(57)【要約】  液体交換操作の効率を向上する培養容器、培養装置、培養方法を提供することを目的とし、例えば、培養容器であって、所定の対象を培養する培養領域と、液体を収容可能な第一の液体収容部と、液体を収容可能な第二の液体収容部と、前記培養領域と前記第一の液体収容部とを隔て、前記培養容器の側壁よりも低い高さを有する第一の仕切りと、前記培養領域と前記第二の液体収容部とを隔て、前記培養容器の側壁よりも低い高さを有する第二の仕切りと、を有することを特徴とする培養容器を提供する。
2017158807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養容器であって、
所定の対象を培養する培養領域と、
液体を収容可能な第一の液体収容部と、
液体を収容可能な第二の液体収容部と、
前記培養領域と前記第一の液体収容部とを隔て、前記培養容器の側壁よりも低い高さを有する第一の仕切りと、
前記培養領域と前記第二の液体収容部とを隔て、前記培養容器の側壁よりも低い高さを有する第二の仕切りと、を有することを特徴とする培養容器。
【請求項２】
請求項１に記載の培養容器であって、
前記第一の仕切りは、前記第一の液体収容部に向かって傾斜する面を有し、
前記の第二の仕切りは、前記培養領域に向かって傾斜する面を有する、ことを特徴とする培養容器。
【請求項３】
請求項２に記載の培養容器であって、
前記第二の仕切りの傾斜面の角度は、前記第一の仕切りの傾斜面の角度よりも大きいことを特徴とする培養容器。
【請求項４】
請求項１に記載の培養容器であって、
前記第二の仕切りの高さは前記第一の仕切りよりも高いことを特徴とする培養容器。
【請求項５】
請求項１に記載の培養容器であって、
前記第二の液体収容部の容積は、前記第一の液体収容部の容積よりも大きいことを特徴とする培養容器。
【請求項６】
請求項１に記載の培養容器であって、
前記第一の液体収容部および前記第二の液体収容部は、疎水性の表面を有することを特徴とする培養容器。
【請求項７】
請求項１に記載の培養容器であって、
前記培養容器の上面部を覆う蓋を備え、
前記第一の液体収容部の前記側壁部分に送液口を有し、
前記第二の液体収容部の前記側壁部分に排液口を有し、
前記蓋に送気口及び排気口を有することを特徴とする培養容器。
【請求項８】
培養容器であって、所定の対象を培養する培養領域と、液体を収容可能な第一の液体収容部と、液体を収容可能な第二の液体収容部と、前記培養領域と前記第一の液体収容部とを隔て、前記培養容器の側壁よりも低い高さを有する第一の仕切りと、前記培養領域と前記第二の液体収容部とを隔て、前記培養容器の側壁よりも低い高さを有する第二の仕切りと、を有する培養容器と、
複数の支柱から構成され、前記培養容器を複数個保持することが可能な支持体と、
前記培養容器と前記支持体の間に設けられ、前記支持体の上下動作に応じて前記培養容器を傾斜させる可動部と、を有する培養装置。
【請求項９】
請求項８に記載の培養装置であって、
前記支持体の支柱の一部を上下動作させる駆動装置を有することを特徴とする培養装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の培養装置であって、
前記培養容器を鉛直方向に複数個積層させて保持することを特徴とする培養装置。
【請求項１１】
培養容器の第一の液体保持部に液体を供給する工程と、
前記培養容器を傾けて、前記培養容器の培養領域に保持された液体を前記培養容器内の第二の液体保持部へ排出する工程と、
前記培養容器を傾けて、前記第一の液体保持部内の液体を前記培養領域に供給する工程と、を有することを特徴とする培養方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の培養方法であって、
前記各工程を、複数の前記培養容器について同時に行うことを特徴とする培養方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、培養容器、培養装置、培養方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、ＷＯ２０１４／０３３８８９号公報（特許文献１）がある。この公報には、「平面状の培養面を有する培養容器を使用する自動培養装置であって、複数の前記培養容器を、前記培養面に垂直な高さ方向において、間隔を置いて保持する複数段の培養容器保持棚を有し、前記各培養容器保持棚は、培養中に前記各培養容器を保持するものであり、前記各培養容器保持棚毎に設けられ、該棚の姿勢や振動を検知するセンサと、前記センサの信号により、前記各培養容器保持棚の姿勢を水平状態と傾斜状態の何れかに変更可能であり、細胞の培養中は前記各培養容器保持棚の水平を維持する駆動系とを備えていることを特徴とする自動培養装置」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１４／０３３８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のような従来技術では、容器内の培地交換は、ポンプなどを利用して排液操作完了後に送液操作を開始する制御がされており、制御精度によっては、容器内の培地を排出した後に、実際に培地が供給されるまでに大きな時間差を生じる可能性があった。また、流路を用いて培地の排出や供給を行う場合、培地の総排出量や総供給量に対して流路径が小さい場合には、操作完了までに多大な時間を要する可能性があった。【０００５】
そこで本発明は、液体交換操作の効率を向上する培養容器、培養装置、培養方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願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、培養容器であって、所定の対象を培養する培養領域と、液体を収容可能な第一の液体収容部と、液体を収容可能な第二の液体収容部と、前記培養領域と前記第一の液体収容部とを隔て、前記培養容器の側壁よりも低い高さを有する第一の仕切りと、前記培養領域と前記第二の液体収容部とを隔て、前記培養容器の側壁よりも低い高さを有する第二の仕切りと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、液体交換操作の効率を向上する培養容器、培養装置、培養方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１に係る培養容器の一構成例を示す図である。
【図２】実施例１に係る培養容器の培地交換時の流れを示す図である。
【図３】実施例１に係る仕切りの断面形状の構成例を示す図である。
【図４】実施例１に係る複数の培養容器の同時培養の構成例を示す図である。
【図５】実施例２に係る複数の培養容器の同時培養のタワー構成例を示す図である。
【図６】実施例２に係る培養装置の一概略構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の種々の実施例を図面に従い説明する。なお、各実施例に対応する図面において、同一構成物は同一の符号を付した。
【実施例１】
【００１０】
図１を用いて本実施例にかかる培養容器の構成について説明する。培養容器１００は四角形状を有し、側壁２で囲われた空間内に、細胞等を培養するための培養領域１と、培養領域１へ新たに培地等の液体を供給するために液体を保持しておく第一の液体収容部４と、培養領域１から排出された培地等の液体を保持しておく第二の液体収容部７を有している。【００１１】
培養領域１と第一の液体収容部４は第一の仕切り５と第二の仕切り６とで区切られており、培養領域１と第二の液体収容部７とは第三の仕切り８で区切られている。また、第一の液体収容部４と第二の液体収容部７は第四の仕切り２０で区切られている。すなわち、第一の液体収容部４は、側壁２と第一の仕切り５と第二の仕切り６と第四の仕切り２０とで囲われており、第二の液体収容部７は、側壁２と第三の仕切り８と第四の仕切り２０とで囲われている。【００１２】
なお、第二の仕切り６と第四の仕切り２０は側壁２と同じ高さを有しているが、第一の仕切り５と第三の仕切り８は側壁２よりも高さが低くなっている。また、第一の仕切り５と第二の仕切り８は対向面上の位置に配置されている。さらに、第一の仕切り５と培養領域１との間の領域に階段部５Ａを有し、階段部５Ａの高さは、第一の液体収容部の仕切り５より低く、培養領域１より高い構造である。【００１３】
そして、第一の仕切り５は第一の液体収容部４の底面に向かって傾斜する傾斜面を有し、培養容器１を第一の仕切り５が下方に移動するように傾けると、該傾斜面を介して第一の液体収容部に保持された液体を培養領域１に供給することができるように構成されている。また、第三の仕切り８は培養領域１の底面に向かって傾斜する傾斜面を有し、培養容器１を第三の仕切り８が下方に向かうように傾けると、該傾斜面を介して培養領域１に保持された液体を第二の液体収容部７に排出することができるように構成されている。【００１４】
第一の液体収容部４の側壁２の一部に送液口９が設けられており、第二の液体収容部７の側壁２の一部に排液口１０が設けられている。また、培養容器１００は取り外し可能な蓋３を有し、第一の液体収容部４上部に相当する蓋３の位置に送気口１１が設けられており、培養領域１上部に相当する蓋３の位置に排気口１２が設けられている。なお、第一の液体収容部４の第二の仕切り６と側壁２の高さは同じであるため、蓋３を取り付けている状態の時は、第一の液体収容部４と培養領域１は第二の仕切り６の上端部で液体が連通することはないようになっている。【００１５】
以下、図２を用いて本実施例の培養容器の培養領域の培地交換の流れを説明する。ここでは、培養対象を細胞として説明するが、これに限らず、他の培養対象であってもよい。また、以下の説明では、古い培地１３と新しい培地１４を用いるが、古い培地１３は培養領域１に供給後の培地であり、新しい培地１４は培養領域１に供給前の培地であるものとする。【００１６】
細胞１５は、培養容器１００の培養領域１の培養表面に接着し、細胞全体が培地中に浸漬している。図２Ａに示すように、培地交換前は、培養容器１００の培養領域１には、古い培地１３が保持されている。【００１７】
培地交換時、まず、図２Ｂに示すように、送液口９から第一の液体収容部４に必要な量の新しい培地１４を注入する。次に、図２Ｃに示すように、水平から培養容器１００の底面中心線に沿って培養容器１００を第三の仕切り８が下方にくるように（ここでは時計回りに）一定の角度θ回転することで、培養容器１００の培養領域１にある古い培地１３は第二の仕切り８を超えて第二の液体収容部７に移る。【００１８】
次に、図２Ｄに示すように、培養容器１００の底面中心線に沿って培養容器１００を第一の仕切り５が下方にくるように（ここでは反時計回りに）一定の角度θ回転することで、第一の液体収容部４にある新しい培地１４は第一の仕切り５を超えて培養容器１００の培養領域１に移る。【００１９】
このとき、図２Ｃで第二の液体収容部７に移された古い培地１３は、第二の液体収容部の仕切り８により、培養領域１への逆流が生じないようになっている。すなわち、第三の仕切り８の高さは、第一の仕切り５の高さよりも高くなっている構成、または、第三の仕切り８の傾斜面の角度は、第一の仕切り５の傾斜面の角度よりも大きくなっている構成、または、第二の液体収容部７の容積は、第一の液体収容部４の容積よりも大きくなっている構成のうち、少なくともいずれかの構成を取るものとする。この構成をとることで、第二の液体収容部７へ排出した培地を培地交換操作中に、培養領域１に逆流させることを防止することができる。【００２０】
次に、図２Ｅに示すように、第二の液体収容部７に移された古い培地１３は、排液口１０を通して培養容器１００の外に排出する。最後に図２Ｆに示すように、培養容器１００を水平に維持しながら培養を行う。【００２１】
以上のことから、培養領域において古い培地を排出して新しい培地を供給する培地交換期間を短くすることができ、液体交換操作の効率を向上することができる。なお、第一の液体収容部４に培地を注入する操作や、第二の液体収容部７に移した培地を培養容器外へ排出する操作は、培養期間中（培養領域に培地を保持中）に実施することができるため、ポンプを小型化してもよく、またポンプ設置個数を低減することも可能である。【００２２】
図３は、第一の液体収容部４の第一の仕切り５、第二の液体収容部７の第三の仕切り８の断面形状を示す。仕切りの高さ（Ｈ）や傾斜面と培養容器底面との間の角度（α）の設定、および培養容器の回転角度（θ）の制御により、培地交換量を制御できる。つまり、培地の部分交換（例えば半量交換）や複数連続交換（例えば全回数分の培地を最初から第一の液体収容部４に注入し、毎回交換分だけ培養領域１に移動させる）などを実施することが可能になる。培養容器の回転は、自動制御機構でも、作業者の手でも実施することが可能である。【００２３】
前記説明は培地排液、培地供給、送・排気について述べたが、同様な流路を追加すれば、それ以外の例えば細胞播種、流路洗浄、細胞剥離酵素の導入、細胞懸濁液の回収などを実施することも可能である。また、第一の液体収容部４及び第二の液体収容部７の内表面は、細胞や培地中のたんぱく質などが内表面に吸着しない効果があるため、疎水性処理を施すことが望ましい。【００２４】
なお、上述では１個の培養容器１００を用いた場合について説明したが、図４に示すように、複数の培養容器１００を積層してタワー構造にすれば、図２に示した操作を実施することで、同時に複数の培養容器１００に対する培地交換操作ができる。【００２５】
具体的には、図４Ａに示すように、培養容器１００を複数保持でき、３本の支柱から構成される支持体２００を用い、培養容器１００と支持体２００との間にリンクボール機構１５０のような可動部を設けることにより、支持体２００の支柱を上下動させることと連動して培養容器１００が傾く構成となっている。これにより、培養容器１００を複数積層してタワー構造としておくことで、図４Ｂ、Ｃに示すように支持体２００の上下動操作で複数の培養容器１００に対して培地交換を同時に行うことができる。【００２６】
なお、本実施例の図４では、複数の培養容器１００の縦方向積層について説明したが、横方向の培養容器１００の配置にも適用できる。ここでは、３本の支柱としたが、これに限らず、他の構成としてもよい。【００２７】
本実施例の培養容器には、樹脂などの耐高湿度性、滅菌処理対応可能な材料を使用することが望ましい。それにより、γ線など滅菌対応とすることができ、理化学用途と再生医療用途に適用可能となる。【００２８】
以上詳述した実施例１にかかる本発明によれば、培養領域において古い培地を排出して新しい培地を供給する培地交換期間を短くすることができ、液体交換操作の効率を向上することができる。また、複数の培養容器に対して同時に培地交換操作を行うことができるため、培地交換作業が効率化するとともに、培養容器間で生じる培地交換タイミングの時間的誤差を抑制することができる。
【実施例２】
【００２９】
第２の実施例は、第１実施例で説明した培養容器を複数個用いるタワー構造を有する培養装置の例である。図５は、複数の培養容器の同時培養のタワー構成例を示す図である。図６は、本実施例の培養装置の一概略構成例を示す図である。【００３０】
図５は、複数の培養容器を上下積層し、モータ５０による支持体２００の支柱の上下運動で培養容器の傾斜をつける構成である。また培養装置は図６に示すように、インキュベータ１６、温度制御ユニット１７、電気信号線１８、制御端末１９を有する。【００３１】
通常の中央処理部（ＣＰＵ）や記憶部、入出力インタフェース部等を備えるコンピュータ構成のパーソナルコンピュータ（ＰＣ)などの制御端末１９により、モータ５０、温度制御ユニット１７が電気信号線１８を通して制御される。また、図示しないが、顕微鏡より細胞画像が入力され、制御端末１９内、或いはネットワークを介してサーバに送信され、種々の画像処理用のソフトウェアにより画像処理も実施可能である。【００３２】
また、図６には、インキュベータ１６内に格納する培養容器の１タワーとして説明したが、複数の培養容器のタワーを格納することも可能である。さらに、図示しないが、送液用ポンプ、排液用ポンプ、培地保存用冷蔵庫などを前記培養装置に備えることも可能である。【００３３】
本実施例の培養装置は、さらに自動細胞播種、自動培地交換、自動送気などの機構を備えることにより、均一な培養品質を管理することが可能になる。【００３４】
以上のことから、培養領域において古い培地を排出して新しい培地を供給する培地交換期間を短くすることができ、液体交換操作の効率を向上することができる。また、複数の培養容器に対して同時に培地交換操作を行うことができるため、培地交換作業が効率化するとともに、培養容器間で生じる培地交換タイミングの時間的誤差を抑制することができる。【００３５】
なお、本発明の種々の実施例を説明したが、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の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のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。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が可能である。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。
【符号の説明】
【００３６】
１  培養容器の培養領域
２  培養容器の側壁
３  培養容器の蓋
４  第一の液体収容部
５  第一の仕切り
５Ａ  階段部
６  第二の仕切り
７  第二の液体収容部
８  第三の仕切り
９  送液口
１０  排液口
１１  送気口
１２  排気口
１３  古い培地
１４  新しい培地
１５  細胞
１６  インキュベータ
１７  温度制御ユニット
１８  電気信号線
１９  制御端末
２０  第四の仕切り
５０  モータ
１００  培養容器
１５０  リングボール機構
２００  支持体
【図１】
2017158807.tif 000003
【図２】
2017158807.tif 000004
【図３】
2017158807.tif 000005
【図４】
2017158807.tif 000006
【図５】
2017158807.tif 000007
【図６】
2017158807.tif 000008
【国際調査報告】
2017158807.tif 000009
2017158807.tif 000010
2017158807.tif 000011
2017158807.tif 000012