JP5764887B2 - 細胞培養容器、細胞培養装置、細胞培養システム、及び細胞培養方法 - Google Patents
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Description
このような状況において、軟包材からなる細胞培養容器を用いて、自動的に細胞を大量培養することが行われている。例えば特許文献1には、軟包材で形成された培養容器と、CCDカメラで培養容器内の細胞数をモニタリングすることにより細胞数に応じた適正な培養容積に自動制御できる培養装置からなる自動培養システムが記載されている。このように、細胞を自動的に大量培養するにあたっては、培養した細胞の数や状態をモニタリングし、培養条件を最適な環境に整える機構が必要不可欠である。CCDカメラによる自動撮影画像により、細胞を自動計数する機構は最も有効なモニタリング方法のひとつである。
しかしながら、この細胞培養容器は、全体がフレームにより構成され、軟包材からなるものではなく剛性を備えたものであり、本発明のような柔軟な細胞培養容器の表面における皺の発生を防止することに適用できるものではなかった。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、細胞培養容器等に皺の発生を防止する手段を備えることにより、細胞培養容器における細胞の観察を行うための観察領域に皺が発生することを防止することが可能な細胞培養容器、細胞培養装置、細胞培養システム、及び細胞培養方法の提供を目的とする。
一般に、細胞培養容器を用いた細胞培養では、培養した細胞の数や状態を観察するため、細胞培養容器の表面を介して、顕微鏡により内部の撮影が行われる。
本発明では、このような細胞培養容器における培養細胞を観察するための領域(以下、観察領域と称する)に皺が発生することを防止して、撮影された写真に皺が写り込むことを防ぎ、細胞の観察を適切に行うことを可能にしている。
まず、本発明の概略構成について、皺の発生を防止するための手段を細胞培養容器に備えたものを例として、図1〜図3を参照して説明する。図1〜図3は、それぞれ本発明の細胞培養容器の概略構成、この細胞培養容器を有する細胞培養システムの概略構成、及び同システムの概略構成の縦断面を示す図である。
これにより、例えば細胞培養容器10内の培養液を攪拌することによって細胞培養容器10の表面に皺12が発生した場合でも、固定部材11により張力が付加されて引き伸ばされた観察領域には皺12が入り込むことがない。
これによって、固定部材11により皺の発生が防止された観察領域を通じて、細胞培養容器10内の細胞を自動的に撮影することができ、細胞の数や状況を適切に観察することが可能となる。
本発明は、細胞培養容器、及び/又は細胞培養装置に皺の発生を防止する手段を備えることで、このような問題を解消している。
次に、本発明の第一実施形態の細胞培養容器及び細胞培養方法について、図4及び図5を参照して説明する。図4は、本実施形態の細胞培養容器の構成を示す図である。図5は、本実施形態の細胞培養容器の外観及び部分拡大を示す図である。
本実施形態の細胞培養容器10は、軟包材を材料として、袋状(バック型)に形成した容器である。細胞培養容器10の材料として軟包材を用いることで、細胞培養容器10に可撓性・柔軟性を付与することができる。軟包材としては、例えば、特開2009−247225号公報(培養容器)や、特開2006−262876号公報(培養バッグ、培地保存方法および細胞培養方法)に記載されているものなどを用いることができる。
また、細胞培養容器10は、細胞培養に必要なガス透過性を有しており、内容物を確認できるように、一部又は全部が透明性を有している。このような条件を満たす培養容器の材料としては、例えばポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン系エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、シリコーン系熱可塑性エラストマー、シリコーンゴム等を挙げることができる。
さらに、顕微鏡30はカメラ機能を備えた顕微鏡であり、図示しないが、撮影された画像データは、情報処理装置に入力されて、その画像データにおける細胞数がカウントされる。このような顕微鏡30と、自動撮影方法及び細胞数のカウント方法は、現在一般的に使用されているものを用いることができる。なお、カメラ機能は顕微鏡30と別個に設けても良い。
このため、本実施形態によれば、この観察領域を介して、顕微鏡30により細胞培養容器10内の細胞の撮影を行うことで、細胞の数や状態を明瞭に観察することが可能となっている。
次に、本発明の第二実施形態の細胞培養容器及び細胞培養方法について、図6を参照して説明する。同図は、本実施形態の細胞培養容器の構成を示す図である。
本実施形態の細胞培養容器10は、皺の発生を防止するための固定部材11として、プレート11bを備えている。
すなわち、本実施形態の細胞培養容器10の下側表面の一部には、プレート11bが接着されており、これによって、細胞培養容器10の表面におけるプレート11bが接着された部分は、皺の発生が防止された領域となっている。
なお、このプレート11bを、細胞培養容器10の下側表面全体に貼り付ける構成にすることもできる。
本実施形態の細胞培養容器10におけるその他の点については、第一実施形態と同様のものとすることができる。また、本実施形態の細胞培養方法についても、このようなプレート11bを備えた細胞培養容器10を使用する点以外については、第一実施形態と同様のものとすることができる。
次に、本発明の第三実施形態の細胞培養容器及び細胞培養方法について、図7を参照して説明する。同図は、本実施形態の細胞培養容器の構成を示す図である。
本実施形態の細胞培養容器10は、表面の一部に、剛性を有する厚みに形成された高厚部11cを備えている。この高厚部11cは、細胞培養容器10を構成する軟包材の一部を厚く形成して、剛性を有しかつ透明で平坦な観察領域を構成したもので、皺の発生が防止された領域である。
本実施形態では、このような観察領域を介して顕微鏡30による撮影を行うことで、細胞培養容器10内の細胞を適切に観察できるようになっている。
このようにすれば、照明装置40から照射される光が不規則に散乱もしくは屈折することによって、光量が不均一になるのを防ぐことができ、顕微鏡30により撮影される写真の精度を向上させることが可能となる。
次に、本発明の第四実施形態の細胞培養装置及び細胞培養方法について、図8を参照して説明する。同図は、本実施形態の細胞培養装置の構成を示す図である。
本実施形態の細胞培養装置は、細胞培養容器を積載する積載台20を備えている。
積載台20は、その上面に細胞培養容器が載置される平面の台である。積載台20には、細胞培養容器の両端を積載台20に固定するための容器固定具など、細胞培養容器を定置させるための各種構成を設けることができる。また、積載台20は、観察孔21を備えている。この観察孔21を介して、顕微鏡30により積載台20に積載された細胞培養容器内の細胞を観察することができるようになっている。
本実施形態における細胞培養容器としては、一般的なものを用いることができ、その材料は、第一実施形態と同様のものとすることができる。なお、後述する、積載台20のみに皺の発生を防止する手段を備えた細胞培養装置に関する第五実施形態から第八実施形態においても同様に細胞培養容器は、一般的なものを使用することができる。
具体的には、例えば細胞培養容器を左右に引き伸ばした状態で、フレーム形状の固定部材23に押し当てることで、そのフレームで囲まれた部分を皺のない状態で固定することができる。また、積載台20に対する固定部材23の高さを高くして、例えばフレーム形状の固定部材23の厚みを5mm〜10mmの大きさにして、細胞培養容器を積載台20に押し当てることにより、そのフレームで囲まれた部分を皺のない状態で固定することもできる。
このように、本実施形態によれば、この皺の発生が防止された領域を観察領域として、顕微鏡30により細胞培養容器内の細胞の撮影を行うことで、細胞培養容器内の細胞を適切に観察できるようになっている。
次に、本発明の第五実施形態の細胞培養装置及び細胞培養方法について、図9を参照して説明する。同図は、本実施形態の細胞培養装置の構成を示す図である。
本実施形態の細胞培養装置は、積載台20において、皺の発生を防止する手段として固定部材23ではなく、吸引手段24を備えている点で第四実施形態と異なっている。その他の点については第四実施形態と同様のものとすることができる。
この吸引手段24は、細胞培養容器が積載台20に載置されると、細胞培養容器の下側表面における、観察孔21の周囲上方部分を吸引する。これによって、細胞培養容器における観察領域に張力を加えて引き伸ばすことができ、当該領域に皺が発生することを防止できるようになっている。
吸引手段24は、細胞培養容器の表面を吸引し、観察領域に張力を加えて皺の発生を防止できるものであれば特に限定されない。
これにより、例えば細胞培養容器を攪拌することなどによって観察領域に皺が発生していたとしても、これを除去することが可能となる。
このように、本実施形態の細胞培養装置及び細胞培養方法によれば、顕微鏡30により撮影される写真に皺が写り込まないため、細胞を適切に観察することが可能になっている。
次に、本発明の第六実施形態の細胞培養装置及び細胞培養方法について、図10を参照して説明する。同図は、本実施形態の細胞培養装置の構成を示す図である。
本実施形態の細胞培養装置は、積載台20において、皺の発生を防止する手段として固定部材23ではなく、押圧手段25を備えている点で第四実施形態と異なっている。その他の点については第四実施形態と同様のものとすることができる。
押圧手段25は、積載台20における観察孔21の上方に上下に移動可能に備えられた平面板である。この押圧手段25の支持及び上下移動は、図示しないが、積載台20に押圧手段25の支持部材と駆動手段を設けて、これらにより行う構成とすることができる。
本実施形態の細胞培養方法においても、細胞培養容器を積載台20に載置して細胞の培養が行われ、一定時間毎に顕微鏡30による細胞培養容器内の細胞の自動撮影が行われるが、本実施形態では、撮影に先立って、まず押圧手段25を下方に移動させ、押圧手段25により細胞培養容器における細胞を観察するための領域を積載台20に対して押圧する。
これによって、細胞培養容器における観察領域が引き伸ばされ、例えば細胞培養容器を攪拌することなどによって観察領域に皺が発生していたとしても、これを除去することが可能となっている。
このように、本実施形態の細胞培養装置及び細胞培養方法によれば、顕微鏡30により撮影される写真に皺が写り込まないため、細胞を適切に観察することが可能になっている。
次に、本発明の第七実施形態の細胞培養装置及び細胞培養方法について、図11を参照して説明する。同図は、本実施形態の細胞培養装置の構成を示す図である。
本実施形態の細胞培養装置は、積載台20において、皺の発生を防止する手段として固定部材23ではなく、移動手段26を備えている点で第四実施形態と異なっている。その他の点については第四実施形態と同様のものとすることができる。
固定部材26aは、接着性を有する部材、及び/又は摩擦係数の高い部材により構成され、積載台20に細胞培養容器を載置すると、細胞培養容器の表面に接触する。そして、駆動手段26bが移動手段26を観察孔21に対して反対方向に移動させると、固定部材26aが細胞培養容器の表面に接着していることにより、又は摩擦力により、移動手段26の移動と共に、細胞培養容器における観察領域が引き伸ばされる。
図11の例では、積載台20に載置された細胞培養容器は、観察領域の両側2箇所で移動手段26と接触し、移動手段26が互いに反対方向に移動することで、観察領域が引き伸ばされるようになっている。
また、本実施形態の細胞培養方法においても、細胞培養容器を積載台20に載置して細胞の培養が行われ、一定時間毎に顕微鏡30による細胞培養容器内の細胞の自動撮影が行われるが、本実施形態では、撮影に先立って、まず移動手段26により観察領域が引き伸ばされる。これにより、例えば細胞培養容器を攪拌することなどによって観察領域に皺が発生していたとしても、これを除去することが可能となっている。
このように、本実施形態の細胞培養装置及び細胞培養方法によっても、顕微鏡30により撮影される写真に皺が写り込まないため、細胞を適切に観察することが可能になっている。
次に、本発明の第八実施形態の細胞培養装置及び細胞培養方法について、図12を参照して説明する。同図は、本実施形態の細胞培養装置の構成を示す図である。
本実施形態の細胞培養装置は、積載台20において、皺の発生を防止する手段として固定部材23ではなく、引張り手段27を備えている点で第四実施形態と異なっている。その他の点については第四実施形態と同様のものとすることができる。
なお、本実施形態において、引張り手段27の一方を固定し、他の一方の引張り手段27のみを移動させることで、細胞培養容器を引き伸ばすこともできる。また、細胞培養装置に3個又は4個以上の引張り手段27を備え、細胞培養容器をより多くの方向に引っ張る構成にすることもできる。
また、本実施形態の細胞培養方法においても、細胞培養容器を積載台20に載置して細胞の培養が行われ、一定時間毎に顕微鏡30による細胞培養容器内の細胞の自動撮影が行われるが、本実施形態では、撮影に先立って、まず引張り手段27により観察領域が引き伸ばされる。これにより、例えば細胞培養容器を攪拌することなどによって観察領域に皺が発生していたとしても、これを除去することが可能となっている。
このように、本実施形態の細胞培養装置及び細胞培養方法によっても、顕微鏡30により撮影される写真に皺が写り込まないため、細胞を適切に観察することが可能になっている。
次に、本発明の第九実施形態の細胞培養システム及び細胞培養方法について、図13を参照して説明する。同図は、本実施形態の細胞培養システムの構成を示す図である。
本実施形態の細胞培養システムは、図13に示すように、細胞培養容器10と、積載台20を備えた細胞培養装置を有している。本実施形態の細胞培養システムでは、細胞培養容器10と積載台20の両方に、細胞培養容器10における観察領域の皺の発生を防止するための手段が備えられており、これらを結合させることで、当該観察領域を引き伸ばすことが可能となっている。
なお、細胞培養容器10の材料や顕微鏡30の構成など、その他の点については第一実施形態と同様のものとすることができる。
したがって、細胞培養中に例えばローラなどを細胞培養容器10に押圧して移動させることにより、細胞培養容器10内の培養液を攪拌した場合でも、観察領域における皺の発生を防止することができる。このため、観察領域を介して顕微鏡30より定期的に細胞培養容器10内の細胞を自動撮影するときに、皺が写り込むことがなく、細胞の観察を適切に行うことが可能になっている。
次に、本発明の第十実施形態の細胞培養システム及び細胞培養方法について、図14を参照して説明する。同図は、本実施形態の細胞培養システムの構成を示す図である。
本実施形態の細胞培養システムは、図14に示すように、細胞培養容器10と、積載台20を備えた細胞培養装置を有している。
細胞培養容器10は、その観察領域を積載台20に固定するための耳部材11eを備え、積載台20は、耳部材11eを掴んで引っ張るための引張り手段29を備えている。
引張り手段29は、積載台20における観察孔21の両側に配置されており、積載台20に細胞培養容器10を載置したときに、それぞれ耳部材11eを掴んで下方に引っ張る構成となっている。具体的には、引張り手段29は、耳部材11dを掴むためのアクチュエータ29aと、アクチュエータ29aを下方に移動させるためのシリンダ29bを備えたものとすることができる。
このように、本実施形態の細胞培養システム及び細胞培養方法によっても、顕微鏡30により撮影される写真に皺が写り込まないため、細胞を適切に観察することが可能になっている。
例えば、上記実施形態及び実施例では、細胞を培養する場合について説明しているが、例えば微生物や組織、器官などその他の有機体、又は無機物などの観察が必要となる場合において、細胞培養容器に皺が発生することを防止するなど適宜変更することが可能である。
11 固定部材
11a フレーム
11b プレート
11c 高厚部
11d 結合部材
11e 耳部材
12 皺
13 培養液
14 細胞
20 積載台
21 観察孔
22 容器固定具
23 固定部材
24 吸引手段
24a 吸引孔
25 押圧手段
26 移動手段
26a 固定部材
26b 駆動手段
27 引張り手段
28 結合孔
29 引張り手段
29a アクチュエータ
29b シリンダ
30 顕微鏡
40 照明装置
Claims (13)
- 細胞及び培養液が封入され、細胞の培養を行うための、軟包材からなる細胞培養バッグであって、当該細胞培養バッグに皺の発生を防止する手段が備えられ、この皺の発生を防止する手段によって当該細胞培養バッグの少なくとも一部に皺の発生が防止された領域が形成され、前記皺の発生を防止する手段が、剛性を有するフレーム又はプレートであることを特徴とする細胞培養バッグ。
- 細胞及び培養液が封入され、細胞の培養を行うための、軟包材からなる細胞培養バッグを載置する、積載台を備えた細胞培養装置であって、
前記積載台に前記細胞培養バッグの皺の発生を防止する手段が備えられ、前記皺の発生を防止する手段が剛性を有するフレーム又はプレートであり、前記積載台に前記細胞培養バッグを載置して、前記皺の発生を防止する手段に前記細胞培養バッグを押し当てることで、前記細胞培養バッグに皺の発生が防止された領域を形成させることを特徴とする細胞培養装置。 - 細胞及び培養液が封入され、細胞の培養を行うための、軟包材からなる細胞培養容器を載置する、積載台を備えた細胞培養装置であって、
前記積載台に前記細胞培養容器の皺の発生を防止する手段が備えられ、前記皺の発生を防止する手段が粘着性及び/又は摩擦係数の高い材料により形成され、前記積載台に前記細胞培養容器を載置して、前記皺の発生を防止する手段に前記細胞培養容器を押し当てることで、前記細胞培養容器に皺の発生が防止された領域を形成させることを特徴とする細胞培養装置。 - 細胞及び培養液が封入され、細胞の培養を行うための、軟包材からなる細胞培養容器を載置する、積載台を備えた細胞培養装置であって、
前記積載台に前記細胞培養容器の皺の発生を防止する手段として吸引手段が備えられ、前記積載台に前記細胞培養容器を載置して、前記吸引手段により前記細胞培養容器における細胞を観察するための領域の周囲を吸引して固定させることで、前記細胞を観察するための領域を、皺の発生が防止された領域に形成させることを特徴とする細胞培養装置。 - 細胞及び培養液が封入され、細胞の培養を行うための、軟包材からなる細胞培養容器を載置する、積載台を備えた細胞培養装置であって、
前記積載台に前記細胞培養容器の皺の発生を防止する手段として押圧手段が備えられ、前記積載台に前記細胞培養容器を載置して、前記押圧手段により前記細胞培養容器における細胞を観察するための領域を前記積載台に押し当てて、前記細胞を観察するための領域を、皺の発生が防止された領域に形成させることを特徴とする細胞培養装置。 - 細胞及び培養液が封入され、細胞の培養を行うための、軟包材からなる細胞培養容器と、この細胞培養容器を載置する積載台を有する細胞培養システムであって、
前記細胞培養容器における細胞を観察するための領域の周囲に凸形状を有する結合部材を備えると共に、前記積載台における観察孔の周囲に前記結合部材と嵌合する結合孔を備え、前記結合部材を前記結合孔に結合させることで、前記細胞を観察するための領域を、皺の発生が防止された領域に形成させることを特徴とする細胞培養システム。 - 細胞及び培養液が封入され、細胞の培養を行うための、軟包材からなる細胞培養容器と、この細胞培養容器を載置する積載台を有する細胞培養システムであって、
前記細胞培養容器における細胞を観察するための領域の周囲と、前記積載台における観察孔の周囲のそれぞれに、互いに結合して前記細胞培養容器を前記積載台に固定する結合手段を備え、
前記結合手段として、前記細胞培養容器における細胞を観察するための領域の周囲に耳部材が備えられるとともに、前記積載台における観察孔の周囲に引張り手段が備えられ、前記引張り手段により前記耳部材を引っ張ることで、前記細胞を観察するための領域を、皺の発生が防止された領域に形成させることを特徴とする細胞培養システム。 - 軟包材からなる細胞培養バッグに細胞及び培養液を封入し、細胞の培養を行う細胞培養方法であって、
前記細胞培養バッグに皺の発生を防止する手段を備え、前記皺の発生を防止する手段が、剛性を有するフレーム又はプレートであり、前記皺の発生を防止する手段によって細胞培養バッグの少なくとも一部に皺の発生が防止された領域を形成し、この領域を介して前記細胞培養バッグ内の細胞の観察を行う
ことを特徴とする細胞培養方法。 - 軟包材からなる細胞培養容器に細胞及び培養液を封入し、細胞の培養を行う細胞培養方法であって、
積載台に前記細胞培養容器の皺の発生を防止する手段を備え、前記皺の発生を防止する手段が粘着性及び/又は摩擦係数の高い材料により形成され、前記積載台に前記細胞培養容器を載置して、前記皺の発生を防止する手段に前記細胞培養容器を押し当てることで、前記細胞培養容器に皺の発生が防止された領域を形成し、この領域を介して前記細胞培養容器内の細胞の観察を行うことを特徴とする細胞培養方法。 - 軟包材からなる細胞培養容器に細胞及び培養液を封入し、細胞の培養を行う細胞培養方法であって、
積載台に前記細胞培養容器の皺の発生を防止する手段として吸引手段を備え、前記積載台に前記細胞培養容器を載置して、前記吸引手段により前記細胞培養容器における細胞を観察するための領域の周囲を吸引して固定させることで、前記細胞を観察するための領域を、皺の発生が防止された領域に形成し、この領域を介して前記細胞培養容器内の細胞の観察を行うことを特徴とする細胞培養方法。 - 軟包材からなる細胞培養容器に細胞及び培養液を封入し、細胞の培養を行う細胞培養方法であって、
積載台に前記細胞培養容器の皺の発生を防止する手段として押圧手段を備え、前記積載台に前記細胞培養容器を載置して、前記押圧手段により前記細胞培養容器における細胞を観察するための領域を前記積載台に押し当てて、前記細胞を観察するための領域を、皺の発生が防止された領域に形成し、この領域を介して前記細胞培養容器内の細胞の観察を行うことを特徴とする細胞培養方法。 - 軟包材からなる細胞培養容器に細胞及び培養液を封入し、細胞の培養を行う細胞培養方法であって、
前記細胞培養容器における細胞を観察するための領域の周囲に凸形状を有する結合部材を備えると共に、積載台における観察孔の周囲に前記結合部材と嵌合する結合孔を備え、前記結合部材を前記結合孔に結合させることで、前記細胞を観察するための領域を、皺の発生が防止された領域に形成させ、この領域を介して前記細胞培養容器内の細胞の観察を行うことを特徴とする細胞培養方法。 - 軟包材からなる細胞培養容器に細胞及び培養液を封入し、細胞の培養を行う細胞培養方法であって、
前記細胞培養容器における細胞を観察するための領域の周囲と、積載台における観察孔の周囲のそれぞれに、互いに結合して前記細胞培養容器を前記積載台に固定する結合手段を備え、前記結合手段として、前記細胞培養容器における細胞を観察するための領域の周囲に耳部材が備えられるとともに、前記積載台における観察孔の周囲に引張り手段が備えられ、前記引張り手段により前記耳部材を引っ張ることで、前記細胞を観察するための領域を、皺の発生が防止された領域に形成させ、この領域を介して前記細胞培養容器内の細胞の観察を行うことを特徴とする細胞培養方法。
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