JP2023026143A - 注液キャップおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、単純な構成でかつ合理的な注液キャップを実現することにある。【解決手段】 注液容器に装着して用いる注液キャップであって、注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、注液チューブの先端部にフランジ部が設けられている、前記注液キャップ。【選択図】 なし

Description

本発明は、注液キャップおよび方法に関する。

近年、損傷した組織等の修復のために、種々の細胞を移植する試みが行われている。例えば、狭心症、心筋梗塞などの虚血性心疾患により損傷した心筋組織の修復のために、胎児心筋細胞、骨格筋芽細胞、間葉系幹細胞、心臓幹細胞、ＥＳ細胞、心筋細胞等の利用が試みられている。このような試みの一環として、スキャフォールドを利用して形成した細胞構造物や、細胞をシート状に形成したシート状細胞培養物が開発されてきた。

これらの細胞培養物は、従来、細胞培養センター（CPC : Cell Processing Center）と呼ばれるクリーンルームにおいて専門の知識を有する作業者による手作業で製造されており、このような細胞培養物の製造費用および製造にかかる労力は大きく、その効率化が望まれている。そこで、これらの細胞の培養に関する作業を多関節型ロボットにより行う自動細胞培養装置が提案されている（特許文献１）。

上記のような自動培養において注液作業を迅速化するために、本発明者らは、注液容器に装着して用いるデバイスを提案した（特許文献２）。かかるデバイスは、注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体に設けられた第１貫通孔に嵌入可能な注液チューブと、蓋体に設けられた第２貫通孔に嵌入可能な吸気チューブとを含み、吸気チューブにチェックバルブを設けることで、注液容器の外側からの空気は通すが、注液容器の内側からの液体は通さないように構成されている

国際公開２０１６／１０４６６６ 国際公開２０１９／２３０９２２

本発明者らは、注液作業を迅速化するための手段を開発するにあたり、注液作業を繰り返す際に、注液量が不安定になる、液だれが発生するなどの問題に直面した。したがって、本発明の目的は、そのような問題を解決し、単純な構成でかつ合理的な注液キャップを実現することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を進める中で、注液量が不安定になるのは、吸気チューブ内に液体が入り込む（目詰まり）ことや、チェックバルブの挙動が不安定になることなどが原因であることに着眼した。また、液だれが発生するのは、注液チューブ内に液体が入り込む（目詰まり）ことや、注液チューブの先端部に液体が付着することなどが原因であることに着眼した。

すなわち本発明は、以下に関する。
［１］注液容器に装着して用いる注液キャップであって、注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、吸気チューブの流路内に段差部が設けられている、前記注液キャップ。
［２］吸気チューブの吸気孔の内径が、吸気チューブの内径より小さい、［１］に記載の注液キャップ。
［３］吸気チューブの吸気孔の内径が、好ましくは０．５ｍｍ～３．０ｍｍ、より好ましくは１．０ｍｍ～２．０ｍｍ、さらに好ましくは１．１ｍｍ～１．６ｍｍ、最も好ましくは１．２ｍｍ～１．４ｍｍである、［１］または［２］に記載の注液キャップ。
［４］吸気チューブの内径が、好ましくは２．０ｍｍ～１０．０ｍｍ、より好ましくは２．０ｍｍ～７．０ｍｍ、さらに好ましくは２．０ｍｍ～４．０ｍｍである、［１］～［３］のいずれか一項に記載の注液キャップ。
［５］蓋体から延伸する吸気チューブの長さが、好ましくは５～１００ｍｍ、より好ましくは１０～５０ｍｍ、さらに好ましくは１０～２０ｍｍである、［１］～［４］のいずれか一項に記載の注液キャップ。

［６］吸気チューブを蓋体から下方に延伸する延長チューブをさらに含む、［１］～［５］のいずれか一項に記載の注液キャップ。
［７］延長チューブの内径が、好ましくは２．０ｍｍ～１０．０ｍｍ、より好ましくは２．０ｍｍ～７．０ｍｍ、さらに好ましくは２．０ｍｍ～４．０ｍｍである、［１］～［６］のいずれか一項に記載の注液キャップ。
［８］延長チューブの長さが、好ましくは５～１００ｍｍ、より好ましくは１０～５０ｍｍ、さらに好ましくは１５～３０ｍｍである、［１］～［７］のいずれか一項に記載の注液キャップ。
［９］液体の注液を行うための方法であって、（ａ）液体を収容した注液容器を用意するステップ、（ｂ）注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、吸気チューブの流路内に段差部が設けられている、注液キャップを注液容器に装着するステップ、（ｃ）注液容器を下方へ傾斜させて、注液チューブを介して液体を注液するステップ、および（ｄ）注液容器の下向への傾斜を解除して、注液を終了するステップを含む、前記方法。
［１０］注液容器の傾斜が、注液容器を所定の軸周りに回転させることにより行われる、［９］に記載の方法。
［１１］ステップ（ｃ）およびステップ（ｄ）を繰り返して、複数回の注液作業を連続的におこなうステップ（ｅ）をさらに含む、［９］または［１０］に記載の方法。
［１２］（ｆ）注液時間から注液量を判定するステップをさらに含む、［９］～［１１］のいずれか一項に記載の方法。
［１３］注液キャップが、吸気チューブを蓋体から下方に延伸する延長チューブをさらに含む、［９］～［１２］のいずれか一稿に記載の方法。
［１４］注液容器に装着して用いる注液キャップであって、注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、注液チューブの先端部にフランジ部が設けられている、前記注液キャップ。
［１５］注液チューブの本体部の内径が、好ましくは６．０～１２．０ｍｍ、より好ましくは８．０～１０．０ｍｍである、［１４］に記載の注液キャップ。
［１６］吸気孔の内径と、注液孔の内径との比率が、好ましくは１．０：２．８～１．０：３．２、より好ましくは、１．０：２．９～１．０：３．１である、［１４］または［１５］に記載の注液キャップ。
［１７］フランジ部の外径が、好ましくは８．０～１２．０ｍｍ、より好ましくは９．０～１０．０ｍｍである、［１４］～［１６］のいずれか一項に記載の注液キャップ。
［１８］注液容器に装着して用いる注液キャップであって、注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、注液チューブの本体部の内径が、好ましくは６．０～１２．０ｍｍ、より好ましくは８．０～１０．０ｍｍである、前記注液キャップ。
［１９］液体の注液を行うための方法であって、（ａ）液体を収容した注液容器を用意するステップ、（ｂ）注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、注液チューブの先端部にフランジ部が設けられている、注液キャップを注液容器に装着するステップ、（ｃ）注液容器を下方へ傾斜させて、注液チューブを介して液体を注液するステップ、および（ｄ）注液容器の下向への傾斜を解除して、注液を終了するステップを含む、前記方法。
［２０］液体の注液を行うための方法であって、（ａ）液体を収容した注液容器を用意するステップ、（ｂ）注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、注液チューブの本体部の内径が好ましくは６．０～１２．０ｍｍ、より好ましくは８．０～１０．０ｍｍである、注液キャップを注液容器に装着するステップ、（ｃ）注液容器を下方へ傾斜させて、注液チューブを介して液体を注液するステップ、および（ｄ）注液容器の下向への傾斜を解除して、注液を終了するステップを含む、前記方法。

本発明によれば、注液量が不安定になることを防止することができ、効率よく迅速で精度の高い連続的な注液作業が可能である。また、チェックバルブを使用しない単純な構造を有するため、安価に製造することができる。
本発明によれば、収容容器に対して正確に照準を合わせて注液作業を行うことができ、液だれの発生を最小限に抑えることができるため、クリーンルームなどにおける細胞培養物の製造に適している。さらに、注液速度を速くすることで吸気チューブの目詰まりをより確実に抑えることができる。
本発明によれば、注液チューブ内での液体の目詰まりや、先端部への液体の付着を最小限にし、液だれの発生を最小限に抑えることができるため、クリーンルームなどにおける細胞培養物の製造に適している。

図１は、本発明の第１実施態様にかかる注液キャップ１の概略図を示す。 図２は、図１の注液キャップ１を使用した注液作業を説明する模式図を示す。 図３は、注液キャップ１の変形例の概略図を示す。 図４は、本発明の第２実施態様にかかる注液キャップ１’の概略図を示す。 図５は、図４の注液キャップ１’を使用した注液作業を説明する模式図を示す。 図６は、図５の注液原理を説明する模式図を示す。 図７は、本発明の第３実施態様にかかる注液キャップ１’’の概略図を示す。

本発明における液体を構成する成分は、例えば、水、生理食塩水、生理緩衝液（例えば、ＨＢＳＳ、ＰＢＳ、ＥＢＳＳ、Ｈｅｐｅｓ、重炭酸ナトリウム等）、培地（例えば、ＤＭＥＭ（ＤＭＥ）、ＭＥＭ、Ｆ１２、ＤＭＥＭ／Ｆ１２、ＲＰＭＩ１６４０、ＭＣＤＢ、Ｌ１５、ＳｋＢＭ、ＲＩＴＣ８０－７、ＩＭＤＭ等）、糖液（スクロース溶液、Ｆｉｃｏｌｌ－ｐａｑｕｅ（登録商標）ＰＬＵＳ等）、海水、血清含有溶液、レノグラフィン（登録商標）溶液、メトリザミド溶液、メグルミン溶液、グリセリン、エチレングリコール、アンモニア、ベンゼン、トルエン、アセトン、エチルアルコール、ベンゾール、オイル、ミネラルオイル、動物脂、植物油、オリーブ油、コロイド溶液、流動パラフィン、テレピン油、アマニ油、ヒマシ油などが挙げられる。

本発明における収容容器は、とくに限定されないが、例えば、細胞培養容器、接着細胞用の細胞培養フラスコ、浮遊細胞用の細胞培養フラスコなどが挙げられる。細胞培養フラスコとは、略矩形の本体部分を有し、本体部分の平坦な面の少なくとも１つに細胞培養に必要となる表面処理が施されており、細胞培養面を下にして複数個重ねることで、多段培養が可能な容器をいう。
本発明における注液容器は、収容容器に注液する培地などを収容できる容器であれば、とくに限定されないが、例えば、シェイカーフラスコ、三角フラスコ、ローラーボトル、注液ボトル、ビーカー、培地瓶、角型培地瓶、滅菌瓶、滅菌ボトルなどが挙げられる。

本発明におけるロボットは、とくに限定されないが、例えば、直動・回転装置、マニピュレータ、多関節ロボットなどが挙げられる。多関節ロボットとしては、２軸多関節ロボット、３軸多関節ロボット、４軸多関節ロボット、５軸多関節ロボット、６軸多関節ロボット、７軸多関節ロボットなどが挙げられる。

本発明において「所定の軸」とは、注液容器を回転する際の回転中心となる軸をいい、注液容器が一般的な縦長の容器の場合は、所定の軸は容器の長軸に垂直な軸として設定される。
本発明において「ＴＣＰ」とは、ツールセンターポイント（Tool Center Point）をいい、ロボット先端部に位置するツール、グリッパ、作業対象物などの制御対象物の位置、姿勢を表現するための座標系をいう。ＴＣＰは、例えば、エンドエフェクタ（グリッパ、ツールなど）や作業対象物（フラスコ、ボトルなど）などの任意の位置、姿勢（動作、制御に都合の良い位置、姿勢）に設定でき、６軸多関節ロボットであれば、通常、ロボット第６軸の座標系に対して定義する。

本発明において、「所定の軸周りに回転させる」とは、対象物を所定の軸を中心に回転させることをいう。例えば、所定の軸を注液容器の開口部の一端に設定した場合は、かかる一端を中心にした回転動作だけで、注液容器内の液体の排出を行うことができる。また、例えば、所定の軸を注液容器の中心（重心）に設定した場合であっても、注液容器の中心軸まわりの回転動作と、円弧軌道の並進動作とを組み合わせて、上記のように注液容器の開口部の一端を中心に注液容器を回転させることもできる。

また、例えば、ロボットが、多関節ロボットである場合は、所定の軸と、ＴＣＰとを対応させることで、ロボット制御を効率化することができる。ロボットが、例えば６軸多関節ロボットである場合は、第６軸の回転軸と、ＴＣＰの回転軸とを平行にすることで、第６軸の回転動作と、第１～５軸の少しの動作で、上記のように注液容器を回転させることができ、さらに、第６軸の回転軸と、ＴＣＰの回転軸とを一致させた場合は、第６軸の回転動作だけで上記のように注液容器を回転させることができる。

本発明における細胞の例としては、限定されずに、接着細胞（付着性細胞）を含む。接着細胞は、例えば、接着性の体細胞（例えば、心筋細胞、筋芽細胞、線維芽細胞、上皮細胞、内皮細胞、肝細胞、膵細胞、腎細胞、副腎細胞、歯根膜細胞、歯肉細胞、骨膜細胞、皮膚細胞、滑膜細胞、軟骨細胞など）および幹細胞（例えば、間葉系幹細胞、心臓幹細胞などの組織幹細胞、胚性幹細胞、ｉＰＳ（induced pluripotent stem）細胞などの多能性幹細胞等）などを含む。体細胞は、幹細胞、特にｉＰＳ細胞から分化させたものであってもよい。シート状細胞培養物を形成し得る細胞の非限定例としては、例えば、筋芽細胞（例えば、骨格筋芽細胞など）、間葉系幹細胞（例えば、骨髄、脂肪組織、末梢血、皮膚、毛根、筋組織、子宮内膜、胎盤、臍帯血由来のものなど）、心筋細胞、線維芽細胞、心臓幹細胞、胚性幹細胞、ｉＰＳ細胞、滑膜細胞、軟骨細胞、上皮細胞（例えば、口腔粘膜上皮細胞、網膜色素上皮細胞、鼻粘膜上皮細胞など）、内皮細胞（例えば、血管内皮細胞など）、肝細胞（例えば、肝実質細胞など）、膵細胞（例えば、膵島細胞など）、腎細胞、副腎細胞、歯根膜細胞、歯肉細胞、骨膜細胞、皮膚細胞等が挙げられる。本発明においては、単層の細胞培養物を形成するもの、例えば、筋芽細胞または心筋細胞などが好ましく、とくに好ましくは骨格筋芽細胞またはｉＰＳ細胞由来の心筋細胞である。

以下、本発明の好適な実施態様について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
〔第１実施態様〕
本発明の一側面は、注液容器に装着して用いる注液キャップであって、注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、吸気チューブの流路に段差部が設けられている、前記注液キャップに関する。

まず、本発明の第１実施態様について説明する。
図１は本発明の第１実施態様にかかる注液キャップ１の概略図、図２は、図１の注液キャップ１を使用した注液作業を説明する模式図、図３は、注液キャップ１の変形例の概略図を示す。本実施態様において、液体Ｌは、培地であり、注液容器５は、培地を収容する注液ボトルであり、収容容器６は、細胞培養フラスコであり、注液作業は、クリーンルーム内で行われるものとして説明する。
なお、本願における各図において、説明を容易とするため、各部材の大きさは、適宜強調されており、図示の各部材は、実際の大きさを示すものではない。

図１および図２に示すように、本発明の第１実施態様に係る注液キャップ１は、液体Ｌ（培地）を収容した注液容器５の首部５２に着脱自在に装着可能な蓋体２と、蓋体２の天板部２０に設けられた第１貫通孔２１と連通して上方に延伸する注液チューブ３と、天板部２０に設けられた第２貫通孔２２と連通して上方に延伸する吸気チューブ４とを含む。吸気チューブ４は、第２貫通孔２２から上方に延伸する本体部４３と、本体部４３の先端部に設けられた吸気孔４２とを含む。吸気孔４２の内径は本体部４３の内径より小さく、これにより吸気チューブ４の流路内に段差部４１が形成されている。すなわち、段差部４１とは、吸気チューブ４の内径が長軸方向において急峻に変化する部分をいう。

注液チューブ３の先端部は、注液容器５を傾ける側がより長くなるように縦軸に対して斜めにカットされており、液だれの発生を最小限に抑えるように構成されている。また、先端を斜めにカットすることで、注液後に先端に膜が形成されるなどの問題を最小限に抑えることができる。天板部２０は、注液容器５の開口部を覆うことができる円盤状であり、その周縁部から垂下する筒状スカート壁２３を有する。筒状スカート壁２３の内周面には内ネジが設けられている。注液容器５は、液体Ｌを収容する有底筒状の本体部５１と、本体部５１の外径より小さな外径を有する首部５２とを含み、首部５２の先端部には開口部が設けられている。首部５２の外周面に設けられた外ネジ（図示せず）は、筒状スカート壁２３の内ネジと螺合させることができ、これにより、注液キャップ１を注液容器５に螺着させて密閉することができる。

注液チューブ３は、蓋体２からの長さを、特に限定されないが、好ましくは５～１００ｍｍ、より好ましくは１０～８０ｍｍ、さらに好ましくは２０～５０ｍｍとすることができる。また、内径は、好ましくは１～１０ｍｍ、より好ましくは３～５ｍｍとすることができる。注液チューブ３の単位時間当たりの流量は、１．０ｍｌ／ｓ～２０ｍｌ／ｓ、好ましくは２．０ｍｌ／ｓ～１５ｍｌ／ｓ、さらに好ましくは２．５ｍｌ／ｓ～１０．３ｍｌ／ｓとすることができる。注液チューブ３の内径と流量との組み合わせは、内径が３ｍｍ～５ｍｍの範囲のとき、流量が２．０ｍｌ／ｓ～１０．０ｍｌ／ｓの範囲となるように設定することができる。さらに、内径の断面積に流量が比例すると仮定したら、内径が６ｍｍ～１０ｍｍの範囲のとき、流量が約１５ｍｌ／ｓ～４０ｍｌ／ｓの範囲となるように設定することができる。注液チューブ３の長さ、内径、流量は、単位時間当たりの流量が一定になる限り、自由に選択および組み合わせることができる。

吸気チューブ４は、蓋体２から延伸する長さを、特に限定されないが、好ましくは５～１００ｍｍ、より好ましくは１０～５０ｍｍ、さらに好ましくは１０～２０ｍｍとすることができる。吸気チューブ４（本体部４３）の内径は、好ましくは２．０ｍｍ～１０．０ｍｍ、より好ましくは２．０ｍｍ～７．０ｍｍ、さらに好ましくは２．０ｍｍ～４．０ｍｍとすることができる。吸気孔４２の内径は、好ましくは０．５ｍｍ～３．０ｍｍ、より好ましくは１．０～２．０ｍｍ、さらに好ましくは１．１ｍｍ～１．６ｍｍ、最も好ましくは１．２ｍｍ～１．４ｍｍとすることができる。蓋体２、注液チューブ３および吸気チューブ４は、射出成型などにより一体成型することができる。一体成型の場合、抜き勾配を形成するために、本体部４３および吸気孔４２の内径は緩やかなテーパー状にすることができる。

図２Ａに示すように、注液キャップ１を使用する際は、液体Ｌを収容した注液容器５に注液キャップ１を取り付けて下方に傾斜させ、収容容器６に対して注液を行う。注液容器５を下方に傾斜させるとは、通常は作業台に対して垂直に配置されている注液容器５を傾斜させて水平にした状態から、さらに傾斜させて（すなわち、回転させて）、注液キャップ１が注液容器５より下側になるように配置することを意味する。このように下方に傾斜させると、注液チューブ３および吸気チューブ４の基端が共に液体Ｌに覆われることになるが、図２Ａに示されるように、注液チューブ３が吸気チューブ４よりも下側になるように傾けることで、注液チューブ３からの液体Ｌの排出が先に促され、かかる液体Ｌの排出のために吸気チューブ４からの吸気が促される。これにより、注液作業中に吸気チューブ４では常に吸気が起こり、吸気孔４２から液体Ｌが漏出するなどの問題を最小限に抑えることができる。

液体Ｌを注液する収容容器６の配置は、様々な形を取ることができる。例えば、収容容器６が細胞培養フラスコである場合、図２Ａに示すように、主面６１、６２が、回転軸に平行になるように配置することが好ましい。また、収容容器６を傾斜した土台Ｓなどに設置して、注液チューブ３から排出された液体Ｌが収容容器６の傾斜面に沿って緩やかに流れ込むようにすることが好ましい。これにより、細胞の培養を阻害する恐れのある培地の泡立ちが最小限に抑えられる。また、図２Ａに示すように、主面６１、６２の内、主面６１（培養面）が主面６２の上側になるように配置することで、液体Ｌが直接的に主面６１（培養面）に当たり、細胞の培養を阻害するような問題を最小限に抑えることができる。

また、図２Ｂに示すように、吸気チューブ４（本体部４３）の内側に一定の容積を有する空気Ａ溜まり（空間）が形成され、かかる空気Ａ溜まりの浮力が液体Ｌの圧力を押し返す。さらに、吸気チューブ４の先端部が小さな吸気孔４２を有する蓋で覆われた形になっているため、空気Ａの逃げ場がなくなり、液体Ｌの圧力に抗し続けることができる。そして、注液が行われている間は、吸気孔４２から常に外気が入り込み、空気Ａが押し出されて連続的な泡となるため、液体Ｌの圧力に抗し続けることができる。このように、吸気チューブ４の流路内に段差部４１を設け、内径の大きな空気溜まり空間（本体部４３の内側）と、内径の小さな吸気量の制限を行う部分（吸気孔４２）とを構成することで、単位時間当たりの吸気量を一定に維持しながら、液体Ｌが吸気チューブ４に入り込む可能性を最小限に抑えることができる。

注液キャップ１の変形例として、図３に示すように、吸気チューブ４の吸気孔４２の部分を上方に延伸することで、吸気孔４２と蓋体２との距離をさらに長くすることもできる。これにより、仮に液体Ｌが吸気チューブ４に入り込んだ場合でも、液体Ｌが吸気孔４２に到達するまで時間がかかり、この間にさらなる注液動作を行うことで吸気チューブ４に外気を取り込み、入り込んだ液体Ｌを押し戻すことができる。吸気孔４２（上側）の内径は、吸気孔４２（下側）の内径と同じかまたは小さく構成することができる。

注液チューブ３から液体Ｌが排出されることで注液容器５内に流入する空気の量は、細径の吸気孔４２により制限されて一定となる。また、空気Ａは注液容器５内で連続的な気泡となり、単位時間当たりの吸気量が一定になると、単位時間当たりの注液量も一定になる。この場合、注液作業における注液時間と注液量とが比例するため、注液量と注液に要する時間との関係を事前に測定しておき、測定結果に基づいて注液時間から注液量を判定することで、精度の高い注液作業を行うこともできる。注液容器５内に連続的な気泡をより長時間発生させ続けるために、吸気チューブ４は蓋体２の下方側、すなわち、注液容器５内には延伸しないように構成することもできる。

収容容器６内の注液量が所定量に達すると、注液容器５の傾斜を解除（例えば、注液容器５を水平状態にする、そこからさらに上方に傾斜させる、そこからさらに垂直配置に戻すなど（すなわち、逆回転））し、液体Ｌを蓋体２の反対側に移動させることで、液体Ｌの注液を終了する。そして、注液容器５の下方への傾斜およびその解除を繰り返すことで、複数回の注液作業を間断なく連続的におこなうことができる。吸気チューブ４の基端側（第２貫通孔２２）の内径が小さい場合、蓋体２から液体Ｌを移動させる際に、空気Ａの浮力が液体Ｌの圧力に抗することができず、吸気チューブ４の基端側（第２貫通孔２２）を覆っていた液体Ｌが膜を形成し、目詰まりを起こすことがあったが、本発明の吸気チューブ４（本体部４３）は、ある程度の大きな内径（すなわち、大きな開口面積）を有するため、膜が形成され難く、目詰まりの発生を最小限に抑えることができる。

注液容器５の傾斜は、ロボットにより注液容器５を所定の軸周りに回転させることにより行うこともできる。例えば、かかる所定の軸を注液容器５に取り付けた注液チューブ３の先端に設定し、回転装置などを使用して軸周りに回転（傾斜）させるだけで、連続的な注液作業を自動で行うこともできる。そして、収容容器６への所望の注液量とその注液に要する注液時間とを予め測定しておき、測定された注液時間をロボットのメモリに記憶させ、プログラムにより注液容器５の傾斜動作およびその解除動作を繰り返させるだけで、精度の高い注液作業を自動化することもできる。また、所定の軸と、ＴＣＰとを対応させ、６軸多関節ロボットの第６軸の回転軸と、ＴＣＰの回転軸とを一致させ、第６軸の回転動作だけで上記のような注液容器５の回転（傾斜）を行うこともできる。

従来、例えば、７５ｍｌの培地を培養フラスコに注液する場合、注液ボトルにピペットを挿入して培地を吸引し、７５ｍｌの分量を目視で確認した上で、ピペットを移動して培養フラスコに注液するという煩雑な作業を繰り返す必要があった。一方で、本発明を用いることで、例えば、４８０ｍｌ程度の培地を収容した注液容器５に注液キャップ１を取り付け、事前に測定した７５ｍｌの注液に要する時間分だけ注液動作を行い、これを６つの別々の収容容器６を交換しながら連続的（６回分）に行うことができる。これにより、従来の煩雑な作業を、注液容器５の傾斜動作を繰り返すという単純な作業に置き換えることができ、ピペットの操作、移動、分量の目視確認などが不要になり、注液作業に係る時間を大幅に短縮することができる。

また、従来、ピペットを使用する場合、培地の吸引と排出が１つの流路を介して行われていたため、誤操作などにより液だれが発生していた。一方で、本発明を用いることで、培地の吸引作業が不要になり、培地の排出と、空気の吸気が別々の流路で行われるため、液だれの発生を最小限に抑えることができる。さらに、本発明を用いることで、培地の注液がチューブを介して行われるため、培地の注液方向や注液範囲が、チューブの突出方向や口径によって制限される。これにより、注液の照準の精度が向上し、細胞培養フラスコの首部６３のような、小さな開口部を有する収容容器６に対して正確に照準を合わせて注液作業を行うことができ、液だれの発生を最小限に抑えることができる。

以上、本発明によれば、注液量が不安定になることを防止することができ、効率よく迅速で精度の高い連続的な注液作業が可能である。また、チェックバルブを使用しない単純な構造を有するため、安価に製造することができる。
また、本発明によれば、収容容器に対して正確に照準を合わせて注液作業を行うことができ、液だれの発生を最小限に抑えることができるため、クリーンルームなどにおける細胞培養物の製造に適している。

〔第２実施態様〕
次に、本発明の第２実施態様について説明する。
図４は、本発明の第２実施態様にかかる注液キャップ１’の概略図、図５は、図４の注液キャップ１’を使用した注液作業を説明する模式図、図６は、図５の注液原理を説明する模式図を示す。

図４に示すように、本発明の第２実施態様にかかる注液キャップ１’は、蓋体２と、蓋体２の天板部２０に設けられた第１貫通孔２１と連通して上方に延伸する注液チューブ３と、天板部２０に設けられた第２貫通孔２２と連通して上方に延伸する吸気チューブ４とを含む。吸気チューブ４は、第２貫通孔２２から上方に延伸する本体部４３と、本体部４３の先端部に設けられた吸気孔４２とを含む。吸気孔４２の内径は本体部４３の内径より小さく、これにより吸気チューブ４の流路内に段差部４１が形成されている。本実施態様において、注液キャップ１’は、第２貫通孔２２と連通して下方に延伸する延長チューブ４４をさらに含む（図４Ｂ）。すなわち、吸気チューブ４は、蓋体から下方に延長チューブ４４を介して延伸している。

延長チューブ４４は、蓋体２から延伸する長さを、特に限定されないが、好ましくは５～１００ｍｍ、より好ましくは１０～５０ｍｍ、さらに好ましくは１５～３０ｍｍとすることができる。延長チューブ４４の内径は、好ましくは２．０ｍｍ～１０．０ｍｍ、より好ましくは２．０ｍｍ～７．０ｍｍ、さらに好ましくは２．０ｍｍ～４．０ｍｍとすることができる。延長チューブ４４は、射出成型などにより本体部４３と一体成型することができる。また、蓋体２の内面に第２貫通孔２２を取り囲むように環状の溝を設け、かかる環状の溝に延長チューブ４４を差し込むことで、吸気チューブ４を下方に延伸させてもよい。

図５Ａは、第１実施態様にかかる注液キャップ１を、図５Ｂは、第２実施態様にかかる注液キャップ１’をそれぞれ液体Ｌを収容した注液容器５に取り付けて、同じ角度で傾斜（回転）させた場合を示す。図５Ａに示されるように、注液チューブ３が吸気チューブ４よりも下側になるように傾けることで、注液チューブ３からの液体Ｌの排出が先に促され、かかる液体Ｌの排出のために吸気チューブ４からの吸気が促される。これにより、注液作業中に吸気チューブ４では常に吸気が起こり、吸気孔４２から液体Ｌが漏出するなどの問題を最小限に抑えることができる。

すなわち、図５Ａにおいては、注液容器５内の液体Ｌは、先ず注液チューブ３の基端部（第１貫通孔２１）に到達し、さらに傾斜させると、液面Ｌは、吸気チューブ４の基端部（第２貫通孔２２）に到達する。一方で、図５Ｂに示されるように、吸気チューブ４が下方に延伸（延長）されている場合、同じ角度で傾斜させると、液体Ｌは吸気チューブ４の基端部（延長チューブ４４の基端部）には到達しない。すなわち、吸気チューブ４を下方（注液容器５方向）に延伸させることで、液体Ｌが吸気チューブ４に到達する時間を遅らせることができる。これにより、液体Ｌの注液チューブ３からの排出速度（吸気チューブ４からの吸気速度）がある程度速くなった段階で、液体Ｌが吸気チューブ４に到達するため、吸気チューブ４の目詰まりをより確実に抑えることができる。

図６は、図５の注液原理を説明する模式図を示す。ベルヌーイの定理を適用して、注液チューブ３からの排出速度（流速）ｖは、チューブ３の先端部と吸気チューブ４の基端部との高さの差ｈ（すなわち、流線）を用いて計算することができる。第１実施態様にかかる注液キャップ１を使用した場合の流速ｖ１（図５Ａ）、第２実施態様にかかる注液キャップ１’を使用した場合の流速ｖ２（図５Ｂ）は、次式で与えられる。

ここで、図５Ａおよび図５Ｂから明らかなように、ｈ’＜ｈ’’であるから、ｖ１＜ｖ２となる。すなわち、注液キャップ１’を使用した場合は、流速が速くなるため、吸気チューブ４の目詰まりをより確実に抑えることができる。一方で、注液キャップ１を使用して流速がより遅くなる場合でも、一定量の液体Ｌをゆっくりと注液することができるため、小容量の培養フラスコなどを使用する場合に、液体Ｌを入れ過ぎることがなく有利である。注液において液体Ｌの液面が吸気チューブ４に到達するまで（連続的な気泡が発生し続けるまで）、流速は一定であるため、延長チューブ４４の長さは、例えば、注液容器５の首部５２の長さより短く設定することで、一定の流速をより長い時間保つことができる。

以上、本発明によれば、注液量が不安定になることを防止することができ、効率よく迅速で精度の高い連続的な注液作業が可能である。また、チェックバルブを使用しない単純な構造を有するため、安価に製造することができる。
また、本発明によれば、収容容器に対して正確に照準を合わせて注液作業を行うことができ、液だれの発生を最小限に抑えることができるため、クリーンルームなどにおける細胞培養物の製造に適している。さらに、注液速度を速くすることで吸気チューブの目詰まりをより確実に抑えることができる。

本発明に係る注液キャップについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明においては、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成を付加することもできる。

〔第３実施態様〕
次に、本発明の第３実施態様について説明する。
図７は、本発明の第３実施態様にかかる注液キャップ１’’の概略図を示す。図７に示すように、本発明の第３実施態様にかかる注液キャップ１’’において、注液チューブ３は、その基端部である第１貫通孔２１から上方に延伸する本体部３３と、本体部３３の先端部に設けられた注液孔３２と、注液孔３２の半径方向に延伸するフランジ部３１とを含む。

注液チューブ３の本体部３３の内径は、好ましくは６．０～１２．０ｍｍ、より好ましくは８．０～１０．０ｍｍとすることができる。すなわち、注液作業を繰り返すと、本体部３３内に液溜まりが発生し、注液容器５の内圧が温度変化などにより高まると、液溜まりが注液孔３２に向けて上昇して液だれが発生する場合がある。したがって、本体部３３の内径をより太径にすることにより、本体部３３内に液溜まりが発生した場合であっても、かかる液体が太径の本体部３３内で拡がって薄い膜状になり、上昇中に破裂するなどしてその形状維持が難しくなくなるため、目詰まりや液だれを防止することができる。

吸気孔４２の内径と、注液孔３２の内径との比率は、好ましくは１．０：２．８～１．０：３．２、より好ましくは、１．０：２．９～１．０：３．１とすることができる。すなわち、吸気孔４２の内径に対して、注液孔３２の内径が大き過ぎると、注液孔３２において液体の排出と気体の吸気が同時に発生してしまうため、吸気孔４２からの吸気および注液孔３２からの注液が独立して起こるように、吸気孔４２の内径と、注液孔３２の内径との比率を設定しておくことが好ましい。

注液孔３２の内径は、好ましくは３．５～５．０ｍｍ、より好ましくは４．０～４．４ｍｍとすることができる。フランジ部３１の外径は、好ましくは８．０～１２．０ｍｍ、より好ましくは９．０～１０．０ｍｍ、フランジ部３１の厚みは、好ましくは０．５～２．０ｍｍ、より好ましくは０．８～１．０ｍｍとすることができる。すなわち、フランジ部３１の外径や厚みが小さ過ぎると、液体がフランジ部３１を簡単に乗り越え、フランジ部３１の側面に付着して液だれが発生することを防ぐため、フランジ部３１の外径や厚みを設定しておくことが好ましい。また、図７に示されるように、本体部３３に対してフランジ部３１が十分に突出するように、本体部３３とフランジ部３１との間を縮径させることが好ましい。

以上、本発明によれば、注液チューブ内での液体の目詰まりや、先端部への液体の付着を最小限にし、液だれの発生を最小限に抑えることができるため、クリーンルームなどにおける細胞培養物の製造に適している。

実施例１
注液キャップ１を注液容器５に取り付けて、注液作業を実施した。吸気チューブ４（本体部４３）の内径を３．０ｍｍに設定し、注液キャップ１の吸気孔４２の内径を変え（０．８ｍｍ～１．７ｍｍ）、液体Ｌとして培地を使用した場合、液体Ｌとして水を使用した場合において注液作業を行い、吸気チューブ４の吸気孔４２からの漏出、すなわち、吸気チューブ４の目詰まりが発生しているかどうかを確認した。表１に示されるように、培地を使用した場合は、吸気孔４２の内径が１．２ｍｍ～１．４ｍｍの時に、漏出は発生しなかった。また、水を使用した場合は、吸気孔４２の内径が１．１ｍｍ～１．６ｍｍの時に、漏出は発生しなかった。

実施例２
注液キャップ１’’を注液容器５に取り付けて、注液作業を実施した。注液チューブ３は、本体部３３の内径を９．０ｍｍ、注液孔３２の内径を４．２ｍｍとし、注液孔３２と吸気孔４２の内径比を３：１に設定した。またフランジ部３１は、外径を９．０ｍｍ、厚みを１．０ｍｍに設定し、１０００ｍＬの培地が入ったボトルから７５ｍＬの注液を１３回行った（７５ｍＬ×１３回＝９７５ｍＬ）。試験中に液だれが発生した時点で、ＮＧとした。液だれ発生、あるいは１３回の注液完了後は、注液キャップを水洗いして、再び試験実施し、これを２回行った。表２に示されるように、フランジ無しの場合は、１回目、２回目とも液だれが発生したが、フランジ有りの場合は、１回目、２回目とも液だれは発生しなかった。

１ 注液キャップ
２ 蓋体
２１ 第１貫通孔
２２ 第２貫通孔
２３ 筒状スカート壁
３ 注液チューブ
３１ フランジ部
３２ 注液孔
３３ 本体部
４ 吸気チューブ
４１ 段差部
４２ 吸気孔
４３ 本体部
４４ 延長チューブ
５ 注液容器
５１ 本体部
５２ 首部
６ 収容容器
６１ 主面（培養面）
６２ 主面
６３ 首部
Ｌ 液体
Ａ 空気
Ｓ 土台

Claims (7)

1. 注液容器に装着して用いる注液キャップであって、注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、注液チューブの先端部にフランジ部が設けられている、前記注液キャップ。
2. 注液チューブの本体部の内径が、好ましくは６．０～１２．０ｍｍ、より好ましくは８．０～１０．０ｍｍである、請求項１に記載の注液キャップ。
3. 吸気孔の内径と、注液孔の内径との比率が、好ましくは１．０：２．８～１．０：３．２、より好ましくは、１．０：２．９～１．０：３．１である、請求項１または２に記載の注液キャップ。
4. フランジ部の外径が、好ましくは８．０～１２．０ｍｍ、より好ましくは９．０～１０．０ｍｍである、請求項１～３のいずれか一項に記載の注液キャップ。
5. 注液容器に装着して用いる注液キャップであって、注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、注液チューブの本体部の内径が、好ましくは６．０～１２．０ｍｍ、より好ましくは８．０～１０．０ｍｍである、前記注液キャップ。
6. 液体の注液を行うための方法であって、（ａ）液体を収容した注液容器を用意するステップ、（ｂ）注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、注液チューブの先端部にフランジ部が設けられている、注液キャップを注液容器に装着するステップ、（ｃ）注液容器を下方へ傾斜させて、注液チューブを介して液体を注液するステップ、および（ｄ）注液容器の下向への傾斜を解除して、注液を終了するステップを含む、前記方法。
7. 液体の注液を行うための方法であって、（ａ）液体を収容した注液容器を用意するステップ、（ｂ）注液容器に着脱自在に装着可能な蓋体と、蓋体から上方に延伸する注液チューブおよび吸気チューブとを含み、注液チューブの本体部の内径が好ましくは６．０～１２．０ｍｍ、より好ましくは８．０～１０．０ｍｍである、注液キャップを注液容器に装着するステップ、（ｃ）注液容器を下方へ傾斜させて、注液チューブを介して液体を注液するステップ、および（ｄ）注液容器の下向への傾斜を解除して、注液を終了するステップを含む、前記方法。

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