JP2772656B2

JP2772656B2 - 細胞等多重型培養装置

Info

Publication number: JP2772656B2
Application number: JP2249289A
Authority: JP
Inventors: 康治飯村
Original assignee: NIPPON MIRIHOA KK
Current assignee: NIPPON MIRIHOA KK
Priority date: 1989-02-02
Filing date: 1989-02-02
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: JPH02203778A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、効率的に細胞等を培養する装置に関する発
明である。

（従来の技術とその問題点）遺伝子操作や細胞融合を用いた品種改良、あるいは新
しい有用物質の生産技術は最近著しい発展をみせてき
た。また、環境汚染物質や難分解性物質を細胞、とくに
微生物の代謝活動を利用して分解し、無害な物質にかえ
ようとする試みも行われている。

細胞、とくに微生物は、種類が極めて多く、その生活
態様も種々様々であること、しかも環境を変化させるこ
とによって成育の態様や代謝物質も変わることが多いこ
と、成育条件の設定が容易で取扱いやすいこと、発育や
増殖が著しく速いこと、厳しい環境にもよく耐えて、極
限的な条件においてもよく種を保存して断絶することが
ないこと、細胞単位当たりの物質摂取量や代謝産生物の
量が著しく多いこと、環境への対応が早く、新規物質に
対しても資化能力を早く獲得すること等の特性があり、
これらの特性を研究や生産活動に利用することが古くか
ら行われてきた。動物細胞は微生物に比べて増殖させに
くく、成育条件の選択の巾も狭いが、品種改良によって
有用な特性をもたせるための努力が積極的に行われてい
る。

これらの研究や生産活動を推進するためには、効率的
な細胞培養がなされねばならないのであるが、従来か
ら、細胞と代謝産生物を分離して回収することが必ずし
も容易ではなく、分離、回収のための工程が必要とされ
たために、培養工程全体を非効率的なものとしていた。

これらの問題点に対処するために、例えば特願昭60−
293049号は合成樹脂製円筒の底部にメンブランフィルタ
ーを固着して、培地、薬物、イオンや分泌代謝物を自由
にメンブランを透過させながら、円筒内で細胞等を培養
する発明であり、さらに本願発明者らは絶対孔径0.1〜
５μｍのフィルターを用いて細胞注入口を除いて全部を
シールすることにより細胞等が殆ど漏出しない高密度の
培養装置を完成して特願昭63−252119号として特許出願
（未公開）した。

これらは、いずれも細胞培養装置としてすぐれたもの
であったが、細胞培養部分が１つに限られていたため、
多種類の細胞を培養してその相互作用を研究する用に供
することには不便があった。

（発明が解決しようとする問題点）前記のように、従来の培養器を用いたのでは必ずしも
効率的な細胞培養が行われず、また、細胞と分離して代
謝産生物を回収するのが容易でなかった。さらに、異な
った種類の細胞を直接接触させることなく培養しなが
ら、その交互作用を研究することにも適していなかっ
た。本発明は、これらの問題点を解決し、細胞等を効率
的に培養できる多重型培養装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記培養器、下部培養器および培養プレー
トからなり、多孔質膜により各部を隔離した細胞等多重
培養装置の発明である。

本発明で使用する培養プレートの素材、形状、寸法に
は特段の限定はない。マルチウエルプレート（多孔培養
プレート）とすることにより効率的な培養を行うことが
できる。

培養プレートは、培養液、薬品、イオン、ホルモン等
の収容槽となり、これらを上部培養器、下部培養器の細
胞等に供給するとともに、細胞等の代謝産生物も培養プ
レートに浸出される。

上部培養器および下部培養器は望ましくは透明度の高
い合成樹脂を素材として成型される。

培養器と培養プレート、ならびに各培養器相互間は、
いずれも着脱自在とすることが培養効率上望ましい。各
培養器の下部には多孔質膜が固着されているが、その下
部から培養液等が充分供給されるためには多孔質膜の下
部に適度な空隙を設けることが必要である。このような
空隙を確保する手段としては、例えば各培養器の下部に
脚部を設ける等適宜の方法を採用することができる。ま
た、別の手段として、培養器の上部に多方向の翼を突出
させ、これを下部培養器や培養プレートの周壁に係止さ
せることによっても、下部の空隙を確保することができ
る。

多孔質膜の孔径は培養する細胞等が透過、漏出せず、
培養液、薬品、イオン、ホルモン等が自由に透過できる
孔径であることが必要である。したがって、細胞等の種
類により異なるが、一般に0.1〜５μｍの範囲の絶対孔
径を有するものが適当である。

多孔質膜はオートクレーブ滅菌が可能であるとともに
酸、アルカリ、炭化水素等にも安定な素材を使用するこ
とが望ましい。これに適する素材としては、セルロース
エステル、弗素樹脂、親水性弗化ビニリデン等あるが、
もとよりこれらに限定されるものではない。

上部培養器の底部に固着する多孔質膜と下部培養器の
底部に固着する多孔質膜とは、素材および絶対孔径が同
一のものであってもよいし、互いに異ったものであって
もよい。

多孔質膜を培養器に固着する方法としては、例えばヒ
ートシール（例えば270℃以上）による固着、ケトン
類、塩素系の有機溶剤等の各種溶剤を用いた固着等の方
法があり、さらにその他適宜の方法によって固着するこ
とも可能である。培養実験に使用する目的上多孔質膜の
平面性を保持することが重要であるが、その方法として
は、例えば予め多孔質膜をエタノールと水の混合液にひ
たして湿濡したのち、固着する方法がある。

本発明において、培養器中の細胞は器内から漏出する
ことがない。これに対し、培養液や薬品、イオン、ホル
モン等は多孔質膜を自由に透過することが可能であり、
これにより細胞等に養分等を供給することができる。ま
た、細胞等の代謝産生物も多孔質膜を透過して培養液中
に排出される。このため、培養中および培養後に細胞等
と代謝産生物を分離するのが極めて容易となる。

従来、通常のプレート培養においては、薬物またはウ
イルスを付着細胞の下部から反応または感染させること
はできなかった。これに対し、本発明の培養装置で付着
細胞を培養する場合には、細胞は培養器底部の多孔質膜
に付着して増殖するので、多孔質膜の上部および下部の
双方から薬物を反応させること可能であり、あるいは上
部のみまたは下部のみからウイルスを感染させることが
できるので、細胞例えば上皮細胞等の極性の研究にも好
適である。このように、細胞をIn Vitroでありながら、
In Vivoに近い状態で培養することができる。

このように、本発明の培養装置は上部培養器、下部培
養器および培養プレートよりなる多重型細胞培養装置で
あるから、多種類の細胞等を非接触的に同時に培養する
ことが可能である。すなわち浮遊細胞を培養する場合に
は２種または３種（培養プレートにおいても培養する場
合）の異なった種類の細胞を直接の接触なしに培養しな
がら、その代謝産生物の影響等による相互作用を研究す
ることができ、また付着細胞を培養する場合には、２種
の異なった細胞を直接の接触なしに培養しながら、成育
の態様や代謝産生物の影響等による相互作用を研究する
ことができる。

浮遊細胞と付着細胞とを同時に培養する場合も上記に
準じてその相互作用を研究することが可能である。

（作用効果）本発明の多重型培養装置を提供することにより、In V
itroでありながらIn Vivoに近い状態で培養等を培養
し、培養細胞の相互作用や細胞の極性を研究し、薬物反
応やウイルス感染等の研究を効率的に進めることができ
る。培養中または培養後において、各培養器を分離し、
細胞等の成育状態を顕微鏡観察することでき、また細胞
等の代謝産生物を細胞から容易に分離採取し、分析する
ことができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について述べるが、もとより本
発明が以下の実施例に限定されるのではない。

実施例１無色透明のポリスチレン樹脂を素材として、高さ13m
m、直径30mm、内径27mmである円筒状の下部培養器
（１）を成形した。培養器下部にはフランジ（２）と脚
（３）を成形した。培養器上部円周には、120゜ごとに
凹部（４）を刻設した。酢酸セルロースと硝酸セルロー
スの混合物からなるセルロースエステルの多孔質膜（絶
対外径0.45μｍ）を予めエタノールと水の混合液にひた
して湿濡させたのち、メチルエチルケトンを溶剤として
培養器底部に固着した。

つぎに、無色透明のポリスチレン樹脂を素材として、
高さ12.5mm、直径13mm、内径10mmの円筒状に上部培養器
（５）を成形した。培養器の上部円筒には120゜ごとに
長さ10mm、巾2mmの翼（６）が三方向へ突出するよう一
体的に成形突出せしめた。上部培養器の翼（６）は下部
培養器の円筒上に刻設された前記凹部（４）に係合して
上部培養器を安定静置せしめるとともに、その底面に位
置する多孔質膜が下部培養器の多孔質膜に接触すること
なく、両者の間に培養液等を供給するのに必要な空隙が
確保されるようにした。

上部培養器の底面には、下部培養器に用いたのと同様
のセルロースエステルを素材とする多孔質膜（絶対孔径
0.45μｍ）をメチルエチルケトンを溶剤として固着し
た。

他方、培養プレート（７）はポリスチレン樹脂を素材
とし、縦127mm、横86mm、高さ17mmであって、６穴（各
穴の内径36mm、高さ13mm）を有するマルチウエルプレー
トを用いた。

培養プレートの各穴に、上部培養器と下部培養器を静
置する。これらはいずれも脱着自在であり、培養中また
は培養後において各培養器を分離して細胞の状態を顕微
鏡観察し、あるいは培養プレート中に排出された代謝産
生物を採取、分析することができる。

下部培養器には前記のようにフランジと脚が設けられ
ているので、上部培養器の場合と同様に下部培養器にお
いても多孔質膜の下部には培養液や薬品、イオン等供給
のために必要で充分な空隙が確保される。

実施例２弗素樹脂を素材として、高さ13mm、直径30mm、内径27
mmである円筒状の下部培養器を成形した。培養器の下部
にはフランジと脚を成形した。培養器の上部円周には、
120゜ごとに凹部を刻設した。親水性弗素樹脂製の多孔
質膜（絶対孔径3.0μｍ）をヒートシール（アルミ薄を
通して380℃で加熱）により培養器底部に固着した。

つぎに、弗素樹脂を素材として、高さ12.5mm、直径13
mm、内径10mmである円筒状の上部培養器を成形した。培
養器の上部円筒には120゜ごとに長さ10mm、巾2mmの翼が
三方向へ突出するよう一体的に成形突出せしめた。翼は
下部培養器の円筒上に刻設された凹部に係合し、上部培
養器底面の多孔質膜が下部培養器の多孔質膜に接触する
ことなく、両者の間に培養液等供給に必要で充分な空隙
が確保されるようにした。

上部培養器の底面には、下部培養器を用いたのと同様
の弗素樹脂を素材とする多孔質膜（絶対孔径3.0μｍ）
をヒートシール（アルミ薄を通して380℃で加熱）によ
り固着した。

他方、培養プレートはポリスチレン樹脂を素材とし、
縦127mm、横87mm、高さ17mmであって、６穴（各穴の内
径36mm、高さ13mm）を有するマルチウエルプレートを用
いた。

実施例３ポリカーボネート樹脂を素材として高さ13mm、直径30
mm、内径27mmである円筒上の下部培養器を成形した。培
養器下部にはフランジと脚を成形した。培養器上部円周
には、120゜ごとに凹部を刻設した。

親水性弗化ビニリデン（PVDF）製の多孔質膜（商品名
「Durapore」、絶対孔径0.22μｍ）をヒートシール（27
0℃）により培養器底部に固着した。

つぎに、ポリカーボネート樹脂を素材として、高さ1
2.5mm、直径13mm、内径10mmの上部培養器を形成した。
培養器の上部円筒には120゜ごとに長さ100mm、巾2mmの
翼が三方向へ突出するよう一体的に成形突出せしめた。
翼は下部培養器の円筒上に刻設された凹部に係合し、上
部培養器底面の多孔質膜が下部培養器の多孔質膜に接触
することなく、両者の間に培養液等供給に必要な適度の
空隙が確保されるようにした。

上部培養器の底面には、下部培養器に用いたのと同様
の親水性弗化ビニリデン（DVDF）製の多孔質膜（商品名
「Durapore」、絶対孔径0.22μｍ）をヒートシールによ
り固着した。

他方、培養プレートはポリスチレン樹脂を素材とし、
縦127mm、横86mm、高さ17mmであって、６穴（各穴の内
径36mm、高さ13mm）を有するマルチウエルプレートを用
いた。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の多重型細胞等培養装置の一実施例を示
す。第１図は、平面図。第２図はＡ−Ａ′断面図、第３
図は上部培養器の平面図、第４図は下部培養器の平面
図、第５図は培養プレートの平面図。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】上部培養器、下部培養器および培養プレー
トからなり、多孔質膜により各部を隔離したことを特徴
とする細胞等多重型培養装置。
【請求項２】上部培養器、下部培養器および培養プレー
トを着脱自在とした請求項第１項記載の細胞等多重型培
養装置。
【請求項３】多孔質膜の絶対孔径が0.1〜５μｍである
請求項第１項記載の細胞等多重型培養装置。
【請求項４】多孔質膜がセルロースエステルまたは親水
性弗素樹脂よりなる請求項第１項記載の細胞等多重型培
養装置。