(57)【要約】【課題】培養液を効率良く交換できるとともにコンパクトに構成できる培養液交換器を提供する。【解決手段】培養液交換器１０を、基台１１上に、培養液の注入又は排出を行う開口部１２を有する培養容器１４が定置される容器定置手段１６と、注入パイプ１８及び排出パイプ２０の先端側と培養容器１４の開口部１２側とが対向するように注入パイプ１８及び排出パイプ２０が支持されるパイプ支持手段２２とを備えて構成した。また、パイプ支持手段２２に、支持された注入パイプ１８及び排出パイプ２０がその先端側へスライドして培養容器１４の開口部１２から培養容器１４内へ挿入させられるスライド手段２４を設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
培養液の注入又は排出を行う開口部を有する培養容器が定置される容器定置手段と、注入パイプ及び排出パイプの先端側と該培養容器の開口部側とが対向するように該注入パイプ及び排出パイプが支持されるパイプ支持手段とを備え、該パイプ支持手段は、該支持された注入パイプ及び排出パイプがスライドして該開口部から該培養容器内へ挿入又は抜出させられるスライド手段を有する培養液交換器。
【請求項２】
前記容器定置手段は、前記定置された培養容器の角度が調節される容器角度調節手段を有し、前記パイプ支持手段は、前記支持された注入パイプ及び排出パイプの角度が調節されるパイプ角度調節手段を有する請求項１に記載する培養液交換器。
【請求項３】
前記パイプ支持手段は、前記注入パイプ及び排出パイプがパイプホルダを介して支持板に支持される構成であり、該パイプホルダが該支持板に対して着脱可能である請求項１又は請求項２に記載する培養液交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細胞培養を行う培養容器への培養液の交換作業を行うための培養液交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、細胞培養を培養容器内で行っている。また、培養容器についての出願も行われている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。しかし、この培養容器の培養液の交換作業は、培養容器及びピペット等の器具を手に持ってピペットの先端を培養容器の開口部に挿入することにより、手作業によって行っていた。この交換作業は、コンタミネーションを防止するために培養容器の開口部に液が付着しないように行う必要がある等の理由から、清潔な環境下で慎重に行う必要があり、熟練と集中力を必要とする作業であった。また、多量の培養容器の交換作業は時間がかかり、重労働な作業であった。このため、交換作業の効率化を図る必要があった。
【０００３】
一方、この交換作業を機械的に行う装置も案出されている（例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５参照。）。しかし、このような装置は規模が大きくなってコストが大きくなることから、導入し難いのが現状であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２１８９６７
【特許文献２】
特開平１０−２１０９６６
【特許文献３】
特開２００２−２６２８５６
【特許文献４】
特開２０００−０３２９７７
【特許文献５】
特開平０５−０６４５７６
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者は、このような課題の原因を究明してこのような課題を解決するべく、鋭意研究を重ねた結果、本発明に至ったのである。
【０００６】
すなわち、本発明は、培養液の交換作業の効率化を図れるとともにコンパクトに構成できる培養液交換器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の培養液交換器は、培養液の注入又は排出を行う開口部を有する培養容器が定置される容器定置手段と、注入パイプ及び排出パイプの先端側と該培養容器の開口部側とが対向するように該注入パイプ及び排出パイプが支持されるパイプ支持手段とを備え、該パイプ支持手段は、該支持された注入パイプ及び排出パイプがスライドして該開口部から該培養容器内へ挿入又は抜出させられるスライド手段を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の培養液交換器は、前記培養液交換器において、前記容器定置手段は、前記定置された培養容器の角度が調節される容器角度調節手段を有し、前記パイプ支持手段は、前記支持された注入パイプ及び排出パイプの角度が調節されるパイプ角度調節手段を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の培養液交換器は、前記培養液交換器において、前記パイプ支持手段は、前記注入パイプ及び排出パイプがパイプホルダを介して支持板に支持される構成であり、該パイプホルダが該支持板に対して着脱可能であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る培養液交換器の実施の形態について、図面に基づいて詳しく説明する。
【００１１】
図１において、符号１０は、本発明の培養液交換器である。この培養液交換器１０は、基台１１上に、培養液の注入又は排出を行う開口部１２を有する培養容器１４が定置される容器定置手段１６と、注入パイプ１８及び排出パイプ２０の先端側と培養容器１４の開口部１２側とが対向するように注入パイプ１８及び排出パイプ２０が支持されるパイプ支持手段２２とを備えて構成されている。パイプ支持手段２２は、支持された注入パイプ１８及び排出パイプ２０がその先端側へスライドして培養容器１４の開口部１２から培養容器１４内へ挿入させられるスライド手段２４を有している。なお、基台１１を支持する支持脚１３は基台に螺入されており、支持脚１３を回動させることにより、基台１１自体の水平方向に対する角度を調節できる。
【００１２】
容器定置手段１６は、培養容器１４が定置される定置板３６を備えている。この定置板３６は、図６に示すように、摘子３８と一体的に構成された螺子３９が螺入されたスライド壁４０を備え、摘子３８を回動させることによりスライド壁４０を幅方向（ｙ軸方向）にスライドさせてスライド壁４０によって培養容器１４を挟持することにより、培養容器１４の幅に対応して培養容器１４を位置決めできるように構成されている。
【００１３】
また、容器定置手段１６は、図１に示すように、定置された培養容器１４の角度θ１  が調節される容器角度調節手段２６を有している。この容器角度調節手段２６は、基台１１に固定された固定部材２８と、固定部材２８に対して回動可能な摘子３０と、摘子３０と一体的に構成された図示しない螺子が螺入されたスライド部材３２と、スライド部材３２及び定置板３６にピン結合されたリンク３４とを備え、摘子３０を回動させてスライド部材３２をスライドさせることによりリンク３４を回動移動させて、定置板３６を上下方向（ｘｚ平面方向）で且つピン３７のまわりに回動させるように構成されている。すなわち、容器角度調節手段２６は、基台１１及び固定部材２８から成る固定節、スライド可能なスライド部材３２、回動可能なリンク３４、及び回動可能な定置板３６の４個の節から構成される１自由度の４節連鎖機構であるため、スライド部材３２のスライド運動によって全ての部材の運動を最もコンパクトな構成によって制御できる。なお、本明細書においてピン結合とは、部材同志が回動可能な１自由度の連結を意味する。また、１自由度の連鎖機構とは、１個の節を運動させることにより他の節の運動を制御できる１自由度の限定連鎖を意味する。
【００１４】
パイプ支持手段２２は、図１に示すように、注入パイプ１８及び排出パイプ２０が支持される支持板４２と、基台１１に固定されるとともに支持板４２にピン結合された垂設部材４４と、基台１１に固定された固定部材４６と、固定部材４６に対して回動可能な摘子４８と、摘子４８と一体的に構成された螺子４９が螺入されたスライド部材５０と、スライド部材５０及び支持板４２にピン結合されたリンク５２とを備え、摘子４８を回動させてスライド部材５０をスライドさせることによりリンク５２を回動移動させて、支持板４２を上下方向（ｘｚ平面方向）で且つピン５４のまわりに回動させるように構成されている。これら固定部材４６、摘子４８、スライド部材５０、及びリンク５２によって、支持された培養液パイプ１８及び２０の角度θ２  を調節するパイプ角度調節手段５６が構成される。すなわち、パイプ角度調節手段５６は、基台１１及び固定部材４６から成る固定節、スライド可能なスライド部材５０、回動可能なリンク５２、及び回動可能な支持板４２の４個の節から構成される４節連鎖機構であるため、スライド部材５０のスライド運動によって全ての部材の運動を最もコンパクトな構成によって制御できる。なお、支持板４２には、培養容器１４側と注入パイプ１８及び排出パイプ２０側とに仕切る仕切板７０が設けられている。
【００１５】
ここで、容器定置手段１６の機構において、培養容器１４内の培養液が開口部１２から外へ漏れないように培養容器１４を傾斜させるためには、θ１  ＞０°である必要がある。一方で、θ１  が大きすぎると、注入パイプ１８及び排出パイプ２０をパイプ支持手段２２によって高い位置で支持する必要が生じ、装置全体が大掛かりなものとなるため、θ１  ＜４５°程度が好ましい。また、図７（ａ）に示すようにリンク３４の角度をθ１０とすると、容器角度調節手段２６が定置板３６の下部に収まる程度にコンパクトに構成するには、０°＜θ１０＜９０°であることが好ましい。なお、θ１０＜９０°ならば、図７（ｂ）に示すように、スライド部材３２を速度Ｖ１１でスライドさせた場合のリンク３４の速度の瞬間中心Ｏ３４は定置板３６上に位置する。次に、パイプ支持手段２２の機構においても、容器定置手段１６の機構と同様に、θ２  ＞０°である必要があり、θ２  ＜４５°程度が好ましい。また、リンク５２の角度をθ２０とすると、容器定置手段１６の機構と同様に、０°＜θ２０＜９０°であることが好ましい。また、リンク５２の速度の瞬間中心は、支持板４２上に位置する。
【００１６】
なお、容器定置手段１６の機構において、通常の螺子構造は時計まわりに回動させることにより螺入されていく構造であることを考慮すると、摘子３０を時計まわりに回動させれば、スライド部材３２は図７（ａ）の右方向（Ｖ１１の方向）へスライドする。一方、図７（ｂ）に示すように、スライド部材３２がＶ１１の方向にスライドすれば、定置板３６の上端はＶ１３の方向に回転する。なお、図７において、Ｖ１２はリンク３４の上端の回転速度である。これにより、摘子３０を時計まわりに回動させれば、スライド部材３２が図７（ａ）のＶ１１の方向にスライドして、定置板３６の上端は図７（ａ）のＶ１３の方向に上昇する。よって、摘子３０を時計まわりに回動させれば、定置板３６の上端は上昇し、摘子３０を反時計まわりに回動させれば、定置板３６の上端は下降することとなる。一方、パイプ支持手段２２の機構においては、摘子４８を反時計まわりに回動させれば支持板４２の上端は上昇し、摘子４８を時計まわりに回動させれば支持板４２の上端は下降することとなる。このため、例えば、正面側から右手で摘子４８を摘み、左手で摘子３０を摘んだ場合には、摘子４８及び３０を正面側から見て前転させれば定置板３６の上端及び支持板４２の上端は下降し、摘子４８及び３０を正面側から見て後転させれば、定置板３６の上端及び支持板４２の上端は上昇することとなる。よって、作業者は、定置板３６及び支持板４２の両者共に、正面側から見て前転させれば傾斜角度を小さくでき、後転させれば傾斜角度を大きくできるとの認識を持って、定置板３６及び支持板４２の傾斜角度の調節を行うことができる。また、摘子３０が基台１１の一端側に位置し、摘子４８が基台１１の他端側に位置するため、摘子３０又は４８を手で摘んで回動させることが容易である。
【００１７】
スライド手段２４は、注入パイプ１８及び排出パイプ２０を保持するパイプホルダ５８、パイプホルダ５８が着脱可能に固定されるスライド部材６２、及び、凹部６６に係合され得る爪部材６８を備えている。爪部材６８は、支持板４２の長手方向に延びるように支持板４２の側面に設けられた図１に示す溝６４に沿って、スライドする。爪部材６８に固定されたスライド部材６２は、支持板４２の長手方向に延びるように支持板４２の上面に設けられた図３に示す溝６０に沿って、爪部材６８とともにスライドする。長手爪部材６８を凹部６６に係合しておくことにより、爪部材６８と共にスライド可能な注入パイプ１８及び排出パイプ２０がスライドしないように固定できる。
【００１８】
次に、本発明の培養液交換器１０の作用について、以下に説明する。
【００１９】
まず、図１に示すように、注入パイプ１８及び排出パイプ２０をパイプホルダ５８を介してスライド部材６２に取り付けておき、注入パイプ１８は注入用ポンプに、排出パイプ２０は排出用ポンプに接続しておく。なお、培養容器１４から培養液を排出しやすいように、排出パイプ２０を注入パイプ１８よりも下側で、排出パイプ２０の先端が注入パイプ１８よりも突出するように支持するのが好ましい。次に、培養容器１４を定置板３６上に載置し、摘子３８を回動させてスライド壁４０を培養容器１４の幅方向にスライドさせ、スライド壁４０を培養容器１４に密着させながらスライド壁４０によって培養容器１４を挟持して、培養容器１４の位置決めを行う。
【００２０】
このようにして培養容器１４の位置決め作業が終了すると、爪部材６８を持ち上げて凹部６６から解除し、溝６４に沿って斜め下へスライドさせる。爪部材６８が斜め下へスライドさせられることにより、爪部材６８に固定されたスライド部材６２が支持板４２上の溝６０に沿って斜め下へスライドし、図４に示すように、注入パイプ１８及び排出パイプ２０の先端が仕切板７０を貫通して培養容器１４の開口部１２へ挿入される。注入パイプ１８及び排出パイプ２０は支持板４２に対して平行にスライドするため、注入パイプ１８及び排出パイプ２０の先端が開口部１２の周囲に接触することなくスムーズに挿入される。
【００２１】
注入パイプ１８及び排出パイプ２０が開口部１２へ挿入された状態で、排出用ポンプを作動させ、培養容器１４から排出液パイプ２０を介して培養液を排出する。次に、注入用ポンプを作動させ、培養容器１４から注入液パイプ１８を介して新たな培養液が注入される。新たな培養液の注入が終了すると、爪部材６８を斜め上へスライドさせることにより、注入パイプ１８及び排出パイプ２０が開口部１２から抜出され、培養液の交換作業が終了する。
【００２２】
ここで、培養容器１４の形状、開口部１２の位置、又は培養容器１４内の培養液の量等に対応して培養容器１４の角度θ１  を調節する必要のある場合は、摘子３０を回動させて調節する。また、開口部１２と注入パイプ１８及び排出パイプ２０との位置関係等に対応して注入パイプ１８及び排出パイプ２０の挿入角度を調節する必要のある場合は、摘子４８を回動させて角度θ２  を調節する。爪部材６８を溝６４に沿って斜め下へスライドさせる。注入パイプ１８及び排出パイプ２０の先端が開口部１２の周囲に接触することなくスムーズに挿入されるためには、例えば図１に示すように、開口部１２の中心付近が注入パイプ１８及び排出パイプ２０の延長線Ａ上に略位置するように角度θ１  及び角度θ２  を調節することが好ましい。また、培養液の排出作業後に培養容器１４の底に培養液が残らないように、排出パイプ２０の傾斜角度である角度θ２  を調節して排出パイプ２０の先端を培養容器１４の底面に位置させることが好ましい。
【００２３】
また、パイプホルダ５８はスライド部材６２に設けた図３に示す穴６３に嵌合されてスライド部材６２に螺子留めされているため、注入パイプ１８及び排出パイプ２０を滅菌処理する必要のある場合は、図５に示すように、注入パイプ１８及び排出パイプ２０が保持されたパイプホルダ５８をスライド部材６２から取り外し、注入パイプ１８及び排出パイプ２０を滅菌処理することができる。この場合、パイプホルダ５８を保持して取り外すことができるため、安全上好ましい。
【００２４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の培養液交換器は、その他の形態でも実施し得るものである。
【００２５】
例えば、培養液交換器１０において、図８に示すように、パイプ支持手段２２を基台１１に対して水平方向（ｘｙ平面方向）へ回動可能なターンテーブル８０上に設けても良い。この場合、注入パイプ１８及び排出パイプ２０を水平方向に回動させて、注入パイプ１８及び排出パイプ２０の開口部１２への水平方向における挿入角度を調節できる。
【００２６】
また、培養液交換器１０において、図９に示すように、爪部材６８の移動長さを読み取るための目盛り８２、定置板３６の傾斜角度を読み取るための目盛り８４、及び支持板４２の傾斜角度を読み取るための目盛り８６を備えても良い。この場合、爪部材６８の移動長さを読み取ることにより、注入パイプ１８及び排出パイプ２０の開口部１２へ挿入した長さを客観的に把握できる。また、異なる形状の培養容器１４毎に、定置板３６及び支持板４２の傾斜角度を記録しておくことにより、培養容器１４に最適な傾斜角度を瞬時に設定できる。
【００２７】
また、培養液交換器１０において、図１０に示すように、注入パイプ１８及び排出パイプ２０をスライド方向へ微動させることのできる微動調節手段９０を備えても良い。この微動調節手段９０は、スライド手段２４によってスライド部材６２とともにスライドする摺動台９２と、摺動台９２に螺入されるとともにスライド部材６２に連結された螺子９４とを備え、螺子９４を回動させることによりスライド部材６２を摺動台９２に沿って摺動させることができる。この場合、スライド手段２４によって排出パイプ２０の先端を培養容器１４の底付近まで移動させた後、螺子９４を回動させて排出パイプ２０の先端を培養容器１４の底面まで微動させることができる。これにより、注入パイプ１８及び排出パイプ２０を培養容器１４内へ挿入した時に排出パイプ２０の先端が培養容器１４の底面に衝撃を加えることがなく、排出パイプ２０の先端付近又は培養容器１４の破損を防止できる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、本発明は図示したものには限定されない。例えば、容器定置手段はスライド壁３６によって培養容器１２を挟持するものには限定されず、培養容器１２の位置決めを行えるものであれば良い。例えば、培養容器を帯状金具又はベルト等によって固定するものであっても良い。また、容器角度調節手段及びパイプ角度調節手段は、４節連鎖機構に限定されず、１自由度の限定連鎖機構であれば良い。また、培養液交換器１０の角度θ１  及び角度θ２  の調節作業において、パイプホルダ５８等に注入パイプ１８及び排出パイプ２０と平行な視準線を有する視準器を設けておき、注入パイプ１８及び排出パイプ２０の後端側から目視して視準線が開口部１２の略中央部に一致するように角度θ１  及び角度θ２  を調節しても良い。また、本発明は培養容器が定置された容器定置手段を固定しておいて注入パイプ及び排出パイプをスライドさせる構成には限定されず、注入パイプ及び排出パイプを固定しておいて培養容器をスライドさせることによって注入パイプ及び排出パイプを培養容器内へ挿入又は抜出させる構成であっても良い。
【００２９】
その他、本発明の技術的範囲には、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良，修正，変形を加えた態様も含まれる。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内で、いずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施しても良い。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の培養液交換器によれば、スライド手段によって注入パイプ及び排出パイプをスライドさせて培養容器の開口部へ挿入して培養液の交換作業を行うことができる。このため、手でピペットを保持して培養容器の開口部周辺に液が付着しないように慎重に交換作業を行うのと異なり、効率良く交換作業を行うことができる。また、容器定置手段、パイプ支持手段及びスライド手段から構成されるため、コンパクトに構成できる。
【００３１】
また、容器角度調節手段とパイプ角度調節手段とを備えた本発明の培養液交換器によれば、培養容器の形状等に応じて培養容器及び培養液パイプの角度を適宜変更することができる。また、容器角度調節手段とパイプ角度調節手段とにより、培養容器と注入パイプ及び排出パイプとの角度を別個独立に変更することができる。このため、培養容器の形状によって培養容器の方向と注入パイプ及び排出パイプの挿入方向とを異ならせる必要がある場合等に対応して、培養容器と注入パイプ及び排出パイプとの角度を適宜変更することができる。
【００３２】
また、パイプホルダが着脱可能である本発明の培養液交換器によれば、培養液パイプに触れずに注入パイプ及び排出パイプを取り外して滅菌処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の培養液交換器を示す側面図である。
【図２】図１の培養液交換器を示す平面図である。
【図３】図１の培養液交換器から注入パイプ及び排出パイプを取り外した状態を示す平面図である。
【図４】図１の培養液交換器において、注入パイプ及び排出パイプを培養容器に挿入した状態を示す側面図である。
【図５】図１の培養液交換器から注入パイプ及び排出パイプを取り外した状態を示す側面図である。
【図６】図１の培養液交換器を示す拡大正面断面図である。
【図７】図１の培養液交換器の作用を説明するための図であり、同図（ａ）は機構構成図であり、同図（ｂ）は速度のベクトル図である。
【図８】本発明の培養液交換器の他の実施形態を示す平面図である。
【図９】本発明の培養液交換器の更に他の実施形態を示す側面図である。
【図１０】本発明の培養液交換器の更に他の実施形態を示す拡大側面図である。
【符号の説明】
１０：培養液交換器
１１：基台
１２：開口部
１４：培養容器
１６：容器定置手段
１８：注入パイプ
２０：排出パイプ
２２：パイプ支持手段
２４：スライド手段
２６：容器角度調節手段
２８、４６：固定部材
３０、４８：摘子
３２、５０：スライド部材
３４、５２：リンク
３６：定置板
３９、４９：螺子
４２：支持板
５６：パイプ角度調節手段
５８：パイプホルダ
６２：スライド部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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