(57)【要約】【課題】応力の伝達が均一で硬度と弾性を兼ね備える生体力学的負荷測定用容器の提供。【解決手段】底板５１と該底板５１の周縁から上方に突起するように形成された周壁５２とを有し、第１の硬さを有するように作成された収容手段５と、前記収容手段５に固定され、且つ前記第１の硬さよりも硬い第２の硬さになるように作成された制限手段６と、を備えることを特徴とする生体力学的負荷測定用容器を提供する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板と該底板の周縁から上方に突起するように形成された周壁とを有し、第１の硬さを有するように作成された収容手段と、
前記収容手段に固定され、且つ前記第１の硬さよりも硬い第２の硬さになるように作成された制限手段と、を備えることを特徴とする生体力学的負荷測定用容器。
【請求項２】
前記底板は四角形に形成されており、
前記周壁は、互いに平行する一対の第１の壁と、前記一対の第１の壁と直交すると共に互いに平行する一対の第２の壁とからなり、
前記制限手段は、前記一対の第１の壁がそれぞれ有する外壁面にそれぞれ固定されていると共に、前記一対の第１の壁の延伸方向における長さが前記一対の第１の壁と同じになるように形成された一対の制限ユニットを備え、該一対の制限ユニットがそれぞれ有する上端面と下端面に、それぞれ前記一対の第１の壁と平行するように延伸する上係合溝と下係合溝が上下対応するように凹設されていることを特徴とする請求項１に記載の生体力学的負荷測定用容器。
【請求項３】
前記一対の制限ユニットは、いずれも対応する前記第１の壁に結合している本体部と、前記一対の第１の壁の延伸方向に沿って該本体部から上方へ突起する一対の上突起部と、前記一対の第１の壁の延伸方向に沿って該本体部から前記上突起部と対応するように下方へ突起する一対の下突起部と、を有するように形成され、前記上係合溝は前記一対の上突起部により挟まれ、前記下係合溝は前記一対の下突起部により挟まれるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の生体力学的負荷測定用容器。
【請求項４】
前記上係合溝は、前記一対の上突起部により挟まれる幅が前記本体部から上方に向けて段々広くなるように形成されており、
前記下係合溝は、前記一対の下突起部により挟まれる幅が前記本体部から下方に向けて段々広くなるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の生体力学的負荷測定用容器。
【請求項５】
前記一対の第１の壁がそれぞれ有する外壁面に、それぞれ結合溝が該外壁面の延伸方向に沿って形成されており、
前記一対の制限ユニットは、いずれも前記本体部から対応する前記第１の壁へ更に延伸している結合突起が形成されており、各該結合突起が対応する前記第１の壁の結合溝に嵌まり込んで前記収容手段に固定されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の生体力学的負荷測定用容器。
【請求項６】
前記底板に少なくとも１つの区切り壁が形成されており、
前記底板と前記周壁により画成された空間は前記区切り壁によって複数の収容スペースに区切られていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の生体力学的負荷測定用容器。
【請求項７】
前記収容手段及び前記制限手段は、シリコーン、ポリジメチルシロキサン、ε−カプロラクトン、ポリ乳酸−グリコール酸共重合体から選ばれる材料により作成されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の生体力学的負荷測定用容器。
【請求項８】
前記収容手段の前記底板は、光が通過できるようにフィルム状に作成されたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の生体力学的負荷測定用容器。
【請求項９】
前記第１の硬さはショアＡ１０〜５９の範囲内にあり、前記第２の硬さはショアＡ６０〜９０の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の生体力学的負荷測定用容器。
【請求項１０】
前記第１の硬さはショアＡ３０であり、前記第２の硬さはショアＡ７０であることを特徴とする請求項９に記載の生体力学的負荷測定用容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体力学的負荷測定用容器に関し、応力が均一に伝わる生体力学的負荷測定用容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
組織や器官を構成する最小単位である細胞は、自らに加わる力学的刺激に積極的に応答し、機能や形態を変化させることがますます明らかになってきている。細胞そのものの力学特性や、生体内で細胞が発する力の大きさ，さらには細胞内部の微細構造の力学的刺激に対する応答を細かく計測する装置の開発が進められている。
【０００３】
このような装置として、例えば、図１及び図２に示される特許文献１により開示された従来の生体力学的負荷測定用容器がある。該容器は図１に示されているように培養皿１の各培養区画１１の底部１２を弾性フィルム材料で形成する上、図２に示されるように圧力制御手段１４に設置されて圧力調整チャンバー１３１の圧力を下げることによって、弾性フィルム材料により形成された底部１２を変形させ、底部１２に載せられる細胞に刺激を与える構成になっている。
【０００４】
しかし、底部１２の弾性を利用するこのような構成では、長期間の使用と共に変形が過大になって形が復元しなくなるので、改善が求められている。
【０００５】
この問題点を解決すべく、図３及び図４に示される特許文献２により開示された従来の生体力学的負荷測定用容器２は、弾性変形できる材料により作成されており、底部２１と底部２１の周縁に形成される周壁２２とを有すると共に周壁２２の両端部にそれぞれ２つの係合孔２２１が形成されている。
【０００６】
図４に示されているように、一側側の２つの係合孔２２１には固定座３２に設けられた固定柱３２１が挿通され、該一側側の反対側にある他の２つの係合孔２２１には可動座３３に設けられた可動柱３３１が挿通されるように配置し、可動座３３を固定座３２に対して離間／接近するように作動することにより、底部２１を引伸／圧縮することによって、底部２１に載せられる細胞２００に刺激を与える構成になっている。
【０００７】
しかし、この構成では可動座３３の移動による応力が係合孔２２１に集中するので、係合孔２２１の近辺が受ける応力は係合孔２２１から離れた箇所より強くなっているなど、応力が均一でない上、係合孔２２１が作動力によって変形が過大になって形が復元しなくなると、応力の不均一は更に悪化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４７８９６０１号明細書
【特許文献２】欧州特許第１７３４１１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、従来の生体力学的負荷測定用容器では降伏変形や応力の不均一などの問題点があるので、改善が求められている。
【００１０】
上記従来の問題点に鑑みて、本発明は応力の伝達が均一で硬度と弾性を兼ね備える生体力学的負荷測定用容器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成すべく、本発明は、底板と該底板の周縁から上方に突起するように形成された周壁とを有し、第１の硬さを有するように作成された収容手段と、前記収容手段に固定され、且つ前記第１の硬さよりも硬い第２の硬さになるように作成された制限手段と、を備えることを特徴とする生体力学的負荷測定用容器を提供する。
【００１２】
上記生体力学的負荷測定用容器において、前記底板は四角形に形成されており、前記周壁は、互いに平行する一対の第１の壁と、前記一対の第１の壁と直交すると共に互いに平行する一対の第２の壁とからなり、前記制限手段は、前記一対の第１の壁がそれぞれ有する外壁面にそれぞれ固定されていると共に、前記一対の第１の壁の延伸方向における長さが前記一対の第１の壁と同じになるように形成された一対の制限ユニットを備え、該一対の制限ユニットがそれぞれ有する上端面と下端面に、それぞれ前記一対の第１の壁と平行するように延伸する上係合溝と下係合溝が上下対応するように凹設されていることが好ましい。
【００１３】
上記生体力学的負荷測定用容器において、前記一対の制限ユニットは、いずれも対応する前記第１の壁に結合している本体部と、前記一対の第１の壁の延伸方向に沿って該本体部から上方へ突起する一対の上突起部と、前記一対の第１の壁の延伸方向に沿って該本体部から前記上突起部と対応するように下方へ突起する一対の下突起部と、を有するように形成され、前記上係合溝は前記一対の上突起部により挟まれ、前記下係合溝は前記一対の下突起部により挟まれるようになっていることが好ましい。
【００１４】
上記生体力学的負荷測定用容器において、前記上係合溝は、前記一対の上突起部により挟まれる幅が前記本体部から上方に向けて段々広くなるように形成されており、前記下係合溝は、前記一対の下突起部により挟まれる幅が前記本体部から下方に向けて段々広くなるように形成されていることが好ましい。
【００１５】
上記生体力学的負荷測定用容器において、前記一対の第１の壁がそれぞれ有する外壁面に、それぞれ結合溝が該外壁面の延伸方向に沿って形成されており、前記一対の制限ユニットは、いずれも前記本体部から対応する前記第１の壁へ更に延伸している結合突起が形成されており、各該結合突起が対応する前記第１の壁の結合溝に嵌まり込んで前記収容手段に固定されていることが好ましい。
【００１６】
上記生体力学的負荷測定用容器において、前記底板に少なくとも１つの区切り壁が形成されており、前記底板と前記周壁により画成された空間は前記区切り壁によって複数の収容スペースに区切られていることが好ましい。
【００１７】
上記生体力学的負荷測定用容器において、前記収容手段及び前記制限手段は、シリコーン、ポリジメチルシロキサン、ε−カプロラクトン、ポリ乳酸−グリコール酸共重合体から選ばれる材料により作成されたことが好ましい。
【００１８】
上記生体力学的負荷測定用容器において、前記収容手段の前記底板は、光が通過できるようにフィルム状に作成されたことが好ましい。
【００１９】
上記生体力学的負荷測定用容器において、前記第１の硬さはショアＡ１０〜５９の範囲内にあり、前記第２の硬さはショアＡ６０〜９０の範囲内にあることが好ましい。
【００２０】
上記生体力学的負荷測定用容器において、前記第１の硬さはショアＡ３０であり、前記第２の硬さはショアＡ７０であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
上記構成により、本発明は制限手段が収容手段よりも硬くなっているので、制限手段はより強い許容応力度を持ち、硬度と弾性を兼ね備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の生体力学的負荷測定用容器の一例の断面図が示されている。
【図２】従来の生体力学的負荷測定用容器の一例の使用法が示されている。
【図３】従来の生体力学的負荷測定用容器の他の一例の斜視図が示されている。
【図４】従来の生体力学的負荷測定用容器の他の一例の使用法が示されている。
【図５】本発明の生体力学的負荷測定用容器の一実施形態の分解斜視図が示されている。
【図６】本発明の生体力学的負荷測定用容器の一実施形態の斜視図が示されている。
【図７】本発明の生体力学的負荷測定用容器の使用法が示されている。
【図８】本発明の生体力学的負荷測定用容器の一実施形態における制限ユニットの断面図が示されている。
【図９】本発明の生体力学的負荷測定用容器の他の実施形態の分解斜視図が示されている。
【図１０】本発明の生体力学的負荷測定用容器の他の実施形態の斜視図が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では各図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳しく説明する。
【００２４】
図５、図６では本発明の生体力学的負荷測定用容器の一実施形態が示されている。図示されているように、本発明の生体力学的負荷測定用容器は、底板５１と該底板５１の周縁から上方に突起するように形成された周壁５２とを有するように作成された収容手段５と、収容手段５に固定された制限手段６と、を備えるものである。
【００２５】
この実施形態において、収容手段５の底板５１は四角形に形成されており、周壁５２は、互いに平行する一対の第１の壁５２１と、該一対の第１の壁５２１と直交すると共に互いに平行する一対の第２の壁５２２とからなるように形成されている。
【００２６】
制限手段６は、一対の第１の壁５２１がそれぞれ有する外壁面にそれぞれ固定されていると共に、該一対の第１の壁５２１の延伸方向における長さが該一対の第１の壁５２１と同じになるように形成された一対の制限ユニット６１を備えている。
【００２７】
該一対の制限ユニット６１は、それぞれ上端面と下端面に、それぞれ該一対の第１の壁５２１と平行するように延伸する上係合溝６１２と下係合溝６１３が上下対応するように凹設されている。
【００２８】
即ち、図５、図６に示されているように、一対の制限ユニット６１は、いずれも対応する第１の壁５２１に結合している本体部６１５と、一対の第１の壁５２１の延伸方向に沿って該本体部６１５から上方へ突起する一対の上突起部６１６と、一対の第１の壁５２１の延伸方向に沿って該本体部６１５から上突起部６１６と上下対応するように下方へ突起する一対の下突起部６１７と、を有するように形成されるので、一対の上突起部６１６の間に挟まれる上係合溝６１２と、一対の下突起部６１７により挟まれる下係合溝６１３が画成される。
【００２９】
更に、この実施形態において、一対の第１の壁５２１がそれぞれ有する外壁面に、それぞれ結合溝５２３が該外壁面の延伸方向に沿って形成されており、そして一対の制限ユニット６１には、いずれも結合突起６１８が本体部６１５から対応する第１の壁５２１へ更に延伸するように形成されており、各結合突起６１８が対応の第１の壁５２１の結合溝５２３に嵌まり込んで収容手段５に固定されている。
【００３０】
各制限ユニット６１と第１の壁５２１との結合固定は、例えば熱圧で成されることが可能で、この場合結合溝５２３及び結合突起６１８は接触面積を広めることにより結合の強固さを向上させる効果があるが、最初から収容手段５と制限手段６とを一体的に作成することも可能である。
【００３１】
また、本発明において、収容手段５及び制限手段６は、シリコーン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ε−カプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸−グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）から選ばれる材料により作成されることが好ましいが、この実施形態において、収容手段５及び制限手段６は、いずれもシリコーンにより作成されている。
【００３２】
収容手段５の底板５１は、そこに載せられる細胞の応力刺激に対する応答を観察するため、光が通過できるようにフィルム状に作成されている。即ち、底板５１は例えば０.２ｍｍの厚さに作成されることができる。一方、第１の壁５２１や第２の壁５２２の寸法については、例えば数センチの長さに作成することが可能である。
【００３３】
更に、図７では本発明の生体力学的負荷測定用容器の使用法が示されている。
【００３４】
図示のように、応力手段７が有する左右一対の可動クランプ７１を一対の制限ユニット６１がそれぞれ有する上係合溝６１２と下係合溝６１３に嵌め込みながら、一対の制限ユニット６１を互いに離間／接近するように作動することにより、収容手段５の底板５１に載せられた細胞に刺激を与えることができる。
【００３５】
この際、本発明においては、収容手段５が第１の硬さを有するように作成され、制限手段６が前記第１の硬さよりも硬い第２の硬さを有するように作成されているので、制限手段６を構成し収容手段５の第１の壁５２１の延伸方向における長さが該一対の第１の壁５２１と同じになっている一対の制限ユニット６１に対して左右一対の可動クランプ７１が与える応力は、第１の壁５２１の延伸方向において均一に収容手段５の底板５１に伝わるようになる。
【００３６】
更に、制限手段６が有する第２の硬さが収容手段５が有する第１の硬さよりも硬くなるように収容手段５及び制限手段６を形成することにより、制限手段６は収容手段５より強い許容応力度を持ち、変形することなく応力手段７から与えられる応力をより柔らかい収容手段５に伝えることができるので、変形しない硬度と、細胞に刺激を与えるのに必要な弾性を兼ね備えることができる。
【００３７】
また、細胞が収容される収容手段５が応力手段７に直接に接触しない構成も、細胞が応力手段７により汚染される確率を下げる効果が期待できる。
【００３８】
収容手段５が有する第１の硬さと、制限手段６が有する第２の硬さについては、本発明は第１の硬さがショアＡ１０〜５９の範囲内にあり、第２の硬さがショアＡ６０〜９０の範囲内にあると定めており、そしてこの実施形態では第１の硬さがショアＡ３０、第２の硬さがショアＡ７０に設定されている。
【００３９】
また、本発明の生体力学的負荷測定用容器の使用法は図７に示されている態様に限らず、例えば左右一対の固定クランプを一対の制限ユニット６１がそれぞれ有する上係合溝６１２と下係合溝６１３に嵌め込んで保持しながら、他の作動手段で底板５１を上方へ押し上げたり、あるいは引き下げたりするなどの方法で底板５１に載せられた細胞に応力刺激を与え、その応答を観察することも可能である。
【００４０】
更に、図８では本発明の生体力学的負荷測定用容器の一実施形態における制限ユニット６１の断面図が示されている。図示のように、各制限ユニット６１が有する上係合溝６１２は、一対の上突起部６１６により挟まれる幅が本体部６１５から上方に向けて段々広くなるように形成され、そして下係合溝６１３は、一対の下突起部６１７により挟まれる幅が本体部６１５から下方に向けて段々広くなるように形成されているので、応力手段７が有する左右一対の可動クランプ７１は各制限ユニット６１が有する上係合溝６１２及び下係合溝６１３にスムーズに嵌め込むことができ、作業のスピードを上げることができる。
【００４１】
図９、図１０では本発明の生体力学的負荷測定用容器の他の実施形態の分解斜視図及び全体の斜視図が示されている。図示のように、この実施形態では収容手段５の底板５１に２つの区切り壁５３が形成されており、底板５１と周壁５２により画成された空間が区切り壁５３によって複数の収容スペース５１１に区切られている。
【００４２】
即ち、本発明の生体力学的負荷測定用容器は、底板５１と該底板５１の周縁から上方に突起するように形成された周壁５２とを有し、第１の硬さを有するように作成された収容手段５と、収容手段５に固定され、且つ前記第１の硬さよりも硬い第２の硬さになるように作成された制限手段６と、を備える構成であれば、様々な変化を加えることができ、本発明は上記例示によって制限されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
上記構成により、本発明は制限手段が収容手段よりも硬くなっているので、制限手段はより強い許容応力度を持ち、硬度と弾性を兼ね備えることができる。従って、本発明の生体力学的負荷測定用容器は生体力学の分野において、細胞に加わる力学的刺激に対する応答の観察、測定などに有用である。
【符号の説明】
【００４４】
５１    底板
５２    周壁
５    収容手段
６    制限手段
５２１    第１の壁
５２２    第２の壁
６１    制限ユニット
６１２    上係合溝
６１３    下係合溝
６１５    本体部
６１６    上突起部
６１７    下突起部
５２３    結合溝
６１８    結合突起
７    応力手段
７１    可動クランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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