JP6801856B2 - Grip - Google Patents
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Description
本発明は、三次元構造を有する試料の端部を把持する把持具に関するものである。 The present invention relates to a gripper that grips the end of a sample having a three-dimensional structure.
近年、生体外で培養された細胞を再構築した組織(以下、「再生組織」という)を、再生医療、創薬等に用いることが試みられている。特に再生組織を再生医療に用いる場合、再生組織の機械的特性が生体内の移植部位に影響を与える可能性があるため、再生組織の機械的特性を評価することが必要とされている。 In recent years, attempts have been made to use a tissue obtained by reconstructing cells cultured in vitro (hereinafter referred to as "regenerated tissue") for regenerative medicine, drug discovery, and the like. In particular, when regenerated tissue is used for regenerative medicine, it is necessary to evaluate the mechanical properties of the regenerated tissue because the mechanical properties of the regenerated tissue may affect the transplant site in the living body.
再生組織の機械的特性は、再生組織に対して引張試験を行うことで測定している。引張試験を行うためには、再生組織を把持する必要があり、クランプ、接着、縫い付け、引っ掛け等の把持手段が取られている。しかしながら、クランプまたは引っ掛けによって再生組織を把持する場合には、把持部に応力集中が生じ、再生組織が破損するという問題があった。また、接着剤を用いて再生組織を把持する場合には、再生組織に化学的な負荷が生じるという問題があった。また、縫い付けにより再生組織を把持する場合には、試験者に再生試料と把持手段とを縫い付ける技術を要し、誰もが容易に引張試験を行うことができないという問題があった。 The mechanical properties of the regenerated tissue are measured by performing a tensile test on the regenerated tissue. In order to perform the tensile test, it is necessary to grip the regenerated tissue, and gripping means such as clamping, bonding, sewing, and hooking are taken. However, when the regenerated tissue is gripped by a clamp or a hook, there is a problem that stress concentration occurs in the gripped portion and the regenerated tissue is damaged. Further, when the regenerated tissue is gripped by using an adhesive, there is a problem that a chemical load is generated on the regenerated tissue. Further, when the regenerated tissue is gripped by sewing, a technique for sewing the regenerated sample and the gripping means is required for the tester, and there is a problem that no one can easily perform the tensile test.
そこで、特許文献1に示すような、化学変化や特殊な技術を要さない引っ掛けを用いた再生組織の把持手段において、応力集中が生じにくい状態で再生組織を把持できる治具が開発されている。
Therefore, a jig has been developed that can grip a regenerated structure in a state where stress concentration is unlikely to occur in a means for gripping a regenerated structure using a hook that does not require a chemical change or a special technique as shown in
しかしながら、特許文献1の治具は、二次元構造であるシート状の再生組織を把持するには適しているが、厚みのある三次元構造の再生組織では、再生組織が大きな弾性率を持つため、把持部に応力が集中し、再生組織が破損して正確な引張試験、延いては、正確な機械的特性の測定ができないという問題が生じていた。
However, the jig of
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、三次元構造の試料(再生組織等)を、応力集中を生じさせずに把持することができる把持具を提供する。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a gripping tool capable of gripping a sample having a three-dimensional structure (regenerated structure or the like) without causing stress concentration.
本発明は、三次元構造を有する試料の端部を把持する把持具であって、立体形状を有する一対の把持具本体と、各把持具本体の表面に設けられる少なくとも2つの開口と、各把持具本体の内部に設けられ、開口から、各把持具本体の開口から離間した表面まで延びる流路と、各把持具本体の開口から離間した表面に設けられ、流路に対して流体を出入させるための少なくとも1つの流体出入口とを備える。 The present invention is a gripper that grips the end of a sample having a three-dimensional structure, and has a pair of gripper bodies having a three-dimensional shape, at least two openings provided on the surface of each gripper body, and each grip. It is provided inside the tool body and extends from the opening to the surface separated from the opening of each gripper body, and is provided on the surface separated from the opening of each gripper body to allow fluid to flow in and out of the flow path. Provided with at least one fluid inlet / outlet for.
本発明の把持具は、把持具本体に開口と流体出入口とが流路で連通されて設けられており、流体出入口には流体が出入されるようになっている。流体出入口から流体(流路内の空気)を吸い出すことで、流路を介して開口に、流体(空気)を吸い込む力(吸引力)を発生させることができる。また、流体出入口に流体(空気)を流入することで、流路を介して開口に、流体(空気)を吐き出す力(吐出力)を発生させることができる。このように、開口に吸引力を発生させることができる把持具本体で試料を挟み、試料の両端部を一対の把持具本体の開口に引きつけて保持することで、試料の両側の端部の表面を均一に吸引して把持することができる。これにより、厚みのある三次元構造を有する試料であっても、局所に応力が集中することなく試料を把持することができる。また、このようにして把持した試料は、流路に流体を流入させ、開口に吐出力を発生させることで、簡単に把持具から離すことができる。 In the gripping tool of the present invention, an opening and a fluid inlet / outlet are communicated with each other in a gripper main body, and a fluid enters / exits the fluid inlet / outlet port. By sucking out the fluid (air in the flow path) from the fluid inlet / outlet, a force (suction force) for sucking the fluid (air) can be generated in the opening through the flow path. Further, by flowing the fluid (air) into the fluid inlet / outlet, it is possible to generate a force (discharge force) to discharge the fluid (air) into the opening through the flow path. In this way, the sample is sandwiched between the gripper bodies that can generate suction force in the openings, and both ends of the sample are attracted to and held by the openings of the pair of gripper bodies, so that the surfaces of the ends on both sides of the sample are held. Can be uniformly sucked and gripped. As a result, even a sample having a thick three-dimensional structure can be gripped without stress being concentrated locally. Further, the sample gripped in this way can be easily separated from the gripping tool by allowing the fluid to flow into the flow path and generating a discharge force at the opening.
本発明において、前記三次元構造を有する試料の形状は、本発明の把持具によって保持することができる形状であれば、特に限定されず、例えば、平面状、又はシート状であってもよい。
本発明において、前記三次元構造を有する試料の例は、細胞から構成される試料を包含する。
本発明において、前記三次元構造を有する試料の好適な例は、2層以上(好ましくは、例えば、2層〜50層、5層〜40層、10〜30層)の細胞層から構成される試料を含む。
本発明において、細胞から構成される、前記三次元構造を有する試料は、本発明の把持具によって保持することができる形状であればよく、細胞の層が観察されない試料であってもよい。
本発明において、細胞から構成される、前記三次元構造を有する試料は、細胞以外の物質(例:細胞外マトリックス、細胞由来繊維、基底膜)を含有してもよい。
当該細胞以外の物質は、例えば、前記三次元構造を有する試料の三次元構造を保持する機能を有する物質であることができる。
このことから理解される通り、本発明において、細胞から構成される試料は、細胞を含有する試料、細胞から実質的になる試料、及び細胞からなる試料を包含する。
本発明において、細胞から構成される、前記三次元構造を有する試料の例は、生体組織(又はその切片)、及び培養細胞集合体(又はその切片)を包含する。
このような培養細胞集合体の例は、細胞集積技術等の公知の方法によって作成された培養細胞集合体を包含する。
当該培養細胞集合体は、例えば、三次元生体組織モデルであることができる。
前記細胞の例は、心筋細胞、線維芽細胞、筋芽細胞(例:骨格筋芽細胞)、脳細胞、滑膜細胞、上皮細胞、内皮細胞、肝細胞、膵細胞、歯根膜細胞、皮膚細胞、これらに完全に分化していない細胞、幹細胞(例:胚性幹細胞[ES細胞]、人工多能性幹細胞[iPS細胞])、生体細胞に由来する培養細胞、前記幹細胞(例:人工多能性幹細胞[iPS細胞])を分化させた細胞(例:iPS由来心筋細胞)並びにこれらの2種以上の組み合わせを包含する。
In the present invention, the shape of the sample having the three-dimensional structure is not particularly limited as long as it can be held by the gripping tool of the present invention, and may be, for example, a flat shape or a sheet shape.
In the present invention, examples of samples having the three-dimensional structure include samples composed of cells.
In the present invention, a preferred example of the sample having the three-dimensional structure is composed of two or more layers (preferably, for example, 2 to 50 layers, 5 to 40 layers, 10 to 30 layers). Includes sample.
In the present invention, the sample having the three-dimensional structure composed of cells may be a sample having a shape that can be held by the gripper of the present invention, and the cell layer may not be observed.
In the present invention, the sample having the three-dimensional structure composed of cells may contain substances other than cells (eg, extracellular matrix, cell-derived fibers, basement membrane).
The substance other than the cells can be, for example, a substance having a function of retaining the three-dimensional structure of the sample having the three-dimensional structure.
As can be understood from this, in the present invention, a sample composed of cells includes a sample containing cells, a sample substantially composed of cells, and a sample composed of cells.
In the present invention, examples of the sample having the three-dimensional structure composed of cells include a living tissue (or a section thereof) and a cultured cell aggregate (or a section thereof).
Examples of such cultured cell aggregates include cultured cell aggregates prepared by known methods such as cell accumulation technology.
The cultured cell aggregate can be, for example, a three-dimensional biological tissue model.
Examples of the cells include myocardial cells, fibroblasts, myoblasts (eg, skeletal myoblasts), brain cells, synovial cells, epithelial cells, endothelial cells, hepatocytes, pancreatic cells, root membrane cells, skin cells. , Cells that are not completely differentiated into these, stem cells (eg embryonic stem cells [ES cells], induced pluripotent stem cells [iPS cells]), cultured cells derived from living cells, said stem cells (eg artificial pluripotent) It includes cells obtained by differentiating sex stem cells [iPS cells]) (eg, iPS-derived myocardial cells) and combinations of two or more of these.
本発明の保持具は、細胞から構成される試料のような物理的に脆弱な試料を、物理的に損壊させずに、且つ強固に保持することができ、更に、細胞から構成される試料のなかでも特に物理的に脆弱な試料でさえも、これを物理的に損壊させずに、且つ強固に保持することができる。また、細胞から再構築されていないが、脳組織のように非常に柔らかくネイティブな組織も、これを物理的に損壊させずに、且つ強固に保持することができる。 The retainer of the present invention can firmly hold a physically fragile sample such as a sample composed of cells without physically damaging it, and further, a sample composed of cells. Even a particularly physically fragile sample can be held firmly without being physically damaged. Also, very soft and native tissues, such as brain tissue, which are not reconstructed from cells, can be retained firmly without physically damaging them.
好ましい実施形態の把持具においては、試料は、心筋細胞から構成される試料であり、各開口は、一辺の長さが0.7μmの正方形の枠より大きく、一辺の長さが5000μmの枠より小さい。 In the gripper of the preferred embodiment, the sample is a sample composed of cardiomyocytes, each opening being larger than a square frame with a side length of 0.7 μm and more than a frame with a side length of 5000 μm. small.
また、本発明に係る測定装置は、上記把持具と、一対の把持具本体を、互いに離間する方向に移動させる駆動部と、把持具に把持された試料にかかる引張力を測定する測定部とを備える。 Further, the measuring device according to the present invention includes the gripping tool, a driving unit that moves the pair of gripping tool bodies in a direction away from each other, and a measuring unit that measures the tensile force applied to the sample gripped by the gripping tool. To be equipped.
測定装置に、上記したように応力集中を生じさせずに試料を把持することができる把持具を用いることで、試料の局所に応力が集中することなく、正確な引張試験、延いては機械的特性の測定を行うことができる。 By using a gripping tool that can grip the sample without causing stress concentration as described above, the measuring device can perform an accurate tensile test and eventually mechanically without stress concentration locally on the sample. The characteristics can be measured.
好ましい実施形態の測定装置においては、流体出入口には、流体を出入させるためのチューブが取り付けられ、チューブは、把持具本体の移動方向に対して直交して延びる。 In the measuring device of the preferred embodiment, a tube for allowing the fluid to enter and exit is attached to the fluid inlet / outlet, and the tube extends orthogonal to the moving direction of the gripper body.
このような構成とすることで、測定装置が試料を引っ張る際に、チューブが駆動部に絡まらず、スムーズかつ正確に試料の引張試験、延いては機械的特性の測定を行うことができる。 With such a configuration, when the measuring device pulls the sample, the tube does not get entangled with the drive unit, and the tensile test of the sample can be smoothly and accurately performed, and the mechanical properties can be measured.
本発明の把持具によると、三次元構造の試料を、応力集中を生じさせずに把持することができる。 According to the gripping tool of the present invention, a sample having a three-dimensional structure can be gripped without causing stress concentration.
以下、本発明に係る把持具10及び測定装置1の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、把持具10及び測定装置1が設置される面を水平面とし、水平面と平行な方向を水平方向、水平方向に直交する方向を垂直方向と定義する。
Hereinafter, an embodiment of the
本実施形態の測定装置1は、心筋細胞から構成される試料等の三次元構造を有する試料Sを把持具10で把持して一軸方向(水平方向)に引っ張り、このときの張力を測定することで試料Sの機械的特性の測定を行うものである。なお、試料Sは、心筋細胞から構成される試料等に限られず、上記した任意の試料Sを用いることができる。
The
図1に示すように、測定装置1は、一対の把持具本体11を有する把持具10と、一方の把持具本体11に取り付けられる測定部20と、他方の把持具本体11に取り付けられる駆動部30とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
測定部20は、測定装置1の設置面から立設された支柱(図示せず)に取り付けられる支持体21と、支持体21に取り付けられる張力トランスデューサ22と、張力トランスデューサ22から垂下して設けられるアーム23とを備えている。アーム23は、金属板の両端を互いに反対方向に垂直に折り曲げて形成されており、一端側が張力トランスデューサ22の下面に取り付けられ、他端側に一方の把持具本体11が取り付けられている。張力トランスデューサ22は、既知の任意の張力トランスデューサを用いることができる。
The
駆動部30は、支持体21が取り付けられる支柱と離間して測定装置1の設置面から立設された支柱(図示せず)に取り付けられる支持体31と、支持体31に取り付けられる駆動機構32と、駆動機構32から延びるアーム33とを備えている。駆動機構32は、モータ321による回転力を、ボールねじ322を介して可動片323に伝え、可動片323を一軸方向に移動させるものである。アーム33は、L字状板状部材331と、L字状板状部材331の一端側の側辺と接合されるI字状板状部材332とからなる。L字状板状部材331の他端に他方の把持具本体11が取り付けられており、I字状板状部材332の他端側が可動片323に取り付けられている。
The
把持具10は、三次元構造を有する試料Sの端部を把持するものである。図2に示すように、一対の把持具本体11は、立体形状、本実施形態では、直方体形状を有している。各把持具本体11の表面11a、本実施形態では、側面には、水平方向に一列に7個の開口12が設けられている。開口12は、一辺の長さが0.7μmの正方形の枠より大きく、一辺の長さが5000μmの正方形の枠より小さいことが好ましい。開口12は、一辺の長さが35μmの正方形の枠より大きく、一辺の長さが1000μmの正方形の枠より小さいことがより好ましく、一辺の長さが50μmの正方形の枠より大きく、一辺の長さが500μmの正方形の枠より小さいことがさらに好ましく、一辺の長さが100μmの正方形の枠より大きく、一辺の長さが200μmの正方形の枠より小さいことが最も好ましい。本実施形態では、開口12は、一辺の長さが100μm〜200μmの正方形状を呈している。後述するように、開口12には吸引力が発生するが、開口12の大きさが小さすぎると、試料Sを引き込む力が弱くなり、試料Sを吸引して把持することができなくなる。一方、開口12の大きさが大きすぎると、試料Sを引き込み過ぎてしまい、試料Sに応力集中が生じたり、試料Sの長さが変化して正確な測定ができなくなったりする。
The
把持具本体11の内部には、開口12から、把持具本体11の開口12から離間した表面11b、本実施形態では上面まで延びる流路13が設けられている。本実施形態では、流路13は、把持具本体11の中央付近までは、開口12から直線状に延び、把持具本体11の中央で一本の流路13となっている。把持具本体11の上面には、流路13に流体を出入させるための流体出入口14が形成されており、一本となった流路13は、流体出入口14まで延びている。
Inside the gripper
上記した把持具本体11は、図3に示すように、フォトリソグラフィ技術を用いて作製される。まず、図3(a)に示すように、シリコンウエハ111上にフォトレジスト112を塗布する。そして、図3(b)に示すように、フォトレジスト112の上に、流路13の形状を描いたマスク113を載せ、露光し、現像することで、フォトレジスト112を流路13の形状にする(図3(c))。次に、図3(d)に示すように、シリコンウエハ111上に、生体適合性のあるシリコンゴム114を塗布し、120℃でベイクして硬化させる。その後、シリコンウエハ111およびフォトレジスト112を除去し(図3(e))、シリコンゴム114にカバーガラス115を接着させることで、内部に微細な大きさの流路13を有する把持具本体11が作製される。
As shown in FIG. 3, the gripper
把持具本体11は、上記のようにして作製されるため、互いに隣接する開口12の間隔は、50μm以上設けられていることが好ましい。互いに隣接する開口12の間隔は、50μm〜2000μmであることがより好ましく、100μm〜200μmであることがさらに好ましい。互いに隣接する開口12の間隔が50μm以下であると、シリコンゴム114とカバーガラス115とを接着させる際に、十分な接着が行えなくなる。
Since the gripper
図1および図2に示すように、流体出入口14には、流体を出入させるためのポンプ(図示せず)へと繋がるチューブ40が取り付けられている。チューブ40は、把持具本体11の移動方向、つまり水平方向に対して直交、つまり垂直方向に延びている。測定部20側のチューブ40は、支持体21に設けられたチューブ固定具(図示せず)によって、把持具本体11と直交するように固定されている。これにより、チューブ40の、チューブ固定具との接続部が固定端となり、把持具本体11との接続部が把持具本体11の移動に伴って移動可能な自由端となる。このような構造とすることで、チューブ40が、一方が固定端で、他方が自由端のはり構造となるため、チューブ40の伸展方向(垂直方向)に対して直交する力(水平方向の力つまり試料Sに対する引張力)が小さくても、チューブ40は大きな変位を得ることができる。すなわち、張力トランスデューサ22の感度を必要以上に下げることなく、張力トランスデューサ22へチューブ40を接続することができる。チューブ40には圧力センサ41が取り付けられており、圧力センサ41によって、チューブ40内の流体の圧力を測定している。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
次に、図4および図5を参照して、試料Sの作製について説明する。試料Sは、交互積層法を用いてナノメートルオーダーの細胞外マトリックス薄膜をコートした細胞Cを積層して三次元構造の積層細胞を構築する細胞集積法を用いて作製されている。具体的には、試料Sとして、心筋由来の繊維芽細胞、あるいは心筋細胞Cを用いている。培養容器50内に10層分の数の細胞を播種し、2日間培養する。培養した積層組織を、培養容器50から取り出し、後述する成形治具60によって所定の幅に切断する。切断された積層組織が試料Sとなる。あるいは、細胞Cを培養容器50に1層分敷き詰め、敷き詰めた表面を細胞外マトリックスでコートする。これを9回繰り返すことで、10層分の積層組織を作製する。その積層組織を2日間培養し、回収して、成形治具60によって切断することでも試料Sは得られる。
Next, preparation of the sample S will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Sample S is prepared by using a cell accumulation method in which cells C coated with an extracellular matrix thin film on the order of nanometers are laminated using an alternating lamination method to construct laminated cells having a three-dimensional structure. Specifically, myocardial-derived fibroblasts or cardiomyocytes C are used as sample S. 10 layers of cells are seeded in the
図6に示すように、成形治具60は、2枚の剃刃61と、剃刃61の間隔を決めるスペーサ62とからなる。剃刃61およびスペーサ62には、ボルト63を指し通すための孔が開いており、孔にボルト63を指し通し、ナットで固定することで一体化されている。スペーサ62は、複数の厚みのものが用意されており、スペーサ62の厚みを変えることで、剃刃61の間隔を変えられる。このような成形治具60を用いることで、細胞Cの集まりである積層組織を、所望の幅(スペーサ62の厚み)で一度に切断でき、同じ幅を持つ試料Sを精度よく作製することができる。切断時、ゴムのようなある程度の弾性を持ったシートを下敷きにすることで、剃刃61の刃の全面が積層組織にフィットし、確実に切断できる。
As shown in FIG. 6, the molding jig 60 includes two
次に、図1、図7および図8を用いて、把持具10を用いた試料Sの把持方法、および、測定装置1を用いた試料Sの引張試験の方法について説明する。なお、図7および図8は、図を分かり易くするために、把持具本体11の内部に設けられる流路13が表面に現れる状態で示している。
Next, a method of gripping the sample S using the gripping
図1に示すようにディッシュ2内に上記のようにして作製した試料Sを載置し、試料Sを挟んで試料Sの両端側に一対の把持具本体11を位置させる。このとき、一対の把持具本体11は、互いに1mm以上の間隔、好ましくは、1mm〜30mmの間隔、より好ましくは、2mm〜10mmの間隔、さらに好ましくは、3mm〜6mmの間隔を開けて配置される。ポンプを駆動させてチューブ40および流路13内の流体を吸い出す。これにより、試料Sの両端部が把持具本体11に吸引され、試料Sは把持具10によって把持される。このとき、開口12にかかる吸引圧が、0.1kPa〜40kPa、好ましくは、1kPa〜20kPa、より好ましくは、3kPa〜4kPaとなるように、ポンプによる流体の吸引力を調整している。
As shown in FIG. 1, the sample S produced as described above is placed in the
把持具10によって把持された試料Sは、駆動部30において可動片323が図1の矢印Aの方向に水平方向に移動することで、駆動部30に取り付けられた把持具本体11が他方の把持具本体11から離間する方向に移動し、引っ張られる。試料Sが引っ張られることで、アーム23が撓み、張力トランスデューサ22が、アーム23に生じたひずみを電気抵抗に変換して測定することで、把持具10に把持された試料Sにかかる引張力が測定される。この電気抵抗を得ることで、試料Sの機械的特性を測定している。
In the sample S gripped by the gripping
また、ディッシュ2の下方には、ミラー3が設けられ、ミラー3で反射した画像を記録できる位置にビデオカメラ4が設けられている。そのため、ミラー3を介してビデオカメラ4で引張試験の状況を撮影することで、張力トランスデューサ22から電気抵抗として得られた数値データと共に、測定時の画像を記録することができる。これにより、例えば、数値と画像とを突き合わせて測定結果を検証することができる。
Further, a
以上のように、本実施形態では、把持具10は、把持具本体11に開口12と流体出入口14とが流路13で連通されて設けられており、流体出入口14には流体が出入されるようになっている。ポンプによって流体出入口14から流体(流路13内の空気)を吸い出すことで、流路13を介して開口12に、流体(空気)を吸い込む力(吸引力)を発生させることができる。また、ポンプによって流体出入口14に流体(空気)を流入することで、流路13を介して開口12に、流体(空気)を吐き出す力(吐出力)を発生させることができる。このように、開口12に吸引力を発生させることができる把持具本体11で試料Sを挟み、試料Sの両端部を一対の把持具本体11の開口12に引きつけて保持することで、試料Sの両側の端部の表面を均一に吸引して把持することができる。これにより、厚みのある三次元構造を有する試料Sであっても、局所に応力が集中することなく試料Sを把持することができる。また、試料Sを吸引するだけであるため、把持に接着剤を用いる場合のような化学的な負荷もなく、把持に縫い付けを用いる場合のような高度な技術も必要なく、細胞(例、心筋細胞)から構成される試料のような柔らかい三次元構造を有する試料Sを把持することができる。また、このようにして把持した試料Sは、流路13に流体を流入させ、開口12に吐出力を発生させることで、簡単に把持具10から離すことができる。
As described above, in the present embodiment, the gripping
また、本実施形態では、各把持具本体11に複数の開口12を設けている。このように、各把持具本体11に複数の開口12を設けることで、開口が1個の把持具本体と比べると、試料Sを吸い込まない程度の吸引圧を作用させた場合に、開口12の総面積が大きくなるため、試料Sに対して大きな吸引力を働かせることができる。そのため、引張試験において、十分試験に耐え得るだけの力で試料Sを把持することができる。また、複数の開口12を設けることで、開口12を設ける領域を広げることができ、開口が1個の場合のように試料Sの角部を中央の開口で吸引することもなくなるため、試料Sの変形が抑制され、試料Sに応力集中が生じにくくなる。
Further, in the present embodiment, each gripper
また、開口が1個の把持具本体では、引張試験に耐え得るだけの吸引力を得ようとすると、開口の面積を大きくするか、吸引圧をさらに高くして吸引力を大きくしなければならない。しかしながら、開口の面積や吸引力を大きくすると試料Sが開口内に引き込まれてしまい、試料Sが開口に引き込まれることで変形した試料Sの端部に大きな応力集中が発生するという問題や、試料Sが開口に過度に引き込まることで試料Sの長さが変わるという問題が生じていた。しかしながら、本実施形態のように把持具本体11に複数の開口12を設けることで、図8の矢印Bで示すように、試料Sの1点から2箇所の開口12へと引き込まれることとなる。そのため、試料Sが開口12に過度に引き込まれることがなく、試料Sが開口12に引き込まれることによる応力集中および試料Sの変形を抑制することができる。
Further, in a gripper body having one opening, in order to obtain a suction force sufficient to withstand a tensile test, the area of the opening must be increased or the suction pressure must be further increased to increase the suction force. .. However, if the area of the opening or the attractive force is increased, the sample S is drawn into the opening, and the sample S is drawn into the opening, which causes a large stress concentration at the end of the deformed sample S. There has been a problem that the length of the sample S changes due to the excessive drawing of S into the opening. However, by providing the gripper
また、本実施形態のようにして把持具10を作製することで、シリコンゴムおよびカバーガラスに透明なものを用いることができ、把持具10を透明にすることができる。これにより、把持具10に吸引されている試料Sの状態を観察することができる。その結果、試料Sの過度な吸い込みがある場合には吸引圧を調整することもでき、より応力集中を生じさせずに試料Sを把持することができる。
Further, by manufacturing the gripping
また、測定装置1に、本実施形態のような応力集中を生じさせずに試料Sを把持することができる把持具10を用いることで、試料Sの局所に応力が集中することなく、正確な引張試験、延いては機械的特性の測定を行うことができる。さらに、流体出入口14に流体を出入させるためのチューブ40が把持具本体11の移動方向に対して直交して延びるため、測定装置1が試料Sを引っ張る際に、チューブ40が駆動部30に絡まらず、スムーズかつ正確に試料Sの引張試験、延いては機械的特性の測定を行うことができる。
Further, by using the gripping
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、上記実施形態では、各把持具本体11に開口12が7個設けられているが、開口12の数は、少なくとも2個、好ましくは3個以上であれば任意の個数を取り得る。また、開口12は、水平方向に一列に並んで設けられる必要はなく、水平方向及び垂直方向に複数列設けられてもよい。また、例えば管腔構造の試料Sを把持する把持具10においては、複数の開口12を管状に配置してもよい。その他、複数の開口12は、試料Sの形状に合わせて適宜配置することができる。
For example, in the above embodiment, each gripper
また、上記実施形態では、開口12は正方形状を呈しているが、開口12の形状は正方形に限られず、長方形、六角形等の任意の多角形、円形または楕円形でもよい。この場合も、開口12の大きさは、一辺の長さが、0.7μm、好ましくは35μm、より好ましくは50μm、さらに好ましくは100μmの正方形の枠よりも大きく、一辺の長さが、5000μm、好ましくは1000μm、より好ましくは500μm、さらに好ましくは200μmの正方形の枠より小さければよい。また、円形の開口12を有する把持具本体11は、例えば、図9のように、複数本(図9では2本)のチューブ16を連結させて作製されることもできる。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、複数の開口12から延びる複数の流路13は途中で1本の流路13となっているが、流路13は必ずしも1本になる必要はない。例えば、複数の流路13がそのまま把持具本体11の開口12から離間した表面11bまで延びてもよいし、複数の流路13が2本、3本等の任意の本数で合流し、合わさってできた2本、3本等の任意の数の流路13が把持具本体11の開口12から離間した表面11bまで延びてもよい。この場合、流体出入口14は、複数個設けられることとなる。また、流体出入口14を設けられる場所は、把持具本体11の上面11bに限られず、開口12を設けた側面11a以外であれば、任意の表面に設けることができる。
Further, in the above embodiment, the plurality of
また、上記実施形態では、測定部20に張力トランスデューサ22を用いる構成としたが、試料Sを引っ張ったときに試料Sにかかる張力を測定できれば、任意の手段を取り得る。同様に、上記実施形態では、駆動部30にボールねじ322を用いてモータ321の回転を可動片323に一軸方向へ往復移動する構成としているが、試料Sを引っ張ることができれば、任意の態様を取り得る。
Further, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、把持具10は、引張試験を行うための測定装置1に用いているが、把持具10の用途は引張試験用に限られない。例えば、試料Sを生体内に移植するときに試料Sを移動させるために把持するというように、試料Sを把持する把持装置として把持具10を用いることもできる。
Further, in the above embodiment, the gripping
実施例1
試料S:iPS由来心筋線維芽細胞積層組織(細胞層:10層、サイズ:3.5mm×6mm×100〜300μm、3.5mmの辺を把持)
把持具本体11:図2の形態の把持具本体、開口12の形状は正方形状、開口12の一辺の長さは100μm、開口12の数は7個
吸引圧:3〜4kPa
Example 1
Sample S: iPS-derived myocardial fibroblast laminated tissue (cell layer: 10 layers, size: 3.5 mm × 6 mm × 100 to 300 μm, gripping 3.5 mm side)
Grip main body 11: The grip main body of the form shown in FIG. 2, the shape of the
実施例2
試料S:線維芽細胞シート(細胞層:1層、サイズ:20mm×10mm、10mmの辺を把持)
把持具本体11:図2の形態の把持具本体、開口12の形状は正方形状、開口12の一辺の長さは200μm、開口12の数は7個
吸引圧:0.4〜1kPa
Example 2
Sample S: Fibroblast sheet (cell layer: 1 layer, size: 20 mm x 10 mm, grasping sides of 10 mm)
Grip main body 11: The grip main body of the form shown in FIG. 2, the shape of the
実施例3
試料S:iPS由来心筋細胞積層組織(凝集)(心筋細胞:線維芽細胞=3:1)(細胞層:10層、サイズ(円形):直径2mm前後×100〜300μm)
把持具本体11:図9の形態の把持具本体、開口12の形状は円形状、開口12の直径は200μm、開口12の数は2個
吸引圧:13〜14kPa
Example 3
Sample S: iPS-derived cardiomyocyte laminated tissue (aggregation) (cardiomyocyte: fibroblast = 3: 1) (cell layer: 10 layers, size (circular): diameter around 2 mm x 100 to 300 μm)
Grip main body 11: The grip main body in the form of FIG. 9, the shape of the
上記実施例1〜3に記載した条件で、各試料Sを把持具10によって把持したところ、各試料Sの損壊無しに、しっかりと把持することができた。
また、上記実施例1では、把持具10で把持した状態で、測定装置1で引張試験を行ったところ、測定装置1で、試料Sの損壊無しに、吸引圧3〜4[kPa]での引張試験を実現できた。
When each sample S was gripped by the gripping
Further, in the first embodiment, when the tensile test was performed by the measuring
1 測定装置
10 把持具
11 把持具本体
12 開口
13 流路
14 流体出入口
20 測定部
30 駆動部
40 チューブ
S 試料
1 Measuring
Claims (4)
前記試料の端部に対向する表面を含む立体形状を有する一対の把持具本体と、
前記各把持具本体の前記表面に設けられる少なくとも2つの開口と、
前記各把持具本体の内部に設けられ、前記開口から、前記各把持具本体の前記開口から離間した表面まで延びる流路と、
前記各把持具本体の前記開口から離間した表面に設けられ、前記流路に対して流体を出入させるための少なくとも1つの流体出入口と、
を備え、
前記少なくとも2つの開口は、各開口が一辺の長さが5000μmの正方形の枠より小さく形成されており、かつ隣り合う開口の間隔が2000μm以下に形成されている、
把持具。 A gripper that grips the end of a sample composed of living tissue or cultured cell aggregates .
A pair of gripper bodies having a three-dimensional shape including a surface facing the end of the sample ,
Wherein at least two openings provided on the surface of the gripper body,
A flow path provided inside each gripper body and extending from the opening to a surface of the gripper body separated from the opening.
Wherein provided on the front surface spaced from the opening of the gripper body, at least one fluid port for and out the fluid to the flow path,
Equipped with a,
The at least two openings are formed so that each opening is smaller than a square frame having a side length of 5000 μm and the distance between adjacent openings is 2000 μm or less.
Grip.
請求項1に記載の把持具。 The at least two openings are formed so that the distance between adjacent openings is 50 μm or more.
The gripping tool according to claim 1.
前記一対の把持具本体を、互いに離間する方向に移動させる駆動部と、
前記把持具に把持された前記試料にかかる引張力を測定する測定部と、を備える測定装置。 The gripping tool according to claim 1 or 2,
A drive unit that moves the pair of gripper bodies in directions that are separated from each other,
A measuring device including a measuring unit for measuring a tensile force applied to the sample gripped by the gripper.
前記チューブは、前記把持具本体の移動方向に対して直交して延びる請求項3に記載の測定装置。 A tube for allowing fluid to enter and exit is attached to the fluid inlet / outlet.
The measuring device according to claim 3, wherein the tube extends orthogonally to a moving direction of the gripping tool main body.
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