JP6832954B2 - 培養機器 - Google Patents

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Description

本開示は、細菌又は真菌等の検査に用いる培養機器に関する。
従来、培養容器に培養液と細胞とを導入し、当該細胞を培養することが行われている。細胞を培養する際は、細胞が細菌と感染するのを防ぐ、培養液のｐＨの上昇を抑制する等の目的のため培養容器には蓋が設置される。培養細胞の経時的形態変化、運動能、浸潤能等の観察は、培養容器に蓋を設置したまま行われることが多い。
特許文献１には、培養蓋内部の顕微鏡観察部の結露を完全に防止し、かつ培養液の使用量とｐＨ変動を抑制するために、培養皿と、中央部分に凹型部を設けた蓋からなる顕微鏡用細胞培養器が開示されている。
実用新案登録第３１０４７９０号
特許文献１に記載された顕微鏡用細胞培養容器を使用する場合、培養液に試薬を添加する又は培養液の一部を採取する作業をする際は、上記蓋を取り外す必要がある。ここで、蓋の凹部は培養液に浸漬するため、培養容器から取り外した蓋には培養液が付着している。
したがって、特許文献１に係る顕微鏡細胞培養容器をマイクロプレートのウェルとして適用した場合、当該蓋を取り外す作業をする際に培養条件が異なる隣接するウェルからの培養液が混入する可能性があった。一方で、単純に蓋に開口部を設け、蓋を取り外す作業を不要にしただけでは細菌による感染を防げない。
本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、培養容器内を精度よく観察でき且つコンタミネーションのリスクを低減できる培養機器を提供する。
本開示は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、底面が透光性を有し、上部が開口した複数の容器を備えるマイクロプレートと、透光性を有し、前記マイクロプレートの上面を覆う蓋と、前記蓋と前記マイクロプレートとの間に挟まれ、前記マイクロプレートと対向する面に複数の凸部を有し、前記凸部に対応する複数の貫通口が設けられた透光性を有する中間プレートと、を備え、前記複数の凸部と前記複数の貫通口とは、前記中間プレートと前記マイクロプレートとを重ね合わせた際に、前記複数の凸部が前記複数の容器のそれぞれに挿入され且つ前記複数の貫通口が前記複数の容器のそれぞれの前記開口と重なるように配置され、前記蓋は、前記中間プレートに設けられた前記複数の貫通口を塞ぐように前記中間プレートと接する、培養機器を提供する。
本開示は、上記課題を解決する別の例として、底面が透光性を有し、開口部を有するように上端から内部に伸びる透光性の部品が取り付けられた複数の容器を備えるマイクロプレートと、透光性を有し、前記マイクロプレートの上面を覆う蓋と、を備え、前記部品は前記容器の底面と略平行な二面を有し、前記二面のうち一方の面は前記マイクロプレートの上面と同じ高さ又はそれよりも高い位置に位置する、培養機器を提供する。
本開示によれば、培養容器内の観察を良好に実施でき且つコンタミネーションのリスクを低減できる。上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
実施例１に係る培養機器の構成を説明するための図である。 濁度を測定するための光学系を説明するための図である。 濁度の測定結果を比較した図である。 合計２４個の容器を備える第１プレートを示す図である。 実施例２に係る培養機器の構成を説明するための図である。 実施例３に係る培養機器の構成を説明するための図である。 容器に圧入する部品の別の例を示す図である。 部品が蓋の結露を防止する様子を説明するための図である。 凍結された抗菌剤が容器に収容された第１プレートを示す図である。
［概要］
培養機器を用いて細胞の培養を行う際は、通常、細菌の侵入等を防ぐために各容器の開口部を閉じるように蓋が設置される。細胞は、３０〜３５℃程度の温度で培養されるため、培養液が蒸発して上記蓋が曇ることが多い。蓋が曇っていると、容器内部の観察に支障をきたし、例えば、培養液の濁度測定を正確に行うことが困難となる。
本開示の培養機器は、蓋と培養液の間に透光性を有する中間プレート又は部品が挟まれるため、中間プレートが備える凸部又は部品の上方の位置は蓋が曇らない。そのため、本開示の培養機器では、蓋の一部を介して容器内部を観察できる。
上記中間プレート又は部品は、容器の開口部全体を覆わない構造となっている。そのため、本開示の培養機器では、中間プレート又は部品を取り外さなくても容器内部に試薬を注入することができる。それ故、本開示の培養機器では、培養液が多く付着した蓋を取り除いて試薬を注入する場合と異なり、コンタミネーションのリスクを低減できる。また、本開示の培養機器は、上記部材の一部を培養液に浸漬させることにより、蓋と部材とを介して容器内部を良好に観察することを可能とする。
以下、添付図面を参照して本開示の種々の実施例について説明する。ただし、これらの実施例は本発明を実現するための一例に過ぎず、本開示の技術的範囲を限定するものではない。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。
＜実施例１＞
［培養機器の構成］
図１は、実施例１に係る培養機器１の構成を説明するための図である。培養機器１は、蓋１１とマイクロプレート１２と中間プレート１３とを備える。図１（ａ）は、蓋１１、マイクロプレート１２、中間プレート１３のマイクロプレート１２と接する面を拡大した一部及びマイクロプレート１２が備える容器１４を示す斜視図である。
蓋１１の形状は略平面状であり、蓋１１の一方の面は中間プレート１３の一方の面と接する。蓋１１は透光性を有し、マイクロプレート１２の上面を覆う。
マイクロプレート１２は、上部が開口した複数の容器１４を備える。容器１４は培養液等を収容する。図１（ａ）に示した例では、マイクロプレート１２は、１２列×８行に配列された合計９６個の容器１４を備える。
中間プレート１３は、蓋１１とマイクロプレート１２との間に挟まれて使用される。中間プレート１３は、マイクロプレート１２と対向する面に複数の凸部１５を有し、上記複数の凸部１５のそれぞれの周辺には複数の貫通口１６が設けられている。図１（ａ）では、複数の凸部１５のうち二つだけが図示されているが、複数の凸部１５は、例えば、マイクロプレート１２が備える容器１４の数と同じ数だけ中間プレート１３に設けられる。
中間プレート１３が備える複数の凸部１５と複数の貫通口１６とは、中間プレート１３とマイクロプレート１２とを重ね合わせた際に、上記複数の凸部１５のそれぞれが複数の容器１４のそれぞれに挿入され且つ複数の貫通口１６が複数の容器１４のそれぞれの開口部１７と重なるように配置される。蓋１１は、中間プレート１３に設けられた複数の貫通口１６を塞ぐように中間プレート１３と接する。
図１（ｂ）は、マイクロプレート１２と中間プレート１３とを重ねた際の、容器１４上面の様子を示した図である。図１（ｂ）に示した例では、中間プレート１３の凸部１５は容器１４の中央に位置するように配置される。また、マイクロプレート１２が備える容器１４の開口部１７は、中間プレート１３が備える貫通口１６の存在のため、蓋１１を中間プレート１３に重ねていない状況では完全には覆われていない。したがって、各容器１４は貫通口１６を介して容器１４内部にアクセス可能である。
培養機器１は、蓋１１を取り外すことによって中間プレート１３の貫通口１６から液体を添加及び吸引することができる。各容器１４には、例えば、貫通口１６から細菌を同定するための試薬を注入することができる。試薬注入後に培養液が変色した場合、培養液内にて細菌が増殖していることを確認できる。
容器１４に添加する試薬としては、インドールが生成されたことを確認するためのコバック試薬、ＶＰ（Voges-Proskauer）反応を確認するための水酸化ナトリウム及びα−ナフトール、硝酸銀還元能を確認するためのサルファニル酸及びα−ナフチルアミン溶液、ｐＨ指示薬であるフェノールレッド及びブロムクレゾールパープル及びブロムチモールブルー等が挙げられる。
図１（ｃ）は、複数の容器１４のそれぞれが培養液１８を収容し、蓋１１とマイクロプレート１２と中間プレート１３とが重ね合わさった状態を示す側断面図である。図１（ｃ）に示すように、複数の凸部１５のそれぞれは、中間プレート１３をマイクロプレート１２に重ねた際に複数の容器１４の底面１４Ａと略平行になる面１５Ａを有する。
図１（ｃ）に示すように、例えば、凸部１５の長さは上記面１５Ａが培養液１８に浸漬するように調節される。また、中間プレート１３が有する面のうち蓋１１と接する面は、容器１４の開口部１７の上縁よりも高い位置に位置する。蓋１１と中間プレート１３とは、空気層を挟まず略接している。或いは、蓋１１と中間プレート１３の凸部１５を有する部分とは空気層を挟まずに接している。したがって、培養機器１を使用した場合、光の屈折を抑制して容器１４の内部を良好に観察することができる。
本開示の培養機器１において、所望の光学測定を実現するため、蓋１１と中間プレート１３とマイクロプレート１２の少なくとも容器１４の底面１４Ａ部分とは、透光性を有する材料で形成される。本開示の培養機器１に用いられる透光性を有する材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン及びポリカーボネートがある。
［実施例１に係る培養機器１が奏する効果］
実施例１に係る培養機器１では、蓋１１と中間プレート１３とが、それぞれ透光性を有する。また、培養液１８の液面の位置を凸部１５の面１５Ａが浸漬する位置にした場合、凸部１５の面１５Ａが蒸発した培養液１８の結露により曇ることがない。さらには、蓋１１は、中間プレート１３の凸部１５の上方部分に位置する箇所が曇らない。そのため、実施例１に係る培養機器１を使用した場合、蓋１１及び中間プレート１３をマイクロプレート１２に重ねた状態であっても上記面１５Ａを介して容器１４の内部を良好に観察することができる。
また、マイクロプレート１２は、少なくとも容器１４の底面１４Ａが透明性を有する材料で形成されているため、本開示の培養機器１はダイクロイックミラーとホトダイオードとを用いて容器１４に収容した培養液１８の濁度測定を実施することもできる。
また、複数の容器１４のそれぞれは、マイクロプレート１２に中間プレート１３を重ねた状態で、開口部１７に貫通口１６が重なっている。そのため、培養機器１では、培養液１８が多く付着した中間プレート１３を取り外さなくても、蓋１１を取り外すことにより上記貫通口１６から試薬の注入及び培養液の採取ができる。したがって、培養機器１では、成分が異なる培養液１８どうしが混入することを抑制できる。
［濁度測定のための光学系の構成］
図２は、濁度を測定するための光学系Ｓを説明するための図である。光学系Ｓは、光源（Light Source）１９とダイクロイックミラー２０と第１ホトダイオード（ＰＤ）２１と第２ホトダイオード（ＰＤ）２２と培養機器１とを備える。
光源１９から出射された光は、一部がダイクロイックミラー２０を透過し、別の一部がダイクロイックミラー２０で反射される。ダイクロイックミラー２０を透過した光は、第１ホトダイオード２１によって検出される。ダイクロイックミラー２０で反射された光は、培養機器１の蓋１１、中間プレート１３、培養液１８及び容器１４の底面１４Ａを透過して、第２ホトダイオード２２で検出される。培養液１８の濁度は、第１ホトダイオード２１で検出された光量と第２ホトダイオード２２で検出された光量とを比較することによって測定することができる。なお、上記光学系Ｓにおいてダイクロイックミラー２０は、ハーフミラーであってもよい。
図３は、濁度の測定結果を比較した図である。図３において系列１は、実施例１に係る培養機器１を用いた濁度測定の結果であり、系列２は、従来の中間プレート１３がない培養機器を用いた濁度測定の結果である。図３に示されているとおり、本開示の培養機器１では、蓋１１に結露が生じていないため測定結果がばらついていないことがわかる。
＜変形例１＞
上記の説明において、マイクロプレート１２は９６個の容器１４を備えるとしたが、マイクロプレート１２が備える容器１４の数は上記値に限定されない。マイクロプレート１２は任意の数の容器１４を備えることができる。
図４は、合計２４個の容器１４を備えるマイクロプレート１２を示す図である。図４に示した例では、２４個の容器１４が６列×４行に配列されている。なお、この場合中間プレート１３は２４個の凸部１５を有する。上記のようにマイクロプレート１２が容器１４を複数備える場合、同時に異なる条件で細胞を培養できる。
＜変形例２＞
蓋１１と複数の容器１４の底面１４Ａと中間プレート１３とは、光学特性が略同じであることが望ましい。具体的には、蓋１１と複数の容器１４の底面１４Ａと中間プレート１３とは、屈折率が同じ材料で形成されてもよい。このようにすると、光が構成要素間で屈折して観察対象が歪むこと及び濁度測定の精度が低くなることを防げる。
＜変形例３＞
上記の説明では中間プレート１３の面は蓋１１と略接するとしたが、中間プレート１３の面は必ずしも全面が蓋１１と接する必要はない。蓋１１及び中間プレート１３の形状は、蒸発した培養液１８が付着して蓋１１が結露するのを防げる形状であればよい。
＜実施例２＞
実施例１の培養機器１は、凸部１５及び貫通口１６を有する中間プレート１３を蓋１１とマイクロプレート１２との間に挟む構成であった。これに対し、実施例２の培養機器は、中間プレート１３を挟む代わりに容器１４に透光性を有する部品を取り付ける点で実施例１の培養機器１と異なる。
図５は、実施例２に係る培養機器２の構成を説明するための図である。実施例２に係る培養機器２は、通常のマイクロプレート１２の代わりに、実施例１に記載したマイクロプレート１２が備える各容器１４において透光性の部品２３が取り付けられたマイクロプレートを備える。部品２３の材料は、実施例１に記載した蓋１１、マイクロプレート１２及び中間プレート１３を形成する材料と同じ材料から選択することができる。
図５（ａ）は、マイクロプレートが備える容器１４を説明するための斜視図である。容器１４には、図５（ａ）に示す部品２３が接着される。部品２３は、図５（ａ）に示すとおり、略直方体形状であり、容器１４内部の面と接する曲面を有している。
図５（ｂ）は、部品２３が取り付けられた容器１４の上面を示す図である。図５（ｂ）に示すように、部品２３は、容器１４の上部開放端が塞がれない大きさで設計され、容器１４と接する上記曲面とは反対側の面は、容器１４の中央付近に位置する。したがって、マイクロプレート１２と同様に、マイクロプレートが備える容器１４は開口部１７を有する。実施例２に係る培養容器２も上記開口部１７から液体の注入及び吸引が可能である。
図５（ｃ）は、蓋１１とマイクロプレートとを合わせた培養機器２の側断面図である。図５（ｃ）に示すように、部品２３は、容器１４の底面１４Ａと略平行な面２３Ａ及び面２３Ｂを有し、部品２３は面２３Ａが蓋１１と略接する位置で取り付けられている。即ち、部品２３の面２３Ａは、マイクロプレートの上面と同じ高さ又はそれよりもわずかに高い位置に位置する。
部品２３の面２３Ａがマイクロプレートの上面と同じ高さとなるように部品２３が取り付けられている場合、蓋１１は容器１４の開口部１７を閉じるようにマイクロプレート及び部品２３の面２３Ａと接する。この場合、蓋１１の面２３Ａと接する箇所は結露が生じて曇ることはない。
また、部品２３の面２３Ａがマイクロプレートの上面よりも高くなるように部品２３が取り付けられている場合、蓋１１は部品２３の面２３Ａと接し且つ容器１４の開口部１７を閉じずに覆う。この場合も、蓋１１の面２３Ａと接する箇所は結露が生じて曇ることはない。なお、この場合、容器１４の開口部１７が完全には塞がれないことになるが開口部１７の上方が蓋１１で覆われていることには変わりがないため異物の混入を防ぐことができる。また、開口部１７と蓋１１との間の隙間は十分に小さいため容器１４内部の培養液１８はほとんど蒸発しない。
部品２３の大きさは、例えば、部品２３の面２３Ｂが培養液１８に浸漬するように調節される。こうすることにより、部品２３の面２３Ｂが結露して曇ることを防ぐことができ、容器１４の内部を良好に観察することができると共に濁度の測定精度を向上させることができる。
なお、実施例１の場合と同様に、蓋１１と容器１４の底面１４Ａと部品と２３は光学特性が略同じであることが好ましい。また、マイクロプレートは任意の数の容器１４を備えることができる。
＜実施例３＞
実施例２の培養機器２では、透光性の部品２３が容器１４内部に接着されていた。実施例３の培養機器３は、容器１４内部に透光性の部品２４が圧入される又は嵌め込まれる点が実施例２の培養機器２と異なる。
図６は、実施例３に係る培養機器３の構成を説明するための図である。培養機器３は、実施例１に記載したマイクロプレート１２が備える各容器１４において、透光性の部品２４が取り付けられたマイクロプレートを備える。
部品２４は略直方体の形状であり、容器１４の内面と接することができる曲面を両端に有する。部品２４の径は容器１４の内径よりもわずかに大きく設計される。このため、部品２４を容器１４に圧入した際に部品２４の位置を固定することができる。部品２４の材料は、実施例１に記載した蓋１１、マイクロプレート１２及び中間プレート１３を形成する材料と同じ材料から選択することができる。
図６（ａ）は、マイクロプレートが備える容器１４を説明するための斜視図である。容器１４には、図６（ａ）に示す部品２４が圧入される。図６（ｂ）は、部品２４が取り付けられた容器１４の上面を示す図である。
図６（ｂ）に示すように、部品２４は、容器１４の上部開放端が塞がれず且つ圧入した際に部品２４の位置を固定できる大きさ及び形状で設計される。したがって、マイクロプレート１２と同様に、マイクロプレートが備える容器１４は開口部１７を有する。実施例２に係る培養容器２も上記開口部１７から液体の注入及び吸引が可能である。
図６（ｃ）は、容器１４内部の底面に凍結乾燥状態で抗菌剤２５が塗布された状態を示す図である。抗菌剤２５は、部品２４を容器１４に圧入する前に底面に塗布するのが望ましい。培養液１８を開口部１７から容器１４へ注入すると、抗菌剤２５が溶解して薬剤感受性試験を実施するのに必要な培養液１８及び抗菌剤２５が適切な濃度で調製される。上記のように、凍結乾燥状態の抗菌剤２５又は培養液１８を予め容器１４内部に収納することによって、必要な液体を添加することにより、細胞の培養を簡単に開始することができる。
図６（ｄ）は、蓋１１とマイクロプレートとを合わせた培養機器３の断面図である。図６（ｄ）に示すように、部品２４は、容器１４の底面１４Ａと略平行な面２４Ａ及び面２４Ｂを有し、部品２４は面２４Ａが蓋１１と略接する位置で取り付けられている。即ち、部品２４の面２４Ａは、部品２３と同様に、マイクロプレートの上面と同じ高さ又はそれよりもわずかに高い位置に位置する。
部品２４の長さは、例えば、部品２４の面２４Ｂが培養液１８に浸漬するように調節される。こうすることにより、部品２４の面２４Ｂが結露して曇ることを防ぐことができ、容器１４の内部を良好に観察することができる。その結果、濁度の測定精度を向上させることができる。
なお、実施例２と同様に、蓋１１と容器１４の底面１４Ａと部品と２４は光学特性が略同じであることが好ましい。また、マイクロプレートは任意の数の容器１４を備えることができる。部品２４の取り付け位置は、容器１４内部の観察に適した位置であることが好ましい。
＜変形例４＞
図７は、容器１４に圧入する部品２４の別の例を示す図である。図７に示した部品２６は、円柱状の中央部２６ａから四方に突出部２６ｂが伸びている。つまり、部品２６は部品２４とは異なり２方向に突っ張る構造となっており、容器１４が有する開口部１７は四つに区分されている。部品２６が圧入された容器１４は、上記開口部１７から液体の注入及び吸引が可能である。
また、部品２６は、部品２４と同様に径が容器１４内部の径よりもわずかに大きく設計されており、容器１４に圧入する又は嵌め込むことができる。部品２６は、容器１４の底面１４Ａと略平行な上面及び下面を有し、部品２６は上面が蓋１１と略接する位置で取り付けられている。即ち、部品２６の上面は、部品２４と同様に、マイクロプレートの上面と同じ高さ又はそれよりも高い位置に位置する。部品２６の材料は、部品２４の材料と同じ材料を選択することができる。
部品２６は、中央部２６ａが円柱状であり、光学測定を実施する際の観察領域が部品２４よりも広い。また、部品２６は、部品２４よりも開口部１７が狭いため、培養機器３を搬送する際に液体がこぼれにくい。
図８は、部品２６が蓋１１の結露を防止する様子を説明するための図である。図８中、上段の容器１４は培養液１８が注入されてない容器１４であり、中段中央の容器１４は部品２６が取り付けられた容器１４であり、その他の容器１４は、培養液１８が注入された従来の容器１４である。図８に示すように、部品２６が取り付けられた容器１４は、部品２６の上方に位置する箇所は蓋１１が曇っていないことがわかる。図には示さないが、部品２３及び２４が取り付けられた容器１４の場合も、同様に、部品２３及び２４の上方に位置する箇所は蓋１１が曇らない。また、実施例１においても同様に中間プレート１３が備える凸部１５の上方に位置する箇所は蓋１１が曇らない。
＜変形例５＞
培養機器は、容器１４に凍結した抗菌剤２７が収容された状態で提供されてもよい。その場合、冷凍保管していた培養機器を室温にて抗菌剤２７を溶解し、必要な培養液１８及び検体を添加することによって、薬剤感受性試験に適した媒体を調製することができる。なお、抗菌剤２７のみならず培養液１８及びその他の薬剤も凍結した状態で収容されてもよい。
図９は、凍結状態の抗菌剤２７及び培養液１８が収容されたマイクロプレート１２を示す図である。抗菌剤２７及び培養液１８が凍結状態で予めマイクロプレート１２に収容されている場合、例えば室温にて解凍した後、図１（ｃ）に示すようにマイクロプレート１２に中間プレート１３及び蓋１１を重ねることによって簡易に細胞の培養を開始できる。
なお、本開示は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１、２、３…培養機器
１１…蓋
１２Ａ、Ｂ、Ｃ…マイクロプレート
１３…中間プレート
１４…容器
１５…凸部
１６…貫通口
１７…開口部
１８…培養液
２０…ダイクロイックミラー
２３、２４、２６…部品
２５…抗菌剤
２６ａ…中央部
２６ｂ…突出部
２７…凍結状態の抗菌剤
本明細書で引用した全ての刊行物、特許文献はそのまま引用により本明細書に組み入れられるものとする。

Claims (7)

  1. 底面が透光性を有し、開口部を有するように上端から内部に伸びる透光性の部品が取り付けられた、培養液を収容するための複数の容器を備えるマイクロプレートと、
    透光性を有し、前記マイクロプレートの上面を覆う蓋と、
    を備え、
    前記部品は前記容器の底面と略平行な二面を有し、前記二面のうち一方の面は前記マイクロプレートの上面と同じ高さ又はそれよりも高い位置に位置し、
    前記部品の大きさは、使用時に前記二面のうち他方の面が前記容器に収容された前記培養液に浸漬するように調節される、
    培養機器。
  2. 請求項１に記載の培養機器において、
    前記蓋と前記容器の底面と前記部品とは光学特性が略同じである、
    培養機器。
  3. 請求項１に記載の培養機器において、
    前記容器のそれぞれの内部には、凍結乾燥状態の抗菌剤が収容されている、
    培養機器。
  4. 請求項１に記載の培養機器において、
    前記容器のそれぞれの内部には、凍結状態の抗菌剤又は培養液成分が収容されている、
    培養機器。
  5. 請求項１に記載の培養機器において、
    前記マイクロプレートは前記容器を２４個以上備える、
    培養機器。
  6. 請求項１に記載の培養機器において、
    前記部品は前記容器に接着されて取り付けられる、
    培養機器。
  7. 請求項１に記載の培養機器において、
    前記部品は前記容器に圧入されて取り付けられる、
    培養機器。
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