JP2015188362A - 培養装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インキュベーターの内部に回転体を配設し微生物や細胞の培養を行なう培養装置であり、回転体の動力源である電動サーボモータの駆動に伴う振動の影響の少ない培養装置の提供。【解決手段】回転体に動力を伝える主軸１３を有し、インキュベーターに主軸を挿通させる穴部２１を設け、回転体を回転させる回転動力手段をインキュベーター２の外部へ配設し、主軸を回転可能に支持する支持手段３を備え、主軸を介して回転動力手段の動力を回転体１に伝達することができる。【選択図】図１

Description

本発明はインキュベーターの内部に回転体を配設し微生物や細胞の培養を行なう培養装置に関する。

生物が微小重力環境下でどのような影響を受けるかを研究する為、２つ以上の回転体を回転させるクリノスタットと呼ばれる装置が用いられてきた（特許文献１参照）。
微生物や細胞の培養を行い研究する場合、微生物や細胞をＣＯ２インキュベーターと呼ばれる保温庫の中に収容して、庫内温度と炭酸ガス濃度を一定に保って培養を行って研究している。
さらに、微小重力環境下に微生物や細胞の培養を行い研究する場合は、２つ以上の回転体を回転させるクリノスタットをＣＯ２インキュベーターの庫内に配設して、培養を行う微生物や細胞をクリノスタットに搭載し、クリノスタットを駆動させて研究を行っている（特許文献２参照）。

特開平１１−２６４７１６号公報 特開２００７−６８４４７号公報

クリノスタットを用いて微生物や細胞の培養を行う場合、ＣＯ２インキュベーターの庫内にクリノスタットを載置し，クリノスタットの回転体に培養対象を入れた容器を配設し、培養を行っている。
例えば上記特許文献１で提案されているクリノスタットは、２つの電動サーボモータを動力源として、培養対象を入れた容器を配設した回転体を回転させている。
ＣＯ２インキュベーターの庫内へクリノスタットを載置すると、クリノスタットの駆動の際、クリノスタットの動力源である電動サーボモータの駆動に伴う振動が庫内の棚に発生する。
クリノスタットを配設した棚が振動することは、クリノスタットに配設した培養対象に振動を与えることとなり、一定環境下での培養の研究を行う上で、不確定な動作現象を培養対象に与えることになり、培養の研究の大きな妨げとなっている。

上記の課題を解決するために、本発明は、ＣＯ２インキュベーターの内部に配設した回転体に動力を伝える主軸を有し、ＣＯ２インキュベーターに主軸を挿通させる穴部を設け、回転体を回転させる回転動力手段をＣＯ２インキュベーターの外部へ配設し、主軸を回転可能に支持する支持手段を備え、主軸を介して回転動力手段の動力を回転体に伝達することができるように構成した。

本発明は、ＣＯ２インキュベーターの内部に配設した回転体に動力を伝える主軸を有し、ＣＯ２インキュベーターに主軸を挿通させる穴部を設け、回転体を回転させる回転動力手段をＣＯ２インキュベーターの外部へ配設し、主軸を回転可能に支持する支持手段を備え、主軸を介して回転動力手段の動力を回転体に伝達することで、回転動力手段及び回転体をＣＯ２インキュベーターの庫内の棚に配設しないため、ＣＯ２インキュベーター庫内の棚に回転動力手段及び回転体の駆動に伴う振動が発生することがなくなり、回転体に配設した培養対象に振動を与えることがなくなる。
さらに、回転体を回転させる回転動力手段をＣＯ２インキュベーターの外部へ配設することで、動力源となるモータを高温環境下へ置くことがないため、培養環境の汚染（コンタミネーション）を防ぐ為にＣＯ２インキュベーターの庫内温度を昇温させて行う滅菌処理を行うことができる。
また、モータをＯ２インキュベーターの外部へ配設することで、駆動によるモータからの発熱による温度上昇の影響をＣＯ２インキュベーターの庫内に与えることがなく、ＣＯ２インキュベーターの庫内の温度上昇を防ぐことができる。

本発明の実施例１に係る装置の断面図である。 本発明の実施例２に係る装置の断面図である。 本発明の実施例３に係る装置の断面図である。

以下に本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１には、本発明の実施例１に係る装置の断面図を示す。
本実施例の培養装置は、２つの回転体を備えたクリノスタット１と、ＣＯ２インキュベーター２を備えている。
クリノスタット１は、各々が回転する第１回転体７と、第２回転体８を備えている。
第１回転体７は回転軸Ｘ回りで回転可能になされており、第２回転体８は、第１回転体７へ設けられ、前記回転軸Ｘと直交する回転軸Ｙ回りで回転可能になされている。
ＣＯ２インキュベーター２は、内方へ空間域を有し、前方へ開口部を設けた本体２５と、前記開口部へ開閉可能に取り付けられた扉２６で構成されている。

また、前記クリノスタット１の回転体の駆動源であるモータを有する回転動力手段２３が、第１回転体７及び第２回転体８へ動力伝達手段２４を介して接続されている。
ＣＯ２インキュベーター２の本体２５には、庫内と庫外を貫通する穴部２１が設けられており、この穴部２１へ、動力伝達手段２４が挿入されて設けられている。動力伝達手段２４が、ＣＯ２インキュベーター２の庫外に設けられた回転動力手段２４の回転力を庫内に設けられるクリノスタット１の回転体の回転力として伝達している。
また、この動力伝達手段２４を支持する支持手段３が、ＣＯ２インキュベーター２の本体２５へ備えられており、支持手段３は動力伝達手段２４を回転自在に支持する軸受４、５を有して、動力伝達手段２４を支えている。

回転動力手段２４として第１回転体７の駆動源であるモータＡ９と、第２回転体８の駆動源であるモータＢ１０がＣＯ２インキュベーター２の庫外へ設けられるフレーム６へ取り付けられている。
動力伝達手段２４は、モータＡ９の回転力を伝達する構成と、モータＢ１０の回転力を伝達する構成が各々独立して設けられている。
第１回転体７は、中空の円筒に形成された主軸１３のＣＯ２インキュベーター２内方側の一端側へ接続されており、主軸１３は、ＣＯ２インキュベーター２の本体２５に備えた穴部２１に挿通されて備えられている。

穴部２１は、主軸１３を支持する支持手段３として軸受Ａ４が備えられ、主軸１３を回転自在となすように設けられており、主軸１３は軸受Ａ４を介して、回転可能にＣＯ２インキュベーター２に支持されている。
主軸１３のＣＯ２インキュベーター２外方側の他端側には、主軸側歯車１２が取り付けられており、この主軸側歯車Ｂ１２とかみ合い係合されたモータ側歯車Ａ１１が連結されている。
モータ側歯車Ａ１１は、モータＡ９の回転軸に取り付けられており、モータＡ９の回転が、前述の動力伝達手段２４を介して第１回転体７に伝えられ、回転されるように構成されている。

第２回転体８は、複数の動力伝達軸と交差軸の組み合わせによる動力伝達手段によってモータＢ１０の回転力を伝達する構成になされている。
図１の断面図に示すように、これら動力伝達軸と交差軸は第１回転体７及び主軸１３の内部に設けられた中空部に配置されており、第１回転体７の回転動作とは独立した別の伝達手段によって、モータＢ１０の回転力を第２回転体８へ伝達される。
第２回転体８は、回転軸２０を備えており、回転軸２０によって第１回転体７に支持されて回転軸Ｙ回りで回転可能になされている。
回転軸２０は、第１回転体７へ回転自在に支持された交差軸１９の出力側軸に固定されている。
交差軸１９は、入力側軸と出力側軸が直角に交差して係合され、各々の回転が伝達できるように構成されており、回転力を直角に伝達可能になされている。

交差軸１９の入力側軸には、動力伝達軸１８の一端側が接続されており、動力伝達軸１８の他端側は別の交差軸１７の出力側軸へ接続されている。
以下は同様に、交差軸１７の入力側軸には、動力伝達軸１６の一端側が接続されており、動力伝達軸１６の他端側は交差軸１５の出力側軸へ接続させている。
また、交差軸１５の入力側軸には動力伝達軸１４の一端側が接続されており、動力伝達軸１４の一端側はモータＢ９の出力軸に接続させている。

図１に示すように交差軸１５、１７、１９と動力伝達軸１６、１８は第１回転体７の内部へ納められており、動力伝達軸１４は円筒形状である主軸１３の中空部を貫通して設けられ、主軸１３と動力伝達軸１４との間に設けた軸受Ｂ５を介して回転自在に備えられている。
これにより、第１回転体７の回転と独立して、第２回転体８の回転が行なわれ、主軸１３を介して回転動力手段２３の動力をＣＯ２インキュベーター２内へ設けた回転体へ伝達する。
また、前述の主軸１３はＣＯ２インキュベーター２に設けた穴部２１を通して配置されているが、ＣＯ２インキュベーター２の庫内と庫外の通気を遮断するために、適宜必要に応じたシール材を配置する。

このような構成の培養装置の動作について以下に説明する。
培養を行う場合、微生物や細胞を入れた容器をクリノスタット１の第２回転体８の内部に搭載する。
ＣＯ２インキュベーター２の温度および炭酸ガス濃度等を一定に保つように設定した後、クリノスタット１の制御装置（図示せず）から指示を与え、クリノスタット１を回転駆動させる。
駆動の指示を受けると、モータＡ９およびモータＢ１０がそれぞれ駆動する。
モータＡ９には、歯車Ａ１１が固定されており、モータＡ９の回転運動に合わせて連動して回転する。
歯車Ａ１１と歯車Ｂ１２は、かみ合わせて係合され、歯車Ｂ１２は主軸１３に固定されているので、主軸１３が回転運動する。
第１回転体７は、主軸１３と図示しないボルトにて固定されており、軸受Ａ４で回転可能に支持される主軸１３の回転運動と連動し、モータＡ９が回転すると第１回転体７は回転し、モータＡ９が停止すると第１回転体７も停止する。
以上のように、モータＡ９の回転力は、歯車Ａ１１を介し、歯車Ｂ１２に伝わり、歯車Ｂ１２と接続された主軸１３を介して、第１回転体７を回転、停止させる。

また、モータＢ１０には動力伝達軸１４が固定されており、モータＢ１０の回転運動に合わせて連動して回転する。
動力伝達軸１４は、中空形状の主軸１３の内部を挿通するように、主軸１３に備えられた軸受Ｂ５で支持され、モータＢ１０が回転した場合、動力伝達軸１４も連動して回転する。
図１に示す通り、前述の構成により動力伝達軸１４の回転は交差軸１５に伝わり、交差軸１５の回転は動力伝達軸１６に伝わる。
動力伝達軸１６の回転は交差軸１７に伝わり、交差軸１７の回転は動力伝達軸１８に伝わる。
動力伝達軸１８の回転は交差軸１９に伝わり、交差軸１の回転は第２回転体８の回転軸２０に伝達されて第２回転体８が回転する。
これらの回転力の伝達が行なわれ、モータＢ１０が回転すると第２回転体８は回転し、モータＢ１０が停止すると第２回転体８も停止する。以上のように、モータＢ１０の回転動作により、第２回転体８を回転、停止させる。

クリノスタット１の第１回転体７および第２回転体８は、制御装置によってモータＡ９及びモータＢ１０にそれぞれ回転指令を与えることにより、互いの伝達軸の動作に影響することなく回転することができる。
モータＡ９を回転することにより生じる、第１回転体７に固定した交差軸１５とモータＢ１０の間の回転運動は、モータＢ１０に相殺する回転指令を与えることで、第１回転体７および第２回転体８が独立した回転を与えることができる。さらに、モータＡ９及びモータＢ１０にそれぞれの回転指令を与えることにより、第１回転体７または第２回転体８のどちらか一方のみを回転させることができる。
前述の回転力の伝達に係る構成においては、実施例１の歯車Ａ１１、歯車Ｂ１２、交差軸１５、動力伝達軸１６、交差軸１７、動力伝達軸１８、交差軸１９は、一例であり、動力を伝達する手段を特定するものではない。

本発明の構成によれば、クリノスタット１は、ＣＯ２インキュベーターの支持手段３で主軸１３を支持することで、モータＡ９およびモータＢ１０をＣＯ２インキュベーターの庫外に配設できる。そのため、モータＡ９およびモータＢ１０は、ＣＯインキュベーター２の庫内の温度を変化させたとしても、温度変化の影響を受けない。
同じく、ＣＯ２インキュベーター２の庫内を昇温による滅菌処理を行ったとしても、モータＡ９およびモータＢ１０は、ＣＯ２インキュベーター２の庫外にあるため、昇温の影響を受けない。
また、クリノスタットの第１回転体７及び第２回転体８をＣＯ２インキュベーター２の庫内に配設した状態で滅菌処理を行うことができ、第１回転体７及び第２回転体８の滅菌処理も行うことができる。

また、本発明の別の実施例として実施例２を図２に示し説明する。
図２には、本発明の実施例２に係る装置の断面図を示す。
実施例２は、主軸１３の支持手段３をＣＯ２インキュベーター２とは別に庫外に支持台３０を配設し、主軸を支える構成とする。
図２に示すように、ＣＯ２インキュベーター２の外方で、ＣＯ２インキュベーター２とモータの間に支持手段３である支持台３０を備えている。
支持台３０は、軸受１３を介して主軸１３を回転可能に設けられており、クリノスタット１駆動の際の振動をＣＯ２インキュベーター２へ伝えにくくする。
これにより、クリノスタット１駆動の振動による微生物や細胞の培養への悪影響を排除することができる。

次に、本発明の別の実施例として実施例３を図３に示し説明する。
図３には、本発明の実施例３に係る装置の断面図を示す。
実施例３は、駆動源であるモータ２７が１つのみを用いて、第１回転体７と第２回転体８を同時に回転させるものである。
図３で示すように、第２回転体８の回転のための動力伝達軸１４の他端側を固定ボルト２２によってフレーム６に固定されている。
これにより、動力伝達軸１４は回転出来ない状態になされている。

この状態でモータ２７の回転駆動により、第１回転体７を回転させると、第１回転体７の内方に組み込まれた交差軸１５も同様に回転する。
そのとき、交差軸１５の入力側軸に接続されている動力伝達軸１４の他端側がフレーム６に固定されているため、交差軸１５の回転力は、交差軸１５の出力側軸に接続した動力伝達軸１６に伝えられ、第２回転体８が回転する。
すなわち、実施例３の培養装置は、前述の動力伝達軸１４をフレームへ固定する固定ボルト２２によって動力分配手段が構築され、１つの動力源の動力を複数の回転体へ分配させて伝えることができ、１つのモータ２７を用いて第１回転体と第２回転体の２つの回転体を回転させることが可能となる。
これにより、回転のための省電力化や、動力源のスリム化が図れる。

１ クリノスタット
２ ＣＯ２インキュベーター
３ 支持手段
４ 軸受Ａ
５ 軸受Ｂ
６ フレーム
７ 第１回転体
８ 第２回転体
９ モータＡ
１０ モータＢ
１１ 歯車Ａ
１２ 歯車Ｂ
１３ 主軸
１４ 動力伝達軸
１５ 交差軸
１６ 動力伝達軸
１７ 交差軸
１８ 動力伝達軸
１９ 交差軸
２０ 回転軸

Claims (5)

1. 前面に扉を有したインキュベーターと、該インキュベーター内へ設けられ、異なる回転軸を有する２つ以上の回転体と、該回転体を回転させる回転動力手段と、該回転動力手段の動力を回転体で伝える主軸を有する動力伝達手段を備えた培養装置において、
   前記インキュベーターが主軸を挿通させる穴部を有し、前記回転動力手段がインキュベーターの外方へ配設され、主軸を介して回転動力手段の動力をインキュベーター内へ設けた回転体へ伝達することを特徴とする培養装置。
2. 前記主軸を回転可能に支持する支持手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の培養装置。
3. 前記支持手段がインキュベーターの穴部に設けられることを特徴とする請求項２に記載の培養装置。
4. 前記支持手段がインキュベーターの外方に設けられることを特徴とする請求項２に記載の培養装置。
5. 前記回転動力手段が動力源を１つのみ有しており、動力源の動力を複数の回転体へ分配させて伝える動力分配手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の培養装置。

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