(57)【要約】【課題】シート状物を破損させたり、シワを寄らせたりすることなく、スムーズに棒状部材へ巻き取らせる巻取装置を提供する。【解決手段】巻取装置に、細胞シート（10）が巻き取られる軸状部材（20）と、細胞シート（10）を載せて前記軸状部材（20）へ搬送させるベルト部材（30）と、軸状部材（20）の回転速度とベルト部材（30）の回動速度とが同期するように、軸状部材（20）を回転させ且つベルト部材（30）を回動させる駆動機構（40）とを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状物（10）が巻き取られる軸状部材（20）と、
前記シート状物（10）を載せて前記軸状部材（20）へ搬送させるベルト部材（30）と、
前記シート状物（10）が破れない範囲で前記軸状部材（20）の回転速度が前記ベルト部材（30）の回動速度以上となるように、前記軸状部材（20）を回転させ且つ前記ベルト部材（30）を回動させる駆動機構（40）とを備えていることを特徴とする巻取装置。
【請求項２】
前記駆動機構（40）は、前記軸状部材（20）における前記シート状物（10）の巻き始めから巻き終わりまでの間で、前記軸状部材（20）の回転速度と前記ベルト部材（30）の回動速度とを変化させることを特徴とする、請求項１に記載の巻取装置。
【請求項３】
前記駆動機構（40）は、前記軸状部材（20）の回転速度と前記ベルト部材（30）の回動速度とを同期させることを特徴とする、請求項１に記載の巻取装置。
【請求項４】
前記駆動機構（40）は、前記軸状部材（20）を回転させるハンドル（41）と、前記軸状部材（20）とともに同軸で回転する軸側歯車（42）と、前記軸側歯車（42）と噛み合い且つ前記ベルト部材（30）を回動させるためのベルト側歯車（44）とを備え、前記ハンドル（41）を回したときに、前記軸状部材（20）の回転速度と前記ベルト部材（30）の回動速度とを同期させるように前記軸側歯車（42）と前記ベルト側歯車（44）との歯車比が設定されていることを特徴とする，請求項３に記載の巻取装置。
【請求項５】
前記駆動機構（40）に対して前記軸状部材（20）を着脱させる着脱機構（50）を備えていることを特徴とする，請求項１から４の何れか１つに記載の巻取装置。
【請求項６】
前記軸状部材（20）は、前記シート状物（10）が巻かれる有底筒状のバルーン（21）と、前記バルーン（21）の開口端部（22）から挿入されて先端（23）が前記バルーン（21）の閉塞端部（24）に固定された中空管（25）と、前記バルーン（21）の開口端部（22）の内周面と前記中空管（25）の外周面とを摺接自在に固定させるリング状の固定部材（26）とを備え、
前記中空管（25）を通じて前記バルーン（21）の給排気が行われることによって前記バルーン（21）を径方向へ拡縮させるとともに、前記中空管（25）を前記バルーン（21）の軸方向へ進退させて前記バルーン（21）の閉塞端部（24）を移動させることによって前記バルーン（21）を軸方向へ伸縮させることを特徴とする、請求項５に記載の巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状物が巻き取られる軸状部材を備えた巻取装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、細胞シートを用いた機能不全臓器に対する再生医療的治療の研究が広く進められている。細胞シートは患者自身の細胞を用いているため、拒絶反応が起こらず、生着が早い等の特徴がある。これまでに、角膜や心臓、食道、歯根膜、軟骨の領域に対する細胞シート移植のヒト臨床が行われている。細胞シートは培養皿から回収し、機能不全臓器の患部に貼って生着させる必要がある。非特許文献１には、広げた状態の細胞シートを患部に貼り付けるための、細胞シート用ヘラ機構が開示されている。
【０００３】
この細胞シート用ヘラ機構では、広げた状態の細胞シートを患部に貼り付けることができたとしても、血管や消化管等の管腔臓器の内周面に細胞シートを貼り付けることができないという問題がある。この問題に対処すべく、細胞シートを軸状部材に巻き取らせて、シート状物を筒状に形成することが考えられる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日本ロボット学会第３０回記念学術講演会「細胞シート用ヘラ機構−基本概念の提案と第一次試作機の開発−」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、薄く且つ湿潤な細胞シートを軸状部材に巻き取らせることは容易にできるものではなく、細胞シート等のシート状物を軸状部材に巻き取らせる途中で、シート状物が破れたり、シワが寄ったりするという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、シート状物を破損させたり、シワを寄らせたりすることなく、スムーズに棒状部材へ巻き取らせる巻取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】
本発明は、巻取装置を前提とするものである。この巻取装置は、シート状物（10）が巻き取られる軸状部材（20）と、前記シート状物（10）を載せて前記軸状部材（20）へ搬送させるベルト部材（30）と、前記シート状物（10）が破れない範囲で前記軸状部材（20）の回転速度が前記ベルト部材（30）の回動速度以上となるように、前記軸状部材（20）を回転させ且つ前記ベルト部材（30）を回動させる駆動機構（40）とを備えている。
【０００８】
また、本発明の巻取装置において、前記駆動機構（40）は、前記軸状部材（20）における前記シート状物（10）の巻き始めから巻き終わりまでの間で、前記軸状部材（20）の回転速度と前記ベルト部材（30）の回動速度とを変化させるのが好ましい。
【０００９】
また、本発明の巻取装置において、前記駆動機構（40）は、前記軸状部材（20）の回転速度と前記ベルト部材（30）の回動速度とを同期させるのが好ましい。
【００１０】
また、本発明の巻取装置において、前記駆動機構（40）は、前記軸状部材（20）を回転させるハンドル（41）と、前記軸状部材（20）とともに同軸で回転する軸側歯車（42）と、前記軸側歯車（42）と噛み合い且つ前記ベルト部材（30）を回動させるためのベルト側歯車（44）とを備え、前記ハンドル（41）を回したときに、前記軸状部材（20）の回転速度と前記ベルト部材（30）の回動速度とを同期させるように前記軸側歯車（42）と前記ベルト側歯車（44）との歯車比が設定されているのが好ましい。
【００１１】
また、本発明の巻取装置において、前記駆動機構（40）に対して前記軸状部材（20）を着脱させる着脱機構（50）を備えているのが好ましい。
【００１２】
また、本発明の巻取装置において、前記軸状部材（20）は、前記シート状物（10）が巻かれる有底筒状のバルーン（21）と、前記バルーン（21）の開口端部（22）から挿入されて先端（23）が前記バルーン（21）の閉塞端部（24）に固定された中空管（25）と、前記バルーン（21）の開口端部（22）の内周面と前記中空管（25）の外周面とを摺接自在に固定させるリング状の固定部材（26）とを備え、前記中空管（25）を通じて前記バルーン（21）の給排気が行われることによって前記バルーン（21）を径方向へ拡縮させるとともに、前記中空管（25）を前記バルーン（21）の軸方向へ進退させて前記バルーン（21）の閉塞端部（24）を移動させることによって前記バルーン（21）を軸方向へ伸縮させるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、シート状物をベルト部材に載せて軸状部材へ搬送させ、そのシート状物を軸状部材に巻き取らせるようにした。そして、軸状部材の回転速度とベルト部材の回動速度とを同期させた場合には、ベルト部材におけるシート状物の送り量（長さ）と軸状部材への巻き取り量（長さ）とを一致させることができ、シート状物をベルト部材から軸状部材へスムーズに受け渡させるとともにシート状物をスムーズに軸状部材へ巻き取らせることができる。また、この場合には、シート状物の送り量（長さ）と軸状部材への巻き取り量（長さ）とが一致しているので、シート状物と軸状部材及びベルト部材との間にすべりがなければ、シート状物にテンションをかけずに軸状部材へ巻き付けることができる。
【００１４】
軸状部材の回転速度がベルト部材の回動速度よりも速い場合には、軸状部材への巻き取り量（長さ）がシート状物の送り量（長さ）よりも長くなるため、シート状物が引き延ばされるが、シート状物が破れない範囲で軸状部材の回転速度とベルト部材の回動速度とが調整されるので、シート状物が破損することはない。この場合には、シート状物にテンションをかけながら軸状部材に巻き付けることができる。
【００１５】
ここで、シート状物が破れない範囲での調整とは、シート状物のベルト部材の長さ方法の原寸法をＬ０、シート状物の引張破断伸び率Ａ、軸状部材に対するシート状物の巻き始めから巻き終わりまでの時間をＴ、軸状部材の外周面（シート状物が接触する面）の回転速度をＶａ、ベルト部材の外周面（シート状物が接触する面）の回動速度をＶｓとしたときに、０＜（Ｖａ−Ｖｓ）×Ｔ＜（Ｌ０×Ａ）の範囲で、軸状部材の回転速度Ｖａとベルト部材の回動速度Ｖｓとを調整してもよい。
【００１６】
また、ベルト部材の回動速度よりも軸状部材（20）の回転速度が遅い場合には、軸状部材への巻き取り量（長さ）がシート状物の送り量（長さ）よりも短くなるため、シート状物がダブついてシワが寄ってしまう。しかしながら、本発明の場合には、ベルト部材の回動速度が軸状部材の回転速度以上であるため、シート状物が破れたり、シワが寄ったりすることがない。
【００１７】
また、本発明において、前記軸状部材（20）における前記シート状物（10）の巻き始めから巻き終わりまでの間で、前記軸状部材（20）の回転速度と前記ベルト部材（30）の回動速度とを変化させるようにすれば、シート状物に対するテンションのかけ具合を調整しながら、シート状物を軸状部材へ巻き付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る巻取装置の斜視図である。
【図２】図２は、巻取装置の軸状部材とベルト部材の付近の概略断面図である。
【図３】図３は、巻取装置の平面図である。
【図４】図４は、巻取装置の巻き取り動作を示す図であり、（ａ）は巻き取り始めを示し、（ｂ）は巻き取り途中を示し、（ｃ）は巻き取り終わりを示す。
【図５】図５は、変形例の軸状部材の斜視図である。
【図６】図６は、変形例の軸状部材が径方向へ拡張したときの斜視図である。
【図７】図７は、変形例の軸状部材が軸方向へ収縮したときの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態に係る巻取装置（1）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する一実施形態は例示であり、本発明が一実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
一実施形態の巻取装置（1）は、図１に示すように、シート状物としての細胞シート（10）が巻き取られる軸状部材（20）と、細胞シート（10）を載せて前記軸状部材（20）へ搬送させるベルト部材（30）と、前記軸状部材（20）を回転させ且つ前記ベルト部材（30）を回動させる駆動機構（40）とを備えている。尚、シート状物は細胞シート（10）に限定されず、例えば、薄いパン生地のようなものであってもよい。
【００２１】
軸状部材（20）は、その両端が一対の軸受部（21a,21b）に回転支持されている。軸状部材（20）は、円筒状の外周面を有している。この外周面に細胞シート（10）が巻き付けられて、細胞シート（10）が筒状になる。
【００２２】
ベルト部材（30）は、軸状部材（20）の側方に設置されたプレート板（22）に回動自在に巻き付けられている。プレート板（22）の平坦面上のベルト部材（30）の上面に、皺のないように広げられた細胞シート（10）が載せられている。ベルト部材（30）は、図２に示すように、プレート板（22）の両端辺で折り返され、ベルト部材（30）の両端部（31）は、プレート板（22）の上方に設置されたベルト固定部（32）によって固定されている。ベルト部材（30）は、その折り返し部分（33）が軸状部材（20）に隣接するように配置されている。このように隣接させることによって、細胞シート（10）が、ベルト部材（30）と軸状部材（20）との間に落ち込まないようにしている。また、プレート板（22）の端辺には、ベルト部材（30）の折り返し部分（33）での回動をスムーズにするための回転ローラ（43）が取り付けられている。
【００２３】
駆動機構（40）は、図３に示すように、軸状部材（20）を回転させるハンドル（41）と、軸状部材（20）とともに同軸で回転する軸側歯車（42）と、軸側歯車（42）と噛み合い且つベルト部材（30）を回動させるためのベルト側歯車（44）とを備えている。
【００２４】
ハンドル（41）は、軸継手（50a）を介して軸状部材（20）に接続された軸側シャフト（27）の端部に取り付けられている。ハンドル（41）と軸状部材（20）とは同軸であり、ハンドル（41）を回すと、軸状部材（20）が軸心周りに回転する。
【００２５】
軸側歯車（42）は、上述の軸側シャフト（27）に同軸で取り付けられている。この軸側歯車（42）は、軸側シャフト（27）の側方に平行に配置されたベルト側シャフト（34）に同軸で接続されたベルト側歯車（44）と噛み合っている。
【００２６】
ベルト側シャフト（34）には、ベルト側歯車（44）の隣にベルト側シャフト（34）と同軸のピニオン（35）が接続されている。このピニオン（35）は、上述したベルト固定部（32）が取り付けられたベルト固定部台（36）に設けられたラック（37）と噛み合っている。このラック（37）は、上述したプレート板（22）と平行に配置されている。
【００２７】
図４（ａ）に示すように、細胞シート（10）は、軸状部材（20）とベルト部材（30）とに跨がって設置される。このとき、細胞シート（10）に皺がないように細胞シート（10）を十分に広げた状態で設置する。これにより、細胞シート（10）を軸状部材（20）に巻き付けて筒状にしたときに、筒状の細胞シート（10）に皺が形成されることがない。
【００２８】
ハンドル（41）を回すと軸側シャフト（27）が回転して、軸状部材（20）が軸周りに回転する。又、軸側シャフト（27）が回転すると、軸側歯車（42）とベルト側歯車（44）とが噛み合うことによって、ベルト側シャフト（34）が回転する。ベルト側シャフト（34）が回転すると、ベルト側シャフト（34）のピニオン（35）とベルト固定部台（36）のラック（37）が噛み合うことによって、ベルト固定部台（36）とともにベルト固定部（32）が、ラック（37）に沿って、図４（ｂ）に示すように直線的に移動する。
【００２９】
このベルト固定部（32）の直線的な移動によって、プレート板（22）周りにベルト部材（30）が回動する。このように、ハンドル（41）を回転させると、軸状部材（20）が軸心周りに回転すると同時に、ベルト部材（30）がプレート板（22）周りに回動する。軸状部材（20）の回転方向とベルト部材（30）の回動方向とは同方向（図４（ｂ）及び（図４（ｃ）の場合は反時計回り）である。
【００３０】
ここで、ハンドル（41）を回したときに、軸状部材（20）の回転速度とベルト部材（30）の回動速度とを同期させるように、前記軸側歯車（42）と前記ベルト側歯車（44）との歯車比が設定されている。
【００３１】
軸状部材（20）の回転速度がベルト部材（30）の回動速度よりも速い場合には、細胞シート（10）が引き延ばされて破れてしまうことが考えられ、軸状部材（20）の回転速度がベルト部材（30）の回動速度よりも遅い場合には、細胞シート（10）がダブついて皺が寄ってしまう。しかしながら、一実施形態の場合には、ベルト部材（30）の回動速度と軸状部材（20）の回転速度とを同期させているので、細胞シート（10）が破れたり、皺が寄ったりすることなく、図４（ｃ）に示すように、細胞シート（10）を軸状部材（20）に巻き付けることができる。
【００３２】
また、一実施形態の巻取装置（1）は、駆動機構（40）に対して軸状部材（20）を着脱させる着脱機構（50）を備えている。この着脱機構（50）は、軸継手（50a）と軸受部（21a）とにより構成されている（図３を参照）。軸継手（50a）は、軸状部材（20）と軸側シャフト（27）とを着脱自在に連結している。また、軸受部（21a）は、軸受部（21a）を下側から支持するレール（28）に着脱自在に固定されている。
【００３３】
駆動機構（40）から軸状部材（20）を外す場合には、軸状部材（20）の一端を軸継手（50a）から外すとともに、軸受部（21a）をレール（28）及び軸状部材（20）の他端から外すようにする。駆動機構（40）に軸状部材（20）を取り付ける場合には、軸状部材（20）の一端を軸継手（50a）に取り付けるとともに、軸受部（21a）をレール（28）に取り付けるようにする。
【００３４】
（一実施形態の変形例）
一実施形態の変形例では、軸状部材（20）の構成が一実施形態とは異なる。以下、相違点のみについて説明する。
【００３５】
変形例の軸状部材（20a）は、図５に示すように、細胞シート（10）が巻かれる有底筒状のバルーン（21）と、バルーン（21）の開口端部（22）から挿入されて先端（23）がバルーン（21）の閉塞端部（24）に固定された中空管（25）と、バルーン（21）の開口端部（22）の内周面と中空管（25）の外周面とを摺接自在に固定させるリング状の固定部材（26）とを備えている。
【００３６】
有底筒状のバルーン（21）は、可撓性材料又は弾性材料で形成され、拡縮自在のものである。この有底筒状のバルーン（21）は、筒状のバルーン（21）の一方の開口端部に中空管（25）の先端部分を所定量だけ挿入した後に両者を固定し、バルーン（21）を裏返しながら、バルーン（21）の他方の開口端部を中空管（25）の基端部分まで引っ張ることにより形成されている。
【００３７】
中空管（25）には、中空管（25）の内部とバルーン（21）の内部とに連通する通気孔（29）が中空管（25）の軸方向に沿って複数形成されている。中空管（25）の中空部へ送られた空気は、この通気孔（29）を通じてバルーン（21）内へ供給され、バルーン（21）が拡張する。また、この通気孔（29）を通じて、バルーン（21）内の空気が中空管（25）の中空部へ排出されると、バルーン（21）が収縮する。
【００３８】
また、中空管（25）をバルーン（21）の軸方向へ進退させて、中空管（25）の先端に固定された前記バルーン（21）の閉塞端部（24）を軸方向へ進退させることによってバルーン（21）を軸方向へ伸縮させることができる。
【００３９】
また、変形例の軸状部材（20a）を巻取装置（1）にセットして、軸状部材（20a）の有底筒状のバルーン（21）の外周面に細胞シート（10）を巻き付けて、細胞シート（10）を筒状にした後、軸状部材（20a）を巻取装置（1）から取り外して、血管や消化管等の管腔臓器（60）の内部へ挿入する（図５を参照）。
【００４０】
そして、図６に示すように、中空管（25）の内部へ空気を送って、バルーン（21）を径方向へ膨らませて、細胞シート（10）を管腔臓器（60）の内面へ貼り付ける。その後、図７に示すように、中空管（25）を管腔臓器（60）の先端側から基端側へ引くことによって、バルーン（21）を軸方向へ収縮させて、細胞シート（10）からバルーン（21）を引き離す。このように、変形例の軸状部材（20a）を用いれば、管腔臓器（60）の内面に筒状の細胞シート（10）を簡単に貼り付けることができる。
【００４１】
（その他の実施形態）
一実施形態の駆動機構（40）では、軸状部材（20）の回転速度とベルト部材（30）の回動速度とを同期させていたが、これに限定されず、シート状物（10）が破れない範囲で、軸側歯車（42）とベルト側歯車（44）との歯車比を調整して、軸状部材（20）の回転速度がベルト部材（30）の回動速度よりも速くなるようにしてもよい。この場合には、細胞シート（10）にテンションをかけながら軸状部材（20）に巻き付けることができる。
【００４２】
また、一実施形態の駆動機構（40）では、軸状部材（20）における細胞シート（10）の巻き始めから巻き終わりまでの間において、軸状部材（20）の回転速度とベルト部材（30）の回動速度とを同期させていたが、これに限定されず、細胞シート（10）の巻き始めから巻き終わりまでの間で、軸状部材（20）の回転速度とベルト部材（30）の回動速度とを変化させるようにしてもよい。この場合において、細胞シート（10）が破れない範囲で軸状部材（20）の回転速度がベルト部材（30）の回動速度以上となる必要がある。こうすると、細胞シート（10）に対するテンションのかけ具合を調整しながら、細胞シート（10）を軸状部材（20）へ巻き付けることができる。
【００４３】
また、一実施形態の駆動機構（40）では、ハンドル（41）が軸側シャフト（27）に取りつけられていたが、これに限定されず、ハンドル（41）がベルト側シャフト（34）に取り付けられてもよい。また、ハンドル（41）の代わりに回転モータを取り付けるようにしてもよい。これらの場合であっても、本発明の効果を奏することができる。
【００４４】
また、一実施形態の駆動機構（40）では、軸側歯車（42）とベルト側歯車（44）とを噛み合わせて、軸状部材（20）の回転動作とベルト部材（30）の回動動作とを同期させていたが、これに限定されず、例えば、軸側歯車（42）及びベルト側歯車（44）に代えて、各々のシャフト（27,34）に回転モータを取り付けてもよい。この場合には、両方の回転モータに調整部を接続し、この調整部において、軸状部材（20）の回転動作とベルト部材（30）の回動動作とを同期させるように両方の回転モータの回転速度を調整するようにしてもよい。また、この調整部において、細胞シート（10）に対するテンションのかけ具合を調整するために、軸状部材（20）側の回転モータをベルト部材（30）側の回転モータよりも速く回すようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上、説明したように、本発明は、シート状物が巻き取られる軸状部材を備えた巻取装置について有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１      巻取装置
１０    細胞シート（シート状物）
２０    軸状部材
３０    ベルト部材
４０    駆動機構
【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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