(57)【要約】【課題】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。【解決手段】細胞培養用重力変動装置１は、第１駆動装置１２の駆動によって回転する第１軸１１ａと、第１軸１１ａ、１１ｂに取り付けられて第１軸１１ａ、１１ｂの回りを回転する第１回転体１０と、第１回転体１０に取り付けられ第２駆動装置２２の駆動により回転する第２軸２１ａと、第２軸２１ａ、２１ｂに取り付けられ、第１回転体１０の回転領域の内側領域にて第２軸２１ａ、２１ｂの回りを回転し、培養容器が取り付けられる第２回転体２０と、第１回転体１０に配置され、第２駆動装置２２から第２軸２１ａに回転力を伝達する伝達機構を備える。【選択図】図３
2015006136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項２】
前記伝達機構が前記第１回転体の内部に配置されている、
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。
【請求項３】
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又は２に記載の細胞培養用重力変動装置。
【請求項４】
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乃至３のいずれか一項に記載の細胞培養用重力変動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞培養用重力変動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−９８５２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９３９１０号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４６４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
また、前記伝達機構が前記第１回転体の内部に配置されていることが好ましい。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】細胞培養用重力変動装置の平面図である。
【図２】細胞培養用重力変動装置の正面図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【符号の説明】
【００３７】
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
【図１】
2015006136.tif 000003
【図２】
2015006136.tif 000004
【図３】
2015006136.tif 000005
【図４】
2015006136.tif 000006
【図５】
2015006136.tif 000007
【図６】
2015006136.tif 000008