JP4272850B2

JP4272850B2 - ヒト細胞・組織培養システム

Info

Publication number: JP4272850B2
Application number: JP2002175238A
Authority: JP
Inventors: 典也大野; 喜久雄平澤; 匡延服部
Original assignee: Jikei University School of Medicine
Current assignee: Jikei University School of Medicine
Priority date: 2002-06-17
Filing date: 2002-06-17
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2022-06-17
Also published as: US20030232429A1; JP2004016094A; US7241616B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒト細胞・組織培養システムに関し、このシステムを保持する細胞・組織培養装置（CO₂インキュベーター）に関する。本発明は、ヒトの組織又は細胞を培養するにあたり、個体の混入（コンタミネーション）のリスクを防ぎ、取り違え（ミックスアップ）を排除するための簡便なる手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
組織培養装置（CO₂インキュベーター）を使用して、ヒト細胞を始め哺乳動物細胞等の組織培養がさかんに行われている。そして、ヒトの細胞或は組織の自己移植の本格化に伴い、心筋細胞、樹状細胞、造血幹細胞、神経幹細胞等のヒト由来細胞の培養が行われつつある。各細胞は、組織培養用装置（CO₂インキュベーター）で増殖され、クリーンベンチで加工され利用に供されるが、この培養は極めて厳しい規制下におかれている。つまり、一人の患者の細胞は一つの部屋で処置することの要求がなされたり、或は必ず２人の作業員による手技が義務付けられたりしている。これらは、培養と加工に際しての、細胞間夾雑を防ぐためである。しかし、これら規制は実際の病院等で実施しようとすると、大規模な施設の建設を必要とし実務を極めて煩雑化し、細胞培養ひいては自己細胞を産生し、移植することを極めて困難な状況になさしめている。
【０００３】
【解決すべき課題】
本発明は、上記の現状に鑑み、ヒトの細胞等の自己移植のための細胞培養を簡便に安全に達成するための誤作業の可能性を極力少なくした、システム及び装置を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、「１．複数のセル（培養器）を含むヒト細胞・組織培養装置であって、該ヒト細胞・組織培養装置は、１）〜３）の調節機能：１）各セルは個別の個体（ヒト）由来の細胞又は組織を無菌的に格納・培養可能であり、培養中の細胞又は組織の個体識別（アイデンティフィケーション）が可能である；２）各セル（各室）は個別のキーに対応する検出器を有し、この検出器の応答により各セル（室）の開閉扉の開閉が可能となるが、この一つのセルの検出器の応答により他のセルの検出器の機能が連動して遮断され、結果として他のセルの開閉が不可能となる；および、３）セル（室）のキーに対応する検出器は、キーを抜いても他のセルの検出器の機能が遮断されうる調節機能：が担持されることを特徴とする、ヒト細胞・組織培養装置。２．ヒト由来の細胞又は組織をセルから取り出し、クリーンベンチでの処置に際し、クリーンベンチでの他のセルの開閉扉の開閉の制御を可能とし、及び、個々のキーを認識する検出器を有する一つ以上のセルを設置したクリーンベンチを含む、請求項１に記載のヒト細胞・組織培養装置。」からなる。
【０００５】
【発明の実施の態様】
ヒト細胞・組織培養とは、ヒトの組織、臓器、リンパ細胞、受精卵、樹状細胞、又は樹状細胞と腫瘍細胞との融合細胞等を分離して、フラスコやシャーレ等の培養容器にて、細胞を増殖させる方法である。通常培養フラスコ、シャーレにはヒト由来細胞のほか、メディウム液（培地）とヒトまたは牛胎児血清などを入れて細胞の増殖を行う。培養の条件としては、温度37℃、CO₂濃度5％（所望により窒素3％）、湿度過飽和が一般的である。細胞・組織培養装置（CO₂インキュベーター）は、培養条件環境を維持するため開発された装置であり、例えば温度は、細胞が生理的に必要な増殖条件である。CO₂濃度は、細胞が増殖に必要な培養液のpHを安定に維持することを目的にしている。培養液中の水素イオン濃度を調整するため、炭酸水素ナトリウム（NaHCO₃）を添加することで、2NaHCO₃⇔Na₂CO₃+H₂O+CO₂となる。CO₂が放出されると、Na₂CO₃濃度が増し培養液中のpHは7.4以上となり、細胞の培養にとって障害となる。これを防止するために細胞・組織培養装置（CO₂インキュベーター）にCO₂ガスを供給することでNa₂CO₃はNaHCO₃に戻り、培養液中のpHは7.1から7.4にて平衡化することが可能となる。
【０００６】
ヒト細胞・組織の培養シャーレ等の蓋は、培養装置内のCO₂ガスを培養フラスコに供給するために閉めずに空気の出入りがあるよう、緩めておく必要がある。この時培養フラスコよりメディウムの水分が蒸発することで、培地の塩濃度が変わり細胞培養環境に著しい影響をおよぼす。この乾燥を防ぐ目的で、細胞・組織培養装置（CO₂インキュベーター）の内部を加湿する必要がある。通常の加湿方法は、細胞・組織培養装置（CO₂インキュベーター）内のバットに水を入れ自然蒸発にて培養装置内を過飽和状態にするのが一般的である。また、細胞・組織培養装置（CO₂インキュベーター）へは、エアーの循環も必要である。
【０００７】
本発明では上記のような細胞培養器を１個体の細胞培養用の培養器（セル一室）としてとらえる。細胞の培養は一つの培養器（セル）内では１個体についてしか実施できない。これは法律で規制されている。そのためセルは通常複数個が縦横に並べられ、あたかも箱型ロッカーの設置された状態に置かれる（図１）。セルは各々が上記のガス補充等の培養環境調節機能が個別に担持される。調節機能は、中央管理システムで行ってもよいし、個別管理でもよい。
【０００８】
各セルでは個別のヒト由来の細胞又は組織が無菌的に格納・培養される。そして、培養中の細胞又は組織は、個体識別（アイデンティフィケーション）が可能である。同定はコンピュータと連動して制御されても良いが、簡便にはマニュアル方式でもよい。本発明の特徴は、複数のセルが管理下にある細胞・組織培養システムにおいて、各セルは固有の個別のキーに対応する検出器を有している。キーは個体識別がコンピュータ又はマニュアル制御下で行われている。特定の細胞の加工に際し、特定の細胞が格納・培養されているセルの開閉が必要となる。この開閉はキーにより制御される。キーは各個別のセルに対応して開閉制御が達成される。各セルには各キーに応答可能な検出器が設置されている。この検出器の応答により各セルの開閉扉の開閉が可能となる。
【０００９】
この一つのセルの検出器の応答により、当該開閉扉が開閉可能となると管理支配下にある他のセルの全ての検出器の機能が連動して遮断され、結果として他のセルの開閉が不可能になる。
【００１０】
特定セルの特定キーに対応する検出器は、当該キーを抜いても他のセルの検出器の機能が遮断されうる調節機能が担持することも可能である。これは、セルから細胞を取り出し、クリーンベンチ等で無菌的に細胞を加工する際に、クリーンベンチの個体識別を維持させるために、特定キーを特定セルから抜き、クリーンベンチに設置された検出器によって該キーを検出・クリーンベンチの制御使用を可能とするためである。このため、クリーンベンチにも、キーの個体識別を可能とする検出器を設置することが本発明の好ましいシステム態様である。
【００１１】
本発明のキーは電気キー、磁気キー、光学キー等が好ましいが特に限定されるものではない。しかし、ヒトの細胞培養を考慮すると装置内を電流が流れることは好ましくないこと、簡便さ、確実さ等を考慮すると電気キーが最適でる。検出器は、このキーのタイプに応じて電気検出器、磁気検出器、光学検出器等が設置される。
【００１２】
本発明のキーシステムによるセルの総合管理手段は、システムとして装置に設置され有用で確実なヒト細胞・組織培養システム機能を保持する細胞・組織培養装置を提供する。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、下記の実施例は本発明についての具体的認識を得る一助とみなすべきものであり、本発明の範囲は下記の実施例により何ら限定されるものではない。
【００１４】
【実施例１】
セル集合体
図１は、本発明の複数のセルを一括管理する実際の状態を示す正面図である。図中、各セルの上部には個体の同定及び培養条件監視のためのモニターが設置されている。そして、各セルの右下部にはキーボックスである検出器が設置されている。
【００１５】
【実施例２】
図２、３は、インターロック制御の回路図を示し、１つの鍵を右に回してONになり、該当のソレノイドが可動してロッドを外扉の孔からはずれ、その該当培養器は扉を開閉できる。その時、他の5台の培養器のキースイッチの操作は無効になるような制御回路をシーケンサーに書き込む。従って、他の５台の培養器は外扉を開くことができなくなる。図４はシーケンサー制御回路を示す。例えば入力リレーX000に入力（キースイッチ１ON）でONとなり、そして制御リレーM2〜M6がすべてOFF（キースイッチ2-6がOFF)であるとき、M1はONになる。以下各キースイッチがONになるとM1〜M6の各該当制御リレーがONになる。各制御リレーM2〜M6がすべてOFFの時にだけキースイッチ1がONになると制御リレーM1はONになる。各出力リレー（Y000-Y005)は、M1がONでY000がONとなり外扉は開錠する。以下各制御リレー（M2-M6)がONになると該当の培養器外扉は開錠する。
【００１６】
図中各記号の意味は以下である。
1〜6は、各セルを意味する。
X0〜X7：シーケンサー入力記号を意味し、例えばX0はCO₂培養器１のキースイッチを制御する。X0のキーを押すことで、CO₂培養器１のキースイッチがオンとなる。以下同様で、X6,X7は予備である。なお、図中数字は３桁で1は001と表すこともある。他も同様。
Y0〜Y7：シーケンサー出力記号を意味し、例えばY0はCO₂培養器１のロック・ソレノイドで、S1に出力操作される。これにより、CO₂培養器１がロック状態になる。
COM：シーケンサー入力記号を意味し、入力側共通端子である。
COM0〜COM3：シーケンサー出力記号を意味し、出力側共通端子0-3である。
ZRST：まとめてリレー（Y0-Y5）をリセットされる機能をもつ。電源ONの時に念のためリセットしておく。
M8002：特殊リレーを意味し、シーケンサーに電源が入ると一瞬ONになるリレーである。
M8000：特殊リレーを意味し、シーケンサーに電源が入るとONになるリレーである。
【記１】

：ON（ａ）接点を意味し、各リレー（X/Y/Mに各々に指定可能)に電源がはいった時にONになる接点である。
【記２】

：OFF(ｂ）接点を意味し、各リレー（X/Y/Mに各々に指定可能)に電源がはいった時にOFFになる接点である。
+24：直流24Vサービス電源の＋端子を意味する。
L：シーケンサー電源接続端子を意味する。
N：シーケンサー電源接続端子を意味する。
(このLとN端子間にAC100V-240Vの任意の電圧で稼働する)
シーケンサー：制御回路専用のコンピューターで所定の方法（記号）で書き込むとその通り制御可能である。
SQ:株式会社ヒラサワで付けたシーケンサー略字記号（Sequencerの略）である。
FXOS−14MR：三菱電機製シーケンサーの方式名である。
DC.24V：直流24Ｖを意味する。
+24V：直流24Ｖの+側を意味する。
S1〜S6：ソレノイド1〜6（ソレノイドとは電磁コイルによってロッド(電磁石の心棒が電磁力でスプリングに抗して可動する電気部品)を意味する。この出力リレーで各CO₂培養器が開錠される。
LE30-13：ダキゲン製ソレノイドの型式名を意味する。
KS1〜KS6：キースイッチ1〜6（キースイッチとはキー(鍵)によってON/OFFする電気スイッチ）を意味する。
S-187−90−E-1：ダキゲン製キースイッチの型式名を意味する。
P1〜P6：信号灯1〜6（信号灯:ソレノイドに電源印加時に点灯する）を意味する。
S(W)：交流電源の片相の記号（通称=Sで表示） Wは白色被覆線
R(R)：交流電源のもう一方の片相の記号（通称=Rで表示） Rは赤色被覆線
E：アース（接地）：端子記号
MC1〜6：メタルコンセント1〜6（メタルコンセントとは金属製で一般にネジキャップではずれないように固定可能のコード接続用の電気部品）
NCS-1604RP：七星科学研究所製のメタルコンセント型式名
【発明の効果】
本発明は、極めて効率的に極めて簡便にヒト細胞・組織の個別管理・個別培養を可能とする実用的な手段を提供でき、ヒト細胞・組織培養の実用上に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】セルの集合体を示す。
【図２】配線図を示す。
【図３】配線図を示す。
【図４】シーケンス回路図を示す。
【記号の説明】
1〜6：各セル
X0〜X7：シーケンサー入力記号
Y0〜Y7：シーケンサー出力記号
COM：シーケンサー入力記号
ZRST：まとめてリレー（Y0-Y5）をリセットされる機能
M8002：特殊リレー
M8000：特殊リレー
【記１】

：ON（ａ）接点
【記２】

：OFF(ｂ）接点
+24：直流24Vサービス電源の＋端子
L：シーケンサー電源接続端子
N：シーケンサー電源接続端子
SQ:株式会社ヒラサワで付けたシーケンサー略字記号
FXOS−14MR：三菱電機製シーケンサーの方式名
DC.24V：直流24Ｖ
+24V：直流24Ｖの+側
S1〜S6：ソレノイド1〜6
LE30-13：ダキゲン製ソレノイドの型式名
KS1〜KS6：キースイッチ1〜6
S-187−90−E-1：ダキゲン製キースイッチの型式名
P1〜P6：信号灯1〜6
S(W)：交流電源の片相の記号
R(R)：交流電源のもう一方の片相の記号
E：アース（接地）：端子記号
MC1〜6：メタルコンセント1〜6
NCS-1604RP：七星科学研究所製のメタルコンセント型式名

Claims

複数のセル（培養器）を含むヒト細胞・組織培養装置であって、該ヒト細胞・組織培養装置は、１）〜３）の調節機能：
１）各セルは個別の個体（ヒト）由来の細胞又は組織を無菌的に格納・培養可能であり、培養中の細胞又は組織の個体識別（アイデンティフィケーション）が可能である；
２）各セル（各室）は個別のキーに対応する検出器を有し、この検出器の応答により各セル（室）の開閉扉の開閉が可能となるが、この一つのセルの検出器の応答により他のセルの検出器の機能が連動して遮断され、結果として他のセルの開閉が不可能となる；および、
３）セル（室）のキーに対応する検出器は、キーを抜いても他のセルの検出器の機能が遮断されうる調節機能：
が担持されることを特徴とする、ヒト細胞・組織培養装置。
ヒト由来の細胞又は組織をセルから取り出し、クリーンベンチでの処置に際し、クリーンベンチでの他のセルの開閉扉の開閉の制御を可能とし、及び、個々のキーを認識する検出器を有する一つ以上のセルを設置したクリーンベンチを含む、請求項１に記載のヒト細胞・組織培養装置。