JP2017221166A - 細胞培養装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リザーバ容器側の培養液を培養皿側に供給する供給ポンプと、培養皿側の培養液を廃液容器側に排出する排出ポンプと、リザーバ容器と供給ポンプとの間、供給ポンプと培養皿との間、培養皿と排出ポンプとの間、排出ポンプと廃液容器との間の各流路F11〜F14,F21〜F24は、各流路を形成する流路溝がそれぞれ対向面に形成された弾性部材からなる流路上部プレート4a、流路中部プレート4b、及び流路下部プレート4cを分子結合技術による化学接合によって形成された流路プレートと、が一体化された流路一体プレートを設けている。
【選択図】図6
Description
図1は、本発明の実施の形態である細胞培養装置1の構成を示す分解斜視図である。また、図2は、図1に示した流路一体プレート3の(a)正面図、(b)平面図、(c)下面図である。図3は、図1に示した流路一体プレート3の右側面図である。図4は、流路プレート4の構成を示す斜視図である。図5は、流路プレート4の構成を示す平面図である。図6は、流路プレート4の構成を示す分解斜視図である。図7は、流路を流れる培養液の流れを示す説明図である。
図5〜図7に示すように、流路プレート4の内部には、複数の流路F11〜F14,F21〜F24が形成される。流路プレート4は、流路下部プレート4c、流路中部プレート4b、流路上部プレート4aを順次、重ねて分子接合技術によって接合されたものである。上段の流路F11〜F14は、対向面である、流路上部プレート4aの下面S11と流路中部プレート4bの上面S12の各面に形成された溝によって形成される。下段の流路F21〜F24は、対向面である、流路中部プレート4bの下面S21と流路下部プレート4cの上面S22の各面に形成された溝によって形成される。
図4,5に示すように、流路プレート4のポンプ部5側端部には、径の広い流路端部11〜18が形成されている。図8に示すように、この流路端部11〜18には、供給ポンプP1,P3及び排出ポンプP2,P4の吸引用のノズルn11,n15,n13,n17及び吐出用のノズルn12,n16,n14,n18が圧入されて嵌合する。ノズルn11〜n18及びポンプ部5は、ノズルn1〜n8と同様に、流路プレート4に比して弾性率が大きいプラスチック材料で形成されている。ポンプ部5がプラスチック材料で形成されているのでは、ある程度の剛性がなければ、ポンプ機能を発揮しないからである。ノズルn11〜n18の環状突起は流路内壁に食い込み、ノズルn11〜n18の抜けを確実に防止でき、接着剤等を用いずとも漏れのない接合となる。
なお、培養皿52,53側に形成されるノズルn6,n8は、図10に示すように、メニスカスリングR1内に配置されることが好ましい。このような配置にすると、培養皿52,53を傾ける機構を設けなくても、表面張力によって培養液を排出側周囲に集めることができ、培養皿52,53内の培養液を全て取り除くことができる。
なお、上述した実施の形態では、流路プレート4内に2段の流路群を形成するとともに、供給ポンプ及び排出ポンプの対を2段とする構成としていたが、それぞれ1段構成としてもよい。例えば、上段の供給ポンプP1及び排出ポンプP2を用いる場合には、下段の流路を形成しないので、流路下部プレート4cが削除された構成となる。この場合、培養皿52は用いられない。
流路プレート4にセンサ機能を持たせるためには、金属とプラスチックまたは樹脂との接合が必要であるが、上述した分子接合技術を用いると接着剤を用いなくても、プラスチックまたは樹脂に金属を直接接合したり、金属めっき等を直接接続することができる。この分子接合技術を用いて流路プレート4に金属を接合することにより、生体適合性を十分確保したまま、十分な接合強度を得ることができる。なお、金属は、金や白金などの生理的不活性金属であることが好ましい。そして、このような金属を用いて流路プレート4にパターニングしたセンサを得ることができる。
なお、流路一体プレート3は、例えば直径35mmの容器を縦横に2個ずつの配置を可能にする形状とすることができ、駆動源6を含めて、ANSI(American National Standards Institute)/SBS(the Society for Biomolecular Screening)規格サイズ以下とすることができる。このため、例えば、生きたままの細胞を観察するライブイメージャー等に搭載が可能となる。
2 ベースプレート
3 流路一体プレート
4 流路プレート
4a 流路上部プレート
4b 流路中部プレート
4c 流路下部プレート
5 ポンプ部
6 駆動源
11〜18 流路端部
21〜24 上部位置決め部
31〜34 底部位置決め部
41〜44 蓋位置決め部
51 リザーバ容器
52,53,53a〜53c 培養皿
54 廃液容器
60 細胞
61 センターウェル
62 蓋
101 アパチャーチューブ
102 アパチャー
103,104 電極
105 粒子
201 加熱専用ヒータ
202,203 感温抵抗線
F,F11〜F14,F11a〜F14a,F21〜F24,F21a〜F24a 流路
h1〜h4,h11〜h14 穴
n1〜n8,n11〜n18 ノズル
P1,P3 供給ポンプ
P2,P4 排出ポンプ
R1 メニスカスリング
S1,S2 接合面
S11,S21 下面
S12,S22 上面
Claims (11)
- 培養細胞を培養皿内に配置し、前記培養皿内に前記培養細胞の増殖あるいは維持に必要な液体をリザーバ容器から供給するとともに前記培養皿内の前記液体を廃液容器に排出して前記培養細胞を連続して培養する細胞培養装置であって、
前記リザーバ容器側の前記液体を前記培養皿側に供給する供給ポンプと、前記培養皿側の前記液体を前記廃液容器側に排出する排出ポンプと、前記リザーバ容器と前記供給ポンプとの間、前記供給ポンプと前記培養皿との間、前記培養皿と前記排出ポンプとの間、前記排出ポンプと前記廃液容器との間の各流路を該各流路を形成する流路溝がそれぞれ対向面に形成された弾性部材からなる流路上部プレート及び流路下部プレートを分子結合技術による化学接合によって形成された流路プレートと、前記供給ポンプ及び前記排出ポンプの吸引端ノズル及び吐出端ノズルと前記供給ポンプ側及び前記排出ポンプ側の各流路端部とを嵌合によって直接接合するとともに、各流路の前記リザーバ容器側、前記培養皿側、及び前記廃液容器側の各流路端に容器側ノズルを嵌合によって直接接合し、各流路と前記供給ポンプと前記排出ポンプとが一体化された流路一体プレートと、
前記リザーバ容器、前記培養皿、及び、前記廃液容器が配置されるベースプレートと、
を備え、前記流路一体プレートは、前記ベースプレート上部に対して着脱可能に配置されることを特徴とする細胞培養装置。 - 前記供給ポンプ及び前記排出ポンプは、前記流路上部プレート及び前記流路下部プレートの一側面で並列配置されることを特徴とする請求項1に記載の細胞培養装置。
- 前記流路一体プレートは、前記流路上部プレートと前記流路下部プレートとの間に流路中部プレートを設け、前記流路上部プレートと前記流路中部プレートとの間及び前記流路中部プレートと前記流路下部プレートとの間にそれぞれ上部流路と下部流路とを形成し、上部流路及び下部流路に対応して並列配置された2段の前記供給ポンプ及び前記排出ポンプを設け、前記上部流路と前記下部流路とに対応する2つの培養皿で前記培養細胞を連続して培養することを特徴とする請求項2に記載の細胞培養装置。
- 少なくとも前記液体が接する面を形成する部材は生体適合性材料で形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の細胞培養装置。
- 前記生体適合性材料は、シリコンゴムまたはポリプロピレンであることを特徴とする請求項4に記載の細胞培養装置。
- 前記流路プレートは、シリコンゴムまたはポリプロピレンで形成され、
前記供給ポンプ、前記排出ポンプ、前記吸引端ノズル、前記吐出端ノズル、及び前記容器側ノズルは、前記流路プレートに比して大きい弾性率をもつプラスチックで形成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の細胞培養装置。 - 前記ベースプレートには、前記リザーバ容器、前記培養皿、及び、前記廃液容器の各底部を位置決めする底部位置決め部が形成され、
前記流路プレートの下部には前記リザーバ容器、前記培養皿、及び、前記廃液容器の各上部を位置決めする上部位置決め部が形成され、
前記流路プレートの上部には、前記リザーバ容器、前記培養皿、及び、前記廃液容器に対応する各蓋が位置決めされる蓋位置決め部が形成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の細胞培養装置。 - 前記ベースプレートには、前記供給ポンプ及び前記排出ポンプを駆動する駆動源が配置され、前記駆動源の回転軸は前記供給ポンプ及び前記排出ポンプの回転軸に一致する位置に配置されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の細胞培養装置。
- 前記駆動源の回転軸の端部は、前記供給ポンプ及び前記排出ポンプの回転軸の溝に係合する回り止め部を備え、前記回り止め部は、前記駆動源の回転軸の回転に伴って軸方向に上下動して前記供給ポンプ及び前記排出ポンプの回転軸に結合することを特徴とする請求項8に記載の細胞培養装置。
- 前記容器側ノズルは、前記リザーバ容器側、前記培養皿側、及び、前記廃液容器側に向けて延び、
少なくとも前記培養皿側から吸引する排出側の容器側ノズルは、前記培養皿に形成されるメニスカスリング内に配置されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の細胞培養装置。 - 前記流路一体プレートに生理的不活性金属をパターニングしたセンサを設けたことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の細胞培養装置。
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