JP6727617B2 - バイオリアクターから廃棄物を収集するための装置、方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、バイオリアクター細胞培養物から廃棄物を収集するための装置、方法及びシステムに関する。本発明は、哺乳動物細胞培養用途の細胞生成において特に有用であることが分かっている。

バイオリアクターは通常、増殖を促進するのに最適な温度及び条件下で、細胞を培養するために使用されている。バイオリアクターの例としては、Ｘｕｒｉ（商標）Ｗ５（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社）と、Ｘｕｒｉ（商標）Ｗ２５（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社）と、ＷＡＶＥ Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ（商標）（ＧＥ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社）と、撹拌タンクバイオリアクターとが挙げられる。液体増殖培地は、増殖、拡大及び／又は分化を促進するのに必要な栄養素、糖及び増殖因子を細胞に供給することによって、細胞を育成するためによく使用されている。細胞が増殖し、かつ分裂するときにこれらの栄養素を利用し、多くの場合、細胞毒性を有する可能性のある代謝産物を排出する。そのため、使用済み又は廃棄培地を除去した後、細胞に新鮮な培地を与えて、これらの増殖及び拡大を促進し続けなければならない。

この廃棄培地の除去及び／又は処分に関しては、多くの場合、廃棄培地をデカントするために細胞培養物を開けなければならず、このために、浮遊微生物からの潜在的汚染にこの培養物を曝露することになるので、問題が生じる可能性がある。ひとたび収集されると、液体廃棄物は処分される前に、通常オートクレーブ処理によって滅菌されなければならない。この滅菌プロセスには時間がかかり、多大な労力を要する。或いは、液体廃棄物を凝固させて、その後焼却によって処分することができる。

通常の細胞培養システムは３つの主要な液体貯蔵要素、すなわち内部で細胞を培養する細胞バッグと、新鮮な培地を貯蔵し、かつこれを細胞バッグに供給する培地バッグと、使用済みの培地及び廃棄物を細胞バッグから収集する廃棄バッグとを備える。培養プロセス中に、廃棄バッグを数回取り外して交換することが必要となる可能性があり、ここで細胞培養物を浮遊微生物に曝露し、かつ最終細胞生成物を汚染の危険にさらしてしまう。次いでこの廃棄物は、処分前のオートクレーブ処理又は液体凝固のために、別の容器にデカントされる。

処理を容易にするために、ゲル化剤を使用して液体廃棄物を固体形態に変化させる方法は、当技術分野で公知である。例えば、米国特許第５８０７２３０号明細書では、血液及び体液の流出による手術室テーブルの汚染を最小限に抑えるための廃棄物処理装置が開示されている。これらのバッグは、その後の処分を容易にするために、廃棄物を凝固させるゲル化剤を含む可能性がある。

米国特許出願公開第２００５／４５５９７２号明細書では、小袋内に配置されているか、パッチとしてバッグに付着もしくは接着されているか、又は結晶としての形態をとる吸収材料を含む処分廃棄バッグが提供されている。

英国特許出願公開第２３５１４４２号明細書（Ｓｍｉｔｈ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社）では、入口から流入した廃棄物を固形物質に変化させることができる吸収材料を備える胸部排液バッグについて記載されている。英国特許出願公開第２３５１４４２号明細書では、バッグの幅にわたって延在し、かつバッグの壁に間隔を置いて溶接されているフラップとしての内部部材が提供されている。この部材がレバー様の動きをもって動作することにより、液体は吸収材料に向かって移動し、そこで凝固する。この部材は、次いで入口に向かって戻ろうとする固形物質の動きを阻止する。しかしながら、壁をバッグに溶接するために別途溶接が必要となるため、この胸部排液バッグの製造が煩雑となり、かつ費用がかかる。

欧州特許第１７３６１８３号明細書（ＶａｃＳａｘ社）では、内部でバイオリアクターの廃棄バッグからの液体をデカントする可撓性本体を備える医療用吸引処理システムについて記載されている。しかしながら、そのようなシステムにおいてデカントするプロセスは多大な時間を要し、またこのシステムを購入する場合、別途コストが発生する。その上、この処理システムの本体は空間効率的ではない。しかしながら、ＶａｃＳａｘを使用しない場合、廃棄バッグ内の廃液をオートクレーブ処理する必要が生じる。

このようなＶａｃＳａｘ処理システムを焼却する前に、廃棄物を凝固させることを目的として、吸収材料をこのシステム内に付加的に配置することができる。適切な吸収材料を、例えばＶａｃＳａｘ社（http://www.vacsax.co.uk/index.php/products/-PreGel Gelling Agent）から別途購入し、かつこれをシステム内に配置することができるが、或いは吸収材料を含む処理システムをここで入手することもできる。

したがって、細胞培養分野では、最終細胞生成物が汚染される危険性を最小限に抑える廃棄物の収集及び処分を費用効率良く、かつ有効に行う方法を提供するような装置、方法及びシステムが必要とされている。本発明はこれらの課題に対処し、また製造及び使用が容易であり、かつバイオリアクターからの廃棄物の収集、凝固及びその後の処分をさらに可能にする装置、方法及びシステムを提供する。

欧州特許第２１４１２２６号明細書

本発明の第１の実施態様によれば、外壁及び内部を包囲する内壁と、互いに流体連通する第１及び第２のチャンバに内部を分割する横断壁とを備え、第１のチャンバは、バイオリアクターに接続可能な入口を備え、第２のチャンバは、液体をゲルに変化させることができる吸収材料を備え、横断壁は、吸収材料又はゲルによって入口が閉塞してしまうのを防止するために、入口の上方に延在する、バイオリアクター廃棄バッグが提供される。

本明細書で使用する「ゲル」という用語は、半固体コロイド懸濁液及びゼリーを含むことが意図されている。

一実施形態では、横断壁は、バッグの高さの半分を超えて延在している。好ましくは、横断壁は、バッグの高さの４分の３まで延在している。

別の実施形態では、バッグは、バイオリアクターに接続可能なコネクタ線をさらに備える。このようなコネクタ線は、生物学的に不活性かつ滅菌可能でなければならない。

別の実施形態では、コネクタ線は、バイオリアクターに接続可能なルアーロックをさらに備え、これはバイオリアクターへの滅菌接続が可能となっている。

一実施形態では、入口は、コネクタ線に接続可能な単一のポートコネクタを有する。このポートコネクタは、テルモ（株）から入手できる機器（ＴＳＣＤ（登録商標）ＩＩ滅菌チューブ溶接機）（http://www.terumobct.com/location/emea/products-and-services/Pages/TSCD-II.aspx）などの滅菌溶接機を使用して、コネクタ線への滅菌接続を容易にしている。

別の実施形態では、コネクタ線は、滅菌可能な８分の１インチの臨床グレードのｃフレックスプラスチック製、又は滅菌可能かつ生物学的に不活性であるポリ塩化ビニル製であってもよい。

別の実施形態では、バッグは、バッグの内部と外部との間で滅菌ガスの交換を可能にするための細菌フィルタを備える。このようなフィルタを使用することにより、微生物によるバイオリアクターへの侵入及び汚染の危険性を軽減し、かつ過剰ガスを放出することができる。

一実施形態では、吸収材料はバッグの基部に配置されている。

別の実施形態では、吸収材料は超吸収性ポリマーである。ポリアクリル酸ナトリウムは、廃液を吸収する超吸収性ポリマーとして最も一般的であるが、他の非限定的な例としては、ポリアクリルアミドコポリマー、エチレン無水マレイン酸コポリマーと、架橋カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールコポリマー、架橋ポリエチレンオキサイド、及びポリアクリルニトリルのデンプングラフトコポリマーが挙げられる。

別の実施形態では、吸収材料は結晶としてサシェ内に、パッチ上に、又は第２のチャンバの内壁に含浸される形態で設けられている。サシェ又はパッチが使用される場合、膜は容易に溶解可能となっている。

一実施形態では、外壁及び／又は内壁は、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル及びエチレンビニルアルコールからなる群から選択される材料で構成されている。

別の実施形態では、バッグは、例えばガンマ線によって滅菌可能となっている。

別の実施形態では、バッグは、使いやすさを提供するハンドルを備える。

本発明の第２の実施態様によれば、バイオリアクターから廃棄バッグ内に廃棄培地を収集する方法であって、本廃棄バッグは、
外壁及び内部を包囲する内壁と、
互いに流体連通する第１及び第２のチャンバに内部を分割する横断壁とを備え、
第１のチャンバは、バイオリアクターに接続可能な入口を備え、
第２のチャンバは、液体をゲルに変化させることができる吸収材料を備え、
横断壁は、吸収材料によって入口が閉塞してしまうのを防止するために、入口（８）の上方に延在し、
方法は、バイオリアクターから廃棄バッグ内に廃棄培地を収集するステップと、培地をゲルに変化させるステップとを含む、方法が提供される。

一実施形態では、本方法は、バッグを廃棄するステップをさらに含み、これにより、材料を別の廃棄物容器に移す必要性が軽減される。

本発明の第３の実施態様によれば、本明細書に記載されている、バイオリアクターから廃棄培地を収集するためのバッグの使用が提供される。

本発明の第４の実施態様によれば、先に記載されている、バイオリアクターに接続されたバッグを備えるシステムが提供される。

バイオリアクター廃棄バッグ、その使用方法及びシステムが備えるステップは、微生物、植物、ウイルス及び動物細胞のような培養物中で増殖可能な任意の生体細胞に使用することができる。特に、哺乳動物細胞と、好ましくはヒト細胞とに使用できる。本発明で使用される可能性のある哺乳動物細胞としては、赤血球（赤血球）、白血球（白血球と、リンパ球と、顆粒球と、単球とを含む）、血小板（血小板）、及び幹細胞（例えば、胚性、成人性、人工多能性及び造血性幹細胞）などの血液細胞が挙げられるが、これらに限定されない。

本発明によるバイオリアクター廃棄バッグの概略正面斜視図である。 廃棄培地の流れる方向を強調表示している形態の、図１のバイオリアクター廃棄バッグの概略正面斜視図である。 本発明によるシステムの概略図である。

図１では、廃棄培地を廃棄バッグ（１）に放出する前の、バイオリアクター（図示せず）に接続された本発明のバッグ（１）を示している。長方形の廃棄バッグ（１）は外壁（２）と内壁（３）とから構成され、これらはポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル又はエチレンビニルアルコールのような、任意の適切な不活性かつ滅菌可能なポリマー製であってもよい。バッグの内部（４）は、横断壁（５）によって第１のチャンバ（６）及び第２のチャンバ（７）に分割されており、これらのチャンバ（６、７）は相互に流体連通している。第１のチャンバ（６）は、単一のポートコネクタ（１２）を介してコネクタ線（１０）に接続された入口（８）を有し、かつオス型ルアーロック（１１）のようなロックチップを介して接続されたバイオリアクター（図示せず）から、廃液を収容している。コネクタ線（１０）は、臨床グレードのｃフレックスプラスチック又はポリ塩化ビニルのような不活性ポリマー製であってもよい。示された実施例では、第２のチャンバ（７）は、吸収材料（９）を含む可溶性包装を有するサシェ（１５）を含み、この吸収材料（９）は液体廃棄物を吸収し、かつその後の直接焼却のために、これを凝固させている。適切な吸収材料の例としては、ＶａｃＳａｘ社（http://www.vacsax.co.uk/index.php/products/）から入手可能なＰｒｅＧｅｌゲル化剤が挙げられる。

横断内壁（５）は、バッグ（１）の基部（１４）から上方に上昇し、かつバッグ（１）の高さの約４分の３まで延在し、２つのチャンバを画成している。横断内壁（５）は、横断内壁（５）自身に向かって一方向に、かつ液体が凝固してゲルとなる場所である、第２の（７）チャンバの吸収材料（９）を含むサシェ（１５）に向かって、液体の流れを指向させることを目的としている。横断内壁（５）はまた、隔壁として作用するときに、ゲルによって入口（８）が閉塞されるのを防止するように設計されている。細菌フィルタのようなガス通気孔／フィルタ（１３）により、ガス交換が可能となり、かつ微生物汚染が防止されている。バイオリアクターの隣でバッグ（１）を持ち運び、かつ使いやすく吊り下げるためのハンドル（１６）が設けられている。

バッグ（１）は、５リットル（５Ｌ）の液体廃棄物を収容するように設計されていてもよく、また他のバッグは、これより多量かつ少量の、例えば１リットルから２５リットル（１〜２５Ｌ）の容量を収容することができる。

図２では、図１のバッグ（１）にバイオリアクター（図示せず）から進入する廃棄培地の流れを示している。矢印（２０）は、バイオリアクターからバッグ（１）内に廃棄培地が流れる方向を示している。

横断壁（５）は、バッグ（１）の基部（１４）から上方に上昇し、示された実施形態では、バッグの高さの約４分の３まで延在し、これによって内部（４）を２つのチャンバ（６、７）に分割している。横断壁（５）は、入口（８）からの液体の流れが横断壁（５）を越え、かつ第２のチャンバ（７）の吸収材料（図１の特徴部分（９））に向かうようにガイドしている（矢印（２０）によって示されているように）。通常ポリビニルアルコールなどの可溶性材料製となっているバッグの基部（１４）に配置された吸収材料のサシェ（図１の特徴部分１５及び９）は、廃棄培地と接触すると溶解して吸収材料（図１の特徴部分（９））を放出し、この吸収材料は、次いで培地と反応してゲルを形成する。

ゲルは、図において１つの層（２１）として示されている。

横断壁（５）はまた、隔壁として作用するときに、ゲル（２１）又は粒子材料が逆流して、入口（８）を閉塞してしまうのを防止するように設計されている。

このようにして、バイオリアクターからの廃棄物を廃棄バッグ内で直接凝固させてゲルを形成し、その後、焼却によりこれを処分することができる。

図３では、図１の廃棄バッグ（１）がポンプユニット（４０）を介してバイオリアクター（６０）に取り付けられている形態の、本発明によるシステムを示している。供給線（５０）は、細胞培地を培地バッグ（３０）からバイオリアクター（６０）に送る一方、コネクタ線（１０）はバイオリアクター（６０）から廃棄物を採取し、かつこれを廃棄バッグ（１）に送っている。バイオリアクターは、細胞の増殖を促進することを目的として、バイオリアクターを撹拌するために任意に使用されてもよい基部（７０）上に支持されている。

本発明の好ましい例示的な実施形態が記載されているが、当業者であれば、本発明が記載された実施形態以外によっても実施され得、これらが説明の目的にのみ提示されたものであって、限定するものではないことを理解する。本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (17)

1. バイオリアクターからの廃棄培地を収集するために用いられる廃棄バッグ（１）であって、
   外壁（２）及び内部（４）を包囲する内壁（３）と、
   内部（４）を、互いに流体連通する第１のチャンバ（６）と第２のチャンバ（７）とに分割する横断壁（５）と
   を備えており、
   第１のチャンバ（６）がバイオリアクター（６０）に接続可能な入口（８）を備え、
   第２のチャンバ（７）が前記廃棄培地をゲル（２１）に変化させることができる吸収材料（９）を備え、
   横断壁（５）は、吸収材料（９）又はゲル（２１）によって入口（８）が閉塞してしまうのを防止するために、前記廃棄バッグ（１）の基部（１４）から入口（８）の上方に延在して、前記入口（８）からの前記廃棄培地の流れを第２のチャンバ（７）の前記吸収材料（９）にガイドする、バッグ（１）。
2. 横断壁（５）は、バッグ（１）の高さの半分を超えて延在している、請求項１に記載のバッグ（１）。
3. バイオリアクター（６０）に接続可能なコネクタ線（１０）をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載のバッグ（１）。
4. コネクタ線（１０）は、バイオリアクター（６０）に接続可能なルアーロック（１１）をさらに備える、請求項３に記載のバッグ（１）。
5. 入口（８）は、コネクタ線（１０）に接続可能な単一のポートコネクタ（１２）を有する、請求項３又は請求項４に記載のバッグ（１）。
6. コネクタ線（１０）は、臨床グレードのｃフレックスプラスチック製又はポリ塩化ビニル製であってもよい、請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のバッグ（１）。
7. バッグ（１）の内部（４）と外部との間で滅菌ガスの交換を可能にするための細菌フィルタ（１３）をさらに備える、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のバッグ（１）。
8. 吸収材料（９）はバッグ（１）の基部（１４）に配置されている、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のバッグ（１）。
9. 吸収材料（９）は吸収性ポリマーである、請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のバッグ（１）。
10. 吸収材料（９）は結晶としてサシェ（１５）内に、又はパッチ上に設けられている、請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のバッグ（１）。
11. 外壁（２）及び／又は内壁（３）が、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル及びエチレンビニルアルコールからなる群から選択される材料で構成されている、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のバッグ（１）。
12. 滅菌可能である、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のバッグ（１）。
13. ハンドル（１６）をさらに備える、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のバッグ（１）。
14. バイオリアクター（６０）から廃棄培地を廃棄バッグ（１）に収集する方法であって、前記廃棄バッグ（１）が、
    外壁（２）及び内部（４）を包囲する内壁（３）と、
    内部（４）を、互いに流体連通する第１のチャンバ（６）と第２のチャンバ（７）とに分割する横断壁（５）と
    を備えており、
    第１のチャンバ（６）がバイオリアクター（６０）に接続可能な入口（８）を備え、
    第２のチャンバ（７）が液体をゲル（２１）に変化させることができる吸収材料（９）を備え、
    横断壁（５）が、吸収材料（９）又はゲル（２１）によって入口（８）が閉塞してしまうのを防止するために、前記廃棄バッグ（１）の基部（１４）から入口（８）の上方に延在し、
    当該方法が、バイオリアクター（６０）から廃棄バッグ（１）内に廃棄培地を収集するステップと、培地をゲル（２１）に変化させるステップとを含む、方法。
15. バッグ（１）を廃棄するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. バイオリアクター（６０）から廃棄培地を収集するための、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のバッグ（１）の使用。
17. バイオリアクター（６０）に接続された、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のバッグ（１）を備えるシステム。