特開 2024-114168 ディスポーザブルチップ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024114168

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】ディスポーザブルチップ

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/26 20060101AFI20240816BHJP

   C12M 1/33 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

C12M1/26

C12M1/33

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023019742

(22)【出願日】2023-02-13

(71)【出願人】

【識別番号】000004123

【氏名又は名称】ＪＦＥエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】明松 江梨

【テーマコード（参考）】

4B029

【Ｆターム（参考）】

4B029AA07

4B029AA15

4B029BB11

4B029CC01

4B029FA01

4B029GA08

4B029GB09

4B029GB10

(57)【要約】

【課題】細胞以外の液体を吸引するときには細胞の吸引を抑え、細胞塊を砕くときには容易に砕けるようにする。
【解決手段】ディスポーザブルチップは、中空の管部と、前記管部において液体が出入りする開口部から所定の間隔で配置されて前記開口部に対向し、前記開口部より面積が広い被支持部と、前記管部の外面と前記被支持部とを繋ぎ前記被支持部を支持する支持部と、を備える。上清を吸引するときには、細胞が吸引されるのを被支持部で防ぎ、再懸濁で細胞を砕くときには、開口部と被支持部との間で細胞塊を砕く。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空の管部と、
前記管部において液体が出入りする開口部から所定の間隔で配置されて前記開口部に対向し、前記開口部より面積が広い被支持部と、
前記管部の外面と前記被支持部とを繋ぎ前記被支持部を支持する支持部と、
を備えるディスポーザブルチップ。

【請求項2】

前記開口部から前記被支持部までの距離が１ｍｍ以上３ｍｍ以下である
請求項１に記載のディスポーザブルチップ。

【請求項3】

前記被支持部は、前記開口部から見て円形であり、被支持部の直径が前記開口部の外径の３倍以上１０倍以下である
請求項１に記載のディスポーザブルチップ。

【請求項4】

前記支持部の数が２以上である
請求項１に記載のディスポーザブルチップ。

【請求項5】

前記被支持部及び前記支持部はポリプロピレンで形成されている
請求項１に記載のディスポーザブルチップ。

【請求項6】

前記被支持部は無色透明である
請求項５に記載のディスポーザブルチップ。

【請求項7】

前記被支持部は、前記支持部に着脱可能である
請求項１に記載のディスポーザブルチップ。

【請求項8】

前記被支持部及び前記支持部はステンレスで形成されている
請求項１に記載のディスポーザブルチップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ディスポーザブルチップに関する。

【背景技術】

【0002】

細胞培養に関する作業においては、様々な作業過程の各要所において、容器内に獲得した細胞を誤って吸引除去してしまわないことや、小さいサイズの細胞塊あるいは単個細胞が均一に分散した細胞懸濁液を作製することが肝要である。これらの作業を、ピペットを用いて効率良く行うための発明として、例えば特許文献１－３に開示された発明がある。特許文献１に開示されたピペット用器具は、両端が開放された中空の柱状体の一方の端面にフィルターが設けられ、他方の端面側からピペットの先端が挿入される。この器具が先端に装着されたピペットでマイクロウェルの培養液を吸引するときには、培養液がフィルターを通してピペットに吸引されるが、マイクロウェルにある細胞は、フィルターを通過しないため、細胞をマイクロウェルに残すことができる。

【0003】

特許文献２に開示されたピペットチップは、ピペットチップが貫通する貫通孔と、液体が流通する複数の貫通孔とを有する板状部材を備えている。このピペットチップから液体を容器へ吐出すると、液面が上昇し、液体が板状部材の貫通孔を通って上面側へ到達する。この板状部材で貫通孔がある部分とない部分とで液体の流れが異なるため、液体の移動で速度の速い部分と遅い部分が生じ、速度が不均一であることから液体の撹拌が促進される。

【0004】

特許文献３に開示されたピペットチップは、本体部と、本体部の先端に配される直管部とを有し、直管部の内径が１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であり、直管部の長さが５ｍｍ以上１５ｍｍ以下となっている。この条件のピペットチップを用いて細胞懸濁液の吸引と吐出を行うことにより細胞懸濁液中の細胞塊を砕いた場合、細胞塊のバラつきが少なくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－１８５１２７号公報

【特許文献2】特開２０１５－１７５８３７号公報

【特許文献3】特許第６００４１４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の器具では、ピペットからの液体の流れがフィルターにより遮られるため、細胞塊を砕くのには不向きである。特許文献２、３のピペットチップでは、例えば、細胞培養液を遠心分離して上清を除去するときに、ピペッティングの操作で細胞塊も吸い上げてしまう虞がある。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、細胞以外の液体を吸引するときには細胞の吸引を抑え、細胞塊を砕くときには容易に砕けるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るディスポーザブルチップは、中空の管部と、前記管部において液体が出入りする開口部から所定の間隔で配置されて前記開口部に対向し、前記開口部より面積が広い被支持部と、前記管部の外面と前記被支持部とを繋ぎ前記被支持部を支持する支持部と、を備える。

【0009】

本発明に係るディスポーザブルチップは、前記開口部から前記被支持部までの距離が１ｍｍ以上３ｍｍ以下であってもよい。

【0010】

本発明に係るディスポーザブルチップにおいては、前記被支持部は、前記開口部から見て円形であり、被支持部の直径が前記開口部の外径の３倍以上１０倍以下であってもよい。

【0011】

本発明に係るディスポーザブルチップは、前記支持部の数が２以上であってもよい。

【0012】

本発明に係るディスポーザブルチップにおいては、前記被支持部及び前記支持部はポリプロピレンで形成されていてもよい。

【0013】

本発明に係るディスポーザブルチップは、前記被支持部は無色透明であってもよい。

【0014】

本発明に係るディスポーザブルチップにおいては、前記被支持部は、前記支持部に着脱可能であってもよい。

【0015】

本発明に係るディスポーザブルチップは、前記被支持部及び前記支持部はステンレスで形成されていてもよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、細胞以外の液体を吸引するときには細胞の吸引を抑え、細胞塊を砕くときには容易に砕くことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、実施形態に係るディスポーザブルチップの斜視図である。

【図2】図２は、ディスポーザブルチップで上清を吸引する様子を示す図である。

【図3】図３は、ディスポーザブルチップを用いて細胞塊を砕く様子を示す図である。

【図4】図４は、ディスポーザブルチップの変形例を示す図である。

【図5】図５は、ディスポーザブルチップの変形例を示す図である。

【図6】図６は、ディスポーザブルチップの変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

【0019】

［実施形態］
図１は、本発明の実施形態に係るディスポーザブルチップの斜視図である。ディスポーザブルチップ１は、所謂マイクロピペットのノズルに取り付けられる使い捨ての器具である。ディスポーザブルチップ１は、基部１０、テーパ部１１、被支持部２１、及び２つの支持部２２ａで構成されている。

【0020】

基部１０及びテーパ部１１は、例えばポリプロピレンなどの合成樹脂又はステンレスなどの金属で形成されている。基部１０及びテーパ部１１の組は、本発明に係る管部の一例である。基部１０は、中空円柱の形状である。基部１０の上端の開口部は、マイクロピペットのノズルが挿入される。基部１０の内径及び外径は、ディスポーザブルチップ１に挿入されるノズルの先端部に応じた径である。また、基部１０の内径は、上端からテーパ部１１まで一定の内径となっている。基部１０と一体のテーパ部１１は、基部１０に連なる部分であり、中空の円錐形状であって外径及び内径が基部１０側から下端に向かうにつれて小さくなっている。テーパ部１１は、下端に開口部を有し、この開口部から内部に液体が出入りする。テーパ部１１の先端の内径及び外径は、ディスポーザブルチップ１の液容量や、ディスポーザブルチップ１を用いて行う作業に応じた径である。

【0021】

被支持部２１は、円形平板の形状の底部２１ａと、底部２１ａの円周部から上方へ底部２１ａに所定の角度をなして連なる側壁部２１ｂとで構成されている。被支持部２１は、例えばポリプロピレンなどの合成樹脂又はステンレスなどの金属で形成されている。底部２１ａの直径は、基部１０の外形より大きいほうが好ましい。底部２１ａの上面は、テーパ部１１の開口部に対向し、テーパ部１１の下端から底部２１ａの上面までの間隔は、１ｍｍ以上３ｍｍ以下であるのが好ましい。1ｍｍ未満の場合は、ディスポーザブルチップ内の流路が狭くなりすぎ、大きな細胞塊がその流路を通過する際、細胞を傷める可能性があり、また、３ｍｍより大きい場合は、上清の吸引時に細胞塊の吸引抑制効果が著しく低下するため不適である。側壁部２１ｂは、上端の外径がテーパ部１１の下端の外径の３倍以上１０倍以下であるのが好ましい。３倍未満の場合は、上清の吸引時に細胞塊の吸引抑制効果が低く、また、１０倍より大きい場合は、被支持部２１が大きくなりすぎて、ディスポーザブルチップ１が装着されたマイクロピペットの操作性が低下するため不適である。ディスポーザブルチップ１が装着されたマイクロピペットの操作時において、被支持部２１の下部にある細胞塊の位置を視認しやすくするため、被支持部２１は、合成樹脂で形成されている場合、無色透明であるのが好ましい。

【0022】

支持部２２ａは、被支持部２１を支持する部材であり、例えば被支持部２１と同じ素材で形成されている。支持部２２ａの上端は、基部１０の外周面に固着されており、支持部２２ａの下端は、側壁部２１ｂの上端に固着されている。基部１０における支持部２２ａの固着位置は、例えば、径方向に沿って基部１０の中心を通る線と基部１０の外周面との交点の位置である。基部１０、テーパ部１１、底部２１ａ、及び側壁部２１ｂは、上方から見て中心が一致しているのが好ましい。

【0023】

ディスポーザブルチップ１が装着されたマイクロピペットを用いて行う作業としては、例えば、培養した細胞の一部を採取し、新たな別の培養容器に移す継代がある。作業者は、継代の作業においては、培地から回収された細胞を遠心チューブ１００に移して遠心分離し、遠心分離後に上清を吸引除去した後、遠心分離により固まっている細胞塊を砕き、砕かれて分離した細胞を新しい培養容器へ播種する。

【0024】

図２は、細胞Ｃが移された遠心チューブ１００で遠心分離の作業を行った後、ディスポーザブルチップで上清Ｌ１を吸引する様子を示す図である。図２（ａ）は、実施形態との比較のため、被支持部２１及び支持部２２ａを備えていない周知のディスポーザブルチップ２が装着されたマイクロピペットで上清Ｌ１を吸引する様子を示している。遠心分離を行うと、遠心チューブ１００の底に細胞塊ＣＭが形成される。上清Ｌ１にディスポーザブルチップ２を入れて吸引を行うと、上清Ｌ１が矢印の方向でディスポーザブルチップ２へ流れ、図２（ａ）に示すように上清Ｌ１と共に、細胞塊ＣＭから細胞Ｃを分離させて吸い上げる虞がある。

【0025】

図２（ｂ）は、実施形態に係るディスポーザブルチップ１が装着されたマイクロピペットで上清Ｌ１を吸引する様子を示している。上清Ｌ１にディスポーザブルチップ１を入れて吸引を行うと、テーパ部１１の下端と細胞塊ＣＭとの間に被支持部２１があるため、図２（ｂ）に示す矢印の方向の流れで上清Ｌ１がディスポーザブルチップ１に吸引される。上清Ｌ１がディスポーザブルチップ１に吸引されても、細胞塊ＣＭを形成する細胞Ｃのテーパ部１１下端への移動が被支持部２１により妨げられるため、上清Ｌ１と共に細胞Ｃがディスポーザブルチップ１に吸引されるのを抑えることができる。

【0026】

次に図３は、ディスポーザブルチップを用いて遠心チューブ１００内の細胞塊ＣＭを砕く様子を示す図である。図３（ａ）は、ディスポーザブルチップ２で細胞塊ＣＭを砕く様子を示している。細胞培養液を遠心分離した後、遠心チューブ１００の底部に沈殿した細胞塊ＣＭを砕く場合、マイクロピペットに装着されたディスポーザブルチップ２を、細胞を含む培養液Ｌ２に入れ、遠心チューブ１００とディスポーザブルチップ２との間で細胞を含む培養液Ｌ２の吸引及び吐出を１回以上行う。これにより、細胞を含む培養液Ｌ２の流れによって、図３（ａ）に示すように遠心チューブ１００の底にあった細胞塊ＣＭが砕かれ、小さな細胞塊ＣＭａとなる。細胞塊ＣＭが砕かれた後、マイクロピペットに装着されたディスポーザブルチップ１を図３（ｂ）に示すように細胞を含む培養液Ｌ２に入れ、遠心チューブ１００とディスポーザブルチップ１との間で細胞を含む培養液Ｌ２の吸引及び吐出を１回以上行う。遠心チューブ１００とディスポーザブルチップ１との間で細胞を含む培養液Ｌ２の吸引及び吐出を行うと、図３（ｂ）に示すように、細胞塊ＣＭａが図３（ｂ）に示す矢印の方向の流れで底部２１ａ上に移動する。ここで、細胞塊ＣＭａは、ディスポーザブルチップ１からの細胞を含む培養液Ｌ２の吸引と吐出の繰り返しにより、底部２１ａとテーパ部１１との間の狭い流路を通過して剪断力を受けるため、細胞塊ＣＭａをより細かく砕いてより小さいサイズとすることや、単個細胞として分散させることができる。

【0027】

また、ディスポーザブルチップ１、２の下端から吐出された液体の速度は、下端から遠くなるにつれて遅くなる。図３（ａ）でディスポーザブルチップ２から吐出されて細胞塊ＣＭに当たる細胞を含む培養液Ｌ２の速度をｖ１、細胞を含む培養液Ｌ２の密度をρ、ディスポーザブルチップ２から吐出された細胞を含む培養液Ｌ２の流量をＱ、吐出された細胞を含む培養液Ｌ２により細胞塊ＣＭに作用する力をＦ１とすると、Ｆ１＝ρ×Ｑ×ｖ１である。一方、図３（ｂ）でディスポーザブルチップ１から吐出されて底部２１ａに当たる細胞を含む培養液Ｌ２の速度をｖ２、細胞を含む培養液Ｌ２の密度をρ、ディスポーザブルチップ１から吐出された細胞を含む培養液Ｌ２の流量をＱ、吐出された細胞を含む培養液Ｌ２により底部２１ａに作用する力をＦ２とすると、Ｆ２＝ρ×Ｑ×ｖ２となる。

【0028】

テーパ部１１の下端から底部２１ａの上面までの距離は、ディスポーザブルチップ２の下端から遠心チューブ１００の内面の下端までの距離より近いため、テーパ部１１の下端から吐出されて底部２１ａに当たる液体の速度のｖ２は、ディスポーザブルチップ２の下端から吐出されて遠心チューブ１００の内面の下端に当たる液体の速度のｖ１より速くなる。Ｆ１の式とＦ２の式とで、密度のρと流量のＱは同じである場合、ｖ１とｖ２の速度の違いによりＦ２がＦ１より大きくなる。即ち、底部２１ａ上に移動した細胞塊ＣＭａには、Ｆ１より大きいＦ２の力が作用するため、細胞塊ＣＭａが崩れやすくなり、細胞塊ＣＭａをより細かく砕いてより小さいサイズとすることや、単個細胞として分散させることができる。

【0029】

以上説明したように本実施形態に係るディスポーザブルチップ１によれば、上清Ｌ１を吸引するときには上清Ｌ１と共に細胞が吸引されるのを抑えることができる。また、ディスポーザブルチップ１によれば、細胞塊ＣＭａを砕くときには、容易に細胞塊ＣＭａを砕くことができる。また、ディスポーザブルチップ１が金属で形成されている場合、作業中に加熱して減菌することもできる。

【0030】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態および以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。上述した各実施形態および各変形例の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態や変形例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【0031】

本発明においては、ディスポーザブルチップ１の形状は、上述した実施形態の形状に限定されるものではない。図４は、本発明の変形例に係るディスポーザブルチップの断面図である。なお、図４において、実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

【0032】

図４（ａ）に示すディスポーザブルチップ１Ａは、被支持部２１に替えて被支持部２１Ａを備えている点でディスポーザブルチップ１と相違する。被支持部２１Ａは、底部２１ａの上面に凸部２１ｃが形成されている。凸部２１ｃは、例えば半球の形状であるが、半球の形状に限定されるものではなく、多角錘の形状であってもよい。凸部２１ｃは、例えばテーパ部１１の下端の下方に設けられる。被支持部２１Ａによれば、凸部２１ｃの表面では、テーパ部１１から吐出される流体の速度が底部２１ａの上面より速いため、ディスポーザブルチップ１より強い力で細胞塊ＣＭａを砕くことができる。

【0033】

図４（ｂ）に示すディスポーザブルチップ１Ｂは、被支持部２１に替えて被支持部２１Ｂを備えている点でディスポーザブルチップ１と相違する。被支持部２１Ｂは、側壁部２１ｂに連なる側壁部２１ｄを有する。側壁部２１ｄは、側壁部２１ｂの上端から被支持部２１Ｂの中央側に所定の角度で傾斜している。被支持部２１Ｂでは、側壁部２１ｂより上に側壁部２１ｄが設けられているため、上清を吸引するときには、細胞Ｃがテーパ部１１と底部２１ａとの間に入るのを、被支持部２１より抑えることができる。

【0034】

図４（ｃ）に示すディスポーザブルチップ１Ｃは、被支持部２１に替えて被支持部２１Ｃを備えている点でディスポーザブルチップ１と相違する。被支持部２１Ｃは、側壁部２１ｂに替えて、底部２１ａの円周部から下方へ底部２１ａに所定の角度をなして連なる側壁部２１ｂｂを有する。側壁部２１ｂｂは、下方に向かって広がる形状であるため、上清を吸引するときには、細胞Ｃがテーパ部１１へ下方から入るのを抑えることができる。

【0035】

図４（ｄ）に示すディスポーザブルチップ１Ｄは、２つの支持部２２ａに替えて２つの支持部２２ｂを備えている点でディスポーザブルチップ１と相違する。支持部２２ｂは、例えば、上端がテーパ部１１の外周面に固着され、下端が底部２１ａの上面に固着されている。支持部２２ｂの長手方向は、基部１０の中心軸と同じ方向である。なお、支持部２２ｂの上端は、基部１０の外周面に固着されていてもよい。

【0036】

図４（ｅ）に示すディスポーザブルチップ１Ｅは、被支持部２１に替えて被支持部２１Ｅを備えている点でディスポーザブルチップ１と相違する。被支持部２１Ｅは、底部２１ａの上面に２つの結合部２１ｅを有する。結合部２１ｅは、支持部２２ｂの下端が嵌る凹部を有する。被支持部２１Ｅは、支持部２２ｂに着脱可能となっている。例えば、支持部２２ｂの下端に結合部２１ｅの凹部を嵌めることにより、被支持部２１Ｅが支持部２２ｂに取り付けられ、被支持部２１Ｅが支持部２２ｂにより支持される。また、底部２１ａに上方から力を加えることにより、支持部２２ｂの下端から被支持部２１Ｅを外すこともできる。底部２１ａを支持部２２ｂから外すために、例えば、ディスポーザブルチップをマイクロピペットから外すイジェクターの機構と同様の機構をマイクロピペットに採用してもよい。

【0037】

被支持部２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ｅを上方から見たときの形状は、円形に限定されるものではない。図５（ａ）は、本発明の変形例に係る被支持部２１Ｆを上方から見たときの図である。支持部２２ａ又は支持部２２ｂに支持される被支持部２１Ｆは、上方から見て六角形の形状の底部２１ａａと、上方から見て六角形の形状の側壁部２１ｂｃを有する。なお、底部２１ａａと側壁部２１ｂｃは、上方から見て六角形以外の多角形の形状であってもよい。また、底部２１ａａと側壁部２１ｂｃを上方から見たときの形状は、楕円形であってもよい。また、被支持部２１は、図５（ｂ）に示すように、側壁部２１ｂに切り欠き２１ｆが設けられた形状であってもよい。

【0038】

図６は、本発明の変形例に係るディスポーザブルチップ１Ｆの断面図である。ディスポーザブルチップ１Ｆは、テーパ部１１の下側に円管部１２を有している点でディスポーザブルチップ１と相違する。ディスポーザブルチップ１Ｆでは、基部１０、テーパ部１１、円管部１２が一体に形成されている。円管部１２は、中空円柱の形状であり、テーパ部１１の下部に連なっている。基部１０、テーパ部１１、円管部１２の組は、本発明に係る管部の一例である。

【0039】

上述した実施形態及び変形例では、２つの支持部２２ａ又は支持部２２ｂで被支持部を支持しているが、被支持部を支持する支持部の数は３以上であってもよい。

【0040】

これまで、ディスポーザブルチップ１、１Ａ～１Ｅがマイクロピペットに装着される例を説明したが、本発明に係るディスポーザブルチップは、マイクロピペットとは異なる器具に装着可能としてもよく、例えば、アスピレーターのノズル又はアスピレーターの金属製のニードルに装着してもよい。

【0041】

本発明は、ディスポーザブルチップに限定されるものではなく、例えばディスポーザブルピペットにおいて本発明に係るテーパ部、被支持部、及び支持部を設けるようにしてもよい。また、本発明に係るディスポーザブルチップと同じ構成を備えたディスポーザブルピペットは、電動ピペッターに装着されるものであってもよい。

【符号の説明】

【0042】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、２ ディスポーザブルチップ
１０ 基部
１１ テーパ部
１２ 円管部
２１ 被支持部
２１ａ、２１ａａ 底部
２１ｂ、２１ｄ、２１ｂｂ、２１ｂｃ 側壁部
２１ｆ 切り欠き
２２ａ、２２ｂ 支持部
２１ｃ 凸部
２１ｅ 結合部
１００ 遠心チューブ
Ｌ１ 上清
Ｌ２ 培養液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】