(57)【要約】【課題】細胞の培養容器をインキュベータから取り出したときの、培養容器の温度低下を抑制する。【解決手段】細胞の培養容器２を細胞培養容器座１に載せる。容器座１は、培養容器２の底と接触する少なくとも一部分に蓄熱機能を備える。容器座１は、例えば、培養容器２の底と接触する蓄熱部材１１と、蓄熱部材１１の周囲を縁取る枠部材１２とで構成されている。容器座１に載せた状態の培養容器２をインキュベータに収容し、インキュベータから搬出し、顕微鏡観察等の作業を行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞の培養容器を載せる細胞培養容器座であって、
前記培養容器の底と接触する少なくとも一部分が蓄熱機能を有する、細胞培養容器座。
【請求項２】
細胞の培養容器を載せる細胞培養容器座であって、
前記培養容器の底と接触する蓄熱部材と、
前記蓄熱部材の周囲を縁取る枠部材とを備えた、細胞培養容器座。
【請求項３】
前記蓄熱部材は透明性を有する、請求項２に記載の細胞培養容器座。
【請求項４】
前記培養容器は円形平皿であり、
前記蓄熱部材は前記培養容器の底の外径以上の外径を有する円柱状である、請求項２または３に記載の細胞培養容器座。
【請求項５】
前記枠部材は前記蓄熱部材より上方および下方のうちいずれか一方または両方に突出している、請求項２〜４のいずれか一項に記載の細胞培養容器座。
【請求項６】
前記枠部材は断熱性を有する、請求項５に記載の細胞培養容器座。
【請求項７】
前記蓄熱部材はガラス製である、請求項２〜６のいずれか一項に記載の細胞培養容器座。
【請求項８】
前記枠部材はポリテトラフルオロエチレン製である、請求項２〜７のいずれか一項に記載の細胞培養容器座。
【請求項９】
細胞の培養容器を蓄熱機能を有する容器座に載せた状態で、インキュベータへの搬入、前記インキュベータでの保管、および前記インキュベータからの搬出を行う、細胞培養方法。
【請求項１０】
前記培養容器を前記容器座に載せた状態で、前記培養容器で培養されている細胞の顕微鏡観察を行う、請求項９に記載の細胞培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞培養に用いる器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、培養した細胞を利用する再生医療技術が注目されている。細胞を培養するにあたり、材料の表面が温度応答性の高分子で覆われた培養容器いわゆる「温度応答性細胞培養容器」を用いることがある。この温度応答性高分子は、例えばＮ−イソプロピルアクリルアミドを基本骨格としたものであって、その温度応答性高分子表面は培養温度（例えば、３７℃）付近で疎水性であり臨界温度（例えば、３０℃）以下では親水性である。したがって、培養容器が培養温度付近のとき温度応答性高分子表面に細胞が接着し、コンフルエントにすることができる。この培養容器を臨界温度以下まで冷却すると温度応答性高分子表面から細胞が剥がれる状態となり、細胞がシート状につながった培養組織、いわゆる「細胞シート」を回収することができる。このように温度応答性高分子を細胞の培養基材として用いることにより、細胞の機能を損ねることなく細胞シートを安定して作製することが可能となる。
【０００３】
従来、細胞培養は手作業で行われてきたが、細胞シート等の培養細胞を自動的に作製する自動培養装置の開発が望まれている。細胞培養の自動化により、汚染防止のための厳しい衛生管理に係るコストの削減や、安定した質の培養細胞の供給が期待される。例えば、特許文献１では、細胞の培養及び観察を自動的に行う培養観察装置が提案されている。この培養観察装置は、インキュベータ部に培養容器を搬入する搬送ロボットを備えている。搬送ロボットは、アーム部に培養容器を加温するヒータを備えており、培養容器を培養環境内へ搬入するときの結露の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５８１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
細胞を培養する過程で定期的な細胞の顕微鏡観察が必須である。細胞の顕微鏡観察は、細胞を培養するためのインキュベータから培養容器を取り出して行われる。インキュベータ内は細胞の培養に好適な環境（例えば、温度が３７℃、湿度が９０％以上、二酸化炭素濃度が５％）となるように管理されている。インキュベータから取り出した培養容器の温度は、２０℃程度に調節された作業室内で時間の経過に伴い低下する。ここで培養容器が温度応答性細胞培養容器の場合には、培養容器の温度が臨界温度以下となれば温度応答性高分子表面から細胞が剥がれてしまい、細胞の良好な培養が妨げられてしまう。
【０００６】
インキュベータから培養容器を搬入したり搬出したりするために特許文献１に記載された搬送ロボットを用いれば、搬送ロボットのアーム部のヒータによる加温によって搬送時の培養容器を培養温度に維持できる。しかし、ヒータを搬送ロボットに備えれば、搬送ロボットの構造が複雑となることや、電気代等のランニングコストがかかることなどの不利益がある。さらに、顕微鏡観察中には培養容器が搬送ロボットのアーム部から放れるので、培養容器の温度低下を抑制することができない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
搬送ロボットを用いて培養容器を搬送するときに、ロボットハンドで直接に培養容器を把持することはやや難しい作業であった。なぜなら、一般にディッシュやシャーレと呼ばれる培養容器はガラスやプラスチック製の円形平皿であるため、ロボットハンドの把持力や把持位置の微量な調整が必要となるからである。そこで発明者らは、ロボットハンドによる培養容器の把持を容易とするために、培養容器を載せる容器座を設けることを考案した。ロボットハンドが培養容器を載せた容器座を把持することによって、ロボットハンドの把持力や把持位置の許容範囲が大きくなり制御が容易となる。しかし、容器座を用いても、培養容器をインキュベータから取り出したときの培養容器の温度低下の課題は残る。特許文献１の搬送ロボットを応用して容器座にヒータを備えることも考えうるが、構造が複雑となったり電気代等のランニングコストがかかったりする不利益が生じる。
【０００８】
そもそも、顕微鏡観察などの作業中に培養容器の温度応答性高分子表面から細胞が剥がれないようにするためには、培養容器の温度を培養温度に維持せずとも、作業時間にわたって培養容器が臨界温度以下とならない程度に培養容器の温度低下を抑制できればよい。そこで、本発明では培養容器を載せる容器座に蓄熱機能を備えることとし、顕微鏡観察などの作業中に培養容器が臨界温度以下にならないように培養容器の温度低下を抑制した。ここで臨界温度とは、温度応答性細胞培養容器の温度応答性高分子表面が疎水性から親水性に変化する温度のことである。
【０００９】
本発明に係る細胞培養容器座は、細胞の培養容器を載せる細胞培養容器座であって、前記培養容器の底と接触する少なくとも一部分が蓄熱機能を有するものである。
【００１０】
上記細胞培養容器座に載せた培養容器をインキュベータに収容すれば、細胞培養容器座は培養容器と同じ温度に維持されて熱を蓄える。そして、培養容器を細胞培養容器座ごとインキュベータから取り出せば、細胞培養容器座に蓄えられた熱により培養容器が保温されるので、当該培養容器の温度低下を抑制することができる。このように培養容器の温度低下を抑制するために配線や電源等は不要であり、ヒータを備える場合と比べて取扱いが容易である。そして、培養容器をインキュベータから取り出したときの当該培養容器の温度低下速度が緩やかとなるので、例えば培養容器が温度応答性細胞培養容器である場合に、培養容器が培養温度から臨界温度以下に低下するまでの間に細胞顕微鏡観察などの作業を終えることが可能となる。
【００１１】
また、本発明に係る細胞培養容器座は、細胞の培養容器を載せる細胞培養容器座であって、前記培養容器の底と接触する蓄熱部材と、前記蓄熱部材の周囲を縁取る枠部材とを備えたものである。
【００１２】
上記細胞培養容器座に載せた培養容器をインキュベータに収容すれば、細胞培養容器座の蓄熱部材は培養容器と同じ温度に維持されて熱を蓄える。そして、培養容器を細胞培養容器座ごとインキュベータから取り出せば、細胞培養容器座の蓄熱部材に蓄えられた熱により培養容器が保温されるので、当該培養容器の温度低下を抑制することができる。このように培養容器の温度低下を抑制するために配線や電源等は不要であり、ヒータを備える場合と比べて取扱いが容易である。そして、培養容器をインキュベータから取り出したときの当該培養容器の温度低下速度が緩やかとなるので、例えば培養容器が温度応答性細胞培養容器である場合に、培養容器が培養温度から臨界温度以下に低下するまでの間に細胞顕微鏡観察などの作業を終えることが可能となる。また、細胞培養容器座に培養容器を載せた状態で当該培養容器を取り扱えば、手またはロボットハンドによる細胞培養容器座を介した培養容器の把持が容易となる。
【００１３】
前記蓄熱部材は透明性を有することがよい。これにより、細胞培養容器座に培養容器を載せた状態で、培養容器内の細胞を顕微鏡観察することができる。
【００１４】
前記培養容器は円形平皿であり、前記蓄熱部材は前記培養容器の底の外径以上の外径を有する円柱状であることがよい。かかる構成によれば、培養容器の全底面が蓄熱部材と接触することができ、培養容器の温度低下を効果的に且つむらなく抑制するために好適である。
【００１５】
前記枠部材は前記蓄熱部材より上方および下方のうちいずれか一方または両方に突出していることがよい。枠部材が蓄熱部材より上方に突出していれば、枠部材によって培養容器の移動を規制することができる。また、枠部材が蓄熱部材より下方に突出していれば、細胞培養容器座は枠部材で作業台等と接触することとなり、蓄熱部材の底面の汚れを防止したり、細胞培養容器座から作業台への熱移動を低減したりすることができる。
【００１６】
前記枠部材は断熱性を有することがよい。これにより細胞培養容器座の周囲から外部への熱移動を低減することができ、細胞培養容器座の蓄熱機能を高めることができる。
【００１７】
前記蓄熱部材は、例えば、ガラス製とすることができる。また、前記枠部材は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン製とすることができる。
【００１８】
本発明に係る細胞培養方法は、細胞の培養容器を蓄熱機能を有する容器座に載せた状態で、インキュベータへの搬入、前記インキュベータでの保管、および前記インキュベータからの搬出を行うものである。かかる方法によれば、培養容器をインキュベータから取り出したときの温度低下を低減することができる。
【００１９】
さらに、前記培養容器を前記容器座に載せた状態で、前記培養容器で培養されている細胞の顕微鏡観察を行うことがよい。かかる方法によれば、細胞の顕微鏡観察中の培養容器の温度低下を低減することができる。特に培養容器が温度応答性細胞培養容器の場合には、温度低下により温度応答性高分子表面から細胞が剥がれることを防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、以下に示すような効果を奏する。
【００２１】
上述の細胞培養容器座に載せた培養容器をインキュベータに収容すれば、細胞培養容器座は培養容器と同じ温度に維持されて熱を蓄える。そして、培養容器を細胞培養容器座ごとインキュベータから取り出せば、細胞培養容器座に蓄えられた熱により培養容器が保温されるので、当該培養容器の温度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る容器座の斜視図である。
【図２】培養容器を載せた容器座の斜視図である。
【図３】容器座の平面図である。
【図４】図３に示す容器座のIV−IV断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態に係る細胞培養容器座（以下、単に容器座１という）の斜視図であり、図２は培養容器２を載せた容器座１の斜視図である。図１および図２に示すように、本発明に係る容器座１は培養容器２を載せて使用するものである。培養容器２は、一般にディッシュやシャーレと呼ばれるガラスまたはプラスチック製の円形平皿である。図２ではこの円形平皿に蓋を付けたものを示している。そして、培養容器２は温度応答性高分子を培養基材とした温度応答性細胞培養容器である。この温度応答性高分子は例えばＮ−イソプロピルアクリルアミドを基本骨格としたものであって、その温度応答性高分子表面は培養温度（３７℃）付近で疎水性であり臨界温度（例えば、３０℃）以下では親水性である。
【００２５】
図３は容器座１の平面図であり、図４は図３に示す容器座１のIV−IV断面図である。図３および図４に示すように、容器座１は主として蓄熱部材１１と枠部材１２とから形成されている。蓄熱部材１１は短円柱形状を成し、その外径は培養容器２の底の外径と同じかそれよりも大きい。蓄熱部材１１の高さ（つまり、蓄熱部材１１の容積）は、所定の蓄熱量を備えるように定められている。所定の蓄熱量は、例えば顕微鏡観察などの作業中に培養容器２内の培養細胞の温度が臨界温度以下まで低下しない程度に十分な蓄熱量である。蓄熱部材１１は蓄熱性および透明性を有する材料で構成されている。本実施の形態に係る蓄熱部材１１はガラス製であり、容器座１の蓄熱媒体はガラスである。
【００２６】
枠部材１２は蓄熱部材１１の周囲を縁取る短円筒状を成している。枠部材１２の内径は蓄熱部材１１の外径とほぼ等しく、同じく外径は培養容器２の外径よりも大きい。枠部材１２の高さは蓄熱部材１１の高さよりも大きく、枠部材１２は蓄熱部材１１より上方および下方に突出している。枠部材１２は耐薬品性および耐熱性を有する材料で構成されている。枠部材１２が備える耐熱性は、蒸気滅菌消毒の温度（例えば、１２０℃）に耐えうる程度であればよい。さらに、枠部材１２の構成材料は断熱性を有することが望ましい。枠部材１２が断熱性を備えれば、容器座１の周囲から外部への熱移動を低減することができ、容器座１の蓄熱機能を高めることができる。また、後述するが、容器座１は実質的に枠部材１２で作業台等と接触するため、作業台等と容器座１との熱交換を抑制して作業時の容器座１の温度低下を防ぐことができる。本実施の形態に係る枠部材１２は化学的に安定で耐熱性および耐薬品性に優れ且つ断熱性を有するポリテトラフルオロエチレン製である。ポリテトラフルオロエチレンはガラスと比較して耐衝撃性に優れている。
【００２７】
枠部材１２の外周面には滑り止め用の単数または複数の溝２１が形成されている。枠部材１２の上部には、内周側へ突状の上部突起２２が１周連続して形成されている。上部突起２２の内径は蓄熱部材１１の外径より小さく、上部突起２２の下面は蓄熱部材１１上面の周縁部と当接している。また、上部突起２２の内径は培養容器２の底の外径と略等しい。一方、枠部材１２の下部には、内周側へ突状の下部突起２３が１周連続してまたは断続して形成されている。下部突起２３の内径は蓄熱部材１１の外径より小さく、下部突起２３の上面は蓄熱部材１１下面の周縁部と当接している。
【００２８】
蓄熱部材１１は、枠部材１２の内周に下方から圧入されている。蓄熱部材１１を枠部材１２へ押し込むと、枠部材１２の下部突起２３が蓄熱部材１１に内周側から押圧され、枠部材１２は内径が広がるように弾性変形する。蓄熱部材１１を枠部材１２へ更に押し込むと、やがて、蓄熱部材１１の下端が下部突起２３を通過し外力が除かれた枠部材１２は元の形に戻り、下部突起２３は蓄熱部材１１の抜け止めとして機能する。
【００２９】
上記構成の容器座１は全体として短円柱形を成しており、培養容器２の径よりも一回り大きい径を有する。容器座１の上面には、枠部材１２の上部突起２２と蓄熱部材１１の上面とにより円形の凹部が形成されている。この容器座１上面の凹部に培養容器２の底部が嵌まり込むことにより、容器座１上面と略平行な方向への培養容器２の動きが規制される。また、この容器座１上面の凹部に現れている蓄熱部材１１の外径は培養容器２の底の外径以上の大きさである。これにより培養容器２の全底面が蓄熱部材１１と接触可能であり、培養容器２の温度低下を効果的に且つむらなく抑制するために好適である。一方、容器座１の底面には、枠部材１２の下部突起２３と蓄熱部材１１の上面とにより円形の凹部が形成されている。この容器座１の底面の凹部により、容器座１が作業台等に置かれたときに、枠部材１２が作業台等と接触して蓄熱部材１１の底面は作業台等から離れることになり、蓄熱部材１１の底面に埃が付着する等の汚れを防止することができる。
【００３０】
次に、容器座１の使用例を示す。図２に示すように、容器座１の上面の凹部に培養容器２の底部を嵌め込むようにして、容器座１に培養容器２を載置する。このとき培養容器２の底は容器座１の蓄熱部材１１と接触している。このように容器座１に培養容器２を載せた状態で、培養容器２が取り扱われる。培養容器２を作業台等からインキュベータへ搬入するときには、手またはロボットハンドで容器座１を把持し、容器座１ごと培養容器２をインキュベータ内へ移動させる。容器座１は培養容器２とともにインキュベータに収容されて、インキュベータ内の培養温度に保持される。培養容器２をインキュベータから取り出すときにも、手またはロボットハンドで容器座１を把持し、容器座１ごと培養容器２をインキュベータ内から外へ移動させる。このように容器座１を把持して培養容器２を移動させることで、培養容器２を直接に把持するときと比較してロボットハンドの把持力や把持位置の許容範囲が大きくなり、ロボットハンドの制御が容易となる。また、人間の手で作業するときも、培養容器２ではなく容器座１を把持することで、壊れやすく軽量の培養容器２を直接に把持するときと比較して作業がしやすくなる。
【００３１】
容器座１および培養容器２はインキュベータ内で培養温度に維持されており、容器座１は熱を蓄えている。３７℃程度の培養温度に管理されたインキュベータから２０℃程度に調節された作業室内へ取り出された培養容器２の温度は時間の経過に伴い徐々に低下する。ここで、培養容器２は接触している容器座１に蓄えられた熱により保温されるので、培養容器２の温度低下は抑制される。換言すれば、容器座１が存在しない場合と比較して、培養容器２の温度低下速度は緩やかになる。よって、培養容器２の温度が臨界温度以下に低下するまでの間に細胞顕微鏡観察などの作業を終えることが可能となる。例えば、細胞顕微鏡観察は通常２〜３分、長くて５分程度の作業時間を要する。この作業時間中に培養容器２の温度が培養温度から臨界温度以下とならないように、容器座１によって培養容器２の温度低下が抑制される。このように培養容器２の温度低下を抑制するために蓄熱性を有する容器座１を用いれば、配線や電源等が不要であり、ヒータ等の加温手段を備える場合と比較して簡易な構造であり且つ取扱いが容易である。
【００３２】
細胞観察するときには、容器座１に培養容器２を載せた状態で当該培養容器２を顕微鏡ステージへ載置する。一般に細胞観察には位相差顕微鏡が用いられるが、容器座１の蓄熱部材１１は顕微鏡ステージ下方からの照射光を透過し遮らない。よって、容器座１に培養容器２を載せた状態で、容器座１が存在しないときと同様に培養容器２の細胞を顕微鏡観察することができる。また、培養容器２を目視観察するときにも、容器座１の蓄熱部材１１は透明であるので、容器座１が存在しないときと同様に培養容器２の細胞を観察することができる。
【００３３】
以上、本発明の好適な一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能である。
【００３４】
例えば、容器座１の枠部材１２の形状は上記実施の形態に限定されない。容器座１の枠部材１２は蓄熱部材１１より上方および下方の両方に突出しているが、容器座１の枠部材１２は蓄熱部材１１より上方および下方のいずれか一方に突出している形状であってもよい。枠部材１２が蓄熱部材１１より上方に突出していれば、枠部材１２によって培養容器２の移動を規制することができる。また、枠部材１２が蓄熱部材１１より下方に突出していれば、容器座１は実質的に枠部材１２で作業台等と接触するため、蓄熱部材１１の底面の汚れを防止したり、容器座１から作業台等への熱移動を低減したりすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る細胞培養容器の容器座は、温度応答性細胞培養容器の温度低下のために限定されず、一般に培養容器の温度低下を抑制するための技術として広く利用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  容器座
２  培養容器
１１  蓄熱部材
１２  枠部材
２１  溝
２２  上部突起
２３  下部突起
【図１】
2014113132.tif 000003
【図２】
2014113132.tif 000004
【図３】
2014113132.tif 000005
【図４】
2014113132.tif 000006