JPH10155475A - シリコンベルトを使った培養細胞用伸縮刺激負荷装置 - Google Patents
シリコンベルトを使った培養細胞用伸縮刺激負荷装置Info
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- JPH10155475A JPH10155475A JP35478696A JP35478696A JPH10155475A JP H10155475 A JPH10155475 A JP H10155475A JP 35478696 A JP35478696 A JP 35478696A JP 35478696 A JP35478696 A JP 35478696A JP H10155475 A JPH10155475 A JP H10155475A
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- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS 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
- C12M35/00—Means for application of stress for stimulating the growth of microorganisms or the generation of fermentation or metabolic products; Means for electroporation or cell fusion
- C12M35/04—Mechanical means, e.g. sonic waves, stretching forces, pressure or shear stimuli
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の培養細胞伸縮装置は、細胞を伸展した
際にひずみを生じ、場所により変形の具合が異なってい
て解析がしにくかった。また引き伸ばす機構が複雑なた
め滅菌や装着に手間がかかった。 【解決手段】 本発明はこのような課題を解決するため
に、表面上に細胞を培養したシリコンベルト（１）に２
本のロッド（２）を挿入し、そのロッドをアーム（３）
に引っかけ、高トルクステッピングモーターの時計回り
・反時計回りの回転運動はリードスクリュー（４）を使
ってアームのピストン運動に変換し、アームを左右に振
ることでシリコンベルトを伸縮させるようにした。
際にひずみを生じ、場所により変形の具合が異なってい
て解析がしにくかった。また引き伸ばす機構が複雑なた
め滅菌や装着に手間がかかった。 【解決手段】 本発明はこのような課題を解決するため
に、表面上に細胞を培養したシリコンベルト（１）に２
本のロッド（２）を挿入し、そのロッドをアーム（３）
に引っかけ、高トルクステッピングモーターの時計回り
・反時計回りの回転運動はリードスクリュー（４）を使
ってアームのピストン運動に変換し、アームを左右に振
ることでシリコンベルトを伸縮させるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、培養細胞や組織
に伸縮刺激や伸展刺激を与える技術に関するものであ
る。
に伸縮刺激や伸展刺激を与える技術に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、培養細胞などに伸縮刺激を与え
るには細胞外マトリックスなどをコーティングしたシリ
コン膜上に細胞を培養し、それをシリコン膜ごと伸縮さ
せる方法が採られている。従来シリコン膜を伸展させる
装置としては、伸展の方向性から考えて一方向性のもの
［図４］と、放射状のもの［図５］が使われてきた。
るには細胞外マトリックスなどをコーティングしたシリ
コン膜上に細胞を培養し、それをシリコン膜ごと伸縮さ
せる方法が採られている。従来シリコン膜を伸展させる
装置としては、伸展の方向性から考えて一方向性のもの
［図４］と、放射状のもの［図５］が使われてきた。
【０００３】一方向性のものは長方形のシリコン膜
（９）の両端をクリップ（１１）を使ってきつく固定
し、それをカム（１２）を使ったシンクロナスモーター
の回転運動をピストン運動に変える機構により引き伸ば
したり（１０）、元の長さに戻したり（９）する方法
［従来の方法１］が使われている［図４］。
（９）の両端をクリップ（１１）を使ってきつく固定
し、それをカム（１２）を使ったシンクロナスモーター
の回転運動をピストン運動に変える機構により引き伸ば
したり（１０）、元の長さに戻したり（９）する方法
［従来の方法１］が使われている［図４］。
【０００４】放射状のものは底面（１３）だけがシリコ
ン膜でできているシャーレ（１５）を、下から吸引する
ことで底のシリコン膜を引き伸ばしたり（１４）元の状
態に戻したり（１３）する方法［従来の方法２］が使わ
れている（米国フレックスセル社：特許番号４７８９６
０１、４８２２７４１、４８３９２８０）［図５］。
ン膜でできているシャーレ（１５）を、下から吸引する
ことで底のシリコン膜を引き伸ばしたり（１４）元の状
態に戻したり（１３）する方法［従来の方法２］が使わ
れている（米国フレックスセル社：特許番号４７８９６
０１、４８２２７４１、４８３９２８０）［図５］。
【０００５】
［従来の方法１］について シリコン膜（９）の両端は
引き伸ばしても離れないようにクリップ（１１）できつ
く固定されているため、引き伸ばした際には（１０）の
ような糸巻き状のひずみを生じ、場所によって変形の具
合が異なるため伸展方向の解析をしにくくしていた。そ
してクリップなどの固定器具を含む機材には滅菌操作が
必要であったが、繰り返し高温・高圧・高湿度のオート
クレーブ滅菌などに耐え、かつ加工などもやりやすい材
質のバネやネジは少なく、さらに実験のたびの固定操作
は煩雑であった。またシンクロナスモーターとカムを使
ったデバイスは振幅の変更もハードウエア自身を組み替
えなくてはならないため面倒で、かつ［周期的に一時停
止を含む伸縮運動］の設定や伸縮加速度の変更は不可能
であった。
引き伸ばしても離れないようにクリップ（１１）できつ
く固定されているため、引き伸ばした際には（１０）の
ような糸巻き状のひずみを生じ、場所によって変形の具
合が異なるため伸展方向の解析をしにくくしていた。そ
してクリップなどの固定器具を含む機材には滅菌操作が
必要であったが、繰り返し高温・高圧・高湿度のオート
クレーブ滅菌などに耐え、かつ加工などもやりやすい材
質のバネやネジは少なく、さらに実験のたびの固定操作
は煩雑であった。またシンクロナスモーターとカムを使
ったデバイスは振幅の変更もハードウエア自身を組み替
えなくてはならないため面倒で、かつ［周期的に一時停
止を含む伸縮運動］の設定や伸縮加速度の変更は不可能
であった。
【０００６】［従来の方法２］について 引き伸ばされ
たシリコン膜（１４）には放射状に張力がかかるため、
場所により張力方向が異なり伸展方向の解析をしにくく
していた。また伸展されているのはシリコン膜の周辺部
のみで中央部はほとんど引き伸ばされないことも指摘さ
れていた。さらに周辺部においても伸展率は構造的に２
４％までしか得られないという制限もあった。そして吸
引という間接的な方法でシリコンを引き伸ばしているの
で、パッキングの磨耗やゴミの付着などにより、設定し
た伸展率に比べて実際の伸展率に狂いが出る可能性があ
った。また既製のシリコンシャーレは大きさが決まって
いるため自由度が少なく、かつ高価であった。さらに吸
引ユニット（含コンピューター、吸引ポンプ）も大がか
りなもので場所をとり、かつ高価であった。
たシリコン膜（１４）には放射状に張力がかかるため、
場所により張力方向が異なり伸展方向の解析をしにくく
していた。また伸展されているのはシリコン膜の周辺部
のみで中央部はほとんど引き伸ばされないことも指摘さ
れていた。さらに周辺部においても伸展率は構造的に２
４％までしか得られないという制限もあった。そして吸
引という間接的な方法でシリコンを引き伸ばしているの
で、パッキングの磨耗やゴミの付着などにより、設定し
た伸展率に比べて実際の伸展率に狂いが出る可能性があ
った。また既製のシリコンシャーレは大きさが決まって
いるため自由度が少なく、かつ高価であった。さらに吸
引ユニット（含コンピューター、吸引ポンプ）も大がか
りなもので場所をとり、かつ高価であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために担体のシリコン膜をベルト状にしたも
の（１）を用い、それを高トルクステッピングモーター
とリードスクリューを使って伸縮させるものである［図
１］。細胞などが付着しているシリコンベルト（１）の
内側に二本のロッド（２）を挿入し、そのロッドをそれ
ぞれ左右のアーム（３）に引っかける。高トルクステッ
ピングモーターの時計回り・反時計回りの回転運動はリ
ードスクリュー（４）を使ってアームのピストン運動に
変換する。アームを左右に振ることでシリコンベルトを
伸縮させることができる。
を解決するために担体のシリコン膜をベルト状にしたも
の（１）を用い、それを高トルクステッピングモーター
とリードスクリューを使って伸縮させるものである［図
１］。細胞などが付着しているシリコンベルト（１）の
内側に二本のロッド（２）を挿入し、そのロッドをそれ
ぞれ左右のアーム（３）に引っかける。高トルクステッ
ピングモーターの時計回り・反時計回りの回転運動はリ
ードスクリュー（４）を使ってアームのピストン運動に
変換する。アームを左右に振ることでシリコンベルトを
伸縮させることができる。
【０００８】
【実施例】シリコンベルトはダウコーニングアジア社の
シルポット１８４Ｗ／Ｃを用い、ガラスの試験管、もし
くはシリコン棒をテンプレートにしてディッピング法で
皮膜を作り、熱をかけて硬化させる。剥ぎ取った袋状の
シリコンを輪切りにすればシリコンベルトができる。
シルポット１８４Ｗ／Ｃを用い、ガラスの試験管、もし
くはシリコン棒をテンプレートにしてディッピング法で
皮膜を作り、熱をかけて硬化させる。剥ぎ取った袋状の
シリコンを輪切りにすればシリコンベルトができる。
【０００９】シリコンベルトはオートクレーブ滅菌、ロ
ッドとアームは乾熱滅菌をそれぞれ独立に行うが、無菌
的に組み立てるのも簡単である。
ッドとアームは乾熱滅菌をそれぞれ独立に行うが、無菌
的に組み立てるのも簡単である。
【００１０】高トルクステッピングモーターの回転運動
はカーク社のリードスクリューを使って直線運動に変換
した。
はカーク社のリードスクリューを使って直線運動に変換
した。
【００１１】高トルクステッピングモーターの回転運動
はタイミングベルトを使って直線運動に変換する事も可
能である。
はタイミングベルトを使って直線運動に変換する事も可
能である。
【００１２】日本サーボ株式会社のステッピングモータ
ーの動きは、同社のインテリジェントコントロールドラ
イバを使って制御することで、０％から少なくとも１１
０％の範囲で０．１％刻みの高い精度で伸展率が設定可
能となり、伸縮加速度・伸展時間・一時停止・伸縮頻度
などの変換を含むプログラムの変更も滅菌済みのハード
ウエアを組み替えることなく容易に設定できた。
ーの動きは、同社のインテリジェントコントロールドラ
イバを使って制御することで、０％から少なくとも１１
０％の範囲で０．１％刻みの高い精度で伸展率が設定可
能となり、伸縮加速度・伸展時間・一時停止・伸縮頻度
などの変換を含むプログラムの変更も滅菌済みのハード
ウエアを組み替えることなく容易に設定できた。
【００１３】アームのロッドを引っかける部分は滅菌の
必要があるため、リードスクリューにつながる可動部分
からネジなどを使って脱着可能にした方が便利である。
必要があるため、リードスクリューにつながる可動部分
からネジなどを使って脱着可能にした方が便利である。
【００１４】顕微鏡観察の必要のない場合にはラテック
スシリコンの代わりにラテックスゴムを用いればさらに
高い伸展率が上げられることが期待できる。
スシリコンの代わりにラテックスゴムを用いればさらに
高い伸展率が上げられることが期待できる。
【００１５】
【発明の効果】このようにしたことで従来の装置では問
題であった以下の点が改善された。
題であった以下の点が改善された。
【００１６】シリコンベルトには継ぎ目がないから切れ
にくく、伸展率が上げられるようになった（１１０％、
即ちオリジナルの長さの倍以上の伸展を確認済み）。
にくく、伸展率が上げられるようになった（１１０％、
即ちオリジナルの長さの倍以上の伸展を確認済み）。
【００１７】シリコンベルトは押さえていないから伸展
しても糸巻き型のひずみはなく（６）、ベルト上のどの
位置でも伸展方向・伸展率は同じで解析がしやすくなっ
た［図２］。
しても糸巻き型のひずみはなく（６）、ベルト上のどの
位置でも伸展方向・伸展率は同じで解析がしやすくなっ
た［図２］。
【００１８】シリコンベルトはテンプレートを変えるこ
とで自由な大きさのものを安い値段で作成できるように
なり、滅菌や装置への装着も簡単になった。
とで自由な大きさのものを安い値段で作成できるように
なり、滅菌や装置への装着も簡単になった。
【００１９】細胞を引き伸ばした状態での顕微鏡観察は
従来の方法では不可能であったが、シリコンベルトの中
にいろいろな長さのガラス板（７）を挿入することで任
意の伸展率で引き伸ばした状態（８）の細胞も観察可能
となった［図３］。
従来の方法では不可能であったが、シリコンベルトの中
にいろいろな長さのガラス板（７）を挿入することで任
意の伸展率で引き伸ばした状態（８）の細胞も観察可能
となった［図３］。
【００２０】高トルクステッピングモーターはその名の
通り力が強く、また通常プリンターの印字ヘッドの位置
決めなどに使われている精度の高いモーターなので、伸
展率を細かいステップでかつ広範囲に設定可能になっ
た。さらにシリコンベルトを直接引き伸ばしているので
精度は高く、狂いが出る余地はなくなった。
通り力が強く、また通常プリンターの印字ヘッドの位置
決めなどに使われている精度の高いモーターなので、伸
展率を細かいステップでかつ広範囲に設定可能になっ
た。さらにシリコンベルトを直接引き伸ばしているので
精度は高く、狂いが出る余地はなくなった。
【００２１】ステッピングモーターの動きはコントロー
ラを使って簡単にプログラムでき、伸展率・伸縮加速度
・伸展時間・一時停止・伸縮頻度などが簡単に変更でき
るようになった。［丸一日かけて細胞を伸展］させた
り、［一定時間伸展させた後にさらに伸縮刺激を与え
る］ことも本発明を使うことで初めてできるようになっ
た。
ラを使って簡単にプログラムでき、伸展率・伸縮加速度
・伸展時間・一時停止・伸縮頻度などが簡単に変更でき
るようになった。［丸一日かけて細胞を伸展］させた
り、［一定時間伸展させた後にさらに伸縮刺激を与え
る］ことも本発明を使うことで初めてできるようになっ
た。
【００２２】ステッピングモーターの動きはハードウエ
アを触ることなしにコントローラーのプログラムのみで
操作可能であり、伸縮途中のプログラムの変更でも滅菌
済みのパーツを触らずに行えるようになった。
アを触ることなしにコントローラーのプログラムのみで
操作可能であり、伸縮途中のプログラムの変更でも滅菌
済みのパーツを触らずに行えるようになった。
【００２３】シリコンベルトを伸展した状態で細胞を培
養し、それを元の状態に戻すことで、基底面の収縮が細
胞に及ぼす影響も観察できるようになった。
養し、それを元の状態に戻すことで、基底面の収縮が細
胞に及ぼす影響も観察できるようになった。
【００２４】血管の断片（リング状）を直接デバイスに
つないで実験できるようになった。
つないで実験できるようになった。
【００２５】シリコンベルトを使った伸展機構はとても
単純であり、［従来の方法２］と比べると機材の面での
簡素化が図られ（ダウンサイジング）、システムの金額
は１０分の１以下になった。
単純であり、［従来の方法２］と比べると機材の面での
簡素化が図られ（ダウンサイジング）、システムの金額
は１０分の１以下になった。
【図１】本発明のデバイスの斜視図である。
【図２】Ａ 伸縮前のシリコンベルトの平面図である。 Ｂ 伸縮後のシリコンベルトの平面図である。
【図３】伸展時点でシリコンベルトを固定している斜視
図である。
図である。
【図４】一方向性の伸縮デバイスの平面図である。 Ｃ 伸縮前の平面図である。 Ｄ 伸縮後の平面図である。
【図５】放射方向性の伸縮デバイスの斜視図である。 Ｅ 伸縮前の斜視図である。 Ｆ 伸縮後の斜視図である。
１ シリコンベルト ２ ロッド ３ アーム ４ リードスクリュー ５ 伸展前のシリコンベルト ６ 伸展後のシリコンベルト ７ ガラス板 ８ 伸展した状態で固定されたシリコンベルト ９ 伸展前のシリコン膜 １０ 伸展後のシリコン膜 １１ クリップ １２ カム １３ 伸展前のシリコン膜性の底 １４ 伸展後のシリコン膜性の底 １５ シャーレ（側面）
Claims (3)
- 【請求項１】 担体にベルト状のシリコン膜（１）を
使った培養細胞用伸縮刺激負荷装置 - 【請求項２】 動力にステッピングモーターを使い、
その回転運動をリードスクリュー（４）で直線運動に変
えた請求項１記載の培養細胞用伸縮刺激負荷装置 - 【請求項３】 動力にステッピングモーターを使い、
その回転運動をタイミングベルトで直線運動に変えた請
求項１記載の培養細胞用伸縮刺激負荷装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35478696A JP3163533B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | シリコンベルトを使った培養細胞用伸縮刺激負荷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35478696A JP3163533B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | シリコンベルトを使った培養細胞用伸縮刺激負荷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10155475A true JPH10155475A (ja) | 1998-06-16 |
| JP3163533B2 JP3163533B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=18439902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35478696A Expired - Fee Related JP3163533B2 (ja) | 1996-12-02 | 1996-12-02 | シリコンベルトを使った培養細胞用伸縮刺激負荷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3163533B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2008007527A1 (en) | 2006-07-10 | 2008-01-17 | Takagi Industrial Co., Ltd. | Method of cultivating cell or tissue |
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-
1996
- 1996-12-02 JP JP35478696A patent/JP3163533B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3163533B2 (ja) | 2001-05-08 |
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