JP2008301746A - Culture apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a culture apparatus that simply efficiently carries out naturalization culture, in which a part of culture solution is recovered and a culture is performed, by reusing the part of the culture solution in the culture, in a microchip. <P>SOLUTION: The culture apparatus carrying out a cell culture using a minute flow channel has a cell culture chamber; a first flow channel for conveying cells and the culture solution of the cells to the cell culture chamber; a second flow channel connected to the first flow channel; and a liquid storage chamber that is arranged in the second flow channel and stores a part of the culture solution of the cell culture chamber, recovers a part of the culture solution of the cell culture chamber in the liquid storage chamber, returns the culture solution to the cell culture chamber and uses this in the culture. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、細胞培養室を備えるマイクロチップ内において、細胞の馴化培養を行な培養装置に関する。より詳しくは、導入口、排出口および細胞培養室に接続する第1の流路に、さらに液体収容室を有する第2の流路を備えることで、細胞培養室からの培養液の回収と、回収した培養液の細胞培養室への再供給する培養装置に関する。   The present invention relates to a culture apparatus that performs conditioned culture of cells in a microchip including a cell culture chamber. More specifically, the first flow path connected to the introduction port, the discharge port, and the cell culture chamber is further provided with a second flow path having a liquid storage chamber, thereby collecting the culture solution from the cell culture chamber; The present invention relates to a culture apparatus that re-feeds a collected culture solution to a cell culture chamber.

種々の動物細胞、特に付着性細胞の培養法および培養技術には、細胞の培養をシャーレ、培養びん、試験管等を用いて底面に細胞を接着させながら行なう静置培養や、細胞の培養を坂口フラスコや培養器の中に投入したマグネチックスターラーや羽根車等による機械的な攪拌等で行なう培養や、細胞培養槽中の培養液を常に交換および循環させながら新鮮な培養液を供給しつづけると共に老廃物を系から除去することで培養効率を高める流通培養などがある。   Various animal cells, especially adherent cells, can be cultured and cultured using static culture or cell culture with cells attached to the bottom using petri dishes, culture bottles, test tubes, etc. Continue to supply fresh culture fluid while constantly exchanging and circulating the culture fluid in the cell culture tank by culturing by mechanical stirring using a magnetic stirrer or impeller placed in a Sakaguchi flask or incubator In addition, there is a flow culture that increases the culture efficiency by removing waste products from the system.

特に、流通培養に関しては、細胞における物質生産や幹細胞の分化制御、マイクロチップ内細胞培養において特に有効である。マイクロチップとは数マイクロメートルから数百マイクロメートルの大きさを持った流路構造体やアレイ構造体を指すものであり、通常のシャーレやウェルを用いた培養法と比較して、用いる細胞や試薬の量を大幅に低減することが期待される。しかし、数ミリメートル幅の流路を有する流路型チップも通常のスケールの比較上においては小型チップとして取り扱うことができる。本発明においては簡便のため、ミリメートル幅の流路構造を有するものも含めてマイクロチップと呼ぶことにする。   In particular, flow culture is particularly effective in substance production in cells, differentiation control of stem cells, and cell culture in a microchip. A microchip refers to a flow channel structure or array structure having a size of several micrometers to several hundreds of micrometers. Compared with a conventional culture method using a petri dish or a well, It is expected to greatly reduce the amount of reagent. However, a channel-type chip having a channel with a width of several millimeters can be handled as a small chip in comparison with a normal scale. In the present invention, for convenience, the microchip including those having a millimeter-width channel structure is referred to as a microchip.

マイクロチップは先述のように試薬等の使用量を低減できるとともに、流通培養を行なう際においては細胞が単位面積当たり多量の培地に触れることができるため、従来の培養方法に比べて全体濃度の均一性を向上させることができる。種々のマイクロチップについての概論や各論は、例えば、非特許文献1等で詳細に論じられている。マイクロチップを用いた細胞培養の一例としては、細胞を用いたバイオアッセイやエリスロポエチンやG−CSF(顆粒球コロニー刺激因子)等の各種リンフォカイン、糖蛋白質、抗体等のバイオ医薬品の生産、再生医療分野における幹細胞等の機能分化制御等への応用が期待される。   As described above, the microchip can reduce the amount of reagents used, etc., and the cells can touch a large amount of medium per unit area during flow culture, so the overall concentration is uniform compared to conventional culture methods. Can be improved. For example, Non-Patent Document 1 and the like discuss in detail about various microchips and various discussions. Examples of cell culture using a microchip include bioassay using cells, production of various pharmacophores such as erythropoietin and G-CSF (granulocyte colony stimulating factor), glycoproteins and antibodies, and regenerative medicine. Application to the functional differentiation control of stem cells and the like is expected.

一方、歯車等を旋回しながら行なわれる細胞の攪拌培養において、培養槽から回収された培養液を細胞培養槽へ再流通するための装置に関する報告は以前よりすでになされている。例えば、特許文献1では、旋回培養を行ないながら細胞による物質生産を行なうためのバイオリアクターに関する報告がなされている。しかし、特許文献1は、攪拌翼を回転させながらの培養であり、非常に大容積の細胞培養室を用いることや、培養液を制御するためのポンプを複数備えなくてはならなかった。また細胞培養槽が巨大であることから老廃物等の細胞不活性因子の除去を可能にするような装置の開発が望まれていた。   On the other hand, there have been reports on devices for recirculating a culture solution collected from a culture tank to a cell culture tank in agitation culture of cells performed while turning a gear or the like. For example, Patent Document 1 reports a bioreactor for performing substance production by cells while performing swirl culture. However, Patent Document 1 is culturing while rotating a stirring blade, and it is necessary to use a very large volume cell culture chamber and to provide a plurality of pumps for controlling the culture solution. In addition, since the cell culture tank is huge, it has been desired to develop an apparatus that can remove cell inactive factors such as waste products.

また、特許文献2は、温度調節のためのヒーターを備え、かつ顕微鏡下で培養液を循環させながら供給し続ける動物細胞の流通培養を行なうための装置に関する報告がなされている。しかし、前記装置においては、細胞培養室から回収した培養液を再供給する際に、系外にある流通液貯蔵ビンに保管する必要がある。そのために、装置が複雑になることや、デッドボリューム、培養液の循環が装置内で完結していないことによる培養液の汚染等に課題が残されていた。
特開平2−117388号公報 特開昭61―247372号公報 「マイクロ化学チップの技術と応用」、2004年、丸善株式会社発行
In addition, Patent Document 2 reports a device related to an apparatus for circulating culture of animal cells that is provided with a heater for temperature control and that continues to be supplied while circulating a culture solution under a microscope. However, in the apparatus, when the culture solution collected from the cell culture chamber is resupplied, it is necessary to store it in a circulating fluid storage bottle outside the system. For this reason, there are still problems such as the complexity of the apparatus, the dead volume, and the contamination of the culture medium due to the incomplete circulation of the culture medium in the apparatus.
Japanese Patent Laid-Open No. 2-117388 JP-A 61-247372 "Technology and application of micro chemical chip", published by Maruzen Co., Ltd. in 2004

本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、細胞の培養を、新しい培養液に次々に交換して、細胞から出る老廃物等を全て除去するのではなく、細胞から分泌される成長因子等を一部液体収容室に回収して再度細胞培養室に供給することを特徴とする馴化培養を、マイクロチップ内で実現するための培養装置を提供するものである。   The present invention has been made in view of such a background art, and the cells are secreted from the cells instead of replacing the cultures of the cells with new culture solutions one after another to remove all the wastes and the like from the cells. It is intended to provide a culture apparatus for realizing conditioned culture in a microchip, characterized in that a part of the growth factor and the like collected in a liquid storage chamber is supplied to the cell culture chamber again.

上記の課題を解決する培養装置は、微小な流路を用いて細胞培養を行う培養装置であって、細胞培養室と、前記細胞培養室に細胞及び該細胞の培養液を搬送する第1の流路と、第1の流路に接続された第2の流路と、前記第2の流路に設けられ前記細胞培養室の培養液の一部を収容するための液体収容室とを有し、前記細胞培養室の培養液の一部を前記液体収容室に回収した後、前記培養液を細胞培養室に戻して培養に用いることを特徴とする。   A culture apparatus that solves the above-described problems is a culture apparatus that performs cell culture using a minute flow path, and includes a cell culture chamber, and a first culture medium that transports cells and a culture solution of the cells to the cell culture chamber. A flow path; a second flow path connected to the first flow path; and a liquid storage chamber provided in the second flow path for storing a part of the culture solution in the cell culture chamber. And after collect | recovering a part of culture solution of the said cell culture chamber to the said liquid storage chamber, the said culture solution is returned to a cell culture chamber, It is characterized by the above-mentioned.

本発明は、マイクロチップ内で簡便かつ効率よく馴化培養を行なう培養装置を提供することができる。   The present invention can provide a culture apparatus that performs conditioned culture simply and efficiently in a microchip.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る培養装置は、微小な流路を用いて細胞培養を行う培養装置であって、細胞培養室と、前記細胞培養室に細胞及び該細胞の培養液を搬送する第1の流路と、第1の流路に接続された第2の流路と、前記第2の流路に設けられ前記細胞培養室の培養液の一部を収容するための液体収容室とを有し、前記細胞培養室の培養液の一部を前記液体収容室に回収した後、前記培養液を細胞培養室に戻して培養に用いることを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The culture apparatus according to the present invention is a culture apparatus that performs cell culture using a minute flow path, and includes a cell culture chamber, and a first flow path for transporting cells and a culture solution of the cells to the cell culture chamber. And a second flow path connected to the first flow path, and a liquid storage chamber provided in the second flow path for storing a part of the culture solution in the cell culture chamber, A part of the culture solution in the cell culture chamber is collected in the liquid storage chamber, and then the culture solution is returned to the cell culture chamber and used for culture.

前記第1の流路および第2の流路の少なくとも1つに接続してポンプとバルブが設けられ、前記ポンプとバルブの操作により、細胞培養室の培養液の一部を前記液体収容室に回収した後、細胞培養室に戻すことが好ましい。   A pump and a valve are connected to at least one of the first flow path and the second flow path, and a part of the culture solution in the cell culture chamber is transferred to the liquid storage chamber by operating the pump and the valve. After recovery, it is preferable to return to the cell culture chamber.

前記第1の流路の断面積をA、第2の流路の断面積をBとすると、前記断面積の比A/Bが5<A/B<1000000であることが好ましい。
前記液体収容室は、前記細胞培養室からに回収された培養液を、加熱、濃縮、攪拌、濾過、混合、化学反応および生化学反応のうちの少なくとも1つの処理を行なうための処理手段を備えることが好ましい。
When the cross-sectional area of the first flow path is A and the cross-sectional area of the second flow path is B, the cross-sectional area ratio A / B is preferably 5 <A / B <1000000.
The liquid storage chamber includes a processing means for performing at least one of heating, concentration, stirring, filtration, mixing, chemical reaction, and biochemical reaction on the culture solution collected from the cell culture chamber. It is preferable.

本発明は、マイクロチップ内で、簡便かつ効率よく細胞培養を行なうための培養装置に係る。本発明の培養装置は、細胞を培養する細胞培養室と、細胞及び該細胞の培養液の導入口と排出口、細胞培養室と前記導入口と排出口を連結し培養液を流すためのメインに使用される第1の流路と、第1の流路の途中かつ細胞培養室より上流側に配置されている第2の流路と、前記第2の流路に設けられ前記細胞培養室の培養液の一部を収容するための液体収容室を具備する。さらに第2の流路には培養液の回収および再供給を制御するためのバルブを備えるバルブ機構が連結されている。   The present invention relates to a culture device for performing cell culture simply and efficiently in a microchip. The culture apparatus of the present invention includes a cell culture chamber for culturing cells, an inlet and an outlet for the cells and the culture medium of the cells, a cell culture chamber and the inlet and outlet for connecting the cell culture chamber and flowing the culture liquid. A first flow path used in the first flow path, a second flow path disposed in the middle of the first flow path and upstream of the cell culture chamber, and the cell culture chamber provided in the second flow path A liquid storage chamber for storing a part of the culture solution. Further, a valve mechanism including a valve for controlling the collection and resupply of the culture solution is connected to the second channel.

以上のように流路内で培養液を回収・再供給するための機構を備えることで、細胞産生の成長因子等の再供給が可能になると共に、培養液の汚染やデッドボリューム等を低減出来る。また、細胞培養室から回収した培養液には不純物以外にも培養細胞によって生産された成長因子等が含まれていることが知られており、培養の効率化や幹細胞等の分化制御を行なう際に細胞外環境を構築する上においても非常に有効である。そのなかで、本発明における、マイクロチップ内で細胞培養を行なった際の培養液を回収し、不純物の除去等の適切な処理を施した後に、引き続きの培養に用いるという馴化培養という培養手法は極めて重要な培養法である。本発明ではマイクロチップ内でこのような馴化培養を行う培養装置を提供できる。   As described above, by providing a mechanism for collecting and re-supplying the culture medium in the flow path, it becomes possible to re-supply cell growth factors and reduce contamination of the culture medium and dead volume. . In addition, it is known that the culture medium collected from the cell culture chamber contains growth factors produced by cultured cells in addition to impurities. It is also very effective in constructing an extracellular environment. Among them, in the present invention, a culture method called conditioned culture that is used for subsequent culture after recovering the culture medium when cell culture is performed in the microchip and performing appropriate treatment such as removal of impurities, This is an extremely important culture method. In the present invention, it is possible to provide a culture apparatus that performs such conditioned culture in a microchip.

本発明において、培養装置で用いられる細胞は、動物細胞、植物細胞のいずれであって良く、また前記の細胞群をそのまま用いることもできるし、遺伝子改変等の操作を施した機能改変細胞も用いることができる。ここでいう機能改変細胞とは例えば、被験物資との接触により発現する候補遺伝子のプロモーターの下流にレポーター遺伝子が連結された形質転換体を挙げることができ、これら形質転換体は常法により作製することができる。レポーター遺伝子としては、GFP(グリーン蛍光タンパク質)等の蛍光発光タンパク質をコードするDNAや、ホタルルシフェラーゼ、バクテリアルシフェラーゼ等のルシフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼ等の酵素遺伝子などを具体的に挙げることができるが、これらの中でもGFP遺伝子等の蛍光性タンパク質をコードするDNAが検出・確認の容易さからして好ましい。かかるGFPには、EGFP(Enhanced GFP)、EYFP(Enhanced Yellow Fluorescent Protein)、ECFP(enhanced CYAN fluorescent protein)(青色)、DsRed(赤色)等の蛍光波長の異なる誘導体が存在し、多重ラベルを行なうこともできる。GFPの利点は生細胞のままで簡単に解析できることであり、そのため経時的な観察が容易となる。本発明では、より好ましくは動物細胞が用いられ、浮遊性細胞または接着性細胞群から選択される。当該装置のアプリケーションの一例としては、細胞を用いたバイオアッセイやエリスロポエチンやG−CSF(顆粒球コロニー刺激因子)等の各種リンフォカイン、糖蛋白質、抗体等のバイオ医薬品の生産、再生医療分野における幹細胞等の機能分化制御等が挙げられ、それに応じて適当な細胞群が選択される。   In the present invention, the cell used in the culture apparatus may be either an animal cell or a plant cell, and the above cell group can be used as it is, or a functionally modified cell subjected to an operation such as genetic modification is also used. be able to. Examples of the function-modified cells herein include transformants in which a reporter gene is linked downstream of a promoter of a candidate gene that is expressed by contact with a test substance, and these transformants are prepared by a conventional method. be able to. Specific examples of the reporter gene include DNA encoding a fluorescent protein such as GFP (green fluorescent protein), luciferases such as firefly luciferase and bacterial luciferase, and enzyme genes such as β-galactosidase. Among them, a DNA encoding a fluorescent protein such as a GFP gene is preferable because of easy detection and confirmation. Such GFP includes derivatives having different fluorescence wavelengths such as EGFP (Enhanced GFP), EYFP (Enhanced Yellow Fluorescent Protein), ECFP (enhanced CYAN fluorescent protein) (blue), and DsRed (red). You can also. The advantage of GFP is that it can be easily analyzed with living cells, so that observation over time becomes easy. In the present invention, animal cells are more preferably used, which are selected from suspension cells or adherent cell groups. Examples of applications of the device include bioassay using cells, production of various lymphokines such as erythropoietin and G-CSF (granulocyte colony stimulating factor), glycoproteins, antibodies and other biopharmaceuticals, stem cells in the field of regenerative medicine, etc. And the like, and an appropriate cell group is selected accordingly.

物質生産に用いられる細胞種の一例としては、大腸菌、酵母、動物細胞群から適宜選択される。動物細胞の一例としては、チャイニーズハムスター卵巣由来細胞(CHO細胞)、PER.C6細胞、BHK細胞、NSO細胞、HepG2細胞、ハイブリドーマ、昆虫細胞株などを利用した物質生産が広く報告されている。物質生産において用いられる細胞群の選択に関しては、その目的によって適当な細胞群が選ばれる。一般に大腸菌や酵母は、動物細胞郡に比べて増殖速度が高く、取り扱いが容易であることからコスト面で有利である特徴が挙げられる。動物細胞群は大腸菌や酵母に比べてヒト型に近い複雑な翻訳後修飾能を有しており、生理活性を有するバイオ医薬品の生産を行なう際に利用される。動物細胞を用いた具体例としては、CHO細胞やBHK細胞およびHepG2細胞の遺伝子組換え体による生産性の向上の検討や、モノクローナル抗体産生、蛋白質生産における糖鎖修飾制御等の検討がなされている。   An example of the cell type used for substance production is appropriately selected from Escherichia coli, yeast, and animal cell groups. Examples of animal cells include Chinese hamster ovary-derived cells (CHO cells), PER. Substance production using C6 cells, BHK cells, NSO cells, HepG2 cells, hybridomas, insect cell lines, etc. has been widely reported. Regarding selection of the cell group used in substance production, an appropriate cell group is selected according to the purpose. In general, Escherichia coli and yeast are advantageous in terms of cost because they have a higher growth rate and are easier to handle than animal cell groups. The animal cell group has a complex post-translational modification ability close to human type compared to E. coli and yeast, and is used when producing biopharmaceuticals having physiological activity. As specific examples using animal cells, studies have been made on improving productivity of CHO cells, BHK cells, and HepG2 cells by gene recombinants, and on control of glycosylation modification in monoclonal antibody production and protein production. .

また幹細胞等の機能性細胞の培養方法としても有効であることが報告されていて、ヒト幹細胞系においても生体外で培養する際に培養液を緩やかに置換しながら液の性状を急激に変化させない培養方法が有効であるとの報告もなされている(特開2000−189157号公報)。前記の報告においては、ヒト造血系由来前駆細胞組成液を1日あたり少なくとも50%交換される程度緩やかな速度で培養液培地中を循環させる流通培養が大きな特徴のひとつになっている。この方法を用いることによりヒト由来幹細胞が効率よく得られることが報告されている。   It has also been reported to be effective as a method for culturing functional cells such as stem cells, and even in human stem cell systems, the properties of the liquid are not changed suddenly while gently replacing the culture medium when culturing in vitro. It has also been reported that the culture method is effective (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-189157). In the aforementioned report, one of the major features is circulation culture in which the human hematopoietic system-derived progenitor cell composition solution is circulated through the culture medium at a moderate rate such that at least 50% is exchanged per day. It has been reported that human stem cells can be obtained efficiently by using this method.

以下、本発明を実施するための好適な形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の培養装置の一実施態様を示す斜視図である。図2は、図1に示す本発明の培養装置の平面図である。図1において、101は基板、102は導入口、103は排出口、104は細胞培養室、105は第1の流路、106は第2の流路、107は液体収容室、108はバルブ、109は孔である。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the culture apparatus of the present invention. FIG. 2 is a plan view of the culture apparatus of the present invention shown in FIG. In FIG. 1, 101 is a substrate, 102 is an inlet, 103 is a discharge port, 104 is a cell culture chamber, 105 is a first channel, 106 is a second channel, 107 is a liquid storage chamber, 108 is a valve, 109 is a hole.

本発明の培養装置は、基板101と、基板101に細胞を培養する細胞培養室104と、細胞培養室104に細胞及び該細胞の培養液を搬送する第1の流路105と、第1の流路105に接続された第2の流路106と、第2の流路106に設けられ、前記細胞培養室104の培養液の一部を収容するための液体収容室107と、培養液の流通を制御するためのバルブ108を有する。そして、前記細胞培養室104の培養液の一部を前記液体収容室107に回収した後、前記培養液を再度、細胞培養室に戻して培養に用いる。   The culture apparatus of the present invention includes a substrate 101, a cell culture chamber 104 for culturing cells on the substrate 101, a first flow path 105 for conveying cells and a culture solution of the cells to the cell culture chamber 104, A second flow path 106 connected to the flow path 105, a liquid storage chamber 107 provided in the second flow path 106 for storing a part of the culture solution in the cell culture chamber 104, A valve 108 for controlling the flow is provided. And after collect | recovering a part of culture solution of the said cell culture chamber 104 to the said liquid storage chamber 107, the said culture solution is returned to a cell culture chamber again, and is used for culture | cultivation.

基板101の材質としては、培養液試料に対して耐性を有するものであれば特に制限はない。例えばシリコン等の半導体材料、ガラス材料、金属材料、樹脂材料等が挙げられる。さらに望ましくは倒立顕微鏡等での観察が可能な程度の光透過性を有し、清浄化、前処理等により基板の表面改質を行なうことのできる基材であることが望ましい。基板の洗浄はアルカリ洗浄、酸洗浄、水系溶剤洗浄、有機系溶剤洗浄、RCA洗浄等のウエット洗浄や、紫外線照射、オゾン照射、酸素プラズマ照射等のドライ洗浄により行なう。   The material of the substrate 101 is not particularly limited as long as it has resistance to the culture solution sample. For example, semiconductor materials such as silicon, glass materials, metal materials, resin materials, and the like can be given. Further, it is desirable that the base material has such a light transmittance that it can be observed with an inverted microscope or the like, and the surface of the substrate can be modified by cleaning, pretreatment or the like. The substrate is cleaned by wet cleaning such as alkali cleaning, acid cleaning, aqueous solvent cleaning, organic solvent cleaning, and RCA cleaning, and dry cleaning such as ultraviolet irradiation, ozone irradiation, and oxygen plasma irradiation.

本発明における基板の表面改質とは、例えば、スライドガラスおよび石英基板等を固体基板として用いる場合に、予め、酸、プラズマ、オゾン、有機系溶剤、水系溶剤、界面活性剤等で処理する方法、シランカップリング等の処理により置換基を基板表面への導入する方法、表面自由エネルギーを制御する方法等のことである。本発明において、多孔質材料の基材は成形性の良いもの、滅菌処理が適用できるものおよび細胞毒性の低いもの等の中から選択される。更に具体的には、例えばセルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリアクリルアミド、フッ素樹脂等の合成樹脂のポリマー、ガラス、アルミナ、チタニア等の無機材料や金、チタン、ステンレス等の金属材料が挙げられる。本発明において用いられる培養液試料としては、基本的には細胞や薬剤等を懸濁させた細胞培養液、緩衝液等からなる水系の溶媒が用いられる。細胞培養液および緩衝液は既知の標準組成のものを適宜用いることができる。   The surface modification of the substrate in the present invention is, for example, a method of treating with an acid, plasma, ozone, an organic solvent, an aqueous solvent, a surfactant or the like in advance when using a slide glass, a quartz substrate or the like as a solid substrate. , A method of introducing a substituent into the substrate surface by a treatment such as silane coupling, a method of controlling surface free energy, and the like. In the present invention, the base material of the porous material is selected from those having good moldability, those to which sterilization can be applied, and those having low cytotoxicity. More specifically, for example, polymers of synthetic resins such as cellulose, polyethylene, polypropylene, nylon, polyester, polyacrylamide, and fluororesin, inorganic materials such as glass, alumina, and titania, and metal materials such as gold, titanium, and stainless steel. It is done. As a culture solution sample used in the present invention, an aqueous solvent comprising a cell culture solution, a buffer solution or the like in which cells or drugs are suspended is basically used. Cell culture solutions and buffer solutions having known standard compositions can be used as appropriate.

本発明において、培養装置を構成する流路は、上下の基板を接着または接合して構成されたもので、それらの複数の基板により流路と、細胞培養室および液体収容室が形成されている。複数の基板によって流路と細胞培養室および液体収容室を形成するための1つの例としては、基板の対向面の一方または両方に形成された溝および貫通孔より流路が形成され、細胞培養室および液体収容室は流路につながり一方の基板を貫通した貫通孔として形成されている。その場合、上下の流路を構成する基板を接着または接合するだけですみ、製作が容易である。   In the present invention, the flow path constituting the culture apparatus is configured by adhering or joining the upper and lower substrates, and the flow path, the cell culture chamber, and the liquid storage chamber are formed by the plurality of substrates. . As one example for forming a flow path, a cell culture chamber, and a liquid storage chamber by a plurality of substrates, a flow path is formed by a groove and a through-hole formed in one or both of the opposing surfaces of the substrate, and cell culture The chamber and the liquid storage chamber are formed as a through hole connected to the flow path and penetrating one of the substrates. In that case, it is only necessary to bond or bond the substrates constituting the upper and lower flow paths, and manufacturing is easy.

本発明において、細胞培養室の底面は細胞接着を促進できる構成であればいかなる表面でもよく、物理的な吸着、化学的な吸着、生物学的な吸着、静電相互作用、疎水性相互作用等を促進する作用を有する表面状態であることが特に好ましい。その一例としてはフィブロネクチン、ポリリジン、RGD、コラーゲン、ラミニン、細胞表面抗原に対する抗体、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、アルデヒド基、水酸基などの表面への導入が挙げられる。目的に応じて表面を適宜選択することができる。また、細胞培養室には温度調節のための素子が取り付けられていることが好ましく、微小なヒーター等の電気信号を熱に変換する電気熱変換体が、刺激を付与する手段として好適に用いられる。電気熱変換体としては、例えば、Ta2N、RuO2、Ta、Ta−Al合金などの金属、合金、金属化合物からなる発熱抵抗体を備えた電気熱変換体を用いることが出来る。前記の発熱抵抗体は公知の方法、例えばDCスパッタ法、RFスパッタ法、イオンビームスパッタ法、真空蒸着法、あるいはCVD法等によって形成することができる。電気熱変換体は、微細孔の内部にあっても、微細孔の外部にあってもよく、また、基板の表面にあっても、基板内部に埋め込まれていても良い。例えば、プリント配線基板を用いて、これをヒーターとし、基板に貼り合わせることで、基板上の任意の場所を所定の温度に設定する電気熱変換体を例示することができる。他方、冷却についても、ペルチェ素子を同様に貼り合わせることで、基板上の任意の場所を所定の温度に設定する電気熱変換体を例示することができる。 In the present invention, the bottom surface of the cell culture chamber may be any surface that can promote cell adhesion, such as physical adsorption, chemical adsorption, biological adsorption, electrostatic interaction, hydrophobic interaction, etc. It is particularly preferable that the surface state has an effect of promoting the above. Examples thereof include fibronectin, polylysine, RGD, collagen, laminin, antibodies against cell surface antigens, introduction of amino groups, carboxyl groups, epoxy groups, aldehyde groups, hydroxyl groups and the like onto the surface. The surface can be appropriately selected according to the purpose. In addition, it is preferable that an element for temperature adjustment is attached to the cell culture chamber, and an electrothermal converter such as a minute heater that converts an electrical signal into heat is preferably used as a means for imparting stimulation. . As the electrothermal transducer, for example, an electrothermal transducer including a heating resistor made of a metal such as Ta 2 N, RuO 2 , Ta, Ta—Al alloy, an alloy, or a metal compound can be used. The heating resistor can be formed by a known method, such as DC sputtering, RF sputtering, ion beam sputtering, vacuum deposition, or CVD. The electrothermal transducer may be inside the micropore or outside the micropore, and may be on the surface of the substrate or embedded in the substrate. For example, an electrothermal transducer that uses a printed wiring board as a heater and is bonded to the board to set an arbitrary place on the board to a predetermined temperature can be exemplified. On the other hand, as for cooling, an electrothermal transducer that sets an arbitrary place on the substrate to a predetermined temperature can be exemplified by pasting Peltier elements in the same manner.

また、細胞培養室の温度調節以外にも、細胞に対して処理を行なうための電極を別に設けておくことも出来る。その一例としては、細胞を補足するためのドライビンフォースを発生させるための電界や磁界等を発生させる装置や、エレクトロポレーションの細胞へ物質等の導入を行なうための電極等が挙げられる。ここでいう物質とは主に微粒子や生体分子または生体活性分子群、標識薬剤、等が挙げられる。微粒子は細胞に導入できるサイズを有する合成ポリマー、分解性のポリマー、ガラス類、金属、セラクミクス、磁性体、等から選択される。また、生体分子または生体活性分子群としては、核酸、蛋白質、糖類、脂質およびそれらの複合体から選択される生体分子が含まれ、更に詳しくは、DNA、RNA、アプタマー、遺伝子、染色体、ミトコンドリア、ウィルス、抗原、抗体、レクチン、ハプテン、ホルモン、レセプター、酵素、ペプチド、抗生物質,防腐剤,酵素阻害剤,解熱剤,消炎剤,増殖因子,抗増殖因子,トランキライザー、サイトカイン、ステロイド、エストロゲン等から選択することができる。標識薬剤とは、フルオレセイン、GFP等の蛍光物質や蛍光物質を含む物質、半導体微粒子等から選択することができる。   In addition to controlling the temperature of the cell culture chamber, an electrode for treating cells can be provided separately. Examples thereof include an apparatus for generating an electric field or a magnetic field for generating a dry force for capturing cells, an electrode for introducing a substance or the like into cells for electroporation, and the like. The substance mentioned here mainly includes fine particles, biomolecules or bioactive molecule groups, labeling agents, and the like. The fine particles are selected from synthetic polymers having a size that can be introduced into cells, degradable polymers, glasses, metals, ceramics, magnetic materials, and the like. The biomolecule or bioactive molecule group includes biomolecules selected from nucleic acids, proteins, saccharides, lipids, and complexes thereof. More specifically, DNA, RNA, aptamer, gene, chromosome, mitochondria, Select from viruses, antigens, antibodies, lectins, haptens, hormones, receptors, enzymes, peptides, antibiotics, preservatives, enzyme inhibitors, antipyretics, anti-inflammatory agents, growth factors, antiproliferative factors, tranquilizers, cytokines, steroids, estrogens, etc. can do. The labeling agent can be selected from fluorescent substances such as fluorescein and GFP, substances containing fluorescent substances, semiconductor fine particles, and the like.

本発明において、培養装置は少なくとも2系統の流路を備えていおり、細胞の培養を行うための第1の流路と、細胞培養室の培養液を回収および再供給するための第2の流路を有する。なお、本発明における第1の流路の幅および深さは、細胞の直径(10μm以上30μm以下)を考慮して設定される。液体収容室107は、細胞培養室104において細胞培養に用いられた培養液を一時的に回収するために配置されている。液体収容室に回収された培養液には細胞の生産するサイトカイン等の有用な活性物質も含まれている一方で、老廃物等の不活性物質も含まれているために、細胞培養室より回収された培養液に対して、加熱、濃縮、攪拌、濾過、混合、化学反応および生化学反応のうちの少なくとも1つの処理を行なうための処理手段を備えていることが好ましい。一例としては、流路を横切るようにフィルターを設けておいて回収培養液を濾過することで、不純物を取り除く機構を有する方法等が挙げられる。   In the present invention, the culture apparatus includes at least two channels, a first channel for culturing cells, and a second flow for collecting and resupplying the culture solution in the cell culture chamber. Has a road. The width and depth of the first channel in the present invention are set in consideration of the cell diameter (10 μm or more and 30 μm or less). The liquid storage chamber 107 is arranged for temporarily recovering the culture solution used for cell culture in the cell culture chamber 104. The culture solution collected in the liquid storage chamber contains useful active substances such as cytokines produced by the cells, but also contains inactive substances such as waste products, so it is collected from the cell culture chamber. It is preferable to provide a processing means for performing at least one of heating, concentration, stirring, filtration, mixing, chemical reaction, and biochemical reaction for the culture broth. As an example, there may be mentioned a method having a mechanism for removing impurities by providing a filter so as to cross the flow path and filtering the collected culture medium.

本発明において、第1の流路は第2の流路に比べて流路の断面積が大きなものが選択される。具体的には、第1の流路の断面積をA、第2の流路の断面積をBとすると、前記断面積の比A/Bが5<A/B<1000000である範囲の値から選択され。さらに好ましくはA/Bが100<A/B<100000の範囲から選択される。前記の通り第1の流路の幅および高さは細胞の大きさから選択され、幅は数十から数百μm、高さは100μm程度のものから選択することができる。また第2の流路は第1の流路に比して断面積の小さなものから選択されればよく、流路の高さおよび幅で規定されるものであるが、高さは一定で、流路の幅だけを制御することで簡便に作製することができる。   In the present invention, the first channel having a larger channel cross-sectional area than the second channel is selected. Specifically, assuming that the cross-sectional area of the first flow path is A and the cross-sectional area of the second flow path is B, a value in a range where the ratio A / B of the cross-sectional areas is 5 <A / B <1000000. Selected from. More preferably, A / B is selected from the range of 100 <A / B <100,000. As described above, the width and height of the first channel are selected based on the cell size, and the width can be selected from several tens to several hundreds of μm and the height of about 100 μm. The second channel may be selected from those having a smaller cross-sectional area than the first channel, and is defined by the height and width of the channel, but the height is constant, It can be easily produced by controlling only the width of the flow path.

本発明においては、流路の少なくとも1つに接続してポンプとバルブが設けられ、前記ポンプとバルブの操作により、細胞培養室の培養液の一部を前記液体収容室に回収し後、第3の流路を通過して第1の流路から細胞培養室に戻すことができる。   In the present invention, a pump and a valve are provided connected to at least one of the flow paths, and a part of the culture solution in the cell culture chamber is collected in the liquid storage chamber by the operation of the pump and the valve. 3 can be returned to the cell culture chamber from the first channel.

本発明において用いられるバルブは流路幅を変化させることによる液抵抗を利用することを特徴とする。具体的には、第1の流路に比べて第2の流路の断面積が小さな構成になっている。かつ、大気に開放されているため培養液を搬送した場合、通常培養液は第1の流路を搬送される。第2の流路へ培養液を搬送する場合には、外部圧力を変化させることで行われる。   The valve used in the present invention is characterized by utilizing a liquid resistance by changing the channel width. Specifically, the cross-sectional area of the second channel is smaller than that of the first channel. And since it is open | released to air | atmosphere, when a culture solution is conveyed, a culture solution is normally conveyed through a 1st flow path. When conveying the culture solution to the second flow path, it is performed by changing the external pressure.

本発明で用いられるバルブは上記の液抵抗を利用するものであってもよいが、それに制限されず、既往の手法の中から所望のものを適宜用いることもできる。バルブの代表的なものとしては、マイクロアクチュエーターによるもの、刺激応答性ポリマーを用いるもの、流路内の表面自由エネルギーを用いるもの、あるいはバルブを用いるもの等が挙げられる。例えば、「マイクロ化学チップの技術と応用」、2004年、丸善株式会社発行に記載されているバルブを用いることができる。   The valve used in the present invention may use the above-described liquid resistance, but is not limited thereto, and a desired one can be appropriately used from existing methods. Typical examples of the valve include those using a microactuator, those using a stimulus-responsive polymer, those using surface free energy in the flow path, and those using a valve. For example, a valve described in “Technology and Application of Micro Chemical Chip”, published by Maruzen Co., Ltd. in 2004 can be used.

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例により限定するものではない。
実施例1
図3は本発明の実施例1の培養装置を模式的に示す斜視図である。本実施例で用いられる基板310の底面基板には溝を形成させたスライドガラスを、上面基板301には導入口302および排出口303に貫通孔を有するポリジメチルシロキサン(PDMS)を用いて作製した。スライドガラスの加工はフォトリソグラフィーおよびメタル犠牲膜によりマスクをした上で、フッ酸によるウェットエッチングにより深さ100μmの構造体を形成した。第1の流路幅を500μm、第2の流路幅を5μmとした。
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
Example 1
FIG. 3 is a perspective view schematically showing the culture apparatus of Example 1 of the present invention. A slide glass having grooves formed on the bottom substrate of the substrate 310 used in this example was manufactured using polydimethylsiloxane (PDMS) having through holes in the introduction port 302 and the discharge port 303 for the top substrate 301. . The slide glass was masked with photolithography and a metal sacrificial film, and a structure having a depth of 100 μm was formed by wet etching with hydrofluoric acid. The first channel width was 500 μm and the second channel width was 5 μm.

貫通孔を有するPDMS構造体は市販のネガレジスト(SU−8;MicroChem Corp.)を用いてスライドガラス上にレジストによる鋳型を作成した。次に、PDMSの前駆体を鋳型に流し込み、鋳型とプレポリマーをスライドガラスで挟んだ状態で90℃で1時間オーブンにより加熱をすることでポリマーを固化させた。放冷後、鋳型からPDMSを剥離することでPDMSエラストマーを得た。この際に、鋳型からのPDMSエラストマーの剥離を容易にするために予め表面にフッ化物等の置換基をシランカップリング剤により導入することで撥水処理をしておいても良い。なお、PDMSエラストマーを基材として用いた場合には、基板同士の接着は自発的に行なうことができる。PDMSエラストマーとスライドガラスとの接着には酸素プラズマ(80W,30秒)による融着を用いることができる。   A PDMS structure having a through hole was prepared by using a resist with a resist on a glass slide using a commercially available negative resist (SU-8; MicroChem Corp.). Next, the PDMS precursor was poured into a mold, and the polymer was solidified by heating in an oven at 90 ° C. for 1 hour with the mold and the prepolymer sandwiched between slide glasses. After allowing to cool, PDMS elastomer was obtained by peeling PDMS from the mold. At this time, in order to facilitate the peeling of the PDMS elastomer from the mold, a water repellent treatment may be performed in advance by introducing a substituent such as a fluoride onto the surface with a silane coupling agent. In addition, when PDMS elastomer is used as a base material, the substrates can be spontaneously bonded to each other. For adhesion between the PDMS elastomer and the slide glass, fusion by oxygen plasma (80 W, 30 seconds) can be used.

さらに、導入口、排出口およびコネクタ部にシリコーンチューブおよび導入口、排出口および液体収容室の先のコネクタ部に3箇所、3方コックを接続してバルブ部を有する流路とした。なお、本実施例における培養液搬送の駆動力としてpush型のシリンジポンプ(Harvard Apparatus)を用いた。   Furthermore, the silicone tube and the inlet, the outlet, and the connector part at the tip of the liquid storage chamber were connected to the inlet, the outlet, and the connector part, and a three-way cock was connected to form a flow path having a valve part. A push-type syringe pump (Harvar Apparatus) was used as the driving force for conveying the culture medium in this example.

以下に(1)細胞培養工程、(2)細胞培養室からの培養液の回収工程、および(3)液体収容室から培養液の再供給工程について、図4A乃至図4Cを用いて説明する。なお、ポンプと導入口の間に当然培養液等のタンクも備えることになるが、図面上においては省略する。   Hereinafter, (1) the cell culturing step, (2) the step of recovering the culture solution from the cell culture chamber, and (3) the step of supplying the culture solution from the liquid storage chamber will be described with reference to FIGS. 4A to 4C. In addition, although a tank for a culture solution or the like is naturally provided between the pump and the inlet, it is omitted in the drawing.

(1)細胞培養工程
図4Aは、本発明の実施例1の培養装置における流路中の培養液の搬送状態を説明する説明図である。図4Aでは、細胞および培養液を細胞培養室へ搬送する状態を示す。
(1) Cell culture process FIG. 4: A is explanatory drawing explaining the conveyance state of the culture solution in the flow path in the culture apparatus of Example 1 of this invention. In FIG. 4A, the state which conveys a cell and a culture solution to a cell culture room is shown.

シリンジポンプ401を導入口402に接続して第1の流路406内に細胞および培養液を送り込む。この際、コネクタ部409、410は大気に開放されている。細胞および培養液は主流路である第1の流路406、細胞培養室404、第1の流路を経て排出口403から系外へと排出される。   The syringe pump 401 is connected to the introduction port 402 and the cells and the culture solution are sent into the first flow path 406. At this time, the connector portions 409 and 410 are open to the atmosphere. The cells and the culture solution are discharged out of the system from the discharge port 403 through the first flow path 406, the cell culture chamber 404, and the first flow path which are main flow paths.

(2)細胞培養室からの培養液の回収工程
図4Bは、本発明の実施例1の培養装置における流路中の培養液の搬送状態を説明する説明図である。図4Bでは、細胞培養室の培養液の一部を液体収容室へ搬送する状態を示す。
(2) Step of collecting culture solution from cell culture chamber FIG. 4B is an explanatory diagram for explaining the state of conveyance of the culture solution in the flow path in the culture apparatus of Example 1 of the present invention. FIG. 4B shows a state in which a part of the culture solution in the cell culture chamber is transferred to the liquid storage chamber.

第1の流路406に取り付けたバルブ部407、408を閉状態に、第2の流路411に取り付けたバルブ部412を開状態にする。傍流である第4の流路414の上流側にポンプ401を繋ぎ、ポンプ401を作動させることで、細胞培養室404に留まっている培養液の一部を、細胞培養室404、第2の流路411を経て液体収容室405へと収容される。   The valve portions 407 and 408 attached to the first flow path 406 are closed, and the valve portion 412 attached to the second flow path 411 is opened. By connecting the pump 401 to the upstream side of the fourth flow path 414 that is a side flow and operating the pump 401, a part of the culture solution remaining in the cell culture chamber 404 is transferred to the cell culture chamber 404, the second flow The liquid is stored in the liquid storage chamber 405 through the path 411.

(3)液体収容室から培養液の再供給工程
図4Cは、本発明の実施例1の培養装置における流路中の培養液の搬送状態を説明する説明図である。図4Cでは、液体収容室の培養液を再度細胞培養室へ戻す状態を示す。
(3) Step of Resupplying Culture Solution from Liquid Storage Chamber FIG. 4C is an explanatory view for explaining the state of conveyance of the culture solution in the flow path in the culture apparatus of Example 1 of the present invention. FIG. 4C shows a state in which the culture solution in the liquid storage chamber is returned to the cell culture chamber again.

第1の流路に取り付けたバルブ部407、408を再び開状態にして送液を開始した後に液体収容室405の先のバルブ部412を開状態にする。液体収容室405に収容されていた培養液は、第3の流路413から搬送されてくる培養液と共に、第2の流路411、細胞培養室404を経て排出口403から系外へと排出される。この時、液体収容室405に収容されていた培養液は第1の流路406から搬送されてきた培養液と混ざり合ったものが細胞培養室へと運ばれていくことで馴化培養が実現される。また、液体収容室を複数個配置することでより長時間の送液や連続的な送液の装置として用いることも出来る。   After the valve portions 407 and 408 attached to the first flow path are opened again and liquid feeding is started, the previous valve portion 412 of the liquid storage chamber 405 is opened. The culture solution stored in the liquid storage chamber 405 is discharged out of the system from the discharge port 403 through the second flow channel 411 and the cell culture chamber 404 together with the culture solution conveyed from the third flow channel 413. Is done. At this time, the culture solution stored in the liquid storage chamber 405 is mixed with the culture solution transported from the first flow path 406 and is transported to the cell culture chamber, whereby acclimation culture is realized. The In addition, by arranging a plurality of liquid storage chambers, it can be used as an apparatus for supplying liquid for a longer time or continuously.

実施例2
さらに、本実施例に示すようにして流路を配置し、検出器または分離装置を接続することで細胞培養室を含む反応槽からのサンプリング装置としても用いることが可能である。本実施例における培養装置の構成の概略を図5に示す。また、図6A、Bは本実施例2の培養装置における流路中の培養液の搬送状態を説明する説明図である。
Example 2
Furthermore, it can be used as a sampling device from a reaction tank including a cell culture chamber by arranging a flow path as shown in this embodiment and connecting a detector or a separation device. An outline of the configuration of the culture apparatus in the present example is shown in FIG. 6A and 6B are explanatory views for explaining the state of conveyance of the culture solution in the flow path in the culture apparatus of the second embodiment.

図に示す様に、通常は閉常態である傍流端に備えたバルブ部509、511を開くことで培養液の一部が反応槽507、第2の流路505、細胞培養室508を経てバルブ511から回収することができる。なお、バルブ部504は第1の流路中に配置してあるバルブであり、既往の手法の中から所望のものを適宜用いることもできる。具体的には、マイクロアクチュエーターによるもの、刺激応答性ポリマーを用いるもの、流路内の表面自由エネルギーを用いるものあるいはバルブを用いるもの等から適宜選択される。   As shown in the figure, by opening the valve portions 509 and 511 provided at the side end that is normally closed, a part of the culture solution passes through the reaction tank 507, the second flow path 505, and the cell culture chamber 508. 511 can be recovered. Note that the valve unit 504 is a valve disposed in the first flow path, and a desired one of the existing methods can be appropriately used. Specifically, it is appropriately selected from those using a microactuator, those using a stimulus-responsive polymer, those using surface free energy in the flow path, or those using a valve.

本発明の培養装置は、マイクロチップ内で簡便かつ効率よく培養を行うことができるので、物質の生産や再生医療等に代表される細胞利用技術に利用することができる。   Since the culture apparatus of the present invention can be cultured easily and efficiently in a microchip, it can be used for cell utilization techniques represented by substance production and regenerative medicine.

本発明の培養装置の一実施態様を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one embodiment of the culture apparatus of this invention. 図1に示す本発明の培養装置の平面図である。It is a top view of the culture apparatus of this invention shown in FIG. 本発明の実施例1の培養装置を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the culture apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の培養装置における流路中の培養液の搬送状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the conveyance state of the culture solution in the flow path in the culture apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の培養装置における流路中の培養液の搬送状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the conveyance state of the culture solution in the flow path in the culture apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の培養装置における流路中の培養液の搬送状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the conveyance state of the culture solution in the flow path in the culture apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の培養装置を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the culture apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の培養装置における流路中の培養液の搬送状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the conveyance state of the culture solution in the flow path in the culture apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の培養装置における流路中の培養液の搬送状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the conveyance state of the culture solution in the flow path in the culture apparatus of Example 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 基板
102 導入口
103 排出口
104 細胞培養室
105 第1の流路
106 第2の流路
107 液体収容室
108 バルブ
109 孔
301 基板
302 導入口
303 排出口
304 細胞培養室
305 第1の流路
306 第2の流路
307 液体収容室
308 バルブ
309 コネクタ部(大気開放部)
310 基板
401 ポンプ
402 導入口
403 排出口
404 細胞培養室
405 液体収容室
406 第1の流路
407 バルブ
408 バルブ
409 コネクタ部(大気開放部)
410 コネクタ部(大気開放部)
411 第2の流路
412 バルブ
413 第3の流路
414 第4の流路
501 導入口
502 排出口
503 第1の流路
504 バルブ
505 第2の流路
506 バルブ
507 反応槽
508 細胞培養室
509 バルブ
510 バルブ
511 バルブ
601 ポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate 102 Inlet 103 Outlet 104 Cell culture chamber 105 First channel 106 Second channel 107 Liquid storage chamber 108 Valve 109 Hole 301 Substrate 302 Inlet 303 Outlet 304 Cell culture chamber 305 First channel 306 Second flow path 307 Liquid storage chamber 308 Valve 309 Connector part (atmospheric release part)
310 Substrate 401 Pump 402 Inlet port 403 Discharge port 404 Cell culture chamber 405 Liquid storage chamber 406 First flow path 407 Valve 408 Valve 409 Connector portion (atmospheric release portion)
410 Connector part (atmosphere release part)
411 Second channel 412 Valve 413 Third channel 414 Fourth channel 501 Inlet 502 Ejector 503 First channel 504 Valve 505 Second channel 506 Valve 507 Reaction tank 508 Cell culture chamber 509 Valve 510 Valve 511 Valve 601 Pump

Claims (4)

微小な流路を用いて細胞培養を行う培養装置であって、細胞培養室と、前記細胞培養室に細胞及び該細胞の培養液を搬送する第1の流路と、第1の流路に接続された第2の流路と、前記第2の流路に設けられ前記細胞培養室の培養液の一部を収容するための液体収容室とを有し、前記細胞培養室の培養液の一部を前記液体収容室に回収した後、前記培養液を細胞培養室に戻して培養に用いることを特徴とする培養装置。   A culture apparatus that performs cell culture using a minute channel, a cell culture chamber, a first channel that transports cells and a culture solution of the cell to the cell culture chamber, and a first channel A connected second flow path; and a liquid storage chamber provided in the second flow path for storing a part of the culture liquid in the cell culture chamber. A culture apparatus characterized in that after a part is collected in the liquid storage chamber, the culture solution is returned to the cell culture chamber and used for culture. 前記第1の流路および第2の流路の少なくとも1つに接続してポンプとバルブが設けられ、前記ポンプとバルブの操作により、細胞培養室の培養液の一部を前記液体収容室に回収した後、細胞培養室に戻すことを特徴とする請求項1に記載の培養装置。   A pump and a valve are connected to at least one of the first flow path and the second flow path, and a part of the culture solution in the cell culture chamber is transferred to the liquid storage chamber by operating the pump and the valve. The culture apparatus according to claim 1, wherein the culture apparatus is returned to the cell culture chamber after the collection. 前記第1の流路の断面積をA、第2の流路の断面積をBとすると、前記断面積の比A/Bが5<A/B<1000000であることを特徴とする請求項1または2に記載の培養装置。   The cross-sectional area ratio A / B is 5 <A / B <1000000, where A is the cross-sectional area of the first flow path and B is the cross-sectional area of the second flow path. The culture apparatus according to 1 or 2. 前記液体収容室は、前記細胞培養室からに回収された培養液を、加熱、濃縮、攪拌、濾過、混合、化学反応および生化学反応のうちの少なくとも1つの処理を行なうための処理手段を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの項に記載の培養装置。   The liquid storage chamber includes a processing means for performing at least one of heating, concentration, stirring, filtration, mixing, chemical reaction, and biochemical reaction on the culture solution collected from the cell culture chamber. The culture apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
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