JPH0574300U - 細胞培養容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 培養を継続しながら、細胞等への酸素の供給
および連続的もしくは間欠的な培養液の交換を簡単な構
成で行うことができ、さらにディスポーザブル化が可能
な細胞培養容器を提供することにある。 【構成】 本考案の細胞培養容器は、気体および液体を
透過させない２枚の非透過性シートと、これらの間に介
挿された半透性シートとにより、それぞれのシートの端
部が接合されて、培養槽として用いる画室と、潅流槽と
して用いる画室とが形成され、培養槽として用いる画室
には、当該画室と外部とを連通する連通管が設けられて
いるとともに、螺旋状あるいは渦巻状に巻かれた状態で
酸素供給管が格納され、潅流槽として用いる画室には、
培養液供給管および培養液排出管が設けられていること
を特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、微生物、植物細胞および動物細胞（以下これらを単に「細胞等」と いう）、特に動物細胞の培養に好適に用いられる細胞培養容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】

細胞等の培養を高い効率で実行するためには、培養される細胞等を常に新しい 培養液と接触させることが肝要であり、従って、培養容器内には、常に新しい培 養液が供給されることが必要である。また、培養される細胞等が好気性のもので ある場合には、当該細胞等に十分な酸素が供給されることも重要である。

【０００３】 しかして、従来においては、一部が半透膜で構成された内側容器（培養槽）と 、この内側容器を格納してなる外側容器と、酸素供給機構とを有してなる細胞培 養容器を用いることにより、半透膜を利用した培養液の供給および酸素供給機構 による酸素の供給が行われていた。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来の細胞培養容器においては、半透膜の支持や酸素供給機構 の構成などにおいて多大の問題があり、細胞培養容器としての構成は複雑なもの であった。

【０００５】 本考案は、以上のような事情に基いてなされたものであって、その目的は、培 養を継続しながら、細胞等への酸素の供給および連続的もしくは間欠的な培養液 の交換を簡単な構成で行うことができ、さらにディスポーザブル化が可能な細胞 培養容器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案の細胞培養容器は、気体および液体を透過させない２枚の非透過性シー トと、これらの間に介挿された半透性シートとにより、それぞれのシートの端部 が接合されて、培養槽として用いる画室と、灌流槽として用いる画室とが形成さ れ、 培養槽として用いる画室には、当該画室と外部とを連通する連通管が設けられ ているとともに、螺旋状あるいは渦巻状に巻かれた状態で酸素供給管が格納され 、 灌流槽として用いる画室には、培養液供給管および培養液排出管が設けられて いることを特徴とする。

【０００７】

【作用】

（１）細胞培養容器を構成する培養槽および灌流槽が、２枚の非透過性シートお よび半透性シートによって形成されており、極めて構成の簡単なものである。 （２）螺旋状あるいは渦巻状に巻かれた状態で培養槽に格納された酸素供給管、 灌流槽に設けられた培養液供給管および培養液排出管によって、細胞等への酸素 の供給、連続的もしくは間欠的な培養液の交換を、確実かつ容易に行うことがで きる。 （３）安価な材料を用いて簡単に製造することができ、ディスポーザブル化が可 能である。

【０００８】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基いて説明する。 図１は、本考案の細胞培養容器の一実施例を示す部分破断正面図、図２は部分 破断側面図である。

【０００９】 この実施例の細胞培養容器は、第１の非透過性シート４および半透性シート６ により形成された画室よりなる培養槽１と、第２の非透過性シート５および前記 半透性シート６により形成された画室よりなる灌流槽２と、螺旋状あるいは渦巻 状に巻かれた状態で培養槽１内に格納された酸素供給管３とにより構成されてい る。

【００１０】 培養槽１は、第１の非透過性シート４および半透性シート６により、これらの シートの端部同士が接着されて形成された画室よりなる。

【００１１】 培養槽１を区画する第１の非透過性シート４は、気体および液体を透過させな い材質、具体的には、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ ブタジエンなどよりなる軟質プラスチックおよび半硬質プラスチックなどからな るものである。

【００１２】 培養槽１を区画する半透性シート６は、通常、孔径１０μｍ以下の細孔を有す る半透膜よりなる。これにより、培養液は、半透性シート６を透過することがで きるが、細胞等は透過することができない。

【００１３】 斯かる機能を有する半透性シート６としては、例えば再生セルロース、セルロ ースアセテートなどのセルロース系の半透膜、ポリエステル、ポリアクリロニト リルなどの合成高分子化合物よりなる半透膜を挙げることができる。

【００１４】 図１に示すように、培養槽１の形状（正面視による形状）は長方形であるが、 この形状は特に限定されるものではなく、例えば円形、正方形、三角形などであ ってもよい。

【００１５】 培養槽１の内容積としては、５０〜５０００ミリリットルであることが好まし く、特に好ましくは１００〜２０００ミリリットルである。

【００１６】 培養槽１の内容積（Ｖｍｌ）に対する半透性シート６の面積（Ｓｃｍ² ）の比 （Ｓ／Ｖ）は、０．２〜２．０ｃｍ^-1の範囲にあることが好ましく、特に好まし くは０．５〜１．５ｃｍ^-1の範囲である。 Ｓ／Ｖの値が上記の範囲にあることにより、培養槽１内における培養液の効率 的な攪拌と、半透性シート６を介した効率的な培地交換とがバランス良く可能と なり、細胞等の培養効率が向上し、細胞等の培養密度が向上する。

【００１７】 培養槽１の上端部には、培養槽１と容器の外部とを連通する連通管７，７’が 設けられている。この連通管７，７’を介することにより、被培養物である細胞 等や培養液を培養槽１内へ注入する操作、細胞等や培養液を培養槽１から回収す る操作、培養中におけるサンプリング操作、添加物の追加操作を行うことができ る。

【００１８】 ８は、連通管７を塞ぐキャップであり、９は、連通管７’を塞ぐゴム栓付きキ ャップである。特に、連通管７’がゴム栓付きキャップ９によって塞がれている この態様においては、ディスポ針とディスポシリンジよりなる手段を用いて、サ ンプリング操作および添加物の追加操作を容易に行うことができる。

【００１９】 １０および１１は、それぞれ、培養槽１の下端部に設けられたコネクター管で ある。 コネクター管１０および１１は、それぞれ、培養槽１内において酸素供給管３ に接続され、培養槽１外において、チューブ部材１５，１６を介して、例えば空 気ポンプよりなる酸素供給機構（図示省略）に接続されている。これにより、培 養槽１内の細胞等に酸素供給機構からの減菌された酸素が供給される。

【００２０】 酸素供給管３は、螺旋状あるいは渦巻状に巻かれた状態で培養槽１内に設けら れており、酸素供給管３を格納するためのスペースは極めて小さいものとなる。 このような酸素供給管３が培養槽１内に設けられていることにより、細胞等への 酸素の供給を確実かつ容易に行うことができる。

【００２１】 酸素供給管３の内径、外径および長さは、培養槽１の内容積に応じて変更する ことができる。具体的には、内径０．５〜２．５ｍｍ、外径１．０〜４．０ｍｍ 、培養槽１の内容積１リットルあたりの長さが５〜３０ｍの酸素供給管３を好ま しく用いることができ、特に好ましいものとして、内径０．５〜１．５ｍｍ、外 径１．０〜２．５ｍｍ、チューブの肉厚０．２５〜０．５ｍｍ、培養槽１の内容 積１リットルあたりの長さが１０〜２０ｍであり、培養槽１の内容積１リットル あたりのチューブの表面積が３００〜２０００ｃｍ² であるものを挙げることが できる。 上記のような好ましい条件を満たす酸素供給管３が格納されていることにより 、培養槽１内における培養液の攪拌効率を低下させることなく、細胞等への酸素 供給が効率よく行われ、細胞等の培養密度が向上する。

【００２２】 酸素供給管３の材質としては、シリコン、テフロン、フッ素ゴムなどを挙げる ことができる。

【００２３】 灌流槽２は、培養槽１を区画する前記半透性シート６および第２の非透過性シ ート５により、これらのシートの端部同士が接着されて形成された画室よりなる 。

【００２４】 灌流槽２を区画する第２の非透過性シート５は、前記第１の非透過性シート４ と同じ材質のものであることが好ましい。

【００２５】 １２および１３は、それぞれ、灌流槽２の下端部に設けられた培養液供給管お よび培養液排出管である。 培養液供給管１２および培養液排出管１３は、チューブ部材１７，１８を介し て、例えばポンプよりなる培養液供給機構（図示省略）に接続されている。これ により、新しい培養液は、先ず灌流槽２に供給され、灌流槽２に供給された培養 液は、半透性シート６を透過して培養槽１内の細胞等に供給される。 なお、培養液供給機構による培養液の供給は、連続的であっても間欠的であっ てもよい。

【００２６】 本実施例の細胞培養容器は、簡単な構成でありながら、細胞等への酸素供給お よび培養液の交換を確実に行うことができ、この結果、高い密度で細胞等を培養 することができる。 また、上記のような構成の細胞培養容器は、安価な材料を用いて簡単に製造す ることができ、ディスポーザブル化が可能である。

【００２７】 以上において、本考案の一実施例を説明したが、本考案はこれらに限定される ものではなく、種々の変更が可能である。 例えば、図３に示すように、第１の非透過性シート４、第２の非透過性シート ５および半透性シート６の各端部が、枠部材１４によって固定されることにより 接合されていてもよい。

【００２８】 また、図４に示すように、半円状の酸素供給管３’が複数本束ねられて構成さ れる束状体を培養槽１内に設ける態様によって、細胞等への酸素の供給を行うこ ともできる。

【００２９】 束状体を構成する酸素供給管３’の長さおよび本数は、培養槽１の内容積に応 じて変更することができる。好ましい束状体としては、内径０．０５〜１ｍｍ、 外径０．１５〜１．５ｍｍ、培養槽１の内容積１リットルあたり１５〜５０ｃｍ の酸素供給管３’を１２〜７５本束ねたものを挙げることができ、特に好ましい ものとして、内径０．１〜０．５ｍｍ、外径０．２〜０．７ｍｍ、肉厚０．１〜 ０．２５ｍｍ、培養槽１の内容積１リットルあたり２０〜４０ｃｍの酸素供給管 ３’を２０〜５０本束ねたものであり、培養槽１の内容積１リットルあたり、チ ューブの表面積が２５〜４４０ｃｍ² であるものを挙げることができる。

【００３０】 また、図５に示すように、灌流槽２を構成する第２の非透過性シート５の内側 面上に、針型、山型、ピラミッド型もしくはドーム型の突起ｐを複数設けるか、 あるいは、第２の非透過性シート５と半透性シート６との間にプラスチック製の メッシュ材を介在させるなどして、第２の非透過性シート５と半透性シート６と の面間距離が一定に維持されるように、当該半透性シート６を保持することもで きる。

【００３１】 また、図６に示すように、本考案に係る細胞培養容器Ａは、透明な硬質プラス チック製の型枠Ｂ内に収納することもできる。このような構成によれば、衝撃な どによる細胞培養容器自体の破損が防止され、また、持ち運びなども容易になる ので好ましい。

【００３２】 本考案を適用して培養される細胞等としては、特に限定されるものではなく、 例えば動物細胞としてリンパ芽球、バーキットリンパ腫細胞、急性白血病細胞、 骨髄腫などのミエローマ細胞、またはこれらによるハイブリドーマ細胞、Ｂａｌ ｂ／ｃマウスの脾臓細胞とＮＳ−１細胞とのハイブリドーマ細胞などの浮遊性細 胞、黒色腫由来のＢＯＷＥＳ細胞、ヒト子宮癌細胞Ｈｅｌａ、チャイニーズハム スター肺細胞Ｖ−７９、ヒト胎児肺細胞ＭＲＣ−５、チンパンジー肝線維芽細胞 、ヒト包皮細胞、ニワトリ胎児線維芽細胞、初代サル腎細胞、マウス転移線維芽 細胞、脳下垂体腫瘍細胞、アフリカミドリザル腎細胞Ｖｅｒｏ、副腎腫瘍細胞な どの接着依存性細胞、殺腫瘍細胞活性を示す一群のキラー細胞であるＬＡＫ細胞 （Ｌｙｍｐｈｏｋｉｎｅ−Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｋｉｌｌｅｒ Ｃｅｌｌ）、Ｔ ＩＬ細胞（Ｔｕｍｏｒ Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｎｇ Ｌｙｍｐｈｏｃｙｔｅ）、 ＣＴＬ細胞（Ｃｙｔｏｔｏｘｉｃ Ｔ Ｌｙｍｐｈｏｃｙｔｅ）などを挙げるこ とができる。 なお、本考案の細胞培養容器は、培養槽内に攪拌翼を持たないため、剪断力に 弱い細胞等であっても培養することができる。

【００３３】 ＜実験例：ＬＡＫ細胞の培養＞ 培養細胞：ヒト抹消血リンパ球 培養液：酸素および炭酸ガスが溶存された、１０容量％ヒトＡＢ型血清およ び２０００ＪＲＵ／ｍｌの「インターロイキン２」（武田薬品工業社製）を含む ＲＰＭＩ１６４０ 粒子（攪拌子）：「バイオシロン」（ポリスチレン、粒径１６０〜３００μ ｍ、日本インターメッド社製）

【００３４】 ４００ｍｌの培養槽を有してなる上記実施例の細胞培養容器（Ｓ／Ｖ値：１． ０ｃｍ^-1）に、乾燥重量で０．８ｇの粒子を入れて培養液を満たし、これに１× １０⁶ 個／ｍｌになるよう培養細胞を播種し、空気が入らないよう密封した後、 温度３７℃の環境下、２１日間にわたり、細胞培養容器を、図２に示すＸ−Ｘを 軸として回転数１５ｒｐｍで回転させて培養を行った。 この間において、ヒトＡＢ型血清を含まないＲＰＭＩ１６４０培養液２リット ルを灌流槽に循環させ、４日毎に新しい培養液と取り替えた。 酸素の供給は、シリコンチューブ（１×１．５ｍｍ、４ｍ）よりなる酸素供給 管に、炭酸ガス５容量％と空気９５容量％との混合ガスを通すことにより行った 。 この結果、リンパ球は順調に増殖し、１５日目に２．８×１０⁷ 個／ｍｌに達 し、２１日目までこの密度を維持した。 ＬＡＫ活性は７日目に観察され、２１日目まで維持した。

【００３５】 ＜比較実験例＞ 培養細胞：ヒト抹消血リンパ球 培養液：酸素および炭酸ガスが溶存された、１０容量％ヒトＡＢ型血清およ び２０００ＪＲＵ／ｍｌの「インターロイキン２」（武田薬品工業社製）を含む ＲＰＭＩ１６４０

【００３６】 市販のローラーボトルに４００ｍｌの培養液を入れ、これに２×１０⁴ 個／ｍ ｌになるよう培養細胞を播種し、温度３７℃の環境下、１０日間にわたり、ロー ラーボトルを、回転数５ｒｐｍで回転させて培養を行った。５日目に半分の培養 液の交換を行った。 この結果、リンパ球は徐々に増殖し、７日目には２×１０⁶ 個／ｍｌに達した が、それ以上は増殖せず、リンパ球は徐々に死滅した。 ＬＡＫ細胞は７日目に観察されたが次第に低下してしまった。

【００３７】

【考案の効果】

本考案に係る細胞培養容器は、２枚の非透過性シートと、これらの間に介挿さ れた半透性シートとにより形成される簡単な構成でありながら、細胞等への酸素 の供給および連続的もしくは間欠的な培養液の交換を確実に行うことができ、高 い密度で細胞等を培養することができる。また、ディスポーザブル化が可能であ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の細胞培養容器の一実施例を示す部分破
断正面図である。

【図２】本考案の細胞培養容器の一実施例を示す部分破
断側面図である。

【図３】本考案の細胞培養容器の他の例を示す部分破断
正面図である。

【図４】本考案の細胞培養容器の他の例を示す部分破断
正面図である。

【図５】本考案の細胞培養容器の他の例を示す部分破断
斜視図である。

【図６】本考案の細胞培養容器が、透明な硬質プラスチ
ック製の型枠内に収納されている状態を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 培養槽 ２ 灌流槽 ３ 酸素供給管 ３’ 酸素供給管 ４ 第１の非透過性シート ５ 第２の非透過性
シート ６ 半透性シート ７ 連通管 ７’ 連通管 ８ キャップ ９ ゴム栓付きキャ
ップ １０ コネクター管 １１ コネクター管 １２ 培養液供給管 １３ 培養液排出管 １４ 枠部材 １５〜１８ チューブ
部材 Ａ 細胞培養容器 Ｂ 型枠 ｐ 突起

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 気体および液体を透過させない２枚の非
   透過性シートと、これらの間に介挿された半透性シート
   とにより、それぞれのシートの端部が接合されて、培養
   槽として用いる画室と、灌流槽として用いる画室とが形
   成され、 培養槽として用いる画室には、当該画室と外部とを連通
   する連通管が設けられているとともに、螺旋状あるいは
   渦巻状に巻かれた状態で酸素供給管が格納され、 灌流槽として用いる画室には、培養液供給管および培養
   液排出管が設けられていることを特徴とする細胞培養容
   器。