JP2019076031A - 細胞保管システム - Google Patents

Abstract

【課題】十分な免震能力を備え、地震の振動を受けても細胞が入れられた容器が過度に揺れたり移動することを防止し、コンタミネーションが発生することのない細胞保管システムを提供する。【解決手段】細胞保管システム１０は、細胞が入れられたディッシュやフラスコなどの容器１２を保管する保管装置１４と、保管装置１４に加わる振動加速度を軽減させる免震装置１６とを有し、免震装置１６は保管装置１４に加わる振動加速度を水平方向で２００Ｇａｌ以下、垂直方向で３５０Ｇａｌ以下に抑えるように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、細胞が入れられた容器を保管する細胞保管システムに関する。

近年、細胞を扱う新たな医療分野として著しい進歩を遂げている再生医療がある。ＣＰＣ（Cell Processing Center）、またはＣＰＦ（Cell Processing Facility）と呼ばれる施設で種々の細胞が培養されるが、常に健全な状態の細胞を培養することが不可欠であり、コンタミネーションがあってはならない。

細胞培養におけるコンタミネーション発生の原因として地震の振動が懸念される。大地震では細胞培養を行う保管装置ごと転倒することが懸念され、また中規模地震であっても細胞を培養する容器、例えば、ディッシュやフラスコといった容器が振動し、その容器の上蓋やキャップ内壁に培地が付着し、付着した培地に空気中の細菌やカビが接触すると、コンタミネーションが発生して細胞培養の継続が困難となる。本願発明者が実験した結果によれば、細胞が入ったディッシュおよびフラスコを台に載置して台ごと震度６強レベル（兵庫県南部地震相当）の振動を加えたところ、これらの容器は飛散して内容物の細胞が汚染されることが分かった。

再生医療で培養される細胞には高価値なものもあり、細胞培養を行うにあたって地震や振動による影響を防止する対策が望まれる。そこで、特許文献１では細胞保管装置に免震装置を設けることが提案されている。免震装置としては、例えば特許文献２、特許文献３、特許文献４および特許文献５が挙げられる。

特開２００９−６５８４４号公報 特開２０１０−１０７０１７号公報 特開２００６−２９１５８８号公報 特開２０１３−６４４１８号公報 特開２０１５−２３００３３号公報

特許文献１では細胞保管装置に免震装置を設けるとしているが、細胞が入れられた容器にコンタミネーションを発生させないためには振動加速度をどの程度抑制しなければならないのかが明らかでなく、免震能力が不足していればコンタミネーションが発生する懸念がある。また、水平方向や垂直方向についてどの程度の免震能力が必要なのかが明らかでない。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、十分な免震能力を備え、地震の振動を受けても細胞が入れられた容器が過度に揺れたり移動することを防止し、コンタミネーションが発生することのない細胞保管システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる細胞保管システムは、細胞が入れられた容器を保管する保管装置と、前記保管装置に加わる振動加速度を軽減させる免震装置と、を有し、前記免震装置は前記保管装置に加わる振動加速度を水平方向で２００Ｇａｌ以下に抑えるように構成されていることを特徴とする。

また、前記免震装置は前記保管装置に加わる振動加速度を垂直方向で３５０Ｇａｌ以下に抑えるように構成されていてもよい。

本発明にかかる細胞保管システムでは、保管装置に加わる振動加速度を水平方向で２００Ｇａｌ以下に抑えるように構成されている。これにより、十分な免震能力を備え、地震の振動を受けても細胞が入れられた容器が過度に揺れたり移動することを防止し、コンタミネーションの発生を防止することができる。

図１は、本実施の形態にかかる細胞保管システムの斜視図である。 図２は、免震装置を例示する図（その１）であり、（ａ）は免震テーブルを示す図であり、（ｂ）はアクティブ型免震装置を示す図であり、（ｃ）はスクリュー式免震台を示す図である。 図３は、免震装置を例示する図（その２）であり、（ａ）は複合式免震床を示す図であり、（ｂ）は免震床システムを示す図である。 図４は、直交傾斜スライダ式免震装置を示す図であり、（ａ）はその分解斜視図であり、（ｂ）は全体の模式正面図である。 図５は、免震装置に求められる免震能力について行った実験の結果を示す表である。

以下に、本発明にかかる細胞保管システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１に示すように、本実施の形態にかかる細胞保管システム１０は、容器１２を保管する保管装置１４と、保管装置１４に加わる地震動を軽減させる免震装置１６とを有する。容器１２には培養または保管のために細胞が入れられており、保管装置１４内の棚１４ａに載置されている。容器１２としては、例えばディッシュやフラスコが挙げられる。保管装置１４は免震装置１６における免震台１８の上に固定されている。保管装置１４としては、例えば細胞を培養するために恒温で維持されるインキュベータ、低温保管する冷蔵庫、および常温で培養作業や一時保管をする安全キャビネットが挙げられる。

免震装置１６の基本的構造としては免震台１８とベース２０との間に地震動を吸収するダンパが設けられている。次に免震装置１６の具体例について説明する。

図２（ａ）は免震装置１６としての免震テーブル１６ａである。免震テーブル１６ａは、直交する２つのレール２２ａ，２２ｂが複数組、スライド自在に組み合わされており、水平のＸ−Ｙ方向の振動を吸収するとともにダンパにより振動を減衰させることができる。免震テーブル１６ａは基本的にメンテナンスフリーであり、しかも薄型で構造が簡単であるという特徴があり、医療機器、精密機器、美術品、家具類の転倒防止に適用されている。

図２（ｂ）は免震装置１６としてのアクティブ型免震装置１６ｂを示す図である。アクティブ型免震装置１６ｂは、振動による免震台１８の加速度を加速度センサ２４で計測し、計測される加速度を抑制するようにアクチュエータで逆位相の振動を与えるものである。アクティブ型免震装置１６ｂは半導体生産装置に適用されている。

図２（ｃ）は免震装置１６としてのスクリュー式免震台１６ｃを示す図である。スクリュー式免震台１６ｃは、例えば特許文献２に記載されている機構を用いるものであり、ベース２０から入力された振動をボールねじ機構２６によって回転運動に変換して内部のフライホイールを回転させ、回転慣性質量ダンパの機能により免震させることができる。図２（ｃ）のようにボールねじ機構２６を縦向きに設置すると上下振動の抑制に効果的である。また、図２（ｃ）ではボールねじ機構２６と免震台１８との間にコイルバネ２８を設けることでさらに免震効果を高めている。

図３（ａ）は免震装置１６としての複合式免震床１６ｄを示す図である。複合式免震床１６ｄは、例えば特許文献３に記載されている機構を用いるものであり、免震台１８とベース２０との間に積層ゴム３０、免震層の動きだしを滑らかにする弾性滑り支承３２、微小な揺れを抑制する剛性滑り支承３４の３種類の免震機構を組み合わせ、建物の特性に合わせて最適配置する。複合式免震床１６ｄによれば平常時には微小な揺れを抑制し、大地震時には被害を最小化することができ、半導体施設やクリーンルームに適用されている。

図３（ｂ）は免震装置１６としての免震床システム１６ｅを示す図である。免震床システム１６ｅは、例えば特許文献４に記載されている機構を用いるものであり、２枚の鋼板であるフロアプレート３６と免震プレート３８を重ね、免震プレート３８は両側方の支持部４０に対して復元バネ４２およびワイヤ４４を介して接続されている。免震プレート３８は地震による振動を受けるとフロアプレート３６上で滑ることにより振動を吸収する。また、一方の支持部４０の復元バネ４２が引っ張られ、他方の支持部４０の復元バネ４２がたるみ、弾性力によって元位置に復帰させる。フロアプレート３６の表面はエンボス加工を施すことにより免震プレート３８が滑りやすくなっている。免震床システム１６ｅは手術室に実績がある。また、免震床システム１６ｅでは壁際に復元バネ４２を備える支持部４０を設けることから、保管装置１４は部屋の中央に配置するとよい。

図４は免震装置１６としての直交傾斜スライダ式免震装置１６ｆを示す図である。直交傾斜スライダ式免震装置１６ｆは、例えば特許文献５に記載されている機構を用いるものである。図４（ａ）に示すように、直交傾斜スライダ式免震装置１６ｆは直交する下沓４６と上沓４８との間に摺動子５０を備える構造である。下沓４６は中央上面が凹んで両端に向かって滑らかに高くなるすべり面を有する長尺なスライダである。上沓４８は下沓４６を上下逆向きにした形状であり、中央下面が凹んで両端に向かって滑らかに低くなるすべり面を有する長尺なスライダである。摺動子５０は下面および上面に下沓４６および上沓４８の２つのすべり面の傾斜に合わせた屋根型面を備えるとともに、屋根型面の両脇には下沓４６および上沓４８の抜け止め用のガイドレール５０ａが設けられている。屋根型面およびガイドレール５０ａには摩擦抵抗を軽減させるすべり材が設けられている。

図４（ｂ）に示すように、直交傾斜スライダ式免震装置１６ｆは免震台１８の下に複数設けられる。地震が発生すると摺動子５０が下沓４６のすべり面上をスライドすると同時に、上沓４８のすべり面が摺動子５０の上をスライドする。互いに直交する下沓４６と上沓４８のすべり面がそれぞれ摺動子５０を介してスライドすることによりあらゆる水平方向の揺れに対して免震効果を発揮する。図４（ｂ）では、上沓４８が仮想線で示す平常時位置から右方向にスライドした状態を示している。免震装置１６としては図２、図３および図４に示したものに限ることはなく、また、これらを組み合わせて用いてもよい。

次に、免震装置１６に求められる免震能力について本願発明者が行った実験について説明する。実験ではキャビン内に保管装置１４としてのインキュベータを設置し、インキュベータ内には培地を入れた直径１０ｃｍのディッシュを３段重ねて載置した。そしてキャビンに対して地震時の揺れを与え、その際のインキュベータ内のディッシュが受ける影響について調べた。加振時にはインキュベータ表面の水平２軸のＸ，Ｙ方向と垂直のＺ方向の加速度を測定した。実験は免震装置１６のある建物内とない建物内の２通りで行い比較した。免震装置１６としては複合式免震床１６ｄ（図３（ａ）参照）を用いた。免震装置１６のない建物は耐震構造とした。

この実験の結果を図５に示す。図５において欄５１は加振条件であり、欄５２は免震装置１６のある建物内での結果であり、欄５３は免震装置１６のない耐震構造の建物内での結果である。欄５１において「ＥＬ」および「エルセントロ地震」と表記しているのは１９４０年５月１８日に米国のエル・セントロで発生した地震の振動を再現した加振条件であり、「ＫＯＢＥ」および「兵庫県南部地震」と表記しているのは１９９５年１月１７日に兵庫県南部で発生した地震の振動を再現した加振条件である。また「Ｘ」は水平１軸加振、「Ｘ＋Ｙ」は水平２軸加振、「Ｘ＋Ｙ＋Ｚ」は水平２軸および垂直の３軸加振を示す。さらに「５０％」および「１００％」は対象地震に対する加速度の印加割合を示す。

欄５２および欄５３における「インキュベータへの最大加速度」の欄では、加速度センサで計測されたインキュベータの実際の加速度をＸ方向，Ｙ方向およびＺ方向に分けて示している。単位はＧａｌ（１Ｇａｌ＝１ｃｍ／ｓｅｃ^２）である。なお、振動を加えていない軸方向について加速度が必ずしも０とならないのは、加振軸による影響のためである。

加振後、目視によりディッシュの移動、培地の内壁への付着および飛散状態を評価した。この評価結果を欄５２および欄５３における「評価」の欄に示す。このうち「位置ズレ」の欄はディッシュの移動、「付着」の欄は培地の内壁への付着の評価を示す。評価基準として、「位置ズレ」に関しては「○」はディッシュの移動がない状態であり、「△」は上段のディッシュのみが移動した状態であり、「×」は３段のディッシュが全体的に移動した状態であり、「××」は蓋が外れたり荷崩れが発生した状態である。なお、この実験では「△」に相当する結果はなかった。また「付着」に関しては「○」は培地の内壁への付着がない状態であり、「×」は付着が発生した状態である。

欄５３で示される「免震なし」の実験では、全ての加振条件でディッシュの移動が認められ、また多くの場合で培地の内壁への付着が認められた。一方、欄５２で示される「免震あり」の実験では、「ＫＯＢＥ Ｘ＋Ｙ＋Ｚ １００％」以外の加振条件でディッシュの移動は認められず、またすべての加振条件で培地の内壁への付着は認められなかった。

「ＫＯＢＥ Ｘ＋Ｙ＋Ｚ １００％」について「免震なし」と「免震あり」で比較すると、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の最大加速度は、前者ではそれぞれ６１６．２１Ｇａｌ、２９４０．５５Ｇａｌ、６２８．３２Ｇａｌであり、後者ではそれぞれ２０３．３６Ｇａｌ、１５６．７２Ｇａｌ、３４８．２８Ｇａｌであった。また、この時のインキュベータ内のディッシュやフラスコの状態は、前者では激しく移動して、培地の飛散も観察され、細胞への悪影響が推定された。一方、後者では加振前後で顕著な違いは観察されなかった。

さらに、「ＫＯＢＥ Ｘ＋Ｙ １００％」の場合と「ＫＯＢＥ Ｘ＋Ｙ＋Ｚ １００％」で比較すると、両者は水平方向のＸの加速度が約２００Ｇａｌ、Ｙの加速度が約１５０Ｇａｌと同程度であり、Ｚ方向の加速度だけが前者がほぼ０、後者が約３５０Ｇａｌと異なっている。そして、前者ではディッシュの移動がなく、後者では移動している。また、前者および後者とも培地の付着は発生していない。ディッシュが多少移動しても培地付着が起こっていないため、コンタミネーションは発生しにくいと考えられ、少なくとも水平方向に２００Ｇａｌ以下、垂直方向に３５０Ｇａｌ以下であれば、コンタミネーションリスクを低減できるといえる。

したがって、細胞保管システム１０では免震装置１６が保管装置１４に加わる振動加速度を水平方向２００Ｇａｌ以下、垂直方向３５０Ｇａｌ以下に抑えるように構成されているとよい。これにより、細胞保管システム１０は十分な免震能力を備え、地震の振動を受けても細胞が入れられた容器が過度に揺れたり移動することを防止し、コンタミネーションが発生することがなくなる。

また、各加振条件で「Ｘ＋Ｙ」と「Ｘ＋Ｙ＋Ｚ」とを比較するとそれぞれ評価にほとんど差がないことが分かる。つまり、Ｚ軸の振動の影響は少なく、Ｘ，Ｙ軸方向の加速度抑制は効果が顕著であるといえる。したがって、垂直成分の免震については積極的に行わずとも、水平方向の振動を２００Ｇａｌ以下に抑制する免震装置１６を用いることで相当な効果が得られると考えられる。

さらに、想定される地震としては細胞保管システム１０が設置される地域で予想されている最大震度を基準にするとよい。例えば、日本国では最大震度が７と予想されており、具体的には周期１秒の波が同じ振幅で数秒間続くとするとＸ，Ｙ，Ｚの３軸成分合成値で６００Ｇａｌ、周期０．１秒の波では２７００Ｇａｌと予想される。したがって、これらの数値を基準最大加速度とし、この地震動に対して水平２００Ｇａｌ，垂直３５０Ｇａｌという制限値以内に抑えられるように免震装置１６を選定、または調整するとよい。また、設置地域ごとの予想震度、地層、地盤に合わせて基準最大加速度を設定してもよい。

本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１０ 細胞保管システム
１２ 容器
１４ 保管装置
１６ 免震装置
１６ａ 免震テーブル
１６ｂ アクティブ型免震装置
１６ｃ スクリュー式免震台
１６ｄ 複合式免震床
１６ｅ 免震床システム
１８ 免震台
２０ ベース

Claims (2)

1. 細胞が入れられた容器を保管する保管装置と、
   前記保管装置に加わる振動加速度を軽減させる免震装置と、
   を有し、
   前記免震装置は前記保管装置に加わる振動加速度を水平方向で２００Ｇａｌ以下に抑えるように構成されていることを特徴とする細胞保管システム。
2. 請求項１記載の細胞保管システムにおいて、
   前記免震装置は前記保管装置に加わる振動加速度を垂直方向で３５０Ｇａｌ以下に抑えるように構成されていることを特徴とする細胞保管システム。