JP6973642B2 - 細胞培養装置および細胞培養方法 - Google Patents

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Description

本発明は、細胞培養装置および細胞培養方法に関し、特に、周状に巻回可能に構成された帯状部材の周面上で細胞を培養する細胞培養装置および細胞培養方法に関する。
従来、周状に巻回可能に構成された帯状部材の周面上で細胞を培養する細胞培養装置および細胞培養方法が知られている。このような細胞培養装置および細胞培養方法は、たとえば、米国特許第3102082号明細書、米国特許第3853712号明細書、米国特許第3948732号明細書、および、米国特許第5786215号明細書に開示されている。
上記米国特許第3102082号明細書、米国特許第3853712号明細書、米国特許第3948732号明細書、および、米国特許第5786215号明細書の細胞培養装置は、周状に巻回可能に構成された帯状部材の周面上に細胞が播種されている。帯状部材の周面に細胞が播種されることにより、細胞が播種される面積を大きくすることが容易であるので、大量に細胞を播種(培養)することが可能である。
また、細胞に対して接着性を有する帯状部材の周面上に細胞が接着されることにより、細胞の播種が行われている。また、細胞が播種される帯状部材の周面は平坦面であり、細胞は上記周面上の任意の箇所に接着可能に構成されている。そして、細胞が帯状部材の周面上に播種された状態で、周状に巻回された帯状部材に対して培養液が導入され、細胞の培養が行われる。
米国特許第3102082号明細書 米国特許第3853712号明細書 米国特許第3948732号明細書 米国特許第5786215号明細書
しかしながら、上記米国特許第3102082号明細書、米国特許第3853712号明細書、米国特許第3948732号明細書、および、米国特許第5786215号明細書に記載されている細胞培養装置では、細胞が播種される帯状部材の周面(内周面および外周面)の表面が平坦面であり、細胞が周面上の任意の場所に接着されるため、細胞が播種(接着)される場所を制御することが困難である。その結果、周面の表面上の場所によって、播種および培養される細胞の密度(または疎密)にばらつきが生じる場合がある。この場合、帯状部材に細胞を播種することにより大量に細胞を播種(培養)することが可能である一方、播種(培養)された細胞の密度を均一にすることが困難になるという問題点がある。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、大量に細胞を播種(培養)しながら、播種(培養)された細胞の密度を均一にすることが可能な細胞培養装置および細胞培養方法を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面における細胞培養装置は、周状に巻回可能に構成される柔軟性を有する帯状部材を備え、帯状部材が周状に巻回された状態で、帯状部材の内周面および外周面の少なくとも一方の周面には、細胞が培養される複数の凹状のウェルが設けられているとともに、複数のウェルのうちの少なくとも一部のウェル同士は、培養液が流通する培養液流路により互いに接続されている。
この発明の第1の局面における細胞培養装置では、上記のように、帯状部材の周面に細胞が培養される複数の凹状のウェルが設けられているとともに、複数のウェル同士が培養液流路により接続されていることによって、複数の凹状のウェルの各々に細胞を播種することができるとともに、複数のウェルの各々に播種された細胞を、培養液流路を流れる培養液により培養することができる。ここで、培養される細胞の数(または量)は、ウェルの大きさに対応して決定されるので、複数のウェルの各々の大きさが均一である場合、複数のウェルの各々において培養される細胞の数を均一にすることができる。その結果、周面上において播種および培養される細胞の密度にばらつきが生じるのを抑制することができる。これにより、帯状部材の周面上において大量に細胞を播種(培養)しながら、播種(培養)された細胞の密度を均一にすることができる。
上記第1の局面における細胞培養装置において、好ましくは、帯状部材が周状に巻回された状態で、複数のウェルおよび培養液流路は、帯状部材の内周面に設けられているとともに、複数のウェルおよび培養液流路よりも内周側に巻回された帯状部材の外周面により覆われている。このように構成すれば、内周側に巻回された帯状部材の外周面により、複数のウェルおよび培養液流路に対して蓋(封止)をすることができるので、培養液がウェルおよび培養液流路から漏れるのを抑制することができる。また、帯状部材とは別個の部材を用いて複数のウェルおよび培養液流路に対して蓋をする場合に比べて、部品点数が増加するのを抑制することができる。
この場合、好ましくは、複数のウェルおよび培養液流路は、周状に巻回された帯状部材のうち最内周に巻回された帯状部材の内周面には設けられていないとともに、最内周に巻回された帯状部材よりも外周側に巻回された帯状部材の内周面に設けられている。このように構成すれば、最内周に巻回された帯状部材の周面に複数のウェルおよび培養液流路が設けられていないので、最内周に巻回された帯状部材の周面上を培養液が流れることがない。ここで、最内周に巻回された帯状部材の内周側には帯状部材は設けられていないため、最内周の帯状部材の周面に複数のウェルおよび培養液流路が設けられている場合、最内周の帯状部材の周面のウェルおよび培養液流路は、帯状部材により内周側から覆われない。この場合、最内周の帯状部材の周面上から培養液が漏れる場合がある。したがって、最内周の帯状部材の周面に複数のウェルおよび培養液流路が設けられていないので、最内周の帯状部材の周面上から培養液が漏れるのを防止することができる。
上記複数のウェルおよび培養液流路が帯状部材の内周面に設けられている細胞培養装置において、好ましくは、帯状部材の巻回の中心軸線に沿って延びるコアをさらに備え、周状に巻回された帯状部材のうち最内周に巻回された帯状部材の内周面に設けられた複数のウェルおよび培養液流路は、コアの周面により覆われている。このように構成すれば、コアにより、最内周に巻回された帯状部材の内周面に設けられた複数のウェルおよび培養液流路から培養液が漏れるのを抑制することができる。
上記第1の局面における細胞培養装置において、好ましくは、周状に巻回された帯状部材が、巻回の中心軸線が鉛直方向に沿うように配置された状態で、培養液流路は、帯状部材の上方側の端部、および、上方側の端部の近傍に配置されている複数のウェルを接続するとともに培養液が導入される導入流路と、帯状部材の下方側の端部、および、下方側の端部の近傍に配置されている複数のウェルを接続するとともに培養液を排出する排出流路と、複数のウェルのうちの少なくとも一部のウェル同士を接続する接続流路とを含む。このように構成すれば、導入流路により、帯状部材の上方側の端部の近傍に配置されているウェルに容易に培養液を導入することができるとともに、排出流路により、帯状部材の下方側の端部の近傍に配置されているウェルから容易に培養液を排出することができる。また、接続流路により、導入された培養液を、複数のウェルの各々に容易に流通させることができる。なお、端部の近傍とは、端部の位置の付近を意味する。
この場合、好ましくは、周状に巻回された帯状部材が、巻回の中心軸線が鉛直方向に沿うように配置された状態で、接続流路は、複数のウェルの各々の上方側の部分を互いに接続するように構成されている。このように構成すれば、細胞の培養時において培養液が上方から下方に向かって流れるので、接続流路が複数のウェルの各々の下方側の部分を互いに接続する場合と異なり、ウェルに収容されている細胞が、下方に向かって流れる培養液の流れにより接続流路を介してウェルから排出されるのを抑制することができる。
上記培養液流路が導入流路と排出流路と接続流路とを含む細胞培養装置において、好ましくは、周状に巻回された帯状部材が、巻回の中心軸線が鉛直方向に沿うように配置された状態で、導入流路は、上方側の端部の近傍に配置されている複数のウェルの各々の上方側の部分に接続され、排出流路は、接続流路を介して、下方側の端部の近傍に配置されている複数のウェルの各々の上方側の部分に接続されるように構成されている。このように構成すれば、導入流路および排出流路の各々が、ウェルの上方側の部分に接続されているので、帯状部材の上方側の端部の近傍に配置されている複数のウェル、および、帯状部材の下方側の端部の近傍に配置されている複数のウェルの各々において、収容されている細胞が、培養液の流れによりウェルから排出されるのを抑制することができる。
上記培養液流路が導入流路と排出流路と接続流路とを含む細胞培養装置において、好ましくは、周状に巻回された帯状部材が、巻回の中心軸線が鉛直方向に沿うように配置された状態で、接続流路は、複数のウェルの各々の上方側の部分から、隣接するウェルに向かって上方に傾斜している。このように構成すれば、自重により細胞に対して下方側に力が働くので、接続流路がウェルから下方に傾斜している場合に比べて、ウェルに収容されている細胞が、接続流路を介してウェルから排出されるのを効果的に抑制することができる。
上記第1の局面における細胞培養装置において、好ましくは、複数のウェルは、帯状部材の周面において千鳥格子状に設けられている。このように構成すれば、複数のウェルをマトリクス状(行列状)に設ける場合に比べて、帯状部材の周面に複数のウェルを密に配置することができる。その結果、ウェルの大きさを容易に大きくすることができる。また、ウェルの個数を容易に増加させることができる。なお、千鳥格子状とは、所定の方向に沿って配列されているウェルの列が、所定の方向と直交する方向に沿って隣接するように複数並んで配置されている場合に、隣接する列のウェル同士が所定の方向にずれて配置されている状態を意味する。
上記第1の局面における細胞培養装置において、好ましくは、複数のウェルが設けられる帯状部材の周面は、細胞に対して非接着性を有する。このように構成すれば、細胞がウェルに接着し難くなるので、ウェル内で細胞同士を接着(または吸着)させ易くすることができる。その結果、細胞の塊を容易に形成することができる。
上記第1の局面における細胞培養装置において、好ましくは、周状に巻回された状態から巻き出された帯状部材が通過する溶液を収容するとともに、溶液を通過する帯状部材のウェルに収容された細胞を回収する回収容器をさらに備える。このように構成すれば、培養された細胞が空気中にさらされるのを抑制しながら、細胞の回収を行うことができる。
この場合、好ましくは、回収容器は、複数のウェルの開口を下方に向けながら溶液内を通過する帯状部材の複数のウェルから、自重により溶液内に沈降する細胞を回収するように構成されている。このように構成すれば、細胞を自重により沈降させることにより回収することができるので、細胞を回収容器へ運ぶための専用の部材を用いる必要がない。その結果、細胞の回収において部品点数の増加を抑制することができる。
上記回収容器を備える細胞培養装置において、好ましくは、複数のウェルの開口を上方に向けながら溶液内を通過する帯状部材の複数のウェルから細胞を採集する第1細胞採集部をさらに備える。このように構成すれば、細胞を自重により下方に沈降させて回収する場合に比べて、第1細胞採集部によって、より確実に細胞を回収することができる。
この場合、好ましくは、第1細胞採集部は、溶液内を通過する帯状部材の複数のウェルから細胞を吸引する細胞吸引部を含む。このように構成すれば、細胞を器具により直接的に採集する場合に比べて、細胞が損傷して劣化するのを抑制することができる。
上記第1の局面における細胞培養装置において、好ましくは、帯状部材の巻回の中心軸線に沿って延びる第2コアと、第2コアとは別個に設けられ、帯状部材の巻回の中心軸線に沿って延びるとともに第2コアから巻き出された帯状部材を巻き取る第3コアと、帯状部材、第2コアの少なくとも一部、および、第3コアの少なくとも一部を収容する筐体部と、をさらに備え、第2コアは、第3コアから巻き出された帯状部材を巻き取るように構成されており、筐体部は、筐体部の内部において第2コアから第3コアに巻き取られている途中の帯状部材に細胞を導入するとともに、筐体部の内部において第3コアから第2コアに巻き取られている途中の帯状部材から細胞を採集するための開口部を含む。このように構成すれば、第2コアおよび第3コアを用いることによって、細胞の導入および細胞の採集の両方を行うことができる。その結果、細胞の導入および細胞の採集のうちのいずれか一方を、第2コアおよび第3コア以外の部材を用いて行う場合に比べて、細胞培養装置の構成を簡略化することができる。
また、筐体部の開口部を介して細胞の導入および細胞の採集の各々を行うことによって、帯状部材を筐体部の内部に配置したまま、細胞の導入および細胞の採集の両方を行うことができる。その結果、帯状部材を筐体部の外部に移動させて細胞の導入および細胞の採集のいずれか一方を行う場合に比べて、細胞培養装置の構成をより簡略化することができるとともに装置スペースを省略することができる。
この場合、好ましくは、筐体部は、第2コアおよび第3コアにより巻き取られている途中の帯状部材を筐体部の内部において開口部を介して露出させるようにガイドするガイド部を含む。このように構成すれば、第2コアおよび第3コアにより巻き取られている途中の帯状部材がガイド部により開口部を介して露出されるので、開口部を介して帯状部材に対して行われる細胞の導入および細胞の採集の各々の作業を容易化することができる。
上記筐体部がガイド部を含む細胞培養装置において、好ましくは、ガイド部によりガイドされながら第2コアから第3コアに巻き取られている途中の帯状部材の複数のウェルの各々に、開口部を介して細胞を導入する細胞導入部と、ガイド部によりガイドされながら第3コアから第2コアに巻き取られている途中の帯状部材の複数のウェルの各々から、開口部を介して細胞を採集する第2細胞採集部と、をさらに備える。このように構成すれば、細胞導入部を用いることによって、手動で細胞懸濁液を滴下させることにより細胞をウェルに導入する場合に比べて、細胞を帯状部材のウェルに容易に導入することができる。また、第2細胞採集部を用いることによって、細胞を自重により筐体部内の下方に沈降させて筐体部内から細胞を回収する場合に比べて、ウェルから細胞を採集するのを容易化することができる。
上記筐体部がガイド部を含む細胞培養装置において、好ましくは、開口部は、開閉可能に構成されている。このように構成すれば、筐体部を密閉状態と開閉状態とに容易に切り替えることができる。
この発明の第2の局面における細胞培養方法は、内周面および外周面の少なくとも一方に細胞が培養される複数の凹状のウェルが設けられているとともに、複数のウェルのうちの少なくとも一部のウェル同士が培養液が流通する培養液流路により互いに接続されている、周状に巻回可能に構成される柔軟性を有する帯状部材の複数のウェルの各々に細胞を播種するステップと、細胞を播種した後に、帯状部材を周状に巻回するステップと、帯状部材を周状に巻回した後に、巻回の中心軸線が鉛直方向に沿うように、周状に巻回された帯状部材を配置した状態で、周状に巻回された帯状部材の上方側から培養液流路を介して複数のウェルの各々に培養液を流通させるステップとを備える。
この発明の第2の局面における細胞培養方法では、上記のように、細胞が培養される複数の凹状のウェル、および、複数のウェル同士を接続する培養液流路が周面に設けられている帯状部材を用いて細胞の播種および培養を行っている。これにより、帯状部材の周面上において大量に細胞を播種(培養)しながら、播種(培養)された細胞の密度を均一にすることができる。
上記第2の局面における細胞培養方法において、好ましくは、細胞を培養した後に、周状に巻回された帯状部材を巻き出すとともに、巻き出された帯状部材を回収容器に収容された溶液内を通過させながら、ウェルに収容された細胞を回収するステップをさらに備える。このように構成すれば、培養された細胞を回収する間に、細胞が空気中にさらされるのを抑制することができる。その結果、細胞の回収中において、細胞が劣化するのを抑制することができる。
上記第2の局面における細胞培養方法において、好ましくは、少なくとも一部が筐体部に収容され、帯状部材の巻回の中心軸線に沿って延びる一方側コアに帯状部材を巻回するステップをさらに備え、細胞を播種するステップは、一方側コアとは別個に設けられ、少なくとも一部が筐体部に収容されるとともに帯状部材の巻回の中心軸線に沿って延びる他方側コアにより、一方側コアに巻回されている帯状部材を巻き取りながら、筐体部の内部において他方側コアにより巻き取られている途中の帯状部材に、筐体部に設けられた開口部を介して細胞を導入するステップを含み、細胞を播種した後に帯状部材を巻回するステップは、細胞が導入された後の帯状部材を、筐体部の内部において他方側コアにより巻き取ることによって他方側コアに巻回するステップを含み、複数のウェルの各々に培養液を流通させるステップは、細胞が導入された後の、筐体部の内部において他方側コアに巻回されている帯状部材に培養液を導入することにより、複数のウェルの各々に培養液を流通させるステップを含む。このように構成すれば、帯状部材を筐体部の内部に配置したまま、細胞の導入、および、培養液の流通の各ステップを行うことができる。その結果、細胞の導入、および、培養液の流通のいずれかのステップを、帯状部材を筐体部の外部に移動させて行う場合に比べて、帯状部材の移動に要する時間の分、細胞培養を実施するのに要する作業時間を短縮化することができる。
この場合、好ましくは、培養液が流通された後の他方側コアに巻回されている帯状部材を、一方側コアにより巻き取りながら、筐体部の内部において一方側コアにより巻き取られている途中の帯状部材から、開口部を介して細胞を採集するステップをさらに備える。このように構成すれば、一方側コアおよび他方側コアを用いることによって、細胞の導入および細胞の採集の両方を行うことができる。その結果、細胞の導入および細胞の採集のうちのいずれか一方を、一方側コアおよび他方側コア以外の部材を用いて行う場合に比べて、細胞培養装置の構成を簡略化することが可能な細胞培養方法を提供することができる。
上記一方側コアにより巻き取られている途中の帯状部材から細胞を採集するステップを備える細胞培養方法において、好ましくは、細胞を導入するステップは、筐体部の内部を溶液により充填した状態で、筐体部の内部において他方側コアにより巻き取られている途中の帯状部材に、細胞を導入するステップを含み、複数のウェルの各々に培養液を流通させるステップは、細胞を帯状部材に導入した後に筐体部から溶液を排出した状態で、筐体部の内部において他方側コアに巻回されている帯状部材の複数のウェルの各々に培養液を流通させるステップを含み、細胞を採集するステップは、培養液を複数のウェルの各々に流通させた後に筐体部の内部を溶液により充填した状態で、筐体部の内部において一方側コアにより巻き取られている途中の帯状部材から細胞を採集するステップを含む。このように構成すれば、筐体部の内部を溶液により充填した状態で帯状部材に細胞を導入することによって、帯状部材のウェルに気泡が混入するのを抑制した状態で、細胞をウェルに導入(播種)することができる。これにより、ウェルにおける細胞の播種をより確実に行うことができる。また、筐体部の内部の溶液を排出した状態でウェルに培養液を流通させることによって、筐体部に溶液が充填されていることによって帯状部材が溶液に浸されている場合に比べて、ウェル内の培養液をより効率よく循環させることができる。また、筐体部の内部を溶液により充填した状態で帯状部材から細胞を採集することによって、培養された細胞が空気中にさらされるのを抑制しながら、筐体部から細胞を採集することができる。
本発明によれば、上記のように、大量に細胞を播種(培養)しながら、播種(培養)された細胞の密度を均一にすることができる。
第1実施形態による細胞培養装置のテープの構成を示した斜視図である。 第1および第2実施形態による細胞培養装置のテープの構成を示した拡大断面図である。 第1〜第3実施形態による細胞培養装置のウェルおよび培養液流路の構成を示した断面斜視図である。 第1〜第3実施形態による細胞培養装置において、巻き出された帯状のテープを正面から見た図である。 第1および第2実施形態による細胞培養装置において、培養液の導入方法を説明するための図である。 第1〜第3実施形態による細胞培養装置におけるウェルおよび培養液流路の配置関係を示した模式図である。 図6の200−200線に沿った断面図である。 第1実施形態による細胞培養装置における細胞の回収方法を説明するための図である。 第1実施形態による細胞培養装置における細胞の播種方法を説明するための図である。 第1実施形態による細胞培養装置における細胞の培養方法を説明するためのフロー図である。 第1〜第3実施形態による細胞培養装置におけるテープの内周面に設けられるウェルグループを示した図である。 第2実施形態による細胞培養装置における細胞の回収方法を説明するための図である。 第2実施形態による細胞培養装置の細胞吸引ノズルを上方から見た平面図である。 第3実施形態による細胞培養装置の細胞導入時の斜視図である。 第3実施形態による細胞培養装置のテープ巻き取り時の断面図である。 第3実施形態による細胞培養装置の培養液導入時の断面図である。 第3実施形態による細胞培養装置の培養液導入時の斜視図である。 第3実施形態による細胞培養装置の細胞採集時の斜視図である。 第3実施形態による細胞培養装置の細胞培養方法を示したフロー図である。 第2実施形態の変形例による細胞培養装置における細胞の回収方法を説明するための図である。 第1〜第3実施形態の変形例による細胞培養装置のウェルおよび培養液流路の構成を示した断面斜視図である。 第1〜第3実施形態の変形例による細胞培養装置のテープの内周面におけるウェルグループの配置を示した図である。 第3実施形態の変形例による細胞培養装置の筐体部を示す正面図である。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
図1〜図10を参照して、第1実施形態による細胞培養装置100の構成について説明する。
細胞培養装置100は、創薬分野および生物学の基礎研究等に用いられるものであり、再生医療の分野等に適用が期待されている。具体的には、移植治療用の多能性幹細胞由来組織の分化誘導、移植治療用の多能性幹細胞の拡大、および、ドラッグスクリーニング用の多能性幹細胞由来組織の分化誘導などに適用することが可能である。
(細胞培養装置の構成)
図1に示すように、細胞培養装置100は、周状に巻回可能に構成される柔軟性を有するマイクロアレイテープ(以下、単にテープ10という)を備えている。テープ10は、帯状に形成されており、円柱形状のコア20を中心に、周状に複数回巻回されている。後述する巻回の中心軸線αに沿った方向において、テープ10およびコア20は、略同等の長さL1を有する。テープ10は、プラスチック製のフィルム10a(図3参照)上に、シリコーンゴム製のテープ本体部10b(図3参照)が積層されるように構成されている。なお、テープ10は、請求の範囲の「帯状部材」の一例である。また、コア20は、請求の範囲の「第1コア」の一例である。
ここで、第1実施形態では、テープ10が周状に巻回された状態で、テープ10の内周面1aには、細胞101が培養される複数のウェル2(図2および図3参照)が設けられている。ウェル2は、凹状に形成されており、内部に細胞101が収容(播種)されるように形成されている。また、複数のウェル2のうちの少なくとも一部のウェル2同士は、培養液が流通する培養液流路3(図3参照)により互いに接続されている。具体的には、テープ10の内周面1aには、互いに培養液流路3により接続されている複数のウェル2から構成されるウェルグループA1(図11の斜線部分参照)が複数設けられている。なお、複数のウェル2は、互いに同一の構成(大きさ)を有している。なお、細胞101は、IPS(Induced Pluripotent Stem)細胞またはES(Embryonic Stem)細胞などである。なお、内周面1aは、請求の範囲の「周面」の一例である。
また、図2に示すように、テープ10が周状に巻回された状態で、複数のウェル2および培養液流路3(図3参照)は、テープ10の内周側(コア20側)に配置されている。そして、複数のウェル2および培養液流路3は、複数のウェル2および培養液流路3よりも内周側に巻回されたテープ10の外周面1bにより覆われている。ここで、複数のウェル2の各々は、開口2a(図3参照)が内周面1aに露出するように設けられている。また、培養液流路3では、開放端3a(図3参照)が内周面1aに露出している。すなわち、内周側に巻回されたテープ10の外周面1bは、複数のウェル2の各々の開口2a、および、培養液流路3の開放端3aを内周側から塞いでいる。
また、複数のウェル2が設けられるテープ10の内周面1aは、細胞101に対して非接着性を有する。具体的には、テープ10の内周面1aは、細胞に対して非接着性のポリマーによりコーティングされている。
また、図4に示すように、複数のウェル2および培養液流路3は、周状に巻回されたテープ10のうち最内周に巻回されたテープ10の内周面1a(図4の斜線がない部分)には設けられていない。また、複数のウェル2および培養液流路3は、最内周に巻回されたテープ10よりも外周側に巻回されたテープ10の内周面1a(図4の斜線部分)に設けられている。すなわち、最内周に巻回されたテープ10の内周面1aは、コア20(図2参照)の外周面により内周側から覆われている。また、テープ10に設けられている全てのウェル2および培養液流路3は、テープ10の外周面1b(図2参照)により内周側から覆われている。なお、内周面1aに複数のウェル2および培養液流路3が設けられていないテープ10は、最内周だけでなく、たとえば、最内周および最内周から2番目の周に巻回されていてもよい。
図5に示すように、細胞101の培養時において、周状に巻回されたテープ10は、巻回の中心軸線αが鉛直方向(Z方向)に沿うように配置される。また、培養液は、周状に巻回されたテープ10の上方側(Z1方向側)から導入され、下方側(Z2方向側)から排出される。なお、Z方向は、請求の範囲の「鉛直方向」の一例である。
ここで、第1実施形態では、図6に示すように、周状に巻回されたテープ10が、巻回の中心軸線α(図5参照)が鉛直方向(Z方向)に沿うように配置された状態で、培養液流路3(図3参照)は、テープ10の上方側(Z1方向側)の端部10c、および、端部10cの近傍に配置されている複数のウェル2(最上段に配置される複数のウェル2)を接続するとともに培養液が導入される導入流路30を含む。また、培養液流路3は、テープ10の下方側(Z2方向側)の端部10d、および、端部10dの近傍(最下段に配置される複数のウェル2)に配置されている複数のウェル2を接続するとともに培養液を排出する排出流路31を含む。また、培養液流路3は、複数のウェル2同士を接続する接続流路32を含む。なお、図6では、簡略化のために、Z方向にウェル2が3つしか配列されていないように図示しているが、実際は3つ以上のウェル2が配列されている。
具体的には、導入流路30は、テープ10の端部10cと、端部10cの近傍の複数のウェル2との間を、Z方向に延びている。導入流路30は、最上段のウェル2毎に設けられている。また、接続流路32は、内周面1a上においてZ方向と直交する方向(図6ではX方向)に互いに隣接するウェル2同士を接続する接続流路部分32aを有する。ウェル2には、X1方向側のウェル2に向かって延びる接続流路部分32a、および、X2方向側のウェル2に向かって延びる接続流路部分32aが接続されている。
また、X方向に互いに隣接する2つのウェル2間において、X1方向側のウェル2からX2方向側のウェル2に向かって延びる接続流路部分32aと、X2方向側のウェル2からX1方向側のウェル2に向かって延びる接続流路部分32aとは接続されている。
また、排出流路31は、最下段のウェル2毎に設けられている。詳細には、排出流路31は、X方向に互いに隣接する最下段のウェル2同士の間において、Z方向に延びている。また、排出流路31は、隣接する最下段のウェル2間において、互いの接続流路部分32a同士が接続されている部分に接続されている。
ここで、第1実施形態では、複数のウェル2は、テープ10の内周面1aにおいて千鳥格子状に設けられている。接続流路32は、X方向に互いに隣接するウェル2同士を接続する接続流路部分32aと、接続流路部分32aの下方側(Z2方向側)に配置されるウェル2とを接続する接続流路部分32bを含む。接続流路部分32bは、Z方向に延びている。なお、培養液は、接続流路部分32b(端部10cの近傍のウェル2においては導入流路30)からウェル2に導入され、接続流路部分32aを介してウェル2から排出されるように流れる。接続流路部分32aから排出された培養液は、接続流路部分32b(端部10dの近傍のウェル2においては排出流路31)に流れた後、下段のウェル2に導入される。
また、周状に巻回されたテープ10が、巻回の中心軸線αが鉛直方向(Z方向)に沿うように配置された状態で、接続流路32は、複数のウェル2の各々の上方側(Z1方向側)の部分を互いに接続するように構成されている。具体的には、接続流路部分32bは、ウェル2のZ1方向側の端部に接続されている。また、2つの接続流路部分32aは、ウェル2の中央より上側(Z1方向側)に接続されている。
また、周状に巻回されたテープ10が、巻回の中心軸線αが鉛直方向(Z方向)に沿うように配置された状態で、導入流路30は、端部10cの近傍に配置されている複数のウェル2(最上段に配置される複数のウェル2)の各々の上方側の部分に接続されている。具体的には、導入流路30は、端部10cの近傍に配置されている複数のウェル2(最上段に配置される複数のウェル2)の、Z1方向側の端部に接続されている。
また、排出流路31は、接続流路32を介して、下方側の端部10dの近傍に配置されている複数のウェル2(最下段に配置される複数のウェル2)の各々の上方側の部分に接続されるように構成されている。具体的には、排出流路31は、接続流路部分32aを介してウェル2の上方側の部分に接続されている。
また、第1実施形態では、周状に巻回されたテープ10が、巻回の中心軸線αが鉛直方向(Z方向)に沿うように配置された状態で、接続流路32は、複数のウェル2の各々の上方側の部分から、隣接するウェル2に向かって上方に傾斜している。
具体的には、X方向に互いに隣接するウェル2のうちのX1方向側のウェル2からX2方向側のウェル2に向かって延びている接続流路部分32aは、X2方向に向かって上方(Z1方向)に傾斜(図6参照)している。
また、X方向に互いに隣接するウェル2のうちのX2方向側のウェル2からX1方向側のウェル2に向かって延びている接続流路部分32aは、X1方向に向かって上方(Z1方向)に傾斜(図6参照)している。
すなわち、X1方向側のウェル2からX2方向側のウェル2に向かって上方(Z1方向)に延びる接続流路部分32aと、X2方向側のウェル2からX1方向側のウェル2に向かって上方(Z1方向)に延びる接続流路部分32aとが接続されていることにより、X方向に隣接するウェル2間において逆V字形状の流路が形成されている。なお、接続流路部分32aと、X方向との間の角度(傾斜角)θは、0度以上90度以下、たとえば30度である。
また、内周面1aを正面から見て(Y1方向側から見て)、ウェル2は略円形形状を有している。ただし、本発明はこれに限られることなく、内周面1aを正面から見て、ウェル2は略多角形状を有していてもよい。ウェル2の直径は、長さL2(たとえば数百μm)を有する。また、内周面1aを正面から見て、培養液流路3(導入流路30、排出流路31、接続流路部分32a、および、接続流路部分32b)の、培養液が流れる方向に直交する方向の幅は、幅W1(たとえば数十μm)を有する。
また、図7に示すように、培養液流路3(図7では接続流路部分32bを例に図示)のY方向の深さは、深さD1を有する。また、複数のウェル2の各々のY方向の深さは、深さD2を有する。なお、深さD2は、深さD1よりも大きい。この場合、深さD2が深さD1以下の場合に比べて、培養液の流量を小さくすることが可能である。これにより、培養液の流れによる圧力によって細胞101が破壊される(塊が解ける)のを抑制することが可能である。なお、深さD1および幅W1(図6参照)を大きくして培養液の流量を上昇させ、培養液による培養に要する時間を短縮することも可能である。また、図7では、ウェル2の直径が深さ方向に変化しない例を示しているが、本発明はこれに限られることなく、内周面1a側に向かって広がっていてもよい。
次に、図8を参照して、細胞101の回収について説明する。図8に示すように、細胞培養装置100は、培養液が収容される回収容器4を備える。また、細胞培養装置100には、周状に巻回されたテープ10を巻き出すための巻き出し装置5が設けられている。巻き出し装置5により、テープ10は一定の速度で巻き出されるように構成されている。なお、回収容器4に収容される培養液は、請求の範囲の「溶液」の一例である。
ここで、第1実施形態では、細胞培養装置100は、巻き出されたテープ10を回収容器4に収容された培養液を通過させながら、ウェル2に収容された細胞101を回収するように構成されている。具体的には、細胞培養装置100の巻き出し装置5は、巻き出されたテープ10を回収容器4内の培養液を通過させた後、培養液を通過したテープ10を培養液から引き上げるように構成されている。
また、テープ10は、複数のウェル2の開口2a(図3参照)が下方を向くように巻き出される。回収容器4は、複数のウェル2の開口2aを下方に向けながら培養液内を通過するテープ10の複数のウェル2から、自重により培養液内に沈降する細胞101を回収するように構成されている。すなわち、複数のウェル2から沈降した細胞101は、回収容器4内の底部に蓄積される。
次に、図9を参照して、細胞101の播種について説明する。細胞培養装置100には、細胞101を含んだ細胞懸濁液を、テープ10の内周面1aに向かって噴射する細胞懸濁液噴出部6が設けられている。また、細胞培養装置100には、テープ10を巻回するための巻回装置7が設けられている。テープ10は、巻回装置7により巻回されながら、細胞懸濁液噴出部6の下方を通過するように構成されている。また、テープ10は、複数のウェル2の開口2a(図3参照)が上方(細胞懸濁液噴出部6側)を向くように巻き取られる。そして、細胞懸濁液噴出部6により、細胞懸濁液噴出部6の下方を通過するウェル2に細胞懸濁液が噴射されることによって、細胞101がウェル2に播種される。なお、細胞培養装置100には、カメラ8が設けられている。カメラ8の映像により、細胞懸濁液噴出部6によってウェル2内に細胞懸濁液が適切に注入されたかを確認することが可能である。
次に、図10のフロー図を参照して、第1実施形態の細胞培養方法について説明する。
図10に示すように、第1実施形態の細胞培養方法では、ステップS1において、帯状のテープ10を周状に巻回する。次に、ステップS2において、テープ10が巻回されている間に、テープ10の内周面1aに細胞懸濁液を噴射し、複数のウェル2に細胞101を播種する。次に、ステップS3において、周状に巻回されたテープ10の巻回の中心軸線αが鉛直方向に沿うように配置された状態で、テープ10の上方側から培養液を導入する。これにより、培養液流路3を介して複数のウェル2に播種された細胞101に培養液が供給され、細胞101の培養が行われる。そして、ステップS4において、周状に巻回されたテープ10を、複数のウェル2の開口2aが下方を向くようにして回収容器4内の培養液を通過させる。これにより、ウェル2内の細胞101を、回収容器4の培養液内に沈降させて回収する。
(第1実施形態の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第1実施形態では、上記のように、細胞培養装置100は、周状に巻回可能に構成される柔軟性を有するテープ10を備える。そして、テープ10の内周面1aには、細胞101が培養される複数の凹状のウェル2が設けられているとともに、複数のウェル2のうちの少なくとも一部のウェル2同士が、培養液が流通する培養液流路3により互いに接続されるように、細胞培養装置100を構成する。これにより、複数の凹状のウェル2の各々に細胞101を播種することができるとともに、複数のウェル2の各々に播種された細胞101を、培養液流路3を流れる培養液により培養することができる。ここで、培養される細胞101の数(または量)は、ウェル2の大きさに対応して決定されるので、複数のウェル2の各々において培養される細胞101の数を均一にすることができる。その結果、内周面1a上において播種および培養される細胞101の密度にばらつきが生じるのを抑制することができる。これにより、テープ10の内周面1a上において大量に細胞101を播種(培養)しながら、播種(培養)された細胞101の密度を均一にすることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、テープ10が周状に巻回された状態で、複数のウェル2および培養液流路3が、テープ10の内周面1aに設けられているとともに、複数のウェル2および培養液流路3よりも内周側に巻回されたテープ10の外周面1bにより覆われるように、細胞培養装置100を構成する。これにより、内周側に巻回されたテープ10の外周面1bにより、複数のウェル2および培養液流路3に対して蓋(封止)をすることができるので、培養液がウェル2および培養液流路3から漏れるのを抑制することができる。また、テープ10とは別個の部材を用いて複数のウェル2および培養液流路3に対して蓋をする場合に比べて、部品点数が増加するのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、複数のウェル2および培養液流路3が、周状に巻回されたテープ10のうち最内周に巻回されたテープ10の内周面1aには設けられていないとともに、最内周に巻回されたテープ10よりも外周側に巻回されたテープ10の内周面1aに設けられるように、細胞培養装置100を構成する。これにより、最内周に巻回されたテープ10の内周面1aに複数のウェル2および培養液流路3が設けられていないので、最内周に巻回されたテープ10の内周面1a上を培養液が流れることがない。ここで、最内周に巻回されたテープ10の内周側にはテープ10は設けられていないため、最内周のテープ10の内周面1aに複数のウェル2および培養液流路3が設けられている場合、最内周のテープ10の内周面1aのウェル2および培養液流路3は、テープ10により内周側から覆われない。この場合、最内周のテープ10の内周面1a上から培養液が漏れる場合がある。したがって、最内周のテープ10の内周面1aに複数のウェル2および培養液流路3が設けられていないので、最内周のテープ10の内周面1a上から培養液が漏れるのを防止することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、周状に巻回されたテープ10が、巻回の中心軸線αが鉛直方向に沿うように配置された状態で、培養液流路3が、テープ10の上方側の端部10c、および、上方側の端部10cの近傍に配置されている複数のウェル2を接続するとともに培養液が導入される導入流路30と、テープ10の下方側の端部10d、および、下方側の端部10dの近傍に配置されている複数のウェル2を接続するとともに培養液を排出する排出流路31と、複数のウェル2同士を接続する接続流路32とを含むように、細胞培養装置100を構成する。これにより、導入流路30により、テープ10の上方側の端部10cの近傍に配置されているウェル2に容易に培養液を導入することができるとともに、排出流路31により、テープ10の下方側の端部10dの近傍に配置されているウェル2から容易に培養液を排出することができる。また、接続流路32により、導入された培養液を、複数のウェル2の各々に容易に流通させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、周状に巻回されたテープ10が、巻回の中心軸線αが鉛直方向に沿うように配置された状態で、接続流路32が、複数のウェル2の各々の上方側の部分を互いに接続するように、細胞培養装置100を構成する。これにより、細胞101の培養時において培養液が上方から下方に向かって流れるので、接続流路32が複数のウェル2の各々の下方側の部分を互いに接続する場合と異なり、ウェル2に収容されている細胞101が、下方に向かって流れる培養液の流れによりウェル2から排出されるのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、周状に巻回されたテープ10が、巻回の中心軸線αが鉛直方向に沿うように配置された状態で、導入流路30が、上方側の端部10cの近傍に配置されている複数のウェル2の各々の上方側の部分に接続され、排出流路31が、接続流路32を介して、下方側の端部10dの近傍に配置されている複数のウェル2の各々の上方側の部分に接続されるように、細胞培養装置100を構成する。これにより、導入流路30および排出流路31の各々が、ウェル2の上方側の部分に接続されているので、テープ10の上方側の端部10cの近傍に配置されている複数のウェル2、および、テープ10の下方側の端部10dの近傍に配置されている複数のウェル2の各々において、収容されている細胞101が、培養液の流れにより接続流路32を介してウェルから排出されるのを抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、周状に巻回されたテープ10が、巻回の中心軸線αが鉛直方向に沿うように配置された状態で、接続流路32が、複数のウェル2の各々の上方側の部分から、隣接するウェル2に向かって上方に傾斜するように、細胞培養装置100を構成する。これにより、自重により細胞101に対して下方側に力が働くので、接続流路32がウェル2から下方に傾斜している場合に比べて、ウェル2に収容されている細胞101が、接続流路32を介してウェル2から排出されるのを効果的に抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、複数のウェル2が、テープ10の内周面1aにおいて千鳥格子状に設けられるように、細胞培養装置100を構成する。これにより、複数のウェル2をマトリクス状(行列状)に設ける場合に比べて、テープ10の内周面1aに複数のウェル2を密に配置することができる。その結果、ウェル2の大きさを容易に大きくすることができる。また、ウェル2の個数を容易に増加させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、複数のウェル2が設けられるテープ10の内周面1aが、細胞101に対して非接着性を有するように、細胞培養装置100を構成する。これにより、細胞101がウェル2に接着し難くなるので、ウェル2内で細胞101同士を接着(または吸着)させ易くすることができる。その結果、細胞101の塊(つまり、細胞集塊)を容易に形成することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、周状に巻回された状態から巻き出されたテープ10が通過する培養液を収容するとともに、培養液を通過するテープ10のウェル2に収容された細胞101を回収する回収容器4を備えるように、細胞培養装置100を構成する。これにより、培養された細胞101が空気中にさらされるのを抑制しながら、細胞101の回収を行うことができる。
また、第1実施形態では、上記のように、回収容器4が、複数のウェル2の開口2aを下方に向けながら培養液内を通過するテープ10の複数のウェル2から、自重により培養液内に沈降する細胞101を回収するように、細胞培養装置100を構成する。これにより、細胞101を自重により沈降させることにより回収することができるので、細胞101を回収容器4へ運ぶための専用の部材を用いる必要がない。その結果、細胞101の回収において部品点数の増加を抑制することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、テープ10の複数のウェル2の各々に細胞101を播種するステップと、細胞101を播種した後に、テープ10を周状に巻回するステップとを備えるように、細胞培養方法を構成する。さらに、テープ10を周状に巻回した後に、巻回の中心軸線αが鉛直方向に沿うように、周状に巻回されたテープ10を配置した状態で、周状に巻回されたテープ10の上方側から培養液流路3を介して複数のウェル2の各々に培養液を流通させるステップを備えるように、細胞培養方法を構成する。これにより、複数の凹状のウェル2の各々に細胞101を播種することができるとともに、複数のウェル2の各々に播種された細胞101を、培養液流路3を流れる培養液により培養することができる。
また、第1実施形態では、上記のように、細胞101を培養した後に、周状に巻回されたテープ10を巻き出すとともに、巻き出されたテープ10を回収容器4に収容された培養液内を通過させながら、ウェル2に収容された細胞101を回収するステップを備えるように、細胞培養方法を構成する。これにより、培養された細胞101を回収する間に、細胞101が空気中にさらされるのを抑制することができる。その結果、細胞101の回収中に、細胞101が劣化するのを抑制することができる。
[第2実施形態]
次に、図12および図13を参照して、第2実施形態による細胞培養装置300の構成について説明する。この第2実施形態の細胞培養装置300は、ウェル2に収容された細胞101を回収容器4に沈降させて回収する第1実施形態の細胞培養装置100の構成とは異なり、ウェル2に収容された細胞101を、上方側から吸引して回収するように構成されている。なお、上記第1実施形態と同様の構成は、第1実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。
(細胞培養装置の構成)
第2実施形態では、図12に示すように、テープ10は、複数のウェル2の開口2a(図3参照)が上方を向くように巻き出される。そして、細胞培養装置300は、複数のウェル2の開口2aを上方に向けながら回収容器4の培養液内を通過するテープ10の複数のウェル2から細胞101を採集する細胞吸引ノズル9を備える。具体的には、細胞吸引ノズル9は、細胞吸引ノズル9の下方において、回収容器4の培養液内を通過するテープ10のウェル2から、細胞101を吸引するように構成されている。なお、細胞吸引ノズル9は、請求の範囲の「第1細胞採集部」および「細胞吸引部」の一例である。
すなわち、ウェル2に収容されている細胞101は、細胞吸引ノズル9により、上方へ吸引される。この場合、細胞101は、細胞吸引ノズル9の開口9aから細胞吸引ノズル9の内部に吸引される。ない、細胞吸引ノズル9を下方から見て、開口9aは、矩形形状(図13参照)を有する。
また、図13に示すように、テープ10の幅方向(図13における上下方向)において、細胞吸引ノズル9の開口9aは、テープ10の幅方向の長さL3に対応する長さL4(たとえば長さL3と略同等の長さ)を有する。これにより、複数のウェル2の全てが細胞吸引ノズル9の下方を通過するので、ウェル2に収容されている細胞101の全てを吸引することが可能である。なお、複数のウェル2の全てが細胞吸引ノズル9の下方を通過すれば、開口9aの長さL4がテープ10の長さL3よりも大きく(小さく)てもよい。また、図13では、簡略化のために、ウェル2および培養液流路3の図示は省略している。
第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第2実施形態では、上記のように、複数のウェル2の開口2aを上方に向けながら培養液内を通過するテープ10の複数のウェル2から細胞101を採集する細胞吸引ノズル9を備えるように、細胞培養装置300を構成する。これにより、細胞101を自重により下方に沈降させて回収する場合に比べて、細胞吸引ノズル9によって、より確実に細胞101を回収することができる。また、細胞101を器具により直接的に採集する場合に比べて、細胞101が損傷して劣化するのを抑制することができる。
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
[第3実施形態]
次に、図2、図9、図12、および、図14〜図19を参照して、第3実施形態による細胞培養装置500の構成について説明する。この第3実施形態の細胞培養装置500は、巻回装置7を用いてテープ10を巻回する第1実施形態の細胞培養装置100の構成とは異なり、巻回装置7を用いずに筐体部40内のコア50およびコア60によりテープ10を巻回するように構成されている。なお、上記第1実施形態と同様の構成は、第1実施形態と同じ符号を付して図示するとともに説明を省略する。
(細胞培養装置の構成)
図14に示すように、細胞培養装置500は、筐体部40を備える。筐体部40は、略直方体形状を有している。筐体部40は、たとえば樹脂製である。
筐体部40は、テープ10を収容している。また、細胞培養装置500は、テープ10の巻回の中心軸線α1(図15参照)に沿って延びるコア50を備える。コア50の少なくとも一部は筐体部40に収容されている。具体的には、コア50のうちのコア本体部50c(図15参照)が筐体部40に収容されている。コア本体部50cは、コア50のう
ち、筐体部40の外部に突出している突出端50aおよび突出端50b(図15参照)以外の部分である。なお、突出端50bは、突出端50aとは反対側に設けられている。なお、コア50は、請求の範囲の「第2コア」および「一方側コア」の一例である。
また、細胞培養装置500は、テープ10の巻回の中心軸線α2(図15参照)に沿って延びるコア60を備える。コア60は、コア50とは別個に設けられている。また、コア50の中心軸線α1と、コア60の中心軸線α2とは、略平行に延びている。なお、コア60は、請求の範囲の「第3コア」および「他方側コア」の一例である。
また、コア60の少なくとも一部は筐体部40に収容されている。具体的には、コア60のうちのコア本体部60c(図15参照)が筐体部40に収容されている。コア本体部60cは、コア60のうち、筐体部40の外部に突出している突出端60aおよび突出端60b(図15参照)以外の部分である。なお、突出端60bは、突出端60aとは反対側に設けられている。
コア60は、コア50から巻き出されたテープ10を巻き取るように構成されている。また、コア50は、コア60から巻き出されたテープ10を巻き取るように構成されている。
また、図15に示すように、筐体部40は、中心軸線α1(α2)が延びる方向の側面41に設けられる開口部41aおよび開口部41bを含む。また、筐体部40は、筐体部40の外側(図15では上側)に突出している突出部41cを含む。突出部41cは、側面41に2つ設けられている。2つの突出部41cの一方に開口部41aが配置され、他方の突出部41cに開口部41bが配置されている。なお、図14、図17、および、図18では、簡略化のため、突出部41cの図示を省略している。
また、筐体部40は、中心軸線α1(α2)が延びる方向の側面42に設けられる開口部42aおよび開口部42bを含む。また、筐体部40は、筐体部40の外側(図15では下側)に突出している突出部42cを含む。突出部42cは、側面42に2つ設けられている。2つの突出部42cの一方に開口部42aが配置され、他方の突出部42cに開口部42bが配置されている。なお、側面41および側面42は、互いに対向するように設けられている。
コア50の突出端50aは、筐体部40の開口部41aを介して筐体部40の外部に突出している。また、コア50の突出端50bは、筐体部40の開口部42aを介して筐体部40の外部に突出している。
コア60の突出端60aは、筐体部40の開口部41bを介して筐体部40の外部に突出している。また、コア60の突出端60bは、筐体部40の開口部42bを介して筐体部40の外部に突出している。
また、細胞培養装置500は、コア60の突出端60aの流路60dに接続されるチューブ70を備える。チューブ70は、流路60dを介して培養液をテープ10に導入するように突出端60aに接続されている。また、細胞培養装置500は、コア60の突出端60aの流路60eに接続されるチューブ71を備える。チューブ71は、流路60eからの培養液を吸い出すように突出端60aに接続されている。すなわち、チューブ70およびチューブ71は、それぞれ、筐体部40の外側において突出端60aに接続されている。
また、細胞培養装置500は、後述するチューブ73の一方側部分73bとチューブ70とを分離および接続させる無菌コネクタ70aを備える。また、細胞培養装置500は、後述するチューブ73の他方側部分73cとチューブ71とを分離および接続させる無菌コネクタ71aを備える。具体的には、無菌コネクタ70aは、突出端60aとは反対側のチューブ70の端部に設けられている。また、無菌コネクタ71aは、突出端60aとは反対側のチューブ71の端部に設けられている。無菌コネクタ70aおよび71aの各々には、後述するチューブ73と分離されている際は、菌等の混入を防止するキャップ72が取り付けられている。
また、細胞培養装置500は、培養液を送出するポンプ部80を備える。また、細胞培養装置500は、培養液を貯める貯液部81を備える。
また、細胞培養装置500は、チューブ73を備える。チューブ73は、ポンプ部80と貯液部81とを接続する中間部分73aを含む。また、チューブ73は、ポンプ部80から延びる一方側部分73bを含む。また、チューブ73は、貯液部81から延びる他方側部分73cを含む。
また、細胞培養装置500は、チューブ73の一方側部分73bとチューブ70とを分離および接続させる無菌コネクタ73dを備える。また、細胞培養装置500は、チューブ73の他方側部分73cとチューブ71とを分離および接続させる無菌コネクタ73eを備える。具体的には、無菌コネクタ73dは、チューブ73の一方側部分73bのポンプ部80とは反対側の端部に設けられている。また、無菌コネクタ73eは、チューブ73の他方側部分73cの貯液部81とは反対側の端部に設けられている。無菌コネクタ73dおよび73eの各々には、チューブ70および71と分離されている際は、菌等の混入を防止するキャップ74が取り付けられている。
すなわち、チューブ70の無菌コネクタ70aと、チューブ73の一方側部分73bの無菌コネクタ73dとを分離および接続させることにより、チューブ70とチューブ73(一方側部分73b)とが分離および接続(図16参照)される。また、チューブ71の無菌コネクタ71aと、チューブ73の他方側部分73cの無菌コネクタ73eとを分離および接続させることにより、チューブ71とチューブ73(他方側部分73c)とが分離および接続(図16参照)される。無菌コネクタ70a(無菌コネクタ73d)および無菌コネクタ71a(無菌コネクタ73e)を用いることにより、チューブ70およびチューブ71とチューブ73とを、気密性を保ったまま接続および分離させることが可能である。
2つの突出部41c、および、2つの突出部42cの各々の内側には、Oリング43が設けられている。Oリング43は、Oリング43の内周面においてコア50(60)が摺動しながら回転するように設けられている。Oリング43は、たとえば樹脂製である。
ここで、第3実施形態では、図14に示すように、筐体部40の内部においてコア50からコア60に巻き取られている途中のテープ10に細胞101を導入するとともに、筐体部40の内部においてコア60からコア50に巻き取られている途中(図18参照)のテープ10から細胞101を採集するための窓部44aを含む。具体的には、窓部44aは、中心軸線α1(α2)(図15参照)が延びる方向に沿って延びる筐体部40の側面44に設けられている。なお、窓部44aは、略矩形形状を有している。窓部44aは、矩形形状以外の形状(たとえば円形形状)を有していてもよい。なお、窓部44aは、請求の範囲の「開口部」の一例である。
また、窓部44aは、開閉可能に構成されている。具体的には、窓部44aは、手動で開閉可能に構成されている。なお、窓部44aが、自動で開閉可能に構成されていてもよい。
また、筐体部40は、コア50およびコア60により巻き取られている途中のテープ10を筐体部40の内部において窓部44aを介して露出させるようにガイドするガイド部45を含む。ガイド部45は、中心軸線α1(α2)が延びる方向に沿って延びる棒状形状を有している。ガイド部45は、筐体部40の内部において2つ設けられている。2つのガイド部45は、コア50とコア60との間において、並んで設けられている。2つのガイド部45にテープ10がガイドされた状態でコア50およびコア60が回転することによって、コア50に巻回されたテープ10がコア60に巻き取られる(またはコア60に巻回されたテープ10がコア50に巻き取られる)ように構成されている。
2つのガイド部45は、窓部44aが設けられている側面44に沿って設けられている。側面44を垂直に見て、窓部44aは、2つのガイド部45の間に配置されている。これにより、2つのガイド部45の間のテープ10は、窓部44aを介して露出するように設けられる。
詳細には、テープ10は、ガイド部45にガイドされながらコア50またはコア60により巻き取られる際に、テープ10の内周面1aが窓部44aと対向した状態で窓部44aに沿って移動される。すなわち、この場合、側面44に垂直な方向から見て、窓部44aとテープ10の内周面1aとがオーバラップするように構成されている。
なお、コア50の突出端50bには、コア50を回転させるための図示しない治具(ドライバ等)を取り付ける溝部50d(図15参照)が設けられている。また、コア60の突出端60bには、コア60を回転させるための図示しない治具(ドライバ等)を取り付ける溝部60f(図15参照)が設けられている。上記治具を図示しないモータ等により回転させることによりコア50(60)を回転させることによって、テープ10をコア50(60)に巻き取ることが可能に構成されている。なお、コア50およびコア60の各々を駆動するモータは、同時に駆動するように構成されている。また、溝部50dは、突出端50aに設けられていてもよい。
また、第3実施形態では、細胞培養装置500は、ガイド部45によりガイドされながらコア50からコア60に巻き取られている途中のテープ10の複数のウェル2(図2参照)の各々に、窓部44aを介して細胞101を導入する細胞懸濁液噴出部110を備える。具体的には、細胞懸濁液噴出部110は、細胞101を含む細胞懸濁液101aを下方(図14ではZ2方向側)に噴射するように構成されている。細胞懸濁液噴出部110の構成は、上記第1実施形態の細胞懸濁液噴出部6(図9参照)と同様である。なお、細胞懸濁液噴出部110は、請求の範囲の「細胞導入部」の一例である。
また、細胞培養装置500は、ガイド部45によりガイドされながらコア60からコア50に巻き取られている途中のテープ10の複数のウェル2の各々から、窓部44aを介して細胞101を採集する細胞吸引ノズル120(図18参照)を備える。細胞吸引ノズル120は、下方(図18ではZ2方向側)を移動する細胞101を上方側(図18ではZ1方向側)に吸引するように構成されている。細胞吸引ノズル120の構成は、上記第2実施形態の細胞吸引ノズル9(図12参照)と同様である。また、細胞吸引ノズル120の代わりに、細胞を採集するための針(図20参照)が用いられてもよい。なお、細胞吸引ノズル120は、請求の範囲の「第2細胞採集部」の一例である。
(細胞培養方法)
ここで、図14〜図19を参照して、細胞培養装置400の使用方法について説明する。
まず、図19に示すように、ステップS11において、テープ10がコア50に巻回される。
次に、ステップS12において、コア60によるテープ10の巻き取り時に、細胞101がテープ10のウェル2に播種される。具体的には、まず、コア50に巻回されているテープ10が巻き出される。そして、コア50から巻き出されたテープ10が、ガイド部45によりガイドされながらコア60により巻き取られる。この際、コア50に巻回されているテープ10を巻き取りながら、筐体部40の内部においてコア60により巻き取られている途中のテープ10に、窓部44aを介して細胞101が導入される。
詳細には、図14に示すように、細胞懸濁液噴出部110が窓部44aの上方に配置されるように、細胞懸濁液噴出部110(または筐体部40)が移動される。そして、内周面1aを上方側に向けながら窓部44aの下方を移動するテープ10に、上方側(図14ではZ1方向側)から細胞懸濁液噴出部110により細胞懸濁液101aが噴射される。これにより、テープ10のウェル2に細胞101が播種される。なお、この工程では、細胞懸濁液101aを筐体部40内に導入するために、窓部44aは開かれている。また、この工程では、窓部44aが設けられた側面44が上方側に向けられている。
また、第3実施形態では、細胞101を導入するステップでは、筐体部40の内部を培養液により充填した状態で、筐体部40の内部においてコア60により巻き取られている途中のテープ10に細胞101が導入される。すなわち、少なくともテープ10のウェル2に気泡(空気)が含まれない状態で、細胞101(細胞懸濁液101a)がウェル2に播種(導入)される。なお、培養液は、請求の範囲の「溶液」の一例である。
次に、図19に示すように、ステップS13において、細胞101をウェル2に播種した後にテープ10がコア60に巻回される。すなわち、細胞101が導入(播種)された後のテープ10が、筐体部40の内部においてコア60により巻き取られることによってコア60に巻回される。具体的には、図14に示すように、窓部44aの下方(図14ではZ2方向側)において細胞101が導入(播種)されたテープ10は、そのままガイド部45によりガイドされながらコア60により巻き取られ、最終的に略全てのテープ10がコア60に巻回される。
次に、図19に示すように、ステップS14において、テープ10に培養液が導入されることにより、複数のウェル2の各々に培養液が流通される。具体的には、図17に示すように、細胞101が導入(播種)された後の、筐体部40の内部においてコア60に巻回されているテープ10に培養液を導入することにより、複数のウェル2の各々に培養液が流通される。
詳細には、図17に示すように、チューブ70を介して培養液がコア60の流路60d(図16参照)に導入される。この場合、チューブ70とチューブ73の一方側部分73bとが接続され、チューブ71とチューブ73の他方側部分73cとが接続されている。
そして、流路60d(図16参照)からテープ10に導入され、複数のウェル2の各々を流通した培養液は、チューブ71を介してコア60の流路60e(図16参照)から吸い出される。コア60の流路60eから吸い出された培養液は、チューブ71およびチューブ73の他方側部分73cを介して貯液部81に送られ、貯液部81に貯められる。そして、貯液部81に貯められた培養液は、再びポンプ部80により、チューブ73の一方側部分73bおよびチューブ70を介してコア60の流路60dへ送出される。なお、この工程では、コア60の突出端60a(側面41)が上方(図17のZ1方向側)を向いた状態で培養液の導入が行われる。また、この工程では、窓部44aは閉じられている。
また、第3実施形態では、複数のウェル2の各々に培養液を流通させるステップは、細胞101をテープ10に導入(播種)した後に筐体部40から培養液を排出した状態で、筐体部40の内部においてコア60に巻回されているテープ10の複数のウェル2の各々に培養液を流通させるステップを含む。具体的には、培養液が排出されたことにより筐体部40内が空気により満たされた状態で、複数のウェル2の各々(テープ10)に培養液を導入する工程が行われる。なお、筐体部40内の培養液は、窓部44aまたは図示しない排出口から排出される。
そして、図19に示すように、ステップS15において、培養液が流通された後のコア60に巻回されているテープ10を、コア50により巻き取りながら、筐体部40の内部においてコア50により巻き取られている途中のテープ10から、窓部44aを介して細胞101が採集される。
具体的には、図18に示すように、細胞吸引ノズル120が窓部44aの上方(図18ではZ1方向側)に配置されるように、細胞吸引ノズル120(または筐体部40)が移動される。そして、内周面1aを上方側に向けながら窓部44aの下方を移動するテープ10のウェル2に播種されている細胞101が、上方側から細胞吸引ノズル120により吸い上げられる。これにより、テープ10のウェル2の細胞101が採集される。なお、この工程では、細胞101を吸い上げるために、窓部44aは開かれている。また、この工程では、窓部44aが設けられた側面44が上方側に向けられている。
また、第3実施形態では、細胞101を採集するステップでは、培養液を複数のウェル2の各々に流通させた後に筐体部40の内部を培養液により充填した状態で、筐体部40の内部においてコア50により巻き取られている途中のテープ10から細胞101が採集される。すなわち、少なくともテープ10のウェル2に気泡(空気)が含まれない状態で、細胞101が採集される。なお、培養液は、請求の範囲の「溶液」の一例である。
第3実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
(第3実施形態の効果)
第3実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
第3実施形態では、上記のように、筐体部40が、筐体部40の内部においてコア50からコア60に巻き取られている途中のテープ10に細胞101を導入するとともに、筐体部40の内部においてコア60からコア50に巻き取られている途中のテープ10から細胞101を採集するための窓部44aを含むように、細胞培養装置500を構成する。これにより、コア50およびコア60を用いることによって、細胞101の導入および細胞101の採集の両方を行うことができる。その結果、細胞101の導入および細胞101の採集のうちのいずれか一方を、コア50およびコア60以外の部材を用いて行う場合に比べて、細胞培養装置500の構成を簡略化することができる。
また、筐体部40の窓部44aを介して細胞101の導入および細胞101の採集の各々を行うことによって、テープ10を筐体部40の内部に配置したまま、細胞101の導入および細胞101の採集の両方を行うことができる。その結果、テープ10を筐体部40の外部に移動させて細胞101の導入および細胞101の採集のいずれか一方を行う場合に比べて、細胞培養装置500の構成をより簡略化することができるとともに装置スペースを省略することができる。
また、第3実施形態では、上記のように、筐体部40が、コア50およびコア60により巻き取られている途中のテープ10を筐体部40の内部において窓部44aを介して露出させるようにガイドするガイド部45を含むように、細胞培養装置500を構成する。これにより、コア50およびコア60により巻き取られている途中のテープ10がガイド部45により窓部44aを介して露出されるので、窓部44aを介してテープ10に対して行われる細胞101の導入および細胞101の採集の各々の作業を容易化することができる。
また、第3実施形態では、上記のように、ガイド部45によりガイドされながらコア50からコア60に巻き取られている途中のテープ10の複数のウェル2の各々に、窓部44aを介して細胞101を導入する細胞懸濁液噴出部110を備えるように、細胞培養装置500を構成する。また、ガイド部45によりガイドされながらコア60からコア50に巻き取られている途中のテープ10の複数のウェル2の各々から、窓部44aを介して細胞101を採集する細胞吸引ノズル120を備えるように、細胞培養装置500を構成する。これにより、細胞懸濁液噴出部110を用いることによって、手動で細胞懸濁液101aを滴下させることにより細胞101をウェル2に導入する場合に比べて、細胞101をテープ10のウェル2に容易に導入することができる。また、細胞吸引ノズル120を用いることによって、細胞101を自重により筐体部40内の下方に沈降させて筐体部40内から細胞101を回収する場合に比べて、ウェル2から細胞101を採集するのを容易化することができる。
また、第3実施形態では、上記のように、窓部44aが、開閉可能に構成されるように、細胞培養装置500を構成する。これにより、筐体部40を密閉状態と開閉状態とに容易に切り替えることができる。
また、第3実施形態では、上記のように、細胞培養方法は、コア50にテープ10を巻回するステップを備える。また、細胞101を播種するステップは、コア60により、コア50に巻回されているテープ10を巻き取りながら、筐体部40の内部においてコア60により巻き取られている途中のテープ10に、筐体部40に設けられた窓部44aを介して細胞101を導入するステップを含む。また、細胞101を播種した後にテープ10を巻回するステップは、細胞101が導入された後のテープ10を、筐体部40の内部においてコア60により巻き取ることによってコア60に巻回するステップを含む。また、複数のウェル2の各々に培養液を流通させるステップは、細胞101が導入された後の、筐体部40の内部においてコア60に巻回されているテープ10に培養液を導入することにより、複数のウェル2の各々に培養液を流通させるステップを含む。これにより、テープ10を筐体部40の内部に配置したまま、細胞101の導入、および、培養液の流通の各ステップを行うことができる。その結果、細胞101の導入、および、培養液の流通のいずれかのステップを、テープ10を筐体部40の外部に移動させて行う場合に比べて、テープ10の移動に要する時間の分、細胞培養を実施するのに要する作業時間を短縮化することができる。
また、第3実施形態では、上記のように、培養液が流通された後のコア60に巻回されているテープ10を、コア50により巻き取りながら、筐体部40の内部においてコア50により巻き取られている途中のテープ10から、窓部44aを介して細胞101を採集するステップを備えるように、細胞培養方法を構成する。これにより、コア50およびコア60を用いることによって、細胞101の導入および細胞101の採集の両方を行うことができる。その結果、細胞101の導入および細胞101の採集のうちのいずれか一方を、コア50およびコア60以外の部材を用いて行う場合に比べて、細胞培養装置500の構成を簡略化することが可能な細胞培養方法を提供することができる。
また、第3実施形態では、上記のように、細胞101を導入するステップは、筐体部40の内部を培養液により充填した状態で、筐体部40の内部においてコア60により巻き取られている途中のテープ10に、細胞101を導入するステップを含む。また、複数のウェル2の各々に培養液を流通させるステップは、細胞101をテープ10に導入した後に筐体部40から培養液を排出した状態で、筐体部40の内部においてコア60に巻回されているテープ10の複数のウェル2の各々に培養液を流通させるステップを含む。また、細胞101を採集するステップは、培養液を複数のウェル2の各々に流通させた後に筐体部40の内部を培養液により充填した状態で、筐体部40の内部においてコア50により巻き取られている途中のテープ10から細胞101を採集するステップを含む。これにより、筐体部40の内部を培養液により充填した状態でテープ10に細胞101を導入することによって、テープ10のウェル2に気泡が混入するのを抑制した状態で、細胞101をウェル2に導入(播種)することができる。これにより、ウェル2における細胞101の播種をより確実に行うことができる。また、筐体部40の内部の培養液を排出した状態でウェル2に培養液を流通させることによって、筐体部40に培養液が充填されていることによってテープ10が培養液に浸されている場合に比べて、ウェル2内の培養液をより効率よく循環させることができる。また、筐体部40の内部を培養液により充填した状態でテープ10から細胞101を採集することによって、培養された細胞101が空気中にさらされるのを抑制しながら、筐体部40から細胞101を採集することができる。
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。
(変形例)
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。また、上記第1実施形態の任意の構成と上記第2実施形態の任意の構成と上記第3実施形態の任意の構成とを組み合わせて新たな実施形態が作られてよい。
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、複数のウェルおよび培養液流路が、帯状部材(テープ10)の内周側に配置されているとともに、複数のウェルおよび培養液流路よりも内周側に巻回された帯状部材(テープ10)の外周面により覆われる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数のウェルおよび培養液流路が、帯状部材(テープ10)の外周側に配置されているとともに、複数のウェルおよび培養液流路よりも外周側に巻回された帯状部材(テープ10)の内周面により覆われていてもよい。この場合、最外周に巻回された帯状部材(テープ10)の周面には複数のウェルおよび培養液流路が設けられないようにしてもよい。
また、上記第2実施形態では、細胞の回収時において、細胞吸引部(細胞吸引ノズル9)により細胞を吸引することにより、細胞の回収を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、細胞を器具を用いて直接的に細胞を回収(採集)してもよい。
具体的には、図20に示すように、細胞培養装置400は、回収容器4の培養液内を通過するテープ10の複数のウェル2から細胞101を採集する細胞採集針19を備える。具体的には、細胞採集針19は、細胞採集針19の下方において、回収容器4の培養液内を通過するテープ10のウェル2から、細胞101を採集するように構成されている。
すなわち、細胞採集針19は、細胞101が下方を通過する際に、下方に移動して細胞101を突き刺すように構成されている。そして、細胞採集針19は、細胞101を突き刺した後、上方へ移動して細胞101の回収を行うように構成されている。なお、細胞培養装置400では、テープ10の幅方向(図13の上下方向)に複数の細胞採集針19が設けられていてもよいし、テープ10の幅方向に移動可能に1つの細胞採集針19が設けられていてもよい。なお、細胞採集針19は、請求の範囲の「第1細胞採集部」の一例である。
また、上記第2実施形態では、細胞吸引部(細胞吸引ノズル9)の開口は、帯状部材(テープ10)の幅方向の長さに対応する長さを有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、細胞吸引部(細胞吸引ノズル9)が、帯状部材(テープ10)の幅方向に移動可能に構成されていて、採集対象のウェル(細胞)の上方に細胞吸引部(細胞吸引ノズル9)が移動されるように構成されていてもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、複数のウェルの各々には、3つの接続流路部分が接続されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図21(a)に示すように、複数のウェル2の各々に、1つの接続流路部分132bだけが接続されていてもよい。この場合、複数のウェル2の各々には、複数のウェル2の各々を取り囲む接続流路部分132aにより培養液が流通するように構成されている。
また、図21(b)に示すように、複数のウェル2の各々に、2つの接続流路部分232aだけが接続されていてもよい。この場合、複数のウェル2の各々には、複数のウェル2の各々を取り囲む接続流路部分232bにより培養液が流通するように構成されている。なお、接続流路部分232aは、内周面1aに直交する方向から見て、ウェル2側に向かって先細るような台形形状を有している。
また、図21(c)に示すように、複数のウェル2の各々に、1つの接続流路部分332bだけが接続されていてもよい。この場合、複数のウェル2の各々には、複数のウェル2の各々を取り囲む接続流路部分332aにより培養液が流通するように構成されている。なお、接続流路部分332bの流路幅W2は、接続流路部分332aの流路幅W3に比べて大きくなるように構成されている。
また、上記第1〜第3実施形態では、回収容器(筐体部)に培養液が収容されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、回収容器(筐体部)にバッファ溶液(水素イオン濃度の変動が比較的小さい緩衝溶液)が収容されていてもよい。
また、上記第2実施形態では、細胞吸引部(細胞吸引ノズル9)の開口9aが矩形形状を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、千鳥状に配置されている複数のウェルに対応するように、開口9aが、たとえば、V字形状または波状形状を有していてもよい。上記第3実施形態の細胞吸引ノズル120においても同様の構成でもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、複数のウェルは、帯状部材(テープ10)の内周面において千鳥格子状に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、複数のウェルは、帯状部材(テープ10)の内周面においてマトリクス状(行列状)に設けられていてもよい。なお、マトリクス状(行列状)とは、所定の方向に沿って配列されているウェルの列が、所定の方向と直交する方向に沿って隣接するように複数並んで配置されている場合に、隣接する列のウェル同士が所定の方向にずれていない配置を意味する。
また、上記第1〜第3実施形態では、帯状部材(テープ10)の内周面は、細胞に対して非接着性を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、帯状部材(テープ10)の内周面は、細胞に対して接着性を有していてもよい。
なお、上記第1〜第3実施形態では、複数のウェルおよび培養液流路は、周状に巻回された帯状部材(テープ10)のうち最内周に巻回された帯状部材(テープ10)の内周面には設けられていない例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、最内周に巻回された帯状部材(テープ10)の内周面に複数のウェルおよび培養液流路が設けられていてもよい。この場合、最内周に巻回された帯状部材(テープ10)の内周面に設けられた複数のウェルおよび培養液流路は、コアの周面により覆われる。これにより、コアにより、最内周に巻回された帯状部材の内周面に設けられた複数のウェルおよび培養液流路から培養液が漏れるのを抑制することができる。
また、上記第1〜第3実施形態では、複数のウェルグループA1が帯状部材(テープ10)の内周面1aに設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、全てのウェル2が互いに培養液流路3により接続された単一のウェルグループA2(図22の斜線部分参照)が内周面1aに設けられていてもよい。
また、上記第3実施形態では、コア50(第2コア、一方側コア)の両端が筐体部40から突出する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コア50(第2コア、一方側コア)の一方端のみが筐体部40から突出していてもよいし、両端とも筐体部40から突出していなくてもよい。コア60(第3コア、他方側コア)も同様に、一方端のみが筐体部40から突出していてもよい。
また、上記第3実施形態では、筐体部40の内部に培養液を充填した状態で、細胞懸濁液101aを筐体部40内に導入する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、筐体部40の内部に培養液を充填しないで(筐体部40の内部が空気により満たされている状態で)、細胞懸濁液101aを筐体部40内に導入してもよい。
また、上記第3実施形態では、ガイド部45が2つ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ガイド部45が1つ、または3つ以上設けられていてもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、細胞懸濁液を噴射することにより細胞101の播種を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、細胞懸濁液をウェル2に滴下することにより細胞101の播種を行ってもよい。
また、上記第3実施形態では、細胞吸引ノズル120(第2細胞採集部)により細胞101を採集する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図23に示すように、コア50(第2コア)(一方側コア)に巻回されている途中のテープ10(帯状部材)のウェル2から、自重により筐体部140の培養液(溶液)内に細胞101を沈降させることにより、細胞101を回収してもよい。この場合、筐体部140には、筐体部140の培養液(溶液)内に沈降した細胞101を筐体部140の外部に排出する細胞排出部141が設けられていてもよい。
1a 内周面
1b 外周面
2 ウェル
2a 開口
3 培養液流路
4 回収容器
9 細胞吸引ノズル(第1細胞採集部)(細胞吸引部)
10 テープ(帯状部材)
10c 端部(上方側の端部)
10d 端部(下方側の端部)
19 細胞採集針(第1細胞採集部)
20 コア(第1コア)
30 導入流路
31 排出流路
32 接続流路
40、140 筐体部
44a 窓部(開口部)
45 ガイド部
50 コア(第2コア)(一方側コア)
60 コア(第3コア)(他方側コア)
100、300、400、500 細胞培養装置
101 細胞
110 細胞懸濁液噴出部(細胞導入部)
120 細胞吸引ノズル(第2細胞採集部)
Z 方向(鉛直方向)
α、α1、α2 中心軸線

Claims (23)

  1. 周状に巻回可能に構成される柔軟性を有する帯状部材を備え、
    前記帯状部材が周状に巻回された状態で、前記帯状部材の内周面および外周面の少なくとも一方には、細胞が培養される複数の凹状のウェルが設けられているとともに、前記複数のウェルのうちの少なくとも一部の前記ウェル同士は、培養液が流通する培養液流路により互いに接続されている、細胞培養装置。
  2. 前記帯状部材が周状に巻回された状態で、前記複数のウェルおよび前記培養液流路は、前記帯状部材の内周面に設けられているとともに、前記複数のウェルおよび前記培養液流路よりも内周側に巻回された前記帯状部材の外周面により覆われている、請求項1に記載の細胞培養装置。
  3. 前記複数のウェルおよび前記培養液流路は、周状に巻回された前記帯状部材のうち最内周に巻回された前記帯状部材の内周面には設けられていないとともに、最内周に巻回された前記帯状部材よりも外周側に巻回された前記帯状部材の内周面に設けられている、請求項2に記載の細胞培養装置。
  4. 前記帯状部材の巻回の中心軸線に沿って延びる第1コアをさらに備え、
    周状に巻回された前記帯状部材のうち最内周に巻回された前記帯状部材の内周面に設けられた前記複数のウェルおよび前記培養液流路は、前記第1コアの周面により覆われている、請求項2に記載の細胞培養装置。
  5. 周状に巻回された前記帯状部材が、巻回の中心軸線が鉛直方向に沿うように配置された状態で、前記培養液流路は、前記帯状部材の上方側の端部、および、前記上方側の端部の近傍に配置されている複数の前記ウェルを接続するとともに前記培養液が導入される導入流路と、前記帯状部材の下方側の端部、および、前記下方側の端部の近傍に配置されている複数の前記ウェルを接続するとともに前記培養液を排出する排出流路と、前記複数のウェルのうちの少なくとも一部の前記ウェル同士を接続する接続流路とを含む、請求項1に記載の細胞培養装置。
  6. 周状に巻回された前記帯状部材が、巻回の中心軸線が鉛直方向に沿うように配置された状態で、前記接続流路は、前記複数のウェルの各々の上方側の部分を互いに接続するように構成されている、請求項5に記載の細胞培養装置。
  7. 周状に巻回された前記帯状部材が、巻回の中心軸線が鉛直方向に沿うように配置された状態で、前記導入流路は、前記上方側の端部の近傍に配置されている前記複数のウェルの各々の上方側の部分に接続され、前記排出流路は、前記接続流路を介して、前記下方側の端部の近傍に配置されている前記複数のウェルの各々の上方側の部分に接続されるように構成されている、請求項5に記載の細胞培養装置。
  8. 周状に巻回された前記帯状部材が、巻回の中心軸線が鉛直方向に沿うように配置された状態で、前記接続流路は、前記複数のウェルの各々の上方側の部分から、隣接する前記ウェルに向かって上方に傾斜している、請求項5に記載の細胞培養装置。
  9. 前記複数のウェルは、前記帯状部材の周面において千鳥格子状に設けられている、請求項1に記載の細胞培養装置。
  10. 前記複数のウェルが設けられる前記帯状部材の周面は、前記細胞に対して非接着性を有する、請求項1に記載の細胞培養装置。
  11. 周状に巻回された状態から巻き出された前記帯状部材が通過する溶液を収容するとともに、前記溶液を通過する前記帯状部材の前記ウェルに収容された前記細胞を回収する回収容器をさらに備える、請求項1に記載の細胞培養装置。
  12. 前記回収容器は、前記複数のウェルの開口を下方に向けながら前記溶液内を通過する前記帯状部材の前記複数のウェルから、自重により前記溶液内に沈降する前記細胞を回収するように構成されている、請求項11に記載の細胞培養装置。
  13. 前記複数のウェルの開口を上方に向けながら前記溶液内を通過する前記帯状部材の前記複数のウェルから前記細胞を採集する第1細胞採集部をさらに備える、請求項11に記載の細胞培養装置。
  14. 前記第1細胞採集部は、前記溶液内を通過する前記帯状部材の前記複数のウェルから前記細胞を吸引する細胞吸引部を含む、請求項13に記載の細胞培養装置。
  15. 前記帯状部材の巻回の中心軸線に沿って延びる第2コアと、
    前記第2コアとは別個に設けられ、前記帯状部材の巻回の中心軸線に沿って延びるとともに前記第2コアから巻き出された前記帯状部材を巻き取る第3コアと、
    前記帯状部材、前記第2コアの少なくとも一部、および、前記第3コアの少なくとも一部を収容する筐体部と、をさらに備え、
    前記第2コアは、前記第3コアから巻き出された前記帯状部材を巻き取るように構成されており、
    前記筐体部は、前記筐体部の内部において前記第2コアから前記第3コアに巻き取られている途中の前記帯状部材に前記細胞を導入するとともに、前記筐体部の内部において前記第3コアから前記第2コアに巻き取られている途中の前記帯状部材から前記細胞を採集するための開口部を含む、請求項1に記載の細胞培養装置。
  16. 前記筐体部は、前記第2コアおよび前記第3コアにより巻き取られている途中の前記帯状部材を前記筐体部の内部において前記開口部を介して露出させるようにガイドするガイド部を含む、請求項15に記載の細胞培養装置。
  17. 前記ガイド部によりガイドされながら前記第2コアから前記第3コアに巻き取られている途中の前記帯状部材の前記複数のウェルの各々に、前記開口部を介して前記細胞を導入する細胞導入部と、
    前記ガイド部によりガイドされながら前記第3コアから前記第2コアに巻き取られている途中の前記帯状部材の前記複数のウェルの各々から、前記開口部を介して前記細胞を採集する第2細胞採集部と、をさらに備える、請求項16に記載の細胞培養装置。
  18. 前記開口部は、開閉可能に構成されている、請求項15に記載の細胞培養装置。
  19. 内周面および外周面の少なくとも一方に細胞が培養される複数の凹状のウェルが設けられているとともに、前記複数のウェルのうちの少なくとも一部の前記ウェル同士が培養液が流通する培養液流路により互いに接続されている、周状に巻回可能に構成される柔軟性を有する帯状部材の前記複数のウェルの各々に前記細胞を播種するステップと、
    前記細胞を播種した後に、前記帯状部材を周状に巻回するステップと、
    前記帯状部材を周状に巻回した後に、巻回の中心軸線が鉛直方向に沿うように、周状に巻回された前記帯状部材を配置した状態で、周状に巻回された前記帯状部材の上方側から前記培養液流路を介して前記複数のウェルの各々に前記培養液を流通させるステップとを備える、細胞培養方法。
  20. 前記細胞を培養した後に、周状に巻回された前記帯状部材を巻き出すとともに、巻き出された前記帯状部材を回収容器に収容された溶液内を通過させながら、前記ウェルに収容された前記細胞を回収するステップをさらに備える、請求項19に記載の細胞培養方法。
  21. 少なくとも一部が筐体部に収容され、前記帯状部材の巻回の前記中心軸線に沿って延びる一方側コアに前記帯状部材を巻回するステップをさらに備え、
    前記細胞を播種するステップは、前記一方側コアとは別個に設けられ、少なくとも一部が前記筐体部に収容されるとともに前記帯状部材の巻回の中心軸線に沿って延びる他方側コアにより、前記一方側コアに巻回されている前記帯状部材を巻き取りながら、前記筐体部の内部において前記他方側コアにより巻き取られている途中の前記帯状部材に、前記筐体部に設けられた開口部を介して前記細胞を導入するステップを含み、
    前記細胞を播種した後に前記帯状部材を巻回するステップは、前記細胞が導入された後の前記帯状部材を、前記筐体部の内部において前記他方側コアにより巻き取ることによって前記他方側コアに巻回するステップを含み、
    前記複数のウェルの各々に前記培養液を流通させるステップは、前記細胞が導入された後の、前記筐体部の内部において前記他方側コアに巻回されている前記帯状部材に前記培養液を導入することにより、前記複数のウェルの各々に前記培養液を流通させるステップを含む、請求項19に記載の細胞培養方法。
  22. 前記培養液が流通された後の前記他方側コアに巻回されている前記帯状部材を、前記一方側コアにより巻き取りながら、前記筐体部の内部において前記一方側コアにより巻き取られている途中の前記帯状部材から、前記開口部を介して前記細胞を採集するステップをさらに備える、請求項21に記載の細胞培養方法。
  23. 前記細胞を導入するステップは、前記筐体部の内部を溶液により充填した状態で、前記筐体部の内部において前記他方側コアにより巻き取られている途中の前記帯状部材に、前記細胞を導入するステップを含み、
    前記複数のウェルの各々に前記培養液を流通させるステップは、前記細胞を帯状部材に導入した後に前記筐体部から前記溶液を排出した状態で、前記筐体部の内部において前記他方側コアに巻回されている前記帯状部材の前記複数のウェルの各々に前記培養液を流通させるステップを含み、
    前記細胞を採集するステップは、前記培養液を前記複数のウェルの各々に流通させた後に前記筐体部の内部を溶液により充填した状態で、前記筐体部の内部において前記一方側コアにより巻き取られている途中の前記帯状部材から前記細胞を採集するステップを含む、請求項22に記載の細胞培養方法。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019213519A (ja) * 2018-06-08 2019-12-19 株式会社島津製作所 細胞培養装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1376131A (en) * 1971-02-09 1974-12-04 Nat Res Dev Improvements in and relating to cell culture systems
GB1490586A (en) * 1974-08-22 1977-11-02 Instrumentation Labor Inc Apparatus for culturing cells
US5786215A (en) * 1987-05-20 1998-07-28 Baxter International Inc. Method for culturing animal cells
JPH0657198U (ja) * 1993-01-22 1994-08-09 富士写真フイルム株式会社 培養モジュール
US6783735B2 (en) * 2000-09-15 2004-08-31 Agfa-Gevaert Web material having wells for combinatorial applications
JP2002112763A (ja) * 2000-10-10 2002-04-16 Nipro Corp 細胞培養容器
JP2014224679A (ja) * 2011-09-06 2014-12-04 コニカミノルタ株式会社 マイクロ流路デバイス及びマイクロ流路分析装置
CN103505761B (zh) * 2013-09-27 2015-04-15 中国人民解放军第四军医大学 蚕丝支架的制备方法、应用以及三相蚕丝韧带移植物、制备方法
JP2018023291A (ja) * 2016-08-08 2018-02-15 株式会社カネカ 細胞培養容器、これを用いた細胞培養システム、および細胞培養方法
CN106497786B (zh) * 2016-11-18 2019-04-16 清华大学深圳研究生院 一种用于单细胞捕捉和培养的微流控芯片

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