JP6531254B1 - 培養容器及び培養装置、培養生成物、蓋体 - Google Patents
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Abstract
Description
ところで、細胞などの培養を行うにあたっては、容器内を培養に適した状態に維持することが好ましく、特許文献1には、容器内のガスを無菌的に交換可能な通気手段を有する培養容器(ローラーボトル)が開示されている。
内面が円筒形となった開口部を有する容器と、
前記開口部に取り付けられる蓋体と、
を備え、
前記蓋体は、
前記開口部内に配置されて前記開口部をシールする、外形が前記開口部の内面よりも大きい円形をなす弾性シートと、
前記弾性シートの周縁部を避けてその内側を固定することによって前記弾性シートを保持するとともに、前記弾性シートを前記開口部内に配置する、前記開口部と相対的に回転可能に構成された保持部材と、
を有し、
前記弾性シートは、前記開口部内で前記周縁部が前記弾性シートの上面側又は下面側のいずれか一方に向かって屈曲するとともに、外周が前記開口の内面と接触している。
前記弾性シートの前記周縁部は、前記開口部内で、前記弾性シートの下面側に向って屈曲していてもよい。
前記蓋体は、前記周縁部を前記下面側に屈曲させる補助部材をさらに有し、
前記開口部内で前記補助部材から前記弾性シートを開放することによって、前記周縁部を前記下面側に屈曲させてもよい。
前記弾性シートの前記周縁部は、前記弾性シートの上面側に向かって屈曲していてもよい。
前記弾性シートは、間隔をあけて配置される複数の前記弾性シートを有していてもよい。
前記弾性シートは、前記周縁部の径方向の長さが、前記弾性シートの厚みよりも大きくなるように構成されていてもよい。
前記弾性シート及び前記保持部材を貫通するように取り付けられた、前記容器の内側と外側とを連通する連通管をさらに有してもよい。
上記いずれかに記載の培養容器と、
前記容器を、横に倒した姿勢で、前記中心軸線を中心に回転させる回転駆動部と、
前記保持部を固定する固定部と、
を有する。
前記蓋体は、前記保持部材と相対的に回転可能に構成された、前記開口部の外周にねじ止めされるキャップを有し、
前記回転駆動部は、前記容器を、前記キャップと前記開口部のねじが締めこまれる方向に回転させてもよい。
内面が円筒形となった開口部を有し、該開口部の中心軸線を中心に回転する容器に取り付けられる蓋体であって、
容器の開口部内に配置されて前記開口部をシールする、外形が前記開口部の内面よりも大きい円形をなす弾性シートと、
前記弾性シートの周縁部を避けてその内側を固定することによって前記弾性シートを保持するとともに、前記弾性シートを前記開口部内に配置する、前記開口部と相対的に回転可能に構成された保持部材と、
を有し、
前記弾性シートは、前記開口部内で前記周縁部が前記弾性シートの上面側又は下面側のいずれか一方に向かって屈曲するとともに、外周が前記開口の内面と接触する。
はじめに、図1〜図5を参照して、本実施の形態に係る培養容器100について説明する。培養容器100は、その内部で培養対象物(動物細胞、植物細胞、微生物、菌体、こけなど)を培養する役割を果たす。すなわち、培養容器100は、培養対象物の培養を通じ、種々の培養生成物(培養目的物)を生成する部材である。培養生成物についても特に限定されるものではないが、培養対象物そのものを培養生成物とする場合や、培養対象物からの代謝物を培養生成物とする場合など、種々の適用が可能である。なお、本実施の形態では、培養容器100は横倒しの姿勢で回転することにより、その内側面で、接着性の培養対象物を培養する部材である(図9(A)参照)。
容器10は、培養部12と開口部14とを有する。培養部12は接着性の培養対象物を培養するための領域であり、円筒状の側面と円形の底面とを有する。本実施の形態では、培養対象物は、培養部12の内側面に接着して培養される。そのため、容器10は、少なくとも培養部12の内側面が、培養対象物が接着しやすいように表面処理がなされたものを利用することができる。
開口部14は、培養部12(容器10)の内部と外部とを連通する部分であり、開口部14を介して、培養部12への培地や培養対象物、培養生成物などの出し入れが行われる。開口部14は、内面16が円筒形となっている。開口部14は、また、後述する蓋体20の着脱が可能な構成となっている。例えば開口部14の外面は、蓋体20(キャップ30)を取り付けるためのねじ構造とすることができる。なお、本実施の形態では、開口部14は、少なくとも内面16が、培養部12の内面よりも径が小さくなっている。これによると、シールが必要な面積を小さくすることができるとともに、後述する弾性シート60と開口部14との摺動速度を小さくすることができるため、容器10から液体がもれ出ることを防止することが可能になる。
キャップ30は、蓋体20を容器10(開口部14)に取り付けるための部材である。キャップ30は、容器10(開口部14)に着脱可能に構成されている。本実施の形態では、キャップ30は、開口部14にねじ止めされるように構成されている。
キャップ30には、貫通穴32が形成されている。貫通穴32は、後述する固定部40の円筒部42よりも大きくなるように、かつ、円板部44よりも小さくなるように構成されている。これにより、キャップ30の貫通穴32に円筒部42が挿入可能になるとともに、貫通穴32の周縁部で円板部44を支持することができる。そして、キャップ30は、固定部40(円筒部42)に対して相対的に回転可能に構成される。
固定部40は、円筒部42を有する。円筒部42は、後述する底板70と協働して、弾性シート60を保持(固定)する役割を果たす。具体的には、円筒部42の先端面と底板70とで弾性シート60を挟み込むことにより、弾性シート60が固定部40に固定される。円筒部42と底板70とをあわせて、弾性シート60を保持する保持部材と称することができる。なお、本実施の形態では、円筒部42は、開口部14の内面16よりも径が小さい円筒により構成されている。これにより、円筒部42(円筒部42及び弾性シート60)を内面16の内側に配置させることが可能になる。また、本実施の形態では、保持部材(保持部材及び弾性シート60)は、開口部14に対して相対的に回転可能に構成される。
固定部40は、円板部44を有する。円板部44は円筒部42よりも外径が大きくなった円板状の部材である。円板部44には貫通穴46が構成されている。貫通穴46により、容器10の内部と外部とを連通することが可能になる。円板部44には固定ピン48が取り付けられている。固定ピン48を固定することにより、固定部40が固定され、培養容器100を回転させる際に、固定部40(保持部材)を容器10(キャップ30)に対して相対的に回転させることが可能になる。
固定部40は中央軸45を有する。中央軸にはねじ穴が構成されていて、ねじ35によって、後述する弾性シート60及び底板70を、固定部40に固定することができる。
補助部材50は、円筒部52とつば部54とを有する。補助部材50は、円筒部52が容器10の開口部14(開口部14の内面16)よりも小さくなるように、かつ、つば部54が内面16よりも大きくなるように構成されている。これにより、円筒部52を開口部14に挿入することが可能になるとともに、補助部材50と容器10とを位置決めすることができる。なお、本実施の形態では、つば部54の外形と開口部14の上面の外形が同じになるように構成されている。これにより、補助部材50が取り付けられた状態で、開口部14にキャップ30を取り付けることが可能になる。
なお、本実施の形態では、蓋体20を容器10に取り付ける際に、キャップ30と開口部14(その上面)とによってつば部54がはさまれることにより、補助部材50が容器10及びキャップ30に固定される。
円筒部52は、また、薄肉部56を有する。薄肉部56は、内径が広くなった領域であり、円筒部52の先端に配置される。薄肉部56により、円筒部52の先端において、固定部40の円筒部42の外面と、補助部材50の内面との間に隙間ができる。
弾性シート60は、図2に示すように、円形状のシートであって、外形が、容器10の開口部14の内面16よりも大きくなっている。また、弾性シート60は、固定部40の円筒部42及び底板70よりも大きな外径をなすように構成される(図6(B)参照)。これにより、弾性シート60の周縁部が自由端となり、図1に示すように、弾性的に変形することが可能になる。すなわち、本実施の形態では、保持部材(固定部40の円筒部42及び底板70)は、弾性シート60の周縁部を避けてその内側を固定することによって、弾性シート60を保持するように構成されるといえる。
弾性シート60の材料は、弾性変形が可能なシート状の部材であればよく、例えばシリコンシートを適用することができる。また、弾性シート60は、液体不透過の材料を利用することができる。
弾性シート60の具体的な大きさ(直径や厚み)は、開口部14をシールすることが可能な範囲内で、適宜設定することができる。例えば、弾性シート60は、周縁部の径方向の長さ(弾性シート60の半径と底板70の半径との差)が、弾性シート60の厚みよりも大きくなるように設計してもよい。
弾性シート60には、貫通穴62が形成されている。貫通穴62を介して、容器10の内部と外部とが連通可能となっている。弾性シート60には、また、ねじ35が貫通するための貫通穴64が形成されている。
底板70には、貫通穴72が形成されており、貫通穴72を介して、容器10の内部と外部とが連通可能となっている。底板70には、また、ねじ35が貫通するための貫通穴74が形成されている。
連通管80は、その両端にチューブを取り付けることができるように構成されている。本実施の形態に適用可能なチューブは特に限られるものではなく、目的に応じたチューブを利用することができる。例えば可撓性の高い(弾性変形しやすい)チューブを適用することにより、チューブの先端を、容器10内の液体に常に接触させることが可能になるため、液体のサンプリングやセンシングに利用することができる。なお、チューブの長さの調整や、チューブの先端に錘を設けることで、チューブの先端を、容器10内の液体に接触しやすくすることができる。
はじめに、固定部40に連通管80を挿入し、これをキャップ30と組み合わせる。このとき、キャップ30の上方から、貫通穴32に固定部40の円筒部42を挿入する。なお、上記の通り固定部40の円板部44は貫通穴32よりも外形が大きくなっているので、円板部44とキャップ30とが接触し、固定部40とキャップ30とが位置決めされる。
そして、キャップ30の裏側から補助部材50を挿入し、キャップ30の内側で、補助部材50を円筒部42に外嵌する。
次いで、弾性シート60と底板70とをキャップ30の下側から配置して、連通管80を、貫通穴62及び貫通穴72に挿入し、ねじ35によって、固定部40と弾性シート60及び底板70を固定する。
そして、必要に応じて連通管80の端部にチューブなどを取り付けることにより、図6(B)に示す蓋体20を組上げることができる。
はじめに、図7に示すように、蓋体20の固定部40を上方に引き上げる。固定部40には、弾性シート60及び底板70が固定されるため、弾性シート60も上方に引き上げられ、弾性シート60の周縁部が弾性的に変形して、補助部材50の薄肉部56内(薄肉部56と円筒部42との間)に収容される。このとき、弾性シート60は、周縁部が底板70の側面を覆うように変形する。言い換えると、弾性シート60は、端部が、全周に亘って、底板70側に屈曲する。
次いで、図8に示すように、蓋体20を容器10に取り付ける。本実施の形態では、キャップ30を容器10の開口部14にねじ止めすることで、蓋体20が容器10に取り付けられる。なお、本実施の形態では、蓋体20を容器10に取り付ける際に、補助部材50の円筒部52が容器10の開口部14に挿入されるとともに、つば部54が開口部14の上端とキャップ30とによって固定される。
次いで、容器10の開口部14内で、補助部材50から弾性シート60を開放する。本実施の形態では、固定部40をキャップ30に向かって押し込むことにより、図1に示すように、弾性シート60を開放することができる。本実施の形態では、上記の通り、弾性シート60は、補助部材50によって、周縁部が底板70に向かって屈曲している。そのため、開口部14内で弾性シート60を補助部材50から開放することにより、図1に示すように、弾性シート60を、周縁部が弾性シート60の下面側(容器10の底方向)に屈曲した姿勢とすることができる。
次に、図9(A)及び図9(B)を参照して、本実施の形態に係る培養装置1について説明する。
培養装置1は、図9(A)及び図9(B)に示すように、駆動部110を有する。駆動部110は、培養容器100を横に倒した姿勢で回転させる役割を果たす。駆動部110は、培養容器100の底面側を保持して、培養容器100を底面と直交する軸線(開口部14の中心軸線)を中心に回転させる。本実施の形態では、培養容器100の底面側を保持する保持部材112と、保持部材112を回転させるモータMとによって実現されている。
培養装置1は、固定部40を固定するための固定機構120を有する。本実施の形態では、固定機構120は、固定部40の固定ピン48を固定することにより、固定部40を固定する。固定部40を固定した状態で培養容器100(容器10)を回転させることにより、固定部40(弾性シート60)と容器10とが相対的に回転することになる。固定機構120は、例えば装置本体に取り付けられた板状の部材で実現することができる。すなわち、板状の部材に構成された貫通穴に、固定ピン48を挿入することにより、固定部40を固定することができる。
なお、培養装置1では、制御部は、容器10(開口部14)が蓋体20(キャップ30)に向かって締めこまれるように、駆動部110を動作させる。一般的に、容器と蓋とがねじ機構によって着脱可能に構成されている場合、両者を相対的に右回りに回転させたときに、両者が固定されるようにねじが構成される。容器10と蓋体20(開口部14とキャップ30)とがこのようなねじ(正ねじ)によって着脱可能に構成されている場合、容器10を、蓋体20に向かって右回りに回転させることで、蓋体20(キャップ30)に対して、容器10が締めこまれるように力が働かせることができる。このことから、培養工程中に、蓋体20が容器10から外れることを防止することができる。
次に、本実施の形態に係る培養容器100及び培養装置1が奏する作用効果について説明する。
本実施の形態に係る培養容器100によると、開口部14は弾性シート60によってシールされ、保持部材(固定部40及び底板70)と弾性シート60は、開口部14(容器10)に対して相対的に回転可能に構成される。このことから、固定部40を固定した状態で容器10を回転させることができるとともに、その際に、容器10から液体がもれ出すことを防止することができる。すなわち、本実施の形態によると、固定部40を固定した状態で培養を実施することが可能になるため、容器10(固定部40)と外部装置とを接続した状態で培養を行うことが可能になり、培養工程中に、培養液の抜出しや添加、容器10の内部空間のセンシングなどを実施することが可能になる。
特に本実施の形態では、弾性シート60は、その周縁部が容器10の底面(弾性シート60の下面側)に向かって屈曲している。これによると、容器10の内圧が高くなった場合でも、弾性シート60の外周は開口部14の内面に押し付けられる。すなわち、弾性シート60と開口部14との間に隙間ができにくくなることから、弾性シート60の外周から液体などがもれ出ることを防止することができる。また、容器10を内圧が高い状態に維持することが可能になるため、容器10内に汚染物質が入り込みにくく、培養工程でコンタミネーションが発生する確率を小さくすることができる。
なお、本実施の形態では、開口部14のシール部材として、弾性シート60を利用している。これにより、蓋体20の着脱が容易になるとともに、容器10のシール性を確保することが可能になる。すなわち、弾性シート60は、Oリングなどよりも大きく弾性変形させることができるため、保持部材(固定部40の円筒部42)と開口部14の内面16との間隔がある程度大きくなっても、その隙間をシールすることが可能になる。そのため、円筒部42の外径と内面16の間隔と、弾性シート60の大きさを調整することにより、シール性能が高く、かつ、着脱が容易な蓋体20を提供することが可能になる。また、弾性シート60が大きく弾性変形することが可能なことから、容器10の寸法精度が低い場合にも、弾性シート60によって寸法の乱れを吸収することが可能になり、容器10のシール性を高く維持することが可能になる。
すなわち、本実施の形態によると、ローラーボトルとして利用することが可能で、培養工程中に、容器と外部の設備とを接続した場合にも、内部の液体がもれ出ることやコンタミネーションリスクの小さい培養容器を提供することができる。
本実施の形態は、種々の変形が可能である。
例えば図10に示すように、蓋体を、補助部材50を有しないで構成することも可能である。この場合、図11に示すように、弾性シート60が、その周縁部が弾性シート60の上面側(容器10の底面とは反対方向)に向かって屈曲する。蓋体をこのように構成した場合でも、弾性シート60の外周を容器10の開口部14の内面16と接触させることができるため、培養工程中に、培養容器100から培養液がもれ出ることを防止することができる。
なお、別の変形例として、図12に示すように、蓋体を容器10に取り付けた後に、固定部40をキャップ30から引き上げて使用することも可能である。これにより、弾性シート60を、その周縁部が容器10の底面に向かって屈曲させることができる。なお、特に図示しないが、キャップ30と固定部40(円板部44)との間に、スペーサーを設ける構成とすることも可能である。
あるいは蓋体は、連通管80を有しない構成とすることも可能である。例えば、貫通穴46,62,72に、容器10の内部空間と外部の装置とを接続するチューブやセンサケーブルなどが直接挿入された構成とすることも可能である(図示せず)。
これによると、2枚の弾性シートによって開口部14がシールされることから、容器10の液体が外部にもれる確率をより小さくすることができる。また、これによると、弾性シート61bで開口部14(培養部12側)がシールされるため、弾性シート61aが液体と接触することを防止することができる。このことから、培養工程への影響を考慮せずに弾性シート61aの素材を選択することが可能になる。例えば弾性シート61aを、殺菌成分を含む素材で製作すれば、微生物などが容器外から開口部14内に進入した場合でも、当該微生物などが弾性シート61aよりも先へ侵入する事態が発生しにくくすることができる。すなわち、本変形例では、培養工程で容器内の液体がもれにくく、かつ、コンタミネーションが起こりにくい培養容器(蓋体)を提供することが可能になる。
なお、さらに別の変形例として、弾性シートを、3段以上の複数段に構成することも可能である。あるいは、弾性シートを、円板状の弾性シートを複数重ねた構成とすることができる。これによると、複数の弾性シートのそれぞれが、開口部14をシールするため、液体などがもれる確率を小さくすることができる。
Claims (11)
- 内面が円筒形となった開口部を有する容器と、
前記開口部に取り付けられる蓋体と、
を備え、
前記蓋体は、
前記開口部内に配置されて前記開口部をシールする、外形が前記開口部の内面よりも大きい円形をなす弾性シートと、
前記弾性シートの周縁部を避けてその内側を固定することによって前記弾性シートを保持するとともに、前記弾性シートを前記開口部内に配置する、前記開口部と相対的に回転可能に構成された保持部材と、
を有し、
前記弾性シートは、前記開口部内で前記周縁部が前記弾性シートの上面側又は下面側のいずれか一方に向かって屈曲するとともに、外周が前記開口の内面と接触している培養容器。 - 請求項1に記載の培養容器において、
前記弾性シートの前記周縁部は、前記開口部内で、前記弾性シートの下面側に向って屈曲している培養容器。 - 請求項2に記載の培養容器において、
前記蓋体は、前記周縁部を前記下面側に屈曲させる補助部材をさらに有し、
前記開口部内で前記補助部材から前記弾性シートを開放することによって、前記周縁部を前記下面側に屈曲させる培養容器。 - 請求項1に記載の培養容器において、
前記弾性シートの前記周縁部は、前記弾性シートの上面側に向かって屈曲している培養容器。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の培養容器において、
間隔をあけて配置される複数の前記弾性シートを有する培養容器。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の培養容器において、
前記弾性シートは、前記周縁部の径方向の長さが、前記弾性シートの厚みよりも大きくなるように構成されている培養容器。 - 請求項1から請求項6のいずれかに記載の培養容器において、
前記弾性シート及び前記保持部材を貫通するように取り付けられた、前記容器の内側と外側とを連通する連通管をさらに有する培養容器。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載の培養容器を利用する、培養生成物の 製造方法。
- 請求項1から請求項7のいずれかに記載の培養容器と、
前記容器を、横に倒した姿勢で、前記中心軸線を中心に回転させる回転駆動部と、
前記保持部を固定する固定部と、
を有する培養装置。 - 請求項9に記載の培養装置において、
前記蓋体は、前記保持部材と相対的に回転可能に構成された、前記開口部にねじ止めされるキャップを有し、
前記回転駆動部は、前記容器を、前記キャップと前記開口部のねじが締めこまれる方向に回転させる培養装置。 - 内面が円筒形となった開口部を有し、該開口部の中心軸線を中心に回転する容器に取り付けられる蓋体であって、
容器の開口部内に配置されて前記開口部をシールする、外形が前記開口部の内面よりも大きい円形をなす弾性シートと、
前記弾性シートの周縁部を避けてその内側を固定することによって前記弾性シートを保持するとともに、前記弾性シートを前記開口部内に配置する、前記開口部と相対的に回転可能に構成された保持部材と、
を有し、
前記弾性シートは、前記開口部内で前記周縁部が前記弾性シートの上面側又は下面側のいずれか一方に向かって屈曲するとともに、外周が前記開口の内面と接触する蓋体。
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