JP2011036221A

JP2011036221A - 細胞収容装置

Info

Publication number: JP2011036221A
Application number: JP2009189077A
Authority: JP
Inventors: Kanji Yahiro; 寛司八尋
Original assignee: STEM BIOMETHOD CORP
Current assignee: STEM BIOMETHOD CORP
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2011-02-24

Abstract

【課題】複数のウェル内で液状体により浮遊させて収容した収容物を、接着面の意図した位置に、確実かつ正確に、離散的に整列させつつ個別に排出することを可能とする細胞収容装置を提供する。
【解決手段】細胞収容装置１は、ウェル板３と底板５とガイド板７と突起板９とからなり、この順序で鉛直方向に重ねることが可能である。ウェル板３はウェル孔１１を有し、ウェルの側面部を形成する。底板５はウェルの底部を形成する。ガイド板７は、ガイド孔１３が形成されている。突起板９には、鉛直方向のガイド板７側に突き出る突起１５が形成されている。ウェル孔１１と底部とガイド孔１３と突起１５との位置は対応している。突起１５は、ガイド孔１３の内部に進入して貫通し、底部を介してウェル内の液状体に鉛直下向きの流束を生じさせ、収容物を強制的に排出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、細胞収容装置（細胞培養装置を含む）に関し、特に、ウェル内で液状体により浮遊させて細胞等（細胞集合体・細胞凝集体・胚葉体を含む）を収容する細胞収容装置に関する。

現在、細胞の培養技術を利用した医療技術、幹細胞の分化制御技術や医薬品の開発等が盛んに行われている。例えば特許文献１に挙げるように、３次元生細胞・組織を形成・培養・解析するため、細胞等を収容する細胞収容装置が用いられている。このような収容装置は、ウェルと呼ばれる収容空間を備える。ウェルに収容された収容物が細胞である場合、ウェルには細胞と共に液状体も収容される。細胞は、この液状体の中で、浮遊状態（ウェル内で浮かんで漂う状態であり、ウェルに接触していても非接触であってもよい）にて塊状の集合体・凝集体（スフェア、スフェロイド）や胚様体（ＥＢ：Embryoid Bodies）を形成する。

特に、収容物が未分化又は分化途中段階の細胞集合体である場合に、この細胞集合体を最終目的細胞まで分化させたいときは、分化させるための足場であり分化誘導因子を含む接着面への転写が必要となる。ウェル内で液状体により浮遊状態となっている収容物を接着面に転写する方法として、細胞収容装置をひっくり返したり、収容物をピペット等の器具を用いて吸引吐出により転写したりする方法が用いられている。

収容物を液状体における浮遊状態から接着面に転写した後に、未分化の細胞集合体に液性の分化誘導因子が別途添加される。

特開２００６−１２１９９１号公報

しかしながら、ウェル内で液状体により浮遊状態となる収容物は、非常に軽い。さらに、収容物が細胞の場合は周囲に粘性のある分泌物質を放出して細胞自身を覆っているため、従来の細胞収容装置をひっくり返して、ウェルの開放端を鉛直下向きにしても、収容物を接着面に自重で自然落下させて転写することは困難であった。仮に１個を落下させて転写できたとしても、複数のウェルから大多数を確実に転写することは困難であった。

収容物を接着面に落下させ易くするために、細胞収容装置全体を人の手で掴み、傾斜させたり、あるいは揺動させたりすることも行われていた。しかし、このように傾斜・揺動したとき、同時に個々の収容物がウェルから飛び出さないようにして、接着面の意図した位置に落下させることは困難であった。

また、ピペット等の器具を用いて、収容物を１個ずついったんピペット内へ吸引し、その後別の容器へ吐出して転写するとしても、人の目による確認と人の手による操作であるため、個々の収容物を個別に認識しながら、接着面の意図した位置に正確に落下させることは困難であった。仮に１個は落下及び転写が可能であったとしても、複数の収容物を隣接した収容物と狭間隔を保ちつつ落下及び転写させることは困難であった。さらに、ピペット先端の誤操作によって、既に転写できた収容物にピペット先端を当ててしまい、剥離させてしまう問題が発生した。この作業を数百個から数千個の収容物に関して行うことは煩雑であり、さらに、非効率性、時間経過による細胞への温度ダメージ、成功率の低さが大きな問題となっていた。

このように、従来の細胞収容装置では、ウェル内で浮遊状態となる大量の収容物を接着面の意図した位置に、確実かつ正確に排出して転写することは非常に困難であった。特に、個々の収容物を転写の前後で追跡して確認できる程度に、個々の収容物を意図した位置に、確実かつ正確に排出して転写することは非常に困難であった。さらに、細胞収容装置が格子状に整列したウェルを備えるものである場合、格子状に整列させて収容していた収容物を、同じく接着面に格子状に整列させて、確実かつ正確に排出して転写することは非常に困難であった。特に、狭間隔の格子状や千鳥状の細胞収容装置において、ピペット等の器具の先端寸法より小さなウェルから転写をする場合には、人の手による作業は不可能であった。

ここで、対照実験を行う上では、未分化又は分化途中段階の細胞集合体のそれぞれを極力等価な環境下に置くことが重要となる。未分化又は分化途中段階の細胞集合体の分化状態は、細胞集合体の大きさ、隣接する細胞集合体までの間隔や１個の細胞集合体形成時の細胞密集度合い等に左右されることが知られている。従来の方法では、図１３（ａ）に示すように、大きな広い容器中（ディッシュ、フラスコ、スライドチャンバ等）で細胞集合体を細胞非接着面上で浮遊培養により不均一に形成し、それぞれの大小様々な寸法の複数細胞集合体を、同じく大きな広い細胞接着面の容器中へ同時に一気に播種して転写させていた。その結果、図１３（ｂ）に示すように、寸法の異なる細胞集合体同士が様々な個数で不均一に凝集してしまっていた。細胞集合体同士が等価な状態にないために細胞の分化状態も不均一となり、対照実験を行う上で問題があった。

また、１つの細胞を培養して分化させるプロセスの中で、どのように分化していくかを追跡調査するニーズがあるが、従来の細胞収容装置は収容物である細胞集合体を確実に真下に落下させることができず、個々の細胞集合体が転写面のどこに落下したのか正確に把握することができずに、追跡調査することができなかった。

したがって、収容物を意図した位置に、確実かつ正確に、個別で離散的に整列させつつ個別に排出することが可能な細胞収容装置、特に、等間隔に配置して排出することが可能な細胞収容装置が求められている。

ゆえに、本発明は、複数のウェル内で液状体により浮遊させて収容した収容物を、接着面の意図した位置に、確実かつ正確に、離散的に整列させつつ個別に排出することを可能とする細胞収容装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、ウェル内で液状体により浮遊させて収容物を収容又は浮遊形成した細胞収容装置において、前記ウェル内の前記液状体を除く部分の容積を強制的に小さくして前記収容物を前記ウェル外部に排出する排出手段を備え、前記ウェルは、底をなす底部と、側面をなす側面部と、開放端とを備え、前記排出手段は、前記ウェル内の前記液状体に、前記底部側から前記開放端に向かう成分の流束を生じさせて前記収容物を排出することを特徴とする、細胞収容装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の細胞収容装置であって、前記排出手段は、前記ウェルの一部又は全部を変位させて当該ウェルの容積を小さくすることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項２記載の細胞収容装置であって、前記排出手段が前記ウェルに与える変位は、前記底部の一部又は全部に対する前記開放端に向けた変位であることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項３記載の細胞収容装置であって、その板を貫通する柱体状の空間であるウェル孔を有するウェル板と、弾性体からなる部分を有する板である底板とを備え、前記ウェル板と前記底板を接触させて重ねた場合に前記ウェルが形成され、前記ウェル板の前記ウェル孔を形成する表面が前記側面部となり、前記底板のうち、前記底板に接触する前記ウェル孔の開口の縁が囲む領域であって、前記弾性体からなる部分を含む領域が前記底部となり、前記ウェル孔が前記ウェル板になす２つの開口のうち、前記底板に接触しない方の開口が前記開放端となり、前記排出手段が前記底部に与える変位は、前記底部が前記開放端とは反対側から吸引されて変形した状態から吸引を停止して起こる反動による変位であることを特徴とし、又は、前記排出手段は、押圧手段を有し、前記排出手段が前記底部に与える変位は、吸引を停止して起こる反動に加えて前記押圧手段の前記底部に対する前記開放端とは反対側からの押圧による変位であることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項４記載の細胞収容装置であって、前記液状体は、細胞の培養液であり、前記収容物は、細胞の集合体であり、前記ウェル板と前記底板を接触させて重ねた場合に形成される前記ウェルは複数であり、複数の前記開放端の各々は、面積が７５μｍ^２〜０．８０ｍｍ^２の楕円又は多角形であることを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の細胞収容装置であって、前記排出手段は、前記底部の一部又は全部を前記開放端とは反対方向に吸引により変位させ、吸引を停止することによる反動により、前記底部の一部又は全部を前記開放端側に変位させて当該ウェルの容積を小さくすることを特徴とするものである。

請求項７に係る発明は、請求項１記載の細胞収容装置であって、突起と、前記底部の前記開放端とは反対側に、前記突起が貫通可能な空間であるガイド孔とをさらに備え、前記排出手段は、前記突起を前記ガイド孔の中で、前記開放端に向けて変位させることを特徴とするものである。

請求項８に係る発明は、請求項７記載の細胞収容装置であって、前記排出手段は、前記突起を前記開放端に向けて変位させることにより、前記底部の一部又は全部を前記開放端側に変位させて前記ウェルの容積を小さくすることを特徴とするものである。

請求項９に係る発明は、請求項７記載の細胞収容装置であって、前記底部は、前記液状体を通過させると共に、前記収容物を非通過とする大きさの底孔を備え、前記ウェルの内部と前記ガイド孔とが前記底孔を介して通じており、前記突起は、前記ガイド孔の中を摺動することを特徴とするものである。

請求項１０に係る発明は、請求項１記載の細胞収容装置であって、前記排出手段は、前記ウェルの内部に存在するものを光照射又は温度変化によって変形させることを特徴とするものである。

なお、上記において、前記ウェル内に収容する前記収容物が細胞集合体である場合、当該細胞集合体は、前記ウェル外で形成されたものでもよいし、前記ウェル内に集合体を形成していない細胞を入れた後に前記ウェル内で形成されたものでもよい。前記ウェル内で細胞集合体を形成する方法は、特に限定しない。例えば１つの細胞から培養する方法でもよいし、複数の細胞が集合する方法でもよいし、その組み合わせであってもよい。

また、上記において、細胞収容装置から排出した個々の前記収容物を同じ環境下に置くためには、例えば、細胞収容装置に前記ウェルを等間隔に複数設ける構成とすることが有効である。

また、上記において、前記底部の一部又は全部を前記開放端に向けて変位させる手段として、例えば、当該底部自体を前記開放端に向けて直接的に変位させてもよいし、当該底部に衝撃を加えることによって当該底部を変形させることで変位させてもよいし、当該底部に衝撃を加えることによって当該底部を突き破ることで変位させてもよいし、その他の手段を用いてもよい。

また、請求項５に係る発明において、楕円は定義からして円を含むものである。

また、請求項１０に係る発明において、前記ウェルの内部に存在するものとして、例えば、前記側面部若しくは前記底部を光照射又は熱変化によって収縮する樹脂で形成してもよいし、前記ウェルの内部に、熱変化によって変形する形状記憶合金で成形したもの、又は、光照射若しくは熱変化によって収縮する樹脂で成形したものを設置してもよいし、その他のものを存在させる構成としてもよい。

本願各請求項に係る発明によれば、ウェル内で液状体により浮遊させて収容した収容物を、排出手段を用いて、ウェル内の液状体を除く部分の容積を強制的に小さくすることで、ウェル外部に排出することが可能となる。したがって、細胞収容装置をひっくり返して重力に任せる手段に比べて、確実に収容物を排出して接着面に転写することが容易となる。

また、本願各請求項に係る発明によれば、細胞収容装置を傾斜させる方法やピペット等の器具を用いる以外の方法で、収容物をウェルの鉛直下向きに確実に排出することが容易となる。したがって、収容物を接着面の意図した位置に転写することが容易となる。例えば、複数の収容物を狭間隔で落下及び転写することが可能となり、また、個々の収容物を転写の前後で追跡して確認できる程度に、個々の収容物を意図した位置に、確実かつ正確に、排出して転写することも可能となる。

特に、細胞収容装置が格子状に整列したウェルを備えるものである場合、格子状に整列させて収容していた収容物を、同じく接着面に格子状に離散的に整列させて、確実かつ正確に、個別に排出して転写することが可能となる。収容物をウェルの鉛直下向きに確実に排出させることにより転写した位置が正確に把握できるため、例えば、転写面に落下させて分化させた細胞の位置を正確に把握し、追跡調査のための観察や取り出しを行うことが容易となる。

また、離散的に等間隔にウェルを配置させた場合、例えば、収容物が未分化又は分化途中段階の細胞集合体である場合、細胞収容装置から排出した細胞集合体のそれぞれを等価な環境下に置くことが容易となるため、分化に関する対照実験を精密に行うことが容易となる。

さらに、細胞集合体を離散的に落下させることが可能となるため、従来は不均一に凝集した複数の細胞集合体を単位面積当たりの平均値としてしか評価できなかったパラメータを、１個ずつの細胞集合体毎に遺伝子発現状態などを蛍光画像解析により評価可能となる。したがって、平均値ではなく単体での評価パラメータを用いて１個ずつ状態評価が可能となり、個々の細胞から培養した細胞集合体の追跡調査が可能となる。

さらに、本願請求項４から６に係る発明によれば、底部が吸引によって変形可能である。そのため、吸引によって底部を凹ませておき、その凹みを利用して細胞集合体をウェル内で形成することも可能となる。底部がフラットな形状のウェルで培養する場合と比較して、底部がＵ字型に凹んだウェルで培養する方が、細胞は素早く球状の集合体を形成する。

このように、細胞集合体の形成を促進させつつ、強制的に排出することができる細胞収容装置はこれまでに提案されていない。本願請求項４から６に係る細胞収容装置は、細胞集合体の収容に加えて培養促進と強制排出の機能を併せ持つものである。

本発明に係る細胞収容装置の実施例１を構成する４つの板を鉛直方向に分離した様子を示す斜視図である。本発明に係る細胞収容装置の実施例１を構成する４つの板のうち、３つの板を重ねた様子を示す斜視図である。本発明に係る細胞収容装置の実施例１を構成する４つの板を鉛直方向に全て重ねた様子を示す斜視図である。実施例１の細胞収容装置の使用状態を示した図である。実施例２の細胞収容装置の使用状態を示した図である。実施例３の細胞収容装置の使用状態を示した図である。実施例４の細胞収容装置の使用状態を示した図である。実施例５の細胞収容装置の使用状態を示した図である。実施例６の細胞収容装置の使用状態を示した図である。実施例７の細胞収容装置の使用状態を示した図である。実施例８の細胞収容装置の使用状態を示した図である。実施例９の細胞収容装置の使用状態を示した図である。従来の技術のうち手作業で行う転写の様子を示した図である。

以下に、本発明を実施するための形態について説明する。なお、本発明を実施するための形態は、以下に述べる実施例に限定されるものではない。

まず、図１から図３を用いて、実施例１の細胞収容装置の構成を説明する。

図１は、本発明に係る細胞収容装置の実施例１を構成する４つの板を鉛直方向に分離した様子を示す斜視図である。

細胞収容装置１は、ウェル板３と底板５とガイド板７と突起板９とからなり、この順序で鉛直方向に重ねることが可能である。ウェル板３には、ウェル板３を鉛直方向に貫通する孔であるウェル孔１１が複数形成されている。これらのウェル孔１１は、同一の形状をしており、等間隔に形成されている。底板５には、孔も突起も形成されていない。ガイド板７には、ガイド板７を鉛直方向に貫通し、ウェル孔１１の位置に対応して位置する孔であるガイド孔１３が形成されている。突起板９には、鉛直方向のガイド板７側に突き出る突起１５が形成されている。突起１５は、ウェル孔１１及びガイド孔１３の位置に対応して形成されており、突起１５はガイド孔１３の内部に進入し、貫通することが可能である。

図２は、本発明に係る細胞収容装置の実施例１を構成する４つの板のうち、ウェル板３と底板５とガイド板７の３つの板を重ねた様子を示す斜視図である。

図２において、細胞収容装置１には、ウェル孔１１と底板５により、井戸型の空間であるウェル１７が複数形成されている。ウェル１７は、ウェル板３に設けられてウェル１７の内部と外部とをつなぐ開口である開放端１９と、ウェル１７の側面をなす側面部２１と、底板５が形成するウェル１７の底である底部２３とからなる。ここで、上述のように、ウェル板３のウェル孔１１と、ガイド板７のガイド孔１３と、突起板９の突起１５は、鉛直方向に対応した位置に形成されていることから、図２に示すように、ウェル１７とガイド孔１３と突起１５とは鉛直方向からみて同じ位置にあり、鉛直方向に対応した位置関係にある。

また、ウェル１７には、図２には図示を省略しているが、液状体２５及び収容物２７を収容可能である。以下では、細胞収容装置１の例として細胞収容容器（細胞培養容器を含む）を用い、液状体２５の例として細胞の培養液を用い、収容物２７の例として細胞の集合体を用いる場合を想定する。

図２においては、鉛直上向きにウェル１７の開放端１９が開口している。ウェル１７の開放端１９は、面積が７５μｍ^２〜０．８０ｍｍ^２の円形をしているとする。ウェル１７にて液状体２５及び収容物２７を浮遊形成又は収容した後、細胞収容装置１をひっくり返して開放端１９が鉛直下向きに開口するようにしても、ウェル１７の開放端１９が上記のように十分に小さいとき、収容された液状体２５及び収容物２７は、ウェル１７の外部に容易には自重で自然落下しない。

図３は、本発明に係る細胞収容装置の実施例１を構成する４つの板を鉛直方向に全て重ねた様子を示す斜視図である。

図３において、突起１５は、ガイド孔１３の内部に進入して貫通し、ウェル１７の底部２３に接触している。

以下では、細胞収容装置１から収容物２７を、確実にかつ鉛直下向きに、排出する細胞収容装置１の使用方法について図を用いて説明する。

図４は、実施例１の細胞収容装置１の使用状態を示した図である。図４（ａ）は、図２に示すＡ−Ａ線を通って開放端１９の円の中心を通る面で、細胞収容装置１を鉛直方向に切断したときの切断部端面図である。図４（ｂ）は、図３に示すＢ−Ｂ線を通って開放端１９の円の中心を通る面で、細胞収容装置１を鉛直方向に切断したときの切断部端面図である。

図４（ａ）の細胞収容装置１における収容物２７は、予めウェル１７の内部に液状体２５を収容しておいて単細胞から浮遊培養して集合体形成したものでもよく、液状体２５とともに一括して収容したものでもよい。また、開放端１９は鉛直下向きになるように位置している。ウェル板３と底板５とガイド板７は互いに重なっているが、突起板９は重ねられていない。このとき、収容物２７は、浮遊状態（すなわち、液状体２５の中で側面部２１又は底部２３に接触又は非接触にて浮かんで漂う状態）となっており、ウェル１７の外部に容易には落下しない。なお、実施例２以降の実施例においても、排出手段を用いずに細胞収容装置１を開放端１９が鉛直下向きになるように位置させただけでは、収容物２７がウェル１７の外部に容易には自重で自然落下しない点は同様である。

続いて、図４（ｂ）において、突起板９をウェル板３と底板５とガイド板７とに対して接近させ、図４に斜線で示す突起１５をガイド孔１３に貫通させて底部２３に衝突させる。このとき、底部２３は変形しないが、衝突による振動によって底部２３から開放端１９に向かって、鉛直下向きの液状体２５の流束が生じる。衝突に伴って生じた鉛直下向きの流束によって収容物２７は、鉛直下向き成分の力を受け、確実に、かつ、鉛直下向きに、開放端１９からウェル１７の外部に排出される。このとき、ウェル１７内の液状体２５を除く部分の容積である、収容物２７がウェル１７内に占める容積は、収容物２７が排出されるにつれて小さくなる。ここでは、突起１５、ガイド孔１３、ウェル１７が全体として排出手段として機能している。

排出された収容物２７は、収容物２７に加えられた鉛直下向き成分の力によって、開放端１９の鉛直真下に設けられた接着面に確実に接着する。

続いて、本発明に係る細胞収容装置の実施例２について説明する。

図５は、実施例２の細胞収容装置１の使用状態を示した図である。図５（ａ）は、図４（ａ）に対応する図である。図５（ｂ）は、図４（ｂ）に対応する図である。

実施例２の細胞収容装置１は、実施例１の細胞収容装置１とほぼ同じ構成となっているが、実施例２において、突起１５は、底部２３に衝突した際に底部２３を変形させるのに十分な頑丈さを備える。

図５（ａ）の細胞収容装置１における収容物２７は、予めウェル１７の内部に液状体２５を収容しておいて単細胞から浮遊培養して集合体形成したものでもよく、液状体２５とともに一括して収容したものでもよい。また、開放端１９は鉛直下向きになるように位置している。ウェル板３と底板５とガイド板７は互いに重なっているが、突起板９は重ねられていない。収容物２７は、液状体２５の中で浮遊状態となっている。

続いて、図５（ｂ）において、突起板９をウェル板３と底板５とガイド板７とに対して接近させ、図５に斜線で示す突起１５をガイド孔１３に貫通させて底部２３に衝突させる。このとき、衝突によって突起１５は底部２３をウェル１７の内部に向かって変形させる。変形した底部２３は、開放端１９に向かって、鉛直下向きの液状体２５の流束を生じる。収容物２７は、変形した底部２３によって、又は、衝突に伴って生じた鉛直下向きの流束によって、鉛直下向き成分の力を受け、確実に、かつ、鉛直下向きに、開放端１９からウェル１７の外部に排出される。このとき、ウェル１７内の液状体２５を除く部分の容積である、収容物２７がウェル１７内に占める容積は、収容物２７が排出されるにつれて小さくなる。ここでは、突起１５、ガイド孔１３、ウェル１７が全体として排出手段として機能している。

続いて、本発明に係る細胞収容装置の実施例３について説明する。

図６は、実施例３の細胞収容装置１の使用状態を示した図である。図６（ａ）は、図４（ａ）に対応する図である。図６（ｂ）は、図４（ｂ）に対応する図である。

実施例３の細胞収容装置１は、実施例１の細胞収容装置１とほぼ同じ構成となっているが、実施例３において、突起１５は、底部２３に衝突した際に底部２３を突き破るのに十分に鋭利な先端を備える。

図６（ａ）の細胞収容装置１における収容物２７は、予めウェル１７の内部に液状体２５を収容しておいて単細胞から浮遊培養して集合体形成したものでもよく、液状体２５とともに一括して収容したものでもよい。また、開放端１９は鉛直下向きになるように位置している。ウェル板３と底板５とガイド板７は互いに重なっているが、突起板９は重ねられていない。収容物２７は、液状体２５の中で浮遊状態となっている。

続いて、図６（ｂ）において、突起板９をウェル板３と底板５とガイド板７とに対して接近させ、図６に斜線で示す突起１５をガイド孔１３に貫通させて底部２３に衝突させる。このとき、衝突によって突起１５は底部２３をウェル１７の内側に変形させながら突き破る。ウェル１７の内部に進入した突起１５又は変形した底部２３は、開放端１９に向かって、鉛直下向きの液状体２５の流束を生じる。収容物２７は、突起１５若しくは破損した底部２３によって、又は、衝突に伴って生じた鉛直下向きの流束によって、鉛直下向き成分の力を受け、確実に、かつ、鉛直下向きに、開放端１９からウェル１７の外部に排出される。このとき、ウェル１７内の液状体２５を除く部分の容積である、収容物２７がウェル１７内に占める容積は、収容物２７が排出されるにつれて小さくなる。ここでは、突起１５、ガイド孔１３、ウェル１７が全体として排出手段として機能している。

なお、上記の実施例１から３において、ウェル板３と底板５とガイド板７とは別々に構成するとしたが、ウェル板３と底板５とを一体として構成してもよいし、底板５とガイド板７とを一体として構成してもよいし、ウェル板３とガイド板７とを一体として構成してもよいし、これら全てを一体として構成してもよい。

続いて、本発明に係る細胞収容装置の実施例４について説明する。

図７は、実施例４の細胞収容装置１の使用状態を示した図である。図７（ａ）は、図４（ａ）に対応する図である。図７（ｂ）は、図４（ｂ）に対応する図である。

実施例４の細胞収容装置は、実施例１の細胞収容装置とは異なり、底板５及びガイド板７が不要である。突起１５は、ウェル孔１１の内部に進入可能である。

図７（ａ）の細胞収容装置１における収容物２７は、予めウェル１７の内部に液状体２５を収容しておいて単細胞から浮遊培養して集合体形成したものでもよく、液状体２５とともに一括して収容したものでもよい。また、開放端１９は鉛直下向きになるように位置している。図７に斜線で示す突起１５の一部がウェル孔１１に進入しており、突起１５と側面部２１とは、突起１５と側面部２１との間からウェル１７に収容された液状体２５が漏れない程度に密着している。実施例４においては、実施例１から３における底板５の代わりに、突起１５の開放端１９側の末端が底部２３を構成している。収容物２７は、液状体２５の中で浮遊状態となっている。

続いて、図７（ｂ）において、突起板９をウェル板３に対して接近させる。すなわち、底部２３をなす突起１５をウェル１７の内部に開放端１９に向かって進入させる。ウェル１７の内部に進入した突起１５は、開放端１９に向かって、鉛直下向きの液状体２５の流束を生じる。収容物２７は、突起１５によって、又は、突起１５の進入に伴って生じた鉛直下向きの流束によって、鉛直下向き成分の力を受け、確実に、かつ、鉛直下向きに、開放端１９からウェル１７の外部に排出される。このとき、ウェル１７内の液状体２５を除く部分の容積である、収容物２７がウェル１７内に占める容積は、収容物２７が排出されるにつれて小さくなる。ここでは、突起１５、ガイド孔１３、側面部２１が全体として排出手段として機能している。

続いて、本発明に係る細胞収容装置の実施例５について説明する。

図８は、実施例５の細胞収容装置１の使用状態を示した図である。図８（ａ）は、図４（ａ）に対応する図である。図８（ｂ）は、図４（ｂ）に対応する図である。

実施例５の細胞収容装置は、実施例１の細胞収容装置とは異なり、底板５は、底孔２９を備える。底孔２９は、液状体２５が通り抜け可能で、収容物２７が通り抜け不可能なサイズに形成されている。ガイド孔１３は、底孔２９を通じてウェル１７の内部と通じている。ここで、ガイド孔１３は、隣接する別のガイド孔１３と一体となっている。突起１５は、ガイド孔１３に対応して、隣接する突起１５と一体となって、図８に斜線で示すピストン３１を構成している。ピストン３１は、ガイド孔１３の内部に進入可能である。

図８（ａ）の細胞収容装置１における収容物２７は、予めウェル１７の内部に液状体２５を収容しておいて単細胞から浮遊培養して集合体形成したものでもよく、液状体２５とともに一括して収容したものでもよい。また、開放端１９は鉛直下向きになるように位置している。ウェル板３と底板５とガイド板７とは互いに重なっており、突起板９はピストン３１の一部のみがガイド孔１３の内部に進入する程度に重ねられており、ピストン３１とガイド孔１３とは、ピストン３１とガイド孔１３との間から液状体２５が漏れない程度に密着している。ガイド孔１３とピストン３１が形成する空間の内部にも液状体２５が存在する。収容物２７は、液状体２５の中で浮遊状態となっている。

続いて、図８（ｂ）において、突起板９をウェル板３と底板５とガイド板７とに対して接近させる。すなわち、ピストン３１をさらにガイド孔１３の奥に鉛直下向きに摺動させる。このとき、ピストン３１の摺動に伴い、ガイド孔１３の内部に存在していた液状体２５は、鉛直下向きの圧力を受け、鉛直下向きの液状体２５の流束が生じる。生じた流束は底孔２９を通じてウェル１７の内部で鉛直下向きの流束を生じる。収容物２７は、ピストン３１の進入に伴ってウェル１７の内部に生じた鉛直下向きの流束によって、鉛直下向き成分の力を受け、確実に、かつ、鉛直下向きに、開放端１９からウェル１７の外部に排出される。このとき、ウェル１７内の液状体２５を除く部分の容積である、収容物２７がウェル１７内に占める容積は、収容物２７が排出されるにつれて小さくなる。ここでは、突起１５、ガイド孔１３、ウェル１７が全体として排出手段として機能している。

なお、上記の実施例５において、底板５はピストン３１を動かす前から底孔２９を備える構成としたが、ピストン３１の摺動に伴ってウェル１７の内部で液状体２５の鉛直下向きの流束が生じればよく、ピストン３１が鉛直下向きの摺動の結果として底部２３を突き破ることにより底孔２９を設ける構成としてもよい。

また、上記の実施例５において、ガイド孔１３は隣接する別のガイド孔１３と一体となっているとしたが、ピストン３１が鉛直下向きに変位するに伴ってウェル１７の内部に鉛直下向きの流束が生じればよく、ガイド孔１３をウェル１７毎に別々に形成してもよい。同様に、ピストン３１をウェル１７毎に別々に形成してもよい。

さらに、上記の実施例５において、ウェル板３と底板５とガイド板７とは別々に構成するとしたが、ウェル板３と底板５とを一体として構成してもよいし、底板５とガイド板７とを一体として構成してもよいし、これら全てを一体として構成してもよい。

続いて、本発明に係る細胞収容装置の実施例６について説明する。

図９は、実施例６の細胞収容装置１の使用状態を示した図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）及び図４（ｂ）に相当する図である。

実施例６の細胞収容装置は、実施例１の細胞収容装置とは異なり、突起板９が不要である。図９に斜線で示す底部２３は、弾力性のあるシリコン樹脂で形成されており、吸引装置による吸引によって変形する程度に十分な柔軟さと吸引を停止したときに元の形に戻る弾性とを備える。

図９（ａ）の細胞収容装置１における収容物２７は、予めウェル１７の内部に液状体２５を収容しておいて単細胞から浮遊培養して集合体形成したものでもよく、液状体２５とともに一括して収容したものでもよい。また、開放端１９は鉛直下向きになるように位置している。底部２３は、図示していない吸引装置による吸引によって、一部が鉛直上向きに引っ張られて変形している。収容物２７は、液状体２５の中で浮遊状態となって、収容物２７が細胞の場合には単細胞から浮遊培養して集合体形成するか、もしくは一括して収容されている。

続いて、図９（ｂ）において、吸引装置による吸引を停止すると、鉛直上向きに引っ張られて変形していた底部２３は、反動によって鉛直下向きにウェル１７の内部へと変形して進入する。ウェル１７の内部に進入した底部２３は、開放端１９に向かって、鉛直下向きの液状体２５の流束を生じる。収容物２７は、底部２３によって、又は、底部２３のウェル１７内部への進入に伴って生じた鉛直下向きの流束によって、鉛直下向き成分の力を受け、確実に、かつ、鉛直下向きに、開放端１９からウェル１７の外部に排出される。このとき、ウェル１７内の液状体２５を除く部分の容積である、収容物２７がウェル１７内に占める容積は、収容物２７が排出されるにつれて小さくなる。ここでは、ウェル１７、特に、底部２３が排出手段として機能している。

なお、上記の実施例６において、細胞収容装置１を細胞培養装置として用いることも可能である。すなわち、図９に示していない吸引装置を用いた吸引によって底部２３を開放端１９とは反対の向きにＵ字型に変形させる。ウェル１７に入れたこのＵ字型の凹みを利用して細胞を細胞集合体を形成するように培養する。その後、吸引を停止することで形成された細胞集合体が強制的にウェル１７の外に排出される。フラットな底部を有するウェル内で細胞集合体を形成させる場合と比較して、Ｕ字型の底部を有するウェル内で細胞集合体を形成させる方が、球状の細胞集合体が素早く形成される。なお、吸引によって底部をＵ字型に変形させるステップと、ウェル１７内に培養前の細胞を入れるステップとはどちらが先であってもよい。

また、上記の実施例６において、底部２３は液状体２５及び収容物２７を一括して収容する空間を有する構成としたが、吸引によって柔軟に変形した状態で液状体２５及び収容物２７を保持できればよい。例えば、吸引前にはウェル板３の厚み寸法が薄く十分に収容物２７を収容可能なウェル１７を形成せずとも、底部２３を吸引して変形させて形成したウェル１７において、収容物２７を収容し、又は、収容物２７が細胞の場合には単細胞から細胞集合体を浮遊培養して形成する構成としてもよい。

また、上記の実施例６において、ウェル板３と、底板５と、ガイド板７とは別々に構成するとしたが、ウェル板３と底板５とを一体として構成してもよいし、底板５とガイド板７とを一体として構成してもよいし、これら全てを一体として構成してもよい。

さらに、上記の実施例６において、底部２３は、シリコン樹脂で形成されているとした。しかし、底部２３は、吸引装置による吸引によって変形する程度に十分な柔軟さを備えて、吸引を停止したときに吸引がもたらした変形を自らなくそうとする弾性体である限り、シリコン樹脂以外の材料で形成してもよい。

さらに、上記の実施例６において、吸引装置による吸引を停止すると、鉛直上向きに引っ張られて変形していた底部２３は、反動によって鉛直下向きにウェル１７の内部へと変形して進入するとした。しかし、底部２３を鉛直下向きに変形させるための手段として、吸引を停止したことによる反動という消極的な鉛直下向きへの変形のみならず、排出手段が有する押圧手段が底部２３に対して鉛直下向きに加圧して底部２３を積極的に鉛直下向きに変形させることとしてもよい。なお、押圧手段は図９に示していない。

続いて、本発明に係る細胞収容装置の実施例７について説明する。

図１０は、実施例７の細胞収容装置１の使用状態を示した図である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）及び図４（ｂ）に相当する図である。

実施例７の細胞収容装置は、実施例１の細胞収容装置とは異なり、底板５とガイド板７と突起板９が不要である。ウェル１７は、開放端１９と、ウェル孔１１の内部に備わる側面部２１及び底部２３とから構成されている。図１０に斜線で示す底部２３は、光照射又は熱変化によって収縮する樹脂からなる。また、側面部２１は、弾力性のあるシリコン樹脂で形成されており、底部２３の変形に伴って変形しうる程度に十分な柔軟さを備える。

図１０（ａ）の細胞収容装置１における収容物２７は、予めウェル１７の内部に液状体２５を収容しておいて単細胞から浮遊培養して集合体形成したものでもよく、液状体２５とともに一括して収容したものでもよい。また、開放端１９は鉛直下向きになるように位置している。収容物２７は、液状体２５の中で浮遊状態となっている。

続いて、図１０（ｂ）において、底部２３に対して光照射又は熱変化をもたらすと、底部２３は収縮する。底部２３が収縮したウェル１７の内部では、底部２３から開放端１９に向かって、鉛直下向きの液状体２５の流束が生じる。収容物２７は、底部２３の収縮に伴って生じた鉛直下向きの流束によって、鉛直下向き成分の力を受け、確実に、かつ、鉛直下向きに、開放端１９からウェル１７の外部に排出される。このとき、ウェル１７内の液状体２５を除く部分の容積である、収容物２７がウェル１７内に占める容積は、収容物２７が排出されるにつれて小さくなる。なお、排出手段が備える光照射手段又は熱変化手段（加熱手段又は冷却手段）は図１０に示していない。ここでは、ウェル１７及び、光照射手段又は熱変化手段が排出手段として機能している。

なお、上記の実施例７において、底部２３が光照射又は熱変化によって収縮するとした。しかし、収容物２７を絞り出すようにウェル１７が変形する限り、底部２３は変形せずに側面部２１のみが変形するとしてもよい。

また、上記の実施例７において、側面部２１は、シリコン樹脂で形成されるとした。しかし、側面部２１は、底部２３の変形に伴って変形しうる程度に十分な柔軟さを備える限り、シリコン樹脂以外の材料で形成してもよい。

さらに、上記の実施例７において、底部２３は、光照射又は熱変化によって収縮する樹脂で形成されるとした。しかし、底部２３は、光照射又は熱変化によって収縮する限り、他の材料で形成してもよい。

続いて、本発明に係る細胞収容装置の実施例８について説明する。

図１１は、実施例８の細胞収容装置１の使用状態を示した図である。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）及び図４（ｂ）に相当する図である。

実施例８の細胞収容装置は、実施例１の細胞収容装置とは異なり、ガイド板７及び突起板９が不要である。ウェル１７の内部には、側面部２１又は底部２３に固定された支持台３３と、支持台３３に固定された掻き出し棒３５とが備えられている。掻き出し棒３５は、ニッケル―チタン合金のような形状記憶合金で形成されており、加熱により形状が直線状からＬ字型に変形する。

図１１（ａ）の細胞収容装置１における収容物２７は、予めウェル１７の内部に液状体２５を収容しておいて単細胞から浮遊培養して集合体形成したものでもよく、液状体２５とともに一括して収容したものでもよい。また、開放端１９は鉛直下向きになるように位置している。収容物２７は、液状体２５の中で浮遊状態となっている。図１１に斜線で示す直線状の掻き出し棒３５は、側面部２１に沿うように設置されている。

続いて、図１１（ｂ）において、掻き出し棒３５を加熱すると、直線状だった掻き出し棒３５は、Ｌ字型に変形する。掻き出し棒３５の変形によって、底部２３から開放端１９に向かって、鉛直下向きの液状体２５の流束が生じる。収容物２７は、変形した掻き出し棒３５によって、又は、掻き出し棒３５の変形に伴って生じた鉛直下向きの流束によって、鉛直下向き成分の力を受け、確実に、かつ、鉛直下向きに、開放端１９からウェル１７の外部に排出される。このとき、ウェル１７内の液状体２５を除く部分の容積である、収容物２７がウェル１７内に占める容積は、収容物２７が排出されるにつれて小さくなる。なお、排出手段が備える加熱手段は図１１に示していない。ここでは、ウェル１７、支持台３３、掻き出し棒３５、加熱手段が全体として排出手段として機能している。

なお、上記の実施例８において、掻き出し棒３５は、加熱の前後で直線状からＬ字型に変形するとした。しかし、収容物２７に鉛直下向きの力を加えられる限り、他の変形を生じるものであってもよい。

また、上記の実施例８において、掻き出し棒３５は、ニッケル―チタン合金で形成されるとした。しかし、掻き出し棒３５は、加熱によって所定の形状へと変化する形状記憶の特性を有する材料である限り、ニッケル―チタン合金以外の材料で形成してもよい。

さらに、上記の実施例８において、ウェル板３と、底板５とは別々に構成するとしたが、ウェル板３と底板５とを一体として構成してもよいし、底板５とガイド板７とを一体として構成してもよいし、これら全てを一体として構成してもよい。

続いて、本発明に係る細胞収容装置の実施例９について説明する。

図１２は、実施例９の細胞収容装置１の使用状態を示した図である。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、それぞれ図４（ａ）及び図４（ｂ）に相当する図である。

実施例９の細胞収容装置は、実施例１の細胞収容装置とは異なり、ガイド板７及び突起板９が不要である。ウェル１７の内部には、底部２３付近にリング３７を備える。リング３７は、光照射又は熱変化によって収縮する樹脂からなる。

図１２（ａ）の細胞収容装置１における収容物２７は、予めウェル１７の内部に液状体２５を収容しておいて単細胞から浮遊培養して集合体形成したものでもよく、液状体２５とともに一括して収容したものでもよい。また、開放端１９は鉛直下向きになるように位置している。収容物２７は、液状体２５の中で浮遊状態となっている。図１２に斜線で示すリング３７は、開口の向きが鉛直方向となるように、底部２３付近に設置されている。

続いて、図１２（ｂ）において、リング３７に対して光照射又は熱変化をもたらすと、リング３７は収縮する。リング３７の収縮によってリング３７の内部に存在していた液状体２５は鉛直下向きに押し出され、底部２３から開放端１９に向かって、鉛直下向きの液状体２５の流束が生じる。収容物２７は、底部２３の収縮に伴って生じた鉛直下向きの流束によって、鉛直下向き成分の力を受け、確実に、かつ、鉛直下向きに、開放端１９からウェル１７の外部に排出される。このとき、ウェル１７内の液状体２５を除く部分の容積である、収容物２７がウェル１７内に占める容積は、収容物２７が排出されるにつれて小さくなる。なお、排出手段が備える光照射手段又は熱変化手段（加熱手段又は冷却手段）は図１２に示していない。ここでは、リング３７及び、光照射手段又は熱変化手段が排出手段として機能している。

なお、上記の実施例９において、リング３７は、光照射又は熱変化によって収縮する樹脂で形成されるとした。しかし、リング３７は、光照射又は熱変化によって収縮する限り、他の材料で形成してもよい。

また、上記の実施例９において、板３と、底板５とは別々に構成するとしたが、ウェル板３と底板５とを一体として構成してもよいし、底板５とガイド板７とを一体として構成してもよいし、これら全てを一体として構成してもよい。

なお、上記の実施例１から９において、ウェル１７が構成される限り、細胞収容装置１の形状、すなわち、ウェル板３、底板５、ガイド板７、突起板９、ウェル孔１１、ガイド孔１３、突起１５の形状は上記の実施例で示した形状に限定する必要はなく、多面体、球形、楕円体、その他の形状であってもよい。

また、上記の実施例１から９において、液状体２５及び収容物２７の例として、それぞれ細胞の培養液及び細胞の集合体を想定した。しかし、開放端１９が鉛直下向きに開口する状態で、ウェル１７に収容された液状体２５及び収容物２７が容易に自重で自然落下しないものである限り、液状体２５及び収容物２７はその他のものであってもよい。すなわち、細胞収容装置１は、細胞を収容する容器である細胞収容容器に限定されるものではない。

さらに、上記の実施例１から９では、ウェル１７の開放端１９は、面積が７５μｍ^２〜０．８０ｍｍ^２の円形としたが、開放端１９は円形に限定する必要はなく、多角形、楕円、その他の形状であってもよい。さらに、開放端１９が鉛直下向きに開口する状態で、ウェル１７に収容された液状体２５及び収容物２７が容易に落下しないサイズである限り、開放端１９はその他のサイズであってもよい。

１細胞収容装置
３ウェル板
５底板
７ガイド板
９突起板
１１ウェル孔
１３ガイド孔
１５突起
１７ウェル
１９開放端
２１側面部
２３底部
２５液状体
２７収容物
２９底孔
３１ピストン
３３支持台
３５掻き出し棒
３７リング

Claims

ウェル内で液状体により浮遊させて収容物を収容又は浮遊形成した細胞収容装置において、
前記ウェル内の前記液状体を除く部分の容積を強制的に小さくして前記収容物を前記ウェル外部に排出する排出手段を備え、
前記ウェルは、
底をなす底部と、
側面をなす側面部と、
開放端とを備え、
前記排出手段は、前記ウェル内の前記液状体に、前記底部側から前記開放端に向かう成分の流束を生じさせて前記収容物を排出することを特徴とする細胞収容装置。
前記排出手段は、前記ウェルの一部又は全部を変位させて当該ウェルの容積を小さくすることを特徴とする請求項１記載の細胞収容装置。
前記排出手段が前記ウェルに与える変位は、前記底部の一部又は全部に対する前記開放端に向けた変位であることを特徴とする請求項２記載の細胞収容装置。
その板を貫通する柱体状の空間であるウェル孔を有するウェル板と、
弾性体からなる部分を有する板である底板とを備え、
前記ウェル板と前記底板を接触させて重ねた場合に前記ウェルが形成され、
前記ウェル板の前記ウェル孔を形成する表面が前記側面部となり、
前記底板のうち、前記底板に接触する前記ウェル孔の開口の縁が囲む領域であって、前記弾性体からなる部分を含む領域が前記底部となり、
前記ウェル孔が前記ウェル板になす２つの開口のうち、前記底板に接触しない方の開口が前記開放端となり、
前記排出手段が前記底部に与える変位は、前記底部が前記開放端とは反対側から吸引されて変形した状態から吸引を停止して起こる反動による変位であることを特徴とし、又は、
前記排出手段は、押圧手段を有し、
前記排出手段が前記底部に与える変位は、吸引を停止して起こる反動に加えて前記押圧手段の前記底部に対する前記開放端とは反対側からの押圧による変位であることを特徴とする請求項３記載の細胞収容装置。
前記液状体は、細胞の培養液であり、
前記収容物は、細胞の集合体であり、
前記ウェル板と前記底板を接触させて重ねた場合に形成される前記ウェルは複数であり、
複数の前記開放端の各々は、面積が７５μｍ^２〜０．８０ｍｍ^２の楕円又は多角形であることを特徴とする請求項４記載の細胞収容装置。
前記排出手段は、前記底部の一部又は全部を前記開放端とは反対方向に吸引により変位させ、吸引を停止することによる反動により、前記底部の一部又は全部を前記開放端側に変位させて当該ウェルの容積を小さくすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の細胞収容装置。
突起と、
前記底部の前記開放端とは反対側に、前記突起が貫通可能な空間であるガイド孔とをさらに備え、
前記排出手段は、前記突起を前記ガイド孔の中で、前記開放端に向けて変位させることを特徴とする請求項１記載の細胞収容装置。
前記排出手段は、前記突起を前記開放端に向けて変位させることにより、前記底部の一部又は全部を前記開放端側に変位させて前記ウェルの容積を小さくすることを特徴とする請求項７記載の細胞収容装置。
前記底部は、前記液状体を通過させると共に、前記収容物を非通過とする大きさの底孔を備え、
前記ウェルの内部と前記ガイド孔とが前記底孔を介して通じており、
前記突起は、前記ガイド孔の中を摺動することを特徴とする請求項７記載の細胞収容装置。
前記排出手段は、前記ウェルの内部に存在するものを光照射又は温度変化によって変形させることを特徴とする請求項１記載の細胞収容装置。