JPH11507229A - 生物細胞を維持及び培養に使用するポータブルカセット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 細胞を外部環境にさらすことなく、携帯用カセット内の生体外で生物細胞を受け入れ、維持および培養するための装置および方法が開示される。携帯用カセットは、カセットに成長させる細胞を初めに接種し、細胞を細胞培養室内で所定のパターンで（例えば、均一に）分布させるプロセッサ装置と共に使用される。その後、携帯用カセットは、細胞がもっともよく増殖するように、細胞培養室を恒温培養する培養基装置と共に使用される。その後、該プロセッサ装置が携帯用カセットから増殖した細胞を採集するために使用される。どちらの装置も、カセットの無菌システムを妨げることなく、細胞培養プロセスの諸段階を通じて携帯用カセットの条件を調節するよう構成されている。さらに、カセットに関連するアップデート可能なメモリ装置が、細胞培養プロセスのさまざまな段階でカセットとその条件に関する重要な情報を記録する。こうした情報は、後の記録目的と、何らかの装置の故障や重大な警報状態が生じた場合細胞培養プロセスの再開を促進する目的とのために有用である。

Description

【発明の詳細な説明】 生物細胞を維持し培養するための装置および方法 発明の背景 １．序説 本発明は、生体外で生物細胞を維持し培養するための装置に関し、より詳細に は、外部環境に対して閉じた無菌システムを保守しながら、携帯用カセット内で 細胞を維持し培養するこの種の装置に関する。 多くの医学的疾患が現在、移植された細胞、組織または臓器を使用することに よって解消できる。移植は患者の体のある一部分から他の部分への組織の外科的 移植から、個人間の臓器や組織の外科的移植、また個人間の血液および免疫シス テムの移植へと発展した。組織移植の医学上の利点が示されることが多くなるに つれて、こうした処置に適した臓器および組織の需要が入手可能量をはるかに超 えるようになった。さらに、入手可能性がより低い、例えば、骨髄の場合、この 処置は費用が極端に高く、提供者または患者にとって危険なことがある。 臨床面での必要性が進展するにつれて、「細胞療法」および「組織工学」と呼 ばれる２つの関連分野が発達した。細胞療法は、一般に、臨床的な傷害または疾 患を治療するために薬剤ではなく生体細胞を使用する。おそらく今日もっとも広 く実施されている細胞療法は、造血に有害な化学療法または放射線を受けた患者 の骨髄または造血幹細胞の移植である。この処置は骨髄で作られる発生初期段階 の細胞の再注入を必要とし、これらの細胞は患者の血液および免疫システム、お よびしばしば骨髄組織を回復できる。この細胞療法プロセスを通じて、癌治療に よる造血の障害が治療される。 組織工学は一般に、工学、生理学および細胞生物学の間の異なった学問分野の 利用に関し、正常な組織機能が可能な生体組織を少なくとも部分的に成長させる 。一度作られると、この組織は人間に移植され、正常な組織または臓器の機能を 回復または改善する。非常に多くのバイオテクノロジー企業が移植のために人間 の組織を工学的に処置するプロジェクトに取り組んでいる。 細胞療法および組織工学療法の処置について、治療的移植のために使用される 細胞を生体外で処置および／または作ることができることがきわめて必要とされ ている。生物化学は現在大きく進歩し、多くの人間の組織について、その組織の 基本的な細胞（ｋｅｙ ｃｅｌｌｓ）を人体外で成長させる方法論が開発されて いる。その結果、臨床的に有益な量の組織が少量の元の材料から生成でき、それ は有害な技術を最小にして得られる。このことが達成されたことで、組織移植の 増大するより多様な機会が提供される。 この進歩と平行し、かつその成功に大きく依存しているのが、細胞および組織 の生体外遺伝子操作を含む初期の臨床的実験に進みつつある非常に多数の遺伝子 療法のアプローチである。遺伝子療法は、欠陥のある遺伝子の修正、疾病状態の 調節または有益な分子の生成を達成するために、細胞ゲノムの変換を必要とする 。遺伝子の的中率を向上させ、この組織管理を避けるために、拡大されたまたは 提供者の組織への遺伝子ベクターの生体外管理から利益を得るこうした遺伝子療 法の処置（今後１０年間およびそれ以降のもっとも考えられる遺伝子療法を含む と考えられる）は、組織発生と生成の上記の進歩を十分利用することになる。 血液、皮膚、軟骨、骨、膵臓、神経系の細胞および組織、および細胞および臓 器の治療専門家に関心のある他のさまざまな内皮および間充織組織の生成の特定 の物理的および生物学的要件はさまざまである。しかし、細胞および組織を生体 外で培養するには、１）機能する組織の形成のために必要に応じて複製および分 化できる自己または提供者起源の細胞と、２）成長させる上記の細胞のための生 理学的要件（例えば、表面の付着、培養基の交換および酸素の供給）を提供する 生物学的適合性の材料からなる生体外システムとの２つの基本的要素が必要であ る。 細胞療法と組織工学とが合流する接点の優れた例は人間の骨髄の生体外生成で ある。このプロセスは、組織の生産を適切に実現する細胞／組織生産の方法論と 医学的装置の要求との間の相互関係をも例示する。 他の組織または臓器の特徴である身体的外形を欠いているが、骨髄は、さまざ まな基質繊維芽細胞、間充織細胞から幹細胞および造血システムの他の細胞に至 る多くのさまざまな種類の細胞からなる組織である。生体外骨髄培養のために必 要とされる生体外処置は、骨髄が自然に機能する環境の模造品であって、温度と 培養基成分との正確な調節の元で幹細胞および基質細胞成分の栄養分の灌流と酸 素供給を提供した。成功の鍵は人間の骨髄に見られる多くのさまざまな種類の細 胞の各々に同時に適応する培養条件を提供することであった。 組織工学のこのアプローチを使って、初めて、骨髄中に見られる人間の幹細胞 は培養基中で生存できただけでなく、複製してより多くの幹細胞とより多くの発 達した原種細胞とを生成できた。この結果は造血幹細胞／原種細胞が培養処理の 前に分離されていたとき（例えば、ＣＤ−３４セレクション）と直接の対称をな す。この場合、おそらく異種組織の相互作用が除去されているため、幹細胞は成 長せず、培養は短期間で死滅する。 これらの骨髄組織細胞は、その生産の成功によって、骨髄移植の代替物として 使用可能である。この例は、損傷または破壊された組織、例えば骨髄が、生体外 で処置された組織特有の細胞によっていかに修復または回復できるかという優れ た証明である。 基本的な細胞／組織生産プロセスが確立された後、治療上の利用のための次の 要件はプロセスを実現する臨床システムの必要性である。こうしたシステムは、 生得の、または遺伝子的に変更された形態で移植細胞および組織から利益を得よ うとする患者の要求を満たす先進諸国および発展途上諸国の数千の病院および診 療所による日常的な使用に対応すべきである。 ２．生体外細胞生産プロセスに対する臨界要件 現在までの細胞および臓器移植療法は、実験室の製品とプロセスの使用を通じ て細胞または組織を取り扱い処理することができる臨床施設に依存し、ある程度 標準的な操作手順と、さまざまなＦＤＡなどの統制機関の関与とに左右された。 しかし、現在までの処置では、標準的な培養液、短期間の保存と閉じ込め、また 骨髄または幹細胞移植のための末梢血液幹細胞の場合には低温保存を提供する以 上の細胞または組織の広範囲の操作は必要とされなかった。移植用細胞または組 織の実際の培養と生産を必要とするステップが加わるにつれて、信頼性があり臨 床的に安全なプロセスを生じるために取り組む必要がある多くの研究がある。こ の問題は、細胞生産が患者を治療する場所で行われる（幹細胞移植用の細胞生産 の場合のように）か、ある離れた生産施設で行われる（生合成装置の生産の場合 のように）かに関わらず同じである。 Ａ．生体外細胞生産プロセスのプロセス信頼性 おそらく、取り組むべき問題の中で最も重要なものは、大部分の細胞培養プロ セスに固有の技術的技巧である。細胞培養の場所毎の相違が微妙であることが多 い。許容可能な臨床的細胞培養プロセスでは、プロセスが異なった物理的場所で 使用されても細胞製品が同じであるように、技術的技巧または技術の洗練は排除 されなければならない。 この問題は、自動化を伴う特性の優れた堅牢なプロセスを実現することによっ てもっともよく処理できる。変化する人間的要素は技術的プロセスから除去され るが、監視および制御プロセスの質のため人間による管理は維持されるべきであ る。また、細胞生産プロセスの実行に固有の変化性に取り組むために、高度に制 御された訓練と標準手順が使用できるとともに、技術的ステップが自動化できな い場合には必要でもある。 しかし、制御プロセスが同じ結果を繰り返し導きうる場合には、それは自動化 できるし、そうするべきである。戦略的な視点から、医学的装置による自動化は 、人間の誤りや人間のイニシアティブによる変化性を除去し、高度の熟練した労 働の必要性とひいてはプロセスの費用を低減し、かつプロセスを広範な実行に適 用可能なものにするため望ましい。究極的には、手動プロセスはすべて、効果の ない自動化戦略に陥りやすい。自動化はまた、患者によりよい治療の質を提供し たいという臨床医の一般的な希望に一致する。 Ｂ．処理の無菌−閉鎖システム すべての細胞培養手順について、主要な関心は無菌性である。製品細胞が患者 に移植されるとき、（幹細胞移植や臓器移植の場合のように、患者が免疫を有す ることが多いが、）微生物がいないことが要求される。大部分の実験室的細胞培 養手順は、技術者がいわゆる減菌技術を実行する無菌条件下で行われる。開発さ れたバイオリアクタ・システムの多くは、培養が開始されると培養室と培養液通 路が無菌の閉じた環境に維持されるので、手動プロセスに対して利点を提供する 。しかし、こうしたシステムにおいても、培養基の注入やプロセス完了時の細胞 の 収集といった、初期設定と解体ステップは無菌的でない手動手順を必要とする。 従って、実験室の細胞培養システムは部分的にのみ閉鎖的である。すなわち、 それは非常に多くの無菌接続を必要とし、大部分管理された環境フード内で操作 され、開放遠心機チューブ等を必要とする処理前後のステップを有する。もっと も理想的な目標は、培養プロセスが、外部環境に対して機能的に閉じており、装 置が製造されてからそれが配置されるまで維持される完全無菌状態を有するシス テム中で行われることである。 Ｃ．細胞の回収 細胞療法の場合、細胞培養プロセスの製品は細胞である。従って、培養プロセ ス完了時の細胞の有効な収集は有効な細胞培養システムの重要な特徴である。多 くの細胞生産プロセスからの細胞の回収は１つの挑戦である。細胞は、１）一時 的な透析カートリッジの空間にパックされるか、２）細胞は数リットルの培養基 中に浮遊させられるかのどちらかである。第１の場合は細胞を取り出すために過 度の物理的力（信頼性がなく容易に自動化できない）を必要とし、第２の場合は 多くの時間、忍耐およびある程度の幸運を必要とする（信頼性がなく閉鎖的でも ない）。 細胞を製品として生産するよりよいアプローチは、回収する際の物理的障壁の ない、一定の適当な空間で細胞を培養し、製品の単純な溶出によって、この目的 のために設計された市販の閉鎖的システム細胞洗浄機での最終洗浄に対応できる 管理可能な濃縮した量の細胞が得られるようにすることである。理想的なシステ ムは、粘着性および非粘着性の両方の細胞を含む生産されたすべての細胞の有効 で完全な取り出しを可能にする。さらに、採集プロセスは、培養室の培養液通路 の無菌バリアを破らずに完了されるべきである。 Ｄ．設計による基本的な培養パラメータの最適化 ある程度多量の細胞培養では、多数の基本的パラメータのほぼ一定の制御が必 要である。培養は、正常な代謝機能と成長を可能にする培養基を供給されなけれ ばならず、通常この培養基は、ポンプ機構による（例えばバイオリアクタの場合 ）か、または規則的に手動で培養基を供給または交換する技術者によって供給さ れる。この交換プロセスの追加的部分として、培養副産物も培養基から除去され る。 成長する細胞または組織にはまた酸素供給源も必要である。細胞の種類が異な れば酸素必要量も異なり、細胞培養はすべて、培養の密度に応じて様々な酸素供 給必要量を有する。従って、酸素を細胞に供給するための制御可能で柔軟な手段 は培養システムの必要な構成要素である。 培養室内の細胞の数の分布と培養基の供給も重要なプロセス制御である。この 制御は浮遊培養設計の使用によって達成されることが多いが、これは細胞と細胞 の相互作用が細胞と培養基の相互作用ほど重要でない場合に有効である。浮遊培 養システムの例にはさまざまなタンク・リアクタ設計と気体透過性プラスチック ・バッグが含まれる。Ｔ細胞のような完全に発達した血液細胞を除いて、こうし た設計は、組織の三次元構造の発達を阻害するため有害であることが多い。骨髄 幹細胞の成長は単一の細胞浮遊に有利な環境では阻害されるが、それは幹細胞が 複製するためにストロマなどの副細胞との接触を望むからである。 Ｅ．状態フィードバックと生産記録能力 「よい製造の実行」の本質は、１）望ましい製品を高い信頼性で提供できる機 器と設備、２）有効期間を通じて望ましい仕様の範囲内の製品を製造する能力を 示すプロセス制御、および３）試験の完全な検討と生産記録が処理され受理され る以前の製品の取り違えや不適当な出荷を防止する最終的な製品とプロセスの文 書管理である。 純粋に手動の製造環境では、これは十分に適任の作業員を選択し、彼らに詳細 な訓練を課し、標準作業手順と、品質の保証を提供する詳細な文書を開発するこ とによって達成される。自動化製造環境では、プロセス確認の原理が使用され、 プロセスが安定で仕様に合致できることを示す。統計的プロセス制御の原理が実 現され、プロセスを監視し仕様に常に適合することを保証する。 細胞培養が臨床的関心の中で顕著になっている今日の環境では、プロセス制御 と記録の管理の多くは、詳細な記録を管理する訓練された作業員に依存している 。将来は、この目的のために設計・製造された機器および資料と、プロセスの確 認と制御を可能にする自動化との利用可能性にかかっている。こうした条件の下 でのみ細胞療法は低費用で市場に提供できる。 ３．細胞培養装置と手順 自然界では、組織の機能と生存能力は、管システムによって媒介される生命維 持プロセスに依存している。栄養分、生理的食塩および酸素はすべて動脈を通じ て組織にもたらされる。組織が作りだした余分の産物は、組織によって有毒であ ることも多いが、静脈によって運び出される。組織の維持と修復の他の主要な構 成要素は、失われたり損傷を受けた細胞に置き換わることのできる原種または幹 細胞のプールである細胞質である。 従って、生体外で発達する組織にとっても、これらの同じ要素が培養装置およ び手順によって管理されることが必要である。言い換えれば、組織の細胞成分を 発達させるために必要な幹／原種細胞は、生物学的適合性で、栄養分および酸素 の細胞への供給を制御し、成長する多数の細胞の排出物などの副産物を運び出す 手段を提供する物理的・生物学的環境で維持されなければならない。 Ａ．従来の細胞培養プロセス 過去１０年にわたって、増大する数の医学研究者は、リンパ球、単核白血球、 好中球先駆物質および、幹細胞および原種細胞を含む未発達の血液細胞を含む人 間の血液細胞の培養に部分的に基づく治療法を開発しようとしてきた。こうした 需要に応えるため適用されまたは開発された技術の進歩によって、治療用に人間 の細胞を生産する臨床システムの優れた例が示された。 １．実験室環境 従来の細胞培養技術は細胞処理のための管理された環境に依存する。細胞培養 実験室は、ガウンを着た作業員の実験室への接近を制御する層流フード、実験室 の表面の汚染を除去する規則的な無菌化手順といった特徴を組み込んでいる。作 業員は、無菌技術を実行し、無菌でない材料と接触することによる開いたコンテ ナと細胞輸送装置の汚染を避けるため、詳細な訓練を必要とする。こうした予防 措置にも関わらず、従来の細胞培養実験室では、汚染、例えば菌の汚染がよく発 生し、汚染源が決定され解消されるまで、数日もしくは数週間も作業が中止され るという影響を与えることが多かった。 従来の細胞培養技術はさらに、普通、大きな机上ユニットから大きな床置きユ ニットにおよぶ範囲の市販の恒温器の使用によって満足される、制御された気体 混合物と制御された温度を提供する環境内の恒温培養に依存している。 多数の血液細胞（通常患者１人の治療に百億から千億個）の治療上の必要と、 最大細胞培養密度の制限（通常培養液１リットル当たり１０億個）とは、大規模 な実験室用ハードウェア（例えば、フード、恒温器、冷蔵庫）と作業員の活動の ための空間的必要性と共に、患者の治療のためにはかなりの実験室空間の必要性 を生じる。培養基の準備とさまざまな分析の実行とを含む実験室支援作業によっ て、この空間の必要性と、ひいては関連する設備投資と人件費はさらに拡大する 。従って従来の細胞培養技術を患者の治療のために使用することは患者１人の治 療に対する比較的高価な費用に帰結する。 こうした実験室環境は、それが手動の高度に熟練した技術に依存している限り 、患者治療のための多数の細胞を高い信頼性で日常的に生産するには向いていな い。こうした環境で「よい製造の実行」を達成するのは不毛な挑戦であり、実験 室での実行に固有の変化性を除去するには非常に多くの量の標準作業手順の開発 と厳守が必要である。 ２．組織培養フラスコと回転ボトル もっとも初期の細胞培養はガラス製ペトリ皿で達成されたが、これは１９６０ 〜１９７０年代にあらかじめ減菌されたプラスチック製細胞培養フラスコに取っ て代えられた。１９８０年代半ばの人間の細胞を治療用に大規模培養する初期の 試みは、一室をしめる機械化設備中の非常に多数のガラス製回転ボトルの使用を 含んでいた。今日でさえ、大部分の細胞療法はプラスチック製組織培養フラスコ にその起源を有し、プロセスが大規模になるにつれて、層流フード中に手動で供 給されるより大きないわゆるＴフラスコの使用が必要とされている。 人間の治療で使用される組織培養基の製造は、徐々にガラス製ボトル容器から プラスチック製ボトルに移動しており、ごく最近、数十年来静脈注射（ＩＶ）溶 液に使用されてきたものと同様の柔軟なプラスチック製容器システムが開発され た。柔軟な容器の使用は、部分的には、汚染をもたらす可能性のある培養基の開 放輸送ステップを除去しようとする何人かの顧客の希望によってもたらされたも のである。 前に説明したように、１つの好適な目的は、生体内組織の血清濯流を模倣する 均一で制御された速度で培養基と酸素供給を提供できる培養プロセスを提供する ことである。こうした比較的低速な供給速度を達成するために、細胞に内部的に 酸素供給する手段が必要とされることが多い。これはもっとも単純な細胞培養プ ロセスである培養皿と理想的に合致する一つの要求である。ここでは培養基の表 面は常に酸素にさらされており、酸素は必要に応じて細胞に利用可能である。同 様の状況は細胞床から短い距離の気体透過性／液体不透過性膜を有する平床型バ イオリアクタでも生じうる。これによってシステムは流れない状態から高速まで 変化する培養基の灌流速度を有するようになり、培養基の酸素供給は一定で均一 に保たれる。 ３．柔軟な組織培養容器 柔軟な組織培養容器、すなわち培養バッグは、多数の研究所および施設にわた って再生可能で信頼性の高い方法で人間の治療のための細胞培養を行いたいとい う臨床医の希望に対応して、１９８０年代半ばに開発された。層流フードの慣用 無菌技術でなく、医療装置産業（例えば血液採集および輸血容器）で一般的に使 用される無菌管系技術の使用によって、汚染の可能性は接続１０００回毎に１回 未満に減少した。無菌コネクタに取り付けられた柔軟な容器は血液銀行に適して いたが、そこでは気体透過性で液体不透過性のプラスチック容器に入れた血小板 濃縮液が恒温器の中で何日間も保存され、恒温器中の二酸化炭素ガスによって血 小板の重炭酸塩ｐｈ緩衝を許している。 １９８０年代末に、汚染の機会の少ないこうした培養バッグを使用して、様々 な形態のリンパ球療法の広範囲な試みが行われた。今日でも、こうした培養容器 は、酸素消費の必要量が少なく、付着性のない細胞が懸濁液中で十分に成長する 実験的な細胞療法で使用され続けている。しかし、こうした容器は多数の異種付 着性ストロマ細胞との接触を必要とする人間の幹細胞の培養をサポートしない。 培養バッグの利点には使用が比較的簡単であること、熟練レベルの必要が少ない ことおよび層流フードなしで使用できることが含まれる。しかし、現在、培養バ ッグを利用するプロセスは労働および空間集約的で、臨床的応用は制限されてい る。 ４．バイオリアクタ 通常バイオリアクタと呼ばれる、プラットフォーム操作培養システムは数年来 市販されており、多様な種類の培養技術を利用している。ほ乳類の細胞を培養す るために使用されるさまざまなバイオリアクタの中で、大部分は１種類の細胞の 高密度培養を可能にするように設計されている。こうした高密度システムの通常 の適用業務は、最終製品として、細胞によって生産された条件づけられた培養基 を生産することである。例えば、モノクロナル抗体のハイブリドーマ生産や、ウ イルス・ベクター生産のための細胞パッケージ・ラインの場合である。こうした 適用業務は、治療用の最終製品が採集された細胞自体である適用業務とは異なっ ている。 こうしたシステムは使用可能な臨床システムへの重要な第一歩を踏み出した。 一度設定し始動すれば、システムは自動的に調節された（必ずしも均一ではない ）培養基の流れ、酸素供給および温度とｐｈの制御を提供し、多数の細胞の生産 を可能にする。従ってバイオリアクタはある程度労働を節約し中間プロセスで起 りうる汚染を最小にするが、設定および採集手順はかなりの作業と層流フード操 作を必要とする開放処理ステップを伴っている（バイオリアクタによっては、手 動で組み立て、初期設定しなければならないさまざまな個別の部品を収容する大 きな卓上遮蔽室として販売されるものもある）。さらに、こうしたバイオリアク タは、骨髄のような組織と共に存在する種類の細胞混合物でなく、均質の細胞混 合物と共に使用するのが最適なように設計されている。 バイオリアクタの多くは動作するために高い培養基流れ速度を必要としている 。この特徴の理由は、培養基が培養室に灌流される直前に酸素供給機構が培養室 の外で培養基に酸素を供給しなければならないからである。高密度培養は培養基 の酸素を急速に枯渇させるので、再び酸素を供給し培養室に再循環するために、 培養基が室内にある時間は短くなければならない。さらに、培養基の入り口に近 い細胞は、培養基の出口に近い細胞より高い酸素濃度を得られるので、このプロ セスでは培養される組織の酸素供給の均一性が失われる。その結果バイオリアク タ内の場所が異なると細胞の成長が異なってくる。 もう１つの制限は、三次元マトリックスに基づく設計のような多くのバイオリ アクタの設計（例えば、中空繊維カートリッジや多孔性セラミック）によって、 特に培養が活発なとき発達する細胞および／または組織がうまく回復するのが妨 げられることがあり、またプロセス監視のため細胞に処理の途中でアクセスする のが制限されることがあることである。 上記で説明したさまざまな欠点によってこうしたシステムの利用は制限されて きており、一般にこうしたバイオリアクタは、自動化の程度は低いが、より使い やすいことが多い培養バッグ・システムほどは使用されなかった。 従って、上記の欠点を有さず、選択された生物細胞を維持・培養できる細胞生 産システムの必要性があることが認識されるべきである。無菌システムを外部環 境にさらすことなく携帯用カセット内の無菌システム中に細胞を受け入れ、維持 し培養できるシステムが特に必要である。本発明はこうした必要性を満たすもの である。 発明の概要 本発明は、細胞を外部環境にさらすことなく、携帯用カセット内の生体外で生 物細胞を受け入れ、維持し培養する装置およびその構成要素および関連する方法 において実現される。携帯用カセットには内部で細胞が維持・培養される細胞培 養室、多量の適当な培養基を収容するよう構成された培養基容器および細胞培養 室から排出された培養基を収容するよう構成された廃液容器が含まれる。これら の要素は互いに接続され、外部環境に対して閉じた無菌システムを形成する。こ の閉じた無菌システムには細胞培養室から取り出された培養基と生物細胞とを収 容するよう構成された採集容器が含まれることもある。 携帯用カセットに加えて、本装置にはさらに、各々が細胞培養プロセスのさま ざまな段階で携帯用カセットを受け入れ調節するよう構成された複数の器具が含 まれる。携帯用カセットは、細胞培養プロセスが進むにつれて各器具から次の器 具に好都合にも輸送可能である。こうした器具の１つは、カセットの細胞培養室 に培養基を注入し、生物細胞を培養基と混合しかつ細胞を細胞培養室全体に、例 えば均一に分布させる際に使用するよう構成されたプロセッサである。第２のこ うした器具は、生物細胞が維持・培養されている間、カセットの状態を調節する よう構成された恒温器である。プロセッサ器具はまた、恒温培養段階の後で生物 細胞を採集する際使用するようにも構成されている。 より詳細には、プロセッサ装置には携帯用カセットを取り外し自在に受け入れ るように構成され、さらに制御された態様で移動できるように構成されたプラッ トフォームのような支えが含まれる。流れ制御アクチュエータは、カセットが支 えに受け入れられるとき携帯用カセットの培養基流れ通路に組み合わされ、制御 装置が流れ制御アクチュエータを制御して、一定の量の培養基が携帯用カセット の培養基容器から細胞培養室に供給されるようにする。さらに、制御装置はその 後支えを所定の態様で制御自在に動かして、生物細胞が細胞培養室全体に実質上 均一に分布するようにする。携帯用カセットにはさらに、培養基流れ通路と組み 合わされた流れ制御装置が含まれ、プロセッサ装置の流れ制御アクチュエータは この流れ制御装置と組み合わされて細胞培養室への培養基の供給を制御する。制 御装置には、細胞培養室への培養基の供給を感知し対応する検出信号を発生する 培養基流れセンサが含まれ、制御装置はさらに流れ制御装置を制御するよう構成 され、培養基の供給を調節（例えば終了させる）する。 携帯用カセットにはさらに、多量の生物細胞を細胞培養室に供給できる接種ポ ートが含まれることがある。さらに、プロセッサ制御装置が、細胞を細胞培養室 に接種した後流れ制御装置を制御するよう構成され、室への培養基の供給が室内 に気泡を残して終了するようにする。さらに、プロセッサ制御装置は支えを制御 自在に動かして生物細胞を室内の培養基と実質上均一に混合するために、気泡が 所定の態様で細胞培養室内で移動するようにする。混合が完了した後、制御装置 は流れ制御アクチュエータを制御して、十分な追加培養基が細胞培養室内に供給 され、気泡を実質上追い出すようにする。 本発明の別の特徴として、携帯用カセットには、細胞培養室を形成する第１ケ ーシングと培養基容器を形成する第２ケーシングとを含む２つの独立したケーシ ングが含まれる。恒温器装置には第１ケーシングを取り外し自在に受け入れるよ うな寸法と構成の第１受けと、第２ケーシングを取り外し自在に受け入れるよう な寸法と構成の第２受けとが含まれる。さらに、第１および第２温度調節器が第 １および第２受けの温度を所定の温度に調節し、第１および第２ケーシングがそ の対応する受けに受け入れられるとき携帯用カセットに結合するためのインター フェースが提供されるが、このインターフェースは培養基容器から細胞培養室へ の培養基の供給を制御し、気体供給装置から細胞培養室への気体の供給を制御す るよう構成されている。これは生物細胞が細胞培養室内で維持・培養される適当 な条件を提供する。 携帯用カセットには、例えば室と培養基容器との間、または室と廃液容器との 間の液体の流通において、例えばプラスチックのチューブと関連コネクタである 培養基流れ通路が含まれる。この培養基流れ通路を結合し、携帯用カセットの一 部を形成しているのが流れ制御装置であるが、これは例えばプロセッサ装置また は恒温装置といった個別の器具の流れ制御アクチュエータと組み合わされるよう 構成され、それによって細胞培養室を通る培養基の流れを制御する。流れ制御装 置には、培養基流れ通路を締め付けるようばねで偏倚されたプランジャと、プレ ートが押し下げられるとき、プランジャが流れ通路の締め付けを開放するように プランジャと機能的に接続されたプレートとが含まれる。この締め付け装置は好 都合にも、プレートが第１ケーシングの後部パネルと面一になるように、携帯用 カセットに設置される。 恒温器装置のインターフェースには、携帯用カセットの第１ケーシングが第１ 受けに受け入れられるとき流れ制御装置と結合できるアクチュエータが含まれる が、このアクチュエータは所定の流れ速度で培養基容器から細胞培養室を通って 廃液容器に培養基を供給するよう制御される。このインターフェースにはさらに 、室を通って輸送される培養基の流れ速度を監視するセンサが含まれる。 本発明の別の特徴として、プロセッサ装置はさらに、携帯用カセットの条件を 調節して、細胞培養室内で維持された生物細胞を採集するよう構成される。これ は、まずカセットが受け入れられているプラットフォームを制御自在に傾ける一 方、同時に１つかそれ以上のさまざまな流れ制御装置を制御して、室内の培養基 と生物細胞が採集ポートを通じて採集容器内に排出されるようにすることによっ て達成される。その後、プロセッサ装置は制御自在に試薬を連続して細胞培養室 に供給し、追加の細胞を細胞床から取り除き、取り除かれた細胞を再び採集ポー トを通じて採集容器に供給する。 本発明の別の特徴として、携帯用カセットには、携帯用カセットに関する情報 およびその事故の記録、カセット中に収容された生物細胞と培養基およびカセッ トが共に使用されるよう構成された装置に関するプロセスの指示が記録されたメ モリ装置が含まれる。プロセッサ装置および恒温器装置の両方のインターフェー スはまずこのメモリ装置から情報を検索し、その後検索された情報に従って制御 自在にカセットを調節する。さらに、インターフェースは、カセットが対応する 装置によって受け入れられている時間中に携帯用カセットの条件に対応する情報 によってメモリ装置をアップデートするよう構成されている。メモリ装置は好都 合にも携帯用カセットの第１ケーシングの後部パネルに設置される。 本発明のその他の特徴および利点は、例示によって本発明の原理を示す、添付 図面と共に行われる好適実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、細胞培養室を有する携帯用カセットと、接種された生物細胞を細胞培 養室内に分布させるために使用され、その後維持・培養された細胞を採集するた めに使用されるプロセッサ器具と、細胞が維持・培養されるように携帯用カセッ トを恒温培養するための恒温室器具と、システム管理装置とを含む、本発明によ る細胞生産システムの概略図である。 図２は、図１の携帯用カセットの分解斜視図である。 図３は、図２の携帯用カセットの細胞培養室、培養基容器、廃液バッグ、採集 バッグおよび採集試薬容器の間の相互接続を示す概略図である。 図４は、図２の携帯用カセットの細胞培養室の分解斜視図である。 図５は、カセットの細胞培養室への培養基と採集試薬の供給を制御する液体バ ルブの配置を示し、さらに室を通る培養基の流れ速度を監視するために使用され る滴下チューブを示し、さらにカセットのアップデート可能なメモリ装置を示す 、図２の携帯用カセットの後部壁の斜視図である。 図６は、図２の携帯用カセットに含まれる多数の同一の液体制御バルブの１つ の分解斜視図である。 図７は、細胞培養プロセスの細胞接種および分配の両段階および細胞採集段階 の間携帯用カセットを制御するプロセッサ器具の斜視図である。 図８は、部分的に切断され、傾けることができるプラットフォームを支持する 制御自在に回転可能な車輪と脚とを示す、プロセッサ器具の基部部分の斜視図で ある。 図９は、細胞培養プロセスの恒温培養段階の間携帯用カセットを制御する恒温 器器具のインターフェースの、部分的に切断された斜視図である。 図１０は、携帯用カセットの主ケーシングを受け入れるように構成された、図 ９の恒温器器具の加熱モジュール部分の断面図である。 図１１は、携帯用カセットの補助ケーシングを受け入れるように構成された、 図９の恒温器器具の冷却モジュール部分の断面図である。 好適実施形態の説明 ここで図面、詳細には図１および図２を参照すると、人間の幹細胞や造血原種 細胞といった生物細胞を生体外で維持・培養するための、本発明を実施する細胞 生産システムが示される。細胞は開始時の少量の細胞数から培養され、造血原種 細胞の場合には、骨髄移植または、多量の化学療法または放射といった療法に起 因する天底（ｎａｄｉｒ）の防止／救済を完了するために十分な量の細胞を培養 し採集することができる。図１の細胞生産システムには、１）細胞の増大と培養 が行われる細胞培養室１０２を有する使い捨て携帯用カセット１００と、２）ま ず携帯用カセットを注入し接種するために使用され、その後カセットから細胞を 採集するために使用されるプロセッサ器具３００と、３）細胞の増大と培養が行 われている間、細胞カセットの生物学的・物理的環境を制御するために使用され る恒温器器具４００と、４）５０もの独立した携帯用カセットで同時に発生する 細胞の培養を監視するための、作業員とのインターフェースを提供するシステム 管理装置５００とが含まれる。 ３つの個別の携帯用カセット１００が図１に示される。第１カセットはそれ自 体が図面の左側に示され、第２カセットはプロセッサ器具３００に受け入れられ た状態で示され、第３カセットは恒温器器具４００に受け入れられた状態で示さ れる。さらに、一方が他方の上に重ねられた、２つの個別の恒温器器具が示され る。上の恒温器器具は前部扉が閉じた状態で示され、下の恒温器器具は前部扉を 取り外し、本器具による携帯用カセットの受け入れを示す状態で示される。 携帯用カセット１００には、細胞培養室１０２に加えて、培養基容器１０４と 、廃液容器１０６と採集バッグ１０８とが含まれるが、これらすべては互いに接 続されて外部環境に対して閉じたシステムを形成する。培養基容器には初め細胞 培 養のために必要とされる適当な培養基が充填されるが、培養基には特定の発育因 子とグルタミンが含まれることがある。このシステムは、カセットの初期組立の 間、照射によるなどして無菌化される。プロセッサ器具３００および恒温器器具 ４００の両方は、カセットの閉鎖的無菌システムを妨げることなく、細胞培養プ ロセスの個別の段階で携帯用カセットの条件を調節するよう構成されている。生 物細胞は、高度に訓練された実験室作業員や、層流フードのような特殊な環境設 備を必要とすることなく、最小の汚染リスクでシステムに受け入れ、維持および 培養される。 より詳細には、また図２、図３および図５を参照すると、携帯用カセット１０ ０には、細胞培養室１０２と、廃液容器１０６と、採集バッグ１０８とを収容す る主ケーシング１１０が含まれ、さらに培養基容器１０４を収容する補助ケーシ ング１１２が含まれる。細胞培養室は、好適実施形態では、平らな円盤上のプラ スチックの細胞床１１４と、近接した近い間隔の気体透過性／液体不透過性の膜 １１６によって形成される浅い円筒である。使用の際、生物細胞は、細胞床の上 に実質上均一に分布され、そこで室を通って選択された流れ速度で放射状に外向 きに注入される培養基によって栄養を与えられる。ｐｈの安定性のために選択さ れた酸素などの所定の気体が、細胞培養室の膜１１６の反対側に配置された浅い 円筒形の気体室１１８から膜を通って細胞に提供される。 培養基は培養基容器１０４から、培養基供給チューブ１２０と室の細胞床１１ ４の中心に配置された供給ポート１２２を経由して細胞培養室１０２に供給され る。廃液培養基は細胞培養室から廃液容器１０６に、１）細胞床１１４の外周に 沿って均一に間隔のあいた複数のポート１２３、２）細胞床の反対側の細胞培養 室の下に配置された浅い円筒形の廃液貯蔵器１２４、３）その廃液貯蔵器の中心 近くに配置された廃液ポート１２６、および４）廃液チューブ１２８の順序を経 由して供給される。さらに、細胞培養室１０２中で栄養を与えられ培養された生 物細胞は、室外周近くの、細胞床に配置された採集ポート１３０と採集チューブ １３２を経由して採集バッグ１０８に輸送される。 培養基供給チューブ１２０と廃液チューブ１２８とは、主ケーシング１１０の 後部パネル１３８に設置された、ばねによって偏倚されたバルブ１３４と１３６ とをそれぞれ通過する。採集チューブ１３２は、主ケーシングの下部壁１４２に 設置された同様のばねによって偏倚されたバルブ１４０を通過する。これらのバ ルブは、細胞培養プロセスの個々の段階でプロセッサ器具３００と恒温器器具４ ００とによって適当に制御される。 廃液チューブ１２８の一部は、チューブとひいては細胞培養室１０２を通る培 養基の流れ速度を測定する際使用する滴下室１４４として構成される。滴下室に は個々の水滴として培養基を供給する滴下ノズル１４６が含まれ、この室は主ケ ーシング１１０の後部パネル１３８の開口部１４８の近くに位置する。対応する プロセッサ器具３００と恒温器器具４００とに配置された滴下検出器３０２およ び４０２は、対応する器具が携帯用カセット１００を受け入れ、その条件を調節 しているとき、滴下室を通過する培養基の水滴を自動的に検出するよう位置し構 成されている。 図６は、培養基容器１０４から細胞培養室１０２への、供給チューブ１２０を 通る培養基の流れを制御するために使用される、ばねによって偏倚された培養基 供給バルブ１３４の分解図である。このバルブは構造上廃液バルブ１３６および 採集バルブ１４０と同一である。図示されるバルブには、主ケーシングの後部パ ネル１３８の内側に固定され、パネルに形成された円形の開口部（図では見えな い）と一直線に並んだほぼ円筒形の基部１５０が含まれる。キャップ１５２が基 部の内側端部に取り付けられ、プランジャ１５６と、プランジャを基部方向に押 しつける圧迫ばね１５８とが配置される中心窪み１５４を形成する。 基部１５０とばねによって偏倚されたプランジャ１５６の向かい合う面はそれ ぞれ一般にピラミッド状のアンビル１６０および１６２として構成され、培養基 供給チューブ１２０は２つのアンビルの間に位置し、それによって締め付けられ る。プランジャには、基部の溝（図示せず）を通じて後部パネル１３８の開口部 に伸びる一組の脚１６４ａおよび１６４ｂが含まれる。ほぼ円形の作動プレート １６８が脚に固定され、バルブが組み立てられると、このプレートは後部パネル と実質上面一に位置する。作動プレートの下に空間が形成され、圧迫ばね１５８ からかかる偏倚力に対してプレートの基部方向への移動を促進する。従って、作 動プレートに適用される十分な圧力はばねの偏倚力にうち勝ってプランジャのア ンビル１６２を基部のアンビル１６０から離れた方向に移動させるので、培養基 供給チューブ１２０の締め付けが除去され培養基がそれを通じて流れるようにな る。 再び図２、図３および図５を参照すると、酸素および他の所定の気体は主ケー シング１１０の後部パネル１３８に位置する気体導入接続点１７２を経由して携 帯用カセット１００に供給され、そこから気体導入ライン１７４および気体導入 ポート１７６を経由して気体室１１８に供給される。廃棄される気体は気体室か ら気体排出ポート１７８と気体排出ライン１８０を経由して、同じ後部パネルに 位置する気体排出接続点１８２に排出される。これらの気体導入および気体排出 接続点は、細胞培養プロセスの恒温培養段階の間、恒温器器具４００によってア クセスされる。気体導入接続点には、気体室に供給される気体が無菌であること を保証する無菌バリア・フィルタ１８３が含まれる。気体室は好適には同心円状 の円形迷路の形態をとり、気体導入ポートが迷路の一端に位置し、気体排出ポー トがもう一端に位置する。 細胞培養室１０２にはその中心部の上に伸びる拡大された中心キャビティ１８ ６が含まれるが、これは以下説明されるようにいくつかの重要な機能を果たす。 その機能の１つは、スポイト１９０を使用し隔壁１８８を通じて生物細胞の接種 を可能にする室内の空間を提供することである。穴すなわち中心キャビティ、チ ューブ１９２がこの中心キャビティからばねによって偏倚されたバルブ１９４を 通って無菌通気口１９６に伸びる。このバルブは主ケーシング１１０の後部パネ ル１３８に設置され、上記で説明した培養基供給バルブ１３４と同じ構造を有す る。 上記で言及したように、培養基容器１０４は補助ケーシング１１２の中に収容 される。従って、培養基容器から細胞培養室１０２に伸びる培養基供給チューブ １２０は、補助ケーシングから主ケーシング１１０に伸びる。培養基容器は好適 には剛体の本体を有し、そこに含まれる培養基は、補助ケーシングから主ケーシ ングに伸び、主ケーシングの後部パネル１３８に設置された空気供給ポート２０ ２に至る空気供給ライン２００によって加圧される。無菌バリア・フィルタ２０ ３は、培養基に達する加圧空気が無菌であることを保証する。空気供給ポート２ ０２は、細胞培養プロセスの注入、接種および分配段階でプロセッサ器具３００ により、またプロセスの恒温培養段階では恒温培養基具４００により自動的にア クセスされる。培養基の加圧によって、培養基供給バルブ１３４が開くとき、細 胞培養室１０２を通じて培養基を輸送するために必要な圧力が提供される。 緊張軽減ラインまたはつなぎ２０４は携帯用カセットの補助ケーシング１１２ と主ケーシング１１０とを相互接続する。このラインは露出した培養基供給チュ ーブ１２０および空気供給ライン２００よりわずかに短い長さを有し、２つの外 皮を過度に引き離そうとする動きによってもたらされる引っ張り応力からこれら の構成要素を保護する。 携帯用カセット１００にはさらに、カセットの後部パネル１３８の窪み２０８ に収容された不揮発性アップデート可能メモリ装置、または識別キー２０６が含 まれる。このメモリ装置は患者とカセットの細胞培養室１０２内で培養されてい る生物細胞に関する情報と共に器具のためのプロセス指示と時間毎のカセットの 状態に関する情報を保存する。メモリ装置は、カセットが受け入れられると、プ ロセッサ器具３００と恒温器装置４００との両方によって自動的にアクセスされ 、器具は保存された情報を検索し、その後検索された情報に従ってカセットの条 件を調節する。従って、メモリ装置は、細胞培養プロセスの任意の特定の段階で カセットの状態を調節するための任意の望ましいプログラムに関連する詳細な命 令が含まれる。培養基流れ速度、気体混合比と流れ速度および温度を指定したり 、時間につれて変化させることもでき、任意の望ましいプログラムを有効にする 。 さらに、プロセッサ器具３００と恒温器器具４００とは、それらがカセットを 受け入れ、状態を調節している間、携帯用カセット１００の状態に関するある情 報によってメモリ装置２０６をアップデートするよう構成されている。記録され るこの種の情報の例には、器具の動作の何らかの中断が発生した際のカセットの 状態とこの中断のタイミングがある。この機能によって、器具の故障の際には任 意の特定の器具からカセットを選択的に取り外し、あたかも中断がなかったかの ようにプロセスを継続するために、代わりの器具に設置することができる。 この目的のために適したメモリ装置２０６の１つが、テキサス州ダラスのＤａ ｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社から入手できる。これは硬貨の形 状を有し、そのメモリ内容は、特殊な電気的コネクタや複雑な配置の部品を必要 とせず、専用読み出し／書き込み装置で装置の任意の部分に物理的に接触するだ けで検索およびアップデートできる。こうした読み出し／書き込み装置の一例は 、システム管理装置５００の一部として図示される手持ちの棒５０２である。 ここで図７を参照すると、細胞培養プロセスの注入および細胞接種・分配段階 および後には細胞採集段階で携帯用カセット１００を受け入れそれと連結するプ ロセッサ器具３００の一部が示される。プロセッサ器具は、カセットの主ケーシ ング１１０を受け入れ支持する寸法と構成の可動の一般に矩形のプラットフォー ム３０４を含み、さらに補助ケーシング１１２を受け入れ支持する寸法と構成の 頭上棚３０６を含むことが示される。また、プラットフォームは主ケーシングの そばに補助ケーシングを収容するよう拡大されることもあるが、その場合２つの ケーシングは分離可能である必要はない。 プロセッサ器具３００にはさらに、カセットの主ケーシング１１０がプラット フォーム３０４に適切に受け入れられているとき、携帯用カセット１００の対応 するばねによって偏倚されたバルブ１３４、１３６、１４０および１９４と自動 的に結合するような位置と構成であるバルブ・アクチュエータ３０８、３１０、 ３１２および３１４が含まれる。好適実施形態では、バルブ・アクチュエータは 各々制御自在に外向きに偏倚されたプランジャを有する単純なソレノイドの形態 を有し、関連するばねによって偏倚されたバルブの円形作動プレートと結合し、 それを開放する。さらに、プロセッサ器具には、カセットの主ケーシングが受け 入れられるときカセットの空気供給ポート２０２と自動的に結合するよう構成さ れた空気供給コネクタ３１５と、このコネクタを通じて制御自在に空気を供給し 、カセットの培養基容器１０４を加圧する内部バルブ（図示せず）とが含まれる 。 プロセッサ器具３００にはさらに、携帯用カセット１００の一部分である２つ の試薬バッグ２１４および２１６を支持するための、頭上棚３０６の設備が含ま れる。これらのバッグの中の試薬は、細胞培養プロセスの細胞採集段階で、カセ ットの細胞培養室１０２を洗浄し、細胞床１１４に付着した生物細胞を取り除く ために使用される。試薬バッグ２１４および２１６はチューブ２１８および２２ ０によってそれぞれ接続され、共通チューブ２２２が細胞培養室の拡大された中 心キャビティ１８６に至る。チューブ２１８および２２０はそれぞれ、カセット の主ケーシング１１０の後部パネル１３８近くに位置する第１および第２試薬バ ルブ２２４および２２６を通じて伸びる。これらのバルブは上記で図６に関して 説明された培養基供給バルブ１３４と構造上同一である。プロセッサ器具にはさ らに、以下説明されるように、細胞培養プロセスの細胞採集プロセスの間、２つ の試薬バルブ２２４および２２６を制御自在に作動させるためのバルブ・アクチ ュエータ３１６および３１７が含まれる。 図８に示すように、プラットフォーム３０４は、一般にプラットフォームの中 心に位置する主支持脚３１８と、プラットフォームの後部隅の近くに位置する２ つの補助支持脚３２０ａおよび３２０ｂとによって支持される。主脚の上端部は 自在継ぎ手３２２によってプラットフォームの下側に固定され、補助脚３２０ａ および３２０ｂの上端部はそれぞれ玉継ぎ手３２４ａおよび３２４ｂによってプ ラットフォームの下側に固定される。これらの継ぎ手はプラットフォームの制限 された旋回運動を可能にする。主脚の下端部はプロセッサ器具３００の基部部分 ３２６に固定され、補助脚３２０ａおよび３２０ｂの下端部は基部に制御自在に 回転するように設置された車輪３２８ａおよび３２８ｂの外周に固定される。 車輪３２８ａおよび３２８ｂの両方は、それぞれステップモータ３３０ａおよ び３３０ｂにより１８０度制御されて回転し、脚３２０ａおよび３２０ｂの下端 部を所定の下限と上限との間で移動させる。同期した形で車輪を独立して回転さ せることによって、プラットフォーム３０４と、ひいては携帯用カセット１００ の主ケーシング１１０を制御された形で傾けることができる。例えば、２つの補 助脚の下端部が一番高い位置になるように車輪の位置を決めると、好適実施形態 ではプラットフォームを最大量すなわち約４５度前に傾けることができる。さら に、左側の補助脚３２０ａが一番高い位置になり、右側の補助脚３２０ｂが一番 低い位置になるように車輪の位置を決めると、プラットフォームを右側に最大量 だけ傾けることができる。適切に同期された形で車輪の位置を制御することによ ってプラットフォームを制御された軌道運動で動かすことができるが、これは好 適実施形態では接種された生物細胞をカセットの細胞培養室１０２の中で実質上 均一に分布するために使用される。プラットフォームの原点位置は、プラットフ ォームが実質上水平で、脚の下端部がその垂直行程のほぼ中点にある位置として 定義される。 細胞培養プロセスの細胞接種および分配段階の間、バルブ・アクチュエータ３ ０８、３１０、３１２および３１４は対応するバルブ１３４、１３６、１４０お よび１９４を制御自在に開放するよう調節され、可動プラットフォーム３０４は 所定の動作シーケンスに従って制御自在に傾けられるように調節される。この動 作シーケンスは、以下詳細に論じられるが、まず細胞培養室１０２に培養基容器 １０４から供給された培養基を注入し、次に維持・培養される生物細胞の室への 接種を促進し、次に室全体を通じて、またひいては平面の細胞床１１４を通じて 実質上均一に細胞を分布させ、最後に室を培養基で完全に満たすように選択され る。 表Ｉは、造血原種細胞に関する細胞培養プロセスの注入および細胞接種・分布 段階の間の好適動作シーケンスを示す。シーケンスの各ステップについて、本表 は各ステップの機能の簡単な説明と共に、携帯用カセット１００のさまざまなバ ルブ１３４、１３６、１４０および１９４と、プロセッサ器具の基部３３６の前 部パネル３３４の多数の表示器３３２ａ、３３２ｂおよび３３２ｃとの所定の状 態を示す。本表はまた、シーケンスの各ステップについて、加圧空気をカセット の培養基容器１０４に供給する加圧バルブの所定の状態とプラットフォーム３０ ４の所定の位置とを示す。本表の一番右の欄はステップが完了したと判断するた めの基準と、各特定のステップが完了しない場合、警報を鳴らすしきい値時間と を示す。 動作シーケンスのステップ１では、プロセッサ器具３００は、作業員が携帯用 カセット１００の主ケーシング１１０をプラットフォーム３０４に設置し、プラ ットフォームがプロセッサ器具の空気供給コネクタ３１６を自動的に結合し、バ ルブ１３４、１３６、１４０および１９４を対応するバルブ・アクチュエータ３ ０８、３１０、３１２および３１４の近くに配置する間、現行状態では使用され ない。主ケーシングがプラットフォームに正しく配置されたことはプラットフォ ームに設置されたマイクロスイッチ３３８によって感知される。この最初のステ ップの間、作業員はカセットの補助ケーシング１１２を頭上棚３０６（図１）の 上に配置し、２つのケーシング１１０および１１２を相互接続する培養基供給チ ューブ１２０を、頭上棚の近くに設置されたチューブ感知器３４０に配置する。 作業員がこれらの接続を完了すると、プロセッサ器具３００は接種表示器３２ ２ａ、カセット設置表示器３２２ｂおよび休止表示器３２２ｃを点灯し、携帯用 カセット１００とプロセッサ器具のさまざまなバルブをすべて閉じたままにして おく。この時、作業員はポーズ表示器３３２ｃを押すことができ、動作シーケン スはステップ２に進む。作業員が３００秒以内にこの表示器を押さない場合、器 具は適当な警報を鳴らす。 携帯用カセット１００がプロセッサ器具３００によって適切に受け入れられた と判断されると、器具は、カセットの主ケーシング１１０の後部パネル１３８の 窪み２０８に好都合にも位置するメモリ装置２０６に保存されたデータを検索す る。このデータには維持・培養される特定の種類の生物細胞の確認が含まれてお り、プロセッサ器具はこの検索されたデータに基づいて適当な動作シーケンスを 選択する。 この例で維持・培養される種類の造血原種細胞に関する動作シーケンスのステ ップ２では、プロセッサ器具３００はプラットフォーム３０４を原点位置に移動 させるが、そこではプラットフォームは実質上水平である。これは、車輪３２８ ａおよび３２８ｂを、２つの補助脚３２０ａおよび３２０ｂのみの下端部がその もっとも上の位置ともっとも下の位置のほぼ中間になる位置に移動させることに よって達成される。この時、接種表示器３３２ａとカセット設置表示器３３２ｂ が点灯しており、携帯用カセット１００とプロセッサ器具とのさまざまなバルブ は閉じたままである。原点位置が５０秒以内に達成されない場合、警報が鳴る。 そうでなければ、動作シーケンスはステップ３に進む。 注入シーケンスの第１ステップであるステップ３では、プロセッサ器具３００ はプラットフォーム３０４を約９度の角度で前方に制御自在に傾ける。これは、 補助脚３２０ａおよび３２０ｂの下端部が適当な量だけ上昇するように車輪３２ ８ａおよび３２８ｂを制御自在に回転させることによって達成される。この時、 表示器３３２ａ、３３２ｂおよび３３２ｃとカセットのさまざまなバルブおよび プロセッサ器具の状態はステップ２のときの状態と変化しない。所定の前傾位置 が１０秒以内に達成されない場合、警報が鳴る。そうでなければ動作シーケンス はステップ４に進む。 ステップ４では、プロセッサ器具３００は、培養基を培養基容器１０４から携 帯用カセット１００の細胞培養室１０２に導入するよう機能する。これは、培養 基容器を加圧する空気供給バルブを開くよう調節し、同時に培養基が培養基容器 から細胞培養室に培養基供給チューブ１２０と培養基供給ポート１２２とを経由 して流れるようにする培養基供給バルブ１３４を制御自在に開くよう調節するこ とによって達成される。この時、接種表示器３２２ａおよびカセット設置表示器 ３２２ｂは点灯したままである。 培養基が細胞培養室１０２に流れ込むにつれて、押し出される空気は（採集バ ルブ１４０の上流の位置で）採集バルブ１３２を無菌通気口１９６と接続する通 気口チューブ２１０を通って排気される。この採集チューブの中に位置するポレ ックス・バルブ２１２のために排気された空気は妨げられず通過できる。しかし 、十分な培養基が室に導入されてバルブに達するやいなや、バルブは自動的に閉 じてそれ以上材料が通過するのを防止する。ポレックス・バルブはＰｏｒｅｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃ．と呼ばれる会社から人手可能である。ポレック ス・バルブが自動的に閉鎖するとプロセッサ器具３００に配置された空気供給ポ ンプに適用される背圧が上昇し、この背圧の上昇が感知されると動作シーケンス はステップ５に進む。この背圧上昇の発生が２００秒以内に感知されない場合、 警報が鳴る。 ステップ２と同一であるステップ５では、プラットフォーム３０４は原点位置 に復帰する。この動作が５０秒以内に完了しない場合、警報が鳴る。そうでなけ ればプログラムはステップ６に進むが、ここでは携帯用カセット１００の細胞培 養室１０２の中の余分の圧力が、バルブ・アクチュエータ３１４を調節して通気 口バルブ１９４を開くことによって軽減される。これによって余分の圧力が細胞 培養室から無菌通気口１９６と廃液容器１０６に廃液貯蔵器１２４、廃液ポート １２６および廃液チューブ１２８を経由して排出されるようになる。滴下検出器 ３０２が約５秒間滴下室１４４を通る培養基の滴下を検出しないとき、このステ ップが完了したと判断される。そのとき動作シーケンスはステップ７に進む。一 方、２０秒以内に滴下がなくならないときは、警報が鳴る。 ステップ７では、携帯用カセット１００をプロセッサ器具３００に最初に設置 して以来初めて、作業員の関与が必要になる。このステップでは、プラットフォ ーム３０４は原点位置にあり、３つの表示器３３２ａ、３３２ｂおよび３３２ｃ はすべて点灯しているが、接種表示器３３２ａは点滅する。さらに、さまざまな バルブ・アクチュエータはすべて、対応するバルブを閉じておくように調節され る。この時、作業員は多量の生物細胞を室の拡大された中心キャビティ１８６に 配置された隔壁１８８を経由して細胞培養室１０２に注入するよう促される。細 胞の接種を完了すると、作業員はポーズ表示器３３２ｃを押すよう促される。そ れに反応して、プロセッサ器具はステップ８に進む。作業員が３００秒以内にポ ーズ表示器３３２ｃを押すことができない場合、警報が鳴る。 ステップ８からステップ１５はすべて携帯用カセット１００の細胞培養室１０ ２に維持・培養される生物細胞を接種し、こうした接種された細胞を室全体に実 質上均一に分布させることに関する。これらすべてのステップでは、接種表示器 ３３２ａおよびカセット設置表示器３３２ｂのみが点灯し、カセットとプロセッ サ器具３００のさまざまなバルブ・アクチュエータはすべて関連するバルブを閉 じた状態に維持するよう調節される。 ステップ８では、プロセッサ器具３００はプラットフォーム３０４、したがっ て携帯用カセット１００の主ケーシング１１０を後方に４５度の角度で傾ける。 この傾き角度が達成されると、シーケンスはステップ９に進むが、ここでは細胞 培養室１０２の拡大された中心キャビティ１８６に前もってたまった空気が傾い て上昇した室の部分に上向きに移動できるようになる。それによって室のこの部 分に気泡が形成される。このステップ９は３０秒という一定の長さを有し、その 後シーケンスは自動的にステップ１０に進む。 ステップ１０は上記で論じたステップ２およびステップ５と同一である。すな わち、プラットフォーム３０４は原点位置に復帰するよう調節される。原点位置 では、細胞培養室１０２は実質上水平である。しかし、室内の培養基の表面張力 によって気泡が拡大された中心キャビティ１８６に戻ることが防止される。たと えそうだとしても、原点位置が達成されると、動作シーケンスはすぐにステップ １１に進む。原点位置が３０秒以内に達成されないと、警報が鳴る。 ステップ１１では、プラットフォーム３０４は約２５〜３０度の角度で傾けら れ、その後制御された段階的な軌道運動で揺らす。この運動は、ステップ９で形 成された気泡を細胞培養室１０２の外周に沿って均一に移動させるので、気泡は 接種された細胞を室全体に分布させる。この運動は好適には約６秒の周期を有し 、約１２０秒継続する。 ステップ８〜ステップ１１は実質上ステップ１２〜ステップ１５で反復される が、揺らす周期は短くなり、傾き角度も小さくなる。ステップ１２ではプラット フォーム３０４が約４５度傾けられ、ステップ１３では清潔な気泡が再び細胞培 養室の外周端部に形成されるような方向に約３０秒保持される。揺らしステップ １１の間、もとの泡からはじけた小さな泡がこのステップ１３の間に集まって１ つになる。ステップ１４ではプラットフォームが原点位置に復帰し、ステップ１ ５ではプラットフォームを５〜１０度の角度だけ傾け、制御された段階的な軌道 運動で揺らす。これによって気泡は、最終的に拡大された中心キャビティ１８６ に達し、それに捕捉されるまで細胞培養室１０２の周囲を回る。このステップ１ ５は約４５秒の長さを有する。 その後、ステップ１６で、細胞培養室１０２の拡大された中心キャビティ１８ ６に捕捉された気泡が除去される。これは追加培養基を培養基容器１０４から室 に導入することによって達成される。詳細には、プロセッサ装置３００の空気供 給バルブが開くよう調節され、培養基容器１０４を加圧する。同時に、バルブ・ アクチュエータ３０８が培養基供給バルブ１３４を制御自在に開くように調節さ れるが、これによって培養基は培養基容器から細胞培養室へ培養基供給チューブ １２０と培養基供給ポート１２２とを経由して流れ込む。中心キャビティ１８６ を、廃液容器１０６に続く滴下室１４４と接続するチューブ１９２の通気口バル ブ１９４を開くことによって圧力抜きが提供される。滴下検出器３０２が滴下の 発生を検出するやいなや、細胞培養室の空気が完全に除去されたと判断される。 このステップでは、接種表示器３３２ａとカセット設置表示器３３２ｂのみが点 灯している。 その後、ステップ１７では、細胞培養室１０２内の余分の圧力が、通気口バル ブ１９４を開いたままにし、加圧バルブと培養基供給バルブ１３４とを閉じるこ とによって逃がされる。表示器３３２ａ、３３２ｂおよび３３２ｃの状態は変化 しない。滴下が５秒間検出されないときこのステップは完了する。このステップ が完了すると、プロセスの注入、接種および細胞分布段階が完了したと判断され る。 最後に、ステップ１８で、作業員は携帯用カセット１００をプロセッサ器具３ ００から取り外すように促される。詳細には、カセット設置表示器３２２ｂが点 滅し、他の２つの表示器３３２ａおよび３３２ｃは点灯しておらず、さまざまな バルブはすべて閉じている。マイクロスイッチ３３８がカセットの主ケーシング 部分１１０が取り外されたことを検出し、表示器ランプ３３２ｂの点滅が終了す る。主ケーシングが３００秒以内に取り外されない場合、警報が鳴る。 携帯用カセット１００がプロセッサ器具３００によって受け入れられている間 、何らかの重大な事態の発生はデータとして、カセットの後部パネル１３８に設 置されたメモリ装置２０６に入力される。これは読み出し／書き込み装置３４１ を使用して達成される。入力されるデータの例には、１８ステップの動作シーケ ンスの間のプロセスの時間と何らかの警報の発生と時間とが含まれる。 １８ステップの動作シーケンスが、いずれかのステップで、例えば作業員がポ ーズ表示器３３２ｃを押すことによって中断される場合、プロセッサ器具３００ は所定の回復プログラムを進めることによってシーケンスの実行を再開する。詳 細には、プラットフォーム３０４が原点位置に復帰すべきステップ（すなわち、 ステップ２、５、１０および１４）で中断が発生した場合、器具は単純に原点位 置に達するまでプラットフォームを移動させることによって回復する。プラット フォームが何らかの他の運動を行っているステップで中断が発生した場合、器具 は最初プラットフォームを原点位置に復帰させ、その後ステップを反復すること によって回復する。一方、プラットフォームが動かないステップで中断が発生し た場合、器具は単純に中断が発生したステップを再開することによって回復する 。 １８ステップの注入、接種および分布の動作シーケンスの過程で、メモリ装置 ２０６の内容はプロセッサ器具３００の読み出し／書き込み装置３４１によって アップデートされ、１）接種開始および終了時間、２）最終ステップ完了時のス テップ数および３）細胞接種および分布が完了したという表示といった情報を反 映する。このアップデートによって、必要が生じた場合、携帯用カセット１００ をシーケンスの任意の段階で代わりのプロセッサ器具に移動させてプロセスを完 了できることが保証される。 注入、細胞接種および細胞分布手順が、培養基容器１０４、細胞培養カセット １０２および廃液容器１０６の無菌障壁を破ることなく達成されることが認識さ れる。さらに、この手順は作業員の関与を最小にし、その最小の関与が複雑な作 業員の訓練を必要としないやり方で達成されることが認識される。 注入、細胞接種および細胞分布手順が完了し、携帯用カセット１００がプロセ ッサ器具３００から取り外された後、カセットは恒温器器具４００で細胞が恒温 培養される状態にある。造血原種細胞の場合、恒温培養手順は約２週間を要する 。この手順では、細胞培養室１０２は、培養のための最適な生物活動を提供する 約３７℃の温度に維持され、培養基容器１０４は、熱によって変化しやすい物質 の分解を最小にする約４℃の温度に維持される。同時に、培養基は培養基容器か ら廃液容器１０６へ所定の流量で輸送され、酸素と他の気体は気体室１１８を通 じて所定の流量で輸送される。これらの温度と流量のパラメータは、カセットの 後部パネル１３８に配置されたメモリ装置２０６に保存された情報によって指定 される。一般にパラメータは、生物細胞に最適な培養条件を提供するように選択 されるが、上記で言及したように、任意の望ましいプログラムに従って時間と共 に変化させることができる。 より詳細には、また図９〜図１１を参照すると、恒温器器具４００には、２つ の並立する受け、すなわち携帯用カセット１００の主ケーシング１１０を受け入 れる寸法と構成である第１受け４０４と、カセットの補助ケーシング１１２を受 け入れる寸法と構成の第２受け４０６とが含まれる。第１受け４０４は主ケーシ ング１１０と、したがって細胞培養室１０２を、所定の３７℃の温度に維持する よう構成されており、そこにはカセットの培養基供給バルブ１３４を制御する適 当なインターフェースが含まれ、培養基を所定の流量で供給し、酸素および他の 気体をカセットの気体室１１８に提供する。第２受け４０６は補助ケーシング１ １２と、したがって培養基容器１０４を所定の４℃の温度に維持するよう構成さ れている。 恒温器器具４００の第１受け４０４は携帯用カセット１００の主ケーシング１ １０をスライドできるように受け入れる寸法と構成である。同様に、器具の第２ 受け４０６は、カセットの補助ケーシング１１２をスライドできるように受け入 れる寸法と構成である。２つの受けは並立関係に配置され、２つの受けをつなぐ 密閉型前面扉４０８が、２つのケーシングが対応する受けに挿入された後、蝶番 状に閉じ、受けを周囲環境から密閉する。マイクロスイッチ４０９が、主ケーシ ングが第１受けに正しく挿入されたことを検出する。 第１受け４０４には、慣用の方法で配置された、第１受けの内部空間を所定の 温度に維持するための慣用電気加熱装置４１０と関連するファン４１２、サーモ スタット（図示せず）およびフィードバック制御回路（同様に図示せず）が含ま れる。同様に、第２受け４０６には、第２受けの内部空間を所定の温度に維持す るための、慣用熱電冷却モジュール４１４と関連するファン４１６、サーモスタ ット（図示せず）およびフィードバック制御回路（図示せず）が含まれる。 第１受け４０４の後部のパネル４１８には携帯用カセットの培養基供給バルブ １３４と結合されるように構成されたバルブ・アクチュエータ４２０が備えられ 、またさらにカセットの滴下室１４４と結合するように構成された滴下検出器４ ０２が備えられている。制御システムは、制御によりバルブ・アクチュエータ４ ２０を作動させることによってカセットの細胞培養室１０２を通る培養基の流量 を調節する。滴下検出器の出力は絶えず監視され、ある流量の限度を超えないこ とが保証される。培養基には細胞培養のための酸素供給源としての働きはないの で、流量は、多くの細胞培養適用業務にとってより理想的と考えられるきわめて 低いレベルに制御できる。 空気供給コネクタ４２２はカセットの空気供給ポート２０２と自動的に結合す るように構成されており、加圧空気は適当なポンプから空気供給バルブ（図示せ ず）を経由してこのコネクタに選択的に供給される。これによってカセットの培 養基容器１０４は恒温培養プロセスの間、選択的に加圧される。さらに、気体供 給コネクタ４２４と気体排出コネクタ４２６とは、カセットの気体導入および気 体排出接続点１７２および１８２とそれぞれ自動的に結合する位置と構成である 。 これによって恒温培養プロセスの間、望ましい気体混合物がカセットの気体室１ １８に供給される。 第１受け４０４の後部のパネル４１８にはまた、携帯用カセットの主ケーシン グ１１０の後部パネル１３８に配置されたメモリ装置から情報を検索し、そこに 情報を記録できる読み出し／書き込み装置４２８が備えられている。カセットの 主ケーシングが正しく第１受けに挿入されると、読み出し／書き込み装置はメモ リ装置に記録された情報を検索し、培養されるべき特定の種類の細胞を恒温培養 するための所定の温度と時間のパラメータを判断する。恒温器器具４００はその 後、上記で説明したようにその加熱・冷却システムの条件をしかるべく調節して 所定の温度を維持し、かつ可視的で可聴的な警報が、恒温培養手順の完了時など の適当なときに行われるようにタイマーを始動させる。 恒温器器具４００の読み出し／書き込み装置４２８はまた、メモリ装置２０６ に情報を記録するように機能する。この情報には好適には１）恒温培養の開始・ 終了時間、２）警報または電源の故障といった恒温培養手順の何らかの中断の時 間、３）使用された培養基の量の記録、４）使用される恒温器器具の記録および ５）恒温培養完了の確認が含まれる。このアップデートによって、必要が生じた 場合、携帯用カセット１００をシーケンスの任意の段階で代わりの恒温器器具に 移動させてプロセスを完了できることが保証される。 細胞培養プロセスの恒温培養段階が完了した後、携帯用カセット１００はプロ セッサ器具３００に戻され、カセットの細胞培養室１０２から細胞が採集される 。上記で言及したように、プロセッサ器具は、バルブ・アクチュエータ３１２、 ３１４、３１６および３１７を調節することで、対応する採集バルブ１４０、中 心キャビティ・バルブ１９４、第１試薬バルブ２２４および第２試薬バルブ２２ ６を制御自在に開放することと、所定の動作シーケンスに従って可動プラットフ ォーム３０４を制御自在に傾けることとによってプロセスの細胞採集段階を実現 するよう構成されている。この動作シーケンスは、以下詳細に論じられるが、最 初細胞培養室の内容を採集バッグ１０８に排出し、次いで多量の試薬を連続して 試薬バッグ２１４および２１６から室に導入して、培養された実質上すべての生 物細胞が細胞床１１４から取り除かれることを保証し、そのたびに試薬と取り除 か れた細胞が採集バッグに排出されるように選択される。。 表IIは、造血原種細胞に関する細胞培養プロセスの細胞採集段階の間のプロセ ッサ器具の好適動作シーケンスを示す。シーケンスの各ステップについて、本表 はステップの機能の簡単な説明と共に、携帯用カセット１００のさまざまなバル ブ１４０、１９４、２２４および２２６と、プロセッサ器具の基部３２６の前部 パネル３３４の多数の表示器３３２ｂ、３３２ｃおよび３３２ｄとの所定の状態 を示す。表IIはまた、シーケンスの各ステップについて、プラットフォーム３０ ４の所定の位置を示す。表IIの一番右の欄は、ステップが完了したことを判断す る基準と各ステップが完了しない場合警報を鳴らすしきい値時間とを示す。 細胞採集動作シーケンスのステップ１では、作業員が携帯用カセット１００の 主ケーシング１１０をプラットフォーム３０４に設置し、それによって対応する バルブ・アクチュエータ３１２、３１４、３１６および３１７に近接するバルブ １４０、１９４、２１４および２１６の位置が自動的に決定される間、プロセッ サ器具３００は現行状態で動作しない状態である。主ケーシングがプラットフォ ームに正しく設置されたことが、プラットフォームに配置されたマイクロスイッ チ３３８によって感知される。この最初のステップの間、作業員はまた、２つの 採集試薬バッグ２１４および２１６を器具の頭上棚３０６に近接して配置された 頭上サポート３４２に取り付ける。前に言及したように、第１バッグ２１４には ハンクの緩衝塩溶液が収容され、第２バッグ２１６にはトリプシンが収容されて いる。作業員はまた、第１および第２試薬チューブ２１８および２２０を頭上サ ポートに配置されたチューブ感知器３４４および３４６にそれぞれ設置する。プ ロセッサ器具３００はそれによって採集動作シーケンスが開始できることを感知 する。 作業員がこれらの接続を完了すると、プロセッサ器具３００はカセット設置表 示器３３２ｂ、ポーズ表示器３３２ｃおよび採集表示器３３２ｄを点灯し、携帯 用カセット１００のさまざまなバルブをすべて閉じた状態に維持する。この時、 作業員はポーズ表示器３３２ｃを押すことができ、動作シーケンスはステップ２ に進む。この時ポーズ表示器３３２ｃは消えるが、カセット設置表示器３３２ｂ と採集表示器３３２ｄは採集段階の残りの期間点灯したままである。作業員がこ の表示器を３００秒以内に押せない場合、器具は適当な警報を鳴らす。 携帯用カセット１００がプロセッサ器具３００によって正しく受け入れられた と判断されたとき、器具は、好都合にもカセットの主ケーシング１１０の後部パ ネル１３８に配置された窪み２０８に位置するメモリ装置２０６に保存されたデ ータを検索する。これは読み出し／書き込み装置３４１を使用して達成される。 検索されたデータには、培養された特定の種類の生物細胞とその細胞を培養する ための適当な手順との記録が含まれるので、プロセッサ器具はこの検索されたデ ータに基づいて適当な動作シーケンスを選択する。表IIに示された動作シーケン スは造血原種細胞の採集に適している。 この例で培養される種類の造血原種細胞の採集のための動作シーケンスのステ ップ２では、プロセッサ器具３００はプラットフォーム３０４を原点位置に移動 させるが、ここではプラットフォームは実質上水平である。この時、携帯用カセ ット１００のさまざまなバルブはすべて閉じたままである。カセット設置表示器 ３３２ｂと採集表示器３３２ｄとは、点灯したままであるが、これは採集段階の 全動作シーケンスにわたってそうである。原点位置が５０秒以内に達成されない 場合、警報が鳴る。そうでなければ、動作シーケンスはステップ３に進む。 ステップ３〜ステップ８は、細胞培養室１０２から採集バッグ１０８への最初 の液体の排出に関する。最初に排出される液体には培養基と培養された生物細胞 の主要部分とが含まれる。細胞の残りの部分は細胞床１１４に付着したままであ る。 ステップ３では、プロセッサ器具３００はプラットフォーム３０４、したがっ て携帯用カセット１００とを約４５度の角度で後方に傾けると共に、中心ポート ・バルブ１９４を開き、細胞培養室１０２を通気口チューブ１９２と無菌通気口 １９６とを通じて大気に通気する。これがなされた後、プロセスはステップ４で 進み、採集バルブ１４０が開かれる。これによって上記の液体の大部分は細胞培 養室から採集ポート１３０と採集チューブ１３２とを経由して採集バッグ１０８ に排出される。このステップは１０５秒の長さを有する。 その後、ステップ５では、プラットフォーム３０４は原点位置に復帰し、ステ ップ６でプラットフォームは再び約４５度の角度で後方に傾けられる。ステップ ７ではプラットフォームがこの傾いた位置に６０秒間保持され、追加の量の液体 が採集バッグ１０８に排出される。これらのステップ５〜ステップ７の間採集バ ルブ１４０と中心ポート・バルブ１９４とは開いたままである。ステップ８では 、採集バルブが閉じ、プラットフォームは原点位置に復帰する。 ステップ９〜ステップ１６はすべて細胞培養室１０２を第１試薬バッグ２１４ に収容された試薬、すなわちハンクの緩衝塩溶液で洗浄し、その結果生じた洗浄 液を採集バッグ１０８に排出することに関する。ステップ９では、第１試薬のバ ルブ２２４が開き、約７０ｍｌの試薬が細胞培養室に輸送される。これは最初に バッグ２１４に収容されていたこの試薬の総量の約２分の１である。その後、ス テップ１０で、第１試薬バルブ２２４が閉じ、中心ポート・バルブ１９４が開い て、室を通気し、プラットフォーム３０４は前後方向に振動する。この振動は約 ＋４５度から約−４５度の範囲を有し、試薬を繰り返し細胞床１１４越しに動か して、付着した細胞の一部を取り除く。この運動は６０秒間継続する。 その後プラットフォーム３０４は、ステップ１１で原点位置に復帰し、ステッ プ１２で左右に振動する。この運動はやはり約＋４５度から約−４５度の範囲と ６０秒の長さとを有し、さらに付着した細胞を取り除く。その後、ステップ１３ でプラットフォームは原点位置に復帰し、その後ステップ１４で約４５度の角度 で後方に傾く。その後ステップ１５で採集バルブ１４０が開き、試薬と取り除か れた細胞は採集バッグ１０８に排出される。このステップは７５秒の長さを有す る。最後に、ステップ１６で、採集バルブが閉じ、プラットフォームは原点位置 に復帰する。 ステップ１７〜ステップ２４はすべて、細胞培養室１０２を第２試薬バッグ２ １６に収容された試薬、すなわちトリプシンで洗浄し、結果として生じた洗浄液 を採集バッグ１０８に排出することに関する。トリプシンは、細胞床１１４に付 着した残りの細胞のほとんどすべてを取り除くのに有効な蛋白質である。ステッ プ１７〜ステップ２４は、ステップ９で第１試薬のバルブ２１６が開いたのと対 照的にステップ１７で第２試薬のバルブが開くこと以外は、ステップ９〜ステッ プ1６と同一である。最終ステップ、すなわちステップ２４の後、プラットフォ ーム３０４は原点位置に復帰する。 ステップ２５〜ステップ３２はすべて、細胞培養室１０２を第１試薬バッグ２ １４に収容された試薬（ハンクの緩衝塩溶液）で二度目に洗浄することに関する 。これらのステップは上記で論じたステップ９〜ステップ１６と同一であり、室 内に残った細胞の大部分を採集バッグ１０８に輸送する働きをする。ステップ３ ２の後、プラットフォーム３０４は原点位置に復帰する。 最後に、ステップ３３で、携帯用カセット１００とプロセッサ器具３００との すべてのバルブが閉じ、カセット設置表示器３２２ｂが点滅する。さらに、音に よる指示が提供され、作業員にカセットを器具から取り外し、採集バッグ１０８ を抜き取るように促す。この時、採集バッグには、採集プロセスが開始されたと き細胞培養室内に存在した実質上すべての生物細胞と共に、室内に存在する培養 基すなわち約１４０ｍｌのハンクの緩衝塩溶液と約７０ｍｌのトリプシンとが収 容されているはずである。 ３３ステップの動作シーケンスが、何らかのステップで、例えば作業員がポー ズ表示器３３２ｃを押すなどして中断される場合、プロセッサ器具３００は、所 定の回復プログラムを進めることによってシーケンスの実行を再開する。詳細に は、プラットフォーム３０４が原点位置に移動するステップ（すなわち、ステッ プ２、５、８、１１、１３、１６、１９、２１、２４、２７、２９および３２） で中断が発生した場合、器具は単純に、原点位置を達成するまでプラットフォー ムを移動させることによって回復する。プラットフォームが他の運動をするステ ップで中断が発生した場合、器具はまずプラットフォームを原点位置に復帰させ 、その後ステップを反復することによって回復する。他方、プラットフォームが 移動しないステップで中断が発生した場合、器具は単純に中断が発生したときの ステップを再開することによって回復する。 携帯用カセット１００がプロセッサ器具３００によって受け入れられている間 、何らかの重大な事態の発生は、データとして読み出し／書き込み装置３４１に より、カセットの後部パネル１３８に配置されたメモリ装置２０６に保存される 。こうしたデータの例には、１）採集開始・終了時間、２）完了した最終動作ス テップの記録、３）３３ステップの動作シーケンス中の何らかの警報の発生とそ の時間および４）細胞採集が完了したことの表示が含まれる。このアップデート に よって、必要が生じた場合、携帯用カセットをシーケンスの任意の段階で代わり のプロセッサ器具に移動してプロセスを完了できることが保証される。 従って、細胞採集手順が、細胞培養カセット１０２と最終バッグ１０８との無 菌障壁を破らずに達成されることが認識される。さらに、この手順が最小の作業 員の関与で達成され、その最小の関与は複雑な作業員の訓練を必要としないこと が認識される。 上記で言及したように、システム管理装置５００（図１）は作業員とのインタ ーフェースを提供し、５０もの個別の携帯用カセット１００で同時に発生する細 胞培養を監視する。本システム管理装置は複数のプロセッサ器具３００および複 数の恒温器器具４００とネットワークで結ばれ、これらの器具と、これらの器具 が任意のときに処理する任意の携帯用カセットとの状態を監視する。システム管 理装置によるこれらの器具の直接制御は発生しない。そうではなく、この面での システム管理装置の唯一の機能は器具を監視し、細胞培養の過程で各カセットの 状態に直接関係のある情報を蓄積することである。 システム管理装置５００が任意の特定のプロセッサ器具３００から受信できる 情報の種類の例には、１）器具の状態と器具が現在実行している特定のステップ 番号、２）処理されている携帯用カセット１００のバルブの設定、３）器具のさ まざまなセンサの記録、４）関連する携帯用カセットのメモリ装置２０６に保存 された情報、５）警報の状態および６）実行されている特定の動作シーケンスの 種類が含まれる。システム管理装置が任意の特定の恒温器器具４００から受信で きる情報の種類の例には、１）器具の状態とその制御設定、２）器具のさまざま なセンサの記録、３）関連する携帯用カセットのメモリ装置２０６に保存された 情報、４）警報の状態および５）実行されている特定の動作シーケンスの種類が 含まれる。プリンタ５０３はこの情報を細胞培養プロセスの終了時または命令に 応じて印刷し、目的を達成するためプロセスの文書による記録を提供することが できる。 システム管理装置５００のもう１つの機能は、細胞培養プロセスが開始される 前に、関連情報を、各携帯用カセット１００に関連するメモリ装置２０６に最初 にロードすることである。こうした情報には、１）細胞の培養目的である特定の 患者の身元確認、２）培養されている細胞の種類の確認、３）使用されている特 定の携帯用カセットと使用されている培養基の特定のロットおよび使用されてい る採集試薬の確認、４）実時間と日付のスタンプおよび５）細胞培養プロセスに 関する任意の特定の処理パラメータ（例えば恒温培養の温度と時間）の確認が含 まれる。最後に、システム管理装置には手動データ入力のためのキーボード５０ ４と、試薬バッグ等のバーコード・ラベルを走査するためのバーコード読取り器 ５０６とが含まれる。システム管理装置にはまた、情報をメモリ装置にロードす るための読み出し／書き込み装置５０２が含まれる。 システム管理装置５００はまた、恒温培養の後、細胞採集の前にメモリ装置２ ０６をチェックするために使用される。このチェックによって、携帯用カセット １００が、実際に細胞採集手順に入る用意ができていることが保証できる。 上記の説明から、本発明が、細胞を外部環境にさらすことなく、携帯用カセッ ト内の生体外で生物細胞を受け入れ、維持および培養する装置と関連する方法と を提供することが認識される。携帯用カセットは、カセットに培養すべき種類の 細胞を接種し、それらの細胞を細胞培養室全体に所定のパターンで（例えば、均 一に）分布させるプロセッサ器具と共に、また後には細胞が理想的に増殖するよ うに、細胞培養室を恒温培養する恒温器器具と共に使用される。その後同じプロ セッサ器具が、増殖した細胞を携帯用カセットから採集するために使用される。 どちらの器具も、カセットの無菌システムを妨げることなく、細胞培養プロセス の各段階を通じて携帯用カセットの状態を調節するよう構成されている。さらに 、カセットに関連するアップデート可能なメモリ装置が細胞培養プロセスの各ス テップを通じてカセットとその状態に関する重大な情報を記録する。こうした情 報は、順次目的を達成することと、何らかの器具の故障または重大な警報状態の 場合細胞培養プロセスの再開を促進するために有益である。 本発明は現在好適な実施形態のみを参照して説明されたが、当業技術分野に熟 練した者は、本発明から離れることなくさまざまな修正がなし得ることを認識す るだろう。従って、本発明は以下の請求項のみによって定義される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年２月１３日 【補正内容】 明細書 生物細胞を維持及び培養に使用するポータブルカセット 発明の背景 １．序説 本発明は、生体外で生物細胞を維持し培養するための装置に関し、より詳細に は、外部環境に対して閉じた無菌システムを保守しながら、携帯用カセット内で 細胞を維持し培養するこの種の装置に関する。 多くの医学的疾患が現在、移植された細胞、組織または臓器を使用することに よって解消できる。移植は患者の体のある一部分から他の部分への組織の外科的 移植から、個人間の臓器や組織の外科的移植、また個人間の血液および免疫シス テムの移植へと発展した。組織移植の医学上の利点が示されることが多くなるに つれて、こうした処置に適した臓器および組織の需要が入手可能量をはるかに超 えるようになった。さらに、入手可能性がより低い、例えば、骨髄の場合、この 処置は費用が極端に高く、提供者または患者にとって危険なことがある。 臨床面での必要性が進展するにつれて、「細胞療法」および「組織工学」と呼 ばれる２つの関連分野が発達した。細胞療法は、一般に、臨床的な傷害または疾 患を治療するために薬剤ではなく生体細胞を使用する。おそらく今日もっとも広 く実施されている細胞療法は、造血に有害な化学療法または放射線を受けた患者 の骨髄または造血幹細胞の移植である。この処置は骨髄で作られる発生初期段階 の細胞の再注入を必要とし、これらの細胞は患者の血液および免疫システム、お よびしばしば骨髄組織を回復できる。この細胞療法プロセスを通じて、癌治療に よる造血の障害が治療される。 組織工学は一般に、工学、生理学および細胞生物学の間の異なった学問分野の 利用に関し、正常な組織機能が可能な生体組織を少なくとも部分的に成長させる 。一度作られると、この組織は人間に移植され、正常な組織または臓器の機能を 回復または改善する。非常に多くのバイオテクノロジー企業が移植のために人間 の組織を工学的に処置するプロジェクトに取り組んでいる。 収集といった、初期設定と解体ステップは無菌的でない手動手順を必要とする。 従って、実験室の細胞培養システムは部分的にのみ閉鎖的である。すなわち、 それは非常に多くの無菌接続を必要とし、大部分管理された環境フード内で操作 され、開放遠心機チューブ等を必要とする処理前後のステップを有する。もっと も理想的な目標は、培養プロセスが、外部環境に対して機能的に閉じており、装 置が製造されてからそれが配置されるまで維持される完全無菌状態を有するシス テム中で行われることである。 Ｃ．細胞の回収 細胞療法の場合、細胞培養プロセスの製品は細胞である。従って、培養プロセ ス完了時の細胞の有効な収集は有効な細胞培養システムの重要な特徴である。多 くの細胞生産プロセスからの細胞の回収は１つの挑戦である。細胞は、１）一時 的な透析カートリッジの空間にパックされるか、２）数リットルの培養基中に浮 遊させられるかのどちらかである。第１の場合は細胞を取り出すために過度の物 理的力（信頼性がなく容易に自動化できない）を必要とし、第２の場合は多くの 時間、忍耐およびある程度の幸運を必要とする（信頼性がなく閉鎖的でもない） 。 細胞を製品として生産するよりよいアプローチは、回収する際の物理的障壁の ない、一定の適当な空間で細胞を培養し、製品の単純な溶出によって、この目的 のために設計された市販の閉鎖的システム細胞洗浄機での最終洗浄に対応できる 管理可能な濃縮した量の細胞が得られるようにすることである。理想的なシステ ムは、粘着性および非粘着性の両方の細胞を含む生産されたすべての細胞の有効 で完全な取り出しを可能にする。さらに、採集プロセスは、培養室の培養液通路 の無菌バリアを破らずに完了されるべきである。 Ｄ．設計による基本的な培養パラメータの最適化 ある程度多量の細胞培養では、多数の基本的パラメータのほぼ一定の制御が必 要である。培養は、正常な代謝機能と成長を可能にする培養基を供給されなけれ ばならず、通常この培養基は、ポンプ機構による（例えばバイオリアクタの場合 ）か、または規則的に手動で培養基を供給または交換する技術者によって供給さ れる。この交換プロセスの追加的部分として、培養副産物も培養基から除去され る。 モリ装置が含まれる。プロセッサ装置および恒温器装置の両方のインターフェー スはまずこのメモリ装置から情報を検索し、その後検索された情報に従って制御 自在にカセットを調節する。さらに、インターフェースは、カセットが対応する 装置によって受け入れられている時間中に携帯用カセットの条件に対応する情報 によってメモリ装置をアップデートするよう構成されている。メモリ装置は好都 合にも携帯用カセットの第１ケーシングの後部パネルに設置される。 本発明のその他の特徴および利点は、例示によって本発明の原理を示す、添付 図面と共に行われる好適実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、細胞培養室を有する携帯用カセットと、接種された生物細胞を細胞培 養室内に分布させるために使用され、その後維持・培養された細胞を採集するた めに使用されるプロセッサ器具と、細胞が維持・培養されるように携帯用カセッ トを恒温培養するための恒温室器具と、システム管理装置とを含む、本発明によ る細胞生産システムの概略図である。 図２は、図１の携帯用カセットの分解斜視図である。 図３は、図２の携帯用カセットの細胞培養室、培養基容器、廃液バッグ、採集 バッグおよび採集試薬容器の間の相互接続を示す概略図である。 図４は、図２の携帯用カセットの細胞培養室の分解斜視図である。 図５は、カセットの細胞培養室への培養基と採集試薬の供給を制御する液体バ ルブの配置を示し、さらに室を通る培養基の流れ速度を監視するために使用され る滴下チューブを示し、さらにカセットのアップデート可能なメモリ装置を示す 、図２の携帯用カセットの後部壁の斜視図である。 図６は、図２の携帯用カセットに含まれる多数の同一の液体制御バルブの１つ の分解斜視図である。 図７は、細胞培養プロセスの細胞接種および分配の両段階および細胞採集段階 の間携帯用カセットを制御するプロセッサ器具の斜視図である。 図８は、部分的に切断され、傾けることができるプラットフォームを支持する 制御自在に回転可能な車輪と脚とを示す、プロセッサ器具の基部部分の斜視図で ある。 図９は、細胞培養プロセスの恒温培養段階の間携帯用カセットを制御する恒温 器器具のインターフェースの、部分的に切断された斜視図である。 図１０は、携帯用カセットの主ケーシングを受け入れるように構成された、図 ９の恒温器器具の加熱モジュール部分の断面図である。 図１１は、携帯用カセットの補助ケーシングを受け入れるように構成された、 図９の恒温器器具の冷却モジュール部分の断面図である。 好適実施形態の説明 ここで図面、詳細には図１および図２を参照すると、人間の幹細胞や造血原種 細胞といった生物細胞を生体外で維持・培養するための、本発明を実施する細胞 生産システムが示される。細胞は開始時の少量の細胞数から培養され、造血原種 細胞の場合には、骨髄移植または、多量の化学療法または放射といった療法に起 因する天底（ｎａｄｉｒ）の防止／救済を完了するために十分な量の細胞を培養 し採集することができる。図１の細胞生産システムには、１）細胞の増大と培養 が行われる細胞培養室１０２（図２）を有する使い捨て携帯用カセット（３つの カセット１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃが示される）と、２）まず携帯用カセッ トを注入し接種するために使用され、その後カセットから細胞を採集するために 使用されるプロセッサ器具３００と、３）細胞の増大と培養が行われている間、 細胞カセットの生物学的・物理的環境を制御するために使用される恒温器器具（ ２つの恒温器器具４００Ａと４００Ｂが示される）と、４）５０もの独立した携 帯用カセットで同時に発生する細胞の培養を監視するための、作業員とのインタ ーフェースを提供するシステム管理装置５００とが含まれる。 上述したごとく、３つの個別の携帯用カセット１００が図１に示される。第１ カセット１００Ａはそれ自体が図面の左側に示され、第２カセット１００Ｂはプ ロセッサ器具３００に受け入れられた状態で示され、第３カセット１００Ｃは恒 温器器具４００に受け入れられた状態で示される。さらに上述したごとく、一方 が他方の上に重ねられた、２つの個別の恒温器器具が示される。上の恒温器器具 ４００Ａは前部扉が閉じた状態で示され、下の恒温器器具４００Ｂは前部扉を取 り外し、本器具による携帯用カセットの受け入れを示す状態で示される。 図２に示されるように、携帯用カセット１００には、細胞培養室１０２に加え て、培養基容器１０４と、廃液容器１０６と採集バッグ１０８とが含まれるが、 これらすべては互いに接続されて外部環境に対して閉じたシステムを形成する。 培養基容器には初め細胞培養のために必要とされる適当な培養基が充填されるが 、培養基には特定の発育因子とグルタミンが含まれることがある。このシステム は、カセットの初期組立の間、照射によるなどして無菌化される。プロセッサ器 具３００（図１）および恒温器器具４００の両方は、カセットの閉鎖的無菌シス テムを妨げることなく、細胞培養プロセスの個別の段階で携帯用カセットの条件 を調節するよう構成されている。生物細胞は、高度に訓練された実験室作業員や 、層流フードのような特殊な環境設備を必要とすることなく、最小の汚染リスク でシステムに受け入れ、維持および培養される。 より詳細には、また図２を参照すると、携帯用カセット１００には、細胞培養 室１０２と、廃液容器１０６と、採集バッグ１０８とを収容する主ケーシング１ １０が含まれ、さらに培養基容器１０４（図３）を収容する補助ケーシング１１ ２が含まれる。図３に示されるように細胞培養室は、好適実施形態では、平らな 円盤上のプラスチックの細胞床１１４と、近接した近い間隔の気体透過性／液体 不透過性の膜１１６によって形成される浅い円筒である。使用の際、生物細胞は 、細胞床の上に実質上均一に分布され、そこで室を通って選択された流れ速度で 放射状に外向きに注入される培養基によって栄養を与えられる。ｐｈの安定性の ために選択された酸素などの所定の気体が、細胞培養室の膜１１６の反対側に配 置された浅い円筒形の気体室１１８から膜を通って細胞に提供される。 続いて図２及び図３を参照すると、培養基は培養基容器１０４から、培養基供 給チューブ１２０と室の細胞床１１４の中心に配置された供給ポート１２２を経 由して細胞培養室１０２に供給される。廃液培養基は細胞培養室から廃液容器１ ０６に、１）細胞床１１４の外周に沿って均一に間隔のあいた複数のポート１２ ３（図４）、２）細胞床の反対側の細胞培養室の下に配置された浅い円筒形の廃 液貯蔵器１２４、３）その廃液貯蔵器の中心近くに配置された廃液ポート１２６ 、および４）廃液チューブ１２８の順序を経由して供給される。さらに、細胞培 養室１０２中で栄養を与えられ培養された生物細胞は、室外周近くの、細胞床に 配置された採集ポート１３０と採集チューブ１３２を経由して採集バッグ１０８ に 輸送される。 培養基供給チューブ１２０と廃液チューブ１２８とは、主ケーシング１１０の 後部パネル１３８に設置された、ばねによって偏倚されたバルブ１３４と１３６ とをそれぞれ通過する。採集チューブ１３２は、主ケーシングの下部壁１４２に 設置された同様のばねによって偏倚されたバルブ１４０を通過する。これらのバ ルブは、細胞培養プロセスの個々の段階でプロセッサ器具３００と恒温器器具４ ００とによって適当に制御される。 廃液チューブ１２８の一部は、チューブとひいては細胞培養室１０２を通る培 養基の流れ速度を測定する際使用する滴下室１４４として構成される。滴下室に は個々の水滴として培養基を供給する滴下ノズル１４６が含まれ、この室は主ケ ーシング１１０の後部パネル１３８の開口部１４８の近くに位置する。対応する プロセッサ器具３００と恒温器器具４００とに配置された滴下検出器３０２およ び４０２は、対応する器具が携帯用カセット１００を受け入れ、その条件を調節 しているとき、滴下室を通過する培養基の水滴を自動的に検出するよう位置し構 成されている。 図６は、培養基容器１０４から細胞培養室１０２への、供給チューブ１２０を 通る培養基の流れを制御するために使用される、ばねによって偏倚された培養基 供給バルブ１３４の分解図である。このバルブは構造上廃液バルブ１３６および 採集バルブ１４０と同一である。図示されるバルブには、主ケーシングの後部パ ネル１３８の内側に固定され、パネルに形成された円形の開口部（図では見えな い）と一直線に並んだほぼ円筒形の基部１５０が含まれる。キャップ１５２が基 部の内側端部に取り付けられ、プランジャ１５６と、プランジャを基部方向に押 しつける圧迫ばね１５８とが配置される中心窪み１５４を形成する。 基部１５０とばねによって偏倚されたプランジャ１５６の向かい合う面はそれ ぞれ一般にピラミッド状のアンビル１６０および１６２として構成され、培養基 供給チューブ１２０は２つのアンビルの間に位置し、それによって締め付けられ る。プランジャには、基部の溝（図示せず）を通じて後部パネル１３８の開口部 に伸びる一組の脚１６４ａおよび１６４ｂが含まれる。ほぼ円形の作動プレート １６８が脚に固定され、バルブが組み立てられると、このプレートは後部パネル と実質上面一に位置する。作動プレートの下に空間が形成され、圧迫ばね１５８ からかかる偏倚力に対してプレートの基部方向への移動を促進する。従って、作 動プレートに適用される十分な圧力はばねの偏倚力にうち勝ってプランジャのア ンビル１６２を基部のアンビル１６０から離れた方向に移動させるので、培養基 供給チューブ１２０の締め付けが除去され培養基がそれを通じて流れるようにな る。 再び図２、図３および図５を参照すると、酸素および他の所定の気体は主ケー シング１１０の後部パネル１３８に位置する気体導入接続点１７２を経由して携 帯用カセット１００に供給され、そこから気体導入ライン１７４および気体導入 ポート１７６を経由して気体室１１８に供給される。廃棄される気体は気体室か ら気体排出ポート１７８と気体排出ライン１８０を経由して、同じ後部パネルに 位置する気体排出接続点１８２に排出される。これらの気体導入および気体排出 接続点は、細胞培養プロセスの恒温培養段階の間、恒温器器具４００によってア クセスされる。気体導人接続点には、気体室に供給される気体が無菌であること を保証する無菌バリア・フィルタ１８３が含まれる。気体室は好適には同心円状 の円形迷路の形態をとり、気体導入ポートが迷路の一端に位置し、気体排出ポー トがもう一端に位置する。 細胞培養室１０２にはその中心部の上に伸びる拡大された中心キャビティ１８ ６が含まれるが、これは以下説明されるようにいくつかの重要な機能を果たす。 その機能の１つは、スポイト１９０を使用し隔壁１８８を通じて生物細胞の接種 を可能にする室内の空間を提供することである。穴すなわち中心キャビティ、チ ューブ１９２がこの中心キャビティからばねによって偏倚されたバルブ１９４を 通って無菌通気口１９６に伸びる。このバルブは主ケーシング１１０の後部パネ ル１３８に設置され、上記で説明した培養基供給バルブ１３４と同じ構造を有す る。 上記で言及したように、培養基容器１０４は補助ケーシング１１２の中に収容 される。従って、培養基容器から細胞培養室１０２に伸びる培養基供給チューブ １２０は、補助ケーシングから主ケーシング１１０に伸びる。培養基容器は好適 には剛体の本体を有し、そこに含まれる培養基は、補助ケーシングから主ケーシ ングに伸び、主ケーシングの後部パネル１３８に設置された空気供給ポート２０ ２に至る空気供給ライン２００によって加圧される。無菌バリア・フィルタ２０ ３は、培養基に達する加圧空気が無菌であることを保証する。空気供給ポート２ ０２は、細胞培養プロセスの注入、接種および分配段階でプロセッサ器具３００ により、またプロセスの恒温培養段階では恒温培養基具４００により自動的にア クセスされる。培養基の加圧によって、培養基供給バルブ１３４が開くとき、細 胞培養室１０２を通じて培養基を輸送するために必要な圧力が提供される。 緊張軽減ラインまたはつなぎ２０４は携帯用カセットの補助ケーシング１１２ と主ケーシング１１０とを相互接続する。このラインは露出した培養基供給チュ ーブ１２０および空気供給ライン２００よりわずかに短い長さを有し、２つの外 皮を過度に引き離そうとする動きによってもたらされる引っ張り応力からこれら の構成要素を保護する。 特に図５に示されるように、携帯用カセット１００にはさらに、カセットの後 部パネル１３８の窪み２０８に収容された不揮発性アップデート可能メモリ装置 、または識別キー２０６が含まれる。このメモリ装置は患者とカセットの細胞培 養室１０２内で培養されている生物細胞に関する情報と共に器具のためのプロセ ス指示と時間毎のカセットの状態に関する情報を保存する。メモリ装置は、カセ ットが受け入れられると、プロセッサ器具３００と恒温器装置４００との両方に よって自動的にアクセスされ、器具は保存された情報を検索し、その後検索され た情報に従ってカセットの条件を調節する。従って、メモリ装置は、細胞培養プ ロセスの任意の特定の段階でカセットの状態を調節するための任意の望ましいプ ログラムに関連する詳細な命令が含まれる。培養基流れ速度、気体混合比と流れ 速度および温度を指定したり、時間につれて変化させることもでき、任意の望ま しいプログラムを有効にする。 さらに、プロセッサ器具３００と恒温器器具４００とは、それらがカセットを 受け入れ、状態を調節している間、携帯用カセット１００の状態に関するある情 報によってメモリ装置２０６をアップデートするよう構成されている。記録され るこの種の情報の例には、器具の動作の何らかの中断が発生した際のカセットの 状態とこの中断のタイミングがある。この機能によって、器具の故障の際には任 意の特定の器具からカセットを選択的に取り外し、あたかも中断がなかったかの ようにプロセスを継続するために、代わりの器具に設置することができる。 この目的のために適したメモリ装置２０６の１つが、テキサス州ダラスのＤａ ｌｌａｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社から入手できる。これは硬貨の形状を 有し、そのメモリ内容は、特殊な電気的コネクタや複雑な配置の部品を必要とせ ず、専用読み出し／書き込み装置で装置の任意の部分に物理的に接触するだけで 検索およびアップデートできる。こうした読み出し／書き込み装置の一例は、シ ステム管理装置５００の一部として図示される手持ちの棒５０２である。 ここで図７を参照すると、細胞培養プロセスの注入および細胞接種・分配段階 および後には細胞採集段階で携帯用カセット１００を受け入れそれと連結するプ ロセッサ器具３００の一部が示される。プロセッサ器具は、カセットの主ケーシ ング１１０を受け入れ支持する寸法と構成の可動の一般に矩形のプラットフォー ム３０４を含み、さらに補助ケーシング１１２を受け入れ支持する寸法と構成の 頭上棚３０６（図１）を含むことが示される。また、プラットフォームは主ケー シングのそばに補助ケーシングを収容するよう拡大されることもあるが、その場 合２つのケーシングは分離可能である必要はない。 プロセッサ器具３００にはさらに、カセットの主ケーシング１１０がプラット フォーム３０４に適切に受け入れられているとき、携帯用カセット１００の対応 するばねによって偏倚されたバルブ１３４、１３６、１４０および１９４と自動 的に結合するような位置と構成であるバルブ・アクチュエータ３０８、３１０、 ３１２および３１４が含まれる。好適実施形態では、バルブ・アクチュエータは 各々制御自在に外向きに偏倚されたプランジャを有する単純なソレノイドの形態 を有し、関連するばねによって偏倚されたバルブの円形作動プレートと結合し、 それを開放する。さらに、プロセッサ器具には、カセットの主ケーシングが受け 入れられるときカセットの空気供給ポート２０２と自動的に結合するよう構成さ れた空気供給コネクタ３１５と、このコネクタを通じて制御自在に空気を供給し 、カセットの培養基容器１０４を加圧する内部バルブ（図示せず）とが含まれる 。 プロセッサ器具３００にはさらに、携帯用カセット１００の一部分である２つ の試薬バッグ２１４および２１６を支持するための、頭上棚３０６の設備が含ま れる。図１、図２及び図７に示されるように、これらのバッグの中の試薬は、細 胞培養プロセスの細胞採集段階で、カセットの細胞培養室１０２を洗浄し、細胞 床１１４に付着した生物細胞を取り除くために使用される。試薬バッグ２１４お よび２１６はチューブ２１８および２２０によってそれぞれ接続され、共通チュ ーブ２２２が細胞培養室の拡大された中心キャビティ１８６に至る。チューブ２ １８および２２０はそれぞれ、カセットの主ケーシング１１０の後部パネル１３ ８近くに位置する第１および第２試薬バルブ２２４および２２６を通じて伸びる 。これらのバルブは上記で図６に関して説明された培養基供給バルブ１３４と構 造上同一である。プロセッサ器具にはさらに、以下説明されるように、細胞培養 プロセスの細胞採集プロセスの間、２つの試薬バルブ２２４および２２６を制御 自在に作動させるためのバルブ・アクチュエータ３１６および３１７が含まれる 。 図８に示すように、プラットフォーム３０４は、一般にプラットフォームの中 心に位置する主支持脚３１８と、プラットフォームの後部隅の近くに位置する２ つの補助支持脚３２０ａおよび３２０ｂとによって支持される。主脚の上端部は 自在継ぎ手３２２によってプラットフォームの下側に固定され、補助脚３２０ａ および３２０ｂの上端部はそれぞれ玉継ぎ手３２４ａおよび３２４ｂによってプ ラットフォームの下側に固定される。これらの継ぎ手はプラットフォームの制限 された旋回運動を可能にする。主脚の下端部はプロセッサ器具３００の基部部分 ３２６に固定され、補助脚３２０ａおよび３２０ｂの下端部は基部に制御自在に 回転するように設置された車輪３２８ａおよび３２８ｂの外周に固定される。 車輪３２８ａおよび３２８ｂの両方は、それぞれステップモータ３３０ａおよ び３３０ｂにより１８０度制御されて回転し、脚３２０ａおよび３２０ｂの下端 部を所定の下限と上限との間で移動させる。同期した形で車輪を独立して回転さ せることによって、プラットフォーム３０４と、ひいては携帯用カセット１００ の主ケーシング１１０を制御された形で傾けることができる。例えば、２つの補 助脚の下端部が一番高い位置になるように車輪の位置を決めると、好適実施形態 ではプラットフォームを最大量すなわち約４５度前に傾けることができる。さら に、左側の補助脚３２０ａが一番高い位置になり、右側の補助脚３２０ｂが一番 低い位置になるように車輪の位置を決めると、プラットフォームを右側に最大量 だけ傾けることができる。適切に同期された形で車輪の位置を制御することによ ってプラットフォームを制御された軌道運動で動かすことができるが、これは好 適実施形態では接種された生物細胞をカセットの細胞培養室１０２の中で実質上 均一に分布するために使用される。プラットフォームの原点位置は、プラットフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ４８３，５１８ (32)優先日 1995年６月７日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ４８３，５１９ (32)優先日 1995年６月７日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ４８３，５２０ (32)優先日 1995年６月７日 (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＫＲ (72)発明者 ローカー，デビッド ダブリュ. アメリカ合衆国 80218 コロラド州 デ ンバー，マリオン ストリート 760

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．生体外で生物細胞を維持・培養するための装置であって、 携帯用細胞培養カセットと、 前記携帯用カセットを取り外し自在に受け入れ、前記閉じた無菌システムを外 部環境にさらすことなく、生物細胞の生体外維持・培養の第１段階の間前記カセ ットを自動的に制御自在に調節する第１器具と、 前記携帯用カセットを取り外し自在に受け入れ、前記閉じた無菌システムを外 部環境にさらすことなく、生物細胞の生体外維持・培養の第２段階の間前記カセ ットを自動的に制御自在に調節する第２器具とを含み、 前記携帯用細胞培養カセットが、 多量の生物細胞と培養基とを収容するよう構成され、培養基導入ポートと培養 基排出ポートとを含む細胞培養室を形成するケーシングと、 前記細胞培養室の前記培養基導入ポートに接続され、培養基を収容するように 構成された培養基容器と、 前記細胞培養室の前記培養基排出ポートに接続され、前記培養室から排出され た培養基を収容するよう構成された廃液容器とを含み、 前記細胞培養室と、前記培養基容器と前記廃液容器とが外部環境に対して閉じ た無菌システムを形成する装置。 ２．請求項１に記載の装置において、 前記第１器具が、前記閉じた無菌システムを外部環境にさらすことなく、培養 基と接種された生物細胞とが細胞培養室内に分布されるように、前記携帯用カセ ットを制御自在に調節するよう構成されており、 前記第２器具が、前記閉じた無菌システムを外部環境にさらすことなく、前記 生物細胞が前記細胞培養室内で維持・培養されるように、前記携帯用カセットを 制御自在に恒温培養するよう構成されている装置。 ３．請求項２に記載の装置において、前記第１器具がさらに、前記閉じた、無 菌システムを外部環境にさらすことなく、前記細胞培養室内で維持・培養される 生物細胞が採集されるように、携帯用カセットを制御自在に調節するよう構成さ れている装置。 ４．請求項２に記載の装置において、前記第２器具がさらに、前記培養基容器 から前記細胞培養室を通って前記廃液容器に至る培養基の流れを制御することと 、前記細胞培養室への酸素を含む気体の流れと、前記細胞培養室からの排出気体 の流れとを供給することとによって、前記携帯用カセットを調節するよう構成さ れている装置。 ５．請求項１に記載の装置において、 前記携帯用カセットがさらに前記細胞培養室と前記細胞培養室の時間毎の状態 とに関する情報を保存するアップデート可能なメモリ装置を含み、 前記第１および第２器具の両方が、前記携帯用カセットのメモリ装置から情報 を検索し、かつ前記検索された情報に基づいて前記カセットを調節するよう構成 されている装置。 ６．請求項１に記載の装置において、 前記携帯用カセットがさらに、前記細胞培養室と前記細胞培養室の時間毎の状 態とに関する情報を保存するアップデート可能なメモリ装置を含み、 前記第１および第２器具の両方が、器具が前記カセットを受け入れている時間 中の前記カセットの状態に基づいて前記携帯用カセットの前記メモリ装置に情報 を保存するよう構成されている装置。 ７．生物細胞を生体外で維持・培養するための方法であって、 携帯用細胞培養カセットを提供するステップと、 第１器具のプラットフォームに前記携帯用細胞培養カセットを配置するステッ プと、 前記携帯用カセットが前記第１器具のプラットフォームに配置されている間に 、前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらすことなく、前記細胞培養室内で 生物細胞を生体外で維持・培養するためのプロセスの所定の段階を実行するよう に、前記携帯用カセットを調節するステップとを含み、 前記携帯用細胞培養カセットが、 多量の生物細胞と培養基とを収容するよう構成され、培養基導入ポートと培養 基排出ポートとを含む細胞培養室を形成するケーシングと、 前記細胞培養室の前記培養基導入ポートに接続され、培養基を収容するように 構成された培養基容器と、 前記細胞培養室の前記培養基排出ポートに接続され、前記培養室から排出され た培養基を収容するよう構成された廃液容器とを含み、 前記細胞培養室と、前記培養基容器と前記廃液容器とが外部環境に対して閉じ た無菌システムを形成する方法。 ８．請求項７に記載の方法において、さらに、 第２器具のプラットフォームに前記携帯用細胞培養カセットを配置するステッ プと、 前記携帯用カセットが前記第２器具のプラットフォームに配置されている間に 、前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらすことなく、生体外で生物細胞を 維持・培養するためのプロセスの第２の所定の段階を実行するように、前記携帯 用カセットを調節するステップとを含む方法。 ９．請求項７に記載の方法において、 前記携帯用カセットが前記第１器具のプラットフォームに配置されている間に 、前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらすことなく、前記細胞培養室内に 培養基と接種された生物細胞とを分布させる前記携帯用カセットを調節するステ ップと、 前記携帯用カセットが前記第２器具のプラットフォームに配置されている間に 、前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらすことなく、前記細胞培養室内で 前記生物細胞が維持・培養されるように前記携帯用カセットを恒温培養する前記 携帯用カセットを調節するステップとを含む方法。 １０．請求項９に記載の方法において、さらに、 前記携帯用カセットを前記第１器具の前記プラットフォームに再び配置するス テップと、 前記携帯用カセットが再び前記第１器具のプラットフォームに配置されている 間に、前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらすことなく、前記細胞培養室 内で維持・培養された生物細胞が採集されるように、前記携帯用カセットを調節 するステップとを含む方法。 １１．請求項９に記載の方法において、前記携帯用カセットが前記第２器具の プラットフォームに配置されている間に前記携帯用カセットを調節するステップ が、 前記培養基容器から前記細胞培養室を通って前記廃液容器に至る培養基の流れ を調節するステップと、 前記細胞培養室への酸素を含む気体の流れと、前記細胞培養室からの排出気体 の流れとを供給するステップとを含む方法。 １２．請求項７に記載の方法において、 前記携帯用カセットがさらに、前記細胞培養室と前記細胞培養室の時間毎の状 態とに関する情報を保存するアップデート可能なメモリ装置を含み、 前記携帯用カセットが前記第１器具のプラットフォームに配置されている間に 前記携帯用カセットを調節するステップが、前記携帯用カセットの前記メモリ装 置から情報を検索し、前記検索された情報に基づいて前記カセットを調節するス テップと含み、 前記携帯用カセットが前記第２器具のプラットフォームに配置されている間に 前記携帯用カセットを調節するステップが、前記携帯用カセットの前記メモリ装 置から情報を検索し、前記検索された情報に基づいて前記カセットを調節するス テップとを含む方法。 １３．請求項７に記載の方法において、 前記携帯用カセットがさらに、前記細胞培養室と前記細胞培養室の時間毎の状 態とに関する情報を保存するアップデート可能なメモリ装置を含み、 前記携帯用カセットが前記第１器具のプラットフォームに配置されている間に 前記携帯用カセットを調節するステップが、前記カセットがそのように配置され ている間の前記カセットの状態に関する情報を前記携帯用カセットのメモリ装置 に保存するステップを含み、 前記携帯用カセットが前記第２器具のプラットフォームに配置されている間に 前記携帯用カセットを調節するステップが、前記カセットがそのように配置され ている間の前記カセットの状態に関する情報を前記携帯用カセットのメモリ装置 に保存するステップを含む方法。 １４．生物細胞を維持・培養するための携帯用細胞培養装置であって、 多量の生物細胞と培養基とを収容するように構成され、培養基導入ポートと、 培養基排出ポートと採集ポートとを含む細胞培養室を形成する第１ケーシングと 、 前記細胞培養室の前記培養基導入ポートに接続され、培養基を収容するように 構成された培養基容器と、 前記細胞培養室の前記培養基排出ポートに接続され、前記培養室から排出され た培養基を収容するよう構成された廃液容器と、 前記細胞培養室の前記採集ポートに接続された採集容器とを含み、 前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器と、前記採集容器とが、 外部環境にさらされることなく、前記生物細胞を維持・培養するよう構成された 閉じた、無菌システムを形成する装置。 １５．請求項１４に記載の携帯用細胞培養装置において、さらに前記細胞培養 室とそこに収容される前記生物細胞および培養基とに関する情報を示し、さらに 前記細胞培養室の時間毎の状態に関する情報を示すデータを保存するアップデー ト可能なメモリ装置を含む装置。 １６．請求項１５に記載の携帯用細胞培養装置において、 前記第１ケーシングが後部パネルを含み、 前記アップデート可能なメモリ装置が前記第１ケーシングの前記後部パネルに 配置される装置。 １７．請求項１４に記載の携帯用細胞培養装置において、 前記第１ケーシングが、後部パネルと、前記細胞培養室の一部を形成する気体 透過性／液体不透過性膜と、前記細胞培養室の前記膜の反対側に配置された気体 室とを含み、 前記携帯用細胞培養装置がさらに、前記第１ケーシングの前記後部パネルに設 置された気体供給フィッティングと、前記気体供給フィッティングと前記気体室 とを接続する気体供給ラインとを含み、前記膜を通じて前記細胞培養室に浸透さ せるため気体を前記気体室に供給する装置。 １８．請求項１４に記載の携帯用細胞培養装置において、さらに前記第１ケー シングから分離可能な、前記培養基容器を収容する第２ケーシングを含む装置。 １９．請求項１８に記載の携帯用細胞培養装置において、前記第２ケーシング が、前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器と、前記採集容器とに よって形成される前記閉じた、無菌システムを妨げることなく、前記培養基容器 内に収容された前記培養基を加圧するための気体を受け入れるポートを含む装置 。 ２０．請求項１４に記載の携帯用細胞培養装置において、 前記第１ケーシングがさらに後部パネルを含み、 前記携帯用細胞培養装置がさらに、前記細胞培養室に通じる培養基流れ通路を 含み、 前記培養基流れ通路の少なくとも一部分が前記第１ケーシングの前記後部パネ ルに近接して位置する装置。 ２１．請求項２０に記載の携帯用細胞培養装置において、 前記培養基流れ通路が、前記培養基容器を前記細胞培養室と相互接続する第１ 弾力性チューブと、前記細胞培養室を前記廃液容器と相互接続する第２弾力性チ ューブとを含み、 前記装置がさらに、前記第１および第２弾力性チューブの少なくとも１つと取 り外し自在に結合し、前記培養室を通る培養基の流れを制御する流れ制御装置を 含む装置。 ２２．請求項２１に記載の携帯用細胞培養装置において、前記流れ制御装置が 、 ばねによってバイアスをかけられ、前記チューブを締め付けるプランジャと、 前記第１ケーシングの前記後部壁と実質上面一に設置され、プレートが押され るとき前記プランジャが前記チューブの締め付けを開放するように前記プランジ ャに作動接続された前記プレートとを含む装置。 ２３．連続するプロセスの段階で生物細胞を維持・培養するよう動作する携帯 用細胞培養装置であって、 多量の生物細胞と培養基とを収容するよう構成され、培養基導入ポートと培養 基排出ポートとを含む細胞培養室を形成する第１ケーシングと、 前記細胞培養室の前記培養基導入ポートに接続され、前記培養室に供給するた めの培養基を収容するよう構成された培養基容器と、 前記細胞培養室の前記培養基排出ポートに接続され、前記培養室から排出され た培養基を収容するよう構成された廃液容器とを含み、 前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器とが、外部環境に対して 閉じた無菌システムを形成し、 一連の器具と個別に結合し、前記器具が、前記閉じた、無菌システムを妨げる ことなく、細胞維持・培養プロセスの所定の段階を実現するよう各器具によって 制御されるよう構成されたインターフェースとを含む装置。 ２４．請求項２３に記載の携帯用細胞培養装置において、前記インターフェー スがさらに、前記細胞培養室とそこに収容される前記生物細胞および培養基とに 関する情報を保存し、さらに前記細胞培養室の時間毎の状態に関する情報を保存 するアップデート可能なメモリ装置を含む装置。 ２５．請求項２３に記載の携帯用細胞培養装置において、 前記装置がさらに前記細胞培養室の一部を形成する気体透過性／液体不透過性 の膜と前記細胞培養室の前記膜の反対側に配置された気体室とを含み、 前記インターフェースが、前記膜を通じて前記細胞培養室に浸透させるために 気体を前記気体室に供給する気体供給フィッティングと、前記気体供給フィッテ ィングを前記気体室に接続するガス供給ラインとを含む装置。 ２６．請求項２３に記載の携帯用細胞培養装置において、さらに前記第１ケー シングから取り外し可能な、前記培養基容器を形成する第２ケーシングを含む装 置。 ２７．請求項２６に記載の携帯用細胞培養装置において、前記第２ケーシング が、前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器とによって形成される 前記閉じた、無菌システムを妨げることなく、前記培養基容器内に収容された前 記培養基を加圧するための気体を受け入れるポートを含む装置。 ２８．請求項２３に記載の携帯用細胞培養装置において、 前記携帯用細胞培養装置がさらに、前記細胞培養室に通じる培養基流れ通路を 含み、 前記インターフェースが前記培養基流れ通路の少なくとも一部分と結合可能で あり、前記細胞培養室を通る培養基の流れを制御する装置。 ２９．請求項２３に記載の携帯用細胞培養装置において、さらに前記細胞培養 室に接続され、前記細胞培養室から採集された培養基と生物細胞とを収容するよ う構成された採集容器を含み、前記採集容器が、前記細胞培養室、前記培養基容 器および前記廃液容器と同じ閉じた、無菌システムの一部分である装置。 ３０．生物細胞を維持・培養するための携帯用細胞培養装置であって、 多量の生物細胞と培養基とを収容するよう構成され、培養基導入ポートと培養 基排出ポートとを含む細胞培養室を形成する第１ケーシングと、 前記細胞培養室の前記培養基導入ポートに接続され、培養基を収容するよう構 成された培養基容器と、 前記細胞培養室の前記培養基排出ポートに接続され、前記培養室から排出され た培養基を収容するよう構成された廃液容器とを含み、 前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器とがユニットとして無菌 化されるよう構成された閉じたシステムを形成し、 前記細胞培養室が、無菌化の後前記培養基容器からの培養基を注入され、生物 細胞を接種されて、培養基が前記室を通じて、前記培養基容器から前記廃液容器 に、前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらすことなく輸送される間、前記 細胞を維持・培養するよう構成された装置。 ３１．生物細胞を生体外で維持・培養するための装置であって、 携帯用細胞培養カセットと、 生物細胞の生体外維持・培養の第１段階の間、前記閉じた、無菌システムを外 部環境にさらすことなく、前記携帯用カセットを取り外し自在に受け入れ、前記 アップデート可能なメモリ装置に保存された情報を検索し、その検索された情報 に反応して、前記カセットを制御自在に調節する第１器具とを含み、 前記携帯用細胞培養カセットが、 多量の生物細胞と培養基とを含むよう構成され、培養基導入ポートと培養基排 出ポートとを含む細胞培養室を形成するケーシングと、 前記細胞培養室の前記培養基導入ポートに接続され、培養基を収容するよう構 成された培養基容器と、 前記細胞培養室の前記培養基排出ポートに接続され、前記培養室から排出され る培養基を収容するよう構成された廃液容器とを含み、 前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器とが、外部環境に対して 閉じた無菌化可能なシステムを形成し、 前記細胞培養室とそれが収容する前記生物細胞および培養基と、前記細胞培養 室の時間毎の状態とに関する情報を保存するアップデート可能なメモリ装置とを 含む装置。 ３２．請求項３１に記載の装置において、さらに、生物細胞の生体外維持・培 養の第２段階の間、前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらすことなく、前 記携帯用カセットを取り外し自在に受け入れ、前記アップデート可能なメモリ装 置に保存された情報を検索し、その検索された情報に反応して、前記カセットを 制御自在に調節する第２器具とを含む装置。 ３３．請求項３１に記載の装置において、前記第１器具がさらに、前記カセッ トによる生物細胞の維持・培養の第１段階の間、前記携帯用カセットの前記アッ プデート可能なメモリ装置が、前記カセットの状態に関する情報によってアップ デートされるよう構成された装置。 ３４．生物細胞を生体外で維持・培養するための装置であって、 携帯用細胞培養カセットと、 前記細胞培養室と、そこに収容された前記生物細胞および培養基とに関する情 報を保存するアップデート可能なメモリ装置と、 生物細胞の生体外維持・培養の第１段階の間、前記閉じた、無菌システムを外 部環境にさらすことなく、前記携帯用カセットを取り外し自在に受け入れ、前記 カセットを制御自在に調節し、さらにその第１段階の間、前記細胞培養室の状態 に関する情報によって前記アップデート可能なメモリ装置をアップデートする第 １器具とを含み、 前記携帯用細胞培養カセットが、 多量の生物細胞と培養基とを収容するよう構成され、培養基導入ポートと培養 基排出ポートとを含む細胞培養室を形成するケーシングと、 前記細胞培養室の前記培養基導入ポートに接続され、培養基を収容するよう構 成された培養基容器と、 前記細胞培養室の前記培養基排出ポートに接続された、前記培養室から排出さ れた培養基を収容するよう構成された廃液容器とを含み、 前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器とが、外部環境に対して 閉じた無菌化可能なシステムを形成する装置。 ３５．請求項３４に記載の装置において、第１器具がさらに前記アップデート 可能なメモリ装置に保存された情報を検索するよう構成され、その検索された情 報に反応して、生物細胞の維持・培養の第１段階の間、前記携帯用カセットを調 節する装置。 ３６．請求項３５に記載の装置において、前記アップデート可能なメモリ装置 が前記携帯用カセットによって取り外し自在に収容される装置。 ３７．請求項３４に記載の装置において、さらに生物細胞の維持・培養の第２ 段階の間、前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらすことなく、前記携帯用 カセットを取り外し自在に受け入れ、前記カセットを制御自在に調節し、かつさ らに前記アップデート可能なメモリ装置を第２段階の間、前記細胞培養室の状態 に関する情報でアップデートする装置。 ３８．生物細胞を生体外で受け入れ、維持および培養する種類の携帯用細胞培 養カセットと組み合わせて使用するためのプロセッサ装置であって、前記携帯用 カセットが、多量の生物細胞と培養基とを収容するよう構成された細胞培養室を 含み、さらに細胞培養室に通じる培養基流れ通路を含み、前記プロセッサ装置が 前記細胞培養室に培養基を注入し、前記細胞培養室内に前記生物細胞を分布させ るよう機能し、前記プロセッサ装置が、 前記携帯用カセットを取り外し自在に受け入れるよう構成され、さらに制御さ れた態様で移動できるように構成された支えと、 前記カセットが前記支えによって受け入れられるとき、前記携帯用カセットの 前記培養基流れ通路と結合可能な流れ制御アクチュエータと、 多量の培養基が前記携帯用カセットの前記細胞培養室に供給されるように前記 流れ制御アクチュエータを制御し、前記生物細胞が前記細胞培養室全体に分布さ れるような態様で前記支えを制御自在に移動させる制御装置とを含むプロセッサ 装置。 ３９．請求項３８に記載のプロセッサ装置において、 前記携帯用カセットがさらに前記培養基流れ通路と結合可能な流れ制御装置を 含み、 前記流れ制御アクチュエータが、前記カセットが前記支えによって受け入れら れるとき、培養基の前記細胞培養室への供給を制御するよう前記携帯用カセット の前記流れ制御装置と結合可能であるプロセッサ装置。 ４０．請求項３９に記載のプロセッサ装置において、 前記制御装置が、所定の量の培養基の前記携帯用カセットの前記細胞培養室へ の供給を感知し、対応する検出信号を発生する培養基流れセンサを含み、 前記制御装置が、検出信号が前記培養基流れセンサによって発生したとき培養 基の前記細胞培養室への供給が終了するように、前記流れ制御アクチュエータを 制御するよう構成された制御装置とを含むプロセッサ装置。 ４１．請求項３９に記載のプロセッサ装置において、前記制御装置が、所定の 時間が経過したとき培養基の前記細胞培養室への供給が終了するように前記流れ 制御装置を制御するよう構成されたプロセッサ装置。 ４２．請求項３８に記載のプロセッサ装置において、 前記制御装置が、所定の量の培養基の前記携帯用カセットの前記細胞培養室へ の供給を感知し、対応する検出信号を発生する培養基流れセンサを含み、 前記制御装置が、検出信号が前記培養基流れセンサによって発生したとき培養 基の前記細胞培養室値の供給を終了するように前記流れ制御アクチュエータを制 御するよう構成されているプロセッサ装置。 ４３．請求項３８に記載のプロセッサ装置において、 前記制御装置が、所定の量の培養基が前記携帯用カセットの前記細胞培養室に 供給され、気泡が前記細胞培養室内にあるように前記流れ制御アクチュエータを 制御するよう構成され、 前記携帯用カセットがさらに、前記カセットの前記細胞培養室内で維持・培養 されるべき多量の生物細胞が供給できる接種ポートを含み、 前記制御装置が、前記気泡が所定の方法で前記携帯用カセットの前記細胞培養 室内を移動し、前記生物細胞を前記培養室内の前記培養基と実質上均一に混合す るように前記支えを制御自在に動かすよう構成されているプロセッサ装置。 ４４．請求項４３に記載のプロセッサ装置において、前記制御装置がさらに前 記支えの移動によって前記生物細胞が培養基と混合された後、十分な追加培養基 が前記細胞培養室に供給され、前記気泡を実質上追い出すように、前記流れ制御 アクチュエータを制御するよう構成されているプロセッサ装置。 ４５．請求項３８に記載のプロセッサ装置において、 前記携帯用カセットの前記細胞培養室がさらに、採集ポートを含み、 前記制御装置が、生物細胞と培養基とを前記携帯用カセットの前記細胞培養室 から、前記採集ポートを経由して採集容器に排出するよう構成されているプロセ ッサ装置。 ４６．請求項３８に記載のプロセッサ装置において、 前記携帯用カセットの前記細胞培養室が培養基導入ポートと、培養基排出ポー トと、細胞接種ポートと採集ポートとを含み、 前記携帯用カセットがさらに、 前記細胞培養室に前記培養基導入ポートを経由して供給するために、所定の量 の培養基を収容する培養基容器と、 前記培養室から前記培養基排出ポートを経由して排出された培養基を収容する ための廃液容器と、 前記培養室から前記採集ポートを経由して排出された生物細胞と培養基とを収 容するための採集容器とを含み、 前記携帯用カセットの前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器と 、前記採集容器とが、外部環境にさらすことなく前記生物細胞と培養基とを維持 するよう構成された閉じた、無菌化可能なシステムを形成し、 前記プロセッサ装置が、前記携帯用カセットの閉じた、無菌化されたシステム を妨げることなく、前記細胞培養室に培養基を注入し、生物細胞を前記細胞培養 室から採集するよう構成されているプロセッサ装置。 ４７．請求項３８に記載のプロセッサ装置において、 前記携帯用カセットがさらに前記細胞培養室と前記培養基流れ通路の少なくと も一部分を収容するケーシングを含み、 前記携帯用カセットがさらに、前記細胞培養室とそこに収容される前記生物細 胞と培養基とに関する情報と、前記細胞培養室の時間毎の状態に関する情報とを 保存するメモリ装置を含み、 前記プロセッサ装置がさらに、前記ケーシングが前記支えによって受け入れら れたとき、前記携帯用カセットの前記メモリ装置から情報を検索するよう動作す る装置を含むプロセッサ装置。 ４８．請求項３８に記載のプロセッサ装置において、 前記携帯用カセットがさらに、前記細胞培養室と前記培養基流れ通路の少なく とも一部とを収容するケーシングを含み、 前記携帯用カセットがさらに、前記細胞培養室とそこに収容される前記生物細 胞と培養基とに関する情報を保存し、処理パラメータの命令を含むメモリ装置を 含み、 前記プロセッサ装置がさらに、前記ケーシングが前記支えによって受け入れら れるとき、前記携帯用カセットの前記メモリ装置からプロセッサのパラメータの 命令を検索するよう動作し、その後前記検索された命令に従って動作するプロセ ッサ装置。 ４９．請求項３８に記載のプロセッサ装置において、 前記携帯用カセットがさらに、前記細胞培養室と前記培養基流れ通路の少なく とも一部とを収容するケーシングを含み、 前記携帯用カセットがさらに、前記細胞培養室とそこに収容される前記生物細 胞と培養基とに関する情報と前記生物細胞室の時間毎の状態に関する情報とを保 存するメモリ装置を含み、 前記プロセッサ装置がさらに、前記ケーシングが前記支えによって受け入れら れるとき、前記細胞培養室への培養基の注入、前記室への生物細胞の接種または 細胞の前記室内への分布に関連する情報を含む、前記携帯用カセットの前記メモ リ装置に情報を記録するよう動作するプロセッサ装置。 ５０．請求項３８に記載のプロセッサ装置において、 前記携帯用カセットの前記細胞培養室が少なくとも１つの一般に平面の細胞床 を含み、 前記支えが、前記細胞培養室内の液体が実質上均一に分布するように、２つの 水平軸について制御自在に傾けられるよう構成されているプロセッサ装置。 ５１．生体外で生物細胞を維持・培養するための装置であって、 携帯用細胞培養カセットと、 前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらすことなく、前記携帯用カセット を取り外し自在に受け入れ、前記生物細胞が前記細胞培養室中に分布するように 前記カセットを調節するプラットフォームを有する器具とを含み、 前記携帯用細胞培養カセットが、 多数の生物細胞と培養基とを収容するよう構成され、培養基導入ポートと培養 基排出ポートとを含むケーシングと、 前記細胞培養室の前記培養基導入ポートに接続され、培養基を収容するよう構 成された培養基容器と、 前記細胞培養室の前記培養基排出ポートに接続され、前記培養室から排出され た培養基を収容するよう構成された廃液容器とを含み、 前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器とが外部環境に対して閉 じた無菌システムを形成する装置。 ５２．請求項５１に記載の装置において、 前記細胞培養室が少なくとも１つの一般に平面の細胞床を含み、 前記器具が、前記細胞培養室内の液体が実質上均一に分布するように、２つの 水平軸についてそのプラットフォームを制御自在に傾けるよう構成された装置。 ５３．生体外で生物細胞を維持・培養するための装置であって、 携帯用細胞培養カセットと、 前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらすことなく、前記携帯用カセット を取り外し自在に受け入れ、前記細胞培養室内で維持・培養された生物細胞を採 集するように前記カセットを調節するプラットフォームを有する器具とを含み、 前記携帯用細胞培養カセットが、 多数の生物細胞と培養基とを収容するよう構成され、培養基導入ポートと培養 基排出ポートとを含む細胞培養室を形成するケーシングと、 前記細胞培養室の前記培養基導入ポートに接続され、培養基を収容するよう構 成された培養基容器と、 前記細胞培養室の前記培養基排出ポートに接続され、前記培養基から排出され た培養基を収容するよう構成された廃液容器とを含み、 前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器とが、外部環境に対して 閉じた無菌システムを形成する装置。 ５４．請求項５３に記載の装置であって、 前記細胞培養室がさらに採集ポートを含み、 前記携帯用カセットがさらに、前記閉じた、無菌システムの一部分である採集 容器を含み、 前記器具が、液体を前記細胞培養室から前記採集容器に輸送し、さらに採集試 薬を前記細胞培養室に輸送し、その後前記採集容器に輸送するように前記携帯用 カセットを調節するよう構成された装置。 ５５．請求項５４に記載の装置において、 前記細胞培養室が少なくとも１つの一般に平面の細胞床を含み、前記採集ポー トが前記細胞床の端部に近接して配置され、 前記器具が、前記採集ポートが低い位置にあり、液体が重力によって前記細胞 培養室から前記採集容器に輸送されるように前記プラットフォームを制御自在に 傾けるよう構成された装置。 ５６．生体外で生物細胞を維持・培養する種類の携帯用細胞培養カセットと組 み合わせて使用するための恒温器装置であって、前記携帯用カセットが、多数の 生物細胞と培養基とを収容するよう構成された細胞培養室を形成する第１ケーシ ングを含み、さらに培養基容器を形成する第２ケーシングを含み、前記恒温器装 置が前記細胞培養カセットの前記第１および第２ケーシングの温度を調節し、前 記培養基容器から前記細胞培養室への培養基の供給を制御し、かつ前記細胞培養 室への気体の供給を制御するよう機能し、前記恒温器装置が、 前記携帯用カセットの前記第１ケーシングを取り外し自在に受け入れる寸法と 構成の第１受けと、 前記携帯用カセットの前記第２ケーシングを取り外し自在に受け入れる寸法と 構成の第２受けと、 前記第１受けの温度を第１所定温度に調節する第１温度調節器と、 前記第２受けの温度を第２所定温度に調節する第２温度調節器と、 気体供給装置と、 その前記第１および第２ケーシングが対応する前記第１および第２受けに受け 入れられるとき前記携帯用カセットと結合可能であり、前記培養基容器から前記 細胞培養室への培養基の供給を制御し、前記気体供給装置から前記細胞培養室へ の気体の供給を制御するよう構成されたインターフェースとを含む恒温器装置。 ５７．請求項５６に記載の恒温器装置であって、 前記細胞培養カセットの前記第１ケーシングがさらに、 前記細胞培養室の一部を形成する気体透過性／液体不透過性膜と、 前記細胞培養室の前記膜の反対側に配置された気体室とを含み、 前記気体供給装置が、前記膜を通じて前記細胞培養室に浸透させるために、所 定の気体を前記携帯用カセットの前記気体室に供給する恒温器装置。 ５８．請求項５７に記載の恒温器装置において、 前記携帯用カセットの前記第１ケーシングがさらに、 後部パネルと、 前記後部パネルに設置される気体供給フィッティングと、 前記気体供給フィッティングを前記気体室に接続する気体供給ホースとを含み 、 前記気体供給装置が、前記第１ケーシングが前記第１受けに受け入れられると き、前記第１ケーシングの気体供給フィッティングが前記第１ケーシングの前記 気体供給フィッティングと自動的に接続する寸法と構成である恒温器装置。 ５９．請求項５６に記載の恒温器装置において、 前記携帯用カセットがさらに、前記細胞培養室と液体を流通させる培養基流れ 通路と、前記培養基流れ通路と結合できる流れ制御装置とを含み、 前記携帯用カセットと結合可能な前記インターフェースが、前記携帯用カセッ トの前記第１ケーシングが前記第１受けに受け入れられるとき、前記流れ制御装 置と結合可能な、前記培養基容器から前記細胞培養室への培養基の供給を制御す るアクチュエータを含む恒温器装置。 ６０．請求項５９に記載の恒温器装置において、前記携帯用カセットと結合可 能な前記インターフェースが、前記細胞培養室に供給される培養基の流量を感知 し、対応する流量信号を発生するための流量センサを含む恒温器装置。 ６１．請求項５９に記載の恒温器装置において、 前記携帯用カセットの前記流れ制御装置が、ばねによってバイアスをかけられ 前記培養基流れ通路を締め付けるプランジャと、プレートが押されるとき、前記 プランジャが前記培養基流れ通路の締め付けを開放するように前記プランジャに 機能的に接続された前記プレートとを含み、 前記アクチュエータが、前記カセットの第１ケーシングが前記第１受けに受け 入れられるとき、前記携帯用カセットの前記流れ制御装置の前記プレートに結合 するよう構成される恒温器装置。 ６２．請求項５６に記載の恒温器装置において、 前記携帯用カセットがさらに、前記細胞培養室と前記細胞培養室の時間毎の状 態とに関する情報を保存するアップデート可能なメモリ装置を含み、 前記携帯用カセットと結合可能な前記インターフェースが、前記第１ケーシン グが前記第１受けに受け入れられるとき、前記メモリ装置から情報を検索するよ う動作する恒温器装置。 ６３．請求項５６に記載の恒温器装置において、 前記携帯用カセットがさらに、培養基を前記細胞培養室から受け入れる廃液容 器を含み、 前記携帯用カセットの前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器と が、外部環境に対して閉じた無菌細胞培養システムを形成する無菌接続を介して 一緒に接続されるか、または一緒に接続可能であり、 前記恒温器装置がさらに、前記第２ケーシングが前記第２受けに受け入れられ るとき、前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器とによって形成さ れる前記閉じた、無菌システムを妨げることなく、前記第２ケーシングによって 形成される前記培養基容器を加圧する加圧された液体の供給源を含む恒温器装置 。 ６４．請求項５６に記載の恒温器装置において、 前記携帯用カセットの前記細胞培養室と前記培養基容器とが、外部環境に対し て閉じた無菌システムを形成し、 前記携帯用カセットと結合可能な前記インターフェースが、前記生物細胞が、 前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらすことなく、前記細胞培養室内で維 持・培養されるように前記カセットを調節する恒温器装置。 ６５．生体外で生物細胞を維持・培養するための装置であって、 携帯用細胞培養カセットと、 細胞培養プロセスの段階の間、前記閉じた、無菌システムを外部環境にさらす ことなく前記携帯用カセットを取り外し自在に受け入れ、前記カセットを調節す る受けを有する器具とを含み、 前記携帯用細胞培養カセットが、 多量の生物細胞と培養基とを収容するよう構成され、培養基導入ポートと培養 基排出ポートとを含む細胞培養室を形成するケーシングと、 前記細胞培養室の前記培養基導入ポートに接続され、培養基を収容するよう構 成された培養基容器と、 前記細胞培養室の前記培養基排出ポートに接続され、前記培養室から排出され た培養基を収容するよう構成された廃液容器とを含み、 前記細胞培養室と、前記培養基容器と、前記廃液容器とが、外部環境に対して 閉じた無菌システムを形成する装置。 ６６．請求項６５に記載の装置において、 前記携帯用カセットが、前記細胞培養室の一部を形成する気体透過性／液体不 透過性膜を含み、気体室が前記細胞培養室の前記膜の反対側に形成され、 前記器具が、前記培養基容器から前記細胞培養室を通じて前記廃液容器に至る 培養基の流れを制御し、酸素を含む気体の前記気体室への流れと、前記気体室か らの排出気体の流れとを提供し、かつ前記細胞培養室の温度を制御することによ って前記携帯用カセットを調節する装置。 ６７．請求項６６に記載の装置において、 前記携帯用カセットがさらに、 前記細胞培養室と液体を流通させる培養基流れ通路と、 前記培養基流れ通路を通る培養基の流れを制御するための取り外し可能な流れ 制御装置と、 前記器具が、前記カセットが前記器具の前記受けに受け入れられるとき、前記 培養基容器から前記培養室を通じて前記廃液容器に所定の流量で培養基を制御自 在に供給するように、前記携帯用カセットの取り外し可能な流れ制御装置を制御 自在に開放するよう構成されたアクチュエータを含む装置。 ６８．請求項６７に記載の装置において、 前記ケーシングが後部パネルを含み、 前記携帯用カセットの前記培養基流れ通路の少なくとも一部が前記ケーシング の前記後部パネルに近接して配置され、 前記器具の前記アクチュエータが、前記カセットが前記器具の前記受けに受け 入れられるとき、前記後部パネルに近接して配置された前記培養基流れ通路の前 記一部に近接して設置され、 前記携帯用カセットの前記培養基流れ通路が、前記カセットが前記器具の前記 受けによって受け入れられるとき、前記流れ通路を通る培養基の前記流れが防止 される装置。