(57)【要約】  細胞を培養するための細胞培養装置および方法は、細胞を培養するための袋を含む。この袋は、細胞培養条件を調節するために、折り畳まれたり、広げられたりする。袋が折り畳まれているときに、細胞を培養するためのセグメント化された密封チャンバが形成される。袋が広げられると、それらのセグメントは開かれて、サブチャンバの領域の間の流体を交換することができる。
2012501176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞を培養する方法であって、
培地および細胞を、細胞培養袋の柔軟な主要培養チャンバに導入し、
前記袋を折り畳んで、前記主要培養チャンバから第１と第２のサブチャンバを形成し、
前記第１と第２のサブチャンバ内の前記細胞を培養する、
各工程を有してなる方法。
【請求項２】
前記主要培養チャンバをそれ自体の上に折り畳んで、前記第１と第２のサブチャンバを形成した後に、前記袋を９０度回転させる工程をさらに含み、前記袋が、第１の表面および隣接する垂直な第２の表面を有する筐体内に配置され、前記袋を９０度回転させる工程が、前記筐体を、前記第１の表面上で置かれる位置から、前記第２の表面上で置かれる位置まで回転させる工程を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１のサブチャンバが、前記主要培養チャンバの第１の壁の内面の一部分が該主要培養チャンバの対向する第２の壁の内面の一部分と接触している湾曲領域で前記第２のサブチャンバから流体密封されており、前記方法が、前記第１のサブチャンバの領域と前記第２のサブチャンバの領域の間で流体を流せるように、前記湾曲領域において、前記第１の壁の一部分を前記第２の壁に対して動かす工程をさらに含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
細胞培養装置において、
筐体と、
細胞を培養するための袋であって、該袋が、主要細胞培養チャンバを形成し、該袋の第１の部分に対して該袋の第２の部分が折り畳まれ、それによって、前記主要細胞培養チャンバが第１と第２のサブチャンバに分割されるように前記筐体内に配置され、前記袋の第１の部分が前記第１のサブチャンバを形成し、前記袋の第２の部分が前記第２のサブチャンバを形成し、前記袋が、前記第１と第２の部分の間に湾曲部分を含み、該袋の湾曲部分が第１の壁と対向する第２の壁を含み、前記第１の壁の一部分が、前記第２の壁と接触して前記第１のサブチャンバを前記第２のサブチャンバを流体密封する位置から、前記第２の壁から離れて、細胞培養流体が前記第１と第２のサブチャンバの間で流れることができる位置まで、前記第２の壁の一部分に対して動かすことができるものである袋と、
前記湾曲部分の前記第１の壁の一部分を、前記第２の壁の一部分から引っ張って、流体を前記第１と第２のサブチャンバの間で流すことのできるように構成された引張部材と、
を有してなる細胞培養装置。
【請求項５】
細胞培養装置において、
筐体と、
細胞を培養するための袋であって、該袋が、主要細胞培養チャンバを形成し、該袋の第１の部分に対して該袋の第２の部分が折り畳まれたり広げられたりされるように前記筐体内に配置され、前記袋が十分に折り畳まれたときに、（ｉ）前記主要細胞培養チャンバが、前記袋の前記第１の部分から形成された第１のサブチャンバおよび前記袋の第２の部分から形成された第２のサブチャンバに密封分割され、（ｉｉ）前記袋が、該袋の前記第１と第２の部分の間に配置された湾曲領域を含むものである袋と、
前記袋の湾曲領域に合わせられた旋回要素であって、旋回により、前記袋が折り畳まれたり、広げられたりするように構成された旋回要素と、
を備えた細胞培養装置。
【発明の詳細な説明】
【優先権の主張】
【０００１】
本出願は、２００８年８月２７日に出願された米国特許出願第１２／１９９３５７号の恩恵を主張するものである。この文献とそこに述べられた任意の出版物、特許、または特許文献の全開示が引用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、細胞を培養するための装置に関し、より詳しくは、柔軟な袋型の容器などの、可変容積の流体を収容できる装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、小規模から大規模への細胞培養の拡張が容易に可能であり、操作と製造が容易であり、使い捨ての廃物体積を著しく減少させる装置は、市販されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
拡張可能な袋を含む現行のシステムにより、小規模から大規模への培養の拡張が可能である。しかしながら、規模が増加するにつれて、細胞に酸素を送ることがより難しくなり、しばしば、揺動や散布(sparging)が必要である。大容積では、揺動により、細胞に剪断および発泡の問題が生じるかもしれない。
【０００５】
袋内で増殖させられる細胞に関する別の認知された問題は、袋の特定のセグメントにおいて捻れ、流れを止め、細胞を培地とガス交換から隔離する傾向である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに記載された装置および方法の多くは、袋型の細胞培養装置に生じ得る、捻れと流れの停止を利用する。細胞培養袋は、袋の主要チャンバを、培養のための別個のサブチャンバに密封するのに十分に折り畳まれるか、または細胞培養培地または他の流体が別個のサブチャンバの領域間で流動できるように十分に広げられるであろう。
【０００７】
様々な実施の形態において、細胞を培養する方法は、（ｉ）培地と細胞を、細胞培養袋の柔軟な主要培養チャンバに導入し、（ｉｉ）この袋を折り畳んで、主要チャンバから第１と第２のサブチャンバを形成し、（ｉｉｉ）この第１と第２のサブチャンバ内で細胞を培養する各工程を有してなる。
【０００８】
様々な実施の形態において、細胞培養装置は、筐体および細胞を培養するための袋を備えている。この袋は、主要な細胞培養チャンバを形成し、袋の第２の部分が袋の第１の部分に対して折り畳まれ、それによって、主要チャンバが第１と第２のサブチャンバに分割されるように筐体内に配置される。袋の第１の部分は第１のサブチャンバを形成し、袋の第２の部分は第２のサブチャンバを形成する。この袋はさらに、第１と第２の部分の間に湾曲部分を含む。袋の湾曲部分は、第１の壁および対向する第２の壁を備えている。第１の壁の一部は、第２の壁の一部に対して、第１のサブチャンバを第２のサブチャンバから流体密封する、第２の壁に接触した位置から、細胞培養流体が第１と第２のサブチャンバの間で流動できる、第２の壁から離れた位置まで可動性である。
【０００９】
様々な実施の形態において、細胞培養装置は、筐体、細胞を培養するための袋、および旋回要素を備えている。この袋は、主要な細胞培養チャンバを形成し、袋の第１の部分に対して袋の第２の部分が折り畳まれたり、広げられたりするような筐体内に配置されている。袋が十分に折り畳まれたときに、（ｉ）主要チャンバは、袋の第１の部分から形成された第１のサブチャンバおよび袋の第２の部分から形成された第２のサブチャンバに分割され、（ｉｉ）袋は、袋の第１と第２の部分の間に配置された湾曲部分を備える。旋回要素は、袋の湾曲部分と合わせられる。旋回要素を旋回させることにより、袋が折り畳まれたり広げられたりする。
【００１０】
様々な実施の形態において、袋内の細胞培養培地と袋の外部の環境との間のガス交換を促進するために、気管要素が使用される。そのような気管要素を使用することにより、多くの環境において、従来の培養装置に必要とされることの多い揺動、散布、または撹拌の必要性をなくすことができる。
【００１１】
ここに記載された装置により、培養中の細胞が増殖するときに、追加の細胞培養培地を袋に導入できるように十分に広げることによりセグメント化を緩和することによって、培養が容易かつ簡単に拡張されるであろう。ここに記載した装置の別の潜在的な利点は、いくつかの実施の形態において、筐体および他の構成部材が再利用可能であるので、培養期間の終わりでの、構成材料の廃棄の減少に関する。さらに、撹拌容器に対して、製造の複雑さが著しく低減されるであろう。ここに記載された様々な実施の形態のこれらと他の利点は、添付の図面と共に読んだときに、以下の詳細な説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】細胞培養袋の縦断面図
【図１Ｂ】細胞培養袋の縦断面図
【図１Ｃ】細胞培養袋の縦断面図
【図１Ｄ】細胞培養袋の一部分の縦断面図
【図１Ｅ】細胞培養袋の一部分の縦断面図
【図２】Ａ）からＣ）は細胞培養袋の縦断面図
【図３】細胞培養袋と気管部材の縦断面図
【図４】細胞培養袋と気管部材の縦断面図
【図５Ａ】細胞培養装置の側面図であり、図６Ｂに関しては平面図
【図５Ｂ】細胞培養装置の側面図であり、図６Ｂに関しては平面図
【図６Ａ】細胞培養装置の斜視図
【図６Ｂ】細胞培養装置の斜視図
【図７】引張部材の縦断面図
【図８Ａ】広げられたパネルと細胞培養袋の平面図
【図８Ｂ】広げられたパネルと細胞培養袋の平面図
【図８Ｃ】ある程度折り畳まれたパネルの側面図
【図８Ｄ】完全に折り畳まれたパネルの側面図
【図８Ｅ】広げられたパネルと細胞培養袋の平面図
【図８Ｆ】広げられたパネルと細胞培養袋の平面図
【図９Ａ】軸間に挟まれた細胞培養袋の分解平面図
【図９Ｂ】軸間に挟まれた細胞培養袋の平面図
【図１０Ａ】軸間に挟まれた細胞培養袋の分解側面図
【図１０Ｂ】軸間に挟まれた細胞培養袋の側面図
【図１１Ａ】軸の周りに配置された細胞培養袋が入れられる装置の側面断面図
【図１１Ｂ】軸の周りに配置された細胞培養袋が入れられる装置の側面断面図
【図１１Ｃ】軸の周りに配置された細胞培養袋が入れられる装置の側面断面図
【図１２Ａ】軸の周りに配置された細胞培養袋が入れられる図１１Ａ〜Ｃの装置の俯瞰図
【図１２Ｂ】軸の周りに配置された細胞培養袋が入れられる図１１Ａ〜Ｃの装置の俯瞰図
【図１３】図１２Ａ〜Ｂに示された装置の構成部材の正面図
【図１４】膜を含む細胞培養袋の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面は必ずしも一定の縮尺で描かれていない。図面に使用された同様の番号は、同様の部材、工程などを称する。しかしながら、所定の図面における部材を称するためのある番号の使用は、同じ番号が付された別の図面における部材を制限することは意図されていないのが理解されよう。その上、部材を称するための異なる番号の使用は、異なる番号の部材が同じまたは同様であり得ないことを示すことを意図していない。
【００１４】
以下の詳細な説明において、その一部を形成し、装置、システムおよび方法のいくつかの特定の実施の形態が実例として示されている添付の図面を参照する。他の実施の形態が考えられ、本開示の範囲または精神から逸脱せずに実施されるであろうことが理解されよう。したがって、以下の詳細な説明は、制限を意図するものと解釈すべきではない。
【００１５】
ここに使用される全ての科学用語と技術用語は、別記しない限り、当該技術分野において一般に使用されている意味を有する。ここに提供された定義は、ここに頻繁に使用される特定の用語の理解を容易にするためであり、本開示の範囲を制限することを意味するものではない。
【００１６】
本明細書および添付の特許請求の範囲に使用されるように、単数形は、内容が明らかにそうではないと示していない限り、複数の対象物を有する実施の形態も包含する。本明細書および添付の特許請求の範囲に使用されるように、「または」は、内容が明らかにそうではないと示していない限り、「および／または」を含む意味で一般に用いられる。
【００１７】
ここに用いたように、「有する」、「持つ」、「含む」、「含んでいる」、「からなる」、「から構成される」などは、無制限の意味で用いられ、一般に、「含むが、それに限られない」ことを意味する。
【００１８】
「上部」、「下部」、「左側」、「右側」、「上方」、「下方」、および他の方向や方位などのここに参照される任意の方向は、図面の参照において明白さのためにここに記載されており、実際の装置またはシステムまたはその装置またはシステムの使用を制限するものではない。ここに記載された装置またはシステムは、数多くの方向と方位で使用してよい。
【００１９】
本開示には、特に、細胞培養袋の折り畳んだり広げたりできる細胞培養装置が記載される。袋が折り畳まれると、細胞を培養するためのセグメント化された密封チャンバが形成される。袋が広げられると、それらのセグメントは開けられて、サブチャンバの複数の領域間で流体を交換することが可能になる。
【００２０】
図１Ａ〜Ｅを参照すると、細胞培養袋の縦断面図が示されている。図１Ａに示されるように、袋１０が、細胞を培養するための主要チャンバ２１を形成する。チャンバ２１の容積は、可変であり、チャンバ２１内の細胞培養培地の体積に応じて、変わることができる。袋１０は、第１の壁３１および対向する第２の壁３３を備えている。第１の壁３１は内面３５と外面を有し、第２の壁３３は内面３７と外面を有する。図１Ｂにおいて、図１Ａの袋１０の第２の部分１２は、袋の第１の部分１１の上に折り畳まれ、袋の第１の部分１１と第２の部分１２の間に湾曲部分１３を形成する。第２の部分１２は、主要チャンバが第１と第２のサブチャンバ２３，２５に分割されるように、袋の第１の部分１１の上に折り畳まれている。第１と第２のサブチャンバ２３，２５は、湾曲部分１３における閉塞によって、互いから流体密封されるであろう。湾曲部分１３は滑らかな湾曲として示されているが、その湾曲は、急なものであっても、角張っていてもよいことが理解されよう。湾曲部分１３は、第１と第２のサブチャンバ２３，２５の間の可逆的な流体シールを提供する任意の構造の形状であってよい。図１Ｃに示されるように、湾曲部分１３の第１の壁の一部分は、第２の壁に対して引っ張られるか動かされて、細胞培養培地が、第１のサブチャンバ２３の領域と第２のサブチャンバ２５の領域の間で流動することができるであろう。図１Ｄおよび１Ｅは、それぞれ、図１Ｂおよび１Ｃに示された湾曲部分１３の拡大図である。図１Ｄ〜Ｅに示されるように、袋の第１の壁３１は、第１の壁３１の内面３５の一部分が第２の壁３３の内面３７の一部部に極めて近接しているまたは接触している密封位置（図１Ｄ参照）から、第１の壁３１の内面３５と第２の壁３３の内面３７の間に十分な空間が設けられて、細胞培養培地が第１のサブチャンバ２３の領域と第２のサブチャンバ２５の領域の間で流動できる開放位置へと移動できる。
【００２１】
ここで、図２Ａ〜Ｃを参照すると、第１のサブチャンバ２３を第２のサブチャンバ２５に対して密封し開放するための代わりの機構が示されている。図２Ａに示された袋１０は、図１Ａに示された袋１０と同じであり、主要チャンバ２１、第１の壁３１および対向する第２の壁３３を備えている。第１の壁３１は内面３５と外面を有し、第２の壁３３は内面３７と外面を有する。図２Ｂに示されるように、袋１０の第２の部分１２は袋の第１の部分１１の上に折り畳まれて、袋の第１の部分１１と第２の部分１２の間に湾曲部分１３を形成している。図２Ｂにおいて、この袋は、主要チャンバ２１を第１と第２のサブチャンバに分割するほど十分な程度までそれ自体に折り畳まれていない。図２Ｃに示されるように、袋１０の第１の部分をそれ自体にさらに折り畳むことにより、湾曲部分１３で第２の壁の内面の一部分に第１の壁の内面の一部分が接触しているために、主要チャンバにより、互いから流体密封された第１と第２のサブチャンバ２３，２５が形成される。図示されるように、袋は、密封するか、または流体を第１のサブチャンバ２３の領域と第２のサブチャンバ２５の領域の間に流動させるように、折り畳まれたり開かれたりする。
【００２２】
ここに記載された袋１０は、膨張式パウチ、嚢、袋、管などの、細胞を培養するための任意の適切な形状に形成してよい。袋１０は、ヒートシール、レーザ溶着、接着剤の塗布、または膨張式袋の製造の当該技術分野に公知任意の他の方法によって、フイルムから形成してもよい。袋１０の壁または壁の部分は、壁を横切って気体を十分に移行させられる厚さを有する。所望の厚さは、壁が形成される材料に応じて様々であってよいことが理解されよう。例として、壁または壁を形成するフイルムは、約０．０２ミリメートルと約０．８ミリメートルの間であってよい。袋を密封または形成する前に、一旦形成されたら細胞が培養される材料の部分を処理または被覆することが望ましいであろう。あるいは、袋１０は、形成された後に処理されてもよい。その処理または被覆により、細胞の培養が促進されるであろう。処理は、プラズマ放電、コロナ放電、ガスプラズマ放電、イオン衝撃、電離放射線、および高強度紫外線を含む当該技術分野に公知のいくつの方法により行ってもよい。被覆は、印刷、噴霧、凝縮、放射エネルギー、イオン化技法または浸漬を含む当該技術分野に公知のいくつの適切な方法によって導入しても差し支えない。次いで、その被覆は、共有または非共有結合部位のいずれを提供してもよい。そのような部位（例えば、成長または接着を促進するタンパク質）を使用して、細胞培養部材などの部分を結合させても差し支えない。さらに、被覆（例えば、ポリリシン）を用いて、細胞の結合を向上させてもよい。
【００２３】
袋１０は、細胞を培養するのに適したどのような材料から製造されてもよい。様々な実施の形態において、袋１０は、袋１０内で培養される細胞の目視検査が可能なように光学的に透明な材料から形成される。袋１０が、細胞が培養されているときに、袋を横切ってガス交換を可能にするようにガス透過性であることが好ましい。袋１０を形成するのに使用してよい光学的に透明なガス透過性材料の例としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、エチレン酢酸ビニル、ポリスルホン、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または適合性フルオロポリマー、シリコーンゴムまたはコポリマー、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、またはポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、もしくはこれらの材料の組合せが挙げられる。
【００２４】
ここに記載されたような袋１０は、任意の適切な体積の細胞培養培地および細胞を保持するように構成されるであろう。例えば、所定の袋は、約１００ミリリットル以下を保持するように構成し、他の袋は約１０００リットルより多くを保持するように構成してよい。様々な実施の形態において、袋は、約０．１ｍｌ／ｃｍ2と約０．５ｍｌ／ｃｍ2の間の容積まで膨張可能である。例えば、袋は、約０．２ｍｌ／ｃｍ2と約０．３ｍｌ／ｃｍ2の間の容積まで膨張可能であってよい。
【００２５】
ここで、図３を参照すると、袋の第２の部分１２が袋の第１の部分１１の上に折り畳まれ、第１と第２のサブチャンバ２３，２５を形成しているのが示されている。気管要素４０が、袋の第１の部分１１と、第１の部分１１の上に折り畳まれた第２の部分１２の間に配置されている。気管要素４０は、袋１０を横切るガス交換のための空隙を形成するように構成されている。チャンバまたはサブチャンバ２３，２５内の細胞培養培地中のそのようなガスを、袋１０の外部のガスと交換して、チャンバまたはサブチャンバ２３，２５内に所望の培養条件を維持してもよい。気管要素４０は、袋１０の両側に配置されて（例えば、袋１０は２つの気管要素４０の間に配されている）、袋１０と接触する空隙の表面積を増加させることが好ましい。しかしながら、意図する細胞培養の目的のために、袋１０を横切る空気が十分に交換されれば、気管要素４０は袋１０の一方の側のみに配置されても、または気管要素４０を使用しなくてもよい。気管要素４０は、うね、隆起、溝などを有する板または織物メッシュなどの任意の適切な形態をとってもよい。そのような気管要素４０は、高分子材料などのほぼ任意の適切な材料から成形されても、または他の様式で形成されてもよい。適切な高分子材料の例としては、ポリスチレン、ポリカーボネート、エチレン酢酸ビニル、ポリスルホン、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または適合性フルオロポリマー、シリコーンゴムまたはコポリマー、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、またはポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、もしくはこれらの材料の組合せが挙げられる。いくつかの実施の形態において、気管要素４０は、ポリエステル、ポリアミドなどの適切な高分子材料から形成されたメッシュのストッキングである。
【００２６】
図４に示されるように、袋１０は、細胞を培養するための２つより多くのサブチャンバ２３，２５，２７，２９を形成するために、複数回それ自体の上に折り畳まれてもよい。サブチャンバ２３，２５，２７，２９について空気流とガス交換を可能にするために、気管要素４０，４０’，４０”を、それ自体に折り畳まれる袋の各部分の間に配置してよい。気管要素４０は、袋１０から形成されても、もしくは袋１０に貼り付けられてもまたは接着されてもよい。
【００２７】
ここで図５Ａ〜Ｂを参照すると、細胞を培養するための装置１００が示されている。この装置１００は、筐体１１０およびこの筐体内に配置され、各々が互いから流体封止された多数のサブチャンバ２００を形成するように多数回それ自体の上に折り畳まれた袋１０を備えている（図５Ａ）。この装置１００はさらに、流体が、湾曲部分１３，１３’，１３”により分離された隣接するサブチャンバ２００の間で流動できるようにするために、湾曲部分１３，１３’，１３”において袋１０の壁の一部分を対向する壁に対して引っ張るように構成され、配置された引張部材１２０，１２０’を備えている（図５Ｂ）。引張部材は、湾曲部分１３，１３’，１３”において袋１０の壁に近接して位置する１つ（１２０）またはそれより多く（１２０’）の末端部分１２５，１２５’，１２５”を有するであろう。例えば、末端部分１２５，１２５’，１２５”は、湾曲部分１３，１３’，１３”の壁と接触していても、もしくは引張部材１２０，１２０’の末端部分１２５，１２５’，１２５”を通って延在する管腔を通じて引かれる真空により、湾曲部分１３，１３’，１３”における壁が対向する壁に対して動いて流体が流れることができるのに十分に近くに配置されていてもよい。様々な実施の形態において、末端部分１２５，１２５’，１２５”は、湾曲部分１３，１３’，１３”の壁に結合または貼り付けられている。例えば、末端部分１２５，１２５’，１２５”は、壁に接着されていても、または保持されて係合されていてもよい。図７に示されたような、以下により詳しく記載されている、他の実施の形態において、引張部材１２０，１２０’は、管腔を通じて真空に引かれて、湾曲部分１３，１３’，１３”における壁を対向する壁に対して動かすように、末端部分１２５，１２５’，１２５”を通じて延在する管腔を備えてもよい。図５Ａ〜Ｂに示されるように、引張部材１２０，１２０’は、袋１０の壁が引っ張られるように筐体内で可動性であってよい。あるいは、末端部分１２０，１２０’が、引っ張られるべき壁から離れて位置しており、真空または引張部材１２０，１２０’の管腔に挿入された他の要素を使用して、袋１０の壁を引っ張ってもよい。
【００２８】
様々な実施の形態において、引張部材１２０，１２０’は、湾曲部分１３，１３’，１３”における壁に対して押し付けられて、隣接するサブチャンバ２００の密封を促進してもよい。しかしながら、多くの袋１０について、袋１０をそれ自体の上に折り畳むことによって、十分なシールを形成することができる。
【００２９】
図５Ａ〜Ｂに示された実施の形態において、装置は、引張部材１２０，１２０’のアーム上に配置された気管要素４０，４０’，４０”，４０”’を備えている。様々な実施の形態において、気管要素４０，４０’，４０”，４０”’は引張部材１２０，１２０’から形成される。数多くの実施の形態において、気管要素４０，４０’，４０”，４０”’は引張部材１２０，１２０’に結合されているか、または貼り付けられている。もちろん、気管要素は、別個の要素であっても、もしくは袋１０に結合されているか、または貼り付けられていてもよい。引張部材１２０，１２０’の片側にしか示されていないが、気管要素４０，４０’，４０”，４０”’は、引張部材１２０，１２０’のアームの上面と下面の両方に配置されていてもよい。
【００３０】
様々な実施の形態において、袋１０は使い捨てであり、筐体１１０または引張部材１２０，１２０’は再利用できる。交換用袋１０は、筐体内に配置され、図５Ａ〜Ｂに示されるように、引張部材１２０，１２０’の周りに組み入れられるであろう。引張部材１２０，１２０’は、可動性であれば、図５Ｂに示された位置まで動かされて、交換用袋の筐体１１０中への挿入が容易になるであろう。交換用袋の挿入後、引張部材１２０，１２０’は、可動性であれば、図５Ａに示された位置まで動かされ、引張部材１２０，１２０’の末端部分１２５，１２５’，１２５”が、必要に応じて、湾曲部分１３，１３’，１３”にある袋１０の壁に結合されるまたは貼り付けられるであろう。引張部材１２０，１２０’は、どのような適切な機構により動かされてもよい。例えば、引張部材１２０，１２０’は、空気圧機構スライドシステムなどにより、手作業で動かされてもよい。
【００３１】
筐体１１０および引張部材１２０，１２０’は、ステンレス鋼、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、エチレン酢酸ビニル、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または適合性フルオロポリマー、シリコーンゴムまたはコポリマー、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）等、もしくはそれらの組合せなどの任意の適切な材料から製造されてもよい。筐体１１０または引張部材１２０，１２０’が再利用を意図している場合には、筐体１１０または引張部材１２０，１２０’は、何回もの繰返しの洗浄または高圧蒸気殺菌に耐えられる材料から製造されることが好ましい。一般に、筐体１１０は、十分な剛性を維持するのに十分に厚いべきである。例えば、筐体１１０は、約１ミリメートルと約２．５ミリメートルまたはそれ以上の間の厚さを有してよい。筐体１１０は任意の適切な寸法を有してよく、その寸法は袋１０の容積容量に応じるであろう。ある実施の形態において、筐体１１０の寸法は可変である（例えば、図１１および１２参照のこと）。
【００３２】
図５Ａ〜Ｂに示されるように、袋１０は、袋１０から細胞培養培地または他の培地を導入または取り出すための１つ以上のポート１３０，１３０’を備えている。ポート１３０，１３０’は、例えば、ヒートシールまたはＲＦ溶着などの、任意の適切な機構により、袋１０と流体密封されてよい。図５Ａ〜Ｂに示されるような、いくつかの実施の形態において、袋１０は２つのポート１３０，１３０’を備えている。複数のポートを備えることにより、通気または圧力の平衡を可能にすることによって、袋１０の充填と空にすることを容易にできる。袋１０に培地が加えられるまたはそこから除去されるときに、ポート１３０，１３０’を密封するために、キャップ、隔膜、弁など（図示せず）を使用してもよい。ある実施の形態において、ポート１３０，１３０’は筐体１１０の一部を形成し、袋は、例えば、ねじ込みのための相補的なネジ山、クイック・ロック・コネクタ(quick lock connector)などの接続具により、筐体のポートと密封接続されるように構成されたポートを備えている。
【００３３】
依然として図５Ａ〜Ｂを参照し、さらに図６Ａ〜Ｂを参照すると、培養流体または細胞を、ポート１３０，１３０’を通じて袋１０に導入することができ、その間、流体は、隣接するサブチャンバ２００の複数の領域の間を流動することができる（図５Ｂ）。様々な実施の形態において、装置１００が筐体１１０の第１の表面１１４上に置かれている間に、培養流体または細胞が袋１０に導入される（図５Ａ〜Ｂを上から見た図と考える場合、図６Ｂの向きは図５Ａ〜Ｂの向きに対応する）。袋１０中への流体の導入後、流体（例えば、細胞培養培地および細胞）は、引張力を開放してサブチャンバ２００の密封を可能にする前に、袋１０の全体に渡り均一に分布するであろう。このようにして、各サブチャンバ２００は、ほぼ等しい量の細胞培養培地および細胞を収容するであろう。さらに、装置１００が、「直立」（図６Ａ）ではなく「側面」（図６Ｂ）にある間に袋１０に流体を導入することによって、静水圧力により、サブチャンバ２００の不均一な充填に関する問題が減少する。次いで、細胞を培養するために、装置１００は、第１の表面１１４と隣接しかつ垂直な第２の表面１１２で置かれるように９０度回転してよい（図６Ａ：図５Ａ〜Ｂを側面図と考えた場合、図６Ａの向きは図５Ａ〜Ｂの向きに対応する）。
【００３４】
筐体１１０の図６Ａにおける側面（図６Ｂにおける上面）が閉じられているものとして示されているが、その表面は、筐体の外部の気体と培養袋内の気体とが気管要素に沿って自由に交換できるように、完全にまたはある程度、開いていてもよい。あるいは、筐体１１０内の気体環境を制御するために、気体の入口および出口ラインが連結される開口部（図示せず）が側面に形成されていてもよい。
【００３５】
ここで図７を参照すると、引張部材１２０の縦断面が示されている。図示された引張部材１２０は、近接端部と末端部分１２５および近接端部から末端部分１２５まで引張部材１２０を通って延在する管腔１２８を有する。サブチャンバ間の湾曲部分にある袋の壁が、引張部材１２０の末端部分１２５に向かって吸い込まれ、または末端部分１２５にくっついて、流体がサブチャンバ間で流動できるように（例えば、図１および図５に関して上述したように）、管腔１２８の近接末端に真空ポンプを動作可能に取り付けてもよい。あるいは、管腔１２８内で摺動可能に配置された別個の要素（図示せず）が、管腔１２８から伸長可能であり、これを使用して、袋の壁と係合し、引っ張ってもよい。引張部材が可動性ではない場合（例えば、図５Ｂに示されたような構成に影響的に配置されている）、そのような構成が望ましいであろう。
【００３６】
ここで図８Ａ〜Ｄを参照すると、袋１０が、折り畳み式パネル８００の間に編み込まれている（図８Ａ）か、または折り畳み式パネル２００上に重ねられている（図８Ｂ）。図示された実施の形態における隣接するパネル２００は、ヒンジなどの旋回要素２１０により連結されている。パネル２００は、例えば、図２に示されているように、袋１０のサブチャンバを密封したり開放したりできるように、折り畳まれたり、広げられたりする。袋１０は、パネル２００上にゆるく置かれていても、もしくは１つ以上のパネル２００に結合されまたは貼り付けられてもよい。
【００３７】
図８Ｃ〜Ｄに示された実施の形態において、交互の内／外の曲げ方向で折り畳まれている。旋回要素２１０が、そのような折り畳み方向を与えるように構成されていてよい。もちろん、パネル２００は任意の適切な様式で折り畳まれてよい。様々な実施の形態（図示せず）において、パネル２００は、分かれており、ヒンジを使用せずに適切な様式で折り畳まれてもよい。パネル２００および袋１０は、筐体（図示せず）内に配置されてもよい。
【００３８】
ここで図８Ｅ〜Ｆを参照するが、これらの図は、図８Ａ〜Ｂにおける旋回要素の中央部分またはスピンドルが図８Ｅ〜Ｆにはないということを除いて、図８Ａ〜Ｂと実質的に同じである。図８Ｅ〜Ｆにおいて、ヒンジ２１０’および２１０”は、一緒になって、袋１０が折り畳まれたときに湾曲する袋１０の一部分に合わせられた旋回要素を形成する。
【００３９】
ここで図９Ａ〜Ｂを参照すると、たくさんのパネル上に置かれる袋１０の分解平面図（Ａ）および平面図（Ｂ）が示されている。図８Ａ〜Ｂにおけるように、隣接するパネル２００は、ヒンジ２１０により接続されており、袋１０のサブチャンバを密封または開放するように適切な様式で折り畳まれたり、広げられたりしてよい。パネル２００は、パネル２００上に配置された袋１０の表面に沿って空気が流れ、袋１０の細胞培養チャンバと袋１０の外部の環境との間で気体が交換できるようにする気管領域２４０を含む。この気管領域２４０は、パネル２００に結合されたまたは接着された気管要素であってもよい。あるいは、気管領域２４０は、例えば、成形または熱成形によって、パネル２００から形成されてもよい。気管領域２４０は、パネル２００の上面の一部分を占めるものとして示されているが、気管領域２４０が、パネル２００の上面の全てまたは実質的に全てを占めてもよいことが理解されよう。パネル２００の下面（図示せず）も気管領域を含んでもよい。図９Ｂに示された実施の形態において、袋１０は、パネル２００上に、気管領域と接触して配置されており、別個の柔軟な気管部材４０が袋１０上に配置されている。
【００４０】
パネル２００および旋回要素２１０はどのような適切な材料から製造されてもよい。例えば、パネル２００および旋回要素２１０は、ステンレス鋼、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、エチレン酢酸ビニル、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または適合性フルオロポリマー、シリコーンゴムまたはコポリマー、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）等、もしくはそれらの組合せから製造されていてよい。
【００４１】
ここで図１０Ａ〜Ｂを参照すると、スピンドル３００の間に交互配置された袋１０の分解側面図（Ａ）および側面図（Ｂ）が示されている。袋１０は、高分子繊維メッシュなどの、柔軟な気管要素４０，４０’の間に配置されている。いくつかの実施の形態において、袋１０はメッシュのストッキング内に配置されており、これは、袋を取り囲む気管要素として働く。袋１０は、袋１０内の細胞培養チャンバへのアクセスを与えるためのポート１３０，１３０’を備えている。この袋１０または気管要素４０，４０’は、１つ以上のスピンドル３００に結合されていても、貼り付けられていてもよい。袋１０は、例えば、図２に関して記載したように、隣接するサブチャンバを密封または開放するためにスピンドル３００の周りで折り畳まれたり、広げられたりしてよい。このスピンドルは、ステンレス鋼、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、エチレン酢酸ビニル、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または適合性フルオロポリマー、シリコーンゴムまたはコポリマー、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）等、もしくはそれらの組合せなどの、任意の適切な剤利用のものであってよい。
【００４２】
ここで図１１Ａ〜Ｃを参照すると、スピンドルの周りに配置された袋が入れられる装置１００の断面側面図が示されている。装置１００は、伸縮自在の伸縮ブーム式側壁４００、および下壁４５０と上壁４６０を備えている。下壁４５０と上壁４６０は、ホイール４１０を維持し、案内するためのレール（図示せず）を備えている。ホイール４１０は、スピンドルの挿入部を収納するように構成されていてもよい。アコーディオン式に伸縮する折り畳み式構造が、伸縮ブーム式側壁４００の間に配置されている。この構造は、ヒンジ４２０などのたくさんの旋回要素を備え、そのうちの少なくともいくつかが、スピンドルの挿入部、およびヒンジ４２０に旋回式に取り付けられた横桟(rail)４３０を収容するように構成されている。横桟４３０の内のいくつかは、ホイール４１０に旋回式に取り付けられている。側壁４００が折り畳まれると（図１１Ａを図１１Ｂと、または図１１Ｂを図１１Ｃと比べる）、ホイールは、上壁４６０と下壁４５０のレール（図示せず）内を外向きに動き、アコーディオン式構造が折り畳まれる。装置１００の構成部材は、任意の適切な材料から製造されていてよい。例えば、ホイール４１０、横桟４３０、旋回要素４２０、伸縮ブーム式側壁４００、下壁４５０、および上壁４６０は、ステンレス鋼、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、エチレン酢酸ビニル、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリメチルペンテン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または適合性フルオロポリマー、シリコーンゴムまたはコポリマー、ポリ（スチレン−ブタジエン−スチレン）等、もしくはそれらの組合せから製造されていてよい。側壁４００、およびそれゆえアコーディオン式構造は、手動で、または空気圧式などの機械機構により、広げられたり、折り畳まれたりしてよく、水平または垂直に伸びるように配置されてもよい。
【００４３】
ここで図１２Ａ〜Ｂを参照すると、スピンドル３００の周りに袋１０が配置されている、図１１Ａおよび１１Ｃに示された装置の俯瞰図が示されている。スピンドル３００は、旋回要素４２０に挿入されたか、または他の様式で動作可能に結合または接続されている。伸縮ブーム式側壁４００が折り畳まれまたは収縮されると（図１２Ａを図１２Ｂと比べる）、袋１０が折り畳まれ、隣接するサブチャンバが互いから流体密封される。伸縮ブーム式側壁４００が伸ばされると、例えば、図２に関して記載されたように、袋１０が広げられ、袋１０の隣接するサブチャンバの領域間で流体が流れることができる。
【００４４】
図１１〜１２はたった１つのアコーディオン式の伸縮自在な折り畳み式構造のみを示しているが、装置１００は、スピンドル３００の両側にそのような構造を備えてもよく、ここで、スピンドル３００は、そのような構造のヒンジ４２０またはホイール４１０に両側で挿入されるか、または他の様式で取り付けられてよい。例えば、図１３を参照すると、スピンドル３００が、左右のアコーディオン式構造両方のヒンジ４２０およびホイール４１０に挿入されているのが示されている。
【００４５】
ここに記載された細胞培養装置は、粘着細胞培養および浮遊細胞培養などの、任意のタイプの細胞を培養するために使用してもよい。図示されていないが、透析膜またはＴｒａｎｓｗｅｌｌ（登録商標）タイプの膜を袋内に含ませて、生体分子産生、共培養などのために２つの区画またはサブチャンバにその袋を分割してもよい。例えば、図１４を参照すると、図１Ａに示された袋と類似の袋１０の縦断面が示されている。図１４に示された袋１０は、袋１０内に配置された半透膜５００を備えている。この半透膜５００は、袋１０により形成された主要チャンバを第１と第２の区画に分割している。一方の区画は細胞培養のために使用してよいのに対し、他方の区画は、（ｉ）共培養に、（ｉｉ）培養した細胞により産生される生体分子を得るため、（ｉｉｉ）無血清細胞培養培地を収容するため（例えば、細胞培養区画が血清含有培地を収容するのに対し）などに使用してよい。任意の適切な半透膜を使用してよい。そのような膜は当業者に容易に入手できる。膜５００は、所定の特徴を有する分子を選択的に横断させるように構成されていてもよい。例えば、膜５００は、特定の分子量または分子サイズの範囲を有する分子を第１の区画から第２の区画に拡散させる一方で、その特定の範囲外の分子量または分子サイズの範囲を有する分子のそのような拡散を防ぐように構成されていてもよい。図示されていないが、別個のポートを使用して、第１と第２の区画のそれぞれにアクセスしてもよいことが理解されよう。
【００４６】
この開示の大半は、様々なサブチャンバ内の実質的に等しい体積の培地中における細胞の培養を記載してきたが、細胞は、等しくない体積の培地内で培養しても、または１つ以上のサブチャンバ内で培養され、かつ１つ以上の他のサブチャンバ内で培養されなくてもよい。一度で袋全体が使用されるか否か、または細胞の培養に袋の一部のみが使用されるか否かは、袋のセグメント化が特定の折り畳みでいかにきつく維持されているかに依存するであろう。
【００４７】
それゆえ、細胞培養装置および方法の実施の形態が開示されている。当業者には、ここに記載された細胞培養装置および方法は、開示されたのも以外の実施の形態で実施しても差し支えないことが理解されよう。開示された実施の形態は、制限ではなく、説明の目的で提示されている。
【符号の説明】
【００４８】
１０    袋
２１    主要チャンバ
２３    第１のサブチャンバ
２５    第２のサブチャンバ
３１    第１の壁
３３    第２の壁
１００    細胞培養装置
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
2012501176.tif 000020
【図８Ｆ】
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【図９Ａ】
2012501176.tif 000022
【図９Ｂ】
2012501176.tif 000023
【図１０Ａ】
2012501176.tif 000024
【図１０Ｂ】
2012501176.tif 000025
【図１１Ａ】
2012501176.tif 000026
【図１１Ｂ】
2012501176.tif 000027
【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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