JP4194236B2

JP4194236B2 - 細胞培養容器

Info

Publication number: JP4194236B2
Application number: JP2000354301A
Authority: JP
Inventors: 登安藤; 重行小川; 睦永瀬
Original assignee: Chiyoda Corp; Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Current assignee: Chiyoda Corp; Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: JP2002153261A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小重力下において動物細胞等の細胞を培養試験する際に用いて好適な細胞培養容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
宇宙空間のような微小重力下で動物細胞の培養試験を行なう場合には、何等かの方法によって上記動物細胞に酸素を供給する必要がある。ところが、周知のように、上記微小重力下においては、気液が実質的に二層分離することが無いために、地上におけるような気液が二層分離した状態での静置観測による試験を行なうことができない。
そこで、一般に微小重力下において動物細胞の培養試験を行なうに際しては、培養容器内に満液状態に培地を充填するとともに、連続的にあるいは間欠的に、外部から培地循環ポンプを用いて、所定の酸素を含有する新たな培地を循環供給する方法が採用されている。
【０００３】
図３および図４は、特開平７−２０３９４３号公報に見られる従来のこの種の宇宙用液体容器を示すもので、濡れ性が良く液体注入で変形しない素材からなる薄い板材の中板２０の中央部に、略菱形の凹部を形成することにより培養液（培地）を貯留する空間２１を形成し、この中板２０に、空間２１を画成する菱形の鋭角な２つの稜部をそれぞれ外部に連通させる注入・注出口２２を穿設するとともに、濡れ性が良く液体注入で変形しない素材で形成され、空間２１の内部が透視できる天板２３を中板２０の全面に貼設したものである。
【０００４】
上記構成からなる従来の液体容器においては、先ず注入・注出口２２から空間２１内に培養液（培地）を注入し、次いで培養する細胞を上記注入・注出口２２から注射器により空間２１内に注入する。そして、当該細胞の培養状況を、天板２３から観察する。また、培養中の細胞は、培地から栄養分や酸素を吸収して老廃物を排出するために、経時的に培地の栄養分や酸素が不足するとともに、老廃物が蓄積してくる。そこで、一定期間経過後に、新たな培地を注入・注出口２２から空間２１内に注入しつつ、これと並行して空間２１内の古い培地を外部に排出することにより、上記培地の交換を行なう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の液体容器にあっては、中板２０に凹状の空間２１を覆うように天板２３を全面にわたって貼設した構造であるために、上述したように空間２１内に培養液を注入した後に細胞を注入・注出口２２から注射器で注入することになる。このため、注入した細胞を均一に分布させることが困難であるとともに、細胞付着までに培地循環による供給ができないために酸素不足に陥り、よって確実に当該細胞を空間２１の底面に付着させて生えさせることが難しいという問題点があった。
【０００６】
また、培地中の酸素濃度を一定範囲に保持するためには、比較的頻繁に培養液を交換する必要があり、このため外部に培地循環ポンプや酸素供給用の設備を別途設置する必要があるために、特に極力狭い空間での試験の実施が要請される宇宙空間にあっては、実施上の制約が大きくなるという問題点もあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、常時空間部内に外部から酸素を供給することができ、よって均一な液中酸素濃度を保持することができるとともに、付帯設備が簡易になり、しかも予め付着させた細胞に対して地上でのフラスコを模擬した液体満液状態における静置試験を行なうことができる細胞培養容器を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明に係る細胞培養容器は、両面間に貫通して培地が充填される空間部が形成された板状の本体と、この本体の一方の面に配設されて空間部を塞ぐとともに空間部側の表面が細胞付着性を有する培養板と、本体の他方の面に配設されて空間部を覆うとともに上記培養板に付着した細胞に常時酸素を供給する透明かつ酸素透過性を有する膜材とが液密的に着脱自在に一体化されてなり、かつ本体には、空間部に上記培地を注入する注入孔と、空間部から培地を排出する注出孔とが穿設されているとともに、上記本体の厚さ寸法は、上記培養板と上記膜材との間が５ｍｍ以下になるように設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記注入孔および上記注出孔が、上記本体の上面に開口する溝状に形成されているとともに、上記開口が、上記本体の上面に配設されたガスケットにより塞がれていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１または２に記載の細胞培養容器によれば、培地が充填される空間部が形成された本体の一方の面に培養板を配設し、他方の面に透明かつ酸素透過性を有する膜材を配設しているので、当該膜材を通じて付着細胞培養板に常時一様の酸素が供給される。このため、別途酸素供給用の設備を要することが無く、付帯設備の簡易化が図られる。また、例えば地上等において、予め培養板の表面に細胞を付着させておき、これを本体および膜材と一体化させた後に、内部に培地を供給することが可能であるために、培地供給後に透明な膜材から空間部内の細胞を観察することにより、地上でのフラスコを模擬した液体満液状態における静置試験を行なうことができる。
【００１２】
また、本体には、培地の注入孔および注出孔を穿設しているので、定期的に培地の交換も行なうことができる。
この際、培養板と膜材との間が５ｍｍ以下になるよう本体の厚さ寸法を設定しているために、宇宙空間のような微小重力下で動物細胞の培養試験を行う場合にも、空間部内における液中酸素濃度を一定に保持するとともに、培養板の表面に付着した細胞に、確実に必要とされる酸素を供給して培養試験の実効性を確保することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明に係る細胞培養容器の一実施形態を示すもので、図中符号１が、フッ素樹脂やポリカーボネート、アセタール等の所定の強度と耐食性を有する合成樹脂によって長方形の板状に形成された本体である。
この本体１の中央部には、上下面間に貫通する孔部が形成されており、この孔部に培地が充填される空間部２が形成されるようになっている。ここで、孔部は、その稜線が、長手方向の中央部において互いに平行になるとともに、両端部においてＶ字状に傾斜する６角形状に形成されている。さらに、この稜線部分には、上下面側にそれぞれ全周にわたって段部３ａ、３ｂが形成され、この段部３ａ、３ｂの外周側には、溝部４ａ、４ｂが形成されている。
【００１７】
また、本体１には、一端が空間部２の長手方向一端２ａに開口し、他端が本体の側面１ａに開口する注入・注出孔５と、一端が空間部２の長手方向他端２ｂに開口し、本体１の側部に沿って延びて同様に本体の側面１ａに開口する注入・注出孔６とが穿設されている。また、注入・注出孔５、６の側面１ａにおける開口部分には、必要に応じて培地交換を行なう際に、図示されない注入・注出ホースを接続するためのブッシュ５ａ、６ａが嵌合されており、さらに側面１ａにはビス１８を介して金属性の取付板１９が設けられている。なお、本実施形態においては、本体１の製作が容易となるように、注入・注出孔６は、本体１の上面に開口する溝状に形成されており、この開口は本体１の上面に配設された本体１と同平面形状のシリコンゴム製のガスケット７によって塞がれている。
【００１８】
そして、本体１の下面側に形成された段部３ｂには、溝部４ｂに嵌合されたシリコンゴム製のガスケット８を介して培養板９が設けられている。この培養板９は、表面が細胞付着性を有するポリスチレン等の素材によって板状に形成されたもので、段部３ｂに係合して空間部２を塞ぐように、空間部２よりも僅かに大きな相似形の６角形状に形成されている。そしてさらに、この培養板９の下面側（外面側）には、下部支持板１０が配置されている。
【００１９】
この下部支持板１０は、チタン、ステンレスあるいはアルミニウム等によって外形が本体１と同寸法に形成された板状部材で、その中央部には、本体１の空間部２と同形状の開口が形成されている。この開口には、培養板９と略同寸法の段部１０ａが形成されており、この段部１０ａによって、培養板９の外周部が支承されている。
他方、本体１の上面側には、段部３ａの溝部４ａに嵌合されたシリコンやバイトン等からなるガスケット１１を介して膜材１２が設けられている。そして、本体１の厚さ寸法は、培養板９と膜材１２との間が５ｍｍ以下になるように設定されている。
【００２０】
この膜材１２は、例えばフッ素樹脂、シリコーン、ポリメチルペンテン等からなる透明であって、かつ酸素透過性を有する薄肉素材であり、培養板９と同形の６角形状に形成されることにより、空間部２の全面を覆うように配置されている。そして、段部３ａには、この膜材１２の外周部分を間に挟んで支持するための、ポリカーボネート等からなる６角形の枠状に形成された押え板１３が配設され、この押え板１３の上面に上部支持板１４が設けられている。
この上部支持板１４は、下部支持板１０と同様のチタン、ステンレスあるいはアルミニウム等によって外形が本体１と同寸法に形成された板状部材で、その中央部には、本体１の空間部２と同形状の開口１４ａが形成されている。
【００２１】
そして、以上のように積層状に配設された膜材１２、本体１および培養板９は、上部支持板１４と下部支持板１０とによって挟持され、かつ互いの四角隅部に挿通された螺子１５によって、着脱自在となるように一体化されている。この結果、培養板９および膜材１２は、それぞれ上記角隅部において螺子１５が挿通されること無く、螺子１５の内方に位置するように配設されている。さらに、上部支持板１４の上面および下部支持板１０の下面の長手方向の両側部には、それぞれ対応する位置に凹部１６が形成されており、これら凹部１６間にクリップ１７が弾性的に嵌め込まれることにより、空間部２内におけるより高い液密性が得られるようになっている。
【００２２】
以上の構成からなる細胞培養容器によれば、培地が充填される空間部２が形成された本体１の下面側に培養板９を配設し、上面側に透明かつ酸素透過性を有する膜材１２を配設するとともに、これら培養板９と膜材１２との間が５ｍｍ以下になるように設定しているので、膜材１２を通じて空間部２内の培養板９に付着した細胞Ａに常時一様の酸素を供給することができる。この結果、従来の容器のように別途酸素供給用の設備が不要となるために、付帯設備の簡易化を図ることができる。
【００２３】
また、例えば地上等において、予め培養板９の表面に細胞Ａを付着させておき、これを本体１および膜材１２と一体化させた後に、空間部２内に培地を供給することができるため、細胞Ａの付着が確実に行なえるとともに、培地供給後に、上部支持板１４の開口１４ａ側から透明な膜材１２を通じて空間部２内の細胞Ａを観察することにより、地上でのフラスコを模擬した液体満液状態における静置試験を行なうことができる。
【００２４】
さらに、本体１には、培地の注入・注出孔５、６を穿設しているので、定期的に培地の交換も行なうことができる。この際、注入・注出孔５、６の一端を、空間部２の相対向する長手方向の端部２ａ、２ｂに開口するように穿設しているので、空間部２の一方に開口する注入・注出孔５または６から新たな培地を注入することにより、空間部２の他方に開口する注入・注出孔６または５から古い培地を円滑に排出することができる。加えて、注入・注出孔５、６の他端部を、本体１の同一側面１ａに開口するように形成しているので、宇宙空間における狭い試験室内においても、培地を交換する際に、注入・注出孔５、６に同時に注入ホースおよび排出ホースを接続することができ、当該作業を容易かつ迅速に行なうことができる。
【００２５】
さらに、膜材１２、本体１および培養板９を、上部支持板１４と下部支持板１０とによって強固に挟持して、互いの角隅部に挿通された螺子１５によって着脱自在に一体化しているうえに、さらに上下部支持板１４、１０をクリップ１７によって弾性的に挟持しているので、強度に優れるとともに、一層確実に空間部２の液密性を保持することができる。
【００２６】
また、培養板９の角隅部を、螺子１５が挿通されること無く螺子１５の内方に位置するように形成しているので、例えば地上において培養板９上に播種を行なう際に、培養板９上において所望とする細胞Ａの付着が行なわれた箇所のみを切断して、これを本体１と下部支持板１０との間に挿入して培養試験を行なうことができる。また、異なる細胞に対する培養試験を行なう際にも、同一の本体１および膜材１２に対して、別途細胞を播種した培養板９のみを交換することにより、容易に実施することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１または２に記載の細胞培養容器によれば、膜材を通じて空間部内に常時一様の酸素が供給されるために、付帯設備の簡易化を図ることができるとともに、培地供給後に透明な膜材から空間部内の細胞を観察することにより、地上でのフラスコを模擬した液体満液状態における静置試験を行なうことができ、かつ定期的に培地の交換も行なうことができる。
【００２８】
特に、培養板と膜材との間が５ｍｍ以下になるよう本体の厚さ寸法を設定しているために、宇宙空間のような微小重力下で動物細胞の培養試験を行う場合にも、空間部内における液中酸素濃度を一定に保持するとともに、培養板の表面に付着した細胞に、確実に必要とされる酸素を供給して培養試験の実効性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の細胞培養容器の一実施形態を示す横断面図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】従来の細胞培養容器を示す斜視図である。
【図４】図３の側面図である。
【符号の説明】
１本体
１ａ本体の一側面
２ａ、２ｂ空間部の一端
５、６注入・注出孔
９培養板
１０下部支持板
１２膜材
１４上部支持板
１４ａ開口
１５螺子

Claims

両面間に貫通して培地が充填される空間部が形成された板状の本体と、この本体の一方の面に配設されて上記空間部を塞ぐとともに上記空間部側の表面が細胞付着性を有する培養板と、上記本体の他方の面に配設されて上記空間部を覆うとともに上記培養板に付着した細胞に常時酸素を供給する透明かつ酸素透過性を有する膜材とが液密的に着脱自在に一体化されてなり、かつ上記本体には、上記空間部に上記培地を注入する注入孔と、上記空間部から上記培地を排出する注出孔とが穿設されているとともに、上記本体の厚さ寸法は、上記培養板と上記膜材との間が５ｍｍ以下になるように設定されていることを特徴とする細胞培養容器。
上記注入孔および上記注出孔は、上記本体の上面に開口する溝状に形成されているとともに、上記開口は、上記本体の上面に配設されたガスケットにより塞がれていることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養容器。