バイオリアクターの構造
【課題】第１バイオリアクターから第２バイオリアクターに培養細胞を移動する必要のない、直線的に拡大縮小可能なバイオリアクター装置及びシステムの提供。
【解決手段】直線的に拡大縮小可能なバイオリアクター１０が２つの脚部１２及び１４を含み、各脚部がその上方に位置決めしたセクション１６によって連結される。ガス源に接続した通路２０及び２２を通してバイオリアクター１０にガスを導入する。反応体導入用の、また単数又は複数の生成物取り出し用の、またはガス逃出用のガスベントとしての入口３１及び３３を設ける。外側容積部分２４を、バイオリアクター１０内の温度制御用のヒーターを格納するように形状付けする。有効容積部分の幅と、高さとを有する内側容積部分の断面はバイオリアクター１０の長さ部分を通して一定であり、有効容積が増大した後でも、攪拌状況がバイオリアクター１０の長さ方向部分を通して本来一定化される。
【解決手段】直線的に拡大縮小可能なバイオリアクター１０が２つの脚部１２及び１４を含み、各脚部がその上方に位置決めしたセクション１６によって連結される。ガス源に接続した通路２０及び２２を通してバイオリアクター１０にガスを導入する。反応体導入用の、また単数又は複数の生成物取り出し用の、またはガス逃出用のガスベントとしての入口３１及び３３を設ける。外側容積部分２４を、バイオリアクター１０内の温度制御用のヒーターを格納するように形状付けする。有効容積部分の幅と、高さとを有する内側容積部分の断面はバイオリアクター１０の長さ部分を通して一定であり、有効容積が増大した後でも、攪拌状況がバイオリアクター１０の長さ方向部分を通して本来一定化される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願は２００６年１１月１５日付で提出した米国仮特許出願番号第６０／８５９，１７８号の利益を主張するものである。本発明は、任意の所望容積に直線的に拡大縮小可能な廃棄性のバイオリアクターに関し、詳しくは、本発明は、その長さ寸法を増大しつつも、バイオ反応を実施する容積部分内のその他の寸法及びアスペクト比（幅／高さ）を一定に維持して流体動力学を一定に維持するバイオリアクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物細胞の培養（発酵）又は、動植物細胞の培養（組織培養）は商業上重要な化学的及び生化学的製法である。こうしたプロセスでは、モノクロナール抗体又は酵素のようなタンパク質、ワクチン又はアルコール飲料を含む商業価値のある化学物質を、一般に入手の容易な出発材料を用いて経済的に合成できることから生細胞が使用される。
発酵には、栄養液媒中での生細胞の成長又は管理が含まれる。代表的な発酵バッチプロセスでは、所望の微生物又は真核細胞を、水、栄養物質、溶解ガスからなる培地に配置して所望の培養密度に成長（又は増殖）させる。栄養液媒は、生細胞の生存上必要な且つ成長及び又は複製し続けるための環境条件を最適化する全ての化学物質を含むべきである。現在、代表的な微生物細胞培養プロセスでは、微生物群を、攪拌層型か又は気体流動床型の連続リアクター内で循環する栄養液媒中に懸濁させている。同様に、哺乳動物細胞の試験管培養では細胞をロールフラスコ内で浮遊培養し、又は、表面付着を必要とする細胞の場合は、付着細胞上に栄養媒体を収納させた組織培養フラスコ内で細胞を密集培養させている。そうして維持された生細胞は、栄養混合物中に導入した前駆体物質から単数又は複数の所望の製品を代謝生成する。単数又は複数の所望の生成物は、培養液から精製するか、又は細胞自体から抽出する。
【０００３】
現在、バイオテクノロジー工業では、殺菌性及び再使用性を有することから、ステンレス鋼製のバイオリアクター及び配管を製造プロセスで伝統的に使用しているが、こうしたシステムはコスト高な上に、バイオ反応過程での成長に伴って反応容積が増大するので、培養細胞を定期的に移動させる必要もある。しかしながら、大型のリアクターの場合、有効反応容積は培養細胞の容積増大と共に直線的には拡大しないので混合条件が培養細胞容積によって変化し、培養細胞は一様に混合されなくなる。従って、培養細胞を、混合条件を本来同じにするような、幾何形状の異なるバイオリアクターに培養細胞を移す必要があるが、そのためには資本コストを増大させることになる多数のリアクターセット、通常は３つのセットを管理し、更には、培養細胞の移動条件を培養細胞が汚染されないように管理する必要がある。こうした条件はバイオ反応コストを著しく増大させる。
直線的に拡大縮小する反応システムを使用する場合、リアクター内にデッドゾーンを生じさせることなく培養細胞を循環させてバイオリアクター内でバイオ反応を完了させる手段が含まれるべきであり、細胞の剪断条件を回避すべきであり、細胞の成長及び生育力維持用の栄養、酸素又は二酸化炭素を添加する、のみならず所望の適正ｐＨを維持する手段を設ける必要があり、初期状態での殺菌と、その後の所望されざる細胞形式及び細胞毒素の排除とに注意する必要がある。
【０００４】
バイオリアクター用のあるシステムでは、バイオリアクターバッグをその上部に配置したモーター又は油圧機器を備える大型テーブルを使用している。モーター/油圧機器はバイオリアクターバッグを錠止して細胞を一定動作させる。また、バイオリアクターバッグはガス及び栄養供給チューブと、廃棄ガス及び廃棄物チューブとを有し、好気性有機物のための空気のようなガスや栄養を供給し、呼気ガス、二酸化炭素その他のような廃棄物を除去することができる。これらのチューブは、バイオリアクターバッグの動きに合わせてガスや流体/固体が一様に動けるように作用する。米国特許第６，１９０，９１３号を参照されたい。そうしたシステムでは、資本集約的な設備を損耗しやすい構成部品と共に使用する必要がある他、テーブルと共に使用することのできるバイオリアクターバッグの寸法には、テーブルの寸法と、このテーブルに備わるモーター/油圧機器のリフト能力とによる制限がある。
【０００５】
別のシステムでは、両端を可動アームに取り付けた可撓性の長いチューブ状バッグを使用し、充填したバッグを可動アームからＵ字形に吊り下げ、次いで各アームを互いに交互に上下に動かすことで、バッグ内の流体を揺動させ且つ移動させている。所望であればバッグの中央セクションに制限部を設け、混合動作をより均一化させることができる。このシステムでは、特殊形状のバッグが必要であり、液体を移動させるための油圧機器その他のリフティング装置が必要であるし、その重さから、バッグの寸法及び容積には設備のリフティング能力とバッグ強度による制限がある。
【０００６】
選択的に加圧及び収縮させ得る１つ以上のバッグを、発酵層、混合バッグ、貯蔵バッグその他、のような廃棄性のバイオバッグと組み合わせて使用することで改善が見られた。バッグの外側選択部分の周囲に単数又は複数の圧力バッグを配置し又は、そうした単数又は複数の圧力バッグをバッグの小部分内に収納し得る。単数又は複数の圧力バッグを選択的に加圧及び収縮させることでバッグ内で流体を移動させ、かくして、ダメージを伴う剪断力又はフォームを生じさせることなく、バッグ内で細胞を確実に浮遊させ、混合及び又はガス及び又は栄養物/排泄物を移動させることができる。
あるいは、ガスをバッグ内に導入するスパージャーその他のデバイスを収納した静止（移動しない）バッグを選択しても良い。この場合、ガスがバッグ内の流体を移動させ、ガス、栄養物、廃棄物を混合及び移動させる。
【０００７】
米国特許第５，５６５，０１５号では、プラスチック容器内にシールした、平坦な、膨張性の、多孔質チューブが使用される。このチューブはガス圧力下に膨張してバッグ内にガスを流入させる。ガスを付加しない場合はチューブは潰れて各孔を実質的に閉じてバッグからの液漏れを防止する。
米国特許第６，４３２，６９８号では、チューブをバッグ内のガスディフューザーに挿通し且つシールしている。この場合、逆流防止用の弁その他手段が無いので、バッグ内の液体が、ディフューザーからガスラインを経て結局はエアポンプに入るのを防止するためにガスを一定の正圧下に維持する必要があると思われる。
これらの２つの米国特許に開示される構造は何れも、容器内の液体が漏出する可能性があり、漏液が、ガス供給システムのようなシステムの上流側構成部品のバッグの内容物を汚染する恐れがある。更には、何れの発明でも、ガス分与のための別個の構成部品が導入されている。
【０００８】
【特許文献１】米国仮特許出願番号第６０／８５９１７８号明細書
【特許文献２】米国特許第６１９０９１３号明細書
【特許文献３】米国特許第５５６５０１５号明細書
【特許文献４】米国特許第６４３２６９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする課題は、第１バイオリアクターから第２バイオリアクターに培養細胞を移動する必要のない、直線的に拡大縮小可能なバイオリアクター装置及びシステムを提供することである。そうした装置及びシステムによれば、バイオリアクター内で一定範囲のバイオ反応条件を使用することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、直線的に拡大縮小可能な廃棄性のバイオリアクターが提供される。高さ、幅、長さを有するバイオリアクターを参照しての“直線的に拡大縮小可能な”とは、バイオリアクターの、アスペクト比（幅/高さ）を維持したままで長さ方向に拡張自在性があることを意味するものとする。アスペクト比と断面形状とを一定に維持したままでバイオリアクターをある時間にわたり伸ばして行くことで、バイオリアクター内の混合条件を本来一定に保ちつつ、バイオリアクターの有効容積を増大させることが可能となる。この特徴により、培養成長の全期間を通して一つのバイオリアクターで単数又は複数の所望の生成物を得ることができるようになる。
【００１１】
本発明のバイオリアクターは、ガス導入手段及びガス排除手段とを含み、また、反応体添加手段と、単数又は複数の所望の生成物を取り出す手段をも含む。
バイオリアクターは、それ自体に折り込み、巻き付け自在であり、又はそれ自体にクランプを取り付けることでシールを形成し得、高分子組成物のような可撓性材料から形成される。可撓性材料は反応体又は生成物を汚染しないものである。
バイオリアクターは、液状反応体がバイオリアクターの外壁の内面に沿って上昇し、次いで反応容積部分内をこの内面から離間する方向に降下するように形状付けされる。
【００１２】
バイオリアクターは、外壁の第１内面にして、バイオリアクターの内壁の第２内面と共に閉じた容積部分を形成する第１内面を含む。第１内面及び第２内面は、相互に収斂又は拡開して、バイオリアクター内に導入したガスの影響下に、バイオリアクター内の液状反応体を本来螺旋方向に移動させる少なくとも一部分を有する。
バイオリアクターは、細胞が付着し得る水平又は実質的に水平な表面を持たないように形成される。これは、気泡形成用のガスをそこを通して供給する水平面を使用してこの水平面から細胞を押し出すようにするか又は反応体の内面を角度付けする、又はその両方によって実現し得る。
【発明の効果】
【００１３】
第１バイオリアクターから第２バイオリアクターに培養細胞を移動する必要のない、直線的に拡大縮小可能なバイオリアクター装置及びシステムが提供され、本装置及びシステムによれば、バイオリアクター内で一定範囲のバイオ反応条件を使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明によれば、廃棄性の、拡張自在のバイオリアクターが提供される。バイオリアクターは、一定のアスペクト比を有し、高さと幅とを含む断面が一定であり、長さが増大されることによってバイオリアクターの有効容積が大きくなる。バイオリアクターの、培養細胞、栄養、１つ以上のガスを導入してバイオ反応を生じさせる有効容積は初期状態では比較的小さい。ここで、“有効容積”とは、バイオリアクターにおいて反応が生じる容積を言うものとする。バイオリアクターの容積の一部には、この有効容積部分の上方に位置決めしたガス収納容積部分が含まれる。拡張は、バイオリアクターが伸び、バイオリアクターの有効容積が増大する方向で行う。バイオリアクターの幅及び高さを含む断面はこの拡張中は一定に維持されるので、混合条件は一定に維持され得かくしてその間の反応条件は一定に維持され得る。これは、ガス導入により生じるリアクター断面内での反応体の循環動作が、バイオリアクターの長さ寸法に関する位置に関わらず同じだからである。
【００１５】
バイオリアクターは任意の様式下に伸ばすことができる。かくして、バイオリアクターの、現在使用していない端部を折り開き又は巻き解くことができる。更には、バイオリアクターの未使用部分を一つ以上のクランプを使用して使用中の有効容積部分から分離させ得、また、これらのクランプを連続的に除去することで、ある時間に渡り所望の有効容積を得ることができる。
バイオリアクターの内側容積部分は、反応体が有効容積部分の全ての部分で相互に十分に混合するような形状とされる。かくして、混合が殆ど又は全く生じないデッドゾーンの発生が回避される。
バイオリアクターは、液状反応体を、バイオリアクターの外壁の内面に沿って上昇させ、次いで反応容積内部をこの内面から離れる方向に降下させるように形状付けされる。
バイオリアクターは、外壁の第１内面にして、バイオリアクターの内壁の第２内面と共に閉じた容積部分を形成する第１内面を含む。第１内面及び第２内面は、相互方向に収斂する又は相互に拡開して、バイオリアクター内の液状反応体を、バイオリアクター内に導入したガスの影響下に本来螺旋方向に移動させる少なくとも一部分を有する。
【００１６】
バイオリアクターは、細胞がそこに付着し得る水平方向の、又は実質的に水平方向の表面を持たないようにも形成される。これは、気泡を形成するガスをそこを通して供給する水平面を用い、この水平面から細胞を押し出すようにするか、又は、反応体の内壁を角度付けすることによって、又はその両方によって実現し得る。角度付けした内壁は実質的に垂直であることが好ましい。
本発明のバイオリアクターはその１実施例では２つの脚部を有し、これらの脚部がその間部分の橋絡セクションで図１〜７に示すように相互に連結され、又は図８に示すように丸い又は楕円の反応体壁形状を有する。更に、ガス供給源を持つ水平面は図７及び図８に示すように多孔質フィルター又は多孔質膜であり得、あるいは図１〜６に示すように液体内にガスを通す１つ以上のスパージャーその他の、ガス通過性のガス供給デバイスを含み得、何れの場合でも、ガスは細胞を同伴しつつ上昇するか、又は液体中に送られるに際して細胞を押し上げる。
【００１７】
バイオリアクターには、その内部温度を制御するヒーターを格納する外部容積部分を設ける。バイオリアクター内に反応体を導入する又はバイオリアクターから生成物を取り出すための１つ以上の入口を設ける。
バイオリアクターの長さ方向に沿ってバイオリアクターに付着させるなどしてバイオリアクターと一体係止し得る少なくとも１つの有孔通路によって、バイオリアクターの有効容積内にガスを導入する、或いは、単数又は複数の有孔通路を、スパージャーチューブのようにバイオリアクターから分離形成し得、バイオリアクターの有効容積が増大した場合にバイオリアクター内に漸次挿通させ得る。バイオリアクターの、有孔通路を挿通する部分からの漏出防止用の従来のシール手段を設け得る。有孔通路は、反応体又は生成物を汚染しない高分子組生物の様な可撓性材料、又はセラミック、グラスマットまたは焼結ガラス材料のようなガラス、又は、反応体又は生成物を汚染しない焼結ステンレス鋼から形成され得る。
【００１８】
好適なプラスチックは親水性又は疎水性のものであり得る。しかしながら、親水性のものである場合は、有孔通路内の空気圧を液体侵入圧力に一定化するか又はそれ以上として液体を有孔通路の外側に維持させる、又は弁または疎水性フィルターの如きを設けて上流側を遮断し、有孔通路及び又はガス供給源の上流側からの液体横溢が生じないことが保証されるべきである。プラスチックは生来、親水性又は疎水性のものであり得、又は所望の特性を持たせるように表面処理され得る。プラスチックは単層又は所望であれば複層化され得る。複層化通路の１実施例のものは、多孔質のプラスチック層を、デブリを捕捉し得且つ捕捉したデブリを有孔通路を詰まらせないようにする、開口度の高いプレフィルター又は深さフィルターで覆った多孔質プラスチック層を有する。孔寸法は、ガスの所望の泡沫寸法に基づいて選択されるが、ミクロ孔（０．１〜１０μｍ）のものからマクロ孔（１０μｍ以上）の範囲のものであり得、微孔質フィルター、織った繊維又はフィルター、多孔質の織らない材料、例えばＴｙｖｅｋ（商標）シート材、水槽用フィルタでよく見かけるモノリス又はパッドその他による如き膜又はフィルターから形成され得る。選択するプラスチックはその内部で成長する細胞に悪影響が及ばないよう、バイオリアクター環境との共存性を有するべきである。好適なプラスチックには、これに限定しないが、ポリエチレン又はポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリスルフォン又はポリエーテルスルフォンのようなポリスルフォン(polysulfones)、ナイロン、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＥＦ、ＰＶＤＦ、ＰＥＴその他が含まれる。
【００１９】
導入されるガスは、反応体として、また反応体攪拌手段として機能する。
図１を参照するに、バイオリアクター１０は２つの脚部１２及び１４を含み、これらの脚部はその上方に位置決めしたセクション１６によって連結される。セクション１６の上方にガス容積部分１８を設け、ここに未反応のガスを収集する。ガス源（図示せず）に接続した通路２０及び２２を通してバイオリアクター１０にガスを導入する。反応体導入用の、また単数又は複数の生成物を取り出すための、またはガスを逃出させるガスベントとしての入口３１及び３３を設ける。外側容積部分２４を、バイオリアクター１０内の温度制御用のヒーター（図示せず）を格納するように形状付けする。図３に示すように、有効容積部分の幅２８と、高さ２９とを有する内側容積部分２６の断面はバイオリアクター１０の長さ部分を通して一定である。高さ３０は有効容積部分の高さであるが、反応体の添加又は生成物の取り出しに伴って若干変化する。かくして、有効容積が増大した後でも、矢印３２及び３４で示すような攪拌状況がバイオリアクター１０の長さ方向部分を通して本来一定化される。
【００２０】
図２を参照するに、バイオリアクターの拡張段階が例示される。第１段階ではバイオリアクター１０Ａで第１バイオ反応段階を実施する。バイオリアクター１０Ａの部分３５はバイオリアクター自体に折り込まれている。第２段階では折り込まれた前記部分３５を折り開き、バイオリアクター１０Ａの長さ部分に沿って拡張してバイオリアクター１０Ｂとし、第２バイオ反応段階を実施する。第３段階では折り込まれた部分３５を折り開いて形成したバイオリアクター１０Ｂを長さ方向に沿って拡張してバイオリアクター１０Ｃとし、第３バイオ反応段階を実施する。図示されるように、バイオリアクターの、バイオリアクター１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの最大幅及び最大高さを含む断面は一定に維持される。断面の寸法変化は、反応体添加及び又は生成物取り出しによって多少生じたとしても僅かである。有効容積部分の高さは本来一定に維持される。バイオ反応が完了するとバイオリアクター１０Ｃは廃棄され得る。
図４を参照するに、本発明のバイオリアクターの別の形態が番号１１で示される。バイオリアクター１１は、非拡張部分３７がバイオリアクター自身に折り込まれるのではなく、むしろバイオリアクター自身に巻き付けられる点を除き、本来バイオリアクター１０Ａ（図２）と同じ構造を有する。非拡張部分３７はバイオ反応の所望の過程で所望の長さ分巻き解かれる。使用に際し、バイオリアクターは図２に例示する実施態様下に用いられ、バイオ反応が完了し生成物が取り出されると、容認され得るコストで廃棄され得る。
【００２１】
図５を参照するに、バイオリアクター１３が例示され、図１のバイオリアクターと同じ形態を有している。バイオリアクター１３はクランプ手段４６及び４８によって分離容積部分４０、４２及び４４の各セグメントに分離されている。反応体を導入し、生成物を取り出し、又はガスを逃出させ得るガスベントとしての入口３１及び３３を設ける。バイオリアクター１３の有効容積を増やしたい場合は、クランプ４６を釈放して分離容積部分４０と４２とを一体化させ、有効容積を更に増やしたい時はクランプ４８を釈放して分離容積部分４０、４２、４４を一体化させる。図５のバイオリアクターによれば、バイオ反応を実施するためのもっと速いプロセスを使用することが可能となる。クランプ４６及び４８を閉じた状態で初期バイオ反応を分離容積部分４０と４４とで同時に実施し得、クランプ４６及び４８を釈放した後に、分離容積部分４０、４２、４４で最終バイオ反応を実施し得る。かくして、バイオリアクターの倍の容積部分を所望の反応状況下に利用し得、バイオリアクターの残りの単数又は複数の容積部分を所望のスケジュールで利用できるので、初期バイオ反応を、現用のバイオリアクターと比較して倍の容積で実施することができる。
【００２２】
図６を参照するに、バイオリアクター４９が容積部分５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、とクランプ５１、５３、５５、５７、５９、６１、６３、６５を含んでいる。初期バイオ反応は容積部分５０、５２、５４、６２、６４、６６で同時に実施する。バイオリアクター４９の容積を増やしたい時はクランプ５１、５３、５５、６１，６３、６５を釈放して容積部分５０、５２、５４を容積部分５６と一体化させ、容積部分６２、６４、６６を容積部分６０に一体化させ、そこで第２バイオ反応を実施する。バイオリアクター４９の容積を更に増やしたい場合はクランプ５７，５９を釈放して容積部分５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６の全てを一体化させる。図６のバイオリアクターによれば、６つの容積部分内で初期バイオ反応を同時に実施し、これら６つの容積部分を一体化させて所望に応じて順次追加容積部分と一体化させ得るので、バイオ反応を実施するためのもっと急速なプロセスを使用することが可能となる。容積部分５０、５２、５４、６２、６４、６６は、バイオリアクターの残りの容積部分と一体形成し得、又はそれら残りの容積部分とは別に形成することができる。別形成する場合は、接着材又は空気圧力を使用して各容積部分を残りの容積部分にシールすることが出来る。
【００２３】
或いはバイオ反応を、例えば容積部分５０のような１つの容積部分で開始し、次いで必要に応じて１つ以上の追加の容積部分５２、５４、６２、６４、６６を順次開放して寸法を漸増させるようにして順次実施することができる。
図７を参照するに、バイオリアクター７０が示され、図１〜６を参照して上述した様式下に拡張し得る長さを有し、可撓性材料から形成されている。反応体を導入し、生成物を取り出し、又はガスを逃出させるガスベントとしての入口３１及び３３を設け、脚部７２及び７４を、これらの脚部の下方に位置決めしたセクション７６によって連結し、ガスを、セクション７６の内部に位置決めした有孔通路７８を通して導入し、バイオリアクター７０の内部温度を制御し且つバイオリアクター７０に対する支持を提供する２つのヒーター８０及び８２を設ける。
【００２４】
図８にはバイオリアクター８１が示され、図１〜６を参照して上述した様式下に長さ方向に拡張し得る可撓性材料から形成されている。反応体を導入し、生成物を取り出し、又はガスを逃出させるガスベントとしての入口３１及び３３を設け、反応体を、そこを通してバイオリアクター８１にガスが流入するところの容積部分８６の上方に位置決めした容積部分８４の内部に位置決めし、ガスを、ガス透過性膜８８を通して、この膜の細胞を破裂させないように制御しつつ送り、反応体の表面９２の下方には、反応体におけるフォーム形成と細胞破裂とが回避されるように、通過ガスを制御する第２膜９０を位置決めする。
【００２５】
本発明のバイオリアクターを、可撓性プラスチック材料から形成し得る。熱可塑性プラスチックを使用するのが好ましく、そうしたプラスチックには、これに限定しないが、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィンホモポリマー、ポリオレフィンコポリマー、ナイロン、エチレンビニルアセテートコポリマー（ＥＶＡコポリマー）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）その他が含まれる。多層フィルム又は多層シートをバイオリアクター材料として使用することが好ましく、そうした多層フィルム又は多層シートは一般に、直鎖状低密度ポリエチレンのようなポリエチレン又はポリプロピレンの幾つかの層と、各相を相互に付着させ及び又はバイオリアクター外へのガス移行を阻止するために使用する、例えばエチレンビニルアセテートコポリマーやエチレンビニルアルコールのようなその他の層とから作製する。プラスチックは、その内部の作用を目視検査しつつ行い得るよう、透明であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のバイオリアクターの斜視図である。
【図２】本発明のバイオリアクターの拡張段階を例示する斜視図である。
【図３】バイオ反応の有効容積の幅及び高さを含む本発明のバイオリアクターの断面図である。
【図４】本発明の他のバイオリアクターの斜視図である。
【図５】クランプを使用する本発明のバイオリアクターの斜視図である。
【図６】クランプを使用する本発明の他のバイオリアクターの斜視図である。
【図７】本発明の他のバイオリアクターの断面図である。
【図８】本発明の他のバイオリアクターの断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１１、１３、４９、７０、８１ バイオリアクター
１２、１４、７２、７４ 脚部
１６、７６ セクション
１８ ガス容積部分
２０、２２ 通路
３１、３３ 入口
２４ 外側容積部分
２８ 幅
２９ （内側容積部分２６の）高さ
３０ （有効容積部分の）高さ
３２、３４ （攪拌状況を示す）矢印
３５ （バイオリアクター１０Ａの）部分
３７ （バイオリアクター１１の）非拡張部分
４６、４８ クランプ手段
４０、４２、４４ 分離容積部分
５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６ 容積部分
５１、５３、５５、５７、５９、６１、６３、６５ クランプ
７８ 有孔通路
８０、８２ ヒーター
８４、８６ 容積部分
８８ ガス透過性膜
９０ 第２膜
【技術分野】
【０００１】
本件出願は２００６年１１月１５日付で提出した米国仮特許出願番号第６０／８５９，１７８号の利益を主張するものである。本発明は、任意の所望容積に直線的に拡大縮小可能な廃棄性のバイオリアクターに関し、詳しくは、本発明は、その長さ寸法を増大しつつも、バイオ反応を実施する容積部分内のその他の寸法及びアスペクト比（幅／高さ）を一定に維持して流体動力学を一定に維持するバイオリアクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物細胞の培養（発酵）又は、動植物細胞の培養（組織培養）は商業上重要な化学的及び生化学的製法である。こうしたプロセスでは、モノクロナール抗体又は酵素のようなタンパク質、ワクチン又はアルコール飲料を含む商業価値のある化学物質を、一般に入手の容易な出発材料を用いて経済的に合成できることから生細胞が使用される。
発酵には、栄養液媒中での生細胞の成長又は管理が含まれる。代表的な発酵バッチプロセスでは、所望の微生物又は真核細胞を、水、栄養物質、溶解ガスからなる培地に配置して所望の培養密度に成長（又は増殖）させる。栄養液媒は、生細胞の生存上必要な且つ成長及び又は複製し続けるための環境条件を最適化する全ての化学物質を含むべきである。現在、代表的な微生物細胞培養プロセスでは、微生物群を、攪拌層型か又は気体流動床型の連続リアクター内で循環する栄養液媒中に懸濁させている。同様に、哺乳動物細胞の試験管培養では細胞をロールフラスコ内で浮遊培養し、又は、表面付着を必要とする細胞の場合は、付着細胞上に栄養媒体を収納させた組織培養フラスコ内で細胞を密集培養させている。そうして維持された生細胞は、栄養混合物中に導入した前駆体物質から単数又は複数の所望の製品を代謝生成する。単数又は複数の所望の生成物は、培養液から精製するか、又は細胞自体から抽出する。
【０００３】
現在、バイオテクノロジー工業では、殺菌性及び再使用性を有することから、ステンレス鋼製のバイオリアクター及び配管を製造プロセスで伝統的に使用しているが、こうしたシステムはコスト高な上に、バイオ反応過程での成長に伴って反応容積が増大するので、培養細胞を定期的に移動させる必要もある。しかしながら、大型のリアクターの場合、有効反応容積は培養細胞の容積増大と共に直線的には拡大しないので混合条件が培養細胞容積によって変化し、培養細胞は一様に混合されなくなる。従って、培養細胞を、混合条件を本来同じにするような、幾何形状の異なるバイオリアクターに培養細胞を移す必要があるが、そのためには資本コストを増大させることになる多数のリアクターセット、通常は３つのセットを管理し、更には、培養細胞の移動条件を培養細胞が汚染されないように管理する必要がある。こうした条件はバイオ反応コストを著しく増大させる。
直線的に拡大縮小する反応システムを使用する場合、リアクター内にデッドゾーンを生じさせることなく培養細胞を循環させてバイオリアクター内でバイオ反応を完了させる手段が含まれるべきであり、細胞の剪断条件を回避すべきであり、細胞の成長及び生育力維持用の栄養、酸素又は二酸化炭素を添加する、のみならず所望の適正ｐＨを維持する手段を設ける必要があり、初期状態での殺菌と、その後の所望されざる細胞形式及び細胞毒素の排除とに注意する必要がある。
【０００４】
バイオリアクター用のあるシステムでは、バイオリアクターバッグをその上部に配置したモーター又は油圧機器を備える大型テーブルを使用している。モーター/油圧機器はバイオリアクターバッグを錠止して細胞を一定動作させる。また、バイオリアクターバッグはガス及び栄養供給チューブと、廃棄ガス及び廃棄物チューブとを有し、好気性有機物のための空気のようなガスや栄養を供給し、呼気ガス、二酸化炭素その他のような廃棄物を除去することができる。これらのチューブは、バイオリアクターバッグの動きに合わせてガスや流体/固体が一様に動けるように作用する。米国特許第６，１９０，９１３号を参照されたい。そうしたシステムでは、資本集約的な設備を損耗しやすい構成部品と共に使用する必要がある他、テーブルと共に使用することのできるバイオリアクターバッグの寸法には、テーブルの寸法と、このテーブルに備わるモーター/油圧機器のリフト能力とによる制限がある。
【０００５】
別のシステムでは、両端を可動アームに取り付けた可撓性の長いチューブ状バッグを使用し、充填したバッグを可動アームからＵ字形に吊り下げ、次いで各アームを互いに交互に上下に動かすことで、バッグ内の流体を揺動させ且つ移動させている。所望であればバッグの中央セクションに制限部を設け、混合動作をより均一化させることができる。このシステムでは、特殊形状のバッグが必要であり、液体を移動させるための油圧機器その他のリフティング装置が必要であるし、その重さから、バッグの寸法及び容積には設備のリフティング能力とバッグ強度による制限がある。
【０００６】
選択的に加圧及び収縮させ得る１つ以上のバッグを、発酵層、混合バッグ、貯蔵バッグその他、のような廃棄性のバイオバッグと組み合わせて使用することで改善が見られた。バッグの外側選択部分の周囲に単数又は複数の圧力バッグを配置し又は、そうした単数又は複数の圧力バッグをバッグの小部分内に収納し得る。単数又は複数の圧力バッグを選択的に加圧及び収縮させることでバッグ内で流体を移動させ、かくして、ダメージを伴う剪断力又はフォームを生じさせることなく、バッグ内で細胞を確実に浮遊させ、混合及び又はガス及び又は栄養物/排泄物を移動させることができる。
あるいは、ガスをバッグ内に導入するスパージャーその他のデバイスを収納した静止（移動しない）バッグを選択しても良い。この場合、ガスがバッグ内の流体を移動させ、ガス、栄養物、廃棄物を混合及び移動させる。
【０００７】
米国特許第５，５６５，０１５号では、プラスチック容器内にシールした、平坦な、膨張性の、多孔質チューブが使用される。このチューブはガス圧力下に膨張してバッグ内にガスを流入させる。ガスを付加しない場合はチューブは潰れて各孔を実質的に閉じてバッグからの液漏れを防止する。
米国特許第６，４３２，６９８号では、チューブをバッグ内のガスディフューザーに挿通し且つシールしている。この場合、逆流防止用の弁その他手段が無いので、バッグ内の液体が、ディフューザーからガスラインを経て結局はエアポンプに入るのを防止するためにガスを一定の正圧下に維持する必要があると思われる。
これらの２つの米国特許に開示される構造は何れも、容器内の液体が漏出する可能性があり、漏液が、ガス供給システムのようなシステムの上流側構成部品のバッグの内容物を汚染する恐れがある。更には、何れの発明でも、ガス分与のための別個の構成部品が導入されている。
【０００８】
【特許文献１】米国仮特許出願番号第６０／８５９１７８号明細書
【特許文献２】米国特許第６１９０９１３号明細書
【特許文献３】米国特許第５５６５０１５号明細書
【特許文献４】米国特許第６４３２６９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
解決しようとする課題は、第１バイオリアクターから第２バイオリアクターに培養細胞を移動する必要のない、直線的に拡大縮小可能なバイオリアクター装置及びシステムを提供することである。そうした装置及びシステムによれば、バイオリアクター内で一定範囲のバイオ反応条件を使用することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、直線的に拡大縮小可能な廃棄性のバイオリアクターが提供される。高さ、幅、長さを有するバイオリアクターを参照しての“直線的に拡大縮小可能な”とは、バイオリアクターの、アスペクト比（幅/高さ）を維持したままで長さ方向に拡張自在性があることを意味するものとする。アスペクト比と断面形状とを一定に維持したままでバイオリアクターをある時間にわたり伸ばして行くことで、バイオリアクター内の混合条件を本来一定に保ちつつ、バイオリアクターの有効容積を増大させることが可能となる。この特徴により、培養成長の全期間を通して一つのバイオリアクターで単数又は複数の所望の生成物を得ることができるようになる。
【００１１】
本発明のバイオリアクターは、ガス導入手段及びガス排除手段とを含み、また、反応体添加手段と、単数又は複数の所望の生成物を取り出す手段をも含む。
バイオリアクターは、それ自体に折り込み、巻き付け自在であり、又はそれ自体にクランプを取り付けることでシールを形成し得、高分子組成物のような可撓性材料から形成される。可撓性材料は反応体又は生成物を汚染しないものである。
バイオリアクターは、液状反応体がバイオリアクターの外壁の内面に沿って上昇し、次いで反応容積部分内をこの内面から離間する方向に降下するように形状付けされる。
【００１２】
バイオリアクターは、外壁の第１内面にして、バイオリアクターの内壁の第２内面と共に閉じた容積部分を形成する第１内面を含む。第１内面及び第２内面は、相互に収斂又は拡開して、バイオリアクター内に導入したガスの影響下に、バイオリアクター内の液状反応体を本来螺旋方向に移動させる少なくとも一部分を有する。
バイオリアクターは、細胞が付着し得る水平又は実質的に水平な表面を持たないように形成される。これは、気泡形成用のガスをそこを通して供給する水平面を使用してこの水平面から細胞を押し出すようにするか又は反応体の内面を角度付けする、又はその両方によって実現し得る。
【発明の効果】
【００１３】
第１バイオリアクターから第２バイオリアクターに培養細胞を移動する必要のない、直線的に拡大縮小可能なバイオリアクター装置及びシステムが提供され、本装置及びシステムによれば、バイオリアクター内で一定範囲のバイオ反応条件を使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明によれば、廃棄性の、拡張自在のバイオリアクターが提供される。バイオリアクターは、一定のアスペクト比を有し、高さと幅とを含む断面が一定であり、長さが増大されることによってバイオリアクターの有効容積が大きくなる。バイオリアクターの、培養細胞、栄養、１つ以上のガスを導入してバイオ反応を生じさせる有効容積は初期状態では比較的小さい。ここで、“有効容積”とは、バイオリアクターにおいて反応が生じる容積を言うものとする。バイオリアクターの容積の一部には、この有効容積部分の上方に位置決めしたガス収納容積部分が含まれる。拡張は、バイオリアクターが伸び、バイオリアクターの有効容積が増大する方向で行う。バイオリアクターの幅及び高さを含む断面はこの拡張中は一定に維持されるので、混合条件は一定に維持され得かくしてその間の反応条件は一定に維持され得る。これは、ガス導入により生じるリアクター断面内での反応体の循環動作が、バイオリアクターの長さ寸法に関する位置に関わらず同じだからである。
【００１５】
バイオリアクターは任意の様式下に伸ばすことができる。かくして、バイオリアクターの、現在使用していない端部を折り開き又は巻き解くことができる。更には、バイオリアクターの未使用部分を一つ以上のクランプを使用して使用中の有効容積部分から分離させ得、また、これらのクランプを連続的に除去することで、ある時間に渡り所望の有効容積を得ることができる。
バイオリアクターの内側容積部分は、反応体が有効容積部分の全ての部分で相互に十分に混合するような形状とされる。かくして、混合が殆ど又は全く生じないデッドゾーンの発生が回避される。
バイオリアクターは、液状反応体を、バイオリアクターの外壁の内面に沿って上昇させ、次いで反応容積内部をこの内面から離れる方向に降下させるように形状付けされる。
バイオリアクターは、外壁の第１内面にして、バイオリアクターの内壁の第２内面と共に閉じた容積部分を形成する第１内面を含む。第１内面及び第２内面は、相互方向に収斂する又は相互に拡開して、バイオリアクター内の液状反応体を、バイオリアクター内に導入したガスの影響下に本来螺旋方向に移動させる少なくとも一部分を有する。
【００１６】
バイオリアクターは、細胞がそこに付着し得る水平方向の、又は実質的に水平方向の表面を持たないようにも形成される。これは、気泡を形成するガスをそこを通して供給する水平面を用い、この水平面から細胞を押し出すようにするか、又は、反応体の内壁を角度付けすることによって、又はその両方によって実現し得る。角度付けした内壁は実質的に垂直であることが好ましい。
本発明のバイオリアクターはその１実施例では２つの脚部を有し、これらの脚部がその間部分の橋絡セクションで図１〜７に示すように相互に連結され、又は図８に示すように丸い又は楕円の反応体壁形状を有する。更に、ガス供給源を持つ水平面は図７及び図８に示すように多孔質フィルター又は多孔質膜であり得、あるいは図１〜６に示すように液体内にガスを通す１つ以上のスパージャーその他の、ガス通過性のガス供給デバイスを含み得、何れの場合でも、ガスは細胞を同伴しつつ上昇するか、又は液体中に送られるに際して細胞を押し上げる。
【００１７】
バイオリアクターには、その内部温度を制御するヒーターを格納する外部容積部分を設ける。バイオリアクター内に反応体を導入する又はバイオリアクターから生成物を取り出すための１つ以上の入口を設ける。
バイオリアクターの長さ方向に沿ってバイオリアクターに付着させるなどしてバイオリアクターと一体係止し得る少なくとも１つの有孔通路によって、バイオリアクターの有効容積内にガスを導入する、或いは、単数又は複数の有孔通路を、スパージャーチューブのようにバイオリアクターから分離形成し得、バイオリアクターの有効容積が増大した場合にバイオリアクター内に漸次挿通させ得る。バイオリアクターの、有孔通路を挿通する部分からの漏出防止用の従来のシール手段を設け得る。有孔通路は、反応体又は生成物を汚染しない高分子組生物の様な可撓性材料、又はセラミック、グラスマットまたは焼結ガラス材料のようなガラス、又は、反応体又は生成物を汚染しない焼結ステンレス鋼から形成され得る。
【００１８】
好適なプラスチックは親水性又は疎水性のものであり得る。しかしながら、親水性のものである場合は、有孔通路内の空気圧を液体侵入圧力に一定化するか又はそれ以上として液体を有孔通路の外側に維持させる、又は弁または疎水性フィルターの如きを設けて上流側を遮断し、有孔通路及び又はガス供給源の上流側からの液体横溢が生じないことが保証されるべきである。プラスチックは生来、親水性又は疎水性のものであり得、又は所望の特性を持たせるように表面処理され得る。プラスチックは単層又は所望であれば複層化され得る。複層化通路の１実施例のものは、多孔質のプラスチック層を、デブリを捕捉し得且つ捕捉したデブリを有孔通路を詰まらせないようにする、開口度の高いプレフィルター又は深さフィルターで覆った多孔質プラスチック層を有する。孔寸法は、ガスの所望の泡沫寸法に基づいて選択されるが、ミクロ孔（０．１〜１０μｍ）のものからマクロ孔（１０μｍ以上）の範囲のものであり得、微孔質フィルター、織った繊維又はフィルター、多孔質の織らない材料、例えばＴｙｖｅｋ（商標）シート材、水槽用フィルタでよく見かけるモノリス又はパッドその他による如き膜又はフィルターから形成され得る。選択するプラスチックはその内部で成長する細胞に悪影響が及ばないよう、バイオリアクター環境との共存性を有するべきである。好適なプラスチックには、これに限定しないが、ポリエチレン又はポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリスルフォン又はポリエーテルスルフォンのようなポリスルフォン(polysulfones)、ナイロン、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＥＦ、ＰＶＤＦ、ＰＥＴその他が含まれる。
【００１９】
導入されるガスは、反応体として、また反応体攪拌手段として機能する。
図１を参照するに、バイオリアクター１０は２つの脚部１２及び１４を含み、これらの脚部はその上方に位置決めしたセクション１６によって連結される。セクション１６の上方にガス容積部分１８を設け、ここに未反応のガスを収集する。ガス源（図示せず）に接続した通路２０及び２２を通してバイオリアクター１０にガスを導入する。反応体導入用の、また単数又は複数の生成物を取り出すための、またはガスを逃出させるガスベントとしての入口３１及び３３を設ける。外側容積部分２４を、バイオリアクター１０内の温度制御用のヒーター（図示せず）を格納するように形状付けする。図３に示すように、有効容積部分の幅２８と、高さ２９とを有する内側容積部分２６の断面はバイオリアクター１０の長さ部分を通して一定である。高さ３０は有効容積部分の高さであるが、反応体の添加又は生成物の取り出しに伴って若干変化する。かくして、有効容積が増大した後でも、矢印３２及び３４で示すような攪拌状況がバイオリアクター１０の長さ方向部分を通して本来一定化される。
【００２０】
図２を参照するに、バイオリアクターの拡張段階が例示される。第１段階ではバイオリアクター１０Ａで第１バイオ反応段階を実施する。バイオリアクター１０Ａの部分３５はバイオリアクター自体に折り込まれている。第２段階では折り込まれた前記部分３５を折り開き、バイオリアクター１０Ａの長さ部分に沿って拡張してバイオリアクター１０Ｂとし、第２バイオ反応段階を実施する。第３段階では折り込まれた部分３５を折り開いて形成したバイオリアクター１０Ｂを長さ方向に沿って拡張してバイオリアクター１０Ｃとし、第３バイオ反応段階を実施する。図示されるように、バイオリアクターの、バイオリアクター１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの最大幅及び最大高さを含む断面は一定に維持される。断面の寸法変化は、反応体添加及び又は生成物取り出しによって多少生じたとしても僅かである。有効容積部分の高さは本来一定に維持される。バイオ反応が完了するとバイオリアクター１０Ｃは廃棄され得る。
図４を参照するに、本発明のバイオリアクターの別の形態が番号１１で示される。バイオリアクター１１は、非拡張部分３７がバイオリアクター自身に折り込まれるのではなく、むしろバイオリアクター自身に巻き付けられる点を除き、本来バイオリアクター１０Ａ（図２）と同じ構造を有する。非拡張部分３７はバイオ反応の所望の過程で所望の長さ分巻き解かれる。使用に際し、バイオリアクターは図２に例示する実施態様下に用いられ、バイオ反応が完了し生成物が取り出されると、容認され得るコストで廃棄され得る。
【００２１】
図５を参照するに、バイオリアクター１３が例示され、図１のバイオリアクターと同じ形態を有している。バイオリアクター１３はクランプ手段４６及び４８によって分離容積部分４０、４２及び４４の各セグメントに分離されている。反応体を導入し、生成物を取り出し、又はガスを逃出させ得るガスベントとしての入口３１及び３３を設ける。バイオリアクター１３の有効容積を増やしたい場合は、クランプ４６を釈放して分離容積部分４０と４２とを一体化させ、有効容積を更に増やしたい時はクランプ４８を釈放して分離容積部分４０、４２、４４を一体化させる。図５のバイオリアクターによれば、バイオ反応を実施するためのもっと速いプロセスを使用することが可能となる。クランプ４６及び４８を閉じた状態で初期バイオ反応を分離容積部分４０と４４とで同時に実施し得、クランプ４６及び４８を釈放した後に、分離容積部分４０、４２、４４で最終バイオ反応を実施し得る。かくして、バイオリアクターの倍の容積部分を所望の反応状況下に利用し得、バイオリアクターの残りの単数又は複数の容積部分を所望のスケジュールで利用できるので、初期バイオ反応を、現用のバイオリアクターと比較して倍の容積で実施することができる。
【００２２】
図６を参照するに、バイオリアクター４９が容積部分５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、とクランプ５１、５３、５５、５７、５９、６１、６３、６５を含んでいる。初期バイオ反応は容積部分５０、５２、５４、６２、６４、６６で同時に実施する。バイオリアクター４９の容積を増やしたい時はクランプ５１、５３、５５、６１，６３、６５を釈放して容積部分５０、５２、５４を容積部分５６と一体化させ、容積部分６２、６４、６６を容積部分６０に一体化させ、そこで第２バイオ反応を実施する。バイオリアクター４９の容積を更に増やしたい場合はクランプ５７，５９を釈放して容積部分５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６の全てを一体化させる。図６のバイオリアクターによれば、６つの容積部分内で初期バイオ反応を同時に実施し、これら６つの容積部分を一体化させて所望に応じて順次追加容積部分と一体化させ得るので、バイオ反応を実施するためのもっと急速なプロセスを使用することが可能となる。容積部分５０、５２、５４、６２、６４、６６は、バイオリアクターの残りの容積部分と一体形成し得、又はそれら残りの容積部分とは別に形成することができる。別形成する場合は、接着材又は空気圧力を使用して各容積部分を残りの容積部分にシールすることが出来る。
【００２３】
或いはバイオ反応を、例えば容積部分５０のような１つの容積部分で開始し、次いで必要に応じて１つ以上の追加の容積部分５２、５４、６２、６４、６６を順次開放して寸法を漸増させるようにして順次実施することができる。
図７を参照するに、バイオリアクター７０が示され、図１〜６を参照して上述した様式下に拡張し得る長さを有し、可撓性材料から形成されている。反応体を導入し、生成物を取り出し、又はガスを逃出させるガスベントとしての入口３１及び３３を設け、脚部７２及び７４を、これらの脚部の下方に位置決めしたセクション７６によって連結し、ガスを、セクション７６の内部に位置決めした有孔通路７８を通して導入し、バイオリアクター７０の内部温度を制御し且つバイオリアクター７０に対する支持を提供する２つのヒーター８０及び８２を設ける。
【００２４】
図８にはバイオリアクター８１が示され、図１〜６を参照して上述した様式下に長さ方向に拡張し得る可撓性材料から形成されている。反応体を導入し、生成物を取り出し、又はガスを逃出させるガスベントとしての入口３１及び３３を設け、反応体を、そこを通してバイオリアクター８１にガスが流入するところの容積部分８６の上方に位置決めした容積部分８４の内部に位置決めし、ガスを、ガス透過性膜８８を通して、この膜の細胞を破裂させないように制御しつつ送り、反応体の表面９２の下方には、反応体におけるフォーム形成と細胞破裂とが回避されるように、通過ガスを制御する第２膜９０を位置決めする。
【００２５】
本発明のバイオリアクターを、可撓性プラスチック材料から形成し得る。熱可塑性プラスチックを使用するのが好ましく、そうしたプラスチックには、これに限定しないが、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィンホモポリマー、ポリオレフィンコポリマー、ナイロン、エチレンビニルアセテートコポリマー（ＥＶＡコポリマー）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）その他が含まれる。多層フィルム又は多層シートをバイオリアクター材料として使用することが好ましく、そうした多層フィルム又は多層シートは一般に、直鎖状低密度ポリエチレンのようなポリエチレン又はポリプロピレンの幾つかの層と、各相を相互に付着させ及び又はバイオリアクター外へのガス移行を阻止するために使用する、例えばエチレンビニルアセテートコポリマーやエチレンビニルアルコールのようなその他の層とから作製する。プラスチックは、その内部の作用を目視検査しつつ行い得るよう、透明であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のバイオリアクターの斜視図である。
【図２】本発明のバイオリアクターの拡張段階を例示する斜視図である。
【図３】バイオ反応の有効容積の幅及び高さを含む本発明のバイオリアクターの断面図である。
【図４】本発明の他のバイオリアクターの斜視図である。
【図５】クランプを使用する本発明のバイオリアクターの斜視図である。
【図６】クランプを使用する本発明の他のバイオリアクターの斜視図である。
【図７】本発明の他のバイオリアクターの断面図である。
【図８】本発明の他のバイオリアクターの断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１１、１３、４９、７０、８１ バイオリアクター
１２、１４、７２、７４ 脚部
１６、７６ セクション
１８ ガス容積部分
２０、２２ 通路
３１、３３ 入口
２４ 外側容積部分
２８ 幅
２９ （内側容積部分２６の）高さ
３０ （有効容積部分の）高さ
３２、３４ （攪拌状況を示す）矢印
３５ （バイオリアクター１０Ａの）部分
３７ （バイオリアクター１１の）非拡張部分
４６、４８ クランプ手段
４０、４２、４４ 分離容積部分
５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６ 容積部分
５１、５３、５５、５７、５９、６１、６３、６５ クランプ
７８ 有孔通路
８０、８２ ヒーター
８４、８６ 容積部分
８８ ガス透過性膜
９０ 第２膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性材料から形成され、一定のアスペクト比と、調節自在の長さとを有するバイオリアクター。
【請求項２】
可撓性材料から形成され、橋絡セクションによって連結した２つの脚セクションを含む内側容積部分と、各脚セクション内にガスを導入するための手段と、脚セクションの長さ方向に沿ってガスを脚セクション内に導入するための手段と、バイオリアクターに反応体を導入するための手段と、バイオリアクターから生成物を取り出すための手段と、を含み、一定のアスペクト比と、調節自在の長さとを有するバイオリアクター。
【請求項３】
折り込んだバイオリアクターを長さ方向に折り開くことにより長さ調節自在である請求項１のバイオリアクター。
【請求項４】
折り込んだバイオリアクターを長さ方向に折り開くことにより長さ調節自在である請求項２のバイオリアクター。
【請求項５】
巻き付けたバイオリアクターを長さ方向に巻き解くことにより長さ調節自在である請求項１のバイオリアクター。
【請求項６】
巻き付けたバイオリアクターを長さ方向に巻き解くことにより長さ調節自在である請求項２のバイオリアクター。
【請求項７】
バイオリアクターの長さ方向に沿って位置決めしたクランプの一つ又は複数を釈放させることにより長さ調節自在である請求項１のバイオリアクター。
【請求項８】
バイオリアクターの長さ方向に沿って位置決めしたクランプの一つ又は複数を釈放させることにより長さ調節自在である請求項２のバイオリアクター。
【請求項９】
橋絡セクションが脚セクションの上方に位置決めされる請求項２のバイオリアクター。
【請求項１０】
橋絡セクションが脚セクションの下方に位置決めされる請求項２のバイオリアクター。
【請求項１１】
細胞が付着し得る水平又は実質的に水平な表面を有さないように形成した請求項１のバイオリアクター。
【請求項１２】
細胞が付着し得る水平又は実質的に水平な表面を有さないように形成した請求項２のバイオリアクター。
【請求項１３】
細胞が付着し得る水平又は実質的に水平な表面を有さず且つ丸形状に形成した請求項１のバイオリアクター。
【請求項１４】
細胞が付着し得る水平又は実質的に水平な表面を有さず且つ丸形状に形成した請求項２のバイオリアクター。
【請求項１５】
橋絡セクションが脚セクションの下方に位置決めされ、ガスを導入するための手段が、橋絡セクション内に位置決めした有孔通路を通して導入される請求項２のバイオリアクター。
【請求項１６】
一定の断面を有する請求項１のバイオリアクター。
【請求項１７】
断面が長さ方向に渡り一定に維持される請求項１のバイオリアクター。
【請求項１８】
ヒーターを格納するための容積部分を外側に設けた請求項２のバイオリアクター。
【請求項１９】
ガスを導入するための手段が、１つ以上の多孔質材料層から形成した有孔通路である請求項２のバイオリアクター。
【請求項１】
可撓性材料から形成され、一定のアスペクト比と、調節自在の長さとを有するバイオリアクター。
【請求項２】
可撓性材料から形成され、橋絡セクションによって連結した２つの脚セクションを含む内側容積部分と、各脚セクション内にガスを導入するための手段と、脚セクションの長さ方向に沿ってガスを脚セクション内に導入するための手段と、バイオリアクターに反応体を導入するための手段と、バイオリアクターから生成物を取り出すための手段と、を含み、一定のアスペクト比と、調節自在の長さとを有するバイオリアクター。
【請求項３】
折り込んだバイオリアクターを長さ方向に折り開くことにより長さ調節自在である請求項１のバイオリアクター。
【請求項４】
折り込んだバイオリアクターを長さ方向に折り開くことにより長さ調節自在である請求項２のバイオリアクター。
【請求項５】
巻き付けたバイオリアクターを長さ方向に巻き解くことにより長さ調節自在である請求項１のバイオリアクター。
【請求項６】
巻き付けたバイオリアクターを長さ方向に巻き解くことにより長さ調節自在である請求項２のバイオリアクター。
【請求項７】
バイオリアクターの長さ方向に沿って位置決めしたクランプの一つ又は複数を釈放させることにより長さ調節自在である請求項１のバイオリアクター。
【請求項８】
バイオリアクターの長さ方向に沿って位置決めしたクランプの一つ又は複数を釈放させることにより長さ調節自在である請求項２のバイオリアクター。
【請求項９】
橋絡セクションが脚セクションの上方に位置決めされる請求項２のバイオリアクター。
【請求項１０】
橋絡セクションが脚セクションの下方に位置決めされる請求項２のバイオリアクター。
【請求項１１】
細胞が付着し得る水平又は実質的に水平な表面を有さないように形成した請求項１のバイオリアクター。
【請求項１２】
細胞が付着し得る水平又は実質的に水平な表面を有さないように形成した請求項２のバイオリアクター。
【請求項１３】
細胞が付着し得る水平又は実質的に水平な表面を有さず且つ丸形状に形成した請求項１のバイオリアクター。
【請求項１４】
細胞が付着し得る水平又は実質的に水平な表面を有さず且つ丸形状に形成した請求項２のバイオリアクター。
【請求項１５】
橋絡セクションが脚セクションの下方に位置決めされ、ガスを導入するための手段が、橋絡セクション内に位置決めした有孔通路を通して導入される請求項２のバイオリアクター。
【請求項１６】
一定の断面を有する請求項１のバイオリアクター。
【請求項１７】
断面が長さ方向に渡り一定に維持される請求項１のバイオリアクター。
【請求項１８】
ヒーターを格納するための容積部分を外側に設けた請求項２のバイオリアクター。
【請求項１９】
ガスを導入するための手段が、１つ以上の多孔質材料層から形成した有孔通路である請求項２のバイオリアクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２１２１４３（Ｐ２００８−２１２１４３Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００７−２９５７５８（Ｐ２００７−２９５７５８）
【出願日】平成１９年１１月１４日（２００７．１１．１４）
【出願人】（３９００１９５８５）ミリポア・コーポレイション (212)
【氏名又は名称原語表記】ＭＩＬＬＩＰＯＲＥ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９５７５８（Ｐ２００７−２９５７５８）
【出願日】平成１９年１１月１４日（２００７．１１．１４）
【出願人】（３９００１９５８５）ミリポア・コーポレイション (212)
【氏名又は名称原語表記】ＭＩＬＬＩＰＯＲＥ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ
【Ｆターム（参考）】
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