JP6727042B2 - ガス供給機能付き容器、細胞培養容器、運搬用容器、保存用容器、細胞培養方法、内容物運搬方法および内容物保存方法 - Google Patents
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Description
また、培養された細胞を運搬する際に細胞の状態を悪化させないために、細胞運搬容器に酸素、二酸化炭素、窒素等のガスを供給することがある(特許文献2)。
<1>容器本体と、前記容器本体内に収納されたガス供給体とを備え、前記ガス供給体が、下記ガス含有マテリアルを有する、ガス供給機能付き容器。
ガス含有マテリアル:ゲル化剤と液状媒体とを含む液状組成物、および前記ゲル化剤から形成された網目構造と液状媒体とを含むゲル状組成物のいずれか一方または両方からなる基材内に気泡状態のガスを包含したもの。
<2>前記容器本体が、前記容器本体の内部空間を、前記ガス供給体が収納されるガス供給室と、内容物が収納される内容物収納室とに分割するガス透過性の間仕切り部を有する、前記<1>のガス供給機能付き容器。
<3>前記間仕切り部が、前記内容物収納室側に面したガス透過膜を有する、前記<2>のガス供給機能付き容器。
<4>前記間仕切り部が、前記ガス透過膜を支持するガス透過性の支持層を有する、前記<3>のガス供給機能付き容器。
<5>前記ガスが、水素、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、メタン、エタン、プロパンおよびブタンからなる群から選ばれる少なくとも1種のガスを含む、前記<1>〜<4>のいずれかのガス供給機能付き容器。
<6>前記ガス含有マテリアル中のガスの含有量が、前記ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算で、6〜80体積%である、前記<1>〜<5>のいずれかのガス供給機能付き容器。
<7>前記ガス含有マテリアルに包含される気泡状態のガスの気泡径が、マイクロバブルサイズ以下である、前記<1>〜<6>のいずれかのガス供給機能付き容器。
<8>前記ゲル化剤が、ゼラチン、寒天、カラギーナン、ペクチン、グルコマンナン、プルラン、アルギン酸ナトリウム、およびカルボキシビニルポリマーまたはその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記<1>〜<7>のいずれかのガス供給機能付き容器。
<9>前記<1>〜<8>のいずれかのガス供給機能付き容器からなる、細胞培養容器。
<10>前記<1>〜<8>のいずれかのガス供給機能付き容器からなる、運搬用容器。
<11>前記<1>〜<8>のいずれかのガス供給機能付き容器からなる、保存用容器。
<12>前記<1>〜<8>のいずれかのガス供給機能付き容器を用いて細胞を培養する、細胞培養方法。
<13>前記<1>〜<8>のいずれかのガス供給機能付き容器を用いて内容物を運搬する、内容物運搬方法。
<14>前記<1>〜<8>のいずれかのガス供給機能付き容器を用いて内容物を保存する、内容物保存方法。
本発明の細胞培養容器、運搬用容器および保存用容器は、ガスを容器内に供給する機能を有しながら、構造が単純で、コンパクトであり、簡易に取り扱うことができ、かつ内容物を汚染または状態悪化させにくい。
本発明の細胞培養方法によれば、複雑かつ大型な装置を用意することなく、必要なガスを簡易に供給しつつ細胞を培養でき、かつ細胞を汚染または状態悪化させにくい。
本発明の内容物運搬方法によれば、複雑かつ大型な装置を用意することなく、必要なガスを簡易に供給しつつ内容物を運搬でき、かつ内容物を汚染または状態悪化させにくい。
本発明の内容物保存方法によれば、複雑かつ大型な装置を用意することなく、必要なガスを簡易に供給しつつ内容物を保存でき、かつ内容物を汚染または状態悪化させにくい。
「ゲル」とは、水素結合等によるゲル化剤の物理的凝集または共有結合等によるゲル化剤の架橋によって形成された網目構造に液状媒体が保持されたものをいう。
「物理ゲル」とは、水素結合等によるゲル化剤の物理的凝集によって形成された網目構造に液状媒体が保持されたものをいう。
「化学ゲル」とは、共有結合等によるゲル化剤の架橋によって形成された網目構造に液状媒体が保持されたものをいう。
「ゲル化」とは、ゲル化剤と液状媒体とを含む液状組成物がゲル化剤から形成された網目構造と液状媒体とを含むゲル状組成物に変化することをいう。
「ゲル融解」とは、ゲル化剤から形成された網目構造と液状媒体とを含むゲル状組成物がゲル化剤と液状媒体とを含む液状組成物に変化することをいう。
「ゲル化剤」とは、水素結合等による物理的凝集または共有結合等による架橋によって液状媒体を保持できる網目構造を形成し得る化合物をいう。
「マイクロバブルサイズ以下の気泡」とは、直径がミクロンオーダー以下の気泡をいう。該気泡は、直径がナノオーダーの気泡を含んでいてもよい。
「基材に対するガスの飽和溶解度」とは、基材をすべて液状組成物としたときの該液状組成物に対するガスの大気圧下での飽和溶解度をいう。なお、飽和溶解度を規定する「ガスの溶解」は、ヘンリーの法則が成立し、ガスが圧力に応じて分子状で溶解している状態である。
ガス含有マテリアル中のガスの含有量(ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算)は、大気圧、10℃の条件下でガス含有マテリアルから採取したサンプルを秤量し、サンプルを70℃に加熱してサンプルに含まれるガスを気相に放出させ、気相中のガスをガスクロマトグラフィー(GC)によって定量し、ガス含有マテリアルの所定質量(100g)あたりから放出されたガスの体積(cm3)の割合を算出することによって求められる。ただし、二酸化炭素および炭化水素については、後述する実施例の記載の方法によって求める。
ゲル化温度は、次のようにして求める。50mLのガラス製スクリュー瓶に、該スクリュー瓶の容量の約半分の液状組成物を入れて密栓したものを恒温水槽に浸し、75℃まで加温した後、恒温水槽を徐々に降温し、スクリュー瓶を45°および90°傾けても液状組成物が流動しなくなったときの温度をゲル化温度とする。
図1〜図5における寸法比は、説明の便宜上、実際のものとは異なったものも含む。また、図2〜図5においては、図1と同じ構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図1は、本発明のガス供給機能付き容器の一例を示す断面図である。
ガス供給機能付き容器1は、内部空間をガス供給体50が収納されるガス供給室102と内容物200が収納される内容物収納室104とに分割するガス透過性の間仕切り部12を有する容器本体10と;容器本体10のガス供給室102内に収納されたガス供給体50とを備える。
図2は、容器本体10を分解した様子を示す断面図である。
容器本体10は、蓋体20と;蓋体20が螺合によって取り付けられる上容器30と;上容器30が螺合によって取り付けられる下容器40とを有する。
ガス供給体50および内容物200を目視確認する必要がある場合、容器本体10の材料としては、樹脂またはガラスが好ましく、容器本体10を製造しやすい点から、樹脂がより好ましい。樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。
一方、容器強度が必要な場合や容器本体10からのガス透過ロスを低減したい場合、容器本体10の材料としては、ステンレス、アルミニウムおよびその合金等が好ましく、軽量で加工しやすい点から、アルミニウム、ジュラルミン等がより好ましい。
ガス供給体50は、後述するガス含有マテリアルを有する。ガス供給体50は、ガス含有マテリアルを収納したマテリアル用容器(シャーレ、ビン、ガス透過性フィルム、またはガス通気口のような穴付き加工した金属シートもしくは樹脂シートからなる袋体等)をさらに有していてもよい。また、ガス供給体50は、ガス含有マテリアルを担持した担体をさらに有していてもよい。
ガス含有マテリアルは、後述する液状組成物および後述するゲル状組成物のいずれか一方または両方からなる基材(ベースマテリアル)内に気泡状態のガスを包含したものである。
ガス含有マテリアル中のガスの含有量は、後述するガス含有マテリアルの製造方法によればガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算で、6〜80体積%の広い範囲とすることが可能となる。ガスの含有量が前記範囲の下限値以上であれば、例えば、水に対する水素ガスの飽和溶解度が1.6ppm(1.7体積%)であることから、基材に対するガスの飽和溶解度をはるかに超える量のガスを保持していることになり、多量のガスを放出できる。ガスの含有量が前記範囲の上限値を超えることは物理的に難しく、得られるガス含有マテリアルの強度低下が懸念されるため好ましくない。
ガス含有マテリアルに含まれ、ガス含有マテリアルから放出されるガスは、細胞培養、医療、食品、化粧品等の分野で有用な機能を発現できるガスであればよく、特に限定されない。
水素は、潜在的に有する還元性、抗酸化性を利用した食品、化粧品、医療等の分野で利用されている。また、水素は、細胞培養において細胞の増殖能の発現や、細胞の各種機能の発現が期待できる。
酸素は、細胞培養、医療、健康医療機器等の分野で利用されている。
窒素、アルゴン、ヘリウムについては、その性質が不活性ガスであることから、酸化防止が求められる細胞培養、食品、化粧品等の分野での利用が考えられる。
二酸化炭素は、細胞培養、食品、化粧品等の分野で利用されている。
ガス含有マテリアルの基材(ベースマテリアル)は、後述する液状組成物および後述するゲル状組成物のいずれか一方または両方からなるものである。
基材は、気泡状態のガスを多く包含できる点、および気泡状態のガスを長時間保持できることによって、ガスを長時間放出できる点から、ゲル状組成物を含むものが好ましく、ゲル状組成物のみからなるものがより好ましい。
液状組成物は、ゲル化剤と液状媒体とを含む。
ゲル状組成物は、液状組成物がゲル化したものであり、ゲル化剤から形成された網目構造と液状媒体とを含む。
液状組成物およびゲル状組成物(以下、これらをまとめて単に「組成物」とも記す。)は、本発明の効果を損なわない範囲において、必要に応じて充填材、添加剤を含んでいてもよい。
以下、組成物(X)および組成物(Y)のそれぞれについて説明する。
組成物(X)における液状組成物(X1)としては、冷却によるゲル化剤の物理的凝集によって液状媒体を保持できる網目構造を形成し得る組成物が挙げられる。
組成物(X)におけるゲル状組成物(X2)としては、ゲル化剤の物理的凝集によって形成された網目構造に液状媒体が保持された、いわゆる物理ゲルが挙げられる。物理ゲルであるゲル状組成物(X2)においては、網目構造がゲル化剤の物理的凝集によって形成されているため、加熱によって網目構造が解消されやすい。そのため、ゲル状組成物(X2)は加熱によって元の液状組成物(X1)に戻り得る。
このように、組成物(X)は、冷却によって液状組成物(X1)からゲル状組成物(X2)に、かつ加熱によってゲル状組成物(X2)から液状組成物(X1)に可逆的に変化し得る。
ゲル状組成物(X2)は、加熱によってゲル状組成物(X2)から液状組成物(X1)に変化するゲル融解温度を有する。
液状組成物(X1)のゲル化温度は、0.5〜65℃が好ましく、10〜60℃がより好ましい。
ゲル化温度が、前記範囲内であれば、ガス供給機能付き容器1の通常の使用温度領域において、組成物(X)をゲル状組成物(X2)の状態に維持しやすい。そのため、組成物(X)からなる基材が気泡状態のガスを多く包含できる。また、基材が気泡状態のガスを長時間保持できることによって、ガスを長時間放出できる。
ゲル化剤としては、ゼラチン、寒天、カラギーナン、ペクチン、グルコマンナン、プルランおよびアルギン酸ナトリウムからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
組成物(Y)における液状組成物(Y1)としては、ゲル化剤の架橋によって液状媒体を保持できる網目構造を形成し得る組成物が挙げられる。
組成物(Y)におけるゲル状組成物(Y2)としては、ゲル化剤の架橋によって形成された網目構造に液状媒体が保持された、いわゆる化学ゲルが挙げられる。化学ゲルであるゲル状組成物(Y2)においては、網目構造がゲル化剤の架橋によって形成されているため、網目構造が解消されにくい。そのため、ゲル状組成物(Y2)は加熱等によって元の液状組成物(Y1)に変化しない。
このように、組成物(Y)は、ゲル化剤の化学反応によって液状組成物(Y1)からゲル状組成物(Y2)に変化し得るが、ゲル状組成物(Y2)から液状組成物(Y1)に変化できない。
ゲル化剤としては、中和、濃度調整等の簡単な操作でゲル化をコントロールしやすい点から、カルボキシビニルポリマーまたはその誘導体が好ましい。
組成物に添加できる添加剤としては、ガス供給機能付き容器1を細胞培養、医療、食品、化粧品等の分野に利用する場合に、その効能の相乗効果の発現または新たな効能付与の目的で、組成物に含まれる各成分と併用できる成分であれば、公知の添加剤のいずれも用いることができる。
殺菌剤:次亜塩素酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、高度サラシ粉等。
乳化剤:グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ステアリロイル乳酸カルシウム、ソルビタン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル等。
増粘安定剤:アルギン酸ナトリウム、アルギン酸プロピレングリコールエステル、プロポキシメチルセルロースナトリウム、プロポキシメチルセルロースカルシウム、デンプングリコール酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、天然物系多糖類等。
保水乳化安定剤:コンドロイチン硫酸ナトリウム等。
結着剤、品質改質剤:ポリリン酸カリウム、ポリリン酸ナトリウム、メタリン酸カリウム、メタリン酸ナトリウム等。
粘着防止剤:D−マンニトール等。
保存料:安息香酸、安息香酸塩、ソルビン酸、ソルビン酸塩、パラオキシ安息香酸エステル類、デヒドロキシ酢酸ナトリウム、プロピオン酸、プロピオン酸塩、白子蛋白、ポリリジン、ペクチン分解物等。
酸化防止剤:エリソルビン酸、エリソルビン酸塩、クエン酸イソプロピル、ジブチルヒドロキシトルエン、dl−αトコフェロール、ノルジヒドログアヤレチック酸、ブチルヒドロキシアニソール、没食子酸プロピル等。
強化剤:ビタミン類等。
その他:アミノ酸誘導体類、核酸類、脂質類、抗酸化剤類、抗糖化剤類、油脂、界面活性剤等。
添加剤は、所望とする効能によって、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
組成物(X)からなる基材内に気泡状態のガスを包含したガス含有マテリアルを例にとり、ガス含有マテリアルの製造方法について説明する。
ガス含有マテリアルは、例えば、下記の工程(1)〜工程(3)を有する方法によって製造できる。
工程(1):液状組成物(X1)をゲル化温度よりも高い温度で保持しながら、液状組成物(X1)にガスを供給することによって、気泡状態のガスを包含した液状組成物(X1)を得る工程。
工程(2):気泡状態のガスを包含した液状組成物(X1)を充填容器に充填し、密閉する工程。
工程(3):充填容器内にて、気泡状態のガスを包含した液状組成物(X1)を、ゲル化温度以下に冷却してゲル化させることによって、ゲル状組成物(X2)からなる基材内に気泡状態のガスを包含したガス含有マテリアルを得る工程。
通常、ガスは、液状組成物(X1)の粘度が低いほど液状組成物(X1)中を移動しやすく、微細気泡として分散しやすい。しかし、ガスが液状組成物(X1)中を移動しやすいということは、液状組成物(X1)中に留まりにくく、気相中へ揮散する可能性も高いといえる。逆に、液状組成物(X1)の粘度が高いとガスが分散しにくく、微細気泡の形成には好ましくない。無論、液状組成物(X1)がゲル化したゲル状組成物(X2)には、ガスの分散は実質的に不可能となる。
工程(1)〜工程(3)を有する方法によれば、液状組成物(X1)中にガスを微細気泡として高濃度に均一分散させた後、速やかに液状組成物(X1)を冷却してゲル化させることによって、ゲル状組成物(X2)からなる基材内に気泡状態のガスを高濃度に包含させることができる。
液状組成物(X1)は、例えば、溶解槽に常温で液状媒体を仕込み、撹拌下でゲル化剤を仕込んだ後、ゲル化剤が溶解できる温度まで昇温して液状媒体に溶解させることによって調製できる。
液状組成物(X1)をゲル化温度よりも高い温度で保持しながら、液状組成物(X1)にガスを供給することによって、気泡状態のガスを包含した液状組成物(X1)を得る。
一方、ガス供給時の液状組成物(X1)の温度については、前記した液状組成物(X1)の粘度範囲が達成できる温度であればよく、適時選択すればよい。
撹拌方法としては、撹拌機を用いる方法、ラインミキサを用いる方法等が挙げられる。
振とう方法としては、振とう機を用いる方法等が挙げられる。
撹拌機を備えた装置としては、液中の気体分散に適したタービン翼、フルゾーン翼等の撹拌翼を備えた釜、槽等の容器が挙げられる。
ラインミキサとしては、公知のターボミキサ、スタティックミキサ、エゼクタ等の気液の微細混合に適した装置が挙げられる。
振とう機に液状組成物(X1)を振とう機容積の約1/2容量ほど仕込む。振とう機の気相部をガスで置換するために、振とう機の気相容積の1〜5倍量のガスを、液状組成物(X1)中にバブリングまたは気相中に導入した後、蓋をして密閉する。密閉された振とう機を気相中のガスが液状組成物(X1)中に微細分散するまで振とうする。
気泡状態のガスを包含した液状組成物(X1)を充填容器に充填し、密閉する。
気泡状態のガスの気相中への揮散ロスを抑制するために、充填および密閉はできる限り速やかに行うことが好ましい。
一方、充填時の液状組成物(X1)の温度については、前記した液状組成物(X1)の粘度範囲が達成できる温度であればよく、適時選択すればよい。通常は、液状組成物(X1)のゲル化温度よりも5〜20℃高い温度が、前述の粘度範囲を達成できる温度範囲と受け止めて構わない。
密封方法としては、充填容器の種類にもよるが、例えば、ヒートシール、内蓋付きの蓋による密封等の公知のシール方法が挙げられる。
充填容器内にて、気泡状態のガスを包含した液状組成物(X1)を、ゲル化温度以下に冷却してゲル化させることによって、ゲル状組成物(X2)からなる基材内に気泡状態のガスを包含したガス含有マテリアルを得る。
ガス供給機能付き容器1の内容物収納室104に収納される内容物200は、ガス供給機能付き容器1の用途によって異なる。
細胞培養容器および運搬用容器の場合、内容物200としては、細胞、臓器、培地(培養液等)、これらの組み合わせ等が挙げられる。
保存用容器の場合、内容物200としては細胞培養容器および運搬用容器の内容物の他に、食品、化粧品等が挙げられる。
ガス供給体50が収納された下容器40に上容器30と取り付け、内容物200が収納された上容器30に蓋体20を取り付けることによって、間仕切り部12によって内部空間がガス供給室102と内容物収納室104とに分割された容器本体10と、容器本体10のガス供給室102内に収納されたガス供給体50とを備えるガス供給機能付き容器1が得られる。
1.以上説明したガス供給機能付き容器1にあっては、容器本体10と、容器本体10内に収納されたガス供給体50とを備え、ガス供給体50がガス含有マテリアルを有するため、ガスを供給するための高圧ガスボンベ等を別途用意する必要がない。そのため、構造が単純で、コンパクトであり、かつ簡易に取り扱うことができる。また、ガス含有マテリアルは、気泡状態のガスを物理的に保持したものであるため、従来の化学反応を利用した雰囲気調整剤とは異なり、ガスを放出する際に熱や副生物が発生しない。そのため、熱や副生物によって内容物を汚染または状態悪化させることがない。
2.また、容器本体10が、容器本体10の内部空間を、ガス供給体50が収納されるガス供給室102と、内容物200が収納される内容物収納室104とに分割するガス透過性の間仕切り部12を有するため、ガス供給体50と内容物200が接触することがなく、ガス供給体50に含まれるガス以外の成分が内容物200に移行しにくい。
3.また、間仕切り部12が、内容物収納室104側に面したガス透過膜14を有するため、ガス供給体50から放出されたガスが、ガス透過膜14を透過した後、ガス透過膜14に接する内容物200に強制的に通過させられることになるため、ガスを確実に内容物200に供給できる。
4.また、間仕切り部12が、ガス透過膜14を支持するガス透過性の支持層16を有するため、ガス透過膜14とともに内容物200を確実に支持できる。
本発明のガス供給機能付き容器は、容器本体と、容器本体内に収納されたガス供給体とを備え、ガス供給体が特定のガス含有マテリアルを有するものであればよく、図1のガス供給機能付き容器1に限定されない。
ガス供給機能付き容器2は、容器本体60と;容器本体60内に収納されたガス供給体50と;容器本体60内に収納された内容物用容器70とを備える。
容器本体60は、蓋体20と;蓋体20が螺合によって取り付けられる有底円筒状の主容器62とを有する。主容器62の外周壁の上部には、蓋体20のめねじ部28と螺合するおねじ部66が設けられている。
内容物用容器70は、内容物200を収納する有底円筒状の主容器72と;主容器72の開口端を封止する隔離膜74とを有する。
隔離膜74は、ガスを透過し、内容物200を透過しない膜である。隔離膜74としては、紙、不織布、マイクロポーラスフィルム、微多孔膜、開孔樹脂フィルム等が挙げられる。
ガス供給機能付き容器3は、袋体からなる容器本体80と;容器本体80内に収納されたガス供給体50と;容器本体80内に収納された内容物用容器70とを備える。
容器本体80は、重ねられた2枚のフィルムの四方をヒートシールして作製された袋体である。フィルムとしては、ガス透過性が低いものが好ましい。
ガス供給機能付き容器4は、内容物200が収納された、袋体からなる容器本体80と;容器本体80内に収納され、その上に内容物200が載置されたガス供給体50とを備える。
容器本体80は、重ねられた2枚のフィルムの四方をヒートシールして作製された袋体である。フィルムとしては、ガス透過性が低いものが好ましい。
ガス供給体50は、ガス含有マテリアル52と、ガス含有マテリアル52の表面を覆うガス透過膜54とを有する。
ガス供給機能付き容器4は、内容物200が容器本体80内に残留した酸素によって劣化することを防止する点から、容器本体80をヒートシールして密閉する前に、図6に示すように容器本体80内をあらかじめ吸引脱気して、空間部を極力少なくすることが好ましい。
本発明のガス供給機能付き容器は、細胞培養容器、運搬用容器、保存用容器等として用いることができる。
細胞培養容器としては、図1のガス供給機能付き容器1のような、間仕切り部にガス透過膜を有するものが好適である。
ガス供給機能付き容器1は、間仕切り部12が、内容物収納室104側に面したガス透過膜14を有するため、ガス供給体50から放出されたガスが、ガス透過膜14を透過した後、ガス透過膜14に接する内容物200に強制的に通過させられることになるため、ガスを確実に内容物200に供給できる。そのため、細胞を効率よく培養できる。
運搬用容器または保存用容器としては、ガス供給機能付き容器1、ガス供給機能付き容器2、ガス供給機能付き容器3、ガス供給機能付き容器4等の本発明のガス供給機能付き容器のいずれも好適に用いることができる。
本発明のガス供給機能付き容器を用いた細胞の培養については、公知の細胞培養容器を本発明の細胞培養容器に変更する以外は、公知の方法と同様に実施できる。
ガス供給機能付き容器1を用いて細胞を培養する際には、蓋体20と上容器30との螺合を緩くしておく、または蓋体20を取り外すことにより、内容物収納室104のガスを外部に放出できるようにすることが好ましい。内容物収納室104のガスを外部に放出できるようにすることによって、ガス供給体50から絶えずガスが発生しているガス供給室102の圧力Pと、内容物収納室104の圧力P’とがP>P’の関係となる。そのため、ガス供給体50から放出されたガスがガス透過膜14を透過しやすくなり、ガスをより確実に内容物200に供給できる。
本発明のガス供給機能付き容器を用いた内容物の運搬または保存については、雰囲気調整剤を、本発明における特定のガス供給体に変更する以外は、公知の方法と同様に実施できる。なお、内容物が容器本体内に残留した酸素によって劣化することを防止するために、容器本体を密閉する前に容器本体内を窒素等の不活性ガスで置換してもよい。
実施例における各物性の測定方法を以下に示す。
ゲル化温度は、次のようにして求めた。
50mLのガラス製スクリュー瓶に、該スクリュー瓶の容量の約半分の液状組成物(X1)を入れて密栓したものを恒温水槽に浸し、75℃まで加温した後、恒温水槽を徐々に降温し、スクリュー瓶を45°および90°傾けても液状組成物が流動しなくなったときの温度をゲル化温度とした。温度測定は、スクリュー瓶の外壁に標準水銀温度計を添えて行った。
粘度は、E型粘度計(東機産業社製、低粘度用:RE−105L、高粘度用:RE−215U)を用いて測定した。
ガス含有マテリアルを鋭利なナイフで切断した。マイクロスコープ(キーエンス社製、デジタルマイクロスコープ VHX−900F)を用いて断面を観察することにより気泡の分散状態を観察した。
大気圧、10℃の条件下でガス含有マテリアルから採取したサンプルを、ガスクロマトグラフ分析(以下、GC分析と記す。)で用いるヘッドスペースGC分析用サンプル瓶に精秤して密閉した。サンプル瓶を70℃の恒温水槽に入れ、サンプルが気泡を包含しない液状組成物(X1)になるまで加温し、気相中に水素ガスを放出させた。サンプル瓶内の気相ガスを採取して、GC分析(TCD検出器)にて水素ガスを定量し、ガス含有マテリアル中の水素ガスの含有量(ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算)を算出した。
「ガス含有マテリアル中の水素ガスの含有量」の測定方法と同様の方法で、ガス含有マテリアル中の各種ガスの含有量(ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算)を算出した。
GC分析のTCD検出器をFID検出器に変更して、「ガス含有マテリアル中の水素ガスの含有量」の測定方法と同様の方法で、ガス含有マテリアル中のプロパンガスの含有量(ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算)を算出した。
大気圧、10℃の条件下でガス含有マテリアルから採取したサンプルを、全有機炭素分析(以下、TOC分析と記す。)で用いるヘッドスペースTOC分析用サンプル瓶に精秤して密閉した。サンプル瓶を70℃の恒温水槽に入れ、サンプルが気泡を包含しない液状組成物(X1)になるまで加温し、気相中に二酸化炭素ガスを放出させた。サンプル瓶内の気相ガスを採取して、TOC分析にて気相に放出された二酸化炭素ガスを定量した。一方、70℃で加温した後に液状組成物(X1)中に残存している二酸化炭素ガスを定量するために、気相ガスを採取した後のサンプル瓶に0.1規定の水酸化カリウム水溶液を添加して塩基性にした後、サンプル瓶を振って瓶中の二酸化炭素の全量をアルカリ塩として液中に溶解させた。この溶解液をTOC分析することにより、液状組成物(X1)中の二酸化炭素総量を求めて、ガス含有マテリアル中の二酸化炭素ガスの含有量(ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算)を算出した。
大気圧、10℃の条件下で前述の各種ガス含有マテリアルから採取したサンプルを、GC分析で用いるヘッドスペースGC分析用サンプル瓶(21.75mL)に0.8〜1.5gの範囲で精秤して密閉した。このサンプル瓶を25℃恒温機中に静置して、時間経過毎にサンプル瓶内の気相ガスを採取して、GC分析にて25℃におけるガス含有マテリアル中から気相中に放出されたガス量を定量し、ガス含有マテリアル作製時のガス含有量から減算することでガス含有マテリアル中の各種ガスの含有量(ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算)の時間変化を求めた。
<ガス含有マテリアルの製造>
(液状組成物(X1)の調製)
1Lの樹脂製蓋付容器に、魚鱗由来のゼラチン粉および上水(北九州市水道局)を、ゼラチン濃度が35質量%になるように入れ、室温下で放置してゼラチンを膨潤させた。容器を70℃の温水バス中に浸してゼラチンを溶解させて、液状組成物(X1)(ゼラチン水溶液)を調製した。
液状組成物(X1)のゲル化温度は、26℃であった。
1Lのポリ容器に、液状組成物(X1)(ゼラチン水溶液)を500g仕込み、70℃恒温水槽中に浸し、昇温して保持した。ポリ容器の底部に水素ガスを100mL/分で約15分間、バブリングした。ポリ容器に密栓をして恒温水槽より取り出して、速やかに手振りにより振とうを内温が30〜35℃になるまで継続することで気泡状態の水素ガスを包含した液状組成物(X1)を得た。
気泡状態の水素ガスを包含した液状組成物(X1)を、内温が30〜35℃でアルミ製パウチに気相空間がないように直ちに充填し、密閉した。
気泡状態の水素ガスを包含した液状組成物(X1)が充填されたアルミ製パウチを直ちに5℃の水中に浸漬して、液状組成物(X1)を冷却してゲル化させて、ゲル状組成物(X2)からなる基材内に気泡状態の水素ガスを包含したガス含有マテリアルを得た。
水素ガスを供給する前の液状組成物(X1)(ゼラチン水溶液)およびガス含有マテリアルの10℃での外観写真を図7に示す。水素ガスを供給する前は透明であるが、微細なガスが分散したガス含有マテリアルは白色不透明となることが判る。
また、ガス含有マテリアルの断面マイクロスコープ観察の写真を図8に示す。200μm以下の微細気泡が高濃度に分散していることが確認された。
また、25℃密閉容器内でのガス含有マテリアル中の水素ガスの含有量の時間変化を図15に示す。水素ガスの含有量が1時間後で14体積%、5時間後で8体積%に減少しており、水素ガスが気相放出されていることが確認された。
<ガス供給機能付き容器を用いたガス含有マテリアルからのガス放出試験>
図1に示すガス供給機能付き容器1におけるガス供給室102(容量:14.5cm3)に、実施例1のガス含有マテリアル3.9gを収納した。内容物収納室104に2.5gの超純水を収納した。蓋体20を上容器30から取り外し、ガス供給機能付き容器1ごと37℃に保持したインキュベータ内に放置した。所定時間ごとにガス供給室102の気相ガスを採取して、気相中の水素ガス濃度をGC分析で測定した。気相中の水素ガス濃度の時間変化を図9に示す。水素ガス含有マテリアルからの水素ガスの放出により、数時間にわたってガス供給室102が水素ガス雰囲気に維持できることが確認された。
<ガス含有マテリアルの製造>
水素ガスを酸素ガスに変更した以外は、実施例1と同様の操作を行って、気泡状態の酸素ガスを包含したガス含有マテリアルを得た。
得られたガス含有マテリアル中の酸素ガスの含有量をGC分析法で測定したところ、ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算で、32体積%であった。
ガス含有マテリアルの10℃での外観写真を図7に示す。微細な酸素ガスが分散したガス含有マテリアルは白色不透明となることが判る。
また、ガス含有マテリアルの断面マイクロスコープ観察の写真を図10に示す。200μm以下の微細気泡が高濃度に分散していることが確認された。
また、25℃密閉容器内でのガス含有マテリアル中の酸素ガスの含有量の時間変化を図15に示す。酸素ガスの含有量が3時間後で12体積%、5時間後で8体積%に減少しており、酸素ガスが気相放出されていることが確認された。
<ガス含有マテリアルの製造>
水素ガスを窒素ガスに変更した以外は、実施例1と同様の操作を行って、気泡状態の窒素ガスを包含したガス含有マテリアルを得た。
得られたガス含有マテリアル中の窒素ガスの含有量をGC分析法で測定したところ、ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算で、46体積%であった。
ガス含有マテリアルの10℃での外観写真を図7に示す。微細な窒素ガスが分散したガス含有マテリアルは白色不透明となることが判る。
また、ガス含有マテリアルの断面マイクロスコープ観察の写真を図11に示す。200μm以下の微細気泡が高濃度に分散していることが確認された。
また、25℃密閉容器内でのガス含有マテリアル中の窒素ガスの含有量の時間変化を図15に示す。窒素ガスの含有量が1時間後で27体積%、3時間後で21体積%、5時間後で17体積%に減少しており、窒素ガスが気相放出されていることが確認された。
<ガス含有マテリアルの製造>
水素ガスをアルゴンガスに変更した以外は、実施例1と同様の操作を行って、気泡状態のアルゴンガスを包含したガス含有マテリアルを得た。
得られたガス含有マテリアル中のアルゴンガスの含有量をGC分析法で測定したところ、ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算で、28体積%であった。
ガス含有マテリアルの10℃での外観写真を図7に示す。微細なアルゴンガスが分散したガス含有マテリアルは白色不透明となることが判る。
また、ガス含有マテリアルの断面マイクロスコープ観察の写真を図12に示す。200μm以下の微細気泡が高濃度に分散していることが確認された。
また、25℃密閉容器内でのガス含有マテリアル中のアルゴンガスの含有量の時間変化を図15に示す。アルゴンガスの含有量が1時間後で19体積%、3時間後で11体積%、5時間後で8体積%に減少しており、アルゴンガスが気相放出されていることが確認された。
<ガス含有マテリアルの製造>
水素ガスをプロパンガスに変更した以外は、実施例1と同様の操作を行って、気泡状態のプロパンガスを包含したガス含有マテリアルを得た。
得られたガス含有マテリアル中のプロパンガスの含有量をGC分析法で測定したところ、ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算で、27体積%であった。
また、ガス含有マテリアルの断面マイクロスコープ観察の写真を図13に示す。200μm以下の微細気泡が高濃度に分散していることが確認された。
また、25℃密閉容器内でのガス含有マテリアル中のプロパンガスの含有量の時間変化を図15に示す。プロパンガスの含有量が1時間後で18体積%、3時間後で14体積%、5時間後で11体積%に減少しており、プロパンガスが気相放出されていることが確認された。
<ガス含有マテリアルの製造>
水素ガスを二酸化炭素ガスに変更した以外は、実施例1と同様の操作を行って、気泡状態の二酸化炭素ガスを包含したガス含有マテリアルを得た。
得られたガス含有マテリアル中の二酸化炭素のガス含有量をGC分析法で測定したところ、ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算で、72体積%であった。
ガス含有マテリアルの10℃での外観写真を図7に示す。微細な二酸化炭素ガスが分散したガス含有マテリアルは白色不透明となることが判る。
また、ガス含有マテリアルの断面マイクロスコープ観察の写真を図14に示す。200μm以下の微細気泡が高濃度に分散していることが確認された。
また、25℃密閉容器内でのガス含有マテリアル中の二酸化炭素ガスの含有量の時間変化を図15に示す。二酸化炭素ガスの含有量が1時間後で9体積%、3時間後で3体積%に減少しており、二酸化炭素ガスが気相放出されていることが確認された。
2 ガス供給機能付き容器、
3 ガス供給機能付き容器、
4 ガス供給機能付き容器、
10 容器本体、
12 間仕切り部、
14 ガス透過膜、
16 支持層、
18 貫通孔、
20 蓋体、
22 筒状部、
24 天蓋部、
28 めねじ部、
30 上容器、
32 筒状部、
36 上部おねじ部、
38 下部めねじ部、
40 下容器、
42 筒状部、
44 底部、
46 上部おねじ部、
48 下部めねじ部、
50 ガス供給体、
52 ガス含有マテリアル、
54 ガス透過膜、
60 容器本体、
62 主容器、
66 おねじ部、
70 内容物用容器、
72 主容器、
74 隔離膜、
80 容器本体、
102 ガス供給室、
104 内容物収納室、
200 内容物。
Claims (15)
- 容器本体と、前記容器本体内に収納されたガス供給体とを備え、
前記容器本体が、前記容器本体の内部空間を、前記ガス供給体が収納されるガス供給室と、内容物が収納される内容物収納室とに分割するガス透過性の間仕切り部を有し、
前記ガス供給体が、下記ガス含有マテリアルを有する、ガス供給機能付き容器。
ガス含有マテリアル:ゲル化剤と液状媒体とを含む液状組成物、および前記ゲル化剤から形成された網目構造と液状媒体とを含むゲル状組成物のいずれか一方または両方からなる基材内に気泡状態のガスを包含したもの。 - 前記間仕切り部が、前記内部空間を上下に分割する、請求項1に記載のガス供給機能付き容器。
- 前記内容物収納室が、蓋体を有する、請求項1又は2に記載のガス供給機能付き容器。
- 前記間仕切り部が、前記内容物収納室側に面したガス透過膜を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器。
- 前記間仕切り部が、前記ガス透過膜を支持するガス透過性の支持層を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器。
- 前記ガスが、水素、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、メタン、エタン、プロパンおよびブタンからなる群から選ばれる少なくとも1種のガスを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器。
- 前記ガス含有マテリアル中のガスの含有量が、前記ガス含有マテリアルの体積/質量%(v/w%)換算で、6〜80体積%である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器。
- 前記ガス含有マテリアルに包含される気泡状態のガスの気泡径が、マイクロバブルサイズ以下である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器。
- 前記ゲル化剤が、ゼラチン、寒天、カラギーナン、ペクチン、グルコマンナン、プルラン、アルギン酸ナトリウム、およびカルボキシビニルポリマーまたはその誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜8のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器からなる、細胞培養容器。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器からなる、運搬用容器。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器からなる、保存用容器。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器を用いて細胞を培養する、細胞培養方法。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器を用いて内容物を運搬する、内容物運搬方法。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載のガス供給機能付き容器を用いて内容物を保存する、内容物保存方法。
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