JP6706030B2 - 容器の封止構造 - Google Patents

Description

本発明は、容器を閉鎖する際に、気泡の残留や、内容物の溢れだしを抑止した封止構造に関し、特に培養液の中に細胞を浸した状態で培養するために用いられる細胞培養容器を封止するのに好適な封止構造に関する。

従来、細胞培養容器に細胞を入れて培養液で浸し、インキュベータ等による調整された環境下において細胞の培養が行われている。細胞の培養には、例えば特許文献１に開示される容器を用いて行われる。

容器内の空気の残留を低減させる技術としては例えば特許文献２に開示されるものがある。特許文献２においては、細胞培養容器が細胞培養容器の側壁を変形可能とされ、内部容積を縮小させた状態から容器入口となるチューブから培養液を充填し、内部容積を増大させながら充填して、内部の残留空気を減少させている。

また、特許文献３に開示されるような重力分散型のクリノスタットに細胞培養容器を搭載して、重力分散された環境下で細胞を培養することも行われている。この場合、容器内面に細胞が接着して培養するほか、培養液内に細胞を浮遊させながら培養することも可能である。

図６は、従来技術を示す図であり、図６Ａにクリノスタットによる重力分散培養の様子が示されている。細胞培養容器５００は、細胞が入れられ培養液で浸された状態で、キャップ５０１により閉鎖されている。細胞培養容器５００はガス不透性であり、内部の培養液のガスは、ガス透過膜５０２を介して透過可能である。細胞培養容器は、Ｘ回転軸の回りを回転し、Ｘ回転軸はこれと直交するＹ回転軸の回りで回転する腕５１０に搭載される。

特開平１０−１７９１３７号公報 特開２００６−３１４２７６号公報 特開２００３−９８５２号公報

特許文献１に示されるような細胞培養容器を用いて重力分散された環境下で細胞培養をしようとすると、培養液を充填してキャップにより閉鎖する以前に、キャップによる閉鎖後の内部空間の容量に適合するように培養液の量を調整して細胞培養容器に充填する必要がある。図６Ｂと図６Ｃに充填の様子を示す。

細胞培養容器５００に注ぎ込む培養液ｗが少ないと、図６Ｂに示すように細胞培養容器５００内に気泡ｖが残留する。細胞培養容器５００がクリノスタットにより回転されると、気泡が培養液ｗ内を移動して定着している細胞を引きはがし、又は、培養液ｗをかき混ぜて浮遊している細胞にストレスを与える。一方、注ぎ込む培養液ｗが多いと、図６Ｃに示すように培養液ｗがキャップ５０１から溢れて細胞培養容器５００の首部５０３の周辺が培養液により汚染される。細胞培養容器５００が汚染されたままで細胞培養を行うと、培養液ｗにカビや細菌が繁殖する。一旦、このような繁殖が観察されると、もはや細胞培養容器５００の内部も汚染されたものと見做されて、細胞培養容器５００は破棄されることになる。そのため、細胞培養容器５００内に気泡ｖを残留させず、且つ、培養液ｗが溢れ出ないように培養液ｗを充填するには、大変な熟練を要する。

また、特許文献２に示されるような細胞培養容器においては、培養液の充填はチューブを介して行う必要があり、チューブ同士の接続を無菌状態で行うための設備が必要になる。さらに、チューブ内にも培養液を充填する必要があるため、培養液の使用量が多くなる。

従って、本発明は、熟練を要することなく気泡を残留させずかつあふれ出ないように容器に内容液を充填して閉鎖する封止構造を提供することを目的とする。

本発明の封止構造は、円筒状の首部を有する容器の封止構造であって、
前記首部の内周側の空間Ｓ１に侵入する円筒状の侵入体と、前記侵入体の外周面に設けられ、前記外周面と前記首部の内周面との間を遮断する第１のシール部材と、前記侵入体の底面に開口した誘導通路と、前記侵入体の底面より上の高さ位置に設けられ、前記侵入体の侵入により溢れた容器内の液体が前記誘導通路を介して導入される空間Ｓ２を有する液溜部とを有し、容器の首部に着脱自在に取り付け可能なベースキャップと、
前記液溜部の空間Ｓ２に侵入して前記誘導通路を空間Ｓ２から遮蔽するとともに、侵入した際に空間Ｓ２の中に空間を残すように前記液溜部の直径よりも小さくされた浸漬栓と、前記浸漬栓に前記残った空間を外気から封鎖する第２のシール部材とを有し、前記浸漬栓が前記誘導通路を遮蔽し、前記残される空間を前記第２のシール部材が外気から封鎖した際に前記ベースキャップと一体化される補助キャップであって、前記補助キャップとベースキャップが一体とされた場合の下側に前記浸漬栓が設けられ、上側に前記第２のシール部材が設けられた補助キャップと、
を具備することを特徴する。

本発明によれば、熟練を要することなく気泡を残留させずかつあふれ出ないように容器に内容液を充填して封止することが可能になる。

実施例１による細胞培養容器の封止構造を示す図である。 図１の細胞培養容器の封止構造の作用を示す図であり、図２Ａは容器に培養液を充填した状態、図２Ｂはベースキャップを取り付けた状態、図２Ｃは補助キャップを取り付けた状態をそれぞれ示している。 実施例２を示す図である。 図３の細胞培養容器の封止構造の作用を示す図であり、図４Ａは容器に培養液を充填した状態、図４Ｂはベースキャップを取り付けた状態、図４Ｃは補助キャップを取り付けた状態をそれぞれ示している。 さらに別の実施例を示す図であり、図５Ａは実施例３を、図５Ｂは実施例４を示している。 従来技術を示す図であり、図６Ａは重力分散培養がされている状態の細胞培養容器を示し、図６Ｂは容器の開口をキャップにより閉鎖した際に気泡が残留した状態、図６Ｃは培養液があふれた状態をそれぞれ示している。

以下、本実施例の封止構造について、容器として細胞培養容器を、内容液として培養液をそれぞれ用いた場合を例にして説明する。

図１において、細胞培養容器１は、円筒状の首部１１を有し、首部１１は雄ネジ山を有する外周面１２を有している。細胞培養容器１の首部１１の内側には、内周面１１ａに周囲を囲まれた空間Ｓ１を有している。この空間Ｓ１は、細胞培養容器１を起立状態にしたときに、細胞培養容器１の内部容積となる空間Ｓ０のうち最も上側の高さに位置する。空間Ｓ１は円筒状の空間であり、その直径はｗ１である。このような細胞培養容器１は、例えば特許文献１に開示されるような典型的な細胞培養容器である。

ベースキャップ２は、首部１１の空間Ｓ１の天井となる蓋部２８と、首部１１が着脱自在に被嵌される被嵌部２１と、侵入体２４と、液溜部２６を有する。被嵌部２１は、円筒状である。被嵌部２１の内周面２２には、外周面１２の雄ネジ山に螺合する雌ネジ山が設けられている。ベースキャップ２は、空間Ｓ１の直径ｗ１とほぼ等しいか小さい直径ｗ２の侵入体２４を有している。侵入体２４は、被嵌部２１と同心状の円筒であって、その外周面２４ａにはベースキャップ２が首部１１に螺合される過程で、首部１１の内周面１１ａに当接して、空間Ｓ０と外気の間（侵入体２４の外周面２４ａと首部１１の内周面１１ａの間を通り外気に抜ける経路）の遮断を行うシール部材２３が、溝２３ａに設けられている。侵入体２４の底面２４ｂには、上に向かって延びる誘導通路２９の開口２９ａが開いている。

液溜部２６は、液溜部２６の内周面２６ａにより包囲され、蓋部２８の上の高さ位置に底面２６ｂを有する直径ｗ３の円筒状の空間Ｓ２を有している。空間Ｓ２と空間Ｓ０とは、侵入体２４と蓋部２８を貫き、液溜部２６の底面２６ｂに開いた開口２９ｂを持つ誘導通路２９により連通している。円筒状の液溜部２６の上端縁２６ｃから外側に蓋部２８に降下する外周面２７には、雄ネジが設けられている。

補助キャップ３は、空間Ｓ２の天井となる補助蓋部３５の下側に、補助被嵌部３１と、浸漬栓３４とを有している。補助被嵌部３１の内周面３２には、ベースキャップ２の外周面２７の雄ネジ山に螺合する雌ネジ山が設けられている。浸漬栓３４は、補助被嵌部３１と同心状の円柱であって、空間Ｓ２に挿入されるようになっており、直径ｗ４である。浸漬栓３４の底面３４ａには、補助キャップ３がベースキャップ２に螺合されたとき、液溜部２６の底面２６ｂに当接して誘導通路２９と空間Ｓ２との間で遮断を行うシール部材３４ｂが設けられている。また、補助蓋部３５の下側であって、液溜部２６の上端縁２６ｃと対面する位置に、シール部材３３が設けられている。シール部材３３は、浸漬栓３４が挿入された空間Ｓ２と外気の間（液溜部２６の内周面２６ａと浸漬栓３４の外周面３４ｃの間を抜け、補助被嵌部３１の内周面３２と外周面２７の間を通る経路）の遮断を行う。浸漬栓３４の直径ｗ４は、空間Ｓ２の直径ｗ３よりも小さいので、補助キャップ３がベースキャップ２に螺合されたとき、内周面２６ａと浸漬栓３４の外周面３４ｃとの間に、空間ができるようになっている。尚、ベースキャップ２の蓋部２８を水平方向に、誘導通路２９の途中に外部から貫通している経路２５には、ガス透過膜２５ａが設けられている。

被嵌部２１と補助被嵌部３１が互いに上下に位置し、補助被嵌部３１が被嵌部２１を半径方向に覆わない形状にしておくのが良い。被嵌部２１が外部に露出しておれば、細胞培養容器１を開封する際には、これをつまんでベースキャップ２と細胞培養容器１の螺合を外せば、補助キャップ３もベースキャップ２とともに細胞培養容器１から分離でき、補助キャップ３単独を外す必要がないという効果がある。

次に、実施例１の封止構造の作用を説明する。
図２Ａにおいて、細胞培養容器１に、培養液ｗを注ぐ。培養液ｗの量は、低位レベルＬと高位レベルＨの間の範囲ならば、適当で良い。低位レベルＬ及び高位レベルＨがどの様にして決められるかは、後述する。

ベースキャップ２を首部１１に螺合する。細胞培養容器１内の培養液ｗは、侵入体２４の侵入により、押し出され誘導通路２９を上昇する。一方、シール部材２３により、空間Ｓ０から侵入体２４の外周面２４ａと首部１１の内周面１１ａの間を通り、首部１１の外周面１２と被嵌部２１の内周面２２の間を抜けて外気に至る経路が遮断されており、螺合の過程で培養液ｗが外部にこぼれることはない。図２Ｂに示すように、ベースキャップ２が首部１１に螺合されると、培養液ｗは、空間Ｓ２に到る。このとき、誘導通路２９の途中に設けられたガス透過膜２５ａは、一方の面が培養液ｗに浸漬し、他方の面が外気に触れた状態になる。

補助キャップ３をベースキャップ２に螺合する。空間Ｓ２内の培養液ｗは、浸漬栓３４の侵入により、液面を上昇させる。しかしながら、液溜部２６の上端縁２６ｃを乗り越えようとする手前で、螺合が完了し、シール部材３３が空間Ｓ２と外気の間（液溜部２６の内周面２６ａと浸漬栓３４の外周面３４ｃの間を抜け、外周面２７と内周面３２の間を抜ける経路）の遮断を行う。図２Ｃに示すように、この螺合が完了したとき、浸漬栓３４の底面３４ａのシール部材３４ｂが液溜部２６の底面２６ｂに当接して、空間Ｓ０と空間Ｓ２との間で遮断が行われる。

この結果、細胞培養容器１の培養液ｗ内（シール部材２３、シール部材３４ｂによりシールされた空間）には、気泡の存在が抑止される。また、余分な培養液ｗは、浸漬栓３４により狭められた空間Ｓ２に保持され、シール部材３４ｂにより細胞培養容器１の空間Ｓ０から隔離される。また、この狭められた空間Ｓ２は、シール部材３３により外部からは遮断された空間であることから、外気が侵入できず、カビや細菌の増殖が防止される。

なお、以上の説明から明らかなように培養液ｗの量は、ベースキャップ２を首部１１に螺合したときに、シール部材３４ｂによりシールされる位置を超えた位置まで培養液ｗが液溜部２６内に上昇する量であることを少なくとも要求され、これにより、低位レベルＬが決められる。一方、補助キャップ３をベースキャップ２に螺合したときに、培養液ｗがシール部材３３を超える位置まで上昇しないような量であることが要求され、これにより高位レベルＨが決められる。

このように、本実施例では、低位レベルＬと高位レベルＨの範囲内で培養液ｗを細胞培養容器１に注げば、気泡が発生せず、かつ培養液ｗが細胞培養容器１から溢れだして、細胞培養容器１の外部表面を汚染することがないため、培養液ｗの充填量の調節に熟練を要さないという効果がある。

本実施例２の封止構造は、ベースキャップ２が首部１１に螺合されたときに、実施例１の封止構造では蓋部２８の上側に空間Ｓ２が存在しているのに対し、実施例２の封止構造では、空間Ｓ２の底の高さ位置ｈ２が、空間Ｓ１の上側の高さ位置ｈ１よりも低い位置になる点において相違する。図３において、細胞培養容器１は、実施例１で示した典型的な細胞培養容器である。

ベースキャップ１０２は、首部１１に覆い被さる蓋部１２８と、その下側に被嵌部１２１と、侵入体１２４を有している。被嵌部１２１は、円筒状であって、首部１１が被嵌される。被嵌部１２１の内周面１２２には、首部１１の外周面１２の雄ネジ山に螺合する雌ネジ山が設けられている。侵入体１２４の直径は空間Ｓ１の直径ｗ１とほぼ等しいか小さい直径ｗ２である。侵入体１２４は、被嵌部１２１と同心状の円筒である。ベースキャップ１０２は、首部１１に螺合される過程で、シール部材１２３により、空間Ｓ０と外気の間（侵入体１２４の外周面１２４ａと首部１１の内周面１１ａの間を通り、被嵌部１２１の内周面１２２と首部１１の外周面１２との間を通って外気に抜ける経路）を遮断する。

侵入体１２４は内側に液溜部１２６が設けられている。液溜部１２６は内側に直径ｗ３の空間Ｓ２を形成している。誘導通路１２９は、液溜部１２６の底面の開口１２９ｂと侵入体１２４の下面の開口１２９ａとの間を連通している。空間Ｓ２の天井面には、外部に対する開口を形成する襟部１２７が設けられている。開口１２９ａと誘導通路１２９は、１つの直線上に配置されている。

補助キャップ１０３は、空間Ｓ２を経由して、襟部１２７、開口１２９ｂを同時に遮蔽する円筒状の棒体である。補助キャップ１０３は、弾性体で形成されており、先端側に浸漬栓１３４、後端側にシール部材１３１が形成されている。補助キャップ１０３が襟部１２７、開口１２９ｂに差し込まれたとき、補助キャップ１０３の先端側の浸漬栓１３４は、液溜部１２６の培養液内に浸漬して誘導通路１２９の閉鎖をし、誘導通路１２９から空間Ｓ２を遮断する。一方で、後端側のシール部材１３１は空間Ｓ２と外気の間の遮断を行う。補助キャップ１０３の浸漬栓１３４とシール部材１３１の間の箇所は空間Ｓ２の直径ｗ２よりも小さい直径ｗ４であるため、空間Ｓ２に差し込まれたときに空間Ｓ２は空間を残すようになっている。尚、補助キャップ１０３を貫通している経路１２５には、ガス透過膜１２５ａが設けられている。

次に、実施例２の封止構造の作用を説明する。
図４Ａにおいて、細胞培養容器１に、培養液ｗを注ぐ。培養液ｗの量は、低位レベルＬと高位レベルＨの間の範囲ならば、適当で良い。

ベースキャップ１０２を首部１１に螺合する。細胞培養容器１内の培養液ｗは、侵入体１２４の侵入により、押し出され誘導通路１２９を経由して、液溜部１２６の空間Ｓ２に到る。このとき、侵入体１２４の侵入により液面は、上昇するが、シール部材１２３により、空間Ｓ０と外気の間が遮断され、培養液が外部にこぼれることはない。

補助キャップ１０３をベースキャップ１０２に襟部１２７を介して挿入する。空間Ｓ２内の培養液ｗは、補助キャップ１０３の侵入により、液面を上昇させる。しかしながら、天井面に到る手前で、図２Ｃに示すように、補助キャップ１０３の先端側の浸漬栓１３４は開口１２９ｂを閉鎖し、空間Ｓ０と空間Ｓ１との間の遮断が行われる。一方、襟部１２７は、補助キャップ１０３の後端側のシール部材１３１により封鎖されており、空間Ｓ２と外気との間で遮断が行われる。

実施例２において、襟部１２７の開口の大きさは、開口１２９ｂよりも大きくしておくのが良い。開口１２９ｂを閉鎖する補助キャップ１０３の先端側の浸漬栓１３４が、容易に襟部１２７を通過できるようにするためである。
実施例２によれば、補助キャップ１０３は差し込み式であるので、構造が簡単であるという効果がある。

図５はさらに別の実施例を示す図であるが、用いられる細胞培養容器は、先の２つの実施例と同一であるので省略する。

図５Ａに示す実施例３の封止構造は、実施例１の構造を変更して、空間Ｓ２を構成する液溜部３２６の底面３２６ｂの高さ位置ｈ２が、空間Ｓ１の上側の高さ位置ｈ１（図３参照）よりも低い状態になる構造にした例である。実施例１と比較して、誘導通路３２９の長さが短く、液溜部３２６の底面３２６ｂの高さ位置ｈ２が被嵌部３２１の上側の高さ位置ｈ３よりも低い。このため、ベースキャップ３０２が図１等に示される首部１１に螺合されたときに、空間Ｓ２の高さ位置が、空間Ｓ１と一部重なる状態になる。その一方で、浸漬栓３３４は、底面３２６ｂに届くように実施例１よりも長くなっている。シール部材３３４ｂが液溜部３２６の底面３２６ｂに押しつけられて、空間Ｓ２を誘導通路３２９から遮断するのは実施例と同様である。

図５Ｂに示す実施例４の封止構造は、実施例２の構造を変更して、襟部４２７の直径を空間Ｓ２の直径ｗ２と同じにした例である。襟部４２７の直径は空間Ｓ２の直径ｗ２よりも大きくても良い。補助キャップ４０３の後端側のシール部材４３１は、少なくとも、襟部４２７に当接して閉鎖するために襟部４２７よりもやや大きくしておく必要がある。図５Ｂに示すように、ベースキャップ４０２が首部１１に螺合する過程で、シール部材４２３により、空間Ｓ０と外気の間が遮断され、培養液が外部にこぼれることはない。

本実施例においては、襟部４２７が空間Ｓ２の直径ｗ２と同じかあるいは大きいので、ベースキャップ４０２の液溜部４２６を樹脂で作成する場合に、型の引き抜き加工により容易に製造できるという効果がある。
上記実施例においては、空間Ｓ２を円筒状の空間として説明したが、その断面形状は円形でなくても良い。この場合、実施例２及び４においては、後端側のシール部材２３１、４３１は、空間Ｓ２の断面に対応した形状としておく。

１ 細胞培養容器
２、１０２、３０２、４０２ ベースキャップ
３、１０３、３０３、４０３ 補助キャップ
１１ 首部
２３、１２３、３２３、４２３ シール部材
２４、１２４、３２４、４２４ 侵入体
２６、１２６、３２６、４２６ 液溜部
２９、１２９、３２９ 誘導通路
３４、１３４、３３４、４３４ 浸漬栓
３３、１３１、３３１、４３１ シール部材

Claims (3)

1. 円筒状の首部を有する容器の封止構造であって、
   前記首部の内周側の空間Ｓ１に侵入する円筒状の侵入体と、前記侵入体の外周面に設けられ、前記外周面と前記首部の内周面との間を遮断する第１のシール部材と、前記侵入体の底面に開口した誘導通路と、前記侵入体の底面より上の高さ位置に設けられ、前記侵入体の侵入により溢れた容器内の液体が前記誘導通路を介して導入される空間Ｓ２を有する液溜部とを有し、容器の首部に着脱自在に取り付け可能なベースキャップと、
   前記液溜部の空間Ｓ２に侵入して前記誘導通路を空間Ｓ２から遮蔽するとともに、侵入した際に空間Ｓ２の中に空間を残すように前記液溜部の直径よりも小さくされた浸漬栓と、前記浸漬栓に前記残った空間を外気から封鎖する第２のシール部材とを有し、前記浸漬栓が前記誘導通路を遮蔽し、前記残される空間を前記第２のシール部材が外気から封鎖した際に前記ベースキャップと一体化される補助キャップであって、前記補助キャップとベースキャップが一体とされた場合の下側に前記浸漬栓が設けられ、上側に前記第２のシール部材が設けられた補助キャップと、
   を具備することを特徴する封止構造。
2. 前記浸漬栓は、前記液溜部の底面に当接して、当該底面に開口した前記誘導通路の開口周囲をシールするシール部材を有することを特徴とした請求項１の封止構造。
   
3. 前記浸漬栓は弾性体からなり、前記液溜部の底面に開口した前記誘導通路に差し込まれることにより封止することを特徴とした請求項１の封止構造。