JP6307802B2 - 培養容器 - Google Patents

Description

細胞等を培養する培養容器に関する。

従来、細胞等の培養装置では、培養容器として、市販のシャーレまたは専用のシャーレが使用されている。市販のシャーレを使用する場合は、培養装置のロボットアームでシャーレの蓋を開閉させることで、培地（培養液）や細胞等の供給および採取（以下、「培養操作」と称する）が行われる。専用のシャーレを使用する場合は、シャーレに送液用のチューブが接続され、ポンプにより培養操作が行われている（例えば、特許文献１）。また、専用のシャーレが多段化可能なことも開示されている（例えば、特許文献２）。

特開２００７−２９５８２７号公報 特開２０１０−１４２１４３号公報

しかしながら、市販のシャーレを使用する場合、培養操作を行う際にシャーレの蓋全体を開閉しなければならないので、開閉に費やすエネルギーが大きく、自動化にあたり、大がかりかつ複雑な装置が必要となる。また、蓋全体を開閉すると開口部分が大きくなり、収容物が汚染される可能性が高まる。専用のシャーレを使用する場合、シャーレにコネクタやチューブを取り付けるため、シャーレを交換する度にチューブの接続作業が発生し、シャーレの取扱いが煩雑となっていた。

そこで本発明は、このような課題に鑑み、収容物の汚染の可能性が低減され、取扱いが容易である培養容器を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の培養容器は、上部が開口された筒状の培養部と、培養部の外周から水平方向に突出して設けられ、培養部と連通した採取部と、採取部の上部を覆い、採取部に開閉自在に連結された蓋である可動蓋と、を備え、培養部の上部には嵌合キーもしくは嵌合キーと嵌合する嵌合溝のいずれか一方が設けられ、培養部の底面には嵌合キーもしくは嵌合溝の他方が、周方向における嵌合キーもしくは嵌合溝の一方の位置から３０度ずれた位置に設けられ、可動蓋は、採取部の上部を覆う蓋部と、蓋部から採取部外方に延在する蓋可動用治具と、採取部に対し、蓋部を開閉自在に連結させるヒンジ部と、を備え、蓋部は、蓋可動用治具が押圧されることで、ヒンジ部を中心に回転して開閉されることを特徴とする。

また、培養部は、周方向における採取部の位相を３０度ずつずらして、他の複数の培養容器と重ね得る構造であるとしてもよい。

本発明によれば、収容物の汚染の可能性が低減され、取扱いが容易である。

本実施形態にかかる培養容器を説明するための説明図である。 ロボットアームの初期位置における、ロボットアームおよび培養容器の鉛直断面図である。 ロボットアームによって培養液を培養容器へ供給する際の、ロボットアームおよび可動蓋の挙動を説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかる培養容器１００を説明するための説明図であり、図１（ａ）は培養容器１００の斜視図、図１（ｂ）は多段化した培養容器１００の斜視図、図１（ｃ）は多段化した培養容器１００の上面図である。なお、本実施形態の図１では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。

図１（ａ）に示すように、培養容器１００は、培養部１１０と、採取部１２０とを備えている。培養部１１０は、上部が開口した円筒形の皿部１１０ａと、皿部１１０ａの上部を覆う円形の固定蓋１１０ｂとを含んで構成される。固定蓋１１０ｂは皿部１１０ａの側壁上方に設けられている。固定蓋１１０ｂの開口による収容物の汚染を防ぐため、本実施形態において、固定蓋１１０ｂは皿部１１０ａに開閉不能に一体形成されている。皿部１１０ａの側壁は一部が開口しており、この開口を介して、培養部１１０の内部空間と、後述する採取部１２０の内部空間とが連通している。培養部１１０には、採取部１２０を通じて、培地（培養液）や細胞等が収容される。

採取部１２０は、箱型の箱部１２２と、開口した箱部１２２の上部（上部開口）を覆う略方形の可動蓋１２４とを含んで構成される。箱部１２２は４個の側面のうち３面に側壁が設けられ、１面が開口している（側部開口）。箱部１２２の側部開口と培養部１１０の側壁の開口とは一致し、箱部１２２は培養部１１０の側壁から水平方向に突出して培養部１１０に設けられている。

箱部１２２の上部開口の面積は、培養部１１０の上部（固定蓋１１０ｂ）の面積より小さいとよい。例えば、箱部１２２の上部開口の奥行（Ｘ軸方向の長さ）および箱部１２２の上部開口の幅（Ｙ軸方向の長さ）は、１０ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。これにより、市販のシャーレと比較して開口部分を小さくすることができる。したがって、本実施形態の培養容器１００では、市販のシャーレと比較して、収容物の汚染の可能性を低減することができる。

また、図１（ａ）に示すように、箱部１２２の底面１２２ａと培養部１１０の底面１１０ｃとの間には段差があり、箱部１２２の底面１２２ａは、培養部１１０の底面１１０ｃよりも鉛直方向上方に位置している。このため、採取部１２０の上部から埃等の流動不能な汚染物質が混入した場合は、摩擦により汚染物質を採取部１２０に留め、培養部１１０への混入を防ぐことができ、収容物の汚染の可能性を低減することができる。

さらに、箱部１２２の底面１２２ａは培養部１１０に近づくに連れ鉛直方向下方に位置するように傾斜が設けられている。このため、流動体である培養液を注入する際、培養液の自重により培養液を培養部１１０へ流入させることができる。

可動蓋１２４は、蓋部１２４ａと、蓋可動用治具１２４ｂと、ヒンジ部１２４ｃと、を含んで構成される。蓋部１２４ａは、箱部１２２の上部を覆う蓋である。蓋可動用治具１２４ｂは、一端が蓋部１２４ａおよびヒンジ部１２４ｃと連結し、蓋可動用治具１２４ｂの他端は、一端に対して培養部１１０の外方かつ鉛直上方に延在した棒状部材である。また、蓋可動用治具１２４ｂの他端側は、一端側よりも幅（Ｙ軸方向の長さ）が広く設けられている。このことから、後述する蓋可動用棒２２０ａ（図２参照）が接触できる範囲が広くなり、蓋可動用棒２２０ａが蓋可動用治具１２４ｂを押圧しやすくなる。ヒンジ部１２４ｃは、箱部１２２の側部開口と対向した側の側壁の上部で、蓋部１２４ａおよび蓋可動用治具１２４ｂと箱部１２２とを連結する。ヒンジ部１２４ｃには、可動蓋１２４を箱部１２２に付勢する、トーションばね等の弾性体が設けられており、外力が作用していない間、ばねの力により蓋部１２４ａを確実に閉じることができる。以上の構成により、蓋部１２４ａは、蓋可動用治具１２４ｂによって押圧されることで、ヒンジ部１２４ｃを中心に回転し、開閉されることとなる。

上記のように、培養容器１００は、培養部１１０の外周から水平方向に採取部１２０が突出して設けられている。このため、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、培養容器１００を培養部１１０の周方向に互いに位相をずらして重ねることで、培養容器１００を多段化させた状態で培地（培養液）や細胞等の供給および採取（培養操作）を行うことが可能となる。なお、図１（ｂ）、図１（ｃ）では、理解を容易にするため、蓋可動用治具１２４ｂを省略している。図１（ｃ）に示すように、採取部１２０は、多段化した培養容器１００の側面部分にらせん状に配置され、他の採取部１２０の可動蓋１２４の可動範囲に干渉されることがない。本実施形態では、３０度ずつ位相をずらし、培養容器１００を１２段重ねている。培養装置２００（図２参照）によって培養容器１００を多段化させる方法は後述する。

培養容器１００での培養操作は、培養装置２００のロボットアーム２２０によって行われる。まず、培養装置２００のロボットアーム２２０および載置台２１０について説明する。

図２は、ロボットアーム２２０の初期位置における、ロボットアーム２２０および培養容器１００の鉛直断面図である。なお、本実施形態の図２では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。

図２に示すように、培養装置２００は載置台２１０とロボットアーム２２０とを含んで構成される。載置台２１０には培養容器１００が載置される。載置台２１０を、水平面上で回転させることで、載置台２１０上に載置された培養容器１００を回転させたり、載置台２１０を傾けることで、載置台２１０上に載置された培養容器１００を傾けたりすることができる。ロボットアーム２２０には、Ｘ軸方向に２個の孔が設けられ、孔には蓋可動用棒２２０ａとピペット部２２０ｃが、その孔を移動可能に設けられている。蓋可動用棒２２０ａは、ピペット部２２０ｃよりもＸ軸正方向側の孔に設けられる。

載置台２１０上の培養容器１００は、蓋可動用棒２２０ａの鉛直方向下方に採取部１２０の蓋可動用治具１２４ｂが位置するように載置され、また、ピペット部２２０ｃの鉛直方向下方に採取部１２０の可動蓋１２４が位置するように載置される。

蓋可動用棒２２０ａは、棒状部材であり、一端がロボットアーム２２０に摺動可能に支持され、鉛直方向下方に延在している。また、蓋可動用棒２２０ａの他端側には蓋可動用治具１２４ｂと接触する、球形の接触部２２０ｂが設けられている。かかる蓋可動用棒２２０ａを孔内で摺動させることで、接触部２２０ｂを鉛直方向に移動させることができる。

ピペット部２２０ｃは、一端がロボットアーム２２０に摺動可能に支持され、他端にピペットチップ２２０ｄが装着される。ピペットチップ２２０ｄは、市販の使い捨てピペットチップおよびマイクロピペットチップであり、２つの開口のうち、大きい方の開口が装着口、小さい方の開口が吸引口である。ピペット部２２０ｃは指定された量の液体を吸引および放出できる吸引放出機構を有し、ピペットチップ２２０ｄの装着口がピペット部２２０ｃに固定され、吸引口から培養液が吸引されたり、放出されたりする。ピペット部２２０ｃを孔内で摺動させることで、ピペット部２２０ｃに装着されたピペットチップ２２０ｄを鉛直方向に移動させることができる。

以上のように、培養容器１００には、従来の専用チューブに代わり、市販の使い捨てピペットチップおよびマイクロピペットチップを使用できるため、コストを削減することができる。さらに、従来の専用チューブでは内部に高価な培養液等を残留させる場合があったが、ピペットチップ２２０ｄを使用することで、培養液等の残留がなくなる。したがって、培養液等の不必要な損失を低減することができ、さらにコストを削減することができる。

容量が異なり、高さ（装着口から吸引口までの長さ）が異なるピペットチップを使用する場合は、ロボットアーム２２０にピペット部２２０ｃを複数設ける。具体的には、複数のピペット部２２０ｃは、ロボットアーム２２０において、培養容器１００の可動蓋１２４の鉛直方向上方の領域に設けられる。図２で装着したピペットチップ２２０ｄより、高さが大きいピペットチップを使用する場合は、ピペット部２２０ｃを図２のピペット部２２０ｃよりも鉛直方向上方に設け、大きいピペットチップの吸引口のＺ軸方向の位置を、図２のピペットチップ２２０ｄの吸引口のＺ軸方向の位置と等しくする。高さが小さいピペットチップを使用する場合は、ピペット部２２０ｃを摺動させることで小さいピペットチップの吸引口のＺ軸方向の位置を図２のピペットチップ２２０ｄの吸引口のＺ軸方向の位置と等しくする。

図３は、ロボットアーム２２０によって培養液を培養容器１００へ供給する際の、ロボットアーム２２０および可動蓋１２４の挙動を説明するための説明図であり、図３（ａ）〜（ｃ）は、蓋可動用棒２２０ａの接触位置、動作状態、動作終了位置における、ロボットアーム２２０および培養容器１００の鉛直断面図を示している。本実施形態の図３では、垂直に交わるＸ軸（水平方向）、Ｙ軸（水平方向）、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。

図３（ａ）に示すように、蓋可動用棒２２０ａの接触位置において、ロボットアーム２２０の蓋可動用棒２２０ａは鉛直方向下方に移動し、接触部２２０ｂが蓋可動用治具１２４ｂに接する。このとき、ピペットチップ２２０ｄは、予め定められた量の培養液を吸引した状態で、可動蓋１２４の蓋部１２４ａの鉛直方向上方に位置している。

続いて、図３（ｂ）に示すように、蓋可動用棒２２０ａの動作状態となると、ロボットアーム２２０の蓋可動用棒２２０ａは、さらに鉛直方向下方に移動する。その結果、蓋可動用治具１２４ｂは、接触部２２０ｂにより押圧され、ヒンジ部１２４ｃを回転軸として可動蓋１２４が回転する。蓋可動用治具１２４ｂの一端は、蓋部１２４ａおよびヒンジ部１２４ｃに固定されている。このため、蓋可動用治具１２４ｂと蓋部１２４ａとにより形成される角度は一定のまま、一体的に回転することとなる。このとき、蓋部１２４ａの自由端側（ヒンジ部１２４ｃに連結された部分と対向する側）がヒンジ部１２４ｃを中心に弧を描きながら鉛直方向上方に移動することで、蓋部１２４ａが開く。また、ピペットチップ２２０ｄは、接触位置（図３（ａ））と同様に、培養液を吸引した状態で、蓋部１２４ａの鉛直方向上方に位置している。

そして、図３（ｃ）に示すように、蓋可動用棒２２０ａの動作終了位置となると、蓋可動用治具１２４ｂは、動作状態（図３（ｂ））よりもさらに接触部２２０ｂによって押圧され、可動蓋１２４は、ヒンジ部１２４ｃを回転軸としてさらに回転し、蓋部１２４ａの自由端側はさらに移動して採取部１２０の開口部分の鉛直方向の見通し面積が大きくなる。また、蓋可動用棒２２０ａの動作終了位置において、ピペット部２２０ｃが鉛直方向下方に移動し、ピペットチップ２２０ｄの吸引口側が採取部１２０内の空間に位置する。そして、ピペットチップ２２０ｄ内に収容された培養液を採取部１２０へ注入する。

採取部１２０の底面１２２ａは、培養部１１０の底面１１０ｃより鉛直方向上方に位置し、培養部１１０の底面１１０ｃに向かって傾斜が設けられている。このため、載置台２１０を傾ける等の操作をせずに、培養液の自重により培養液を培養部１１０へ流入させることができる。

採取部１２０にピペットチップ２２０ｄ内に収容された培養液が注入された後、ピペット部２２０ｃは鉛直方向上方へ移動する。続いて蓋可動用棒２２０ａが鉛直方向上方へ移動し、蓋可動用棒２２０ａによる蓋可動用治具１２４ｂへの圧力がなくなることで、蓋部１２４ａは、ヒンジ部１２４ｃに設けられたばねの力によって、ヒンジ部１２４ｃを回転軸として回転して閉じる（接触位置に戻る）。

また、培養容器１００で培養した培養液を採取部１２０から採取する際は、載置台２１０を傾けることで、培養液を採取部１２０に移動させ、上記のようにロボットアーム２２０で可動蓋１２４の蓋部１２４ａを開ける。

また、上述したように、本実施形態の培養容器１００は多段化することができる。多段化は、培養容器１００の移動用のロボットアーム（以下、「移動アーム」と称する）によって自動的に行ってもよいし、手動で行ってもよい。培養容器１００を自動的に多段化させる際は、例えば、培養装置２００に設けられた移動アームが、培養容器１００を、鉛直軸を中心に３０度ずつ回転させ、回転した培養容器１００を載置台２１０の上に載置させ、多段化させる。または、載置台２１０を３０度ずつ回転させ、移動アームあるいは人の手によって培養容器１００を載置台２１０の上に載置させ、多段化させる。なお、載置台２１０は１個であり、培養容器１００は、まず、載置台２１０の上に載置され、次に、他の培養容器１００が、載置台２１０の上に載置された培養容器１００の上に重ねられる。ここで、位相のずれ（ここでは３０度）を正確に維持するため、培養容器１００同士が３０度ずれた状態で嵌合する嵌合キーおよび嵌合溝をそれぞれ設けてもよい。

以上説明したように、多段化した培養容器１００の採取部１２０では、互いに干渉せずに可動蓋１２４の蓋部１２４ａを開閉することができるため、培養容器１００を多段化した状態で複数の培養容器１００を一度に操作でき、シャーレを１枚ずつ操作していた従来の作業時間と比較して、作業時間を短くすることが可能となる。

また、培養容器１００にコネクタやチューブを接続させる必要もないので、培養容器１００の取り扱いが容易となると同時に、培養装置２００内の省スペース化を図ることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

また、上述した本実施形態においては、ヒンジ部１２４ｃには、蓋部１２４ａを箱部１２２に付勢する、トーションばね等の弾性体が設けられ、外力が作用していない間、蓋部１２４ａを確実に閉じる構成としているが、ばね等を設けず、蓋部１２４ａが自重により可動開始位置に戻る構成としてもよい。

また、上述した本実施形態においては、採取部１２０における箱部１２２の底面１２２ａに傾斜が設けられているが、傾斜を設けず、培養部１１０の底面１１０ｃに水平な底面１２２ａとしてもよい。

また、上述した本実施形態においては、複数のピペット部２２０ｃを設ける場合、ロボットアーム２２０に複数のピペット部２２０ｃを設ける構成としているが、複数のピペット部２２０ｃが円周上に配置された回転装置をロボットアーム２２０に設け、回転装置を回転させることで、ピペット部２２０ｃを可動蓋１２４の蓋部１２４ａの鉛直方向上方に位置させるとしてもよい。

本発明は、細胞等を培養する培養容器に利用することができる。

１００ 培養容器
１１０ 培養部
１１０ａ 皿部
１１０ｂ 固定蓋
１１０ｃ 底面
１２０ 採取部
１２２ 箱部
１２２ａ 底面
１２４ 可動蓋
１２４ａ 蓋部
１２４ｂ 蓋可動用治具
１２４ｃ ヒンジ部

Claims (2)

1. 上部が開口された筒状の培養部と、
   前記培養部の外周から水平方向に突出して設けられ、該培養部と連通した採取部と、
   前記採取部の上部を覆い、該採取部に開閉自在に連結された蓋である可動蓋と、
   を備え、
   前記培養部の上部には嵌合キーもしくは該嵌合キーと嵌合する嵌合溝のいずれか一方が設けられ、該培養部の底面には該嵌合キーもしくは該嵌合溝の他方が、周方向における該嵌合キーもしくは該嵌合溝の一方の位置から３０度ずれた位置に設けられ、
   前記可動蓋は、
   前記採取部の上部を覆う蓋部と、
   前記蓋部から前記採取部外方に延在する蓋可動用治具と、
   前記採取部に対し、前記蓋部を開閉自在に連結させるヒンジ部と、
   を備え、
   前記蓋部は、前記蓋可動用治具が押圧されることで、前記ヒンジ部を中心に回転して開閉されることを特徴とする培養容器。
2. 前記培養部は、周方向における前記採取部の位相を３０度ずつずらして、他の複数の培養容器と重ね得る構造であることを特徴とする請求項１に記載の培養容器。

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