JP2016129493A - Clinostat - Google Patents

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正嗣 神野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform undifferentiation-maintaining culture and differentiation-promoting culture by a single clinostat.SOLUTION: A clinostat 100 has: a rotary driving device arranged in an enclosure 23; an x-rotary shaft 2 rotated by the rotary driving device; an x-rotor 1 attached to one end of the x-rotary shaft 2; a y-rotary shaft 16 which is attached to the x-rotor 1, and has a shaft center in y-direction; a y-rotor 3 which is attached to the y-rotary shaft 16, and houses a culture vessel 30; a central shaft which is housed concentrically in a hollow inside the x-rotary shaft 2 and independently rotatably; a torque transmission mechanism which transmits rotation of the central shaft to the y-rotary shaft 16; and a clutch which is arranged for the other end side of the x-rotary shaft 2 concentrically with the x-rotary shaft 2 and the central shaft, and switches a state where torque is transmitted between the x-rotary shaft 2 and the central shaft and a state where the central shaft is fixed to the enclosure, in which the clinostat controls the state of the clutch, and switches an operation mode of undifferentiation-maintaining culture or an operation mode of differentiation-promoting culture.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、細胞の培養に用いられるクリノスタットに関する。 The present invention relates to a clinostat used for cell culture.

再生医学においては、細胞を未分化のまま培養して増殖させ、適切な分化誘導をして生体への移植を行う。
多能性幹細胞は、無重力の状態において培養することで、分化を抑えた状態で増殖可能であることが知られている(未分化維持培養)。また、骨や軟骨などに分化させる場合、地球の重力加速度よりも大きい過重力において適当な培地と共に培養すると分化が促進されることも知られている(分化促進培養)。地上において、このような培養を行うために、無重力状態で多能性幹細胞を培養する重力分散型培養装置や、過重力状態で多能性幹細胞を培養する過重遠心培養装置が用いられる。
In regenerative medicine, cells are cultured and grown in an undifferentiated state, and appropriate differentiation is induced for transplantation into a living body.
It is known that pluripotent stem cells can be proliferated in a state in which differentiation is suppressed by culturing in a weightless state (undifferentiated maintenance culture). It is also known that when differentiation into bone, cartilage, etc., differentiation is promoted by culturing with an appropriate medium in hypergravity greater than the Earth's gravitational acceleration (differentiation promotion culture). In order to perform such culturing on the ground, a gravity dispersion type culture apparatus that cultures pluripotent stem cells in a weightless state or an over-centrifugation culture apparatus that cultures pluripotent stem cells in a hypergravity state is used.

例えば、特許文献1には、本体に取り付けられたモータにより外側フレームを回転し、外側フレームに取り付けられたモータによりさらに内側フレームを回転させて、内側フレームに同体に接続された培養容器を回転させる技術が開示されている。多能性幹細胞の分化を押さえて培養する場合には2軸回転させ、一方、分化を誘導する場合には、内側フレームの回転を止めた状態で外側フレームを回転させる1軸回転を行う。これにより、未分化維持培養と分化促進培養とを1つの装置により実現している。
また、特許文献2には、回転枠にモータを取り付けることによるモータ故障を回避するために、モータの固定枠に取り付けられたモータにより、2軸回転を実現して未分化維持培養を行うクリノスタットが開示されている。
For example, in Patent Document 1, an outer frame is rotated by a motor attached to a main body, an inner frame is further rotated by a motor attached to the outer frame, and a culture vessel connected to the inner frame is rotated. Technology is disclosed. When culturing while suppressing differentiation of pluripotent stem cells, it is rotated biaxially. On the other hand, when differentiation is induced, uniaxial rotation is performed in which the outer frame is rotated while the rotation of the inner frame is stopped. Thereby, undifferentiated maintenance culture and differentiation promotion culture are realized by one apparatus.
Patent Document 2 discloses a clinostat that performs biaxial rotation and performs undifferentiated maintenance culture with a motor attached to a fixed frame of the motor in order to avoid motor failure caused by attaching the motor to the rotating frame. Is disclosed.

特開2003-9852号公報JP2003-9852 特許第4974283号公報Japanese Patent No.4974283

特許文献1の技術においては、外側フレーム、内側フレームそれぞれにモータを配置し、さらに内側フレームを回転させるモータは、外側フレームに取り付けられているため、外側フレームの回転半径が大きく、外形の寸法も大きくなる。通常、細胞培養は温度、湿度、二酸化炭素濃度を適切な条件に維持したインキュベータの中で行われる。各研究機関で使用されているインキュベータのサイズは、160〜170Lクラスが一般的である。特許文献1の装置を160〜170Lクラスのインキュベータに入れると、インキュベータ内の空間をほぼ占有してしまい、空いたスペースでディッシュなどを用いて細胞培養をすることができにくかった。 In the technique of Patent Document 1, a motor is arranged on each of the outer frame and the inner frame, and the motor that rotates the inner frame is attached to the outer frame. growing. Usually, cell culture is performed in an incubator in which temperature, humidity, and carbon dioxide concentration are maintained at appropriate conditions. The size of the incubator used in each research institution is generally 160 to 170 L class. When the apparatus of Patent Document 1 was placed in a 160-170 L class incubator, the space in the incubator was almost occupied, and it was difficult to culture cells using a dish or the like in the vacant space.

特許文献2の技術は、2軸回転の装置であるため、重力分散型培養専用であり、1軸回転をさせることができない。従って、過重遠心培養ができない。また、露出状態にある円板の弾性体を介して回転力を内側の回転体に伝達させるため、長期間使用すると摩耗し回転不良を引き起こす。
尚、本出願人は、特願2014−121939号により、小型化を図ったクリノスタットを提案した。これに開示されたクリノスタットは、y回転軸を回転させるモータの回転方向の変更、若しくは回転速度の増加により、モータの回転力がx回転軸へ伝達したり切断されたりするクラッチを設けて未分化維持培養と分化促進培養を1台のクリノスタットで行うことができる。
Since the technique of Patent Document 2 is a biaxial rotating device, it is dedicated to gravity dispersion type culture and cannot be rotated in a single axis. Therefore, over-centrifugation culture cannot be performed. In addition, since the rotational force is transmitted to the inner rotating body through the elastic body of the exposed disc, it is worn out for a long period of time and causes rotation failure.
The present applicant has proposed a clinostat with a reduced size according to Japanese Patent Application No. 2014-121939. The clinostat disclosed therein is not provided with a clutch that transmits or disconnects the rotational force of the motor to the x-rotating shaft by changing the rotational direction of the motor that rotates the y-rotating shaft or increasing the rotational speed. Differentiation maintenance culture and differentiation promotion culture can be performed with one clinostat.

本発明はクリノスタットをさらに小型化して、クリノスタットが設置されるべきインキュベータ内を有効に利用できるようにし、かつ、未分化維持培養と分化促進培養を1台のクリノスタットで行うことを目的とする。 An object of the present invention is to further reduce the size of the clinostat so that the inside of the incubator in which the clinostat should be installed can be used effectively, and to perform undifferentiation maintenance culture and differentiation promotion culture with a single clinostat. To do.

本発明は、筐体内に配置された回転駆動装置と、前記回転駆動装置の回転力が伝達されるx回転軸と、前記x回転軸の一端に取り付けられたx回転体と、前記x回転体に取り付けられ、x方向とは異なる方向のy方向の軸心を有するy回転軸と、前記y回転軸に取り付けられ、培養容器を収容するy回転体と、前記x回転軸の内部の中空に同心に、かつ独立して回転可能に収容された中心軸と、前記中心軸の回転を前記y回転軸に伝達する回転力伝達機構と、前記x回転軸の他端側に前記x回転軸及び中心軸と同心に配置され、前記x回転軸と前記中心軸との間で回転力を伝達する状態と、前記中心軸を前記筐体に対して固定する状態とを切り替えるクラッチと、前記クラッチの状態を制御することにより、未分化維持培養の運転モード若しくは分化促進培養の運転モードを切り替えることを特徴とする。 The present invention relates to a rotary drive device arranged in a housing, an x rotary shaft to which a rotational force of the rotary drive device is transmitted, an x rotary body attached to one end of the x rotary shaft, and the x rotary body And a y-rotating shaft having a y-direction axial center different from the x-direction, a y-rotating body attached to the y-rotating shaft and containing a culture vessel, and a hollow inside the x-rotating shaft A central axis that is concentrically and independently rotatably accommodated, a rotational force transmission mechanism that transmits the rotation of the central axis to the y rotation axis, and the x rotation axis and the other end side of the x rotation axis A clutch that is arranged concentrically with a central axis and switches between a state in which a rotational force is transmitted between the x rotational axis and the central axis and a state in which the central axis is fixed to the housing; By controlling the state, the operation mode of undifferentiated maintenance culture It is characterized by switching the operation mode of differentiation promoting culture.

本発明によれば、クラッチの状態により、1台の回転駆動装置で、未分化維持培養(x回転体とy回転体をそれぞれx回転軸、y回転軸を中心に回転させる)と分化促進培養(x回転体とy回転体をx回転軸を中心に回転させる)ができ、かつ、回転駆動装置が1台となるため、クリノスタットの小型化が可能となり、クリノスタットがインキュベータ内を占有する容積が小さくなる。そのため、空いた空間で他の培養が可能となるという効果がある。 According to the present invention, the undifferentiated maintenance culture (the x-rotator and the y-rotator are rotated around the x-rotation axis and the y-rotation axis, respectively) and the differentiation-promoting culture with one rotary drive device depending on the state of the clutch. (The x-rotating body and the y-rotating body can be rotated around the x-rotating axis) and the rotational drive device becomes one, so that the size of the clinostat can be reduced and the clinostat occupies the inside of the incubator. The volume becomes smaller. Therefore, there is an effect that another culture is possible in the vacant space.

インキュベータに格納されたクリノスタットを示す図である。It is a figure which shows the clinostat stored in the incubator. クリノスタットの側面断面(図2A)とx1−x1断面(図2B)を示す図である。It is a figure which shows the side surface cross section (FIG. 2A) and x1-x1 cross section (FIG. 2B) of a clinostat. ハウジング内の動力伝達系を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the power transmission system in a housing. 分化促進培養の運転モード(図4A)とアイドル状態(図4B)のクリノスタットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the operation mode (FIG. 4A) of differentiation promotion culture | cultivation, and the clinostat of an idle state (FIG. 4B).

図1において、本実施例によるクリノスタット100は、筐体23、x回転体1、及び培養容器30を収容するy回転体3を有している。培養容器30には、細胞と培地とが封入される。クリノスタット100は、温度、湿度、二酸化炭素濃度を適切な条件に維持可能なインキュベータ200の内部に設置される。 In FIG. 1, a clinostat 100 according to this embodiment includes a housing 23, an x-rotating body 1, and a y-rotating body 3 that accommodates a culture vessel 30. Cells and a medium are enclosed in the culture container 30. The clinostat 100 is installed inside an incubator 200 that can maintain temperature, humidity, and carbon dioxide concentration under appropriate conditions.

x回転体1は図中x方向の軸心を有するx回転軸2により回転可能であり、y回転体3はx回転体1内においてx方向とは異なる方向のy方向の軸心を有するy回転軸16により回転可能である。y回転体3がx回転軸2及びy回転軸16により回転するので、クリノスタット100は2軸回転を実現可能となっている。尚、31は、培養容器30をy回転体3に収容したときに、培養容器30の脱落を防止するストッパである。 The x-rotating body 1 can be rotated by an x-rotating shaft 2 having an x-direction axis in the figure, and the y-rotating body 3 has a y-direction axis center different from the x-direction in the x-rotating body 1. The rotary shaft 16 can rotate. Since the y rotating body 3 is rotated by the x rotating shaft 2 and the y rotating shaft 16, the clinostat 100 can realize the biaxial rotation. Reference numeral 31 denotes a stopper that prevents the culture vessel 30 from dropping off when the culture vessel 30 is accommodated in the y-rotator 3.

図2は、クリノスタット100の側面断面(図2A)とx1−x1断面(図2B)を示している。図2Aにおいて、筐体23内には、回転駆動装置22とハウジング6が固定されている。回転駆動装置22はステッピングモータであり、ハウジング6は、x回転軸2、および後述するクラッチレバー15、クラッチ7等の動力伝達系を収容する中空状の部材である。ハウジング6の内周側には、ドーナッツ状の円板6aが突出している。ハウジング6は、回転駆動装置22の出力軸22a方向に平行に、かつ回転駆動装置22の長さ範囲にほぼ重なり合うように筐体23内に配置されている。回転駆動装置22の出力軸22aにはプーリ19が取り付けられ、タイミングベルト24を介して、出力軸22aの回転力をハウジング6内のx回転軸2に伝達する。 FIG. 2 shows a side cross section (FIG. 2A) and a x1-x1 cross section (FIG. 2B) of the clinostat 100. In FIG. 2A, the rotation drive device 22 and the housing 6 are fixed in the housing 23. The rotational drive device 22 is a stepping motor, and the housing 6 is a hollow member that houses the x-rotating shaft 2 and a power transmission system such as a clutch lever 15 and a clutch 7 described later. On the inner peripheral side of the housing 6, a donut-shaped disk 6 a protrudes. The housing 6 is disposed in the housing 23 so as to be parallel to the direction of the output shaft 22 a of the rotary drive device 22 and to substantially overlap the length range of the rotary drive device 22. A pulley 19 is attached to the output shaft 22 a of the rotation drive device 22, and the rotational force of the output shaft 22 a is transmitted to the x rotation shaft 2 in the housing 6 via the timing belt 24.

ハウジング6内の動力伝達系の主な構成部品として、x回転軸2、クラッチ7、クラッチレバー15及び中心軸10が設けられている。x回転軸2は、x回転軸支持軸受13を介してハウジング6に対して回転可能に取り付けられている。x回転軸2の中央に位置するプーリ部2bには、タイミングベルト24が掛け回されている。x回転軸2の一端側(図中右側)にはx回転体1が固定され、これを回転させる。x回転軸2の他端側(図中左側)は、フランジ状に半径方向に拡幅されたホイール部2aが設けられている。また、x回転軸2は中空であり、同心に中央軸10が軸受21により支持されている。中央軸10は、x回転軸2とは独立して回転できるようになっている。 As main components of the power transmission system in the housing 6, an x-rotating shaft 2, a clutch 7, a clutch lever 15 and a central shaft 10 are provided. The x rotation shaft 2 is rotatably attached to the housing 6 via an x rotation shaft support bearing 13. A timing belt 24 is wound around the pulley portion 2b located at the center of the x-rotating shaft 2. An x-rotating body 1 is fixed to one end side (right side in the figure) of the x-rotating shaft 2 and is rotated. On the other end side (left side in the figure) of the x-rotating shaft 2, a wheel portion 2a that is widened in a radial direction in a flange shape is provided. The x-rotating shaft 2 is hollow, and the central shaft 10 is supported by a bearing 21 concentrically. The central shaft 10 can be rotated independently of the x rotation shaft 2.

クラッチ7は、x回転軸2の他端側であって、x回転軸2及び中央軸10と同心に設けられ、図面において左側にフランジ状に半径方向に拡幅されたホイール部7aと、右側にディスク部7bを有している。右側のディスク7bは、中心に6角形状の透孔7cを有している。クラッチレバー15は、側面視においてC字状であり、対向状に内側に設けられた爪部15a、15bを有している。爪部15a、15bは、ホイール部7aに当接する。クラッチレバー15は、カム5が回転することにより押されて、図面において左右に移動可能である。また、クラッチレバー15には、外側に向けて爪部15c、15dが設けられている。爪部15c、15dには、スプリング6bの一端が当接して、クラッチレバー15は、図面右方向に付勢された状態になっている。スプリング6bの他端は、係止片6cにより、ハウジング6に止められている。 The clutch 7 is provided on the other end side of the x-rotating shaft 2 and concentrically with the x-rotating shaft 2 and the central shaft 10, and has a wheel portion 7a that is radially expanded in a flange shape on the left side in the drawing, and on the right side. It has a disk portion 7b. The right disk 7b has a hexagonal through hole 7c in the center. The clutch lever 15 is C-shaped in a side view, and has claw portions 15a and 15b provided on the inner side in a facing manner. The claw portions 15a and 15b are in contact with the wheel portion 7a. The clutch lever 15 is pushed by the rotation of the cam 5 and can move left and right in the drawing. The clutch lever 15 is provided with claw portions 15c and 15d facing outward. One end of the spring 6b is in contact with the claw portions 15c and 15d, and the clutch lever 15 is biased rightward in the drawing. The other end of the spring 6b is fixed to the housing 6 by a locking piece 6c.

中心軸10は、図面の右側にプーリ4が固定され、左側には断面6角形状の軸部10aが、透孔7cを貫通している。また、貫通した反対側においては、ストップリング10bとディスク部7bとの間にスプリング8が配置されている。スプリング8は、クラッチ7を図中右方向に付勢するように作用する。
図2Bにおいて、クラッチレバー15は、ハウジング6に設けられた案内溝6d内を摺動する。カム5は、筐体23の外側に設けられたノブ14を回すことによりシャフト9を介して回転される。
The central shaft 10 has a pulley 4 fixed to the right side of the drawing, and a shaft portion 10a having a hexagonal cross section passing through the through hole 7c on the left side. Further, on the opposite side through, the spring 8 is disposed between the stop ring 10b and the disk portion 7b. The spring 8 acts to urge the clutch 7 in the right direction in the figure.
In FIG. 2B, the clutch lever 15 slides in a guide groove 6 d provided in the housing 6. The cam 5 is rotated via the shaft 9 by turning a knob 14 provided outside the housing 23.

図3は、図2で示したハウジング6内の動力伝達系を構成するx回転軸2、クラッチ7、クラッチレバー15、カム5及び中心軸10の斜視図である。クラッチ7は、ドーナッツ形状のホイール部7aと円板形状のディスク部7bとを有し、ディスク部7bの外周側の対向面にそれぞれ、ドーナッツ状の摩擦材7e、7gが設けられている。ホイール部7aとディスク部7bとの間の胴部7fは円筒形状である。ディスク部7bの6角形状の透孔7cに、中心軸10の6角形状の軸部10aが挿入されることにより、クラッチ7の回転が中心軸10へ伝達され、かつクラッチ7は軸部10aを摺動する。中心軸10の図面左右方向の位置は、ハウジング6に対して一定なので、クラッチ7が左右に移動する。 3 is a perspective view of the x-rotating shaft 2, the clutch 7, the clutch lever 15, the cam 5, and the central shaft 10 constituting the power transmission system in the housing 6 shown in FIG. The clutch 7 includes a donut-shaped wheel portion 7a and a disk-shaped disc portion 7b, and donut-shaped friction materials 7e and 7g are provided on the opposing surfaces on the outer peripheral side of the disc portion 7b, respectively. A body portion 7f between the wheel portion 7a and the disk portion 7b has a cylindrical shape. By inserting the hexagonal shaft portion 10a of the central shaft 10 into the hexagonal through hole 7c of the disk portion 7b, the rotation of the clutch 7 is transmitted to the central shaft 10, and the clutch 7 is connected to the shaft portion 10a. Slide. Since the position of the central shaft 10 in the left-right direction in the drawing is constant with respect to the housing 6, the clutch 7 moves to the left and right.

ディスク部7bの一方の面に設けられた摩擦材7eは、ホイール部2aに当接されることにより、クラッチ7にx回転軸2の回転が伝達される。ディスク部7bの他方の対向面に設けられた摩擦材7gは、ハウジング6の内周側に突出したドーナッツ状の円板6aに当接して、クラッチ7をハウジング6に対して固定させた状態にする。 The friction material 7e provided on one surface of the disk portion 7b is brought into contact with the wheel portion 2a, whereby the rotation of the x-rotating shaft 2 is transmitted to the clutch 7. The friction material 7g provided on the other facing surface of the disk portion 7b is in contact with the donut-shaped disk 6a protruding to the inner peripheral side of the housing 6 so that the clutch 7 is fixed to the housing 6. To do.

図2に戻り、y回転体3はy回転軸16に取り付けられており、y回転軸16は、y回転軸支持軸受20を介してx回転体1に取り付けられている。本実施例では、x回転軸2とy回転軸16は直交している。 Returning to FIG. 2, the y rotating body 3 is attached to the y rotating shaft 16, and the y rotating shaft 16 is attached to the x rotating body 1 via the y rotating shaft support bearing 20. In this embodiment, the x rotation axis 2 and the y rotation axis 16 are orthogonal to each other.

中心軸10からy回転軸16までの回転力の伝達は、プーリ4、タイミングベルト25、プーリ17、伝達軸18a、傘歯車11a、11b、からなるx回転体1内に配置された回転力伝達機構40によりなされる。y回転軸16から上流に向けて説明すると、y回転軸16へは傘歯車11a、11bを介して回転力が伝達されている。傘歯車11bは、軸受18bに支持された伝達軸18aに取り付けられている。伝達軸18aはプーリ17が取り付けられている。プーリ17とプーリ4の間には、タイミングベルト25がかけ回されている。プーリ4は、中心軸10に取り付けられている。 The transmission of the rotational force from the central shaft 10 to the y rotation shaft 16 is performed by transmitting the rotational force disposed in the x rotating body 1 including the pulley 4, the timing belt 25, the pulley 17, the transmission shaft 18a, and the bevel gears 11a and 11b. This is done by mechanism 40. Describing upstream from the y rotation shaft 16, a rotational force is transmitted to the y rotation shaft 16 via the bevel gears 11 a and 11 b. The bevel gear 11b is attached to the transmission shaft 18a supported by the bearing 18b. A pulley 17 is attached to the transmission shaft 18a. A timing belt 25 is wound around the pulley 17 and the pulley 4. The pulley 4 is attached to the central shaft 10.

次に、クリノスタット100の動作について説明する。
クリノスタット100を未分化維持培養の運転モードを行う場合は、ノブ14を回転させ、図2Aに示すようにカム5が、クラッチレバー15を最も左側に移動させた状態にする。そして、x回転軸2が水平になるように筐体23を、インキュベータ200内に設置する。この状態においては、クラッチ7が爪部15a、15bにより左側に移動し、クラッチ7のディスク7bに設けられた摩擦材7gが、円板6aに押しつけられた状態になっている。一方、ディスク部7bに設けられた摩擦材7eはホイール部2aから離れた状態になり、x回転軸2からクラッチ7への回転力の伝達は途絶えた状態になっている。この状態で、回転駆動装置22を起動すると、回転駆動装置22の回転は、プーリ19、タイミングベルト24、x回転軸2のプーリ部2bに伝えられて、x回転軸2はx回転体1を回転させる。一方、クラッチ7は、ハウジング6及び筐体23に対して固定された状態になっている。この状態で、x回転体1が回転すると、プーリ17がプーリ4の回りを回転することになり、x回転体1に対して相対的にプーリ17が回転する。この回転力は、伝達軸18a、傘歯車11a、11bによってy回転軸16およびy回転体3に伝えられる。
Next, the operation of the clinostat 100 will be described.
When the operation mode of the undifferentiated maintenance culture is performed on the clinostat 100, the knob 14 is rotated so that the cam 5 moves the clutch lever 15 to the leftmost side as shown in FIG. 2A. And the housing | casing 23 is installed in the incubator 200 so that the x rotating shaft 2 may become horizontal. In this state, the clutch 7 is moved to the left by the claw portions 15a and 15b, and the friction material 7g provided on the disk 7b of the clutch 7 is pressed against the disc 6a. On the other hand, the friction material 7e provided on the disk portion 7b is in a state of being separated from the wheel portion 2a, and transmission of the rotational force from the x-rotating shaft 2 to the clutch 7 is stopped. In this state, when the rotation driving device 22 is started, the rotation of the rotation driving device 22 is transmitted to the pulley 19, the timing belt 24, and the pulley portion 2 b of the x rotating shaft 2, and the x rotating shaft 2 moves the x rotating body 1. Rotate. On the other hand, the clutch 7 is fixed to the housing 6 and the housing 23. In this state, when the x rotator 1 rotates, the pulley 17 rotates around the pulley 4, and the pulley 17 rotates relative to the x rotator 1. This rotational force is transmitted to the y rotating shaft 16 and the y rotating body 3 by the transmission shaft 18a and the bevel gears 11a and 11b.

培養容器30は、任意の姿勢で回転され、培養容器30に作用する重力加速度は、培養容器30の全方向に作用する。一定の時間が経過すると、培養容器30に作用している重力加速度は、培養容器30の全方向に均一に作用することになり、重力加速度の時間平均値は、培養容器30の全方向に対して0となる。よって、未分化維持培養では、宇宙環境に近い模擬微小重力環境を得ることができる。このような模擬微小重力環境下で細胞培養を行うと、細胞は未分化を維持したまま培養することができる。 The culture container 30 is rotated in an arbitrary posture, and the gravitational acceleration acting on the culture container 30 acts in all directions of the culture container 30. After a certain period of time, the gravitational acceleration acting on the culture vessel 30 acts uniformly in all directions of the culture vessel 30, and the time average value of the gravitational acceleration is relative to all directions of the culture vessel 30. 0. Therefore, in the undifferentiated maintenance culture, a simulated microgravity environment close to the space environment can be obtained. When cell culture is performed in such a simulated microgravity environment, cells can be cultured while maintaining undifferentiation.

クリノスタット100を分化促進培養の運転モードを行う場合は、未分化維持培養の運転モードの角度位置からノブ14を90度回転させ、図4Aにおいてカム5が、クラッチレバー15を最も図面上側に移動させた状態にする。そして、図4Aに示すようにx回転軸2が垂直になるように筐体23を、インキュベータ200内に設置する。この状態で、回転駆動装置22を起動すると、回転駆動装置22の回転は、プーリ19、タイミングベルト24、x回転軸2に伝えられて、x回転軸2はx回転体1を回転させる。一方、クラッチ7がスプリング8により、ホイール部2aに押しつけられて、x回転軸2と同体状に回転する状態になっている。一方、摩擦材7gは、円板6aから離れている。また、図4Aにおいてスプリング6bは爪部15c、15dを上方向に押し上げて、爪部15a、15bがクラッチ7のホイール部7aに接触しないようにしている。この状態で、x回転体1が回転すると、プーリ17がプーリ4の回りを回転するが、プーリ4自体も回転しているため、x回転体1に対して相対的にプーリ17は停止している状態になる。従って、y回転軸16は回転せず、また、x回転軸2が垂直であるため、x回転軸2を中心に回転し、回転半径と、角速度の2乗に比例した遠心力が回転半径方向に作用する。培養容器には、この遠心力と重力加速度の合力が作用することになる。地球の重力加速度の3倍程度の合力を発生させるためには、y回転体3をおよそ100〜200回転/分程度で高速回転させる。 When the operation mode of the differentiation promoting culture is performed for the clinostat 100, the knob 14 is rotated 90 degrees from the angular position of the operation mode of the undifferentiated maintenance culture, and the cam 5 moves the clutch lever 15 to the uppermost side in FIG. Let it be in the state you let it. Then, as shown in FIG. 4A, the housing 23 is installed in the incubator 200 so that the x rotation axis 2 is vertical. In this state, when the rotation driving device 22 is started, the rotation of the rotation driving device 22 is transmitted to the pulley 19, the timing belt 24, and the x rotation shaft 2, and the x rotation shaft 2 rotates the x rotation body 1. On the other hand, the clutch 7 is pressed against the wheel portion 2 a by the spring 8 and is rotated in the same body as the x rotation shaft 2. On the other hand, the friction material 7g is separated from the disk 6a. 4A, the spring 6b pushes the claw portions 15c and 15d upward so that the claw portions 15a and 15b do not come into contact with the wheel portion 7a of the clutch 7. In this state, when the x-rotating body 1 rotates, the pulley 17 rotates around the pulley 4, but since the pulley 4 itself also rotates, the pulley 17 stops relative to the x-rotating body 1. It will be in a state. Therefore, since the y rotation axis 16 does not rotate and the x rotation axis 2 is vertical, the y rotation axis 16 rotates around the x rotation axis 2, and the centrifugal force proportional to the rotation radius and the square of the angular velocity is the rotation radius direction. Act on. The resultant force of centrifugal force and gravitational acceleration acts on the culture container. In order to generate a resultant force that is about three times the gravitational acceleration of the earth, the y-rotator 3 is rotated at a high speed of about 100 to 200 revolutions / minute.

ノブ14には、未分化維持培養の運転モードにおける角度位置と、分化促進培養の運転モードにおける角度位置との間に、ノッチが設けられており、この位置でノブ14の回転角度が一時的にホールドされるようになっている。図4Bは、ノブ14が回転し、カム5が45度に傾いた状態になっていることを示している。この状態においては、ディスク部7bの摩擦材7eとホイール部2aとの接触が離れ、一方、ディスク部7bの摩擦材7gは円板6aも離れている状態(アイドル状態)である。このアイドル状態においては、クラッチ7はハウジング6(又は筐体23)に固定された状態ではなく、操作者が手動にてy回転体3に力を加えると、y回転体3をx回転体1とは独立して回転させることができる状態となっている。
y回転体3をx回転体1とは独立して手動にて回転させる状態のノブ14の角度位置を、アイドル位置と称する。アイドル位置においては、手動にてy回転体3の角度を自由に変更出来るため、培養容器30をy回転体3に対して搭載させやすい角度に向けて、搭載させることができる。
The knob 14 is provided with a notch between the angular position in the operation mode of the undifferentiated maintenance culture and the angular position in the operation mode of the differentiation promoting culture, and the rotation angle of the knob 14 is temporarily set at this position. It is supposed to be held. FIG. 4B shows that the knob 14 is rotated and the cam 5 is inclined at 45 degrees. In this state, the friction material 7e of the disk portion 7b and the wheel portion 2a are separated from each other, while the friction material 7g of the disk portion 7b is also separated (idle state). In this idle state, the clutch 7 is not in a state of being fixed to the housing 6 (or the casing 23), and when the operator manually applies a force to the y-rotating body 3, the y-rotating body 3 is changed to the x-rotating body 1. It is in a state where it can be rotated independently.
The angular position of the knob 14 in a state where the y rotating body 3 is manually rotated independently of the x rotating body 1 is referred to as an idle position. At the idle position, the angle of the y rotator 3 can be freely changed manually, so that the culture vessel 30 can be mounted at an angle at which it can be easily mounted on the y rotator 3.

本実施例によれば、クラッチ7により、クリノスタット100を未分化維持培養用の装置にしたり、分化促進培養用の装置にしたりすることができるという効果がある。 According to the present embodiment, the clutch 7 has an effect that the clinostat 100 can be used as an apparatus for undifferentiated maintenance culture or an apparatus for differentiation promotion culture.

本実施例によれば、クラッチレバー15、クラッチ7およびx回転軸2の長さ範囲の内に回転駆動装置22が収まるように、平行に筐体23内に配置されているため、回転駆動装置22の長さが、クリノスタット100全体を大きくしない According to the present embodiment, since the rotary drive device 22 is disposed in parallel so as to be within the length range of the clutch lever 15, the clutch 7 and the x rotary shaft 2, the rotary drive device The length of 22 does not enlarge the entire clinostat 100

また、x回転体1とy回転体3の回転に対して、1つの回転駆動装置22で回転力を与えることができるので、クリノスタットの小型化が可能となり、クリノスタットがインキュベータ内を占有する容積を小さくできる。そのため、空いた空間で他の培養が可能となる。 Further, since the rotational force can be applied to the rotation of the x-rotating body 1 and the y-rotating body 3 by one rotation driving device 22, the clinostat can be downsized, and the clinostat occupies the inside of the incubator. The volume can be reduced. Therefore, other cultures can be performed in the empty space.

上記実施例においては、中心軸10の回転をy回転軸16に伝達するために、傘歯車11a、11b、プーリ4,17、伝達軸18a、タイミングベルト25等による回転力伝達機構40を用いているが、これ以外の周知の伝達要素を組み合わせた回転力伝達機構を用いても良い。例えば、タイミングベルト25の代わりに歯車を用いて中心軸10のy回転軸16へ伝達しても良く、また、傘歯車11a、11bの代わりに冠歯車やねじ歯車を用いても良い。または、中心軸10とy回転軸16の間をフレキシブルシャフトでつないでも良い。 In the above embodiment, in order to transmit the rotation of the center shaft 10 to the y-rotation shaft 16, the rotational force transmission mechanism 40 including the bevel gears 11a and 11b, the pulleys 4 and 17, the transmission shaft 18a, the timing belt 25, and the like is used. However, you may use the rotational force transmission mechanism which combined the known transmission element other than this. For example, a gear may be used instead of the timing belt 25 to transmit to the y rotation shaft 16 of the central shaft 10, and a crown gear or a screw gear may be used instead of the bevel gears 11a and 11b. Or you may connect between the center axis | shaft 10 and the y rotating shaft 16 with a flexible shaft.

また、実施例においては、ディスク部7bの6角形状の透孔7c内を、6角形状の軸部10aが摺動させるようにしたが、中心軸10に対して回転力を伝達させた上でクラッチ7を摺動させるためには、透孔7c及び軸部10aの形状は6角形状に拘わらず他の多角形状や楕円形でも良い。 In the embodiment, the hexagonal shaft portion 10a slides in the hexagonal through hole 7c of the disk portion 7b. However, the rotational force is transmitted to the central shaft 10. In order to slide the clutch 7, the shapes of the through holes 7c and the shaft portion 10a may be other polygonal shapes or elliptical shapes regardless of the hexagonal shape.

1 x回転体
2 x回転軸
3 y回転体
4、17、19 プーリ
5 カム
6 ハウジング
7 クラッチ
8 スプリング
10 中心軸
14 ノブ
15 クラッチレバー
16 y回転軸
23 筐体
30 培養容器

1 x Rotating body 2 x Rotating shaft 3 y Rotating bodies 4, 17, 19 Pulley 5 Cam 6 Housing 7 Clutch 8 Spring 10 Center shaft 14 Knob 15 Clutch lever 16 y Rotating shaft 23 Housing 30 Culture vessel

Claims (3)

筐体内に配置された回転駆動装置と、
前記回転駆動装置の回転力が伝達されるx回転軸と、
前記x回転軸の一端に取り付けられたx回転体と、
前記x回転体に取り付けられ、x方向とは異なる方向のy方向の軸心を有するy回転軸と、
前記y回転軸に取り付けられ、培養容器を収容するy回転体と、
前記x回転軸の内部の中空に同心に、かつ独立して回転可能に収容された中心軸と、
前記中心軸の回転を前記y回転軸に伝達する回転力伝達機構と、
前記x回転軸の他端側に前記x回転軸及び中心軸と同心に配置され、前記x回転軸と前記中心軸との間で回転力を伝達する状態と、前記中心軸を前記筐体に対して固定する状態とを切り替えるクラッチとを有し、
前記クラッチの状態を制御することにより、未分化維持培養の運転モード若しくは分化促進培養の運転モードを切り替えることを特徴とするクリノスタット。
A rotational drive device disposed in the housing;
An x-rotating shaft to which the rotational force of the rotational drive device is transmitted;
An x-rotating body attached to one end of the x-rotating shaft;
A y rotation axis attached to the x rotation body and having an axis in the y direction in a direction different from the x direction;
A y-rotator which is attached to the y-rotating shaft and accommodates a culture vessel;
A central shaft accommodated concentrically and independently in a hollow space inside the x-rotating shaft;
A rotational force transmission mechanism for transmitting rotation of the central axis to the y rotation axis;
The other end side of the x rotation shaft is arranged concentrically with the x rotation shaft and the central axis, and a state in which a rotational force is transmitted between the x rotation shaft and the central axis, and the central shaft is connected to the casing And a clutch for switching between the fixed state and
A clinostat characterized by switching the operation mode of undifferentiated maintenance culture or the operation mode of differentiation promotion culture by controlling the state of the clutch.
請求項1に記載のクリノスタットにおいて、前記クラッチは、前記x回転軸の回転を伝達せずかつ前記中心軸を前記筐体に対して固定しない状態を有することを特徴とするクリノスタット。
The clinostat according to claim 1, wherein the clutch has a state in which the rotation of the x rotation shaft is not transmitted and the central shaft is not fixed to the casing.
請求項1に記載のクリノスタットにおいて、
前記回転駆動装置の出力軸方向に前記回転駆動装置の長さが重なるように、前記x回転軸及び前記クラッチが前記筐体内に配置されていることを特徴とするクリノスタット。


The clinostat according to claim 1,
The clinostat, wherein the x rotation shaft and the clutch are arranged in the casing so that the length of the rotation drive device overlaps in the output shaft direction of the rotation drive device.


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