CN116615525A - 细胞培养容器及细胞培养装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及细胞培养容器，具备：插件部件，具有接种细胞的膜，划定作为厌氧腔室起作用的第1内部空间；容器，具有对插件部件进行装卸的装卸部，划定作为好氧腔室起作用的第2内部空间；密封部件，在插件部件安装在装卸部的状态下，使存在于装卸部与插件部件之间的好氧腔室的开口部封闭；传递机构，对密封部件传递力。密封部件构成为通过接受来自传递机构的力来封闭开口部。

Description

细胞培养容器及细胞培养装置

技术领域

本发明涉及细胞培养容器及细胞培养装置。

背景技术

专利文献1(国际公开第2018/079793号)所记载的细胞培养容器具有培养槽和细胞培养插件(以下，称作“细胞培养插件：cell culture insert”)。在培养槽中设置有与培养槽的内部连通的开口部。细胞培养插件具有筒状部和封闭筒状部的下端的多孔质膜(以下，称作“膜”)。筒状部插入开口部，以使得膜位于培养槽的内部。在培养槽的内部贮存有培养基。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/079793号

发明内容

发明要解决的技术问题

在培养槽的开口部和细胞培养插件的筒状部之间存在间隙的情况下(即，在开口部的内径比筒状部的外径大的情况下)，即使将筒状部插入开口部，也难以对膜施加正压。然而，为了维持填充有培养基的培养槽的内部的气密性，需要通过密封部件对上述间隙进行密封。此外，为了从培养槽拆卸细胞培养插件，需要去除密封部件。

本发明旨在提供一种细胞培养容器，抑制对细胞培养插件的膜施加正压，并且细胞培养插件的装卸变得容易。

用于解决上述技术问题的方案

本发明的细胞培养容器具备：插件部件，具有接种细胞的膜，划定作为厌氧腔室起作用的第1内部空间；容器，具有对插件部件进行装卸的装卸部，划定作为好氧腔室起作用的第2内部空间；密封部件，在插件部件安装在装卸部的状态下，使存在于装卸部与插件部件之间的好氧腔室的开口部封闭；传递机构，对密封部件传递力。密封部件构成为通过接受来自传递机构的力来封闭开口部。

发明效果

根据本发明的细胞培养容器，抑制对细胞培养插件的膜施加正压，并且细胞培养插件的装卸变得容易。

附图说明

图1是细胞培养容器100的剖视图。

图2是容器主体10的俯视图。

图3是图2的III-III处的剖视图。

图4是容器主体10的侧视图。

图5是细胞培养插件20的俯视图。

图6是图5的VI-VI处的剖视图。

图7是盖部件30的俯视图。

图8是图7的VIII-VIII处的剖视图。

图9是盖部件60的俯视图。

图10是图9的X-X处的剖视图。

图11是细胞培养容器200的剖视图。

图12A是示出细胞培养容器200的组装方法的第1说明图。

图12B是示出细胞培养容器200的组装方法的第2说明图。

图12C是示出细胞培养容器200的组装方法的第3说明图。

图13是变形例的细胞培养容器200的剖视图。

图14是盖部件30的冲洗的说明图。

图15是细胞培养装置300的示意图。

具体实施方式

参照附图对本发明的实施方式的详细情况进行说明。在以下的附图中，对相同或等同的部分赋予相同的参照附图标记，不再反复进行重复的说明。

(第1实施方式)

对第1实施方式的细胞培养容器(以下，称作“细胞培养容器100”)进行说明。

＜第1实施方式的细胞培养容器的构成＞

图1是细胞培养容器100的剖视图。如图1所示，细胞培养容器100具有容器主体10、细胞培养插件20、盖部件30、环状部件40、O形环50与盖部件60。

图2是容器主体10的俯视图。图3是图2的III-III处的剖视图。图4是容器主体10的侧视图。如图2～图4所示，容器主体10具有底壁11、上壁12与侧壁13。

底壁11与上壁12隔开间隔而相对置。侧壁13与底壁11及上壁12相连。容器主体10的内部空间通过底壁11、上壁12及侧壁13划定。在容器主体10的内部贮存有第1培养基15(参照图1)。在底壁11埋入有电极11a及电极11b。电极11a及电极11b露出至容器主体10的外部。电极11a及电极11b与第1培养基15电连接。

上壁12具有第1面12a和第2面12b。第1面12a是朝向底壁11侧的面。第2面12b是第1面12a的相反面。在上壁12形成有贯通孔12c。贯通孔12c在厚度方向上贯通上壁12，与容器主体10的内部空间连通。贯通孔12c在俯视下配置在上壁12的中央。

第2面12b具有倾斜面12ba。倾斜面12ba在俯视下包围贯通孔12c的周围。即，倾斜面12ba在俯视下呈环状。倾斜面12ba以越接近贯通孔12c，与第1面12a之间的距离越小的方式倾斜。

上壁12具有立壁14。立壁14的数量为多个。立壁14的数量例如为3个。立壁14沿着从底壁11朝向上壁12的方向从第2面12b突出。立壁14在俯视下沿着周向(沿着绕贯通孔12c的中心的圆周)以等间隔配置。

侧壁13在与从底壁11朝向上壁12的方向正交的剖视下具有圆环形状。侧壁13具有内壁面13a与外壁面13b。在外壁面13b形成有槽13c。外壁面13b在槽13c处向内壁面13a凹陷。

槽13c具有第1部分13ca与第2部分13cb。第1部分13ca从侧壁13的上端(上壁12侧的端部)的端部朝向侧壁13的下端(底壁11侧的端部)延伸。第2部分13cb从第1部分13ca的下端沿着周向(沿着绕侧壁13的中心轴的圆周)延伸。

容器主体10例如由第1部件16与第2部件17构成。第1部件16由底壁11及侧壁13构成，第2部件17由上壁12构成。第2部件17具有插入侧壁13的内部的插入部17a。插入部17a和侧壁13(内壁面13a)之间被O形环17b气密地密封。

图5是细胞培养插件20的俯视图。图6是图5的VI-VI处的剖视图。如图5及图6所示，细胞培养插件20具有筒状部21、膜22与凸缘部23。

筒状部21具有筒状的形状。在与从筒状部21的上端朝向下端的方向正交的剖视下，筒状部21例如具有圆环形状。筒状部21以其下端位于容器主体10的内部的方式(即，以膜22位于容器主体10的内部的方式)插入贯通孔12c(参照图1)。在筒状部21的外周面与贯通孔12c的内周面之间存在间隙(参照图1)。

在筒状部21的内部贮存有第2培养基24(参照图1)。第2培养基24中的溶解氧浓度低于第1培养基15中的溶解氧浓度。即，第1培养基15为好氧培养基，第2培养基24为厌氧培养基。第2培养基24也可以包含细菌(例如厌氧性细菌)。

筒状部21的下端由膜22封闭。膜22具有第1面22a和第2面22b。第1面22a是朝向容器主体10的内部侧的面。第2面22b是朝向筒状部21的内部侧的面，是第1面22a的相反面。从另一个观点来说，容器主体10的内部空间的一部分由第1面22a划定，筒状部21的内部空间的一部分由第2面22b划定。

在第2面22b上培养(接种)有细胞。该细胞例如是在第2面22b上形成紧密连接(tight junction)的肠上皮细胞。作为该细胞的具体例，可例举Caco-2细胞。膜22为透氧性的膜。膜22例如为聚碳酸酯制的径迹蚀刻(track etch)膜。经由膜22将第1培养基15中的氧供给到在第2面22b上培养的细胞。

凸缘部23从位于筒状部21的上端侧的筒状部21的外周面突出。凸缘部23的数量为多个。凸缘部23的数量为例如与立壁14的数量相等。凸缘部23在俯视下沿着周向(沿着绕筒状部21的中心轴的圆周)以等间隔配置。

凸缘部23以在俯视下与立壁14重叠的方式配置而由立壁14支承。通过使凸缘部23被立壁14支承，从而细胞培养插件20在从上壁12朝向底壁11的方向上的移动得以限制。

盖部件30从筒状部21的上端侧插入筒状部21的内部(参照图1)。图7是盖部件30的俯视图。图8是图7的VIII-VIII处的剖视图。如图7及图8所示，盖部件30具有第1面30a和第2面30b。第1面30a是朝向筒状部21的内部侧的面。第2面30b是第1面30a的相反面。盖部件30由具有可挠性的材料形成。盖部件30例如由硅橡胶形成。

在盖部件30形成有贯通孔30c、贯通孔30d、贯通孔30e及贯通孔30f。贯通孔30c、贯通孔30d、贯通孔30e及贯通孔30f沿着从第2面30b朝向第1面30a的方向贯通盖部件30，与筒状部21的内部空间连通。在贯通孔30c及贯通孔30d分别插入有电极31及电极32。电极31及电极32与第2培养基24电连接。

如图1所示，环状部件40具有环状(例如圆环状)的形状。在环状部件40插入有筒状部21。环状部件40位于倾斜面12ba的上方。

O形环50具有环状(例如圆环状)的形状。在O形环50插入有筒状部21。O形环50位于相比环状部件40更接近筒状部21的下端的位置。O形环50由倾斜面12ba与环状部件40所夹持。由此，容器主体10的内部空间得以气密地密封。

图9是盖部件60的俯视图。图10是图9的X-X处的剖视图。如图9及图10所示，盖部件60在俯视下例如具有圆形形状。盖部件60具有侧壁61与上壁62。侧壁61具有内壁面61a。上壁62与侧壁61的上端相连。在上壁62形成有贯通孔62a。贯通孔62a沿着厚度方向贯通上壁62。在盖部件60安装在容器主体10的状态下，盖部件30的第2面30b侧从贯通孔62a露出。

盖部件60具有爪部63。爪部63沿着径向(沿着与侧壁61的中心轴正交的方向)从内壁面61a突出。爪部63的数量为多个。爪部63在俯视下沿着周向(沿着绕侧壁61的中心轴的圆周)以等间隔配置。爪部63在俯视下配置在与凸缘部23及立壁14不重叠的位置。

在盖部件60安装在容器主体10的状态下，爪部63与环状部件40接触(参照图1)。即，环状部件40沿着从上壁12朝向底壁11的方向被推压到O形环50。由此，O形环50接受来自倾斜面12ba的反作用力而变形，并气密地密封容器主体10的内部空间。

在位于侧壁61的下端侧的内壁面61a设置有凸部61b。凸部61b被插入槽13c(具体为第2部分13cb)中。由此，盖部件60被安装在容器主体10。

＜第1实施方式的细胞培养容器的组装方法＞

在细胞培养容器100的组装中，第一，准备容器主体10。第二，将筒状部21插入环状部件40及O形环50。这时，O形环50位于相比环状部件40更接近筒状部21的下端的位置。第三，将筒状部21插入贯通孔12c。这时，对细胞培养插件20进行位置对准，使得凸缘部23在俯视下由立壁14支承。第四，将盖部件60安装在容器主体10。

在盖部件60的安装中，第一，对盖部件60进行位置对准，以将凸部61b插入第1部分13ca的上端侧。第二，将盖部件60沿着从上壁12朝向底壁11的方向推压，直到凸部61b到达第1部分13ca的下端。由此，爪部63与环状部件40接触，并沿着从上壁12朝向底壁11的方向被推压向O形环50。第三，通过使盖部件60绕侧壁61的中心轴旋转，使凸部61b插入第2部分13cb。由此，将盖部件60安装在容器主体10。

另外，在拆解细胞培养容器100时，只要执行与上述组装相反的步骤即可。

＜第1实施方式的细胞培养容器的效果＞

在细胞培养容器100中，通过由环状部件40将O形环50推压到倾斜面12ba，能够气密地密封容器主体10的内部。此外，在细胞培养容器100中，通过解除环状部件40对O形环50的推压，能够将细胞培养插件20从容器主体10拆卸。像这样，根据细胞培养容器100，细胞培养插件的装卸变得容易。

在细胞培养容器100中，由于在筒状部21的外周面和贯通孔12c的内周面之间存在间隙，因此通过将筒状部21插入贯通孔12c，难以对膜22施加正压。

此外，在细胞培养容器100中，由于限制了细胞培养插件20在从上壁12朝向底壁11的方向上的移动，因此细胞培养插件20难以随着环状部件40对O形环50的推压而移动。其结果为，即便在将容器主体10的内部气密地密封时，也难以对膜22施加正压。

像这样，根据细胞培养容器100，能够抑制对膜22施加正压，并且能够容易地进行细胞培养插件20的装卸。

(第2实施方式)

对第2实施方式的细胞培养容器(以下，称作“细胞培养容器200”)进行说明。在此，主要对与细胞培养容器100不同的方面进行说明，不再反复进行重复的说明。

＜第2实施方式的细胞培养容器的构成＞

图11是细胞培养容器200的剖视图。如图11所示，细胞培养容器200具有容器主体10、细胞培养插件20、盖部件30与O形环50。关于这一方面，细胞培养容器200的构成和细胞培养容器100的构成是共通的。

细胞培养容器200不具有环状部件40。细胞培养容器200具有盖部件70来取代盖部件60。在盖部件30的第1面30a形成有向第2面30b侧凹陷的凹部30aa。在上壁12形成有贯通孔12d。在贯通孔12c的周围未形成倾斜面12ba。关于这些方面，细胞培养容器200的构成和细胞培养容器100的构成不同。但是，也可以在贯通孔12c的周围形成倾斜面12ba。

盖部件70具有侧壁71、上壁72与推压部73。盖部件70安装于容器主体10。更具体地，盖部件70通过在侧壁71的下端侧与立壁14卡合而安装在容器主体10。

上壁72与侧壁71的上端相连。在上壁72形成有贯通孔72a。通过贯通孔72a，能够将盖部件30插入细胞培养插件20。

推压部73设置在上壁72的内壁面。推压部73朝向O形环50延伸。在盖部件70安装在容器主体10的状态下，推压部73将O形环50朝向上壁12进行推压。由此，贯通孔12c与细胞培养插件20之间的间隙得以封闭。

贯通孔12d与容器主体10的内部空间连通。将贯通孔12d的内径设定为使得移液管吸头的顶端能够插入。贯通孔12d的内径例如为1mm以上。贯通孔12d的数量为多个。但是，贯通孔12d的数量可以为1个，也可以为3个以上。

在盖部件70设置有弹性部件74。弹性部件74设置在盖部件70的内侧。更具体地，设置在侧壁71的内壁面的下端侧。在盖部件70安装在容器主体10的状态下，弹性部件74以封闭贯通孔12d的方式配置。

＜第1实施方式的细胞培养容器的组装方法＞

图12A是示出细胞培养容器200的组装方法的第1说明图。如图12A所示，在细胞培养容器200的组装中，第一，从贯通孔12c向容器主体10插入细胞培养插件20，容器主体10以细胞培养插件20不与第1培养基15接触的程度放入有第1培养基15。

图12B是示出细胞培养容器200的组装方法的第2说明图。如图12B所示，在细胞培养容器200的组装中，第二，使用移液管吸头等从贯通孔12d中的1个贯通孔向容器主体10的内部追加第1培养基15。这时，容器主体10的内部所存在的空气从其他的贯通孔12d排出到外部。

图12C是示出细胞培养容器200的组装方法的第3说明图。如图12C所示，在细胞培养容器200的组装中，第三，向容器主体10安装盖部件70。由此，O形环50通过推压部73朝向上壁12被推压，贯通孔12c与细胞培养插件20之间的间隙被封闭。

之后，通过将盖部件30插入细胞培养插件20的内部，图11所示的结构的细胞培养容器200的组装完成。另外，在拆解细胞培养容器200时，只要执行与上述相反的步骤即可。

＜第1实施方式的细胞培养容器的效果＞

在组装细胞培养容器200时，在贮存于容器主体10的内部的第1培养基15较少的状态下将细胞培养插件20插入容器主体10的内部，并且之后通过贯通孔12d向容器主体10的内部补充第1培养基15。因此，在插入细胞培养插件20时难以对膜22施加正压。另外，在安装盖部件70后的状态下，由于贯通孔12d被弹性部件74封闭，因此容器主体10的内部的气密性得以确保。

此外，在细胞培养容器200中，通过将盖部件70安装在容器主体10，推压部73将O形环50向上壁12推压，封闭贯通孔12c和细胞培养插件20之间的间隙。因此，在将盖部件70从容器主体10拆卸的状态下，能够容易地进行细胞培养插件20从容器主体10的装卸。

像这样，根据细胞培养容器200，能够抑制对膜22施加正压，并且能够容易地进行细胞培养插件20的装卸。

＜变形例＞

图13是变形例的细胞培养容器200的剖视图。如图13所示，细胞培养容器200可以进一步具有盖部件80与O形环90。盖部件80具有侧壁81与上壁82。

在侧壁81的内壁面形成有螺纹槽81a。在外壁面13b形成有螺纹牙13ba。盖部件80通过使螺纹槽81a与螺纹牙13ba螺合而安装在容器主体10。该螺合通过使盖部件80绕中心轴而相对于容器主体10相对地旋转来进行。盖部件80的中心轴沿着与膜22的主面(第1面22a及第2面22b)正交的方向。

上壁82与侧壁81的上端相连。在上壁82的外壁面(盖部件80的上表面)形成有凹部82a。侧壁81的内壁面和侧壁13的外壁面之间通过O形环90气密地密封。

图12A～图12C所示的细胞培养容器200的组装优选为在厌氧腔室内进行。在进行该组装前，将细胞培养容器200配置在厌氧腔室的前室。该前室处于减压环境下。若该减压的影响作用到膜22，则接种到膜22上的细胞层有时会发生破损。

然而，在细胞培养容器200具有盖部件80的情况下，由于盖部件80的内部为密闭空间，因此上述减压的影响不会作用到膜22。像这样，在细胞培养容器200具有盖部件80的情况下，能够抑制在细胞培养容器200在厌氧腔室内的组装之前膜22上的细胞层发生破损。

在进行图12A～图12C所示的细胞培养容器200的组装之前，需要在厌氧腔室内进行盖部件80的拆卸。该拆卸在厌氧腔室内这一作业受到限制的环境下进行。但是，由于盖部件80使用螺纹机构安装在容器主体10，因此即便在作业受到限制的环境下也能够容易地进行拆卸。

在细胞培养容器200的组装时，在盖部件80的上表面形成的凹部82a能够作为暂时放置盖部件30的场所使用。图14是盖部件30的冲洗的说明图。在将盖部件30插入细胞培养插件20之前，进行对盖部件30的冲洗(即，用第2培养基24取代凹部30aa、贯通孔30c及贯通孔30d的内部的空气)。如图14所示，能够容易地使用盖部件80进行该冲洗。

(第3实施方式的细胞培养装置的构成)

下面对第3实施方式的细胞培养装置(以下，称作“细胞培养装置300”)的构成进行说明。

图15是细胞培养装置300的示意图。如图15所示，细胞培养装置300具有细胞培养容器100、培养基容器310及培养基容器320、管330及管340、泵350与经上皮电阻测量装置370。但是，细胞培养装置300也可以具有细胞培养容器200来取代细胞培养容器100。

细胞培养容器100、培养基容器310及培养基容器320、管330及管340、泵350以及经上皮电阻测量装置370配置在厌氧腔室380(图中的虚线所示)内。

在培养基容器310中贮存有向筒状部21的内部供给的第2培养基24，在培养基容器320中贮存有从筒状部21的内部排出的第2培养基24。

管330的一端与培养基容器310连接，另一端与筒状部21的内部连接。管330的另一端插入贯通孔30e(参照图1)。管340的一端与筒状部21的内部连接，另一端与培养基容器320连接。管340的另一端插入贯通孔30f(参照图1)。

泵350配置在管330的路径上。泵350例如是管泵。

通过驱动泵350，贮存在培养基容器310中的第2培养基24通过管330而被供给到筒状部21的内部。此外，通过驱动泵350，贮存在筒状部21的内部的第2培养基24通过管340而排出到培养基容器320。像这样，通过驱动泵350，进行贮存在筒状部21的内部的第2培养基24的交换。

经上皮电阻测量装置370与电极11a及电极11b电连接，并且与电极31及电极32电连接。经上皮电阻测量装置370例如通过4端子法测量电极11a及电极11b与电极31及电极32之间的电阻值。

由于电极11a及电极11b与电极31及电极32之间的电阻值根据第2面22b上所培养的细胞是否形成了紧密连接(tight junction)而发生变化，因此通过使用经上皮电阻测量装置370监测该电阻值，能够监测第2面22b上所培养的细胞是否形成了紧密连接(tightjunction)。

如上所述对本发明的实施方式进行了说明，但是上述的实施方式也可以进行各种变形。此外，本发明的范围不限定于上述的实施方式。本发明的范围由权利要求书示出，旨在包括与权利要求书等同的意思及范围内的所有变更。

附图标记说明

10 容器主体

11 底壁

11a、11b 电极

12 上壁

12a 第1面

12b 第2面

12ba 倾斜面

12c 贯通孔

13 侧壁

13a 内壁面

13b 外壁面

13ba 螺纹牙

13c 槽

13ca 第1部分

13cb 第2部分

13d 贯通孔

14 立壁

15 第1培养基

16 第1部件

17 第2部件

17a 插入部

17b O形环

20 细胞培养插件

21 筒状部

22 膜

22a 第1面

22b 第2面

23 凸缘部

24 第2培养基

30 盖部件

30a 第1面

30aa 凹部

30b 第2面

30c、30d、30e、30f 贯通孔

31、32 电极

40 环状部件

50 O形环

60 盖部件

61 侧壁

61a 内壁面

61b 凸部

62 上壁

62a 贯通孔

63 爪部

70 盖部件

71 侧壁

72 上壁

72a 贯通孔

73 推压部

74 弹性部件

80 盖部件

81 侧壁

81a 螺纹槽

82 上壁

82a 凹部

90 O形环

100、200 细胞培养容器

300 细胞培养装置

310、320 培养基容器

330、340 管

350 泵

370 经上皮电阻测量装置

380 厌氧腔室。

Claims (9)

1.一种细胞培养容器，其特征在于，具备：

插件部件，具有接种细胞的膜，划定作为厌氧腔室起作用的第1内部空间；

容器，具有对所述插件部件进行装卸的装卸部，划定作为好氧腔室起作用的第2内部空间；

密封部件，在所述插件部件安装在所述装卸部的状态下，使存在于所述装卸部与所述插件部件之间的所述好氧腔室的开口部封闭；

传递机构，对所述密封部件传递力，

所述密封部件构成为通过接受来自所述传递机构的力来封闭所述开口部。

2.如权利要求1所述的细胞培养容器，其特征在于，

具备固定在所述容器的盖，

所述密封部件为覆盖所述开口部的O形环，

所述传递机构具有：

锥部，形成于所述装卸部，对所述O形环进行保持；

环状部件；

推压部，设置在所述盖，通过将所述盖固定在所述容器而将所述环状部件向所述O形环推压。

3.如权利要求1所述的细胞培养容器，其特征在于，

具备固定在所述容器的第1盖，

所述密封部件为覆盖所述开口部的O形环，

所述传递机构具有推压部，设置在所述第1盖，通过将所述第1盖固定在所述容器而向所述O形环进行推压。

4.如权利要求3所述的细胞培养容器，其特征在于，

在所述容器形成有贯通孔，将所述第2内部空间与所述容器的外部连通。

5.如权利要求4所述的细胞培养容器，其特征在于，

所述第1盖具有弹性部件，配置在所述第1盖的内侧，通过将所述第1盖固定在所述容器而封闭所述贯通孔。

6.如权利要求5所述的细胞培养容器，其特征在于，还具备：

第2盖，固定在所述容器；与

螺纹机构，

所述螺纹机构具有：螺纹牙，形成于所述容器的外侧及所述第2盖的内侧的一方；螺纹槽，形成于所述容器的外侧及所述第2盖的内侧的另一方，与所述螺纹牙螺合，通过使所述第2盖绕旋转轴而相对于所述容器相对地旋转，将所述第2盖固定在所述容器，所述旋转轴是沿着与所述膜的主面正交的方向的旋转轴。

7.如权利要求6所述的细胞培养装置，其特征在于，

在所述第2盖的上表面形成有凹部。

8.如权利要求1所述的细胞培养容器，其特征在于，

所述插件部件具有：筒状部，具有由所述膜封闭的下端；与凸缘部，从位于所述筒状部的上端的所述筒状部的外周面突出，

所述容器具有划定所述第2内部空间的底壁、侧壁及上壁，

所述上壁包含从所述上壁突出的立壁，以支承所述凸缘部。

9.一种细胞培养装置，其特征在于，具备：

权利要求1所述的所述细胞培养容器；

培养基管理部，构成为对收纳于所述厌氧腔室及所述好氧腔室的至少一方的培养基进行抽吸及吐出，

接种到所述膜的所述细胞为肠上皮细胞。