JP4714443B2 - 組織培養容器 - Google Patents

Description

本発明は一般的に組織培養容器に関する。より具体的には、本発明は細胞、微生物や組織を培養媒体内で培養し、次いで容器内の物体に簡便にアクセスできる容器に関する。

組織培養容器は研究機関において多用な目的のために用いられている。例えば、組織培養容器は培養媒体または寒天内で微生物や組織を培養するのに用いられている。微生物や組織は、調整された環境で生育させられる。次に組織は定期的にアクセスされ試験される。

組織培養容器は、一般的には、互いに対向する上部壁と底部壁との間に延在する複数の直立した側壁を有するプリズム形状でありうる。側壁は一般的に、容器の長さと幅とが高さを上回るように構成されている。その結果、容器の底部壁は、容器の容積に対して大変大きな面を画成する。内部へのアクセスを提供するために、容器の側壁の一つには管状のネックが形成されている。ネックの外側の面には、キャップをネジ結合で受容するために、ネジ山のアレイが形成されていることもある。

組織培養容器は、典型的には、容器のネックからキャップを外して、選択された量の液状の生育媒体を容器内に収容して使用される。細胞や組織は、次にネック内の開口を通じて容器内に挿入され、キャップはネックに再び配置される。いくつかのこのような容器は、典型的には研究機関における調整された場所において、非常に密なアレイ状に配置される。容器は、容器内の細胞や組織の成長を調べるために定期的にアクセスされうる。容器の内部へのアクセスは、容器のネックからキャップを除去し、生育媒体内の組織に十分にアクセスするように、スクラッパー、綿棒またはピペットをネックを通じて挿入することによって達成されうる。この手順は有効ではあるが、効率的でなく、また自動化された研究器具に好適とは言いがたい。

特許文献１は、容器の上部壁に形成された壊れ易い領域（frangible zone）を有する組織培養容器を開示している。壊れ易い領域は、容器の内部へのアクセスのために切断または破壊されうるような、減少された厚さの領域によって画成されている。壊れ易い領域の近傍の上部壁の一部はヒンジを画成している。このようにして、壊れ易い領域は、容器の内部にアクセスするためにヒンジの周りを回転させられうるトラップドアを有効に画成している。

いくつかの組織は、適切に成長するために、大気に露出していなければならない。特許文献２は、容器の壁または蓋の一部に組み込まれたガス透過性の膜を有する容器を開示する。ガス透過性の膜の近傍にはカバーがヒンジ的に設けられており、膜を選択的にカバーすることができる。特許文献２に開示されている膜のためのヒンジ止めされたカバーは、自動化された研究所用の試験装置と共に使用する場合に良く適してはいない。
米国特許第４，３３４，０２８号明細書 米国特許第５，０４７，３４７号明細書

多くの研究分析は、少量の細胞または組織と小体積の生育媒体とによって達成されうる。したがって、研究所内の小さな領域で、より多くの試験が達成されうる。しかしながら、細胞や容器の採取を容易にするためには、より少ない体積の液状の生育媒体と、より小さい領域の細胞または組織を、容器内で見やすい態様で配置することが必要である。

ロボット化された装置によって少量の液体を集めるような実験装置が入手可能である。例えば、研究機関では、矩形のマトリクスに配置された小さなウェルのアレイを有するマルチウェルプレート組立体が使用されている。典型的なマルチウェルプレートは、８×１２の矩形のマトリクスに配置された９６のウェルを含んでいる。実験装置はまた、各ウェル内の少量の液体を回収するために、マルチウェルプレート組立体のアクセスポートに自動的に進入するためのロボット化されたピペット装置を含む。ロボット化された装置は次に、各ピペットに回収された少量の液体が分析されるように、ピペットのアレイを他の場所に移動させる。上述した組織培養容器はロボット化された装置に良く適してはおらず、したがって、培養組織を生育させ収穫するためのより非効率的な手動の手順において、主に用いられている。

本発明は上部壁、底部壁、および上部及び底部壁の間に延在する複数の側壁を有する組織培養容器に関する。一つの中空のネックが側壁の一つから延在し、また容器の内部との連通を提供する。ネックの外側の部分は、ネジ山のアレイなどのキャップアタッチメント構造を含んでいても良い。こうしてキャップは、容器の内部を閉じるためにネックに取り外し可能に固定されることができる。容器のネックから離れた壁の一つには、少なくとも一つの開口と、この開口を横切って延在する自己密封隔壁（self-sealing septum）とが形成されている。自己密封隔壁は、エラストマー材料から形成されることができ、また、少なくとも部分的にエラストマー材料を通じて延在するスリットを有していてもよい。あるいは、隔壁には、概ねＸ形の一対の切り込みが形成されていてもよく、これら一対の切り込みのそれぞれは少なくとも部分的に隔壁を通じて延在していてもよい。隔壁は、ピペットの先端またはその他の容器内の液体及び細胞へのアクセスのための先端の尖った器具によってアクセスされるように構成されることができる。

容器は、膜にカバーされた第二の開口を更に含んでいてもよく、この膜は液体の透過を許容することなしにガスの透過を許容する。当該膜は、容器における常に乾燥している表面上に配置されるのが好適であり、これによってガス交換、酸素供給（oxygenation）または容器内の湿度制御を許容する。

容器の上部壁および底部壁は、どの側壁によって画成される領域に比較しても大きい表面領域を画成することができる。加えて、底部壁は、ロボット化された装置によるアクセスを許容すべく容器を所定の位置および整列状態に位置決めするための足場整列構造（footprint alignment features）を含んでいてもよい。例えば、底面は、ロボットデッキ（robot deck）上の整列タイル（alignment tiles）に対して容器を固定および整列させるための構造的な要素を有していてもよい。これによりロボットは、容器内で生育されている組織または細胞を自動的に試験しまたは収穫するために、自己密封隔壁において容器にアクセスするようにプログラムされることができる。

容器の底部壁は、その中で重力によって液状の生育媒体が集められるような貯留槽（trough）を画成するように構成されることができる。容器の底部壁内に画成されたこの貯留槽は、自己密封隔壁に重ね合わせられてもよい。

自己密封隔壁は、単一のピペットまたはその他の回収器具が、隔壁を通じて容器における液状の媒体が溜まる領域の中へと通過するのを許容するように構成されていてもよい。あるいは、自己密封隔壁は、当該自己密封隔壁を通じて、複数のピペットまたはその他の回収器具が同時に通過するのを許容してもよい。例えば、自己密封隔壁は延長されて、細長い（elongated）スリットまたは交差カットの平面整列（linear array）を有していてもよい。容器の底部壁によって画成された貯留槽は、延長された自己密封隔壁によって画成される軸に沿って延長されてもよい。

自己密封隔壁および／または膜は、容器の壁の開口に設置される一以上のキャップに統合されてもよい。自己密封隔壁および膜は、同一のキャップに設置されることができる。

また別の実施形態では、容器は小さな側面の一つにおいて保管されるように構成されることができる。したがって、主要面（major surfaces）は実質的に鉛直に整列された面を画成する。これらの実施形態では、容器が支持される面と実質的に反対の側面に、自己密封隔壁および膜が設けられてもよい。

図1ないし図4において、本発明に係る組織培養容器は、符号１０で全体的に示されている。組織培養容器１０は、本体１２、蓋体１４およびキャップ１６を有する概ね六角形状の容器である。本体１２は、樹脂材料により一体的に成形され、樹脂材料にはポリスチレンを用いるのが好適である。本体１２は、後端部２０と、第一及び第二の側端部２２，２４と、前端部２６と、を有する実質的に平坦な矩形の底部壁１８を含んでいる。

底部壁１８における後端部２０と前端部２６との実質的な中央、かつ側端部２２，２４の実質的な中央に、実質的に円錐に形成された貯留槽２７が下向きに延在している。底部壁１８の前端部２６からこれと一体的に、実質的に平坦な二等辺の台形斜面（trapezoidal ramp）２８が延在しており、かつ底部壁１８に対して約１５０度の鈍角をなしている。したがって、台形斜面２８の平面は、底部壁１８が水平面上に支持されたときに、約３０度の傾斜を画成する。底部壁１８の前端部２６は、台形斜面２８の二つの平行な底辺（base）の長い方を画成する。斜面２８は更に、より短い平行な底辺端部３０と、前端部２６から底辺端部３０に向けて寄り集まる第一及び第二の等しい側端部３２，３４とを含んでいる。

図４に示すように、底部壁１８から下向きに、底部支持体３５が延在している。底部支持体３５の下端部は、底部壁１８の平坦部と実質的に平行に延在する平面を画成する。底部支持体３５の下端部によって画成される平面は、底部の貯留槽２７の底部と同じ平面にあるか、これより低い位置にある。底部支持体３５はまた、実質的に矩形の外形を画成する。

容器１０の本体１２は、底部壁１８の後端部２０に隣接する場所で底部壁１８から垂直に突出する実質的に矩形の後部壁３６を含んでいる。後部壁３６は、底部壁１８に実質的に平行に整列された上端部３８を含んでいる。本体１２はまた、それぞれ隣接する第一および第二の端部２２，２４に隣接する底部壁１８から垂直に延在する実質的に平行な第一および第二の側壁４２，４４を含んでいる。第一および第二の側壁４２，４４は、底部壁１８に平行であり且つ後部壁３６の上端部３８と実質的に同一平面にある上端部４６，４８をそれぞれ含んでいる。側壁４２，４４は、底部壁１８の前端部２６の両端部と揃えられた前端部５０，５２を有する。

本体１２は更に、第一および第二の側壁４２，４４の前端部５０，５２から互いに寄り集まるようにされた実質的に平坦な第一および第二の移行壁５４，５６を含んでいる。第一の移行壁５４は実質的に台形であり、実質的に上端部３８，４６および４８によって画成される平面内にある上端部６２を有する。第二の移行壁５６もまた実質的に台形であり、実質的に上端部３８，４６，４８および６２によって画成される平面内にある上端部６８を含んでいる。

容器１０の本体１２は、底部壁１８によって画成される平面に実質的に直交して配置された実質的に平坦な前部壁７０を更に含んでいる。前部壁７０は、第一および第二の移行壁５４，５６の上端部６２，６８の間に延在する上端部７４を更に含む。上端部７４は、上端部３８，４６，４８，６２および６８によって画成される平面内に存在する。

容器１０の本体１２は、前部壁７０から前方に延在する概ね管状のネック７８を更に含んでいる。ネック７８は、前部壁７０において底部壁１８および斜面２８の上方で本体１２の領域と連通している開口の後端部８０を含んでいる。ネック７８は、前端部８２と、後端部８０と前端部８２との間に延在する管状の通路８４とを更に含んでいる。ネック７８において前端部８２と隣接する部分は、実質的に円筒形に形成されており、また、ネック７８において前端部８２に隣接する外部の領域は、閉止具であるキャップ１６とネジ結合するための多数の外部ネジ山を含んでいる。

容器１０の蓋体１４は、実質的に平坦であり、蓋体１４が本体１２の上端部３８，４６，４８，６２，６８および７４の上に乗り、あるいは本体１２の複数の垂直な壁にわずかに嵌まり込むような形状の六角形を画成している。蓋体１４は、適切な接着剤の適用または超音波溶接などの公知の接着技術によって本体１２の定位置に固定されることができる。

蓋体１４は、図４に示されるように、円錐形に形成された貯留槽３５と同心の場所に隔壁開口８８を含んでいる。自己密封隔壁９０は、隔壁開口８８内に固定される。隔壁９０は、エラストマー材料から成形されており、開口８８の直径に実質的に沿うように整列された縦（longitudinal）のスリット９２を備えている。スリット９２は隔壁９０の全体に亘って、あるいは隔壁９０の一部に亘って延在していてよく、組織培養物を採取するために隔壁９０を通じてピペットなどのアクセス器具が通過するのを可能にする。しかしながら、隔壁９０のエラストマー材料は、アクセス器具が除去されると再び密封状態になる。

蓋体１４にはまた、膜開口９４が形成されており、膜開口９４には図４に示されるように、膜９６が強固に固定されている。膜９６は、他の箇所では実質的に非透過性である容器１０の壁を横切って、ガス交換または酸素供給を許容するような材料から形成されている。膜９６は、取り外し可能なシーリング層９８によって最初に密封されているのが好適である。シーリング層９８は、ガス交換が要求されないような状況のために定位置に保持されることができ、あるいはガス交換が要求されるような状況のための適切な時期に除去されることができる。

図５は、先に説明され図１ないし図４に示された容器１０と実質的に同一な容器１０ａを示す。より詳細には、容器１０ａは容器１０の本体１２と同一の本体１２と、容器１０のキャップと同一のキャップ１６とを含んでいる。しかしながら、蓋体１４の隔壁開口８８は、図５に示されるように、交差カット（cross-cut）９２ａを備えた隔壁９０ａを備えている。交差カット９２ａは、ある種のアクセス器具のためのより好適なアクセスを提供することができる。

図６において、他の培養容器が、全体的に符号１０ｂで示されている。培養容器１０ｂは、本体１２ｂ、蓋体１４ｂおよびキャップ１６を含んでいる。本体１２ｂは、先に説明され図示された培養容器１０の本体１２と非常に近似している。しかしながら、底部壁１８ｂは側端部２２ｂ、２４ｂの間で連続的に延在する細長い貯留槽２７ｂを備えている。本体１２ｂの他の全ての特徴点は本体１２と同一であり、重ねての説明は行わない。蓋体１４ｂは蓋体１４と非常に近似している。しかしながら、蓋体１４ｂは細長く概ね長円形（elliptoid）の隔壁開口８８ｂと、対応して構成された隔壁９０ｂとを含んでいる。隔壁９０ｂは、底部壁１８ｂの細長い貯留槽２７ｂと実質的に重なり合うように配置され整列された細長い再密封可能なスロット９２ｂを備えている。スロット９２ｂは、複数の組織または細胞の培養物を同時に取得するために、ピペットなどの複数のアクセス器具がスロット９２bを通じて通されることができるようにされている。スロット９２ｂは次に、後の段階でのアクセスまで再密封される。培養容器１０ｂの他の全ての点は、培養容器１０と実質的に同様である。

図７において、培養容器１０ｂの一つの変形が符号１０ｃで示されている。培養容器１０ｃは、培養容器１０ｂと実質的に同一な本体およびキャップを含んでいる。図７の培養容器は、図６に関して説明され図示された蓋体１４ｂと実質的に同一の蓋体１４ｃを更に含んでいる。しかしながら、蓋体１４ｃは、複数の互いに離間された交差カット９２ｃを備えた隔壁９０ｃを含んでいる。交差カット９２ｃのそれぞれは、図５に示された交差カット９２ａと実質的に同一である。複数の交差カット９２ｃは、複数のアクセス器具による同時のアクセスを可能にしながら、ある種のアクセス器具のアクセスを可能にしている。

図８は、先に説明され図示された培養容器１０に類似の培養容器１０ｄを示す。詳細には、培養容器１０ｄは、図１ないし図５に関して説明され図示された培養容器１０の対応する部分とそれぞれ実質的に同一の本体１２およびキャップ１６を含んでいる。しかしながら、培養容器１０ｄは単一の開口８８ｄのみを備えた蓋体１４ｄを有し、開口８８ｄにはネジの形成されたキャップ１００が設置されている。隔壁１０２および膜１０４は、キャップ１００内に設置されている。隔壁１０２と膜１０４とのそれぞれは、実質的に半円形である。しかしながら、例えば図９に示されるように円形の隔壁１０２ａと環状の膜１０４ａなど、他の形状を提供することもできる。これらの設計は、特定の適用のために隔壁の種類（例えば、直線状のカットまたは交差カット）を変更することを可能にしている。同様に、膜の種類も、特定の適用のために変更されうる。あるいは、隔壁や膜が必要とされない状況のために、開口８８ｄにソリッドなキャップを結合することもできる。同様に、割れを有する隔壁のみ、あるいは膜のみを有するキャップを用いることもできる。

本発明に係る培養容器は、培養容器の内部にアクセスして細胞または組織の培養物のサンプルを取得する自動化されたロボット装置との関係における使用によく適している。例えば、図１０に示されるように、培養容器１０は、複数の矩形の整列用タイル凹部１１２を有するロボットデッキ１１０と共に使用されることができる。培養容器１０の底部支持体３５は、培養容器のためにＸ，Ｙ座標の特定の整列を提供するために、整列タイル１１２に密接に収容（nest）されるような寸法にされている。

本発明による培養容器の分解斜視図である。 図１の容器の組立て状態の一部切欠した斜視図である。 容器の平面図である。 図３の４−４線断面図である。 図３に類似の平面図であって、他の隔壁を備えた蓋体を示す。 本発明による他の容器の分解斜視図である。 図６に示される容器に類似の容器の平面図であって、他の隔壁を示す。 他の実施形態に係るキャップおよび容器の分解図である。 他のキャップの斜視図である。 ロボットデッキに近接する組織培養容器の斜視図である。

符号の説明

１０ 組織培養容器
１２ 本体
１４ 蓋体
１６ キャップ
１８ 底部壁
２７ 貯留槽
３５ 底部支持体
４２，４４ 側壁
７８ ネック
８８ 隔壁開口
９０ 隔壁
９２ スリット
９４ 膜開口
９６ 膜
９８ シーリング層

Claims (14)

1. 底部壁および当該底部壁から上向きに延在する複数の側壁を備えた本体と、前記複数の側壁に亘り且つ前記底部壁に対向して延在する蓋体と、を有する組織培養容器であって、前記蓋体には、それを通じて延在する少なくとも一つの開口と、医療器具による前記容器の内部へのアクセスを許容するために前記開口を横切って延在する隔壁と、が形成されており、
   前記本体の前記側壁の１つには、前記容器から液状媒体を出し入れするための中空のネックが形成されており、
   前記底部壁には貯留槽が形成され、
   前記貯留槽は、前記底部壁が水平に配置されたときに、前記貯留槽の近傍の地点において前記蓋体と前記底部壁との間に定義される高さに比して、前記貯留層において前記蓋体と前記底部壁との間により大きい高さが定義されるように、前記蓋体から離間する方向に延在する凹部を定義し、
   前記底部壁からは底部支持体が延在して、前記貯留槽のための前記貯留槽の底部と同じ平面にあるか当該底部よりも低い支持面を定義し、
   前記貯留槽及び前記開口は、前記底部壁が水平に配置されたときに、前記開口の下の位置に液状の媒体を集めるために、前記貯留槽が前記開口と整列されるように配置されることを特徴とする組織培養容器。
2. 請求項１に記載の組織培養容器であって、前記隔壁は前記医療器具によるアクセスの後に再密封可能な材料から形成されていることを特徴とする組織培養容器。
3. 請求項２に記載の組織培養容器であって、前記隔壁には少なくとも部分的に前記隔壁を通じて延在する少なくとも一つのスリットが形成されていることを特徴とする組織培養容器。
4. 請求項３に記載の組織培養容器であって、前記少なくとも一つのスリットは、前記隔壁内に交差カットを画成する互いに交差した二つのスリットであることを特徴とする組織培養容器。
5. 請求項１に記載の組織培養容器であって、前記蓋体における前記開口は円形であることを特徴とする組織培養容器。
6. 請求項１に記載の組織培養容器であって、前記開口は細長い開口であることを特徴とする組織培養容器。
7. 請求項６に記載の組織培養容器であって、前記本体の前記底部壁は、前記隔壁と揃えられた位置で貯留槽内の液状媒体を集めるために、前記底部壁内であって前記蓋体の前記細長い開口に揃えて形成された細長い貯留槽を含んでいることを特徴とする組織培養容器。
8. 請求項６に記載の組織培養容器であって、前記隔壁は、医療器具によるアクセスを促進するために少なくとも部分的に前記隔壁を通じて延在する少なくとも一つのスリットを含んでいることを特徴とする組織培養容器。
9. 請求項８に記載の組織培養容器であって、前記少なくとも一つのスリットは、前記隔壁に沿って互いに離間した位置に、複数対の互いに交差するスリットを備えていることを特徴とする組織培養容器。
10. 請求項１に記載の組織培養容器であって、前記隔壁は、キャップ内に固定され、前記キャップは前記蓋体の前記開口に設置されることを特徴とする組織培養容器。
11. 請求項１に記載の組織培養容器であって、前記ネックに着脱自在に設置される閉止具を更に備えたことを特徴とする組織培養容器。
12. 請求項１に記載の組織培養容器であって、前記蓋体は、前記容器の内部と周囲の環境との間のガス透過を提供するために、膜を更に含んでいることを特徴とする組織培養容器。
13. 請求項１２に記載の組織培養容器であって、前記開口は隔壁開口であり、前記蓋体は膜開口を更に含み、前記膜は前記膜開口に設置されていることを特徴とする組織培養容器。
14. 請求項１に記載の組織培養容器であって、前記蓋体の前記開口に設置されたキャップを更に備え、前記隔壁は前記キャップの一部に設置され、前記キャップの第二の部分には前記組織培養容器の内部にガス透過を提供するために膜が形成されていることを特徴とする組織培養容器。

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