JP3051631B2

JP3051631B2 - 宇宙用液体容器

Info

Publication number: JP3051631B2
Application number: JP6003517A
Authority: JP
Inventors: 俊治長岡; 敬司村上; 俊昌落合; 成昭根岸
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-01-18
Filing date: 1994-01-18
Publication date: 2000-06-12
Anticipated expiration: 2015-06-12
Also published as: JPH07203943A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、微小重力下で実験等を
行う場合に使用され、気液を混合させることなく、容器
内への液体の注入、排出ができ、外部から容器内部の観
察ができ、さらに、容器容積を定量にできる宇宙用液体
容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、微小重力下で気液を混合させるこ
となく、液体を容器に注入、注出する場合は、容器内の
容積が変化するソフト容器を使用して、気液が混合しな
いようにしていた。即ち、宇宙用液体容器の１例として
の、図５に示す宇宙用細胞培養容器では、長円形の形成
されたフレーム０７により液体を貯留する空間０３を形
成し、フレーム０７の表面および裏面に、シリコン膜０
８を介して透明板０９を貼設して観察窓を形成し、これ
らの外面にポリカーボシートＡ０５およびポリカーボシ
ートＢ０６を張着け、フレーム０７に液体注入・注出口
０４を設けて形成していた。この様にすることにより、
微小重力下でフレーム０７とシリコン膜０８、透明板０
９とにより形成される空間０３内部と外部との液体の出
し、入れに伴う、液体中への気泡の混入は防止できる
が、空間０３が可撓性のシリコン膜０８に支持された透
明板０９等により形成されているために、空間０３内容
積が一定せず、定量的比較を必要とする実験が困難であ
った。

【０００３】また、ソフトバックと称する、柔軟性のあ
る材質の袋状のものを用いる場合もある。しかし、この
ソフトバックにおいても、液体の注入、注出に伴う気液
の混合を防止するため、材質に柔軟性のあるものを使用
して、その体積変化により液中へ気体が混合するのを防
止していたため、外部からの観察性が悪い上、内容積が
一定せず、微小重力下において、複数の容器を用い、環
境条件を同一にして行う実験等における定量的な比較が
困難であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、本発明は、
上記の従来装置が有する課題を解決すべく、安定した気
液界面を保ち、液体中への気体の混入を防止しながらの
液体を注入する必要のある空間内への液体の注入、又は
空間内から外部への液体の排出を可能にし、かつ空間内
部の観察性を良好にし、空間内容積が液体の注入、排出
で変らず、定量的な実験を可能にする宇宙用液体容器を
提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の宇宙
用液体容器は次の手段とした。（１）液体を貯留する空間を、濡れ性の良い、そして内
部に形成された空間に注入する液体の圧力で変形しない
素材からなり、薄い板材に形成された中板の中央部に液
体を貯留する空間を凹設した。（２）中板に形成され、液体を貯留する空間は鋭角な稜
を２つ具える略菱形形状のものにした。（３）液体を貯留する空間の鋭角な２つの稜に開口し、
空間内と外部とをそれぞれ連通する液体の注入・注出口
を中板内に穿設した。（４）液体を貯留する空間が形成された、中板の少なく
とも前面には、空間内に注入する液体の圧力で変形しな
い程度に固く、そして外部から空間内部の状況が透視で
きる透明な素材からなる天板を貼設した。

【０００６】

【作用】上記手段により、本発明の宇宙用液体容器は、
液体の注入・注出口から、断面積の変化を連続的で、緩
やかなものにした、液体を貯留する空間を中板に凹設し
たため、空間への液体の注入、又は注出時の空間内液面
の変動を緩やかにでき、液中への気泡の混入を防止でき
る。また、液体が接触する、液体を貯留する空間を形成
した中板、および天板は濡れ性の良い素材で形成され、
しかも、液体を貯留する空間を薄く形成しているため、
液体の注入又は注出時に液体中に気泡が巻き込まれるこ
とがなく、また液面を安定させることができる。これに
よって、宇宙用液体容器を、注入する液体で変形しない
程度に固い素材で形成したにも拘わらず、容器への液体
の出し、入れに伴う気液混合を防止でき、気液界面を安
定させて操作ができる。

【０００７】また、天板と空間に注入される液体の圧力
で変形しない程度に固い透明性の素材で形成したため、
液体を貯留する空間を薄くしたことと相まって空間内部
の観察性がきわめて良好になる。

【０００８】さらに、天板とともに液体を貯留する空間
を形成する中板を固い素材で形成したため、液体の注
入、注出に伴う、液体を貯留する空間の容積が変化せ
ず、注入、注出液体の定量化が達成でき、環境条件を同
一にして行う実験がきわめて容易に、しかも、正確に行
うことができる。

【０００９】

【実施例】本発明の宇宙用液体容器について実施例に基
づき説明する。図１、図２は本発明の宇宙用液体容器の
一実施例としての宇宙用細胞培養容器を示す図であっ
て、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の矢
視Ａ−Ａ正面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）の矢視Ｂ−Ｂ
側面図である。また、図２は図１の斜視図である。

【００１０】図において、１は濡れ性が良く、一定の剛
性強度を有するポリカーボを素材として、１０ｍｍ以下
の極薄の板材に形成された中板である。中板１の中央部
は、６０°程度の鋭角角度に形成した稜４が２つ形成さ
れた略菱形が板厚方向に打抜かれて、液体を貯留する空
間３が形成されるとともに、２つの稜４が形成された部
分に開口する注入・注出口５が板厚内を貫通して設けら
れている。２は、一定の剛性強度を有し、透明なプラス
チックを素材とする天板である。天板２は中板１の表面
および裏面にシリコン系のシールパッキン等を用いて液
密に貼付されて設けられている。また、図示省略したが
天板２と中板１とはネジ止めにより固着されている。

【００１１】なお、中板１、天板２の素材をそれぞれポ
リカーボ、プラスチックにした例を示したが、中板１に
は濡れ性が良く、一定の剛性強度を持つ金属、ガラス等
でも良く、また天板２には中板１の素材特性のものに、
透明性の限定を付加した素材のものでも良く、上記実施
例に限定されないものである。また剛性強度も空間に注
入、排出する液体の圧力で変形しない程度のものであれ
ば十分である。さらに、中板１の中央に板厚方向に貫通
して設けられた菱形の空間も、必ずしも貫通して設ける
必要はなく、中板１の表面側に、空間を機械加工等によ
り刻設したものでも良く、また、平面形状も菱形に限ら
れるものではなく、注入・注出口５から連続性を有し、
容積が中央部に向けて拡大するものであれば良い。

【００１２】このように構成された本実施例は、宇宙用
細胞培養容器として次のように使用される。まず、最初
に注入・注出口５から、ＭＥＭ培地（ＭｅｄｉｕｍＥ
ｓｓｅｎｔｉａｌＭｅｄｉｕｍ）等の培養液を空間３
内に注入する。この場合、中板１に形成された培養液を
貯留する空間３は、鋭角な稜４をもつ菱形で形成され、
しかも注入・注出口５が鋭角な稜４を形成した部分に開
口し、また空間３を形成する中板１が濡れ性の良い材料
であるので、図３（Ａ）に示されるように、培養液は空
間３を形成する壁に沿って空間３内に入り、注入に伴う
気体の液中への混入が防止できる。これは、図３（Ｂ）
に示す、空間３′を中板１′に長方形に形成し、長方形
の一辺に設けた注入・注出口５′から液体を注入した場
合の注入液の挙動を対比すれば明らかである。

【００１３】また、培養液を貯留する空間３の厚みを薄
くして、空間３の表面を覆う、天板２を濡れ性の良い材
料で形成したので、図４（Ａ）に示されるように、注入
された培養液は、天板２を濡らしながら空間３内に充填
され、注入に伴う気体の液中への混入が防止できる。こ
れは図４（Ｂ）に示す、天板１′を撥水性の素材で形成
した場合の、液体の注入に伴う気泡６の巻き込みが生じ
ているものと対比すればその違いは明らかである。

【００１４】次いで、培養する細胞を注入・注出口５か
ら注射器により空間３内に注入する。培養中の細胞は、
培地から栄養物を吸収して老廃物を出す。従って、培地
の栄養分が不足してくるとともに、老廃物が蓄積されて
くるので、ある一定期間を経過すると培地の交換が必要
となる。この場合、本実施例においては、液体を貯留す
る空間が、注入される液体圧により変形しない、固い素
材で形成された中空１と天板２で形成されているので、
培地の交換を定量化して行うことができるとともに、交
換作業を容易にできる。即ち、本実施例では、新しい培
地を一方の注入・注出口５から注入し、空間３内の古い
培地を他方の注入・注出口５から排出して、培地を交換
する。ここで、培養されている細胞は容器内壁に固養し
ており培地だけの交換が可能である。また、培地の注入
に際し、気液混合が起らないので、培地の交換がスムー
ズに進み、古い培地が残留することもない。尚、古い培
地が残留するとその部分だけ栄養分が不足し、細胞の増
殖や成長が止まって、細胞培養の定量的観測が困難とな
るが、本実施例ではそのようにはなりにくい。ある程度
細胞が成長した時点で、トリプシン等の酵素を、一方の
注入・注出口５から注入して、細胞を容器内壁からはが
し、他の注入・注出口５から回収することができる。こ
の様にして、本実施例によれば、定量的比較を必要とす
る実験がきわめて容易に、しかも正確に実施できる。

【００１５】また、細胞培養中の定量的計測・観察に際
しては、一方の天板１側に光源を設け、他方の天板１側
にカメラを設けることにより、画像解析を併用して計測
が行える。この場合も、液体を貯留する空間が固い素材
で形成された中板１で薄く形成されるとともに、観測窓
としての天板２が流体の充填により変形しないので、一
定厚みのサンプルを、歪みのない観測窓を通した画像が
取得できるので精密な観察が可能となる。

【００１６】

【発明の効果】上述したように、本発明の宇宙用液体容
器によれば、特許請求の範囲に示す構成により、次の効
果が得られる。

【００１７】（１）鋭角部に液体の注入・注出口を持
つ、略菱形の形状の液体を貯留する空間とすることによ
り、注入・注出口から断面積が連続的に拡げるようにな
り、気液界面を安定させた液体の注入、注出が可能とな
り、液体の注入、注出に伴う気液の混合が防止できる。
また、濡れ性の良い材料を使用し、厚みを極薄として流
体を貯留する空間を形成することで、更に気液界面を安
定させることができている。

【００１８】（２）固い透明の材質により天板を形成し
たので、流体を貯留する空間内部の観察性が良好とな
る。

【００１９】（３）容器全体を固い材質で構成している
ため、液体を貯留する空間容積が変化せず、定量的な実
験を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の宇宙用液体容器の実施例を示す図であ
って、図１（Ａ）は平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の
矢視Ａ−Ａ正面図、図１（Ｃ）は図１（Ａ）の矢視Ｂ−
Ｂ側断面図、

【図２】図１の実施例の斜視図、

【図３】液体を貯留する空間の、注入口付近の角度によ
る、注入液体の挙動を示す図で、図３（Ａ）は本発明の
実施例による注入液体の挙動図、図３（Ｂ）は長方形の
空間に注入される液体の挙動図、

【図４】天板の素材の濡れ性による注入液体の挙動を示
す図で、図４（Ａ）は本発明の実施例による注入液体の
挙動を示す図、図４（Ｂ）は撥水性の天板を使用したと
きの注入液体の挙動を示す図である。

【図５】従来の宇宙用液体容器の１例としての宇宙用細
胞培養容器を示す図で、図５（Ａ）は１部断面を示す平
面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の矢視Ｂ−Ｂ横断面図で
ある。

【符号の説明】

１中板２天板３（液体を貯留する）空間４稜５注入・注出口６気泡

フロントページの続き (72)発明者落合俊昌神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者根岸成昭神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号三菱重工業株式会社神戸造船所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C12M 1/00 - 1/34 B01L 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】微小重力空間で、液体を気液混合するこ
となく注入、排出するための宇宙用液体容器において、
濡れ性が良く液体注入で変形しない素材からなる薄い板
材の中央部が略菱形に凹設されて前記液体を貯留する空
間を形成した中板と、前記中板に穿設され前記空間に凹
設された菱形の鋭角な２つの稜部をそれぞれ外部に連通
する注入・注出口と、濡れ性が良く液体注入で変形しな
い素材で形成され前記中板の前面に貼設されて前記空間
の内部が透視できる天板とからなることを特徴とする宇
宙用液体容器。