JP2008283871A - 培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部の温度変化に影響されず培養容器内の温湿度条件を一定に保つことができる培養装置を提供する。
【解決手段】細胞を培養するための容器部とその容器部に連通する口部とを有する箱状の培養容器３と、上記容器部および上記口部の外形に沿って形成され、上記培養容器の外側に間隙を設けて配置される箱状の外装体２と、上記培養容器３および上記外装体の口部を開放可能に封止し得る蓋体６とを備えてなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、渦鞭毛藻、ミドリムシ、珪藻等の微細藻類の培養に好適な培養装置に関するものである。

人間の生存に不可欠な食料生産、空気や水の浄化、物質リサイクルなどを宇宙空間等の閉鎖環境下で行なう装置を閉鎖生態系生命維持システム（ＣＥＬＳＳ）と呼んでおり、このＣＥＬＳＳは食料生産システムと環境制御システムとに大別されている。

上記食料生産システムは、植物栽培、魚類飼育および家畜飼育システムからなり、他方、環境制御システムはガス、水および廃棄物の処理システムからなる。

上記植物栽培システムには、微細藻類や水生植物の培養システムも含まれており、それら微細藻類および水生植物は、陸上植物と同様に、ＣＯ_２からＯ_２へのガス交換、食料生産、水質浄化などの重要な役割を持っている。

上記微細藻類の研究が進めば、これまで未使用であった微細藻類の有効化学成分を医薬用途、食品用途、医療用材料用途、工業品用途にも展開することが可能になると考えられている。

そこで、微細藻類を培養するシステムがＣＥＬＳＳ内で効率良く機能する環境条件を探索するための各種実験がなされており、また、実験用の微細藻類培養装置も開発されている（例えば、特許文献１参照）。

上記微細藻類の培養は、培地量が数ｍＬ程度である小規模実験レベルから培地量が数ｔに至る大量生産用大規模レベルまであるが、最適培養条件、具体的には、光環境、温度、ガス濃度、栄養塩、添加物等の探索は、一般的に小規模実験レベルで行なわれることが多く、環境調節が可能な閉鎖系内で行なわれている。
特開２００６−５７号公報

上記した微細藻類の培養は、従来、二枚の透明材質の板で挟まれた容積数十ｍｌの閉鎖空間を持つ培養容器内で、片側の板表面に付着させた微量の液体培地（水滴）で行なわれる。

詳しくは、微細藻類の細胞を含む水滴をアクリル板表面に付着させる培養準備を行なった後、その閉鎖空間内のガス組成を調節することによりガス濃度を調節している。

また、最適な培地栄養塩、添加物濃度等の探索は、水滴ごとに栄養塩、添加物質等の溶質濃度を変化させることにより行なっており、微細藻類の計数は、培養器を顕微鏡下に移動させ目視で行なっている。

しかしながら、上記した培養容器では１〜２℃の外部温度変化によって、具体的には、培養容器が設置されている環境の温度が変化したり、観察・計測時の移動に伴って培養に適した環境とは異なる環境に長く置かれると、培養容器内部の温度が上昇して水滴が蒸発したり、或いは培養容器内部の温度が降下して結露が生じたりすることにより、水滴の環境（栄養塩濃度等）が変化してしまうという問題がある。

本発明は以上のような従来の培養容器における課題を考慮してなされたものであり、第一の目的は、外部の温度変化に影響されず培養容器内の温湿度条件を一定に保つことができる培養装置を提供することにあり、第二の目的は、培養容器内のガス濃度の調節が簡単に行なえ、しかも培養試験の準備に要する作業時間、労力を軽減することができる培養装置を提供することにある。

本発明は、細胞を培養するための容器部とその容器部に連通する口部とを有する箱状の培養容器と、上記容器部および上記口部の形状に沿って形成され、上記培養容器の外側に間隙を設けて配置される箱状の外装体と、上記培養容器および上記外装体の口部を開放可能に封止し得る蓋体とを備えてなる培養装置である。

本発明において、上記培養容器の口部端部と上記外装体の口部端部とを接続し、上記間隙が真空引きされていることが好ましい。

また、上記蓋体に、上記培養容器内にガスを導入するためのガス導入管および排気管を備えることができる。

また、上記培養容器と上記外装体の各上面、および各下面の少なくともいずれか一方の各面に、光を透過させるための光透過部を有することができる。

本発明の培養装置によれば、外部の温度変化に影響されず培養容器内の温湿度条件を一定に保つことができる。

また、ガス導入管および排気管を備えた培養装置によれば、培養容器内のガス濃度の調節が簡単に行なえ、しかも培養試験の準備に要する作業時間、労力を軽減することができるという長所を有する。

以下、図面に示した一実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。

図１は、本発明に係る培養装置の構成を断面図で示したものである。

培養装置１は、水槽内に浸漬させることができるように密閉可能な容器構造であるとともに、外部の温度変化が培養装置１内部の環境に影響を与えないよう真空二重構造となっている。

詳しくは、培養装置１は、１気圧の圧力差に耐え得ることができる、外側容器（外装体）２およびその外側容器２内に収納される内側容器（培養容器）３を有している。

各容器２，３は、全体が光透過部として機能する透明部材（例えばガラス等）で構成することができるが、少なくとも内側容器３における水滴付着部およびそれに対応する範囲の外側容器２が、光透過部として機能する透明部材で構成されているものであってもよい。

内側容器３は、細胞を培養するための容器部３ａとその容器部３ａに連通する管状の口部３ｂとから構成され、外側容器２は内側容器３の外形に沿って形成された容器部４ａと口部３ｂの外側に同心円上に配置された口部４ｂとから構成されている。

両口部３ｂ，４ｂの端部３ｃ，４ｃは接合されて一体化されており、それにより、内側容器３と外側容器２は二重構造となっている。また、内側容器３と外側容器２との間に形成される間隙Ａは真空引きされることによって真空となっている。

上記内側容器３は底板部３ｄと、側板部３ｅと、上板部３ｆとによって箱状に形成されており、一方の側板部３ｅに上記する口部３ｂが形成され、後述するシリンジを挿通させるようになっている。

また、上記底板部３ｄにおける長さＬにわたる範囲は、水滴付着部３ｇであり、さらに、外側容器２において上記水滴付着部３ｇと対向する範囲（図２に示す範囲Ｓ参照）は、上記したように透明部材２ａである必要がある。

上記水滴付着部３ｇの上面に、培養液を注入するようになっている。

また、４面すべての側板部３ｅの上部には、内側容器３の肉厚を若干薄くした薄肉部３ｉが全周にわたって形成されており、その結果、薄肉部３ｉと側板部３ｅとの境界部分に段差部３ｊが形成されている。

上記薄肉部３ｉは、加湿用の水を含ませるための繊維状マット５を収納する収納部を構成しており、収納された繊維状マット５の下側周縁は上記段差部３ｊによって係止され脱落しないようになっている。

上記繊維状マット５は、容器部３ａ内の湿度を１００％に保持することができるものであれば、特に制約はなく、例えばスポンジや吸水布等から構成することができる。

また、上記口部４ｂには容器部３ａを密閉するための蓋体としてのシール蓋６が嵌着されるようになっており、このシール蓋６には、そのシール蓋６を貫通した状態でガス導入管７および排気管８が取り付けられている。

それにより、口部４ｂをシール蓋６で閉栓した後、上記ガス導入管７および排気管８を利用して、組成の調節されたガスを容器部３ａ内に充填することができるようになっている。

なお、シール蓋６の嵌合部分の内壁６ａには、口部４ｂを密閉できる例えばＯリング等のシール材（図示しない）が備えられており、このシール材を備えたシール蓋６と、口部４ｂとが嵌合されることによって、培養装置１は、容器部３ａ内部と外部の環境との間で熱の出入を遮断する高断熱性を確保することができるようになっている。

上記したように本実施形態に係る真空二重構造の培養装置１によれば、計測のために培養装置１を異なる環境に移動させても、容器部３ａの内部で急激な温度変化の発生することを防止することができる。すなわち、容器部３ａの内部温度が上昇して水滴が蒸発したり、また、温度低下に伴って結露の発生することが防止され、水滴の環境（栄養塩濃度等）が変化することを防止することができる。

図３および図４は本発明の培養装置１の使用方法を示したものである。

なお、両図において図１と同じ符号は同じ構成要素を示している。

ａ．試験準備
図３において、微細藻（数μｍ〜数十μｍ）を含む培養液を、シリンジ９を用いて水滴付着部３ｇに順番に注入する。注入量はシリンジのタイプによって異なるが例えば０．０１〜０．１ｍＬの範囲内である。なお、図中のＢは注入された培養液を示している。

次いで、濃度が調節されたＣＯ_２ガスを容器部３ａ内に導入し、培養液Ｂ中にＣＯ_２ガスを十分溶け込ませる。

このようにして、容器部３ａ内で所定濃度のＣＯ_２ガスが溶解された培養液を生成することにより、細胞の増殖に必要な栄養素の含まれた培養液が得られる。

次いで、繊維マット５に加湿用の水を含ませ、容器部３ａ内の湿度を１００％にする。

この状態でシール蓋６（図１参照）を装着して培養装置１を密閉する。

ｂ．培養試験
図４において、照光装置１０が上方にある場合、培養装置１の姿勢を図３に示した状態から上下逆にする。なお、照光装置１０が培養装置１の下方にある場合は姿勢を変えずに培養を行なう。

この状態で培養装置１の内部環境は、ＣＯ_２、Ｏ_２濃度および温度が一定であり、湿度は１００％となっている。

上記照光装置１０は、発熱による温度上昇を防止するため赤外線放射量の少ない例えばＬＥＤ等の光源を使用することが好ましい。また、各水滴毎に遮光率を変更できるよう、外側容器３における透明部材２ａの外壁に遮光率の異なるフィルタを設けることもできる。それにより、一つの培養装置１でさまざまな光環境条件を設定することが可能になる。

なお、上記フィルタは透明部材２ａに貼着する等の簡単な方法で取り付けることができる。

また、培養装置１内のガス濃度については、ガス導入管７および排気管８を利用して調節することができる。

上記構成を有する培養装置１を用いて微細藻のミドリムシの増殖速度を最大にする条件を調べた。

その結果、増殖を最大にし得る条件は、温度２７〜３１℃、ＰＰＦＤ ９０〜１２０μmol m^−２ s^−１、青色光と赤色光の光量子束比が１：４、ＣＯ_２濃度 ４％、酸素濃度 ２０％であった。

なお、上記実施形態において、小規模で培養試験を行なう場合、上記培養装置１を浅い水槽内に浸漬させることが好ましい。

培養装置１を比較的温度変化の少ない水中に浸漬させれば、室内全体の温度を調節する必要がなくなり、限られた設置場所でも培養試験を行なうことが可能になり、また、設備費も軽減することができる。

一方、培養試験を室温で行なう場合であっても、本発明の培養装置１は真空二重構造で構成されているため、室温が変動してもその影響を受けることは少なく、容器部３ａの内部温度が上昇して水滴が蒸発したり、また、温度低下に伴って結露の発生することがない。

本発明の培養装置１によれば、従来のように二枚のアクリル板を中子枠に固定して密閉環境を構築する作業を必要としないため、培養試験の準備のために要する作業時間、労力を大幅に軽減することができる。

また、本発明の培養装置１は、上記実施形態では真空二重構造で構成したが、光を透過させる透明部材部分を除き、二重構造の内側容器３と外側容器２との間隙に、例えば発泡ポリウレタンホーム等の発泡樹脂を充填して断熱構造とすることもできる。

本発明に係る培養装置の構成を示す縦断面図である。 図１に示す培養装置の平面図である。 本発明に係る培養装置の準備状態を示す説明図である。 本発明に係る培養装置の試験状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 培養装置
２ 外側容器
２ａ 透明部材
３ 内側容器
３ａ 容器部
３ｂ 口部
３ｃ 端部
３ｄ 底板部
３ｅ 側板部
３ｆ 上板部
３ｇ 水滴付着部
３ｉ 薄肉部
３ｊ 段差部
４ａ 容器部
４ｂ 口部
４ｃ 端部
５ 繊維状マット
６ シール蓋
７ ガス導入管
８ 排気管
９ シリンジ
１０ 照光装置

Claims (4)

1. 細胞を培養するための容器部とその容器部に連通する口部とを有する箱状の培養容器と、
   上記容器部および上記口部の外形に沿って形成され、上記培養容器の外側に間隙を設けて配置される箱状の外装体と、
   上記培養容器および上記外装体の口部を開放可能に封止し得る蓋体とを備えてなることを特徴とする培養装置。
2. 上記培養容器の口部端部と上記外装体の口部端部とが接続され、上記間隙が真空引きされている請求項１記載の培養装置。
3. 上記蓋体に、上記培養容器内にガスを導入するためのガス導入管および排気管が備えられている請求項１または２記載の培養装置。
4. 上記培養容器と上記外装体の各上面、および各下面の少なくともいずれか一方の各面に、光を透過させるための光透過部を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の培養装置。

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