JP2003070458A - 3次元クリノスタット、細胞培養装置、生物育成装置、及び材料形成装置 - Google Patents
3次元クリノスタット、細胞培養装置、生物育成装置、及び材料形成装置Info
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- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B7/00—Single-crystal growth from solutions using solvents which are liquid at normal temperature, e.g. aqueous solutions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M25/00—Means for supporting, enclosing or fixing the microorganisms, e.g. immunocoatings
- C12M25/14—Scaffolds; Matrices
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 試料を回転している状態で、試料に流体を供
給することが可能な3次元クリノスタットの提供。 【解決手段】 3次元クリノスタットは、容器2を同体
に保持する第1部材15と、第1部材15を第1回転軸
12aの回りに保持する第1ロータリージョイント12
と、第1部材15を第1回転軸12aの回りに回転する
第1回転装置13と、第1ロータリージョイント12を
保持する第2部材11と、第2部材11を第1回転軸1
2aと平行でない第2回転軸8aの回りに保持する第2
ロータリージョイント8と、第2部材11を第2回転軸
8aの回りに回転する第2回転装置9とを備えている。
第2ロータリージョイント8は、外部から、第1ロータ
リージョイント12に流体を供給し、第1ロータリージ
ョイント12は、第2ロータリージョイント8から流体
を容器2に供給する。
給することが可能な3次元クリノスタットの提供。 【解決手段】 3次元クリノスタットは、容器2を同体
に保持する第1部材15と、第1部材15を第1回転軸
12aの回りに保持する第1ロータリージョイント12
と、第1部材15を第1回転軸12aの回りに回転する
第1回転装置13と、第1ロータリージョイント12を
保持する第2部材11と、第2部材11を第1回転軸1
2aと平行でない第2回転軸8aの回りに保持する第2
ロータリージョイント8と、第2部材11を第2回転軸
8aの回りに回転する第2回転装置9とを備えている。
第2ロータリージョイント8は、外部から、第1ロータ
リージョイント12に流体を供給し、第1ロータリージ
ョイント12は、第2ロータリージョイント8から流体
を容器2に供給する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、3次元クリノスタ
ット及びその応用機器に関する。
ット及びその応用機器に関する。
【0002】
【従来の技術】試料に印加される重力方向を3次元的に
分散する装置として、3次元クリノスタットが知られて
いる。3次元クリノスタットは、試料を複数軸の回りに
回転して疑似無重力状態におくことが可能であり、例え
ば、疑似無重力状態での動植物の育成に使用される。こ
のような3次元クリノスタットが、公開特許公報(特開
2000−79900)に開示されている。公知のその
3次元クリノスタットは、試料に対する重力方向を、時
間平均で0にするように試料の回転を制御する。
分散する装置として、3次元クリノスタットが知られて
いる。3次元クリノスタットは、試料を複数軸の回りに
回転して疑似無重力状態におくことが可能であり、例え
ば、疑似無重力状態での動植物の育成に使用される。こ
のような3次元クリノスタットが、公開特許公報(特開
2000−79900)に開示されている。公知のその
3次元クリノスタットは、試料に対する重力方向を、時
間平均で0にするように試料の回転を制御する。
【0003】3次元クリノスタットを使用する場合、試
料に流体を供給する必要がある場合がある。例えば、回
転状態で細胞の培養を行う場合、流体である培養液を、
培養細胞に供給する必要がある。このとき、公知の3次
元クリノスタットを使用して回転状態で細胞を培養する
場合、培養に使用される培養液を交換するためには、回
転を停止して培養液を交換する必要がある。
料に流体を供給する必要がある場合がある。例えば、回
転状態で細胞の培養を行う場合、流体である培養液を、
培養細胞に供給する必要がある。このとき、公知の3次
元クリノスタットを使用して回転状態で細胞を培養する
場合、培養に使用される培養液を交換するためには、回
転を停止して培養液を交換する必要がある。
【0004】試料を複数軸の回りに回転する3次元クリ
ノスタットであって、試料を回転している状態で、試料
に流体を供給することが可能な3次元クリノスタットが
提供されることが望まれる。
ノスタットであって、試料を回転している状態で、試料
に流体を供給することが可能な3次元クリノスタットが
提供されることが望まれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、試料
を複数軸の回りに回転する3次元クリノスタットであっ
て、試料を回転している状態で、試料に流体を供給する
ことが可能な3次元クリノスタットを提供することにあ
る。
を複数軸の回りに回転する3次元クリノスタットであっ
て、試料を回転している状態で、試料に流体を供給する
ことが可能な3次元クリノスタットを提供することにあ
る。
【0006】本発明の他の目的は、細胞を収納する培養
容器を複数軸の回りに回転しながら細胞を培養する細胞
培養装置であって、培養容器を回転している状態で培養
液を供給することが可能な細胞培養装置を提供すること
にある。
容器を複数軸の回りに回転しながら細胞を培養する細胞
培養装置であって、培養容器を回転している状態で培養
液を供給することが可能な細胞培養装置を提供すること
にある。
【0007】本発明の更に他の目的は、細胞を収納する
培養容器を複数軸の回りに回転しながら細胞を培養する
細胞培養装置であって、長期間の培養を可能にする細胞
培養装置を提供することにある。
培養容器を複数軸の回りに回転しながら細胞を培養する
細胞培養装置であって、長期間の培養を可能にする細胞
培養装置を提供することにある。
【0008】本発明の更に他の目的は、生物を収納する
育成容器を複数軸の回りに回転しながら生物を育成する
生物育成装置であって、育成容器を回転している状態
で、生物の育成に必要な物質を、育成される生物に供給
することを可能にする生物育成装置を提供することにあ
る。
育成容器を複数軸の回りに回転しながら生物を育成する
生物育成装置であって、育成容器を回転している状態
で、生物の育成に必要な物質を、育成される生物に供給
することを可能にする生物育成装置を提供することにあ
る。
【0009】本発明の更に他の目的は、原料を収納する
容器を複数軸の回りに回転しながら、その原料から材料
を形成する材料形成装置であって、容器を回転している
状態で、流体である原料や、流体である熱媒体を、その
容器に供給することを可能にする材料形成装置を提供す
ることにある。
容器を複数軸の回りに回転しながら、その原料から材料
を形成する材料形成装置であって、容器を回転している
状態で、流体である原料や、流体である熱媒体を、その
容器に供給することを可能にする材料形成装置を提供す
ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】以下に、[発明の実施の
形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段が説明される。これらの番号・符号は、
[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載と
の対応関係を明らかにするために付加されている。但
し、付加された番号・符号は、[特許請求の範囲]に記載
されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならな
い。
形態]で使用される番号・符号を用いて、課題を解決す
るための手段が説明される。これらの番号・符号は、
[特許請求の範囲]の記載と[発明の実施の形態]の記載と
の対応関係を明らかにするために付加されている。但
し、付加された番号・符号は、[特許請求の範囲]に記載
されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならな
い。
【0011】本発明による3次元クリノスタットは、容
器(2、41、51、54、71、81、91)をn軸
回転(nは、2以上の整数)する回転装置(1)と、容
器(2、41、51、54、71、81、91)がn軸
回転されている状態で、静止系から、容器(2、41、
51、54、71、81、91)に流体を供給する流体
供給装置(4、8、12、16〜21)とを備えてい
る。
器(2、41、51、54、71、81、91)をn軸
回転(nは、2以上の整数)する回転装置(1)と、容
器(2、41、51、54、71、81、91)がn軸
回転されている状態で、静止系から、容器(2、41、
51、54、71、81、91)に流体を供給する流体
供給装置(4、8、12、16〜21)とを備えてい
る。
【0012】本発明による3次元クリノスタットは、容
器(2、41、51、54、71、81、91)を同体
に保持する第1部材(15)と、第1部材(15)を第
1回転軸(12a)の回りに回転可能に保持する第1ロ
ータリージョイント(12)と、第1部材(15)を第
1回転軸(12a)の回りに回転する第1回転装置(1
3)と、第1ロータリージョイント(12)を保持する
第2部材(11)と、第2部材(11)を第1回転軸
(12a)と平行でない第2回転軸(8a)の回りに回
転可能に保持する第2ロータリージョイント(8)と、
第2部材(11)を第2回転軸(8a)の回りに回転す
る第2回転装置(9)とを備えている。第2ロータリー
ジョイント(8)は、外部から、第1ロータリージョイ
ント(12)に流体を供給し、第1ロータリージョイン
ト(12)は、第2ロータリージョイント(8)から供
給された流体を容器(2、41、51、54、71、8
1、91)に供給する。第1ロータリージョイント(1
2)と第2ロータリージョイント(8)は、流体を回転
系に導入可能であり、容器(2、41、51、54、7
1、81、91)が複数軸の回りに回転している状態
で、容器(2、41、51、54、71、81、91)
に流体を供給することが可能である。
器(2、41、51、54、71、81、91)を同体
に保持する第1部材(15)と、第1部材(15)を第
1回転軸(12a)の回りに回転可能に保持する第1ロ
ータリージョイント(12)と、第1部材(15)を第
1回転軸(12a)の回りに回転する第1回転装置(1
3)と、第1ロータリージョイント(12)を保持する
第2部材(11)と、第2部材(11)を第1回転軸
(12a)と平行でない第2回転軸(8a)の回りに回
転可能に保持する第2ロータリージョイント(8)と、
第2部材(11)を第2回転軸(8a)の回りに回転す
る第2回転装置(9)とを備えている。第2ロータリー
ジョイント(8)は、外部から、第1ロータリージョイ
ント(12)に流体を供給し、第1ロータリージョイン
ト(12)は、第2ロータリージョイント(8)から供
給された流体を容器(2、41、51、54、71、8
1、91)に供給する。第1ロータリージョイント(1
2)と第2ロータリージョイント(8)は、流体を回転
系に導入可能であり、容器(2、41、51、54、7
1、81、91)が複数軸の回りに回転している状態
で、容器(2、41、51、54、71、81、91)
に流体を供給することが可能である。
【0013】このとき、当該3次元クリノスタットは、
更に、流体を供給する流体供給装置(3、4)を備え、
流体供給装置(3、4)は、流体に含まれる物質の濃度
を調節する物質濃度調整機能を有することが好ましい。
更に、流体を供給する流体供給装置(3、4)を備え、
流体供給装置(3、4)は、流体に含まれる物質の濃度
を調節する物質濃度調整機能を有することが好ましい。
【0014】本発明による細胞培養装置は、培養細胞を
収容する培養容器(2、41)と、培養容器(2、4
1)をn軸回転(nは2以上の整数)する回転装置
(1)と、培養容器(2、41)がn軸回転されている
状態で、静止系から、培養容器(2、41)に培養液を
供給する培養液供給装置(4)とを備えている。培養容
器(2、41)がn軸回転されている状態で、培養容器
(2、41)に培養液が供給されることにより、n軸回
転された状態での長期間にわたる培養細胞の培養が可能
である。
収容する培養容器(2、41)と、培養容器(2、4
1)をn軸回転(nは2以上の整数)する回転装置
(1)と、培養容器(2、41)がn軸回転されている
状態で、静止系から、培養容器(2、41)に培養液を
供給する培養液供給装置(4)とを備えている。培養容
器(2、41)がn軸回転されている状態で、培養容器
(2、41)に培養液が供給されることにより、n軸回
転された状態での長期間にわたる培養細胞の培養が可能
である。
【0015】このとき、培養容器(2、41)は、培養
細胞が付着された人工基質(45、48)を収容するこ
とが好ましい。人工基質(45、48)は、培養細胞が
付着される人工臓器の骨格になる。
細胞が付着された人工基質(45、48)を収容するこ
とが好ましい。人工基質(45、48)は、培養細胞が
付着される人工臓器の骨格になる。
【0016】このとき、人工基質(45、48)は、培
養容器(41)に固定されていることが好ましい。人工
基質(45、48)が固定されることにより、培養細胞
の損傷が防がれ、人工基質(45、48)が固定される
ことは、培養細胞の培養により大型の組織を形成するこ
とを可能にする。
養容器(41)に固定されていることが好ましい。人工
基質(45、48)が固定されることにより、培養細胞
の損傷が防がれ、人工基質(45、48)が固定される
ことは、培養細胞の培養により大型の組織を形成するこ
とを可能にする。
【0017】また、人工基質(45、48)は、人工基
質管(48)を含み、培養液供給装置(4、8、12、
16〜21)は、人工基質管(48)に培養液を供給す
ることが好ましい。人工基質管(48)により、培養細
胞の内部に培養液が供給され、大型の組織を形成するこ
とを可能にする。
質管(48)を含み、培養液供給装置(4、8、12、
16〜21)は、人工基質管(48)に培養液を供給す
ることが好ましい。人工基質管(48)により、培養細
胞の内部に培養液が供給され、大型の組織を形成するこ
とを可能にする。
【0018】当該細胞培養装置は、更に、培養容器
(2、41)から排出された培養液を蓄積する培養液タ
ンク(3)を備え、培養液供給装置(4)は、培養液タ
ンク(3)から培養液を取り出して培養容器(2、4
1)に供給することが好ましい。培養液が循環して使用
されることにより、培養液の必要量が抑制される。
(2、41)から排出された培養液を蓄積する培養液タ
ンク(3)を備え、培養液供給装置(4)は、培養液タ
ンク(3)から培養液を取り出して培養容器(2、4
1)に供給することが好ましい。培養液が循環して使用
されることにより、培養液の必要量が抑制される。
【0019】当該細胞培養装置は、更に、前記培養液に
含まれる物質の濃度を調節する物質濃度調整装置(3)
を備えることが好ましい。
含まれる物質の濃度を調節する物質濃度調整装置(3)
を備えることが好ましい。
【0020】培養容器(2、41)は、培養液供給装置
(4)から培養液が供給される供給管(18)と、培養
液が排出される排出管(19)とが接続された第1室
(38、43)と、培養液が通過する孔が設けられた分
離部材(37、42)によって第1室(38、43)か
ら隔てられ、且つ、培養液中に培養細胞(40)を保持
する第2室(39、44)とを含むことが好ましい。培
養細胞(40)を保持する第2室(39、44)と、培
養液が供給され、排出される第1室(38、43)とが
分離され、これにより、培養液の供給及び排出により発
生する水流が、培養細胞の培養に与える影響を抑制する
ことができる。
(4)から培養液が供給される供給管(18)と、培養
液が排出される排出管(19)とが接続された第1室
(38、43)と、培養液が通過する孔が設けられた分
離部材(37、42)によって第1室(38、43)か
ら隔てられ、且つ、培養液中に培養細胞(40)を保持
する第2室(39、44)とを含むことが好ましい。培
養細胞(40)を保持する第2室(39、44)と、培
養液が供給され、排出される第1室(38、43)とが
分離され、これにより、培養液の供給及び排出により発
生する水流が、培養細胞の培養に与える影響を抑制する
ことができる。
【0021】本発明による細胞試料作製装置は、細胞を
収容する培養容器(2)と、培養容器(2)をn軸回転
(nは2以上の整数)する回転装置(1)と、培養容器
(2)がn軸回転された状態で、静止系から、培養容器
(2)に細胞又はその細胞の遺伝子を固定する固定液を
供給する固定液供給装置(4)とを備えている。当該細
胞試料作製装置は、培養容器(2)がn軸回転された状
態で、細胞又はその細胞の遺伝子を固定することがで
き、回転環境下における細胞の形態或いは、その遺伝子
の発現状況を正確に確認できる試料の作製が可能であ
る。
収容する培養容器(2)と、培養容器(2)をn軸回転
(nは2以上の整数)する回転装置(1)と、培養容器
(2)がn軸回転された状態で、静止系から、培養容器
(2)に細胞又はその細胞の遺伝子を固定する固定液を
供給する固定液供給装置(4)とを備えている。当該細
胞試料作製装置は、培養容器(2)がn軸回転された状
態で、細胞又はその細胞の遺伝子を固定することがで
き、回転環境下における細胞の形態或いは、その遺伝子
の発現状況を正確に確認できる試料の作製が可能であ
る。
【0022】本発明による生物育成装置は、生物(5
3、58、61、75)を収容する育成容器(51、5
4、71)と、育成容器(51、54、71)をn軸回
転(nは2以上の整数)する回転装置(1)と、育成容
器(51、54、71)がn軸回転(nは2以上の整
数)された状態で、静止系から、育成容器(51、5
4、71)に生物(53、58、61、75)の育成に
必要な物質を含む流体を供給する流体供給装置(4)と
を備えている。
3、58、61、75)を収容する育成容器(51、5
4、71)と、育成容器(51、54、71)をn軸回
転(nは2以上の整数)する回転装置(1)と、育成容
器(51、54、71)がn軸回転(nは2以上の整
数)された状態で、静止系から、育成容器(51、5
4、71)に生物(53、58、61、75)の育成に
必要な物質を含む流体を供給する流体供給装置(4)と
を備えている。
【0023】本発明による材料形成装置は、原料(8
3)を収容し、原料(83)から材料を形成する容器
(81)と、容器(81)をn軸回転(nは2以上の整
数)する回転装置(1)と、容器(81)がn軸回転さ
れた状態で、静止系から、容器(81)と熱交換を行う
熱媒体を容器(81)に供給する熱媒体供給装置(4)
とを備えている。
3)を収容し、原料(83)から材料を形成する容器
(81)と、容器(81)をn軸回転(nは2以上の整
数)する回転装置(1)と、容器(81)がn軸回転さ
れた状態で、静止系から、容器(81)と熱交換を行う
熱媒体を容器(81)に供給する熱媒体供給装置(4)
とを備えている。
【0024】本発明による材料形成装置は、容器(9
1)と、容器(91)をn軸回転(nは2以上の整数)
する回転装置(1)と、容器(91)がn軸回転された
状態で、静止系から、流体である原料を容器(91)に
供給する原料供給装置(4)とを備えている。容器(9
1)は、供給された原料から材料を形成する。
1)と、容器(91)をn軸回転(nは2以上の整数)
する回転装置(1)と、容器(91)がn軸回転された
状態で、静止系から、流体である原料を容器(91)に
供給する原料供給装置(4)とを備えている。容器(9
1)は、供給された原料から材料を形成する。
【0025】本発明による細胞培養方法は、培養容器
(2、41)に培養細胞を収容することと、培養容器
(2、41)をn軸回転(nは2以上の整数)すること
と、培養容器(2、41)がn軸回転されている状態
で、静止系から、培養容器(2、41)に培養液を供給
することとを備えている。当該細胞培養方法は、培養容
器(2、41)がn軸回転されている状態で、培養容器
(2、41)に培養液が供給されることにより、n軸回
転された状態での長期間にわたる培養細胞の培養が可能
である。
(2、41)に培養細胞を収容することと、培養容器
(2、41)をn軸回転(nは2以上の整数)すること
と、培養容器(2、41)がn軸回転されている状態
で、静止系から、培養容器(2、41)に培養液を供給
することとを備えている。当該細胞培養方法は、培養容
器(2、41)がn軸回転されている状態で、培養容器
(2、41)に培養液が供給されることにより、n軸回
転された状態での長期間にわたる培養細胞の培養が可能
である。
【0026】本発明による人工臓器製造方法は、培養容
器(2、41)に培養細胞を収容することと、培養容器
(2、41)をn軸回転(nは2以上の整数)すること
と、培養容器(2、41)がn軸回転しながら、静止系
から培養容器(2、41)に培養液を供給して培養細胞
を培養し、人工臓器を形成することとを備えている。当
該人工臓器製造方法は、培養容器(2、41)がn軸回
転されている状態で、培養容器(2、41)に培養液が
供給されることにより、n軸回転された状態で長期間に
わたって培養細胞を培養し、大型の人工臓器を形成する
ことが可能である。
器(2、41)に培養細胞を収容することと、培養容器
(2、41)をn軸回転(nは2以上の整数)すること
と、培養容器(2、41)がn軸回転しながら、静止系
から培養容器(2、41)に培養液を供給して培養細胞
を培養し、人工臓器を形成することとを備えている。当
該人工臓器製造方法は、培養容器(2、41)がn軸回
転されている状態で、培養容器(2、41)に培養液が
供給されることにより、n軸回転された状態で長期間に
わたって培養細胞を培養し、大型の人工臓器を形成する
ことが可能である。
【0027】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明による3次元クリノスタットの実施の形態を説明
する。
本発明による3次元クリノスタットの実施の形態を説明
する。
【0028】(実施の第1形態)本発明による3次元ク
リノスタットの実施の第1形態は、細胞培養装置の一部
として使用される。当該細胞培養装置は、図1に示され
ているように、3次元クリノスタット1と培養容器2と
を備えている。培養容器2の内部には、培養液と、培養
される細胞塊とが封入される。培養される細胞塊は、培
養容器2には固定されず、培養液の中に浮遊される。培
養液には、所望の組織への分化を促進するために、アク
チビンのような分化因子が添加される。培養液には、更
に、増殖を促進するために、増殖促進因子が添加される
ことが好ましい。
リノスタットの実施の第1形態は、細胞培養装置の一部
として使用される。当該細胞培養装置は、図1に示され
ているように、3次元クリノスタット1と培養容器2と
を備えている。培養容器2の内部には、培養液と、培養
される細胞塊とが封入される。培養される細胞塊は、培
養容器2には固定されず、培養液の中に浮遊される。培
養液には、所望の組織への分化を促進するために、アク
チビンのような分化因子が添加される。培養液には、更
に、増殖を促進するために、増殖促進因子が添加される
ことが好ましい。
【0029】3次元クリノスタット1は、培養容器2を
2軸回転し、細胞塊の培養は重力方向が分散された状態
で行われる。培養容器2が2軸回転されると、培養容器
2に封入された培養細胞に働く重力の方向が分散され、
各細胞があらゆる方向に向けて増殖・進展することがで
きるようになり、培養細胞塊の3次元的な培養が可能に
なる。また、重力方向の分散により、培養容器2の内部
に発生する液流による剪断力が小さくなり、培養細胞塊
の剥離と個々の細胞の遊離が防がれる。培養容器2が2
軸回転された状態で細胞塊が培養されることにより、3
次元的な構造を有する組織の構築が実現される。
2軸回転し、細胞塊の培養は重力方向が分散された状態
で行われる。培養容器2が2軸回転されると、培養容器
2に封入された培養細胞に働く重力の方向が分散され、
各細胞があらゆる方向に向けて増殖・進展することがで
きるようになり、培養細胞塊の3次元的な培養が可能に
なる。また、重力方向の分散により、培養容器2の内部
に発生する液流による剪断力が小さくなり、培養細胞塊
の剥離と個々の細胞の遊離が防がれる。培養容器2が2
軸回転された状態で細胞塊が培養されることにより、3
次元的な構造を有する組織の構築が実現される。
【0030】培養容器2には、観測装置2aが接続され
る。観測装置2aは、培養容器2の状態を観測する。観
測対象としては、培養容器2の内部にある培養液の温
度、pH、酸素及び二酸化炭素の濃度、及び細胞の培養
状態の映像が例示される。
る。観測装置2aは、培養容器2の状態を観測する。観
測対象としては、培養容器2の内部にある培養液の温
度、pH、酸素及び二酸化炭素の濃度、及び細胞の培養
状態の映像が例示される。
【0031】3次元クリノスタット1には、静止系から
培養容器2に培養液を供給するために、タンク3とポン
プ4とが接続される。タンク3は、培養容器2に供給さ
れるべき培養液を蓄積する。ポンプ4は、培養液タンク
3に蓄積された培養液を、培養容器2に圧出して供給す
る。培養容器2に供給された培養液は、培養液タンク3
に戻される。細胞塊を培養する培養液は、循環的に使用
されることになる。培養液が循環して使用されることに
より、培養液の必要量が抑制される。
培養容器2に培養液を供給するために、タンク3とポン
プ4とが接続される。タンク3は、培養容器2に供給さ
れるべき培養液を蓄積する。ポンプ4は、培養液タンク
3に蓄積された培養液を、培養容器2に圧出して供給す
る。培養容器2に供給された培養液は、培養液タンク3
に戻される。細胞塊を培養する培養液は、循環的に使用
されることになる。培養液が循環して使用されることに
より、培養液の必要量が抑制される。
【0032】タンク3は、培養液に含まれる気体の濃度
を調節する気体濃度調整機能を有することが好ましい。
培養液に含まれる酸素及び二酸化炭素の濃度の最適化
は、細胞塊の培養の上で重要である。培養液に含まれる
気体、特に、酸素及び二酸化炭素の濃度を調整すること
により、細胞塊をより好ましい環境で培養することが可
能である。より具体的には、タンク3がガス交換可能な
材質で形成され、且つ、タンク3の周囲の雰囲気が調整
される。これにより、培養液に含まれる気体を所望の濃
度に調節することが可能である。
を調節する気体濃度調整機能を有することが好ましい。
培養液に含まれる酸素及び二酸化炭素の濃度の最適化
は、細胞塊の培養の上で重要である。培養液に含まれる
気体、特に、酸素及び二酸化炭素の濃度を調整すること
により、細胞塊をより好ましい環境で培養することが可
能である。より具体的には、タンク3がガス交換可能な
材質で形成され、且つ、タンク3の周囲の雰囲気が調整
される。これにより、培養液に含まれる気体を所望の濃
度に調節することが可能である。
【0033】3次元クリノスタット1の構造を下記に詳
細に説明する。3次元クリノスタット1は、静止系に設
置される本体5を備えている。本体5は、支柱6と支柱
7とに接合されている。支柱6には、ロータリージョイ
ント8とモータ9とが接合されている。支柱7には、電
気スリップリング10が接合されている。ロータリージ
ョイント8と電気スリップリング10とは、外側フレー
ム11を回転可能に支持する。モータ9は、外側フレー
ム11をギア、ベルトのような動力伝達機構(図示され
ない)を介して駆動し、外側フレーム11を回転軸8a
の回りに回転する。
細に説明する。3次元クリノスタット1は、静止系に設
置される本体5を備えている。本体5は、支柱6と支柱
7とに接合されている。支柱6には、ロータリージョイ
ント8とモータ9とが接合されている。支柱7には、電
気スリップリング10が接合されている。ロータリージ
ョイント8と電気スリップリング10とは、外側フレー
ム11を回転可能に支持する。モータ9は、外側フレー
ム11をギア、ベルトのような動力伝達機構(図示され
ない)を介して駆動し、外側フレーム11を回転軸8a
の回りに回転する。
【0034】外側フレーム11には、ロータリージョイ
ント12とモータ13と電気スリップリング14とが接
合されている。ロータリージョイント12と電気スリッ
プリング14とは、内側フレーム15を回転可能に支持
する。モータ12は、ギア、ベルトのような動力伝達機
構(図示されない)を介して内側フレームを駆動し、内
側フレーム14を回転軸12aの回りに回転する。
ント12とモータ13と電気スリップリング14とが接
合されている。ロータリージョイント12と電気スリッ
プリング14とは、内側フレーム15を回転可能に支持
する。モータ12は、ギア、ベルトのような動力伝達機
構(図示されない)を介して内側フレームを駆動し、内
側フレーム14を回転軸12aの回りに回転する。
【0035】内側フレーム15には、既述の培養容器2
が接続される。培養容器2は、回転軸8aと回転軸12
aとの交点の近傍にある。培養容器2は、内側フレーム
15と同体に回転する。外側フレーム11と内側フレー
ム15とがそれぞれ回転されると、培養容器2は、2軸
回転する。
が接続される。培養容器2は、回転軸8aと回転軸12
aとの交点の近傍にある。培養容器2は、内側フレーム
15と同体に回転する。外側フレーム11と内側フレー
ム15とがそれぞれ回転されると、培養容器2は、2軸
回転する。
【0036】3次元クリノスタット1には、静止系に設
けられた制御装置22が接続される。既述の観測装置2
a、モータ9、及びモータ13には、制御装置22から
電力が供給され、また、観測装置2a、モータ9、及び
モータ13は、制御装置22により制御される。制御装
置2aが取得したデータは、制御装置22に含まれるモ
ニタ(図示されない)に表示される。
けられた制御装置22が接続される。既述の観測装置2
a、モータ9、及びモータ13には、制御装置22から
電力が供給され、また、観測装置2a、モータ9、及び
モータ13は、制御装置22により制御される。制御装
置2aが取得したデータは、制御装置22に含まれるモ
ニタ(図示されない)に表示される。
【0037】より詳細には、電線23、電気スリップリ
ング10、電線24、電気スリップリング14及び電線
25は、制御装置22から観測装置2aに電力を供給
し、更に、制御装置22と観測装置2aとの間の信号の
交換を媒介する。電気スリップリング10は、電線23
を介して制御装置22に接続されている。電線23は、
電気スリップリング10を介して、外側フレーム11と
同体に回転する電線24に、電気的に接続されている。
電線24は、電気スリップリング14を介して、内側フ
レーム15と同体に回転する電線25に電気的に接続さ
れている。電線25は、観測装置2aに接続される。観
測装置2aは、電線25から供給された電力により動作
し、更に、電線25から、制御装置22との間で交換す
る信号を入出力する。
ング10、電線24、電気スリップリング14及び電線
25は、制御装置22から観測装置2aに電力を供給
し、更に、制御装置22と観測装置2aとの間の信号の
交換を媒介する。電気スリップリング10は、電線23
を介して制御装置22に接続されている。電線23は、
電気スリップリング10を介して、外側フレーム11と
同体に回転する電線24に、電気的に接続されている。
電線24は、電気スリップリング14を介して、内側フ
レーム15と同体に回転する電線25に電気的に接続さ
れている。電線25は、観測装置2aに接続される。観
測装置2aは、電線25から供給された電力により動作
し、更に、電線25から、制御装置22との間で交換す
る信号を入出力する。
【0038】更に、支柱6に接合されたモータ9には、
電線26が接続される。電線26は、制御装置22から
モータ9に電力を供給し、更に、制御装置22とモータ
9との間の信号の交換を媒介する。モータ9は、電線2
6から供給された電力により、外側フレーム11を回転
する。
電線26が接続される。電線26は、制御装置22から
モータ9に電力を供給し、更に、制御装置22とモータ
9との間の信号の交換を媒介する。モータ9は、電線2
6から供給された電力により、外側フレーム11を回転
する。
【0039】更に、電線27、電気スリップリング10
及び電線28は、制御装置22から外側フレーム11に
接合されたモータ13に電力を供給し、更に、制御装置
22とモータ13との間の信号の交換を媒介する。電気
スリップリング10は、電線27を介して制御装置22
に接続されている。電線27は、電源スリップリング1
0を介して外側フレーム11と同体に回転する電線28
に、電気的に接続されている。電線28は、モータ13
に接続される。モータ13は、電線28から供給された
電力により、内側フレーム15を回転する。
及び電線28は、制御装置22から外側フレーム11に
接合されたモータ13に電力を供給し、更に、制御装置
22とモータ13との間の信号の交換を媒介する。電気
スリップリング10は、電線27を介して制御装置22
に接続されている。電線27は、電源スリップリング1
0を介して外側フレーム11と同体に回転する電線28
に、電気的に接続されている。電線28は、モータ13
に接続される。モータ13は、電線28から供給された
電力により、内側フレーム15を回転する。
【0040】なお、図1では、電線23〜28は、それ
ぞれ単一の線で示されているが、電線23〜28は、そ
れぞれ、必要な本数の配線で構成された一組の電線であ
る。
ぞれ単一の線で示されているが、電線23〜28は、そ
れぞれ、必要な本数の配線で構成された一組の電線であ
る。
【0041】ポンプ4から培養容器2への培養液の供給
は、ロータリージョイント8とロータリージョイント1
2とを介して行われる。ポンプ4が送り出す新鮮な培養
液は、供給管16を介してロータリージョイント8に到
達する。ロータリージョイント8は、供給管16から送
られる培養液を、外側フレーム11と同体に回転する供
給管17に導入する。ロータリージョイント20は、供
給管17に接続され、供給管17に送られた培養液を、
内側フレーム15と同体に回転する供給管18に導入す
る。供給管18は培養容器2に接続され、供給管18か
ら培養液が培養容器2に供給される。
は、ロータリージョイント8とロータリージョイント1
2とを介して行われる。ポンプ4が送り出す新鮮な培養
液は、供給管16を介してロータリージョイント8に到
達する。ロータリージョイント8は、供給管16から送
られる培養液を、外側フレーム11と同体に回転する供
給管17に導入する。ロータリージョイント20は、供
給管17に接続され、供給管17に送られた培養液を、
内側フレーム15と同体に回転する供給管18に導入す
る。供給管18は培養容器2に接続され、供給管18か
ら培養液が培養容器2に供給される。
【0042】同様に、培養容器2からタンク3への培養
液の排出は、ロータリージョイント8とロータリージョ
イント12とを介して行われる。培養容器2は、排出管
19に培養液を排出する。排出管19に排出された培養
液は、ロータリージョイント12を介して、外側フレー
ム11と同体に回転する排出管20に導入される。排出
管20に導入された培養液は、ロータリージョイント1
2を介して、静止系に置かれている排出管21に導入さ
れる。排出管21に導入された培養液は、タンク3に戻
される。
液の排出は、ロータリージョイント8とロータリージョ
イント12とを介して行われる。培養容器2は、排出管
19に培養液を排出する。排出管19に排出された培養
液は、ロータリージョイント12を介して、外側フレー
ム11と同体に回転する排出管20に導入される。排出
管20に導入された培養液は、ロータリージョイント1
2を介して、静止系に置かれている排出管21に導入さ
れる。排出管21に導入された培養液は、タンク3に戻
される。
【0043】図2は、ロータリージョイント8を詳細に
示す。ロータリージョイント8は、固定部29と回転部
30とを含む。固定部29と回転部30とは、径の異な
る円柱体であり、回転部30は、固定部29に回転自在
に挿入されている。固定部29は支柱6に固着され、回
転部30は外側フレーム11に固着されている。
示す。ロータリージョイント8は、固定部29と回転部
30とを含む。固定部29と回転部30とは、径の異な
る円柱体であり、回転部30は、固定部29に回転自在
に挿入されている。固定部29は支柱6に固着され、回
転部30は外側フレーム11に固着されている。
【0044】固定部29と回転部30との間の空間に
は、シール31、32により、第1液導入室33と第2
液導入室34とが形成されている。第1液導入室33と
第2液導入室34とは、シール31により分離されてい
る。第2液導入室34は、シール32により外部からの
気密が保たれている。第1液導入室33には、ポンプ1
4に接続されている供給管16が接続され、第2液導入
室34には、タンク3に接続されている排出管21が接
続される。
は、シール31、32により、第1液導入室33と第2
液導入室34とが形成されている。第1液導入室33と
第2液導入室34とは、シール31により分離されてい
る。第2液導入室34は、シール32により外部からの
気密が保たれている。第1液導入室33には、ポンプ1
4に接続されている供給管16が接続され、第2液導入
室34には、タンク3に接続されている排出管21が接
続される。
【0045】回転部30には、第1液導入室33に開口
する第1穴35と、第2液導入室34に開口する第2穴
36とが設けられている。第1穴35は、外部フレーム
11に固定された、既述の供給管17に接続され、第2
穴36は、外部フレーム11に固定された排出管20に
接続される。
する第1穴35と、第2液導入室34に開口する第2穴
36とが設けられている。第1穴35は、外部フレーム
11に固定された、既述の供給管17に接続され、第2
穴36は、外部フレーム11に固定された排出管20に
接続される。
【0046】このような構造を有するロータリージョイ
ント8は、支柱6と外側フレーム11とがなす角度に関
わらず、供給管16と供給管17とを接続し、且つ、排
出管20と排出管21とを接続する。
ント8は、支柱6と外側フレーム11とがなす角度に関
わらず、供給管16と供給管17とを接続し、且つ、排
出管20と排出管21とを接続する。
【0047】ロータリージョイント20は、ロータリー
ジョイント18と同様の構成を有しており、外側フレー
ム11と内側フレーム15とがなす角度に関わらず、供
給管17と供給管18とを接続し、排出管19と排出管
20とを接続する。
ジョイント18と同様の構成を有しており、外側フレー
ム11と内側フレーム15とがなす角度に関わらず、供
給管17と供給管18とを接続し、排出管19と排出管
20とを接続する。
【0048】このように、ロータリージョイント18と
ロータリージョイント20とを介して、3次元クリノス
タット11の外部から培養容器2に培養液が供給され、
更に、培養容器2から3次元クリノスタット11の外部
に培養液が排出される。
ロータリージョイント20とを介して、3次元クリノス
タット11の外部から培養容器2に培養液が供給され、
更に、培養容器2から3次元クリノスタット11の外部
に培養液が排出される。
【0049】培養容器2に外部から培養液が供給される
場合、培養液が流れ込むことにより、培養容器2の内部
で液流の乱れが発生し得る。液流の乱れは、細胞塊の分
散を招き、3次元的な組織の構築の障害になり得る。こ
れを防ぐために、培養容器2は、液流の乱れによる影響
を抑制するような構造を有している。
場合、培養液が流れ込むことにより、培養容器2の内部
で液流の乱れが発生し得る。液流の乱れは、細胞塊の分
散を招き、3次元的な組織の構築の障害になり得る。こ
れを防ぐために、培養容器2は、液流の乱れによる影響
を抑制するような構造を有している。
【0050】図3は、培養容器2を示す。培養容器2の
内部は、交換膜37により、流路室38と培養室39と
に分離されている。流路室38には、培養液を供給する
供給管18と、培養液を排出する排出管19とが接続さ
れている。交換膜37には、孔が設けられ、その孔を通
じて、流路室38から培養室39への培養液の拡散、及
び流路室38と培養室39との間の培養液の交換が行わ
れる。培養室39には、細胞塊40が浮遊状態で収めら
れ、細胞塊40の培養は、培養室39の内部で行われ
る。
内部は、交換膜37により、流路室38と培養室39と
に分離されている。流路室38には、培養液を供給する
供給管18と、培養液を排出する排出管19とが接続さ
れている。交換膜37には、孔が設けられ、その孔を通
じて、流路室38から培養室39への培養液の拡散、及
び流路室38と培養室39との間の培養液の交換が行わ
れる。培養室39には、細胞塊40が浮遊状態で収めら
れ、細胞塊40の培養は、培養室39の内部で行われ
る。
【0051】このような構造を有する培養容器2では、
細胞塊40の培養が行われる培養室39には、直接には
培養液が流入しない。これにより、培養容器2に培養液
が流入することによる液流の乱れが、細胞塊40の培養
に及ぼす影響が抑制される。
細胞塊40の培養が行われる培養室39には、直接には
培養液が流入しない。これにより、培養容器2に培養液
が流入することによる液流の乱れが、細胞塊40の培養
に及ぼす影響が抑制される。
【0052】以上に説明されているように、本実施の形
態の細胞培養装置は、培養容器2を回転しながらタンク
3から培養容器2に培養液を供給し、培養容器2から排
出し、更に、培養容器2の中の培養液を交換することが
できる。これにより、当該細胞培養装置は、長期間にわ
たる細胞の培養を可能にし、特に、人工臓器製造に好適
に使用される。人工臓器を製造しようとする場合、人工
臓器となる細胞は、長期間にわたって培養される必要が
ある。当該細胞培養装置は、培養液を、ロータリージョ
イント8及び10を介して静止系から培養容器2に供給
し、培養容器2の回転を停止することなく培養液を交換
できる。
態の細胞培養装置は、培養容器2を回転しながらタンク
3から培養容器2に培養液を供給し、培養容器2から排
出し、更に、培養容器2の中の培養液を交換することが
できる。これにより、当該細胞培養装置は、長期間にわ
たる細胞の培養を可能にし、特に、人工臓器製造に好適
に使用される。人工臓器を製造しようとする場合、人工
臓器となる細胞は、長期間にわたって培養される必要が
ある。当該細胞培養装置は、培養液を、ロータリージョ
イント8及び10を介して静止系から培養容器2に供給
し、培養容器2の回転を停止することなく培養液を交換
できる。
【0053】更に、当該細胞培養装置は、回転環境下に
おける細胞の形態及び遺伝子の発現状態の確認に好適に
使用される。この場合、タンク3には培養液の代わり
に、グルタルアルデヒドのような固定液が入れられる。
当該細胞培養装置を使用した回転環境下におけるDNA
の発現状況を確認する方法をより詳細に説明すると、ま
ず、回転環境下における細胞の形態又は遺伝子の発現状
況の確認の対象である細胞が、培養容器2が2軸回転さ
れた状態で培養される。培養容器2が2軸回転された状
態で、タンク3に入れられた固定液が培養容器2に供給
される。固定液が培養容器2に供給されると、固定液の
成分に応じて培養容器2に入れられた細胞の形態、及び
/又は細胞の遺伝子が固定され、細胞の形態、及び/又
は遺伝子の発現状況の確認を行うための試料が作製され
る。その試料が、観察、分析され、回転環境における細
胞の形態や遺伝子の発現状況の発現状況が調べられる。
おける細胞の形態及び遺伝子の発現状態の確認に好適に
使用される。この場合、タンク3には培養液の代わり
に、グルタルアルデヒドのような固定液が入れられる。
当該細胞培養装置を使用した回転環境下におけるDNA
の発現状況を確認する方法をより詳細に説明すると、ま
ず、回転環境下における細胞の形態又は遺伝子の発現状
況の確認の対象である細胞が、培養容器2が2軸回転さ
れた状態で培養される。培養容器2が2軸回転された状
態で、タンク3に入れられた固定液が培養容器2に供給
される。固定液が培養容器2に供給されると、固定液の
成分に応じて培養容器2に入れられた細胞の形態、及び
/又は細胞の遺伝子が固定され、細胞の形態、及び/又
は遺伝子の発現状況の確認を行うための試料が作製され
る。その試料が、観察、分析され、回転環境における細
胞の形態や遺伝子の発現状況の発現状況が調べられる。
【0054】このようにして細胞の形態や遺伝子の発現
状況を確認することにより、回転環境下における細胞の
形態や遺伝子の発現状況を、より正確に確認することが
できる。細胞の形態や遺伝子の発現状況は、数秒で変化
する場合があり、仮に、回転を停止してから細胞や遺伝
子を固定すると、その作業を行っている最中に細胞の形
態や遺伝子の発現状況が変化する可能性がある。上述の
方法では、回転が行われている間に細胞や遺伝子の固定
が行われ、回転環境下における細胞の形態や遺伝子の発
現状況を、より正確に確認することができる。
状況を確認することにより、回転環境下における細胞の
形態や遺伝子の発現状況を、より正確に確認することが
できる。細胞の形態や遺伝子の発現状況は、数秒で変化
する場合があり、仮に、回転を停止してから細胞や遺伝
子を固定すると、その作業を行っている最中に細胞の形
態や遺伝子の発現状況が変化する可能性がある。上述の
方法では、回転が行われている間に細胞や遺伝子の固定
が行われ、回転環境下における細胞の形態や遺伝子の発
現状況を、より正確に確認することができる。
【0055】なお、実施の第1形態では、培養に使用さ
れる培養液は循環されているが、培養容器2から排出さ
れた培養液が、そのまま捨てられることも可能である。
この場合、培養容器2から培養液が排出される排出管2
8は、タンク3に接続されない。
れる培養液は循環されているが、培養容器2から排出さ
れた培養液が、そのまま捨てられることも可能である。
この場合、培養容器2から培養液が排出される排出管2
8は、タンク3に接続されない。
【0056】更に、実施の第1形態では培養容器2が2
軸回転されるが、培養容器2は、2軸よりも多くの軸の
回りに回転されることも可能である。
軸回転されるが、培養容器2は、2軸よりも多くの軸の
回りに回転されることも可能である。
【0057】(実施の第2形態)本発明による細胞培養
装置の実施の第2形態は、培養液で満たされた培養容器
が2軸回転され、その培養容器の内部で細胞が培養され
る点では、実施の第1形態と同じである。実施の第2形
態では、実施の第1形態と同様に、3次元的に重力が印
加され、3次元的構造をもつ人工基質に均一に細胞付着
する等の3次元的な培養が可能になる。また、培養容器
が2軸回転されて発生する流体攪拌による剪断力は小さ
く、付着・凝集した細胞がバラバラになることや、損傷
することが防がれる。
装置の実施の第2形態は、培養液で満たされた培養容器
が2軸回転され、その培養容器の内部で細胞が培養され
る点では、実施の第1形態と同じである。実施の第2形
態では、実施の第1形態と同様に、3次元的に重力が印
加され、3次元的構造をもつ人工基質に均一に細胞付着
する等の3次元的な培養が可能になる。また、培養容器
が2軸回転されて発生する流体攪拌による剪断力は小さ
く、付着・凝集した細胞がバラバラになることや、損傷
することが防がれる。
【0058】実施の第2形態では、人工臓器の製造に適
応するために、細胞塊は、培養容器に固定された人工基
質に付着されて培養される。大型の人工臓器を構築する
ためには、大型の細胞塊を培養することが必要である。
しかし、大型の細胞塊を完全な浮遊状態に保つことは困
難であり、細胞塊が大型化すると細胞塊に損傷が加わり
やすい。細胞塊が、培養容器に固定された人工基質の上
に培養されることにより、細胞塊の損傷が防がれ、大型
の細胞塊の培養が可能になる。このとき人工基質は、細
胞塊を固定的に支持すると共に、細胞塊の培養の骨格と
なり、人工臓器の一部を構成する。
応するために、細胞塊は、培養容器に固定された人工基
質に付着されて培養される。大型の人工臓器を構築する
ためには、大型の細胞塊を培養することが必要である。
しかし、大型の細胞塊を完全な浮遊状態に保つことは困
難であり、細胞塊が大型化すると細胞塊に損傷が加わり
やすい。細胞塊が、培養容器に固定された人工基質の上
に培養されることにより、細胞塊の損傷が防がれ、大型
の細胞塊の培養が可能になる。このとき人工基質は、細
胞塊を固定的に支持すると共に、細胞塊の培養の骨格と
なり、人工臓器の一部を構成する。
【0059】より詳細には、実施の第2形態では、実施
の第1形態で使用される培養容器2の代わりに、図4に
示された培養容器41が使用される。培養容器41に
は、培養容器2と同様に、培養容器41の状態を観測す
る観察装置2aが設けられる。既述の通り、観察装置2
aには、電気スリップリング10及び14を介して、電
力が供給される。
の第1形態で使用される培養容器2の代わりに、図4に
示された培養容器41が使用される。培養容器41に
は、培養容器2と同様に、培養容器41の状態を観測す
る観察装置2aが設けられる。既述の通り、観察装置2
aには、電気スリップリング10及び14を介して、電
力が供給される。
【0060】培養容器41は、交換膜42により、流路
室43と培養室44とに分離される。流路室43には、
培養液を供給する供給管18と、培養液を排出する排出
管19とが接続される。交換膜42には、孔が設けら
れ、その孔を通じて、流路室43から培養室44への培
養液の拡散、及び流路室43と培養室44との間の培養
液の交換が行われる。
室43と培養室44とに分離される。流路室43には、
培養液を供給する供給管18と、培養液を排出する排出
管19とが接続される。交換膜42には、孔が設けら
れ、その孔を通じて、流路室43から培養室44への培
養液の拡散、及び流路室43と培養室44との間の培養
液の交換が行われる。
【0061】培養室44の内部には、人工基質45と人
工基質支持部46、47とが収納される。人工基質45
は、例えばスポンジコラーゲンにより形成される。人工
基質45は細胞塊(図示されない)を培養する骨格とな
り、細胞塊は、人工基質45に付着した状態で培養され
る。人工基質支持部46、47は、人工基質45を培養
容器41の内壁に固定的に保持する。人工基質45と人
工基質支持部46、47とにより、培養される細胞塊
は、培養液中に固定的に保持される。
工基質支持部46、47とが収納される。人工基質45
は、例えばスポンジコラーゲンにより形成される。人工
基質45は細胞塊(図示されない)を培養する骨格とな
り、細胞塊は、人工基質45に付着した状態で培養され
る。人工基質支持部46、47は、人工基質45を培養
容器41の内壁に固定的に保持する。人工基質45と人
工基質支持部46、47とにより、培養される細胞塊
は、培養液中に固定的に保持される。
【0062】本発明による細胞培養装置の実施の第2形
態の他の構成は、実施の第1形態と同一でありその詳細
な説明は行われない。
態の他の構成は、実施の第1形態と同一でありその詳細
な説明は行われない。
【0063】実施の第2形態では、以下のようにして細
胞の培養が行われる。培養される細胞が、人工基質45
に付着される。人工基質45が人工基質支持部46、4
7により培養室44の内壁に固定され、更に、培養容器
41の内部は培養液で満たされる。培養容器41が、3
次元クリノスタット11により2軸回転され、培養が開
始される。培養の間、タンク3に蓄積された培養液は、
ロータリージョイント8及びロータリージョイント12
を介して培養容器41に供給される。更に培養容器41
から排出される培養液は、ロータリージョイント12及
びロータリージョイント8を介してタンク3に戻され
る。培養室44の内部では、培養液が三次元的に流れ、
更に、重力が人工基質45に対して全ての方向から印加
される。これにより、細胞が人工基質45の表面に3次
元的に増殖する。
胞の培養が行われる。培養される細胞が、人工基質45
に付着される。人工基質45が人工基質支持部46、4
7により培養室44の内壁に固定され、更に、培養容器
41の内部は培養液で満たされる。培養容器41が、3
次元クリノスタット11により2軸回転され、培養が開
始される。培養の間、タンク3に蓄積された培養液は、
ロータリージョイント8及びロータリージョイント12
を介して培養容器41に供給される。更に培養容器41
から排出される培養液は、ロータリージョイント12及
びロータリージョイント8を介してタンク3に戻され
る。培養室44の内部では、培養液が三次元的に流れ、
更に、重力が人工基質45に対して全ての方向から印加
される。これにより、細胞が人工基質45の表面に3次
元的に増殖する。
【0064】培養細胞と人工基質45で構成された構造
体は、人工臓器として培養容器41から取り出される。
構築された人工臓器を、体内に移植し、或いは、体外に
設置することにより、臓器の機能の再生及び修復が可能
である。
体は、人工臓器として培養容器41から取り出される。
構築された人工臓器を、体内に移植し、或いは、体外に
設置することにより、臓器の機能の再生及び修復が可能
である。
【0065】大型の人工臓器を構築するためには、図5
に示されているように、人工基質管48が人工基質45
に設けられることが好ましい。この人工基質管48の一
端は、図1に示された供給管18に接続され、他端は、
排出管19に接続され、人工基質管48の内部には、培
養液が通される。人工基質45に構築される組織が大型
化すると、増殖に必要な物質を、組織の内部に供給する
ことが困難になる。その内部に培養液が通された人工基
質管48は、人工血管として作用し、組織の内部に増殖
に必要な物質が供給される。人工基質管48が設けられ
る場合、人工基質管48が人工基質45を支持すること
が可能であり、図5に示されているように、人工基質支
持部46、47は、必ずしも設けられる必要がない。
に示されているように、人工基質管48が人工基質45
に設けられることが好ましい。この人工基質管48の一
端は、図1に示された供給管18に接続され、他端は、
排出管19に接続され、人工基質管48の内部には、培
養液が通される。人工基質45に構築される組織が大型
化すると、増殖に必要な物質を、組織の内部に供給する
ことが困難になる。その内部に培養液が通された人工基
質管48は、人工血管として作用し、組織の内部に増殖
に必要な物質が供給される。人工基質管48が設けられ
る場合、人工基質管48が人工基質45を支持すること
が可能であり、図5に示されているように、人工基質支
持部46、47は、必ずしも設けられる必要がない。
【0066】実施の第2形態の細胞培養装置は、実施の
第1形態と同様に、培養容器2を回転しながらタンク3
から培養容器2に培養液を供給し、培養容器2から排出
し、更に、培養容器2の中の培養液を交換することがで
きる。更に、実施の第2形態では、固定された人口基質
45の上に細胞が培養され、大型の組織の構築が可能で
ある。この点により、実施の第2形態の細胞培養装置
は、特に、人工臓器の製造に好適に適用される。
第1形態と同様に、培養容器2を回転しながらタンク3
から培養容器2に培養液を供給し、培養容器2から排出
し、更に、培養容器2の中の培養液を交換することがで
きる。更に、実施の第2形態では、固定された人口基質
45の上に細胞が培養され、大型の組織の構築が可能で
ある。この点により、実施の第2形態の細胞培養装置
は、特に、人工臓器の製造に好適に適用される。
【0067】(実施の第3形態)本発明による3次元ク
リノスタットの実施の第3形態は、植物育成装置の一部
として使用される。実施の第3形態の植物育成装置は、
育成される植物を収容する栽培容器を2軸回転し、育成
対象の植物に重力が印加される方向を3次元的に分散す
る。実施の第3形態の植物育成装置は、重力が印加され
る方向が3次元的に分散された環境における植物の生理
活性の経路の確認のために好適に使用される。
リノスタットの実施の第3形態は、植物育成装置の一部
として使用される。実施の第3形態の植物育成装置は、
育成される植物を収容する栽培容器を2軸回転し、育成
対象の植物に重力が印加される方向を3次元的に分散す
る。実施の第3形態の植物育成装置は、重力が印加され
る方向が3次元的に分散された環境における植物の生理
活性の経路の確認のために好適に使用される。
【0068】栽培容器を2軸回転する実施の第3形態の
植物育成装置は、実施の第1形態の細胞培養装置とほぼ
同様の構成を有しているが、下記の点で異なる。
植物育成装置は、実施の第1形態の細胞培養装置とほぼ
同様の構成を有しているが、下記の点で異なる。
【0069】第1に、実施の第1形態で使用される培養
容器2の代わりに、図6に示された育成容器51が使用
される。育成容器51には、育成される植物が収容され
る。育成容器51の詳細は、後述される。
容器2の代わりに、図6に示された育成容器51が使用
される。育成容器51には、育成される植物が収容され
る。育成容器51の詳細は、後述される。
【0070】第2に、図1に示されたタンク3に、培養
液ではなく、栽培液が蓄積される。栽培液は、植物の育
成に必要な物質が含まれるように調製される。タンク3
に蓄積された栽培液は、ロータリージョイント8、及び
ロータリージョイント12を介して、育成容器41に供
給され、育成容器41から排出される余分の栽培液は、
ロータリージョイント8、及びロータリージョイント1
2を介して、タンク3に排出される。タンク3は、栽培
液の酸素濃度、pH、植物の栽培に必要な物質の濃度を
調整する機能を有していることが好ましい。
液ではなく、栽培液が蓄積される。栽培液は、植物の育
成に必要な物質が含まれるように調製される。タンク3
に蓄積された栽培液は、ロータリージョイント8、及び
ロータリージョイント12を介して、育成容器41に供
給され、育成容器41から排出される余分の栽培液は、
ロータリージョイント8、及びロータリージョイント1
2を介して、タンク3に排出される。タンク3は、栽培
液の酸素濃度、pH、植物の栽培に必要な物質の濃度を
調整する機能を有していることが好ましい。
【0071】上述の育成容器51は、図6に示されてい
るように、供給管18と排出管19とが接続される。供
給管18から育成容器51に、栽培液が供給され、余分
の栽培液は、排出管19から排出される。育成容器51
は、ロックウールのような水分吸収性がある保持材52
を内部に収容する。育成容器51に供給された栽培液
は、保持材52にしみ込む。保持材52には、育成対象
の植物53が植えられ、植物53は、保持材52にしみ
込まされた栽培液から、育成に必要な物質を吸収して成
長する。
るように、供給管18と排出管19とが接続される。供
給管18から育成容器51に、栽培液が供給され、余分
の栽培液は、排出管19から排出される。育成容器51
は、ロックウールのような水分吸収性がある保持材52
を内部に収容する。育成容器51に供給された栽培液
は、保持材52にしみ込む。保持材52には、育成対象
の植物53が植えられ、植物53は、保持材52にしみ
込まされた栽培液から、育成に必要な物質を吸収して成
長する。
【0072】実施の第3形態の植物栽培装置は、育成容
器51を2軸回転した状態で、栽培液を育成容器51に
供給し、育成容器51から栽培液を排出し、育成容器5
1の中の栽培液を交換することができる。当該植物栽培
装置は、栽培液を育成容器51に供給し、排出し、又は
交換するために育成容器51の回転を停止する必要がな
く、回転環境下における長期間の植物の栽培に好適であ
る。
器51を2軸回転した状態で、栽培液を育成容器51に
供給し、育成容器51から栽培液を排出し、育成容器5
1の中の栽培液を交換することができる。当該植物栽培
装置は、栽培液を育成容器51に供給し、排出し、又は
交換するために育成容器51の回転を停止する必要がな
く、回転環境下における長期間の植物の栽培に好適であ
る。
【0073】なお、実施の第3形態では育成容器51が
2軸回転されるが、育成容器51は、2軸よりも多くの
軸の回りに回転されることも可能である。
2軸回転されるが、育成容器51は、2軸よりも多くの
軸の回りに回転されることも可能である。
【0074】また、実施の第3形態の植物育成装置は、
カビのような微生物の育成に適用されることが可能であ
る。この場合、植物53の代わりに微生物が育成容器5
1の内部に収納され、育成される。
カビのような微生物の育成に適用されることが可能であ
る。この場合、植物53の代わりに微生物が育成容器5
1の内部に収納され、育成される。
【0075】(実施の第4形態)本発明による3次元ク
リノスタットの実施の第4形態は、水棲生物育成装置の
一部として使用される。実施の第4形態の水棲生物育成
装置は、育成対象の水棲生物を収容する育成容器を2軸
回転し、育成対象の水棲生物に重力が印加される方向を
3次元的に分散する。実施の第4形態の水棲生物育成装
置は、重力が印加される方向が3次元的に分散された環
境における水棲生物の生理活性の経路の確認のために好
適に使用される。
リノスタットの実施の第4形態は、水棲生物育成装置の
一部として使用される。実施の第4形態の水棲生物育成
装置は、育成対象の水棲生物を収容する育成容器を2軸
回転し、育成対象の水棲生物に重力が印加される方向を
3次元的に分散する。実施の第4形態の水棲生物育成装
置は、重力が印加される方向が3次元的に分散された環
境における水棲生物の生理活性の経路の確認のために好
適に使用される。
【0076】実施の第4形態の水棲生物育成装置は、実
施の第1形態の細胞培養装置とほぼ同様の構成を有し、
下記の点で異なる。
施の第1形態の細胞培養装置とほぼ同様の構成を有し、
下記の点で異なる。
【0077】第1に、実施の第1形態で使用される培養
容器2の代わりに、図7に示された育成容器54が使用
される。育成容器54には、育成される水棲生物が収容
される。育成される水棲生物は、動物、植物、及び微生
物のいずれであることも可能であり、例えば、イモリ、
魚、水棲植物が育成される。育成容器54の詳細は、後
述される。
容器2の代わりに、図7に示された育成容器54が使用
される。育成容器54には、育成される水棲生物が収容
される。育成される水棲生物は、動物、植物、及び微生
物のいずれであることも可能であり、例えば、イモリ、
魚、水棲植物が育成される。育成容器54の詳細は、後
述される。
【0078】第2に、培養液の代わりに飼育水が、図1
に示されたタンク3に蓄積される。飼育水は、水棲生物
の育成に必要な物質が含まれるように調製される。育成
される水棲生物が動物である場合、その水棲生物の餌
は、飼育水に混入されて育成容器54に供給される。タ
ンク3に蓄積された飼育水は、ロータリージョイント
8、及びロータリージョイント12を介して、育成容器
54に供給され、育成容器54から排出される余分の飼
育水は、ロータリージョイント8、及びロータリージョ
イント12を介して、タンク3に排出される。タンク3
は、飼育水の気体濃度を調製するガス交換機能、pHの
調節機能、水棲生物が排出する老廃物を除去する除去機
能を有することが好ましい。
に示されたタンク3に蓄積される。飼育水は、水棲生物
の育成に必要な物質が含まれるように調製される。育成
される水棲生物が動物である場合、その水棲生物の餌
は、飼育水に混入されて育成容器54に供給される。タ
ンク3に蓄積された飼育水は、ロータリージョイント
8、及びロータリージョイント12を介して、育成容器
54に供給され、育成容器54から排出される余分の飼
育水は、ロータリージョイント8、及びロータリージョ
イント12を介して、タンク3に排出される。タンク3
は、飼育水の気体濃度を調製するガス交換機能、pHの
調節機能、水棲生物が排出する老廃物を除去する除去機
能を有することが好ましい。
【0079】上述の育成容器54は、図7に示されてい
るように、流路室55と育成室56とを含む。流路室5
5には、飼育水を供給する供給管18と、飼育水を排出
する排出管19とが接続されている。流路室55は、隔
壁57により、育成室56から分離されている。隔壁5
7には、多数の孔が設けられ、その孔を介して、流路室
55と育成室56との間の培養液の交換が行われる。育
成室56には、水棲生物58が収められ、水棲生物58
の育成の培養は、育成室56の内部で行われる。
るように、流路室55と育成室56とを含む。流路室5
5には、飼育水を供給する供給管18と、飼育水を排出
する排出管19とが接続されている。流路室55は、隔
壁57により、育成室56から分離されている。隔壁5
7には、多数の孔が設けられ、その孔を介して、流路室
55と育成室56との間の培養液の交換が行われる。育
成室56には、水棲生物58が収められ、水棲生物58
の育成の培養は、育成室56の内部で行われる。
【0080】水棲生物58として、水棲生物の卵が育成
される場合、図8に示されているように、育成室56に
は、卵ホルダ59が収納されることが好適である。卵ホ
ルダ59には、円筒形の穴である卵収納室60が複数設
けられ、卵61は、卵収納室60に収納されて固定され
る。隣接する卵収納室60は、互いに流路62によって
連絡され、更に、卵収納室60のうち、流路室55に面
するものには、流路室55に連絡する流路63が設けら
れる。流路62、及び流路63を介して、各卵収納室6
0には、飼育水が供給される。
される場合、図8に示されているように、育成室56に
は、卵ホルダ59が収納されることが好適である。卵ホ
ルダ59には、円筒形の穴である卵収納室60が複数設
けられ、卵61は、卵収納室60に収納されて固定され
る。隣接する卵収納室60は、互いに流路62によって
連絡され、更に、卵収納室60のうち、流路室55に面
するものには、流路室55に連絡する流路63が設けら
れる。流路62、及び流路63を介して、各卵収納室6
0には、飼育水が供給される。
【0081】実施の第4形態の水棲生物育成装置は、育
成容器54を2軸回転した状態で、飼育水を育成容器5
4に供給し、育成容器54から排出し、更に育成容器5
4の中の飼育水を交換することができる。当該水棲生物
育成装置は、飼育水を育成容器54に供給するために育
成容器54の回転を停止する必要がなく、回転環境下に
おける長期間の水棲生物の育成に好適である。
成容器54を2軸回転した状態で、飼育水を育成容器5
4に供給し、育成容器54から排出し、更に育成容器5
4の中の飼育水を交換することができる。当該水棲生物
育成装置は、飼育水を育成容器54に供給するために育
成容器54の回転を停止する必要がなく、回転環境下に
おける長期間の水棲生物の育成に好適である。
【0082】なお、実施の第4形態では育成容器54が
2軸回転されるが、育成容器54は、2軸よりも多くの
軸の回りに回転されることも可能である。
2軸回転されるが、育成容器54は、2軸よりも多くの
軸の回りに回転されることも可能である。
【0083】(実施の第5形態)本発明による3次元ク
リノスタットの実施の第5形態は、動物育成装置の一部
として使用される。実施の第5形態の動物育成装置は、
育成対象の動物を収容する育成容器を2軸回転し、育成
対象の動物に重力が印加される方向を3次元的に分散す
る。実施の第5形態の動物育成装置は、重力が印加され
る方向が3次元的に分散された環境における動物の生理
活性の経路の確認のために好適に使用される。
リノスタットの実施の第5形態は、動物育成装置の一部
として使用される。実施の第5形態の動物育成装置は、
育成対象の動物を収容する育成容器を2軸回転し、育成
対象の動物に重力が印加される方向を3次元的に分散す
る。実施の第5形態の動物育成装置は、重力が印加され
る方向が3次元的に分散された環境における動物の生理
活性の経路の確認のために好適に使用される。
【0084】育成容器を2軸回転する実施の第5形態の
動物育成装置は、実施の第1形態の細胞培養装置とほぼ
同様の構成を有しているが、下記の点で異なる。
動物育成装置は、実施の第1形態の細胞培養装置とほぼ
同様の構成を有しているが、下記の点で異なる。
【0085】第1に、実施の第1形態で使用される培養
容器2の代わりに、図90に示された育成容器71が使
用される。育成容器71には、育成される動物、例え
ば、マウスが収容される。育成容器71の詳細は、後述
される。
容器2の代わりに、図90に示された育成容器71が使
用される。育成容器71には、育成される動物、例え
ば、マウスが収容される。育成容器71の詳細は、後述
される。
【0086】第2に、図1に示されたタンク3に、培養
液ではなく、飲料水が蓄積される。タンク3に蓄積され
た飲料水は、ロータリージョイント8、及びロータリー
ジョイント12を介して、育成容器71に供給される。
液ではなく、飲料水が蓄積される。タンク3に蓄積され
た飲料水は、ロータリージョイント8、及びロータリー
ジョイント12を介して、育成容器71に供給される。
【0087】第3に、排出管21は、タンク3に接続さ
れない。育成容器71に供給された後、時間が経過し、
古くなった飲料水は、ロータリージョイント12、及び
ロータリージョイント8を介して、排出管21に排出さ
れる。排出管21に排出された飲料水は、そのまま捨て
られる。
れない。育成容器71に供給された後、時間が経過し、
古くなった飲料水は、ロータリージョイント12、及び
ロータリージョイント8を介して、排出管21に排出さ
れる。排出管21に排出された飲料水は、そのまま捨て
られる。
【0088】上述の育成容器71には、図9に示されて
いるように、育成室72と、排泄物処理室73とが設け
られている。
いるように、育成室72と、排泄物処理室73とが設け
られている。
【0089】育成室72は、育成対象の動物75を収容
する。育成室72は、動物75が自身の方向を変えられ
ないような大きさを有することが好ましい。育成室72
には、餌箱76と飲料水供給容器77とが設けられる。
餌箱76は、動物75に餌を供給する。飲料水供給容器
77は、供給管18に接続される。既述のように、供給
管18は、ロータリージョイント8、及びロータリージ
ョイント12を介してタンク3に接続され、供給管18
は、タンク3に蓄積された飲料水を飲料水供給容器77
に供給する。飲料水供給容器77は、供給管18から供
給された飲料水を動物75に供給する。飲料水供給容器
77は、更に、排出管19に接続される。飲料水供給容
器77に供給された後、時間が経過し、古くなった飲料
水は、排出管19からロータリージョイント12、及び
ロータリージョイント8を介して排出管21に排出され
る。排出管21に排出された飲料水は、そのまま捨てら
れる。育成室72は、網74から排泄物処理室73によ
り区切られている。
する。育成室72は、動物75が自身の方向を変えられ
ないような大きさを有することが好ましい。育成室72
には、餌箱76と飲料水供給容器77とが設けられる。
餌箱76は、動物75に餌を供給する。飲料水供給容器
77は、供給管18に接続される。既述のように、供給
管18は、ロータリージョイント8、及びロータリージ
ョイント12を介してタンク3に接続され、供給管18
は、タンク3に蓄積された飲料水を飲料水供給容器77
に供給する。飲料水供給容器77は、供給管18から供
給された飲料水を動物75に供給する。飲料水供給容器
77は、更に、排出管19に接続される。飲料水供給容
器77に供給された後、時間が経過し、古くなった飲料
水は、排出管19からロータリージョイント12、及び
ロータリージョイント8を介して排出管21に排出され
る。排出管21に排出された飲料水は、そのまま捨てら
れる。育成室72は、網74から排泄物処理室73によ
り区切られている。
【0090】排泄物処理室73には、粘着シート78と
吸湿材79とが設けられる。粘着シート78は、動物7
5が排出した糞を捕獲する。吸湿材79は、動物75が
排出した尿を吸収する。粘着シート78と吸湿材79と
により、育成室72の衛生状態が維持される。
吸湿材79とが設けられる。粘着シート78は、動物7
5が排出した糞を捕獲する。吸湿材79は、動物75が
排出した尿を吸収する。粘着シート78と吸湿材79と
により、育成室72の衛生状態が維持される。
【0091】以上に説明された実施の第5形態の動物育
成装置は、育成容器71を2軸回転した状態で、飲料水
を育成容器71に供給し、育成容器71から飲料水を排
出し、更に、育成容器71に供給された飲料水を交換す
ることができる。当該動物育成装置は、飲料水を育成容
器71に供給し、排出し、又は交換するために育成容器
71の回転を停止する必要がなく、回転環境下における
長期間の動物の育成に好適である。
成装置は、育成容器71を2軸回転した状態で、飲料水
を育成容器71に供給し、育成容器71から飲料水を排
出し、更に、育成容器71に供給された飲料水を交換す
ることができる。当該動物育成装置は、飲料水を育成容
器71に供給し、排出し、又は交換するために育成容器
71の回転を停止する必要がなく、回転環境下における
長期間の動物の育成に好適である。
【0092】なお、実施の第5形態では育成容器71が
2軸回転されるが、育成容器71は、2軸よりも多くの
軸の回りに回転されることも可能である。
2軸回転されるが、育成容器71は、2軸よりも多くの
軸の回りに回転されることも可能である。
【0093】(実施の第6形態)本発明による3次元ク
リノスタットの実施の第6形態は、球体形成装置の一部
として使用される。実施の第6形態の球体形成装置は、
実施の第1形態の細胞培養装置とほぼ同様の構成を有し
ているが、下記の点で異なる。
リノスタットの実施の第6形態は、球体形成装置の一部
として使用される。実施の第6形態の球体形成装置は、
実施の第1形態の細胞培養装置とほぼ同様の構成を有し
ているが、下記の点で異なる。
【0094】第1に、培養容器2の代わりに、図10で
示される炉81が使用される。炉81の内部には、球体
を形成する原料が収容される。炉81の詳細について
は、後述される。
示される炉81が使用される。炉81の内部には、球体
を形成する原料が収容される。炉81の詳細について
は、後述される。
【0095】第2に、図1に示されたタンク3には、培
養液の代わりに、熱媒体である冷却水が蓄積され、更
に、タンク3には、冷却水を冷却する冷却機能が付与さ
れる。タンク3に蓄積された冷却水は、ロータリージョ
イント8、及びロータリージョイント12を介して、炉
81に供給され、炉81を冷却する。更に、炉81を冷
却して温度が上昇した冷却水は、ロータリージョイント
12、及びロータリージョイント8を介して、タンク3
に戻される。戻された冷却水は、タンク3により冷却さ
れ、再び、炉81に供給される。
養液の代わりに、熱媒体である冷却水が蓄積され、更
に、タンク3には、冷却水を冷却する冷却機能が付与さ
れる。タンク3に蓄積された冷却水は、ロータリージョ
イント8、及びロータリージョイント12を介して、炉
81に供給され、炉81を冷却する。更に、炉81を冷
却して温度が上昇した冷却水は、ロータリージョイント
12、及びロータリージョイント8を介して、タンク3
に戻される。戻された冷却水は、タンク3により冷却さ
れ、再び、炉81に供給される。
【0096】上述の炉81は、図10に示されているよ
うに、球体形成室82を有する。球体形成室82には、
球体を形成する原料83が入れられる。球体形成室82
の周囲には、原料83を加熱するヒータ84が設けられ
る。ヒータ84は、既述の電線25に接続され、電線2
3、電気スリップリング10、電線24、電気スリップ
リング14、及び電線25を介して、制御装置22から
ヒータ84に電力が供給される。
うに、球体形成室82を有する。球体形成室82には、
球体を形成する原料83が入れられる。球体形成室82
の周囲には、原料83を加熱するヒータ84が設けられ
る。ヒータ84は、既述の電線25に接続され、電線2
3、電気スリップリング10、電線24、電気スリップ
リング14、及び電線25を介して、制御装置22から
ヒータ84に電力が供給される。
【0097】更に炉81には、ウオータージャケット8
5が設けられる。ウオータージャケット85には、供給
管18と排出管19とが接続される。既述のように、供
給管18は、ロータリージョイント8、及びロータリー
ジョイント12を介してタンク3に接続され、供給管1
8は、タンク3に蓄積された冷却水をウオータージャケ
ット85に供給する。ウオータージャケット85は、供
給された冷却水を熱媒体として使用し、炉81を冷却す
る。炉81を冷却して温度が上昇した冷却水は、排出管
19により、ウオータージャケット85から排出され
る。排出管19は、ロータリージョイント12、及びロ
ータリージョイント8を介してタンク3に接続され、温
度が上昇した冷却水をタンク3に戻す。
5が設けられる。ウオータージャケット85には、供給
管18と排出管19とが接続される。既述のように、供
給管18は、ロータリージョイント8、及びロータリー
ジョイント12を介してタンク3に接続され、供給管1
8は、タンク3に蓄積された冷却水をウオータージャケ
ット85に供給する。ウオータージャケット85は、供
給された冷却水を熱媒体として使用し、炉81を冷却す
る。炉81を冷却して温度が上昇した冷却水は、排出管
19により、ウオータージャケット85から排出され
る。排出管19は、ロータリージョイント12、及びロ
ータリージョイント8を介してタンク3に接続され、温
度が上昇した冷却水をタンク3に戻す。
【0098】実施の第6形態の球体形成装置は、下記の
ようにして使用され、目的とする球体が形成される。ま
ず、球体を形成する原料83が、炉81の球体形成室8
2に入れられる。原料83としては、例えば、ガラスが
使用され得る。
ようにして使用され、目的とする球体が形成される。ま
ず、球体を形成する原料83が、炉81の球体形成室8
2に入れられる。原料83としては、例えば、ガラスが
使用され得る。
【0099】ヒータ84に電力が供給され、ヒータ84
により原料83が加熱され溶融される。このとき、原料
83が加熱されるとともに、炉81が2軸回転され、溶
融した原料83は攪拌される。
により原料83が加熱され溶融される。このとき、原料
83が加熱されるとともに、炉81が2軸回転され、溶
融した原料83は攪拌される。
【0100】続いて、冷却水が供給され、原料83が徐
冷される。徐冷が行われる間、炉81は2軸回転され、
原料83に働く重力の方向が3次元的に分散される。炉
81の回転速度を適切に設定することにより、原料83
は、球体になって固化し、球体材料が形成される。印加
される重力の方向が3次元的に分散されることにより、
均質性が高い球体材料が形成される。
冷される。徐冷が行われる間、炉81は2軸回転され、
原料83に働く重力の方向が3次元的に分散される。炉
81の回転速度を適切に設定することにより、原料83
は、球体になって固化し、球体材料が形成される。印加
される重力の方向が3次元的に分散されることにより、
均質性が高い球体材料が形成される。
【0101】以上に説明された実施の第6形態の球体形
成装置は、炉81を2軸回転した状態で、冷却水を炉8
1に供給し、更に、冷却水を炉81から排出することが
でき、球体である材料の形成に好適な構成を有してい
る。
成装置は、炉81を2軸回転した状態で、冷却水を炉8
1に供給し、更に、冷却水を炉81から排出することが
でき、球体である材料の形成に好適な構成を有してい
る。
【0102】なお、実施の第6形態では炉81が2軸回
転されるが、炉81は、2軸よりも多くの軸の回りに回
転されることも可能である。
転されるが、炉81は、2軸よりも多くの軸の回りに回
転されることも可能である。
【0103】(実施の第7形態)本発明による3次元ク
リノスタットの実施の第7形態は、図11に示されてい
るように、材料形成装置の一部として使用される。実施
の第7形態の材料形成装置は、実施の第1形態の細胞培
養装置とほぼ同様の構成を有しているが、下記の点で異
なる。
リノスタットの実施の第7形態は、図11に示されてい
るように、材料形成装置の一部として使用される。実施
の第7形態の材料形成装置は、実施の第1形態の細胞培
養装置とほぼ同様の構成を有しているが、下記の点で異
なる。
【0104】第1に、培養容器2の代わりに、反応容器
91が使用される。反応容器には、材料を形成する原料
が供給される。反応容器91の内部で原料が反応して、
所望の材料が形成される。反応容器91には観測装置2
aが設けられ、反応容器91の状態の観測に使用され
る。
91が使用される。反応容器には、材料を形成する原料
が供給される。反応容器91の内部で原料が反応して、
所望の材料が形成される。反応容器91には観測装置2
aが設けられ、反応容器91の状態の観測に使用され
る。
【0105】第2に、タンク3には、材料を形成するた
めの原料が蓄積される。タンク3に蓄積される原料は、
流体であり、液体、気体のいずれであることも可能であ
る。
めの原料が蓄積される。タンク3に蓄積される原料は、
流体であり、液体、気体のいずれであることも可能であ
る。
【0106】第3に、排出管21は、タンク3ではな
く、ポンプ92に接続される。ポンプ92は、タンク9
3に接続される。反応容器91は、排出管19、ロータ
リージョイント12、排出管20、ロータリージョイン
ト8、及び排出管21を介して反応容器91に接続さ
れ、ポンプ91は、反応容器91で生成された反応生成
物を、タンク93に圧送する。タンク93に圧送される
反応生成物は、流体であり、液体、気体のいずれである
ことも可能である。
く、ポンプ92に接続される。ポンプ92は、タンク9
3に接続される。反応容器91は、排出管19、ロータ
リージョイント12、排出管20、ロータリージョイン
ト8、及び排出管21を介して反応容器91に接続さ
れ、ポンプ91は、反応容器91で生成された反応生成
物を、タンク93に圧送する。タンク93に圧送される
反応生成物は、流体であり、液体、気体のいずれである
ことも可能である。
【0107】タンク3に蓄積された原料は、ポンプ4に
よって圧送され、ロータリージョイント8、12を介し
て反応容器91に供給される。反応容器91は、2軸回
転される。2軸回転される反応容器91は、重力が3次
元的に印加された状態で原料を反応させ、反応生成物を
生成する。生成された反応生成物は、ロータリージョイ
ント8、12を介して反応容器91からタンク93に排
出される。ポンプ4及びポンプ92の動作を制御するこ
とにより、任意のタイミングで反応容器91に原料を供
給することができ、また、反応容器91から反応生成物
を排出することができる。
よって圧送され、ロータリージョイント8、12を介し
て反応容器91に供給される。反応容器91は、2軸回
転される。2軸回転される反応容器91は、重力が3次
元的に印加された状態で原料を反応させ、反応生成物を
生成する。生成された反応生成物は、ロータリージョイ
ント8、12を介して反応容器91からタンク93に排
出される。ポンプ4及びポンプ92の動作を制御するこ
とにより、任意のタイミングで反応容器91に原料を供
給することができ、また、反応容器91から反応生成物
を排出することができる。
【0108】以上に説明された実施の第7形態の材料形
成装置は、反応容器91を2軸回転した状態で、原料を
反応容器91に供給し、更に、反応生成物を反応容器9
1から排出することができ、実施の第7形態の材料形成
装置は、重力が3次元的に印加された状態で材料を形成
するために好適な構成を有している。
成装置は、反応容器91を2軸回転した状態で、原料を
反応容器91に供給し、更に、反応生成物を反応容器9
1から排出することができ、実施の第7形態の材料形成
装置は、重力が3次元的に印加された状態で材料を形成
するために好適な構成を有している。
【0109】本発明により、試料を複数軸の回りに回転
する3次元クリノスタットであって、試料を回転してい
る状態で、試料に流体を供給することが可能な3次元ク
リノスタットが提供される。
する3次元クリノスタットであって、試料を回転してい
る状態で、試料に流体を供給することが可能な3次元ク
リノスタットが提供される。
【0110】また、本発明により、細胞を収納する培養
容器を複数軸の回りに回転しながら細胞を培養する細胞
培養装置であって、培養容器を回転している状態で培養
液を供給することが可能な細胞培養装置が提供される。
容器を複数軸の回りに回転しながら細胞を培養する細胞
培養装置であって、培養容器を回転している状態で培養
液を供給することが可能な細胞培養装置が提供される。
【0111】また、本発明により、細胞を収納する培養
容器を複数軸の回りに回転しながら細胞を培養する細胞
培養装置であって、長期間の培養を可能にする細胞培養
装置が提供される。
容器を複数軸の回りに回転しながら細胞を培養する細胞
培養装置であって、長期間の培養を可能にする細胞培養
装置が提供される。
【0112】また、本発明により、生物を収納する育成
容器を複数軸の回りに回転しながら生物を育成する生物
育成装置であって、育成容器を回転している状態で、生
物の育成に必要な物質を、育成される生物に供給するこ
とを可能にする生物育成装置が提供される。
容器を複数軸の回りに回転しながら生物を育成する生物
育成装置であって、育成容器を回転している状態で、生
物の育成に必要な物質を、育成される生物に供給するこ
とを可能にする生物育成装置が提供される。
【0113】また、本発明により、原料を収納する容器
を複数軸の回りに回転しながら、その原料から材料を形
成する材料形成装置であって、容器を回転している状態
で、流体である原料や、流体である熱媒体を、その容器
に供給することを可能にする材料形成装置が提供され
る。
を複数軸の回りに回転しながら、その原料から材料を形
成する材料形成装置であって、容器を回転している状態
で、流体である原料や、流体である熱媒体を、その容器
に供給することを可能にする材料形成装置が提供され
る。
【図1】図1は、本発明による3次元クリノスタットの
実施の一形態を示す。
実施の一形態を示す。
【図2】図2は、ロータリージョイント8の構造を示
す。
す。
【図3】図3は、培養容器2の構造を示す。
【図4】図4は、実施の第2形態で使用される培養容器
41の構造を示す。
41の構造を示す。
【図5】図5は、培養容器41の変形例の構造を示す。
【図6】図6は、実施の第3形態で使用される栽培容器
51の構造を示す。
51の構造を示す。
【図7】図7は、実施の第4形態で使用される育成容器
54の構造を示す。
54の構造を示す。
【図8】図8は、育成容器54の変形例の構造を示す。
【図9】図9は、実施の第5形態で使用される育成容器
71の構造を示す。
71の構造を示す。
【図10】図10は、実施の第6形態で使用される炉8
1の構造を示す。
1の構造を示す。
【図11】図11は、本発明による3次元クリノスタッ
トの実施の第7形態を示す。
トの実施の第7形態を示す。
1:3次元クリノスタット
2、41:培養容器
3:タンク
4:ポンプ
5:本体
6、7:支柱
8、12:ロータリージョイント
9、13:モータ
10、14:電気スリップリング
11:外側フレーム
15:内側フレーム
16〜18:供給管
19〜21:排出管
22:制御装置
23〜28:電線
29:固定部
30:回転部
31、32:シール
33:第1液導入室
34:第2液導入室
35:第1穴
36:第2穴
37、42:交換膜
38、43:流路室
39、44:培養室
40:細胞塊
45:人工基質
46、47:人工基質支持部
51、54、71:育成容器
52:保持材
53:植物
54:育成容器
55:流路室
56、72:育成室
57:隔壁
58:水棲生物
59:卵ホルダ
60:卵収納室
61:卵
62:流路
63:流路
73:排泄物処理室
74:網
75:動物
76:餌箱
77:飲料水供給容器
78:粘着シート
79:吸湿材
81:炉
82:球体形成室
83:原料
85:ヒータ
85:ウオータージャケット
91:反応容器
92:ポンプ
93:タンク
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 岡崎 洋
兵庫県神戸市兵庫区和田宮通七丁目1番14
号 西菱エンジニアリング株式会社内
Fターム(参考) 4B029 AA02 AA11 AA12 AA21 BB11
CC01 CC03 CC08 DA04 DB19
DD06 DF01 DF02 DF03 DF05
DF10 DG01 DG06
4B065 AA90X BC02 BC03 BC13
BC14 BC16 BC25 BC41 BC50
CA44
4C081 AB11 AB31 AB35 CD34 EA01
Claims (17)
- 【請求項1】 容器をn軸回転(nは、2以上の整数)
する回転装置と、 前記容器がn軸回転されている状態で、静止系から、前
記容器に流体を供給する流体供給装置とを備えた3次元
クリノスタット。 - 【請求項2】 容器を保持する第1部材と、 前記第1部材を第1回転軸の回りに回転可能に保持する
第1ロータリージョイントと、 前記第1部材を前記第1回転軸の回りに回転する第1回
転装置と、 前記第1ロータリージョイントを保持する第2部材と、 前記第2部材を前記第1回転軸と平行でない第2回転軸
の回りに回転可能に保持する第2ロータリージョイント
と、 前記第2部材を前記第2回転軸の回りに回転する第2回
転装置とを備え、 前記第2ロータリージョイントは、外部から、前記第1
ロータリージョイントに流体を供給し、 前記第1ロータリージョイントは、前記第2ロータリー
ジョイントから供給された前記流体を前記容器に供給す
る3次元クリノスタット。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の3次元ク
リノスタットにおいて、 更に、前記流体を供給する流体供給装置を備え、 前記流体供給装置は、前記流体に含まれる物質の濃度を
調節する物質濃度調整機能を有する3次元クリノスタッ
ト。 - 【請求項4】 培養細胞を収容する培養容器と、 前記培養容器をn軸回転(nは2以上の整数)する回転
装置と、 前記培養容器がn軸回転されている状態で、静止系か
ら、前記培養容器に前記培養液を供給する培養液供給装
置とを備えた細胞培養装置。 - 【請求項5】 請求項4に記載の細胞培養装置におい
て、 前記培養容器は、前記培養細胞が付着された人工基質を
収容する細胞培養装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の細胞培養装置におい
て、 前記人工基質は、前記培養容器に固定された細胞培養装
置。 - 【請求項7】 請求項5に記載の細胞培養装置におい
て、 前記人工基質は、人工基質管を含み、前記培養液供給装
置は、前記人工基質管に前記培養液を供給する細胞培養
装置。 - 【請求項8】 請求項4に記載の細胞培養装置におい
て、 更に、前記培養容器から排出された前記培養液を蓄積す
る培養液タンクを備え、 前記培養液供給装置は、前記培養液タンクから前記培養
液を取り出して前記培養容器に供給する細胞培養装置。 - 【請求項9】 請求項4に記載の細胞培養装置におい
て、 更に、前記培養液に含まれる物質の濃度を調節する物質
濃度調整装置を備えた細胞培養装置。 - 【請求項10】 請求項4に記載の細胞培養装置におい
て、 前記培養容器は、 前記培養液供給装置から前記培養液が供給される供給管
と、前記培養液が排出される排出管とが接続された第1
室と、 前記培養液が通過する孔が設けられた分離部材によって
前記第1室から隔てられ、且つ、前記培養液中に前記培
養細胞を保持する第2室とを含む細胞培養装置。 - 【請求項11】 請求項4に記載の細胞培養装置におい
て、 前記回転装置は、 前記培養容器を保持する第1部材と、 前記第1部材を第1回転軸の回りに回転可能に保持する
第1ロータリージョイントと、 前記第1部材を前記第1回転軸の回りに回転する第1回
転装置と、 前記第1ロータリージョイントを保持する第2部材と、 前記第2部材を前記第1回転軸と平行でない第2回転軸
の回りに回転可能に保持する第2ロータリージョイント
と、 前記第2部材を前記第2回転軸の回りに回転する第2回
転装置とを含み、 前記培養液供給装置は、前記第1ロータリージョイント
と前記第2ロータリージョイントとを介して、前記培養
容器に前記培養液を供給する細胞培養装置。 - 【請求項12】 細胞を収容する培養容器と、 前記培養容器をn軸回転(nは2以上の整数)する回転
装置と、 前記培養容器がn軸回転された状態で、静止系から、前
記培養容器に前記細胞又は前記細胞の遺伝子を固定する
固定液を供給する固定液供給装置とを備えた細胞試料作
製装置。 - 【請求項13】 生物を収容する育成容器と、 前記育成容器をn軸回転(nは2以上の整数)する回転
装置と、 前記育成容器がn軸回転(nは2以上の整数)された状
態で、静止系から、前記育成容器に前記生物の育成に必
要な物質を含む流体を供給する流体供給装置とを備えた
生物育成装置。 - 【請求項14】 原料を収容し、前記原料から材料を形
成する容器と、 前記容器をn軸回転(nは2以上の整数)する回転装置
と、 前記容器がn軸回転された状態で、静止系から、前記容
器と熱交換を行う熱媒体を前記容器に供給する熱媒体供
給装置とを備えた材料形成装置。 - 【請求項15】 容器と、 前記容器をn軸回転(nは2以上の整数)する回転装置
と、 前記容器がn軸回転された状態で、静止系から、流体で
ある原料を前記容器に供給する原料供給装置とを備え、 前記容器は、前記原料から材料を形成する材料形成装
置。 - 【請求項16】 培養容器に培養細胞を収容すること
と、 前記培養容器をn軸回転(nは2以上の整数)すること
と、 前記培養容器がn軸回転されている状態で、静止系か
ら、前記培養容器に培養液を供給することとを備えた細
胞培養方法。 - 【請求項17】 培養容器に培養細胞を収容すること
と、 前記培養容器をn軸回転(nは2以上の整数)すること
と、 前記培養容器がn軸回転しながら、静止系から前記培養
容器に培養液を供給して前記培養細胞を培養し、人工臓
器を形成することとを備えた人工臓器製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001267539A JP2003070458A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 3次元クリノスタット、細胞培養装置、生物育成装置、及び材料形成装置 |
US10/233,566 US7163821B2 (en) | 2001-09-04 | 2002-09-04 | Application apparatus of 3-dimensional klinostat and growing method using the same |
US11/560,282 US20070072289A1 (en) | 2001-09-04 | 2006-11-15 | Application apparatus of 3-dimensional klinostat and growing method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001267539A JP2003070458A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 3次元クリノスタット、細胞培養装置、生物育成装置、及び材料形成装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003070458A true JP2003070458A (ja) | 2003-03-11 |
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ID=19093656
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---|---|---|---|
JP2001267539A Pending JP2003070458A (ja) | 2001-09-04 | 2001-09-04 | 3次元クリノスタット、細胞培養装置、生物育成装置、及び材料形成装置 |
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Country | Link |
---|---|
US (2) | US7163821B2 (ja) |
JP (1) | JP2003070458A (ja) |
Cited By (19)
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