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    • 专利摘要:
    Die Erfindung betrifft eine Kultivierungsvorrichtung (1), die eine erste Kammer (5) und eine zweite Kammer (20) aufweist. Die erste Kammer (5) besitzt mehrere Einlass-/Auslassteile vom Luftschleusentyp (11, 12, 13, 14), wobei im Inneren der ersten Kammer (5) die zweite Kammer (20) zur Kultivierung von Zellen darin vorgesehen ist. Innerhalb der ersten Kammer (5) ist ein Manipulator (30, 31, 32) angeordnet, der durch Fernsteuerung oder automatische Steuerung betätigt wird. Der Manipulator (30, 31, 32) hat sowohl zu mindestens einem der Einlass-/Auslassteile vom Luftschleusentyp (11, 12, 13, 14) als auch zu der zweiten Kammer (20) Zugriff. Jeder der Einlass-/Auslassteile vom Luftschleusentyp (11, 12, 13, 14) ist durch zwei (2) Türen (a, b; c, d; e, f; g, h) in zwei (2) Abschnitte unterteilt, und die Türe eines abgeteilten Einlass-/Auslassteils verbindet diesen abgeteilten Abschnitt mit dem Inneren der Kammer (5). Die Türe der anderen abgeteilten Abschnitte verbindet sie mit dem Äußeren der Kultivierungsvorrichtung (20).
    公开号:DE102004005672A1
    申请号:DE200410005672
    申请日:2004-02-04
    公开日:2004-08-26
    发明作者:Kazutoshi Kan；Shio Miyamoto；Ikuo Takeuchi
    申请人:Hitachi Ltd；
    IPC主号:C12M1-00
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betriffteine Kultivierungsvorrichtung zur Anwendung für die Züchtung oder Kultivierung lebenderGewebe. Bei der regenerativen medizinischen Behandlung, etc., wirdzum Zweck der medizinischen Behandlung mit kultivierten lebendenGeweben eine sehr kleine Menge des aus einem Organismus entnommenenlebenden Gewebes bis zu einer bestimmten Menge an Gewebe hochkultiviert.Beispiele hierfürsind zum Beispiel in Patentdokument 1 oder Patentdokument 2 beschrieben.So wird zum Beispiel in der offengelegten japanischen PatentanmeldungNr. Hei 5-292990 (1993) (Patentdokument 1) zur Verhinderung einerKontamination einer Zellkultivierungsvorrichtung durch Viren wieauch zur Verhinderung einer Verbreitung aus der Zellkultivierungsvorrichtungnach außendie Zellkultivierungsvorrichtung selbst aus einem Material hergestellt,das zumindest fürdie Zellen und das Virus keine Durchlässigkeit besitzt. Ferner wirdein Teil des Behältersoder Gefäßes alsZellwachstumsraum ausgebildet, der mit einem Film aus einem porösen Polymerversehen ist, das fürNährstoffe,Kultivierungsfaktoren und Gase Durchlässigkeit aufweist und fernerDurchtrittsräumefür Nährstoffe,Kultivierungsfaktoren und Gase besitzt, die durch diesen porösen Polymerfilmhindurch an den Zellwachstumsraum angrenzen.
    [0002] In der offengelegten japanischenPatentanmeldung Nr. 2001-238663 (2001) (Patentdokument 2) ist fernerzum Beispiel beschrieben, dass zur Erzielung einer wirksamen Kulturaußerhalbeines lebenden Körpersbei der Kultivierung von Zellen und/oder Geweben unter Verhinderungeiner Kontamination eine Kultivierungskammer unter einer kontrolliertenUmgebung, beispielsweise einer einen lebenden Körper imitierenden Umgebung,vorgesehen wird, wobei eine Kulturflüssigkeit oder Kulturlösung zugeführt wird,währenddie Zellen und Gewebe innerhalb dieser Kultivierungskammer gehaltenwerden.
    [0003] Bei der in dem obigen Patentdokument1 offenbarten Kultivierungsvorrichtung werden die Zellen oder dergleichen,obgleich die Zellen und/oder Viren unter Verwendung des gleichenGefäßes (z.B.eines integrierten Gefäßes) über sämtlicheKultivierungsprozesse hinweg kultiviert werden, allerdings per Handin das Gefäß eingebracht.Auch bei der in Patentdokument 2 beschriebenen Kultivierungsvorrichtungmüssenbeispielsweise das Einbringen der Zellen in die Kultivierungsvorrichtungund/oder der Austausch des Kulturmediums per Hand durchgeführt werden.Bei der in Patentdokument 2 beschriebenen Vorrichtung ist fernerein Roboter innerhalb eines Reinraums zur automatischen Förderungvon Nährstoffenund zum Austausch des Kulturmediums vorgesehen, jedoch muss eineBedienungsperson das Innere des Reinraums betreten, um andere Arbeiten alsdiese oben erwähntendurchzuführen.
    [0004] Bei der Kultivierung von Zellen kannein Mensch eine Quelle fürKontamination sein. Daher weisen herkömmlicherweise Reinraumsystemeeinen Bereich auf, wo der Mensch den Reinraum betreten muss, wobeider Mensch reine Kleidung tragen und auch mehrmals einen Luftvorhangpassieren muss, um staubfrei zu werden, um den Staub im Reinraumzu verringern. Infolgedessen werden die Reinraumeinrichtungen für einensolchen Staubschutz und die Staubentfernung groß, weshalb beträchtlicheKosten hierfürerforderlich sind. Auch wenn strikte Maßnahmen gegen Verunreinigungoder Kontamination vorgesehen werden, ist es schwierig, die Quellenfür Kontaminationvollständigzu beseitigen, wenn Menschen derartige Systeme betreten.
    [0005] Der vorliegenden Erfindung liegtdas Problem zugrunde, die Nachteile des oben erwähnten Standes der Technik zu überwindenund eine Kultivierungsvorrichtung anzugeben, die unter niedrigen Kostenhergestellt und gegen Kontamination geschützt werden kann.
    [0006] Das obige Problem wird gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. DieabhängigenAnsprüchebeziehen sich auf bevorzugte Ausführungsformen des Konzepts dervorliegenden Erfindung.
    [0007] Zur erfindungsgemäßen Lösung der oben erwähnten Aufgabewird eine Kultivierungsvorrichtung zur Kultivierung von Zellgewebedarin angegeben, die aufweist: eine erste Kammer, mehrere Einlass-/Auslassteilevom Luftschleusentyp, die in der ersten Kammer vorgesehen sind,eine zweite Kammer zur Kultivierung der Zellen darin und mindestens einenManipulator, der innerhalb der ersten Kammer durch Fernsteuerungoder automatische Steuerung betätigtwird, wobei der Manipulator sowohl zu mindestens einem der Einlass-/Auslassteilevom Luftschleusentyp als auch zu der zweiten Kammer Zugriff hat.
    [0008] Gemäß der vorliegenden Erfindungist ferner bei der oben beschriebenen Kultivierungsvorrichtung vorzugsweisejeder der Einlass-/Auslassteile durch zwei (2) Türen in zwei (2) Abschnitteun terteilt, wobei die Türeeines abgeteilten Abschnitts diesen Abschnitt mit dem Inneren derersten Kammer verbindet, währendder andere abgeteilte Abschnitt die Verbindung zum Äußeren derKultivierungsvorrichtung herstellt; vorzugsweise weist jeder dermehreren Einlass-/Auslassteilevom Luftschleusentyp in einem Seitenflächenabschnitt, der zum Innerender ersten Kammer hin liegt, und in einem Seitenflächenabschnitt,der zum Äußeren derKultivierungsvorrichtung hin liegt, ein Rückschlagventil auf.
    [0009] Die oben beschriebene Kultivierungsvorrichtungweist ferner gemäß der vorliegendenErfindung vorzugsweise einen Drehtisch auf, der ein integriertesGefäß innerhalbder zweiten Kammer halten kann, wobei eine Türe in einer Seitenfläche oderder Bodenflächeder Kammer vorgesehen ist, die dem Manipulator den Zugriff auf diesenDrehtisch ermöglicht.Der Drehtisch ist noch bevorzugter in Richtung seines Umfangs umeinen Winkel drehbar, der gleich oder größer als 360° ist, und das Medium innerhalb desintegrierten Gefäßes istfließfähig, oderdie Position des integrierten Gefäßes ist wechselbar.
    [0010] Die oben beschriebene Kultivierungsvorrichtungweist ferner gemäß der vorliegendenErfindung vorzugsweise eine Versorgungsquelle zur Zufuhr eines Mediumszu dem innerhalb der zweiten Kammer gehaltenen integrierten Gefäß und eineskontrollierten Gases in die erste Kammer sowie eine Steuereinrichtungzur Steuerung des Manipulators auf und besitzt ferner vorzugsweiseeine Regeleinrichtung zur Regelung der Strömung, der Temperatur und/oder derFeuchtigkeit von in die erste Kammer eingeführtem Gas und/oder innerhalbder ersten Kammer vorliegendem Gas.
    [0011] Diese und weitere Gegenstände, Merkmale undVorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detailliertenBeschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leichter ersichtlich;es zeigen:
    [0012] 1 eineDraufsicht auf eine Kultivierungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsformder vorliegenden Erfindung;
    [0013] 2 eineVorderansicht der Kultivierungsvorrichtung gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform der vorliegendenErfindung;
    [0014] 3 eineSeitenansicht der Kultivierungsvorrichtung gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform der vorliegendenErfindung;
    [0015] 4(a) und 4(b) Ansichten einer inneren Kultivierungsvorrichtungzur Verwendung innerhalb der in der oben erwähnten 1 dargestellten Kultivierungsvorrichtung,wobei im Einzelnen 4(a) eineDraufsicht und 4(b) eineSeitenansicht davon darstellen;
    [0016] 5 eineAnsicht zur Erläuterungder Betriebsweise der oben erwähntenKultivierungsvorrichtung und
    [0017] 6 eineperspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kultivierungssystems.
    [0018] Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß der vorliegendenErfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen vollständig erläutert. Die 1 bis 3 zeigen die Kultivierungsvorrichtung gemäß einerAusführungsformder vorliegenden Erfindung; im Einzelnen zeigen 1 eine Draufsicht, 2 eine Vorderansicht und 3 eine Seitenansicht davon. Die Kultivierungsvorrichtung 1 weisteine rechtwinklige Kammer 5 und mehrere Luftschleusenteile 11, 12, 13, 14 auf,die an den beiden Seitenflächen 6a und 6b derKammer 5 einander gegenüberliegendangeordnet sind. Die Luftschleusenteile 11, 12, 13, 14 umfasseneinen Luftschleusenteil 11 zur Verwendung zur Einführung oderzum Einbringen von darin zu kultivierenden Zellen, einen Luftschleusenteil 12 zurVerwendung zum Einbringen von abnehmbaren Spitzenteilen und/oderSchläuchen,etc., einer Wegwerfpipette, die innerhalb der Kammer 5 vorgesehenist und zum Absaugen und/oder Aufteilen von Einspritzungen dient,einen Luftschleusenteil 13 zur Verwendung zur Ausgabe oderzum Herausnehmen von gebrauchten Spitzenteilen und/oder Schläuchen vonder Pipette sowie einen Luftschleusenteil 14 zur Verwendungzum Einbringen und/oder Herausnehmen einer Zellkulturpatrone 50.
    [0019] Die Zellkulturpatrone 50 isteine Art integrierter Behälteroder eine Art integriertes Gefäß zur Kultivierungvon Zellen darin. Das integrierte Gefäß wird dafür hergestellt, dass es kontinuierlich über dengesamten Kultivierungsprozess zu verwenden ist. An dem integriertenGefäß sind ein Öffnungsbereich, durchden ein Medium eingeführtwerden kann, und ein Öffnungsbereichvorgesehen, durch den das Medium entnommen wird; das Gefäß bestehtvorzugsweise aus einem Harz, wobei seine Innenoberfläche oderseine Außenoberfläche miteinem Film beschichtet ist, oder aus einem Glas. Es kann ferner auchso bearbeitet sein, dass es sich zur Kultivierung in seinem Innereneignet.
    [0020] Jeder der Luftschleusenteile 11, 12, 13, 14 ist auszwei (2) Kammern 11a und 11b aufgebaut, und jededieser Kammern 11a und 11b ist mit einer Türe a, b,c, d, e, f, g, h versehen. In jedem der Luftschleusenteile 11 bis 14 istein Rückschlagventilv1 vorgesehen, das Gas vom Inneren der Kammer 5 in dasInnere des Luftschleusenteils 11 bis 14 hineindurchlässt,jedoch den Strom vom Inneren der Kammer 5 in das Innerejedes der Luftschleusenteile 11 bis 14 unterbricht,ist in einer Seitenflächedes Luftschleusenteils 11 bis 14 im Inneren derKammer 5 vorgesehen. Außerhalbder Kammer 5 ist bei jedem der Luftschleusenteile 11 bis 14 einSchlauch angeschlossen, durch den abgesaugt werden kann. Zwischendem Schlauch 7 und den Luftschleusenteilen 11 bis 14 istein Rückschlagventilv2 vorgesehen, das Gas vom Inneren des Luftschleusenteils in das Äußere derKultivierungsvorrichtung 1 hindurchtreten lässt, jedochden Strom in umgekehrter Richtung verhindert.
    [0021] Normalerweise wird das Innere derKultivierungsvorrichtung 1 im Vergleich zum Aussendruck auf einempositiven Druck gehalten. Der Druck des Schlauchs 7, deran die Luftschleusenteile 11 bis 14 angeschlossenist, wird auf einem Druck gehalten, der gleich dem Innendruck inder Kultivierungsvorrichtung ist. Wenn eine der nach außen führenden Türen "a", "e" und "h" der Luftschleusenteile 11, 12, 14 unterdiesen Bedingungen geöffnetwird, strömt dieLuft innerhalb der Kammer 5, die durch das Rückschlagventilv1 auf der Innenseite hindurchströmt, aus den Türen "a", "e" und "h" heraus, die geöffnet sind. Dann werden dieMaterialien oder dergleichen im Inneren der Luftschleusenteile 11, 12 und 14 positioniert,die zur Kultivierung erforderlich sind und in die Kultivierungsvorrichtung 1 hineingeliefertwerden sollen.
    [0022] Als Nächstes wird unter Schließen derTüren "a", "e" und "h" der Druck innerhalb des Schlauchs 7 unterVerwendung einer Vakuumpumpe, etc., was nicht in der Figur dargestelltist, füreine vorgegebene Zeitdauer verringert. Das Gas, beispielsweise ein Gas,das Luft, Kohlendioxid, Sauerstoff, etc., enthält, in den Luftschleusenteilen 11, 12,und 14 strömt durchdas Rückschlagventilv2 hindurch in den Schlauch 7, wodurch das Innere des Behälters oder derKammer 5 entlüftetwird. Da es möglichist, die Materialien oder dergleichen ohne Unterstützung durchMenschenhand auf diese Weise in das Innere der Kammer 5 zuverbringen, ist es möglich,jede durch menschlichen Kontakt bedingte Kontamination zu eliminieren,insbesondere, wenn solche Materialien oder dergleichen in die Kultivierungsvorrichtung 1 hineingebrachtwerden.
    [0023] Nach Vervollständigung der Entlüftung wird derDruck im Schlauch 7 so eingestellt, dass er gleich demDruck in der Kammer 5 ist. Hierdurch kann die Luft nichtmehr aus dem Inneren der Kammer 5 herausströmen. NachDurchführungder erforderlichen Prozessschritte in den Luftschleusenteilen 11, 12 und 14 werdendann die Türen "b", "d" und "g" geöffnet. DieMaterialien oder dergleichen werden mit Hilfe der Manipulatoren 30, 31, 32 ausden Luftschleusenteilen 11, 12 und 14 entnommenund innerhalb der Kammer 5 vorgesehen.
    [0024] Wenn diese Materialien, die bei demKultivierungsprozess verwendet oder verbraucht wurden, aus dem Innerender Kammer 5 entnommen werden, werden die inneren Türen "f' und "h" derKammer 5 geöffnet,um die Entnahme durchzuführen.Diejenigen Mate rialien, die aus der Kammer 5 entnommen werdensollen, werden unter Verwendung der Manipulatoren 30, 31, 32 indie Luftschleusenteile 13 und 14 verbracht. Danachwerden die inneren Türen "f' und "h" derKammer 5 geschlossen, worauf die erforderlichen Verfahrensmaßnahmeninnerhalb der Luftschleusenteile 13 und 14 andiesen Materialien vorgenommen werden, die herausgenommen werden sollen.Die Türen "e" und "g" werdengeöffnet,welche die Luftschleusenteile 13 und 14 mit dem Äußeren verbinden.Unter diesen Bedingungen fließt,da der Druck innerhalb der Luftschleusenteile positiv ist, keineLuft von außennach innen, auch wenn die nach außen führenden Türen "e" und "g" geöffnetsind.
    [0025] Nach Entnahme des Abfalls oder dergleichen,der aus den Luftschleusenteilen 13 und 14 zu entnehmenist, per Hand oder unter Verwendung der Manipulatoren oder dergleichen,was in der Figur nicht dargestellt ist, werden die nach außen führendenTüren "e" und "g" derLuftschleusenteile 13 und 14 geschlossen. Nachdem Schließender nach außenführendenTüren "e" und "g" wirdder Druck auf der Seite des Schlauchs 7 mit einer Vakuumpumpe, etc.,verringert. Das Gas in den Luftschleusenteilen 13 und 14 wirdhierdurch durch Entlüftendurch den Schlauch 7 nach außen befördert. Nach dem Entlüften wirdder Druck im Schlauch 7 wieder erhöht, wodurch die Gasströmung gestopptwird. Nach der vorliegenden Ausführungsformist es möglich,die Zufuhr und die Entnahme von Materialien, die bei den Kultivierungsprozessenverwendet werden, in die Kultivierungsvorrichtung 1 bzw.aus der Kultivierungsvorrichtung 1 durchzuführen, jedochmit einem minimalen Kontaminationsgrad.
    [0026] Die Einzelheiten der Operationenbei der Kultivierung von Zellen sind ferner wie folgt. Die zu kultivierendenZellen werden in den Luftschleusenteil 11 gebracht, wosie mit einem Zentrifugenseparator 58, der im Inneren desLuftschleusenteils 11 angeordnet ist, zentrifu giert werden.Nach Abschluss des Zentrifugierens wird die innere Türe "b" geöffnet,und eine Reinigung wird mit Hilfe des Mediums durchgeführt. Eindurch das Zentrifugieren gewonnener Teil, d.h., der Teil, der dieZellen enthält,die kultiviert werden sollen, wird unter Verwendung einer Saugeinrichtung,die in der Figur nicht dargestellt ist und an der Spitze des Manipulators 30 angebrachtist, abgesaugt. Die abgesaugten Zellen werden über einen Einlass einer Patrone 50,die das oben erwähnteintegrierte Gefäß darstellt,der in der Figur nicht dargestellt, aber daran vorgesehen ist, indie Patrone eingespritzt. Hierdurch werden die Zellen innerhalbder Patrone 50 ausgesät.Derartige Serienoperationen werden mit dem Manipulator 30 durchgeführt, derdie Funktion einer Pipette aufweist. Zur Steuerung des Manipulators 30 wirdeine Ansteuerung 33 verwendet, wobei ferner eine in derRobotertechnologie entwickelte automatische Steuerung angewandtwird.
    [0027] Die Spitze der Pipette wird in folgenderWeise ausgetauscht. Nach Betätigungder Türen "c" und "d" desLuftschleusenteils 12 zur Verwendung zur Einführung derPipette, wie oben erwähnt,wird die Pipettenspitze, die auf die Pipette aufgesteckt werdensoll, in den Luftschleusenteil 12 gebracht. Anschließend wirdunter Betätigungder Türen "c" und "d" desLuftschleusenteils 12 der Luftschleusenteil 12 ineinen solchen Zustand gebracht, dass der Manipulator 30,der die Pipettenfunktion aufweist, betätigt werden kann. Die abnehmbarePipettenspitze wird durch automatische Steuerung oder Fernsteuerung ander Spitze des Manipulators 30 angebracht. Nach Beendigungder Benutzung der Pipette wird die Pipettenspitze von der Spitzedes Manipulators 30 unter Verwendung des Manipulators 31,der eine Haltefunktion besitzt, entfernt. Nach Betätigung derTüren "c" und "d" desLuftschleusenteils 12 wird die Pipettenspitze zur Entnahmeaus dem Luftschleusenteil 13 entnommen, und zwar per Handoder mit einem Manipulator.
    [0028] Die Betriebsweise beim Einsetzender Patrone 50 zur Kultivierung in das Innere der Kammer 5 oderzum Herausnehmen aus dem Inneren der Kammer 5 ist wie folgt.Nach Betätigender Türen "g" und "h" desLuftschleusenteils 14 zur Verwendung zum Einsetzen undHerausnehmen des integrierten Gefäßes, wie oben erwähnt, wirddie Patrone 50 in den Luftschleusenteil 14 hineingegeben,und nach dem Sterilisieren versiegelt. Während des Eingeschlossenseinsim Inneren des Luftschleusenteils 14 durch Betätigung derTüren "g" und "h" wirddie Versiegelung durch eine Einrichtung zur Entfernung der Versiegelung,die in der Figur nicht dargestellt ist, gebrochen. Dies kann leichtbeispielsweise mit einem in dem Luftschleusenteil 14 vorgesehenenMesser vorgenommen werden. Auch wenn es sich zum Beispiel um einenVerpackungsbehälterhandelt, der aus einem Klebefilm besteht, ist es beispielsweisemöglich, dieVersiegelung der Patrone 50 ohne Zuhilfenahme einer Handzum Beispiel dadurch zu brechen, dass die Öffnungsversiegelung mit denSpitzenabschnitten von zwei (2) Manipulatoren abgezogen wird oder dasSiegel unter Verwendung einer Spannvorrichtung in zwei einanderentgegengesetzte Richtungen auseinandergezogen wird.
    [0029] Mit Betätigung der Türe "h" wird der Manipulator 32, derin der Kammer 5 angeordnet ist und Haltefunktion aufweist,in einen solchen Zustand gebracht, dass er Zugang zu dem Luftschleusenteil 14b hat.Der Manipulator 32 hältdie im Luftschleusenteil 14b angeordnete Patrone 50 undverbringt die Patrone 50 ins Innere der inneren Kultivierungsvorrichtung 20,die in einem oberen Teil in der Kammer 5 vorgesehen ist.Im Inneren der inneren Kultivierungsvorrichtung 20 isteine Halteeinrichtung zur drehbaren Halterung der Patrone 50 angeordnet.
    [0030] Auf zwei (2) Seitenflächen derinneren Kultivierungsvorrichtung 20, die einander gegenüberliegen,sind Türen "i" und "k" vorge sehen.Nach Öffnen derTüre "i", die auf der Seite des Manipulators 32 angeordnetist, dreht der Manipulator 32 die leere Patrone 50 imInneren der inneren Kultivierungsvorrichtung 20. Dann wirddie Türe "k" geöffnet,die sich auf der Seite des Manipulators 30 befindet, derPipettenfunktion aufweist, worauf der Manipulator 30 dieZellen in die leere Patrone 50 verbringt. Auf diese Weise wirddie Beimpfung in eine Einspritzöffnung 50d,die an einer Endflächeder Patrone 50 vorgesehen ist, mit einer dünnen Kanüle durchgeführt, diean der Pipettenspitze ausgebildet ist. Nach Abschluss der Beimpfungwerden der Schlauch, der zur Zufuhr des Mediums dient, und der Schlauch,der zur Abführung desMediums dient, miteinander verbunden, wozu der Manipulator 30 verwendetwird. Die Manipulatoren 30 und 32 werden aus derinneren Kultivierungsvorrichtung 20 herausbewegt, wobeidie Türen "i" und "k" geschlossenwerden; anschließendwird die Kultivierung im Inneren der inneren Kultivierungsvorrichtung 20 gestartet.
    [0031] Das Medium, das aus einer Vorsorgungsquelle 300 für Mediumstammt, die außerhalbder Kultivierungsvorrichtung 1 vorgesehen ist, das erhitzt undauf eine geeignete Temperatur eingestellt wird, wird mit einer Pumpe 310 indie innere Kultivierungsvorrichtung hineingefördert. Das Gas innerhalb der Kammer 5 wirdvon einer Versorgungsquelle 200 für Sauerstoff, einer Versorgungsquelle 210 für Kohlendioxidund/oder einer Versorgungsquelle 220 für Luft, etc., geliefert, dieaußerhalbdavon angeordnet sind. Im Inneren der Kammer ist ein Filterteil 40 zurEntfernung von Stäubenangeordnet, die in dem Gas enthalten sind, das von einer oder mehrerender außerhalbgelegenen Versorgungsquellen 200, 210, 220 geliefertwird. Im Inneren des Abführungskanalssind ferner ein Sensor 100 zur Messung der Inhaltsstoffe desaus der Kultivierungsvorrichtung abgezogenen Gases sowie ein Temperaturfühler 110 vorgesehen.
    [0032] Wie im Detail in 3 dargestellt ist, ist im unteren Teildes Filterteils 40 ein Gebläse 41 vorgesehen.In einer in Vertikalrichtung mittleren Position der Filterteils 40 istferner ein Staubfilter 42 angebracht. Das durch das Staubfilter 42 hindurchtretendeGas gelangt nach Durchtritt durch das Innere der Kammer 5 durcheine gegenüberliegendeWand 43, die matrixartig ausgebildet ist. Anschließend strömt es inwaagrechter Richtung durch einen Verbindungsbereich 44 hindurch,der im unteren Teil innerhalb der unteren Kammer ausgebildet ist,und gelangt dann zurückzum Gebläse 41.
    [0033] In der Kammer 5 ist einTemperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Gases vorgesehen,das durch das Innere der Kammer 5 strömt. Auf der Basis der Gastemperatur,die durch diesen Temperaturfühler 45 erfasstwurde, steuert eine Temperaturregeleinrichtung 47 einenin der Nähedes Gebläses 41 vorgesehenenHeizer 46, um das Gas dadurch auf eine vorgegebene Temperatur zuerwärmen,oder vergrößert dievon der äußeren Versorgungsquelle 220 für Luft gelieferteLuftmenge. Die außenliegende Versorgungsquelle 220 für Luft wird allerdings aufeiner niederen Temperatur gehalten; sie wird entsprechend zur Verringerungder Gastemperatur verwendet. Es ist ferner auch möglich, Gas einervorgegebenen Zusammensetzung zu erzeugen, wobei die Zusammensetzungdes Gases unter Verwendung einer in der Figur nicht dargestellten Messeinrichtunggemessen wird, wobei die erforderlichen Gase von den außen liegendenVersorgungsquellen 200, 210, 220 geliefertwerden.
    [0034] Gemäß der oben erwähnten vorliegenden Ausführungsformist es möglich,die Zellen ohne Zuhilfenahme einer menschlichen Hand in die Patrone zuverbringen, da der Manipulator gemäß vorgegebenen Schritten sogesteuert wird, dass die zu kultivierenden Ursprungszellen, derPipettenspitzenteil bzw. die Patrone aus den Luftschleusenteilen 11, 12 und 14 indas Innere der Kammer 5 gebracht werden. Bei der Kultivierungwerden die Zellen indessen unter Austausch des in geeigneter WeiseströmendenMediums kultiviert.
    [0035] Die Schritte des Herausnehmens derPatrone, die nach Abschluss der Zellkultivierung mit den kultiviertenZellen gefülltist, sind wie folgt. Der Manipulator 32, der die Haltefunktionbesitzt, öffnetdie Türe "i" der inneren Kultivierungsvorrichtung 20 und entferntden Schlauch, der zur Lieferung des Mediums verwendet wird, undden Schlauch, der zur Entnahme aus der Patrone 50 verwendetwird. Der Manipulator nimmt ferner die Patrone 50 durchdie Türe "i" aus der inneren Kultivierungsvorrichtung 20 heraus.
    [0036] Durch Betätigung der Türe "h" des Luftschleusenteils 14,der zum Einführenund zum Herausnehmen der Patrone dient, wird der Manipulator 32 ineinen solchen Zustand versetzt, dass er Zugang zu dem Luftschleusenteil 14 hat.Da der Manipulator 32 zum Zugang zu dem Luftschleusenteil 14 inder Lage ist, stellt er die Patrone 50 in den Luftschleusenteil 14.Danach werden die Türe "h" geschlossen und die Türe "g" geöffnet,so dass die Patrone 50 von außen zugänglich ist.
    [0037] Um andererseits die davon abgenommenen Schläuche zuentnehmen, wird die Türe "f' des Luftschleusenteils 13,der zur Entnahme von Abfällen dient,geöffnet, wodurch der Manipulator 32 ineinen Zustand gebracht wird, dass er Zugang zum Luftschleusenteil 13 hat.Der Manipulator 32 bringt die entnommenen Schläuche inden Luftschleusenteil 13. Danach werden die Türen "e" und "f' betätigt, sodass es möglichist, von außerhalb derKammer 5 auf den Luftschleusenteil 13 zuzugreifen.Eine Betätigungsperson,die sterilisierte Handschuhe trägt,oder ein zum Herausnehmen vorgesehener Manipulator erhält Zugangzum Luftschleusenteil 13, so dass die Schläuche zurEntsorgung herausgenommen und nach außen verbracht werden können.
    [0038] Einzelheiten der inneren Kultivierungsvorrichtung 20 werdenunter Bezug auf die 4(a) und 4(b) erläutert. Dabei stellen 4(a) eine Draufsicht aufeine Ausführungsformder inneren Kultivierungsvorrichtung 20 und 4(b) eine Seitenansichtdavon dar. Auf einer Seitenflächeauf der Innenseite der inneren Kultivierungsvorrichtung 20 sindein fester Temperaturregler 203 und ein Gebläse 202 vorgesehen.Das Gebläse 202 verteiltoder vermischt das Gas schwach innerhalb der inneren Kultivierungsvorrichtung 20.Der feste Temperaturregler 203 besteht zum Beispiel auseinem Peltier-Element,das Wärme absorbierenund erzeugen kann, um die Temperatur innerhalb der inneren Kultivierungsvorrichtung 20 zu regeln.
    [0039] Im zentralen Bereich der innerenKultivierungsvorrichtung 20 ist ein Drehteller 201 vorgesehen,der durch einen Servomotor 59 angetrieben wird. Auf demDrehteller 201 kann die Patrone 50 an einer gegebenenWinkelposition am Umfang des Drehtellers angebracht werden. In 4 sind die Patronen 50, 51, 52, 53 ingleichen Abständenin Umfangsrichtung des Drehtellers angeordnet. Die Patronen 50 bis 53 können mechanisch,elektrostatisch oder elektromagnetisch vom Drehteller abgenommenwerden. Der Drehteller 201 ist so konstruiert, dass ersich um eine Umdrehung oder mehrere Umdrehungen drehen kann. Daherkann der Manipulator, wenn er durch die Türe "i" aufder Seite des Manipulators 32 hindurchgreift und die Patronen 50, 51, 52, 53 positioniert,sie an einer beliebigen Position auf dem Drehteller 201 anordnen.Oberhalb des Drehtellers 201 ist eine Schlauchführung 60 vorgesehen.An die Patronen 50, 51, 52, 53 werdendie Schläuche 50a, 51a, 52a, 53a,die zur Zufuhr des Mediums dienen, bzw. die Schläuche 50b, 51b, 52b, 53b angeschlossen,die zur Entnahme des Mediums dienen. Die Schlauchführung 60 drehtdie Zufuhrschläuche 50a, 51a, 52a, 53a für das Mediumlängs desUmfangs unter gleichzeitiger Führung,wenn sich der Drehteller 201 dreht.
    [0040] Als Nächstes wird die Arbeitsweiseder Pipette unter Verwendung des Manipulators mit Pipettenfunktionunter Bezug auf 5 imEinzelnen erläutert.Der Manipulator 30 kann sich vertikal bewegen und drehensowie waagerecht bewegen, ferner in der Richtung senkrecht zur Zeichenebene,obwohl dies in der Figur nicht dargestellt ist. Mit den Bewegungenin diese Richtungen kann der Manipulator 30 auf den Luftschleusenteil 11 vomBereich der Türeb zugreifen und dadurch die Zellen des Zielbereichs nach Abtrennungdurch den Zentrifugenseparator 58 absaugen. Nach Verdünnen werdendie abgesaugten Zellen aus der Einspritzöffnung 50d in diePatrone 50 eingebracht. Der Manipulator 30 ändert nämlich seinePosition von dem durch durchgezogene Linien angedeuteten Zustand(x) in den durch strichpunktierte Linien angedeuteten Zustand (y)und dann in den durch die gestrichelten Linien angedeuteten Zustand(z). Hierdurch ist es möglich,die Zellen ohne menschliche Beteiligung unter Verwendung des Manipulatorsin den integrierten Behälterzu verbringen. Je nachdem, ob dies erforderlich ist, werden dieZellen unter Verwendung eines oder mehrerer anderer Gefäße im Zentrifugenseparator 58 gelöst. Im Innerender inneren Kultivierungsvorrichtung 20 sind eine Videokamerasowie ein Beleuchtungssystem 70 vorgesehen. Diese Videokamerabeobachtet die kultivierten Zellen während der Kultivierung optischund erlaubt dadurch eine Feststellung irgendwelcher ungewöhnlicherBedingungen. Da die Patrone 50 einen transparenten Behälter aufweist,ist es möglich,den Zustand der Zellen mit der Videokamera zu überwachen.
    [0041] Die Kultivierungsvorrichtung gemäß der vorliegendenAusführungsformweist eine Doppelstruktur auf, bei der die innere Kultivie rungsvorrichtung 20 inder Kammer 5 vorgesehen ist. Hierdurch ist es möglich, dieKontamination erheblich zu verringern. Ferner sind eine oder mehrereLuftschleusenteile jeweils fürverschiedene Zwecke vorgesehen, so dass es möglich ist, den Druck jedesder Luftschleusenteile mit Hilfe der Rückschlagventile und der Saugeinrichtung,die an diesen Rückschlagventilenangeschlossen ist, zu kontrollieren; daher ist es möglich, dieKontamination, die bei der Zufuhr und/oder der Entnahme der erforderlichenZellen und/oder Materialien von außen nach innen oder umgekehrtauftreten könnte,erheblich zu verringern.
    [0042] 6 zeigtein Beispiel des Kultivierungssystems, das die in Verbindung mitder obigen AusführungsformerläuterteKultivierungsvorrichtung aufweist. Dieses System weist einen Hilfs-oder Zusatzteil 3 auf, in dem die Versorgungsquelle für Medium unddie Versorgungsquelle fürdas Gas untergebracht sind, die Kultivierungsvorrichtung 1 sowieeine Kultivierungs-Steuervorrichtung 2 zur Steuerung der Kultivierungsvorrichtung.Auf diese Weise wird die Kultivierung der Zellen unter Verwendungvon Programmen gesteuert, die zuvor in der Steuervorrichtung 2 gespeichertwurden.
    [0043] Bei der oben erwähnten Ausführungsform ist der Manipulatorbetriebvollständigautomatisiert; es ist allerdings auch möglich, eine Kamera am Manipulatorvorzusehen, wodurch ein Betrieb unter Fernüberwachung möglich ist.In diesem Fall kann der Manipulator mit noch höherer Genauigkeit betätigt werden.
    [0044] Da der integrierte Behälter, deraus dem Luftschleusenteil eingeführtwird, im Betrieb keinen Kontakt oder keine Wechselwirkung mit Menscheninnerhalb der Kammer hat, ist es gemäß der vorliegenden Erfindungmöglich,menschliche Tätigkeiten,welche die wahrscheinlichste Quelle für Kontamination sind, von derKultivie rungseinrichtung auszuschließen oder zu eliminieren, wodurcheine Kultivierung von Zellen unter sauberen Bedingungen, jedochohne Einrichtungen in großemMaßstab,möglichwird.
    [0045] Die vorliegende Erfindung kann auchin anderen speziellen Formen realisiert werden, ohne dass das Konzeptoder wesentliche Merkmale oder Kennzeichen der Erfindung verlassenwerden. Das bzw. die vorliegenden Ausführungsformen sind daher injeder Hinsicht nur als erläuterndund nicht als einschränkendanzusehen, wobei der Umfang der Erfindung mehr durch die beigefügten Beispieleals durch die vorstehende Beschreibung definiert ist und der Äquivalenzbereichder Ansprüchedaher mit eingeschlossen sein soll.
    1 Kultivierungsvorrichtung 2 Kultivierungs-Steuervorrichtung 3 Hilfs-/Zusatzteil 5 Kammer 6a Seitenfläche 6b Seitenfläche 7 Schlauch 11 Luftschleusenteil 12 Luftschleusenteil 13 Luftschleusenteil 14 Luftschleusenteil 11a Kammerdes Luftschleusenteils 11 11b Kammerdes Luftschleusenteils 11 12a Kammerdes Luftschleusenteils 12 12b Kammerdes Luftschleusenteils 12 13a Kammerdes Luftschleusenteils 13 13b Kammerdes Luftschleusenteils 13 14a Kammerdes Luftschleusenteils 14 14b Kammerdes Luftschleusenteils 14 a Türe der Kammer 11a b Türe der Kammer 11b c Türe der Kammer 12a d Türe der Kammer 12b e Türe der Kammer 13a f Türe der Kammer 13b g Türe der Kammer 14a h Türe der Kammer 14b i Türe auf derSeite des Manipulators 32 k Türe auf derSeite des Manipulators 30 v1 Rückschlagventil v2 Rückschlagventil 20 innereKultivierungsvorrichtung 30 Manipulator 31 Manipulator 32 Manipulator 33 Ansteuerung 40 Filterteil 41 Gebläse 42 Staubfilter 43 gegenüberliegendeWand 44 Verbindungsbereich 45 Temperaturfühler 46 Heizer 47 Temperaturregeleinrichtung 50 Zellkulturpatrone 50a Zufuhrschlauch 50b Entnahmeschlauch 50d Einspritzöffnung 51 Zellkulturpatrone 51a Zufuhrschlauch 51b Entnahmeschlauch 52 Zellkulturpatrone 52a Zufuhrschlauch 52b Entnahmeschlauch 53 Zellkulturpatrone 53a Zufuhrschlauch 53b Entnahmeschlauch 58 Zentrifugenseparator 59 Servomotor 60 Schlauchführung 70 Beleuchtungssystem 100 Gassensor 110 Temperaturfühler 200 Versorgungsquellefür Sauerstoff 201 Drehtisch202 Gebläse 203 festerTemperaturregler 210 Versorgungsquellefür Kohlendioxid 220 Versorgungsquellefür Luft 300 Versorgungsquellefür Medium 310 Pumpe
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Kultivierungsvorrichtung (1) zur Kultivierung vonZellgewebe darin, die aufweist: eine erste Kammer (5), mehrereEinlass-/Auslassteile vom Luftschleusentyp (11, 12, 13, 14,a, b, c, d, e, f, g, h), die in der ersten Kammer (5) vorgesehensind; eine zweite Kammer (20) zur Kultivierung derZellen darin, die vorzugsweise innerhalb der ersten Kammer (5)vorgesehen ist, und einen Manipulator (30, 31, 32),der innerhalb der ersten Kammer (5) durch Fernsteuerungoder automatische Steuerung betätigtwird, wobei der Manipulator (30, 31, 32)sowohl zu mindestens einem der Einlass-/Auslassteile vom Luftschleusentyp(11, 12, 13, 14, a, b, c, d,e, f, g, h) als auch zu der zweiten Kammer (20) Zugriffhat.
    [2] Kultivierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei jederder Einlass-/Auslassteile (11, 12, 13, 14) durchzwei (2) Türen(11a, 11b, a, b; 12a, 12b, c,d; 13a, 13b, e, f; 14a, 14b,g, h), in zwei (2) Abschnitte unterteilt ist, wobei die Türe einesAbschnitts (b, d, f, h) diesen Abschnitt mit dem Inneren der erstenKammer (5) verbindet, währenddie Türedes anderen Abschnitts (a, c, e, g) ihn mit dem Äußeren der Kultivierungsvorrichtungverbindet.
    [3] Kultivierungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,wobei jeder der mehreren Einlass-/Auslassteile vom Luftschleusentypin einem Seitenflächenabschnitt,der zum Inneren der ersten Kammer (5) hin liegt, und ineinem Seitenflächenabschnitt,der zum Äußeren derKultivierungsvorrichtung (20) hin liegt, ein Rückschlagventil(v1, v2 ) aufweist.
    [4] Kultivierungsvorrichtung nach einem oder mehrerender Ansprüche1 bis 3, die ferner einen Drehtisch (201) aufweist, derein integriertes Gefäß (50, 51, 52, 53)innerhalb der zweiten Kammer (20) halten kann, wobei eineTüre (i,h) an einer Seitenflächeoder einer Bodenflächedieser Kammer (20) vorgesehen ist, die dem Manipulator(30, 32) den Zugriff auf diesen Drehtisch (201)ermöglicht.
    [5] Kultivierungsvorrichtung nach einem oder mehrerender Ansprüche1 bis 4, die ferner eine Versorgungsquelle (300) zur Zufuhreines Mediums zu dem innerhalb der zweiten Kammer (20)gehaltenen integrierten Gefäß und eineVersorgungsquelle (200, 210, 220) zurZufuhr eines kontrollierten Gases zur ersten Kammer (5)sowie eine Steuervorrichtung zur Steuerung des Manipulators (30, 31, 32)aufweist.
    [6] Kultivierungsvorrichtung nach einem oder mehrerender Ansprüche1 bis 5, die ferner eine Regeleinrichtung (47) zur Regelungder Strömung,der Temperatur oder der Feuchtigkeit des Gases aufweist, das innerhalbder ersten Kammer (5) geführt wird.
    [7] Kultivierungsvorrichtung nach einem oder mehrerender Ansprüche4 bis 6, wobei der Drehtisch (201) in Richtung seines Umfangsum einen Winkel drehbar ist, der gleich oder größer als 360° ist, und das Medium innerhalbdes integrierten Gefäßes fließfähig oderdie Position des integrieren Gefäßes wechselbarist.
    [8] Kultivierungsvorrichtung zur Kultivierung von Zellgewebedarin, vorzugsweise nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis7, die aufweist: eine erste Kammer (5), mehrereEinlass-/Auslassteile (11, 12, 13, 14,a, b, c, d, e, f, g, h), die in der ersten Kammer (5) vorgesehen sind,und eine zweite Kammer (20) zur Kultivierung der Zellendarin, die in der ersten Kammer (5) vorgesehen ist, wobeijeder der Einlass-/Auslassteile vom Luftschleusentyp (11, 12, 13, 14)durch zwei (2) Türen(11a, 11b, a, b; 12a, 12b, c,d; 13a, 13b, e, f; 14a, 14b,g, h) in zwei Teile unterteilt ist, und die Türe (b, d, f, h) eines dieserabgeteilten Teile zur Verbindung dieses abgeteilten Teils mit demInneren der ersten Kammer (5) vorgesehen ist, während dieTüre (a,c, e, g) der anderen abgeteilten Teile zur Verbindung mit einerVerbindungselektrode mitdem Äußeren derKultivierungsvorrichtung vorgesehen ist.
    [9] Kultivierungsvorrichtung nach einem oder mehrerender Ansprüche1 bis 8, wobei jeder der mehreren Einlass-/Auslassteile vom Luftschleusentyp(11, 12, 13, 14) aufweist: Rückschlagventile(v1, v2), die in einer Trennwand, die zum Inneren der ersten Kammerhin liegt, und einer Trennwand, die zum Äußeren der Kultivierungsvorrichtung(1) hin liegt, vorgesehen sind, und wobei die Vorrichtungso ausgebildet ist, dass der Druck im Inneren der ersten Kammer(5) so eingestellt wird, dass er höher ist als der Druck im Innerender Einlass-/Auslassteile vom Luftschleusentyp (11, 12, 13, 14)und der Druck außerhalbder Kultivierungsvorrichtung (1), so dass, wenn die Türe (a, c,e, g) des Einlass-/Auslassteils, die mit dem Äußeren der Kultivierungsvorrichtung(1) verbindet, geöffnetwird, die Luft direkt aus dem Inneren der Kultivierungsvorrichtung(20) durch das Rückschlagventilin der Trennwand, die zum Inneren der ersten Kammer (5) hinliegt, nach außenströmt,währenddie Luft gestoppt wird, wenn die Türe geschlossen wird, welche dieVerbindung zum Äußeren derKultivierungsvorrichtung (1) herstellt, und dann,unter diesen Bedingungen, die Luft vor dem Öffnen der Türe, welche die Verbindung mitdem Inneren der Kultivierungs vorrichtung herstellt, durch das inder zum Äußeren derKultivierungsvorrichtung hin liegenden Trennwand vorgesehene Rückschlagventilabgelassen wird, wonach die Türe,welche die Verbindung mit dem Äußeren derKultivierungsvorrichtung herstellt, geöffnet wird.
    [10] Kultivierungsvorrichtung nach einem oder mehrerender Ansprüche1 bis 9, die ferner eine Regeleinrichtung (2, 30, 47)zur Regelung der Strömung,der Temperatur und/oder der Feuchtigkeit des in die erste Kammer(5) eingeführtenGases und/oder des in der ersten Kammer (5) vorliegendenGases aufweist.
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    同族专利:
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-08-26| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-12-24| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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