JP6249361B2 - 細胞培養用重力変動装置 - Google Patents

細胞培養用重力変動装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6249361B2
JP6249361B2 JP2013132109A JP2013132109A JP6249361B2 JP 6249361 B2 JP6249361 B2 JP 6249361B2 JP 2013132109 A JP2013132109 A JP 2013132109A JP 2013132109 A JP2013132109 A JP 2013132109A JP 6249361 B2 JP6249361 B2 JP 6249361B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotating body
shaft
rotating
axis
cell culture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013132109A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015006136A (ja
Inventor
弓削 類
類 弓削
裕美 河原
裕美 河原
文敬 山崎
文敬 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IXS RESEARCH CORPORATION
Space Bio Laboratories Co Ltd
Original Assignee
IXS RESEARCH CORPORATION
Space Bio Laboratories Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IXS RESEARCH CORPORATION, Space Bio Laboratories Co Ltd filed Critical IXS RESEARCH CORPORATION
Priority to JP2013132109A priority Critical patent/JP6249361B2/ja
Priority to PCT/JP2014/065705 priority patent/WO2014208358A1/ja
Publication of JP2015006136A publication Critical patent/JP2015006136A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6249361B2 publication Critical patent/JP6249361B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M35/00Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
    • C12M35/04Mechanical means, e.g. sonic waves, stretching forces, pressure or shear stimuli
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M27/00Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/10Rotating vessel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS 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
    • C12M41/00Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/40Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

本発明は、細胞培養用重力変動装置に関する。
宇宙での細胞培養実験等から生物の成長は重力に大きく影響を受けることが知られている。地球上においても無重力環境下或いは低重力環境下で細胞培養実験を行い得るよう、重力を変動させて擬似的に微小重力を発生させ得る装置が提案されている。
例えば、特許文献1〜3に開示されているように、第1回転軸まわりに回転する第1回転体と第1回転軸に直交する第2回転軸まわりに回転する第2回転体とから構成され、3次元的に培養容器を回転させる装置がある。
特開2003−9852号公報 特開2010−193910号公報 特開2010−246434号公報
特許文献1〜3に開示されている装置では、内側の回転体を回転させるモータが外側の回転体に設置されていることから、モータ自身も回転している。このため、モータへは外部よりカップリングを介して給電する必要がある。カップリングは、外側の回転体が回転している最中でも内側の回転体に設置されたモータとの電力のやり取りができるよう、スリップリング及びこれに接触するブラシで構成されている。このような接触式の給電機構の場合、スリップリング及びブラシの摩耗が生じることから、定期的な部品の交換等のメンテナンスが要求され、ランニングコストが高いという課題がある。
本発明は上記事項に鑑みてなされたものであり、その目的は、接触式の給電機構を備えずランニングコストの低減が可能な細胞培養用重力変動装置を提供することにある。
本発明に係る細胞培養用重力変動装置は、
第1駆動装置の駆動によって回転する第1軸と、
前記第1軸に取り付けられて前記第1軸の回りを回転する第1回転体と、
前記第1回転体に取り付けられ第2駆動装置の駆動により回転する第2軸と、
前記第2軸に取り付けられ、前記第1回転体の回転領域の内側領域にて前記第2軸の回りを回転し、培養容器が取り付けられる第2回転体と、
前記第1回転体の内部に配置され、前記第2駆動装置から前記第2軸に回転力を伝達する伝達機構と、を備え、
前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置が前記第1回転体の回転領域の外側領域に配置され、
前記伝達機構によって前記第2駆動装置から回転軸の軸方向が複数回変換されつつ前記第2軸へ伝達されて前記第2軸と前記第1軸とが直交している、
ことを特徴とする。
また、前記伝達機構として傘歯車を備え、
前記傘歯車によって回転軸の軸方向が変換されることが好ましい。
また、同一平面内にて回転軸の軸方向が少なくとも3回変換されることが好ましい。
本発明に係る細胞培養用重力変動装置では、接触式の給電機構を備えないので、給電機構の定期的な交換等のメンテナンスが不要であり、ランニングコストの低減が可能である。
細胞培養用重力変動装置の平面図である。 細胞培養用重力変動装置の正面図である。 図1のA−A’部分断面図であり、細胞培養用重力変動装置の内部構造図である。 細胞培養用重力変動装置が作動している状態を示す斜視図である。 他の形態に係る細胞培養用重力変動装置の内部構造を示す部分断面図である。 他の形態に係る細胞培養用重力変動装置の内部構造を示す部分断面図である。
以下、図を参照しつつ、本実施の形態に係る細胞培養用重力変動装置について説明する。細胞培養用重力変動装置1は、図1〜図3に示すように、第1回転体10、第1軸11a、11b、第1駆動装置収容部32に収容された第1駆動装置12、第2回転体20、第2軸21a、21b、第2駆動装置収容部33に収容された第2駆動装置22、支持台30、支持部材31a、31bを備える。
支持台30から支持部材31a、31bが対向して立設している。この支持部材31a、31bの間に第1回転体10、第2回転体20等が支持されている。
第1回転体10は、第1軸11a、11bに軸支されている。第1軸11a、11bは同軸(X軸)上に配置されている。第1軸11aの一端が第1回転体10と連結しており、また、他端が第1駆動装置12の出力軸12aに連結している。第1軸11bは、支持部材31aに固定されて第1回転体10が摺動可能な形態であっても、第1回転体10に固定されて支持部材31aに対して摺動可能な形態であってもよい。このような構成により、第1駆動装置12が駆動すると出力軸12aに連結した第1軸11aが回転し、第1回転体10がX軸まわりに回転する。
第1回転体10は、ここでは矩形の枠体であり、第1回転体10の回転領域の内側領域には、第2回転体20が配置されて回転可能な程度の空間を有している。
第1回転体10の対向する枠に、第2軸21a、21bがそれぞれ取り付けられている。第2軸21a、21bは同軸(Y軸)上に配置されている。この第2軸21a、21bに第2回転体20が取り付けられている。
第2軸21aの一端は第2回転体20に連結しており、また、他端が傘歯車28に連結している。傘歯車28が回転すると、第2回転体20は第1回転体10の内側領域にて回転する。第2軸21bは、一端が第2回転体20に連結しており、また、他端は第1回転体10に摺動可能に取り付けられている。
第2回転体20は、細胞培養用の密封型の培養容器が取り付けられる場であり、培養容器の取り付けは、第2回転体20の任意の箇所に紐やゴム、固定具などを用いて固定される。また、第2回転体20には、細胞容器取り付け用の取り付け部が形成されていてもよい。
第2駆動装置22は、支持部材31bに設置されている。第2駆動装置22の出力軸22aが第1軸11a、11bと平行に設置されており、出力軸22aには、歯車23が設置されている。歯車23は、第1軸11bに摺動可能に取り付けられた歯車24と噛み合うよう設置されている。
歯車24は第1回転体10の内部に配置される傘歯車25と一体的に形成されている。歯車24及び傘歯車25には第1軸11bが貫通しており、歯車24及び傘歯車25が第1軸11bに対して摺動可能に構成されている。
第1回転体10の内部には、第2駆動装置22からの駆動力を第2軸21aへ伝達する回転力伝達部材26、27が配置されている。
回転力伝達部材26は、シャフト26bの両端に傘歯車26a、26cがそれぞれ取り付けられて構成されている。シャフト26bは、第1回転体10に摺動可能に設置されるとともに、第1軸11aに対して垂直に(第2軸21a、21bに対して平行に)設置されている。
一方、回転力伝達部材27は、シャフト27bの両端に傘歯車27a、27cがそれぞれ取り付けられて構成されている。シャフト27bは、第1回転体10に摺動可能に設置されるとともに、第1軸11aに対して平行に(第2軸21a、21bに対して垂直に)設置されている。
回転力伝達部材26の傘歯車26cは第1軸11bに取り付けられている傘歯車25と噛み合っている。また、傘歯車26aは、回転力伝達部材27の傘歯車27aと噛み合っている。また、傘歯車27cは第2回転体20に連結している第2軸21aに取り付けられた傘歯車28と噛み合っている。
第1駆動装置12及び第2駆動装置22は、第1回転体10、第2回転体20に回転力を供給可能な電動の駆動装置が用いられ、例えば、出力軸12a、22aの回転を高精度に制御可能なサーボモータ、ステッピングモータ等のモータが用いられる。
なお、図示を省略しているが、上記構成における摺動箇所については、それぞれボールベアリング等の摺動部材が設置されていることが好ましい。
続いて、細胞培養用重力変動装置1の動作を説明する。図4に、第1回転体10及び第2回転体20がそれぞれ回転している状態を示す。上述した構成によって、第1駆動装置12の駆動により、出力軸12a、第1軸11aがX軸まわりに回転するので、第1回転体10がX軸まわりに回転する。
また、第2駆動装置22の駆動により、出力軸22a、歯車23が回転し、歯車24、傘歯車25が回転する。そして、回転力伝達部材26、回転力伝達部材27が回転し、傘歯車28及び第2軸21aに伝達され、第2回転体20が回転する。このように、第2駆動装置22の出力軸22aから、回転軸の軸方向が同一平面内で3回変換されて第2回転体20に回転力が伝達され、第2回転体20が回転している。
第1軸11a、11bと第2軸21a、21bは、第1回転体10及び第2回転体20の回転中も絶えず垂直な関係が維持される。第2回転体20に取り付けられる培養容器には、直交する2軸(第1軸11a、11b及び第2軸21a、21b)まわりに回転することから、細胞容器には3次元的な回転が与えられる。このため、培養容器に作用する重力は四方八方へほぼ均等に分散される。そして、培養容器に作用する重力を単位時間当たりで平均すると、培養容器をほぼ無重力環境下(1/1000G程度)に置いた状態にすることができる。
また、第1回転体10及び第2回転体20のそれぞれの回転速度を調整することで、上記の擬似的な無重力環境のほか、1/6Gである月での重力環境や、2Gや3Gなど1Gを超える荷重力環境など多彩な重力環境を擬似的に再現することができる。
また、第1回転体10、第2回転体20は、それぞれ独立して駆動する第1駆動装置12、第2駆動装置22により回転する。したがって、第1駆動装置12及び第2駆動装置22を独立に制御することで、第1回転体10及び第2回転体20の回転速度をそれぞれ独立に調整することが可能である。
また、第2回転体20を回転させる第2駆動装置22は、第1回転体10の回転領域の外側に配置されていることから、第2駆動装置22への給電にスリップリング及びブラシから構成されるカップリング装置等、接触式の給電機構を備えていない。このため、カップリング装置の交換等のメンテナンスが不要であり、ランニングコストの低減が可能である。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
例えば、図5に示す細胞培養用重力変動装置2のように、支持台30からL字状の支持部材31が立設し、支持台30と支持部材31の間に第1回転体10及び第2回転体20が支持された形態であってもよい。この場合、第1軸11a、11bがY軸上に配置されて第1回転体10がY軸まわりに回転する。また、第2軸21a、21bがX軸上に配置され第2回転体20がX軸まわりに回転する。
また、図6に示す細胞培養用重力変動装置3のように、回転力伝達部材26のかわりに、歯車24からの回転力をベルト29で回転力伝達部材27へ伝達するよう構成されていてもよい。また、同様に、回転力伝達部材27のかわりに、回転力伝達部材26からの回転力を第2軸21aに伝達するよう構成されていてもよい。
1〜3 細胞培養用重力変動装置
10 第1回転体
11a、11b 第1軸
12 第1駆動装置
12a 出力軸
20 第2回転体
21a、21b 第2軸
22 第2駆動装置
22a 出力軸
23 歯車
24 歯車
25 傘歯車
26 回転力伝達部材
26a 傘歯車
26b シャフト
26c 傘歯車
27 回転力伝達部材
27a 傘歯車
27b シャフト
27c 傘歯車
28 傘歯車
29 ベルト
30 支持台
31、31a、31b 支持部材
32 第1駆動装置収容部
33 第2駆動装置収容部

Claims (3)

  1. 第1駆動装置の駆動によって回転する第1軸と、
    前記第1軸に取り付けられて前記第1軸の回りを回転する第1回転体と、
    前記第1回転体に取り付けられ第2駆動装置の駆動により回転する第2軸と、
    前記第2軸に取り付けられ、前記第1回転体の回転領域の内側領域にて前記第2軸の回りを回転し、培養容器が取り付けられる第2回転体と、
    前記第1回転体の内部に配置され、前記第2駆動装置から前記第2軸に回転力を伝達する伝達機構と、を備え、
    前記第1駆動装置及び前記第2駆動装置が前記第1回転体の回転領域の外側領域に配置され、
    前記伝達機構によって前記第2駆動装置から回転軸の軸方向が複数回変換されつつ前記第2軸へ伝達されて前記第2軸と前記第1軸とが直交している、
    ことを特徴とする細胞培養用重力変動装置。
  2. 前記伝達機構として傘歯車を備え、
    前記傘歯車によって回転軸の軸方向が変換される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の細胞培養用重力変動装置。
  3. 同一平面内にて回転軸の軸方向が少なくとも3回変換される、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の細胞培養用重力変動装置。
JP2013132109A 2013-06-24 2013-06-24 細胞培養用重力変動装置 Active JP6249361B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013132109A JP6249361B2 (ja) 2013-06-24 2013-06-24 細胞培養用重力変動装置
PCT/JP2014/065705 WO2014208358A1 (ja) 2013-06-24 2014-06-13 細胞培養用重力変動装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013132109A JP6249361B2 (ja) 2013-06-24 2013-06-24 細胞培養用重力変動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015006136A JP2015006136A (ja) 2015-01-15
JP6249361B2 true JP6249361B2 (ja) 2017-12-20

Family

ID=52141702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013132109A Active JP6249361B2 (ja) 2013-06-24 2013-06-24 細胞培養用重力変動装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6249361B2 (ja)
WO (1) WO2014208358A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6857448B2 (ja) * 2016-03-04 2021-04-14 株式会社北川鉄工所 藻類培養装置
KR101737048B1 (ko) 2016-03-21 2017-05-17 서울대학교 산학협력단 3차원 회전기의 중력모사방법
JP6878163B2 (ja) * 2017-06-15 2021-05-26 株式会社京都製作所 培養装置および培養方法
CN109335030B (zh) * 2018-11-20 2023-08-22 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种四维调节装置
CN110747123A (zh) * 2019-10-28 2020-02-04 北京航空航天大学 一种体外细胞培养装置
CN112322492B (zh) * 2020-11-04 2022-05-03 湖北工业大学 一种神经轴突三维牵拉培育系统
CN113942667B (zh) * 2021-11-15 2024-02-09 华中科技大学 一种微低重力环境模拟方法及装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2627554A1 (de) * 1976-06-19 1977-12-22 Edmund Opitz Vorrichtung zum bewegen eines bildelementes entlang einer kugeloberflaeche
JPH0721221Y2 (ja) * 1991-07-01 1995-05-17 株式会社明和工業 粉粒体混合機
JP2000334286A (ja) * 1999-05-26 2000-12-05 Bridgestone Corp 粉粒体混合装置
JP2003009852A (ja) * 2001-06-28 2003-01-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 多能性幹細胞の培養方法、多能性幹細胞の培養システム、及び多能性幹細胞培養装置
JP2003070458A (ja) * 2001-09-04 2003-03-11 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 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
JP4974283B2 (ja) * 2007-04-26 2012-07-11 株式会社ナガオシステム クリノスタット
JP2012176331A (ja) * 2009-06-27 2012-09-13 Nagao System:Kk 三次元回転機構及びそれを備えたボールミル及び混練装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014208358A1 (ja) 2014-12-31
JP2015006136A (ja) 2015-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6249361B2 (ja) 細胞培養用重力変動装置
US11571807B2 (en) Drive unit for robotic manipulators
JP6230097B2 (ja) 重力制御装置
KR101552299B1 (ko) 동력전달계 시험 시스템
CN100436860C (zh) 具有旋转飞轮和行星齿轮系的防振装置
CN103732951A (zh) 复合驱动装置及机器人
JP6729855B2 (ja) 複数方向駆動装置、ロボット関節機構及び複数方向駆動方法
WO2012127532A1 (ja) 関節装置の駆動方法
WO2017078016A1 (ja) 羽ばたき装置
JP2014172134A5 (ja)
US10267396B2 (en) Attitude control device
CN103600787B (zh) 一种万向移动机器人
JP6061022B2 (ja) 複合駆動装置およびロボット
KR20080090303A (ko) 베벨기어를 이용한 동심 2축 기구
JP2011229393A (ja) 減速機付きモータ
JP6568381B2 (ja) 多方向より動力を取り出すことができるギヤ機構およびハンド機構
CN114641629A (zh) 行星齿轮传动装置及具有该行星齿轮传动装置的机器人
US20170023126A1 (en) Zero backlash right angle transmission system and method
JP2010285057A (ja) 宇宙機運動模擬装置
JP6571962B2 (ja) 多方向に自在に出力を取り出すギヤ機構
JP6552631B2 (ja) 羽ばたき装置
JP2009507184A (ja) 伝動装置、特に連係伝動装置
US10797563B2 (en) Power generating device
US634979A (en) Electric motor for driving motor-carriages, winches, or stationary machinery.
CN208089878U (zh) 一种无油隙摆线式减速机

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20160531

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170626

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171024

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171113

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6249361

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350