JP2016103984A - 積層型培養容器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で効率よく大量の細胞を培養できる細胞培養容器を提供する。【解決手段】多数のトレイ２１，２２，２３を積層した積層型培養容器に対し、各々のトレイに等量の培養液または細胞懸濁液等の液体を配置するため、各トレイの培養面である底面に、突出した開口部を有する送液ポート２１１，２２１，２３１を配置する。各トレイの送液ポート２１１，２２１，２３１の培養面である低面内の位置は、互いに隣接するトレイ２１，２２，２３において異なるものとする。この積層型培養容器を所望の角度傾斜させることにより、最上段のトレイ２１に注入された液体を送液ポート２１１，２２１から順次下段のトレイ２２，２３に送ることができる。【選択図】図６

Description

本発明は、細胞を培養する培養容器、及び細胞培養装置、特に無菌的に効率よく細胞培養を行うための培養技術に関する。

従来、医療・製薬用途に用いられる細胞を準備するためには、空調管理や清浄性保持、作業管理記録等の厳格な管理の下で手技培養により製造されてきた。人の手による製造のため、ヒト(製造作業者あるいは細胞提供者)由来の菌やウィルス等の混入による生物学的汚染のリスクが高い状態といえる。このような生物学的汚染が回避できる細胞培養技術として自動培養装置が注目されている。自動培養装置による製造は、作業者が直接細胞を操作する工程を減らすことができるため、生物学的汚染のリスクを減らせるほか、品質の安定、生産性の向上が期待できる。また、細胞培養のスキルを有する人材は限られており、大量の細胞を製造するための人材確保は難しくなると予想される。そのため、コストの高い人手による細胞培養から自動培養装置による大量培養への移行が強く望まれている。

このような自動培養装置としては、特許文献１にあるような、多関節型ロボットマニピュレータにより培養容器の搬送や培地交換等の処理を行うものが提案されている。また、大量の細胞を培養するために、特許文献２にはバッグ型の培養容器が提案されている。更に、特許文献３には、ディッシュと同様の構成を可能とする容器のなかで、大量の細胞を培養するために、高密度な培養を可能とするような、複数の培養トレイを積層させた培養容器が提案されている。一方、特許文献４には、類似の構成で９０度まで回転させず、傾斜させることでトレイ間の液体の移動を行える培養容器が提案されている。

特開２００６−１４９２６８号公報 特開２００９−１３６１５６号公報 特開２０１１−０２４５７７号公報 特開２００４−０８９１３７号公報

多関節型ロボットマニピュレータを用いると、大量の細胞を培養する際、処理に時間がかかりコストが高くなる、或いは複数のロボットマニピュレータを並列に動作させる場合は、全体システムが大きくなりコストがかかってしまう。

バッグ型の培養容器に閉鎖系の流路を接続すれば、大量の細胞を無菌状態で培養することが可能であり、自動化にも適している。しかし、接着性の細胞を培養する場合、接着面の平坦性が不十分となり十分な接着性が得られず、培養効率が落ちる。

そのため、平坦な細胞接着性底面を持つ容器に最適量の培養液とガスとを共存させ、静置して培養できることが自動培養装置として最も汎用性があると期待される。また、無菌性を保つために、全て無菌で行えるシステムが望まれる。無菌的な液体の注入は、培養容器に接続された密閉系のチューブを用い、外部からチューブをしごいて送液を行う。しかしながら、多数の培養容器を用いると、それぞれにチューブやポンプを設置しなければならず、装置全体が非常に巨大で複雑なものとなってしまう。

一方、複数のトレイが積層された積層型の培養容器では、各トレイへの液体の分注は容器を９０度回転させることによって行われる。したがって、積層型の培養容器の自動培養装置へ組み込みを考えたとき、チューブの接続本数は少なくなるものの、容器全体を大きく回転させるための十分なスペースとパワーが装置側に要求され、結果的に装置全体は大きなものとなってしまう。

一方、特許文献４に見るように、積層型培養容器の構成で容器を９０度まで回転させず、傾斜させることでトレイ間の液体の移動を行う場合、トレイ間の液体の移動を行う孔部がトレイの側壁にそって存在すると、トレイ内部の液体を攪拌するために容器を揺らす動作を行った際に、その孔部を通じて不必要に下側のトレイに液体が漏れ出す恐れがある。細胞培養においては、細胞を播種する際、あるいは、継代と呼ばれる植え継ぎの作業の際などに、容器を揺らして全体を均一にすることが効率的に多数の細胞を得ることにつながる。そのため、この攪拌動作の際、不必要に液体の移動があると、積層されたトレイ間の液体量にばらつきが生じ、細胞の増殖がトレイによって大きく異なることになる。なぜなら細胞はコンフルエントと呼ばれる状態まで増えると逆に死滅し始める恐れがあるため、一つのトレイがコンフルエントに達するところで細胞を回収する必要がある。そのため、トレイ間の増殖に大きな差があると、全体として得られる細胞数が少なくなってしまうので、各トレイの液体量等は同一である必要がある。

本発明の目的は、このような課題を解決し、自動培養装置で多くの細胞を可能とする積層型培養容器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明においては、第１トレイと、第１トレイの下方に積層配置される第２トレイと、第１トレイの培養面に形成される、突出した開口部を有する第１送液ポートと、第２トレイの培養面に形成される、突出した開口部を有する第２送液ポートと、を備え、第１トレイにおける第１送液ポートが形成される位置と、第２トレイにおける第２送液ポートが形成される位置とが相異なる構成の積層型培養容器を提供する。

また、上記目的を達成するため、本発明においては、積層配置される複数のトレイと、トレイ各々の培養面に形成される、開口部を有する送液ポートと、を備え、送液ポートの開口部は、トレイの培養面より高い位置に設定され、相隣接するトレイの送液ポートは、培養面の異なる位置に形成される構成の積層型培養容器を提供する。

本発明によれば、小型で大量の細胞を培養できる細胞培養容器を提供できる。

実施例１に係る、積層型培養容器を構成するトレイの一構成例を示す平面図である。 実施例１に係る、トレイに液体を入れた状態を示す断面図である。 実施例１に係る、トレイに液体を入れ攪拌するために揺らす動作を行った際の液面の様子を示す断面図である。 実施例１に係る、トレイの対角線上の２点における、トレイの傾き角度と液面の高さの関係を示したグラフ図である。 実施例１に係る、トレイの対角線上の２点における、攪拌動作の際の液面の高さと容器傾き角度の関係を示したグラフ図である。 実施例１に係る、トレイを３個重ねて積層型培養容器として使用する様子を示した鳥瞰図である。 実施例１に係る、積層型培養容器の対角線での断面図である。 実施例２に係る、積層型培養容器を構成するトレイの一構成例を示す平面図である。 実施例２に係る、複数種のトレイを重ねて積層型培養容器として使用したときの断面図である。 実施例３に係る、積層型培養容器を構成するトレイの一構成例を示す図である。 実施例３に係る、複数種のトレイを重ねて積層型培養容器として使用したときの断面図である。 実施例３に係る、トレイの送液ポートの位置を説明する図である。

以下、図面に従い、本発明の種々の実施例を説明する。なお、本明細書において、積層型培養容器の各層を構成する、培養液または細胞懸濁液等の液体を収容するトレイを、容器あるいはトレイ容器と呼ぶ場合がある。

まず、本発明の各種の実施例を詳述するに先立ち、細胞培養装置に用いる本発明の積層型培養容器の概略説明を行う。積層型培養容器は、複数の薄いトレイ状の容器を積層してなるもので、好適にはいずれも接着性の細胞が接着し増殖が可能であるような材質からできている。各トレイ容器は独立した空間を持ち、積層することで密閉され、内部の無菌性を保つことができるようになっている。各トレイ容器の底面には、下方に積層されたトレイ容器へ液体を送液する送液ポートが設置されている。この送液ポートは上下のトレイ容器を貫通する孔であって、培養液または細胞懸濁液等の液体を送り出すのに十分な大きさを持っている。また、送液ポートの開口部は設置されたトレイの低面より高い位置にあるよう設定されている。更に、通常の培養時には、トレイ容器を水平に静置するが、この時の培養液の液面より高い位置に送液ポートの開口部は設定されている。したがって、培養時には送液ポートを通じて液体が流出することはない。しかし、トレイ容器を傾けることで送液ポートの位置における液面の高さを、送液ポートの開口部の高さ以上にすることができるので、送液ポートを介して下方に積層されたトレイに液体を送ることができる。

このとき、下方のトレイに送られずに残った液体の量は、容器を傾ける角度、送液ポートの位置及びその開口部のトレイ底面からの高さ、によって決定される。したがって、トレイを積層した容器では、各トレイの送液ポートの位置とその開口部の底面からの高さが同一であれば、積層型培養容器全体を傾けることで、各トレイに残る液体の量を同一とすることができる。このとき、各トレイに液体を分注する手順としては、まず傾けた状態で最上層のトレイに各トレイに分注する液体の合計量を注入する。最上層に残すべき液体量以上の液体は送液ポートを通じて上から二番目のトレイに流れる。この上から二番目のトレイにおいても同様に、残すべき液体量以上の液体は送液ポートを通じてさらに下のトレイに流れる。このようにして、次々に液体が積層型培養容器の下方のトレイに送られ、それぞれに必要量の液体を残すことができる。

しかしこの時、上下に隣り合う、すなわち相隣接するトレイの送液ポートの位置が、トレイの底面で同じであると、上方のトレイの送液ポートから流れてきた液体が当該層のトレイに残ることなく、直接このトレイの送液ポートを介しさらに下方の層のトレイに流れてしまう。積層型培養容器において、一度下方のトレイに流れた液体は上方のトレイに戻ることはないので、各トレイに均一に液体を分注することができなくなってしまう。そのため、送液ポートの位置は隣り合うトレイ間で異なる位置に設置されなければならない。異なる送液ポートの位置で各トレイに残る液体量を同一にするには、それぞれの容器を傾ける角度を変えるか、送液ポートの開口部の高さを変えることで可能となる。あるいは、容器を傾けた時に同じ液体の深さになる点に送液ポートを配置するのでもよい。

自動培養装置においては、トレイ容器で細胞を培養する際、内部の液体を撹拌する攪拌動作を行う必要がある。たとえば、細胞を播種する際、細胞懸濁液を容器に入れた後、容器全体に均一に細胞を行き渡らせるためであったり、培養した細胞を回収する際、トリプシンなどの細胞剥離のための酵素を入れた後容器全体にいきわたらせるためであったり、自動培養装置において、いずれも効率的に多くの細胞を得るために必要な動作である。自動培養装置でこの攪拌動作を行う場合、容器を左右前後に傾けることで容器内部の液体を動かし、撹拌することができる。本発明の積層型培養容器の構成によれば、この撹拌動作の際、トレイ内の液体が容易に下方のトレイに流れ出すという不必要な液体の移動がなく、各層のトレイに均等に液体量を維持することができるので、細胞の増殖が均一となり、結果として床面積当たり得られる細胞数を高めることができる。

まず、図１から７を用いて、実施例１の複数のトレイが積層して構成される積層型培養容器の構成を説明する。各トレイは、培養液または細胞懸濁液等の液体を収容するためのものであり、その縁は所望の高さを備えることにより、液体を収容可能とするよう構成される。図１は、実施例１の積層型培養容器を構成する一つのトレイ１を上から見た平面図を示している。トレイ１の培養面となる底面は正方形の形状をしており、正方形の底面の対角線ＡＢ上の一点に送液ポート１１が配置されている。この送液ポート１１は後で説明するように、トレイ１の底面から突出した形状になっており、その高さはトレイに残す液体量と積層型培養容器を傾ける角度によって決定されるが、トレイ１の厚みよりは小さい、言い替えるならトレイ容器の縁の高さよりは低い必要がある。

図２には、図１に示した本実施例のトレイ１に液体を入れた状態の、トレイ１の対角線ＡＢでの断面図を示す。図２の左側の（Ａ）が液体を注入する際に、正方形のもう一本の対角線Ａ’Ｂ’を軸に角度θだけ傾けた状態、図２の右側の（Ｂ）が培養時、すなわち静置した状態を示す。図２の（Ａ）では、トレイ１は対角線Ａ’Ｂ’を軸として回転する方向に角度θ傾けられ、内部に収容された液体はトレイ１の四隅のうちの一か所、ここではＡの点に集まる。

このとき、培養面である底面内で突出した送液ポート１１の開口部１２より収容された液体の液面１３が高くなると、送液ポート１１を通じて図示を省略した下方のトレイに液体が流れ出る。液面１３と送液ポート開口部１２の高さが一致したところでトレイ１を水平に戻すと、図２の（Ｂ）に示すように、液面１３は送液ポート開口部１２の高さより低くなる。

次に、図３は図１、図２に示した実施例１のトレイ１内の液体を撹拌するために、容器を揺らす動作をした時の液面の状態を、正方形のトレイの縁、すなわち辺に平行な直線ＣＤでの断面図で示したものである。揺らす動作は、容器の辺に平行な軸（ＡＡ’またはＡＢ’）に関して容器を回転させるように数度傾ける動作を繰り返す。図３ではＡＡ’に関して回転させたときの様子を示した。同図からわかるとおり、トレイの外周部であるトレイの辺（ＡＡ’、ＢＢ’）に近いほど液面が高くなる。そのため、本実施例の積層型培養容器では、撹拌動作の際に送液ポートからの液体が流出しないよう、各トレイ容器の外周部から離れたところに送液ポート１１を設置している。攪拌動作の際には、積層型培養容器のトレイ１の辺に平行な軸、例えば軸ＣＤに関して傾け、送液動作の際には、容器の対角線Ａ’Ｂ’を軸に傾けることで、送液ポートの位置での液面の高さが両者で異なるようにしている。

一方、送液ポート１１の位置があまり中心に近すぎると、図２の（Ａ）で示される送液動作を行うときに、高い位置に液面が来ないため、送液ポート１１の開口部１２を高い位置に設定できない。そうなると培養容器を揺らす動作をしたときの液面の高さとさほど違わなくなってしまうため、揺らす動作の際に送液ポート１１から液体が流出する恐れがある。送液ポート１１の最適な位置はトレイ１に残すべき液体の量とトレイ１の大きさによって異なるが、本発明者の検討により、概ねトレイ１の培養面である底面の対角線ＡＢの半分の長さをＡＯとしたとき、中点Ｏから測って略０．３×ＡＯから０．８×ＡＯの距離にあるのが良いことが明らかとなった。すなわち、正方形の角から対角線の中点Ｏまでの長さを１とした場合、中点Ｏから略０．３から０．８の距離の位置に、送液ポート１１が形成されると良いことが明らかとなった。

これを詳しく説明するために、図４にトレイ１の対角線ＡＢ上の二点での、トレイ１の傾き角と液面の高さの関係を示したグラフを示した。図４の（Ａ）、（Ｂ）のグラフの横軸の傾き角度は、トレイ１の対角線ＡＢが水平面となす角度である。これらのグラフは、一定液体量がトレイ内にあるときの、トレイ容器の傾き角度（度）と液面の高さ（ミリメートル）、すなわち設置する送液ポート１１の開口部１２がとるべき高さの組み合わせを示している。ここでは、細胞と培養液を収納するトレイ１内側部分の大きさを４００ミリメートル角、高さを１０ミリメートルとして計算した。収納する液体の量は、トレイ１を水平にしたときに液面高さが２ミリメートルとなるように、３２０ミリリットルとした。

図４左側の（Ａ）は対角線ＡＢ上の中点であるＯ点、すなわちトレイ１中央での様子である。これによると、中点Ｏに送液ポート１１を設置した場合、その開口部１２の高さは、２ミリメートルより高くできない。一方、同じ構成のトレイ容器を、撹拌動作のためトレイ１の辺に平行に傾けたときの、トレイ１の傾き角と液面の高さの関係を示したグラフを図５に示した。図５での傾き角度（度）は容器の辺ＡＡ’が水平面となす角度である。図５左側の（Ａ）はＯ点での様子である。図５の（Ａ）から解るように、Ｏ点での液面高さは最高２ミリメートルであるため、送液ポート１１の開口部１２が攪拌動作の際の最高液面と同じかそれより低い位置になり、攪拌動作の際に液体がトレイ容器から不要に流出することになる。したがって、中点Ｏ位置に送液ポートを設けることは不適当である。

図４右側の（Ｂ）は培養面である底面の対角線ＡＢ上、Ｏ点から０．５×ＡＯの距離の点での様子を示した。このとき、傾き角度が５．７度付近でグラフには極大値（７．１ミリメートル）が存在し、同図から明らかなように、傾き角度に対する液体の深さの変化が小さい。したがって、Ｏ点から０．５×ＡＯの距離の点に送液ポート１１を設定すれば、傾き角度に多少の誤差があっても液体の深さはさほど影響されない、すなわちトレイ１に残る液体の量が正確に設定できるような、容器の傾き角度（この場合約５．７度）が存在する。また、この角度での液体深さが最も深い７．１ミリメートルとなることから、この値が、この位置に設置できる送液ポート１１の中で最も高い開口部１２の高さとなることがわかる。

図５右側の（Ｂ）に、同様の構成のトレイ容器で揺らし動作をしたときの、この位置での液面の高さを示した。なお、図５の（Ｂ）の傾き角度は、容器の辺ＡＡ’と水平面のなす角度である。同図から明らかなように、揺らし動作の際の最高液面高さはおよそ４ミリメートルであり、図４の（Ｂ）で示された送液ポート１１の最高値より３．１ミリメートル低く、攪拌動作として容器を揺らす動作を行ったときに、液体が積層型培養容器の下方トレイに流れてしまうということはない。送液ポート１１としてはこの高さの差が大きいほど好適である。

この液体分注動作の場合と攪拌動作の場合の液面の高さの差の値は、送液ポート１１の位置がトレイ容器の外側に近づくほど大きくなるが、実際の容器ではトレイ容器の深さの上限があるため、送液ポートの高さはトレイ容器の深さを超えることができない。積層型培養容器のトレイ容器の深さは、床面積あたりの培養細胞数を増やすという課題解決ためにはできるだけ浅くしなければならず、送液ポート１１の高さも制限される。トレイ容器の外側に近づくほど、攪拌動作の際の液面の最高値は大きくなるため、送液ポート高さが容器深さで限定される位置よりも容器外側に送液ポート１１を設定することは、液体が不要に下方トレイに流れてしまうことにつながる。従って、対角線方向に傾けた時の傾き角に対する液面の高さの極大値が容器深さよりわずかに小さい値をとる位置に送液ポート１１を設定するのが最適である。

図６は、上記のようにして送液ポートの位置と高さを決定した本実施例のトレイ容器を３個重ねて、積層型培養容器として使用する様子を示した鳥瞰図である。わかりやすいように各トレイの間隔をあけて表示したが、実際は密着して重ねられている。このとき、隣り合うトレイ２１、２２、２３を同じ向きに積層させてしまうと、培養面内ですべての送液ポート２１１、２２１、２３１の位置が同じになり、第１のトレイ２１からあふれた液体が第２のトレイ２２内部にたまらずに、送液ポート２１１から送液ポート２２１へ流れ、直接第３のトレイ２３に流れてしまうため、すべての容器に等しく分注することができなくなってしまう。そこで、本実施例の構成では、図６に示すように、第２のトレイ２２の向きを１８０度回転させて積層させている。言い替えるなら、積層型培養容器の隣接するトレイ容器の培養面に形成する送液ポートの位置を相異ならせて積層している。

図７には、この３個トレイを重ねた容器に液体を分注する様子を、図６の対角線ＡＢにそった断面図で示した。図７上段の（Ａ）は容器を傾け、最上層のトレイからその下のトレイに送液する様子を示したもの、上段の（Ｂ）は（Ａ）と逆方向に容器を傾け、上から二番目のトレイからその下のトレイに送液する様子を示したもの、中段の（Ｃ）は（Ｂ）の最下層の下にさらに送液ポートのないトレイを重ね、（Ａ）と同様にして上の３つのトレイに分注する様子を示したもの、下段の（Ｄ）は培養するときの静置した状態を示している。

図７上段の（Ａ）に示すように、容器の対角線ＡＢを水平面とθの角度をなすよう傾け、最上段の第１トレイ２１のふた２１３に貫通して設置した注入チューブ２１４から培養液を注入する。第１トレイ２１に残すべき一定量を超えた培養液は、第１のトレイの送液ポート２１１を通じて第２のトレイ２２に流出する。その後、図７上段の（Ｂ）にあるように、容器を逆方向にθ傾斜させる。これにより、第１のトレイ２１内の培養液はそのままで、第２のトレイ２２内にあった培養液でトレイ２２に残すべき一定量を超えた培養液は、送液ポート２２１を通じて第３のトレイ２３に送られる。このようにして第１のトレイ２１、第２のトレイ２２には等量の培養液が分注される。注入チューブ２１４から注入される培養液の総量を調整しておけば、第３のトレイ２３に送られる液体の量も第１、第２のトレイと等量に設定することができる。

あるいは、図７中段の（Ｃ）に示すように、第３のトレイ２３のさらに下方の最下段に送液ポートがない、別種のトレイ２４を積層し、図７の（Ａ）同様にθ傾けて一定量の液体のみをトレイ２３に残すこともできる。培養する際は図７下段の（Ｄ）に示すように、水平に静置して、各トレイ全体に培養液が行きわたるようにする。このようにして、本実施例の積層型培養容器の構成で、等しい量の培養液をそれぞれのトレイ２１、２２、２３に分注することができる。図７の（Ｃ）のトレイ２４は、培養する際には、必要に応じて取り外す。

なお、本実施例では、第２のトレイ２２の送液ポート２２１の位置を変えるために１８０度回転させたが、９０度回転させても同様の効果が得られる。ここでは３つのトレイに分注する方法を示したが、さらに多くのトレイを同様に積層し、上記の動作を繰り返すことで３つ以上のトレイに分注することができる。また、本実施例で示したトレイの形状は、正方形であったが長方形などその他の矩形等であっても問題ない。その場合、角度θの定義としては、対角線ないしは辺と４５度をなす直線が水平となす角度をとるとよい。

以上詳述した本実施例によれば、細胞培養装置等において小型で効率よく大量の細胞を培養できる積層型培養容器を提供することができる。そのため、自動培養装置の小型化に寄与でき、再生医療用あるいは製薬用細胞の大量生産に適用できる。

次に、図８、図９を用いて、実施例２の積層型培養容器の実施例を説明する。

図８は実施例２の積層型培養容器を構成する二種類のトレイ、トレイ３１および３２を上から見た平面図を示している。このトレイ３１および３２の底面は正方形の形状をしており、それぞれ送液ポート３１１および３２１が配置されている。これらの送液ポート３１１、３２１は実施例１と同様、培養面であるトレイの底面から突出した形状になっており、その高さはトレイに残す液体量と容器を傾ける角度によって決定されるが、トレイ３１、３２の厚みよりは小さく、送液ポート３１１と３２１は同じ高さである。また、送液ポート３１１は、トレイ３１内の二点ＣとＤを結ぶ直線上に配置される。このＣＤ直線は、対角線Ａ’Ｂ’に平行である。そして、トレイ３２の同じ位置にも二点ＣとＤを設定し、送液ポート３２１は、トレイ３２内の直線ＣＤ上にあり、かつ、送液ポート３１１とは異なる位置に設定される。すなわち、送液ポート３１１、３２１は、対角線Ａ’Ｂ’から等しい距離の異なる位置に形成される。

図９は本実施例のトレイ３１を２枚、トレイ３２を１枚積層した積層型培養容器を構成して、液体をそれぞれのトレイに分注する様子を図示したものである。なお、図９は容器の対角線ＡＢでの断面図を示している。そのため、ＡＢ上にない送液ポート３１１および３２１は点線で示した。トレイの積層は、トレイ３１、３２を交互に積層し、それぞれのＡ点同士、Ｂ点同士が重なるように配置される。

図９左側の（Ａ）では、積層された容器を対角線Ａ’Ｂ’を回転軸として傾け、対角線ＡＢが水平面と角度θをなす状態でトレイ３１のふた３１３に貫通した注入チューブ３１４から培養液を注入している。トレイ３１に残すべき一定量を超えた培養液は、トレイ３１の送液ポート３１１を通じて下方に積層されたトレイ３２に流れ出る。このとき、隣り合うトレイ３１、３２の送液ポート３１１と３２１の位置は異なるため、本実施例の構成においても、送液ポート３１１から送液ポート３２１へ直接液体が流れることはない。更に、培養液が注入チューブ３１４から注入され、トレイ３２に残すべき量を超えると、送液ポート３２１を通じてトレイ３２の下方に積層されたトレイ３１に培養液は流出する。ここで、いずれのトレイの底面も平坦であるため、容器を傾けたときに、液面の高さが等しい点は一直線上に並ぶ。そこで、各送液ポートが設定されている直線ＣＤを、同じ液面高さを示す直線と一致させることで、トレイ３１に残る液体量とトレイ３２に残る液体量を同じにすることができる。

また、実施例１同様、注入チューブ３１４から注入される培養液の総量を調整しておけば、最下層にあるトレイ３１に送られる液体の量も、それより上方にあるトレイ３１、およびトレイ３２と等量に設定することができる。あるいは、実施例１に示したのと同様に、最下層のトレイ３１のさらに下方に送液ポートのない、別な容器を積層し、図９左側の（Ａ）のようにθ傾けて一定量の液体のみをトレイ３１に残すこともできる。培養する際は図９右側の（Ｂ）に示すように、水平に静置して、各トレイ全体に培養液がいきわたるようにする。このようにして、等しい量の培養液をそれぞれのトレイ容器に分注することができる。

本実施例の積層型容器を構成するトレイ容器をこのような二種類とすることで、送液動作の際、傾ける方向が一方向でよいので、傾き角度を変えるための時間を短縮できる。また、容器の大量生産を考えても、積層型培養容器を構成するトレイの種類を二種類におさえることで、多数の金型を不要とするため安価に生産できる。なお、トレイの種類が三種類以上あっても、各トレイに設置される送液ポートの位置が上記に示したような回転軸Ａ’Ｂ’と平行な直線ＣＤ上にあれば、送液動作の際、傾ける方向が一方向でよいので時間を短縮できると言う効果が得られる。ここでは３つのトレイに分注する方法を示したが、さらに多くのトレイを同様に積層し、分注することができる。ここで示したトレイの形状は、正方形であったが長方形などその他の矩形等であっても問題ない。その場合、角度θの定義としては、対角線ないしは辺と４５度をなす直線が水平となす角度をとるとよい。

以上、本実施例によれば、小型で効率よく大量の細胞を培養できる積層型培養容器を提供することができる。

図１０−図１２を用いて、実施例３の積層型培養容器を説明する。図１０は実施例３の積層型培養容器を構成する二種類のトレイ４１、４２を上から見た平面図を示している。このトレイ４１、４２の底面は正方形の形状をしており、それぞれ送液ポート４１１、４２１が配置されている。実施例１、２同様、これらの送液ポートは培養面であるトレイ底面から突出した形状になっており、その高さや位置はトレイに残す液体量と容器を傾ける角度によって決定されるが、トレイの厚みよりは小さく、それぞれの高さは異なっており、設置される低面での位置も異なっている。本実施例では対角線ＡＢ上にいずれの送液ポートも設置されており、トレイ４１、４２の送液ポート４１１、４２１の開口部の高さが、対角線ＡＢ上の位置に応じて設定される。

図１１は本実施例のトレイ４１を２枚、トレイ４２を１枚積層し、液体をそれぞれに分注する様子を図示したものである。図１１は容器の対角線ＡＢでの断面図を示している。トレイの積層は、トレイ４１、４２を交互に積層し、それぞれのＡ点同士、Ｂ点同士が重なるように配置される。積層された容器は、対角線Ａ’Ｂ’を回転軸として傾けられ、対角線ＡＢが水平面と角度θをなす状態でトレイ４１のふた４１３に貫通した注入チューブ４１４から培養液を注入する。トレイ４１に残すべき一定量を超えた培養液は、トレイ４１の送液ポート４１１を通じて下方に積層されたトレイ４２に流れ出る。このとき、隣り合うトレイの送液ポート４１１と４２１の位置は異なるため、送液ポート４１１から４２１へ直接液体が流れることはない。さらに培養液が注入チューブ４１４から注入され、トレイ４２に残すべき量を超えると、送液ポート４２１を通じてトレイ４２の下方に積層されたトレイ４１に培養液は流出する。

ここで、図１２を用いて、本実施例の送液ポートの配置について詳しく説明する。図１２は本実施例の積層培養容器を構成する二種類のトレイを上から見た図である。同図左側の（Ａ）にトレイ４１、同図右側の（Ｂ）にトレイ４２を示す。いずれのトレイの培養面となる底面も平坦であるため、容器を傾けたときに、液面の高さが等しい点は対角線Ａ’Ｂ’に平行な直線に一直線上に並ぶ。本実施例の積層型容器を対角線ＡＢが水平面とθの角度をなすよう傾けたときに、液面の高さが送液ポート４１１の高さと等しい点は図１２の（Ａ）のＥＦで示される直線上に並ぶ。送液ポート４１１は直線ＥＦ上に設定する。また、同じ角度容器を傾けたとき、液面の高さが送液ポート４２１の高さと等しい点は図１２の（Ｂ）のＧＨで示される直線上に並ぶので、送液ポート４１１は直線ＧＨ上に設定する。本実施例の構成にあっては、このようにして送液ポート４１１、４２１の位置を設定すると、トレイ４１に残る液体量とトレイ４２に残る液体量を同じにすることができる。

送液ポート４１１は直線ＥＦ上のいずれに設定してもかまわないが、実施例１で述べたように、内部の液体を攪拌するために前後左右に容器を揺らす動作を行ったときに液体が不要に流出しないようにするために、トレイの外周部からなるべく遠くに設定するのが適当である。送液ポート４２１についても同様である。そのため、この実施例３においては、送液ポート４１１、４２１はいずれも対角線ＡＢ上に設定した。本実施例で例示したトレイの形状も、正方形であったが、長方形などその他の矩形等であっても問題ない。その場合、角度θの定義としては、対角線ないしは辺と４５度をなす直線が水平となす角度をとるとよい。

また、図１１の注入チューブ４１４から注入される培養液の総量を調整しておけば、最下層にあるトレイ４１に送られる液体の量も、それより上方にあるトレイ４１、およびトレイ４２と等量に設定することができる。あるいは、実施例１に示したのと同様に、最下層のトレイ４１のさらに下方に送液ポートのない、別な容器を積層し、図１１の（Ａ）のようにθ傾けて一定量の液体のみを最下層のトレイ４１に残すこともできる。培養する際は、図１１の（Ｂ）に示すように、水平に静置して、各トレイ全体に培養液がいきわたるようにする。このようにして、等しい量の培養液をそれぞれのトレイに分注することができる。

本実施例によれば、小型で効率よく大量の細胞を培養できる積層型培養容器を提供することができる。また、本実施例においては、積層型培養容器を構成するトレイをこのような二種類とすることで、送液動作の際、傾ける方向が一方向でよいので、傾き角度を変えるための時間を短縮できる。また、容器の大量生産を考えても、トレイの種類を二種類におさえることで、多数の金型を不要とするため安価に生産できる。また、いずれの送液ポートも外周部から離れたところに設定することができるので、攪拌動作の際に不要に液体が流出することを減らすことができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば、各実施例に置いて、送液ポートの開口部が円形状のものを例示したが、円形状である必要はなく、楕円状、角状等であっても良いことはいうまでもない。

また、以上説明した明細の記載によれば、特許請求の範囲に記載した発明以外の種々の発明が開示されている。それらの一部を例示すると下記の通りである。
[例示１]
培養容器を構成するためのトレイ容器であって、
その培養面に、突出した開口部を有する送液ポートが形成された、
ことを特徴とするトレイ容器。
[例示２]
培養容器を構成するためのトレイ容器であって、
その培養面に形成される、開口部を有する送液ポートを備え、
前記送液ポートの開口部は、当該トレイの培養面より高い位置に設定される、
ことを特徴とするトレイ容器。
[例示３]
例示１、又は例示２記載のトレイ容器であって、
当該容器は矩形であり、
前記送液ポートは、前記矩形の対角線上に位置する、
ことを特徴とするトレイ容器。
[例示４]
例示３記載のトレイ容器であって、
前記送液ポートとの開口部の高さは、前記対角線上の位置に基づき設定される、
ことを特徴とするトレイ容器。
[例示５]
例示３記載のトレイ容器であって、
前記矩形の角から対角線の中点までの長さを１とした場合、前記中点から略０．３から０．８の距離の位置に、前記送液ポートが形成される、
ことを特徴とするトレイ容器。
[例示６]
例示１、又は例示２記載のトレイ容器であって、
前記矩形の対角線から等しい距離の位置に前記送液ポートが形成される、
ことを特徴とするトレイ容器。
[例示７]
例示１、又は例示２記載のトレイ容器であって、
前記送液ポートの開口部の高さは、当該トレイ容器の縁の高さより低い、
ことを特徴とするトレイ容器。

１ トレイ
１１ 送液ポート
１２ 開口部
１３ 液面
２１ 第１トレイ
２２ 第２トレイ
２３ 第３トレイ
２４ 送液ポートのないトレイ
２１１ 第１トレイの送液ポート
２２１ 第２トレイの送液ポート
２３１ 第３トレイの送液ポート
２１３、３１３、４１３ トレイのふた、
２１４、３１４、４１４ トレイの注入チューブ
３１、３２ トレイ
３１１、３２１ トレイ３１、３２の送液ポート
４１、４２ トレイ
４１１、４２１ トレイ４１、４２の送液ポート

Claims (15)

1. 第１トレイと、
   前記第１トレイの下方に積層配置される第２トレイと、
   前記第１トレイの培養面に形成される、突出した開口部を有する第１送液ポートと、
   前記第２トレイの培養面に形成される、突出した開口部を有する第２送液ポートと、を備え、
   前記第１トレイにおける前記第１送液ポートが形成される位置と、前記第２トレイにおける前記第２送液ポートが形成される位置とが相異なる、
   ことを特徴とする積層型培養容器。
2. 請求項１記載の積層型培養容器であって、
   前記第２トレイの下方に積層配置される第３トレイと、前記第３トレイの培養面に形成される、突出した開口部を有する第３送液ポートと、を更に備え、
   前記第１トレイにおける前記第１送液ポートが形成される位置と、前記第３トレイにおける前記第３送液ポートが形成される位置が同一である、
   ことを特徴とする積層型培養容器。
3. 請求項１記載の積層型培養容器であって、
   最下層に積層された、送液ポートが形成されていない第４トレイを更に備える、
   ことを特徴とする積層型培養容器。
4. 請求項１記載の積層型培養容器であって、
   積層される前記第１トレイと前記第２トレイは同一の矩形である、
   ことを特徴とする積層型培養容器。
5. 請求項４記載の積層型培養容器であって、
   前記矩形の対角線上に前記第１送液ポート及び前記第２送液ポートが形成される、
   ことを特徴とする積層型培養容器。
6. 請求項５記載の積層型培養容器であって、
   前記矩形の角から対角線の中点までの長さを１とした場合、前記中点から略０．３から０．８の距離の位置に、前記第１送液ポート及び前記第２送液ポートが形成される、
   ことを特徴とする積層型培養容器。
7. 請求項５記載の積層型培養容器であって、
   前記第１送液ポートと前記第２送液ポートの前記開口部の高さが、前記矩形の対角線上の位置に応じて設定される、
   ことを特徴とする積層型培養容器。
8. 請求項４記載の積層型培養容器であって、
   前記矩形の対角線から等しい距離の位置に前記第１送液ポート及び前記第２送液ポートが形成される、
   ことを特徴とする積層型培養容器。
9. 積層配置される複数のトレイと、
   前記トレイ各々の培養面に形成される、開口部を有する送液ポートと、を備え、
   前記送液ポートの開口部は、前記トレイの培養面より高い位置に設定され、
   相隣接する前記トレイの前記送液ポートは、前記培養面の異なる位置に形成される、
   ことを特徴とする積層型培養容器。
10. 請求項９記載の積層型培養容器であって、
    前記複数のトレイは、順次積層された少なくとも第１、第２、第３トレイを含み、
    前記第１トレイと前記第３トレイにそれぞれ形成される前記送液ポートの位置が同一である、
    ことを特徴とする積層型培養容器。
11. 請求項９記載の積層型培養容器であって、
    最下層に積層された、送液ポートが形成されていない第４トレイを更に備える、
    ことを特徴とする積層型培養容器。
12. 請求項９記載の積層型培養容器であって、
    前記複数のトレイは、順次積層された少なくとも第１トレイ、第２トレイを含み、
    積層される前記第１トレイと前記第２トレイは同一の矩形である、
    ことを特徴とする積層型培養容器。
13. 請求項１２記載の積層型培養容器であって、
    前記矩形の対角線上に前記送液ポートが形成される、
    ことを特徴とする積層型培養容器。
14. 請求項１３記載の積層型培養容器であって、
    前記矩形の角から対角線の中点までの長さを１とした場合、前記中点から略０．３から０．８の距離の位置に、前記送液ポートが形成される、
    ことを特徴とする積層型培養容器。
15. 請求項１２記載の積層型培養容器であって、
    前記矩形の対角線から等しい距離の位置に前記送液ポートが形成される、
    ことを特徴とする積層型培養容器。

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