JP4219158B2 - Cell culture cell - Google Patents

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    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細胞を取り扱う際に有効な細胞培養用セルに関し、特にマイクロチップを用いたバイオテクノロジーの研究に利用するのに適する細胞培養用セルに関する。
【0002】
【従来の技術】
創薬や食品、作物開発や遺伝子工学等幅広く細胞を用いた研究が行われている。従来、細胞はシャーレなどに入れられた培養地等により培養され、様々な実験に用いられている。
【0003】
細胞の機能解明を行う場合には、多くの薬品や導入物質による反応を調べる必要がある。従って特定の反応を効率よく、一度に多種類、しかも少量の試料で結果が得られる方法が望まれている。
【0004】
近年、分析化学の分野ではμTAS(Micro Total Analysis Systems)の研究が盛んになりつつあり、マイクロチップを用いて分析の高速・省サンプル・省溶媒化を図ることが期待されている。マイクロチップ上の微小空間中の反応では、従来の化学操作を用いた反応よりも反応効率を向上できる可能性も示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
細胞を培養する際には、細胞の周囲の環境をコントロールする必要がある。特に細胞にとって必要最小限の溶液の入れ替え、及び溶液の状態を安定に保つことが重要である。
【0006】
しかしながら、マイクロチップでは細胞溶液を処理する空間は、通常閉じた空間となるために、培養液中の炭酸ガス濃度を外気との平衡によって制御する方法が取り辛い。
【0007】
また、新鮮な培養液を送り続けることにより培養液中の炭酸ガス濃度を制御する方法もあるが、その方法は特に接着性細胞の場合には、溶液の流れがストレスとなったり、細胞が産生する生育に必要な物質が洗い流されてしまう等の原因により上手く細胞培養を行うことができない。
本発明は、簡単な手段によってマイクロチップ中で細胞培養を可能に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】
本発明では、気体は通過することができるが液体は通過しない多孔質材料を配置することによって、マイクロチップ中でも外気との平衡により溶液中の炭酸ガス濃度を保つことができる構造を実現する。
【0009】
すなわち、本発明の細胞培養用セルは、液体を流すことのできる流路と、その流路につながり流路の流れ方向に垂直な方向の断面積が流路よりも大きくなって細胞を一時保持する細胞培養室とを基板内部に備え、細胞培養室と外部空間との間に存在する壁面の少なくとも一部が多孔質材料となって外気と接していることを特徴とするものである。
【0010】
一般にマイクロチップは、接合面に流路等を形成した基板を張り合わせて作製する。この際、液密であることが求められるので、通常、シリコン(Si)、ガラス、プラスチックといった材料が使用される。これらの材料では、通常液密であると同時に気密にもなり、チップ中に形成された細胞培養室では、流路からの溶液の流れ以外には液体・気体の交換が起こらない構造が一般的である。本発明の細胞培養用セルの構造では、例えば培養室上部の材料を多孔質ガラスにすることによって、溶液の交換は流路からによってのみ起こるが、気体の交換は培養室で外気との間で実現できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
細胞培養用セルを構成する基板は複数の基板を接着又は接合して構成されたものとすることができ、それらの複数の基板により流路と細胞培養室が形成されている。基板内に流路と細胞培養室を形成するには、このように複数の基板を接着又は接合するのが最も容易である。
【0012】
複数の基板により流路と細胞培養室を形成した1つの形態は、2枚の基板の対向面の一方又は両方により流路が形成され、細胞培養室は流路につながり一方の基板を貫通した貫通孔として形成されており、その貫通孔の開口が前記多孔質材料としての多孔質な第3の基板により封止されているものである。
【0013】
その場合、細胞培養室を構成する貫通孔の開口を封止する多孔質な第3の基板は、培養室になる貫通孔が形成されている基板上でその開口部領域のみに設けられているようにすることができる。この場合には、多孔質基板を開口部領域のみに接着又は接合するだけですみ、製作が容易である。
【0014】
また、細胞培養室を構成する貫通孔の開口を封止する多孔質な第3の基板は、培養室になる貫通孔が形成されている基板とほぼ同形状とすることもできる。この場合には、培養室になる貫通孔が形成されている基板表面が平坦になり、取り扱いが容易になる。
【0015】
複数の基板により流路と細胞培養室を形成した他の形態は、2枚の基板の対向面の一方又は両方により流路が形成され、細胞培養室は流路につながり一方の基板を貫通した貫通孔として形成されており、その貫通孔の開口内に多孔質材料である多孔質な第3の基板が嵌め込まれることによりその開口が封止されているものである。この場合には、多孔質基板をより確実に接合した細胞培養用セルとすることができる。
【0016】
複数の基板により流路と細胞培養室を形成したさらに他の形態は、2枚の基板からなり、一方の基板の表面に流路と細胞培養室が底をもつ溝として形成されており、その基板の表面側に設けられた他方の基板が多孔質材料としての多孔質な基板となっているものである。この場合、細胞培養室だけでなく、流路においても外気との平衡により溶液中の炭酸ガス濃度を保つことができるようになる。
【0017】
多孔質材料として多孔質ガラスや多孔質樹脂を用いることができる。多孔質ガラスとしては、例えばバイコール#7930(コーニング社の製品:穴径が数nm、厚みが0.5mmである。)などを用いることができる。多孔質樹脂としては、例えばポリ四フッ化エチレンで、穴径が100nm程度、厚みが1mm程度のものなどを使用することができる。
【0018】
本発明の細胞培養用セルは、細胞培養室につながる流路を複数備え、それらの流路の少なくとも1つには液体の流れを制御するマイクロバルブが設けられているものも含んでいる。このような細胞培養用セルによれば、多様な処理が可能になる。
【0019】
【実施例】
図1は本発明の細胞培養用セルの一実施例である。(A)〜(C)はこの細胞培養用セルを構成する3枚の基板をそれぞれ表わしており、(D)は組み立てられた細胞培養用セルを細胞培養室位置で流路に垂直な方向に切断した状態の断面図、(E)は組み立てられた細胞培養用セルを流路に沿って切断した状態の断面図である。
【0020】
1、2はガラス基板、例えば石英基板であり、ガラス基板1の厚みは0.2〜1.0mm程度、ガラス基板2の厚みは0.1〜1.0mm程度である。
ガラス基板1の片面には、数100μm以下の幅、深さを持つ液体試料用流路として用いる微小な流路溝6と、流路溝6の中央部に位置する直径が1mm程度の細胞培養室用の貫通穴5と、流路溝6の両端部に位置する試料導入及び排出のための貫通穴3,4が形成されている。
【0021】
一方、ガラス基板2は加工を施していない基板である。
ガラス基板1の流路溝6が形成されている面とガラス基板2の片面とを向かい合わせて密着させ、例えばフッ酸溶液による接合などの手段で液密に接合することで液体試料用の流路溝6及び細胞培養室5を形成する。
【0022】
ガラス基板1上には細胞培養室5の開口部を被うように、細胞培養室5の開口部より大き目の円形に加工された多孔質ガラス板7を配置し、接着剤8によって接着する。多孔質ガラス板7としてはバイコール#7930(コーニング社の製品)を使用する。これにより、一実施例の細胞培養用セルが構成される。
【0023】
図2は他の実施例を示したものである。ガラス基板1,2及びガラス基板1に形成された流路溝6、細胞培養室用の貫通穴5、並びに試料導入及び排出のための貫通穴3,4は図1の実施例のものと同じである。
【0024】
この実施例では、ガラス基板1上を被うようにガラス基板1と同じ形状の多孔質ガラス基板10が設けられている。多孔質ガラス基板10としても図1の実施例のものと同じものを使用する。多孔質ガラス基板10にはガラス基板1の貫通穴3,4に対応する位置に貫通穴が形成されている。
【0025】
ガラス基板1,2及び多孔質ガラス基板10を図のように向かい合わせて密着させ、例えばフッ酸溶液による接合などの手段で液密に接合することにより細胞培養用セルを形成する。
【0026】
図3はさらに他の実施例を示したものである。(A)は平面図、(B)は流路に沿って切断した状態の断面図である。
11、12はガラス基板、例えば厚みが0.2〜1.0mm程度の石英基板である。
【0027】
ガラス基板12の片面には、数100μm以下の幅、深さを持つ液体試料用流路として用いる微小な流路溝16が形成されている。
【0028】
ガラス基板11には流路溝16の中央部に対応する位置に直径が1mm程度の細胞培養室用の貫通穴15と、流路溝16の両端部に対応する位置に試料導入及び排出のための貫通穴13,14が形成されている。細胞培養室用の貫通穴15はガラス基板12に対向させられる側で径が小さく、その反対側で径が大きくなるようにテーパ状に広がった形状に形成されている。その貫通穴15には径の大きい側から多孔質ガラス板17がはめ込まれ、接着剤18により接着されることによりその貫通穴15の径の大きい側の開口を封止するとともに、貫通穴15の径の小さい側に細胞培養室用の空間を形成している。多孔質ガラス17としてはバイコール#7930(コーニング社の製品)を使用する。
【0029】
ガラス基板12の流路溝16が形成されている面とガラス基板11の貫通穴15の径の小さい側の面とを向かい合わせて密着させ、例えばフッ酸溶液による接合などの手段で液密に接合することにより細胞培養用セルを形成する。
【0030】
ガラス基板1上には細胞培養室5の開口部を被うように、細胞培養室5の開口部より大き目の円形に加工された多孔質ガラス7を配置し、接着剤8によって接着する。これにより、一実施例の細胞培養用セルが構成される。
【0031】
図4はさらに他の実施例を示したものである。
22はガラス基板、例えば厚みが0.2〜1.0mm程度の石英基板である。ガラス基板22の片面には、数100μm以下の幅、深さを持つ液体試料用流路として用いる微小な流路溝26が形成され、その流路溝26の中央部の位置に直径が1mm程度で深さが流路溝26よりも深い細胞培養室用の凹部25が形成されている。
【0032】
基板21は多孔質ガラス基板であり、外形はガラス基板22と同じ形状をしている。多孔質ガラス基板21には流路溝26の両端部に対応する位置に試料導入及び排出のための貫通穴23,24がテーパ状に形成されている。多孔質ガラス基板21としてはバイコール#7930(コーニング社の製品)を使用する。
【0033】
ガラス基板22の流路溝26が形成されている面と多孔質ガラス基板11の貫通穴23,24の径の小さい側の面とを向かい合わせて密着させ、例えばフッ酸溶液による接合などの手段で液密に接合することにより細胞培養用セルを形成する。
【0034】
図5はさらに他の実施例を示したものであり、図1の実施例において細胞導入側の流路を複数にしたものである。
ガラス基板31は図1でのガラス基板1に該当するものであるが、細胞培養室につながる一方の流路溝は細胞又は試薬の導入用流路であり、2本に分岐し、記号36a,36bとして示されている。それぞれの導入用流路36a,36bの先端位置には入口となる貫通穴37a,37bが形成されている。導入用流路36a,36bには液の流通を断続するように制御するマイクロバルブ36a,36bがそれぞれ設けられている。マイクロバルブ36a,36bとしては、ピエゾ素子を用いて駆動するもの、電極により駆動するもの、外部に置かれたコンプレッサーからのエアーを用いて駆動するもの、加熱による流体の膨張又は相変化を用いるものなど、既知のいずれのものを使用することもできる。細胞培養室につながる他方の流路溝は細胞導入用流路36であり、その先端位置には細胞排出用の貫通穴34が形成されている。
【0035】
37は細胞培養室となるガラス基板31の貫通穴の開口を封止する多孔質ガラス基板である。図には示されていないが、ガラス基板31の下側には図1のガラス基板2に該当するガラス基板が接合されている。
【0036】
図5の細胞培養用セルでは、例えば一方の入口33aから細胞溶液を導入し、他方の入口33bから試薬を導入するというように、細胞と試薬を別々の入口から導入して細胞培養室で混合して反応させるというような使い方をすることができる。
【0037】
上記の実施例において、多孔質材料はガラスに限らず、ポリ四フッ化エチレンやその他のプラスチック材を用いても同等の効果を得ることができる。
基板材料も石英ガラスに限られることはなく、他のガラス、Si、セラミック、プラスチック等、様々な材料を使用することができる。例えばプラスチック材料を使用する際には、一体成型も可能である。
【0038】
【発明の効果】
本発明の細胞培養用セルによれば、細胞培養室と外部空間との間に存在する壁面の少なくとも一部が多孔質材料となって外気と接しているという簡単な構造で安定した細胞培養が可能となる。
本発明の構成は、ごく単純な構造であり、様々な作製工程に導入できるため、バルブ等を組み込んだ複雑なマイクロチップにも展開可能である。
マイクロチップを用いることにより、試料の少量化、測定の高速化、多試料の同時測定等多くのメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の細胞培養用セルを示す図であり、(A)〜(C)はこの細胞培養用セルを構成する3枚の基板をそれぞれ表わす平面図、(D)は組み立てられた細胞培養用セルを細胞培養室位置で流路に垂直な方向に切断した状態の断面図、(E)は組み立てられた細胞培養用セルを流路に沿って切断した状態の断面図である。
【図2】他の実施例の細胞培養用セルを流路に沿って切断した状態で示す断面図である。
【図3】さらに他の実施例の細胞培養用セルを示す図であり、(A)は平面図、(B)は流路に沿って切断した状態の断面図である。
【図4】さらに他の実施例の細胞培養用セルを流路に沿って切断した状態で示す断面図である。
【図5】さらに他の実施例の細胞培養用セルを示す平面図である。
【符号の説明】
1,2,11,12,22,31 ガラス基板
3,4,13,14,23,24,33a,33b,34 貫通穴
6,16,26,36,36a,36b 流路溝
5,15,25 細胞培養室
7,10,17,21,37 多孔質ガラス板
8,18 接着剤
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cell for cell culture effective when handling cells, and particularly to a cell for cell culture suitable for use in biotechnology research using a microchip.
[0002]
[Prior art]
Research using a wide range of cells such as drug discovery, food, crop development and genetic engineering has been conducted. Conventionally, cells are cultured in a culture place or the like placed in a petri dish or the like and used for various experiments.
[0003]
When elucidating the functions of cells, it is necessary to examine reactions caused by many drugs and introduced substances. Therefore, there is a demand for a method capable of obtaining results with a large number of types and a small amount of samples at a time for a specific reaction efficiently.
[0004]
In recent years, in the field of analytical chemistry, research on μTAS (Micro Total Analysis Systems) has become active, and it is expected to use a microchip to achieve high-speed analysis, sample reduction, and solvent saving. In the reaction in the micro space on the microchip, there is a possibility that the reaction efficiency can be improved as compared with the reaction using the conventional chemical operation.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
When culturing cells, it is necessary to control the environment surrounding the cells. In particular, it is important to replace the minimum necessary solution for cells and to keep the solution state stable.
[0006]
However, in the microchip, since the space for processing the cell solution is normally a closed space, it is difficult to control the concentration of carbon dioxide in the culture solution by balancing with the outside air.
[0007]
There is also a method of controlling the carbon dioxide concentration in the culture solution by continuing to feed the fresh culture solution. However, particularly in the case of adherent cells, the flow of the solution becomes stress or the cell produces Cell culture cannot be performed successfully due to the fact that substances necessary for growth are washed away.
The object of the present invention is to enable cell culture in a microchip by simple means.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, by disposing a porous material that allows gas to pass but not liquid, a structure that can maintain the carbon dioxide gas concentration in the solution by equilibrium with the outside air even in the microchip is realized.
[0009]
That is, the cell culturing cell of the present invention temporarily holds cells by allowing a liquid to flow and a cross-sectional area connected to the flow path and perpendicular to the flow direction of the flow path to be larger than the flow path. The cell culture chamber is provided inside the substrate, and at least a part of the wall surface existing between the cell culture chamber and the external space is made of a porous material and is in contact with the outside air.
[0010]
In general, a microchip is manufactured by bonding substrates having flow paths and the like formed on a bonding surface. At this time, since liquid-tightness is required, materials such as silicon (Si), glass, and plastic are usually used. These materials are usually liquid-tight and air-tight at the same time, and the cell culture chamber formed in the chip generally has a structure in which no liquid / gas exchange occurs except for the solution flow from the flow path. It is. In the cell culture cell structure of the present invention, for example, the material at the upper part of the culture chamber is made of porous glass, so that the exchange of the solution occurs only from the flow path, but the exchange of the gas takes place between the outside air in the culture chamber. realizable.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The substrate constituting the cell for cell culture can be formed by adhering or joining a plurality of substrates, and the plurality of substrates form a flow path and a cell culture chamber. In order to form the flow path and the cell culture chamber in the substrate, it is easiest to bond or bond a plurality of substrates in this way.
[0012]
In one form in which the flow path and the cell culture chamber are formed by a plurality of substrates, the flow path is formed by one or both of the opposing surfaces of the two substrates, and the cell culture chamber is connected to the flow path and penetrates through one of the substrates. It is formed as a through hole, and the opening of the through hole is sealed with a porous third substrate as the porous material.
[0013]
In that case, the porous third substrate for sealing the opening of the through-hole constituting the cell culture chamber is provided only in the opening region on the substrate on which the through-hole serving as the culture chamber is formed. Can be. In this case, it is only necessary to bond or bond the porous substrate only to the opening region, and the manufacture is easy.
[0014]
In addition, the porous third substrate that seals the opening of the through-hole constituting the cell culture chamber can have substantially the same shape as the substrate on which the through-hole serving as the culture chamber is formed. In this case, the surface of the substrate on which the through-hole serving as the culture chamber is formed becomes flat and easy to handle.
[0015]
In another form in which the flow channel and the cell culture chamber are formed by a plurality of substrates, the flow channel is formed by one or both of the opposing surfaces of the two substrates, and the cell culture chamber is connected to the flow channel and penetrates through one of the substrates. It is formed as a through hole, and the opening is sealed by fitting a porous third substrate, which is a porous material, into the opening of the through hole. In this case, it can be set as the cell culture cell which joined the porous substrate more reliably.
[0016]
Still another embodiment in which the flow path and the cell culture chamber are formed by a plurality of substrates is composed of two substrates, and the flow path and the cell culture chamber are formed as a groove having a bottom on the surface of one of the substrates. The other substrate provided on the surface side of the substrate is a porous substrate as a porous material. In this case, the concentration of carbon dioxide in the solution can be maintained not only in the cell culture chamber but also in the flow path by equilibrium with the outside air.
[0017]
Porous glass or porous resin can be used as the porous material. As the porous glass, for example, Vycor # 7930 (Corning product: hole diameter of several nm and thickness of 0.5 mm) can be used. As the porous resin, for example, polytetrafluoroethylene having a hole diameter of about 100 nm and a thickness of about 1 mm can be used.
[0018]
The cell culture cell of the present invention includes a cell having a plurality of channels connected to the cell culture chamber, and at least one of the channels is provided with a microvalve for controlling the flow of liquid. According to such a cell culture cell, various treatments are possible.
[0019]
【Example】
FIG. 1 shows an embodiment of the cell culture cell of the present invention. (A) to (C) respectively represent three substrates constituting the cell culture cell, and (D) shows the assembled cell culture cell in a direction perpendicular to the flow path at the cell culture chamber position. Sectional drawing of the cut | disconnected state, (E) is sectional drawing of the state which cut | disconnected the cell for cell culture assembled along the flow path.
[0020]
Reference numerals 1 and 2 denote glass substrates, for example, quartz substrates. The thickness of the glass substrate 1 is about 0.2 to 1.0 mm, and the thickness of the glass substrate 2 is about 0.1 to 1.0 mm.
On one side of the glass substrate 1, a minute channel groove 6 used as a liquid sample channel having a width and depth of several hundred μm or less, and a cell culture having a diameter of about 1 mm located at the center of the channel groove 6 A through hole 5 for the chamber and through holes 3 and 4 for sample introduction and discharge located at both ends of the flow channel groove 6 are formed.
[0021]
On the other hand, the glass substrate 2 is an unprocessed substrate.
The surface of the glass substrate 1 on which the flow channel grooves 6 are formed and one surface of the glass substrate 2 are brought into close contact with each other, and are joined in a liquid-tight manner by means such as joining with a hydrofluoric acid solution. A channel groove 6 and a cell culture chamber 5 are formed.
[0022]
A porous glass plate 7 processed into a larger circle than the opening of the cell culture chamber 5 is disposed on the glass substrate 1 so as to cover the opening of the cell culture chamber 5, and bonded with an adhesive 8. Vycor # 7930 (Corning product) is used as the porous glass plate 7. Thereby, the cell for cell culture of one Example is comprised.
[0023]
FIG. 2 shows another embodiment. The glass substrates 1 and 2 and the channel groove 6 formed in the glass substrate 1, the through hole 5 for the cell culture chamber, and the through holes 3 and 4 for introducing and discharging the sample are the same as those in the embodiment of FIG. It is.
[0024]
In this embodiment, a porous glass substrate 10 having the same shape as the glass substrate 1 is provided so as to cover the glass substrate 1. The same porous glass substrate 10 as that of the embodiment of FIG. 1 is used. Through holes are formed in the porous glass substrate 10 at positions corresponding to the through holes 3 and 4 of the glass substrate 1.
[0025]
The glass substrates 1 and 2 and the porous glass substrate 10 are brought into close contact with each other as shown in FIG.
[0026]
FIG. 3 shows still another embodiment. (A) is a top view, (B) is sectional drawing of the state cut | disconnected along the flow path.
11 and 12 are glass substrates, for example, quartz substrates having a thickness of about 0.2 to 1.0 mm.
[0027]
On one side of the glass substrate 12, a minute channel groove 16 used as a channel for a liquid sample having a width and depth of several hundreds μm or less is formed.
[0028]
The glass substrate 11 has a through-hole 15 for a cell culture chamber having a diameter of about 1 mm at a position corresponding to the center of the flow channel 16 and a sample introduction and discharge at positions corresponding to both ends of the flow channel 16. Through-holes 13 and 14 are formed. The through-hole 15 for the cell culture chamber is formed in a shape that expands in a tapered shape so that the diameter is small on the side facing the glass substrate 12 and the diameter is large on the opposite side. A porous glass plate 17 is fitted into the through-hole 15 from the larger diameter side, and is adhered by an adhesive 18 to seal the opening on the larger diameter side of the through-hole 15. A space for cell culture chambers is formed on the smaller diameter side. As the porous glass 17, Vycor # 7930 (a product of Corning) is used.
[0029]
The surface of the glass substrate 12 on which the flow channel grooves 16 are formed and the surface of the glass substrate 11 with the small diameter of the through hole 15 are brought into close contact with each other, and are liquid-tight by means such as bonding with a hydrofluoric acid solution. A cell culture cell is formed by joining.
[0030]
A porous glass 7 processed into a larger circle than the opening of the cell culture chamber 5 is disposed on the glass substrate 1 so as to cover the opening of the cell culture chamber 5, and bonded with an adhesive 8. Thereby, the cell for cell culture of one Example is comprised.
[0031]
FIG. 4 shows still another embodiment.
Reference numeral 22 denotes a glass substrate, for example, a quartz substrate having a thickness of about 0.2 to 1.0 mm. On one side of the glass substrate 22, a minute channel groove 26 used as a liquid sample channel having a width and depth of several hundred μm or less is formed, and the diameter is about 1 mm at the center of the channel groove 26. Thus, a recess 25 for the cell culture chamber having a depth deeper than that of the flow channel groove 26 is formed.
[0032]
The substrate 21 is a porous glass substrate, and the outer shape is the same as that of the glass substrate 22. In the porous glass substrate 21, through holes 23 and 24 for sample introduction and discharge are formed in a tapered shape at positions corresponding to both ends of the flow channel groove 26. As the porous glass substrate 21, Vycor # 7930 (product of Corning) is used.
[0033]
The surface of the glass substrate 22 in which the flow channel grooves 26 are formed and the surface of the porous glass substrate 11 with the small diameters of the through holes 23 and 24 are brought into close contact with each other, for example, means such as bonding with a hydrofluoric acid solution. A cell culture cell is formed by liquid-tight joining.
[0034]
FIG. 5 shows still another embodiment. In the embodiment of FIG. 1, a plurality of flow paths on the cell introduction side are provided.
The glass substrate 31 corresponds to the glass substrate 1 in FIG. 1, but one flow channel leading to the cell culture chamber is a flow channel for introducing cells or reagents, and is branched into two, symbols 36a, It is shown as 36b. Through holes 37a and 37b serving as inlets are formed at the tip positions of the introduction flow paths 36a and 36b. The introduction flow paths 36a and 36b are provided with microvalves 36a and 36b for controlling the flow of the liquid to be interrupted. As the microvalves 36a and 36b, those driven using piezoelectric elements, those driven by electrodes, those driven by air from a compressor placed outside, those using fluid expansion or phase change due to heating Any known one can be used. The other channel groove connected to the cell culture chamber is a cell introduction channel 36, and a through-hole 34 for cell discharge is formed at the tip position.
[0035]
Reference numeral 37 denotes a porous glass substrate that seals the opening of the through hole of the glass substrate 31 serving as a cell culture chamber. Although not shown in the drawing, a glass substrate corresponding to the glass substrate 2 of FIG. 1 is bonded to the lower side of the glass substrate 31.
[0036]
In the cell culture cell of FIG. 5, for example, a cell solution is introduced from one inlet 33a and a reagent is introduced from the other inlet 33b, so that the cells and the reagent are introduced from separate inlets and mixed in the cell culture chamber. It can be used to react.
[0037]
In the above embodiment, the porous material is not limited to glass, and the same effect can be obtained even when polytetrafluoroethylene or other plastic materials are used.
The substrate material is not limited to quartz glass, and various materials such as other glass, Si, ceramic, plastic, and the like can be used. For example, when a plastic material is used, integral molding is also possible.
[0038]
【The invention's effect】
According to the cell culture cell of the present invention, stable cell culture can be achieved with a simple structure in which at least a part of the wall surface existing between the cell culture chamber and the external space is made of a porous material and is in contact with the outside air. It becomes possible.
Since the structure of the present invention is a very simple structure and can be introduced into various manufacturing processes, it can be applied to a complicated microchip incorporating a valve or the like.
By using a microchip, there are many merits such as a small amount of sample, high speed measurement, and simultaneous measurement of multiple samples.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a cell culture cell according to one embodiment, wherein (A) to (C) are plan views respectively showing three substrates constituting the cell culture cell, and (D) is assembled. Sectional drawing of the state which cut | disconnected the cell for cell culture which cut | disconnected the direction perpendicular | vertical to a flow path in the cell culture room position, (E) is sectional drawing of the state which cut | disconnected the assembled cell culture cell along a flow path .
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cell culture cell according to another embodiment cut along a flow path.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a cell culturing cell according to still another embodiment, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along a flow path.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a cell culturing cell of still another embodiment cut along a flow path.
FIG. 5 is a plan view showing a cell culturing cell of still another example.
[Explanation of symbols]
1, 2, 11, 12, 22, 31 Glass substrate 3, 4, 13, 14, 23, 24, 33a, 33b, 34 Through hole 6, 16, 26, 36, 36a, 36b Channel grooves 5, 15, 25 Cell culture chamber 7, 10, 17, 21, 37 Porous glass plate 8, 18 Adhesive

Claims (9)

複数の基板を接着又は接合して構成され、液体を流すことのできる流路と、前記流路につながり流路の流れ方向に垂直な方向の断面積が流路よりも大きくなって細胞を一時保持する細胞培養室とを内部に備えた細胞培養用セルであって
前記流路は前記基板のうちの2枚の基板の対向面に形成され、
前記細胞培養室は外部空間に通じる開口をもつように形成され、前記開口が多孔質材料により封止されている細胞培養用セル。
It is configured by adhering or joining a plurality of substrates, and a flow path capable of flowing a liquid, and a cross-sectional area in a direction perpendicular to the flow direction of the flow path connected to the flow path is larger than the flow path to temporarily store the cells. and holding for cell culture chamber a cell culture cell provided therein,
The flow path is formed on the opposing surface of two of the substrates,
The cell culture cell, wherein the cell culture chamber is formed to have an opening communicating with an external space, and the opening is sealed with a porous material .
前記細胞培養室は流路を形成する2枚の基板のうちの一方の基板を貫通した貫通孔として形成されており、その貫通孔の開口が前記開口となって前記多孔質材料としての多孔質な第3の基板により封止されている請求項に記載の細胞培養用セル。 The cell culture chamber is formed as a through-hole penetrating one of the two substrates forming the flow path, and the opening of the through-hole becomes the opening, and the porous material as the porous material The cell culture cell according to claim 1 , which is sealed by a third substrate. 前記貫通孔の開口を封止する多孔質な第3の基板は前記一方の基板上で前記開口部領域のみに設けられている請求項に記載の細胞培養用セル。The cell for cell culture according to claim 2 , wherein the porous third substrate for sealing the opening of the through hole is provided only in the opening region on the one substrate. 前記貫通孔の開口を封止する多孔質な第3の基板は前記一方の基板とほぼ同形状である請求項に記載の細胞培養用セル。The cell for cell culture according to claim 2 , wherein the porous third substrate for sealing the opening of the through hole has substantially the same shape as the one substrate. 前記細胞培養室は流路を形成する2枚の基板のうちの一方の基板を貫通した貫通孔として形成されており、その貫通孔の開口が前記開口となってその開口内に前記多孔質材料である多孔質な第3の基板が嵌め込まれることによりその開口が封止されている請求項に記載の細胞培養用セル。 The cell culture chamber is formed as a through hole penetrating one of the two substrates forming the flow path, and the opening of the through hole becomes the opening, and the porous material is formed in the opening. The cell culture cell according to claim 1 , wherein the opening is sealed by fitting a porous third substrate. 2枚の基板からなり、一方の基板の表面に前記流路と細胞培養室が底をもつ溝として形成されており、その基板の表面側に設けられた他方の基板が前記多孔質材料としての多孔質な基板となっていることにより前記細胞培養室の開口が多孔質材料により封止されている請求項に記載の細胞培養用セル。It consists of two substrates, and the flow path and the cell culture chamber are formed as a groove having a bottom on the surface of one substrate, and the other substrate provided on the surface side of the substrate is the porous material. The cell for cell culture according to claim 1 , wherein an opening of the cell culture chamber is sealed with a porous material by being a porous substrate. 前記多孔質材料として多孔質ガラスを用いる請求項1からのいずれかに記載の細胞培養用セル。Cell culture cells according to any one of claims 1 to 6 using a porous glass as the porous material. 前記多孔質材料として多孔質樹脂を用いる請求項1からのいずれかに記載の細胞培養用セル。Cell culture cells according to any one of claims 1 to 6 using a porous resin as the porous material. 前記細胞培養室につながる前記流路を複数備え、それらの流路の少なくとも1つには液体の流れを制御するマイクロバルブが設けられている請求項1からのいずれかに記載の細胞培養用セル。The cell culture medium according to any one of claims 1 to 8 , wherein a plurality of the flow paths connected to the cell culture chamber are provided, and at least one of the flow paths is provided with a microvalve for controlling a liquid flow. cell.
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