されて、酸素の完全な脱離（０％ＤＯ）まで窒素ガスが受容体へフラッシングされた。受容体がＳｉｌｉｃｏｎｓｅｎ  培養プラグを用いて閉じられ、ボトルがローラステーション上に配置された。プラグのスポンジが空気の流入を可能にした。酸素吸収の速度の後、酸素濃度の増大対時間が測定された。異なる回転速度で実験が行なわれた。２．６０ｒｐｍ、５ｒｐｍ、および、６．６５ｒｐｍにおいて、液体中のＤＯが約６分、５分、および、４分（１３ｈ−１、１６ｈ−１、３８ｈ−１のＫ１・ａに対応する）のそれぞれで０％から７５％まで増大した。
【０１７４】
例２：部分的に充填された受容体における小規模細胞増殖
（９０°の角度を規定する）４つの仕切りによって画定される１３５０ｍｌの内部空間容積を有する、ガラス外壁と、有孔ステンレス鋼内壁と、１つのガラス閉鎖体と、キャップを含む１つのステンレス鋼閉鎖体とを伴う円筒状の受容体（長さ１２０ｍｍ、内径７０ｍｍ、および、外径１３０ｍｍ）が、不織ＰＥＴ繊維から構成される１．３３ｇのキャリアで満たされる充填床の１０ｍｌのセクションを含んだ。受容体のキャップがＳｉｌｉｃｏｎｓｅｎ  培養プラグによって閉じられた。受容体は、殺菌されて、２５０ｍｌの培養媒体（１．８ｇ／Ｌのグルコース、５％のウシ胎仔血清、および、１％の非必須アミノ酸を伴うＭＥＭ）で満たされるとともに、１２．２×１０６ＭＤＢＫ細胞（Ｍａｄｉｎ−Ｄａｒｂｙ  Ｂｏｖｉｎｅ  Ｋｉｄｎｅｙ  Ｃｅｌｌ）（すなわち、１．２×１０６細胞／ｃｍ３の充填床）が接種された。受容体は、３７℃の培養器内で、ローラ（６．５ｒｐｍ）上に配置された。キャップを通じたガス供給は、７日の期間にわたって細胞を増殖させるのに十分であった。５日の培養後、細胞密度が１８．２×１０６細胞／ｃｍ３に達し、媒体が交換された。７日後、細胞密度が４６．０×１０６細胞／ｃｍ３に達した（すなわち、７日で３８．４倍のバイオマス増大）。
【０１７５】
本発明を具現化する受容体の目的を達成するための他の構成は当業者にとって自明である。言うまでもなく、本明細書中では、デバイスの様々な実施形態に関して、好ましい実施形態、特定の構成、および、形態、ならびに、材料について論じてきたが、添付の特許請求の範囲により規定されるこの発明の範囲から逸脱することなく、形態および細部において様々な変更または改良がなされてもよい。例えば、先に与えられた任意の処方は、使用されてもよい手順を単に代表しているにすぎない。機能性がブロック図に加えられ、またはブロック図から削除されてもよく、また、機能ブロック間で動作が置き換えられてもよい。本発明の範囲内で、記載された方法にステップが加えられ、または削除されてもよい。
【図１】
2016504024.tif 000002
【図１Ａ】
2016504024.tif 000003
【図２】
2016504024.tif 000004
【図３】
2016504024.tif 000005
【図３Ａ】
2016504024.tif 000006
【図４Ａ】
2016504024.tif 000007
【図４Ｂ】
2016504024.tif 000008
【図４Ｃ】
2016504024.tif 000009
【図４Ｄ】
2016504024.tif 000010
【図５ａ】
2016504024.tif 000011
【図５ｂ】
2016504024.tif 000012
【図６】
2016504024.tif 000013
【図６Ａ】
2016504024.tif 000014
【図７】
2016504024.tif 000015
【図８Ａ】
2016504024.tif 000016
【図８Ｂ】
2016504024.tif 000017
【図８Ｃ】
2016504024.tif 000018
【図９】
2016504024.tif 000019
【図１０】
2016504024.tif 000020
【図１０Ａ】
2016504024.tif 000021
【図１０Ｂ】
2016504024.tif 000022
【図１０Ｃ】
2016504024.tif 000023
【図１１】
2016504024.tif 000024
【図１２】
2016504024.tif 000025
【図１３】
2016504024.tif 000026
【図１４】
2016504024.tif 000027
【図１５】
2016504024.tif 000028
【図１６】
2016504024.tif 000029
【図１７】
2016504024.tif 000030
【図１８】
2016504024.tif 000031
【図１９】
2016504024.tif 000032
【国際調査報告】
2016504024.tif 000033
2016504024.tif 000034
2016504024.tif 000035
2016504024.tif 000036