JP2023526894A - 細胞シート用の磁場発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、細胞シート作製のための高性能な磁場発生器を提供することにある。
【解決手段】細胞シート（１２）の作製に使用する磁場発生器（１０）であって、磁気によって生じる磁力を用いて細胞シート（１２）を作製のための磁場を発生するように構成され、その磁力が、細胞シート（１２）によって規定される面に対して実質的に横方向である磁気回路アセンブリ（２４）と、電力を用いて磁気回路アセンブリ（２４）を帯磁させるための電力を生成およびコントロールするように構成された電力コントロールシステム（４４）を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、細胞シートを構築するシステムに係り、より詳細には、磁力の作用下で細胞シートを作製するのに用いる磁場発生器に関する。

細胞シート（間葉系幹細胞シートなど）の作製には、温度応答性、電気応答性、光応答性、ｐＨ応答性、機械的、あるいは磁気システムなど種々の細胞シート作製システムが利用されている。既存の磁気システムは、細胞による吸着を改善するために正の表面電荷を有するマグネタイトカチオン性リポソーム（ＭＣＬ）を使用している。

例えば、磁気標識された（例えばＭＣＬ標識された）細胞の多層シートは、磁気システムを用いて超低接着プレートに形成することができる。これにより、ＭＣＬで標識された細胞を有する多層細胞シートが磁力の作用下で作製される。このような磁気システムは、細胞シートの形状、厚さ、および／または構成もコントロールできる。

臨床で適用するためには、細胞シートそれぞれは、効果的な移植を可能にするのに十分な強度と厚さを必要とする。高い治療効果を達成するために、実用上十分な強度を有する細胞シートを作製することは困難な作業である。磁気システムを用いて、コラーゲンおよび基材膜成分を含むゲルを磁気標識細胞と混合した細胞層を磁力で細胞を引き寄せることにより作製できる。

しかしながら、既存の磁気システムの欠点の１つは、磁気システムによって生成した磁場に関連した磁力が、１つ以上の磁気システムの磁石によって生成する磁場力が変動するために、均等に磁気標識細胞に及ばないことである。複数の磁石を使用して十分な磁力を発生させた場合には、より大きな細胞シートを作製することができる。

しかし、細胞シートの全体的なサイズによっては、細胞シートの全領域が磁石で覆われるわけではなく、磁力が十分でなく細胞シートのある領域が不均一に残ってしまう。磁石のこのような不均一な磁力は、典型的には、細胞シートに弱い領域を作り、従って細胞シートは、使用中に破損および／または滑りを起こし易くなる。

既存の磁気システムのもう一つの欠点は、磁気システムに設置した磁石の磁力量をコントロールするのが難しいことである。そのために、異なる臨床傷害を治療するために使用できる厚さの異なる細胞シートを作製するのが困難である。磁気システムの磁石は交換できるが、臨床手術中に磁気システムをそのように変えることは時間とコストがかかり、従って実用的ではない。

そこで、既存の磁気システムの上記欠点の１つ以上を克服する細胞シート作製のための高性能な磁気システムを開発する必要がある。

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、細胞シート作製のための高性能な磁場発生器を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた、本発明の一態様による細胞シートの作製に使用される磁場発生器は、磁場により発生した磁力を用いて細胞シートを作製するために、細胞シートによって規定される面に対して実質的に横方向に磁場を発生させるように構成された磁気回路アセンブリと、電力を発生しコントロールするように構成されて電力を用いて磁気回路アセンブリを帯磁させる電力コントロールシステムとを備えていることを特徴とする。

本発明の磁気回路アセンブリは、少なくとも１つのコア部材と少なくとも１つのテーブル部材とを有し、少なくとも１つのテーブル部材の幅は、少なくとも１つのコア部材の幅よりも大きい。変形例において、少なくとも１つのコア部材は、外側領域と内側領域とを有し、外側領域の透磁率が内側領域の透磁率と異なっている。１つの変形例において、外側領域の透磁率は、内側領域の透磁率よりも低い。別の変形例では、少なくとも１つのコア部材は、少なくとも１つのコア部材の外表面に位置する少なくとも１つのスリットを有している。

本発明の電力コントロールシステムは、電力の電力レベルを調整するように構成されている。

本発明の磁場発生器は、さらに磁気回路アセンブリを冷却するように構成された冷却システムを備えている。

本発明の磁場発生器は、さらに細胞シートに関連した培養上清を抜取りするように構成された抜取り装置を備えている。

本発明の磁気回路アセンブリは、磁気保磁力の低い強磁性材料で作られている。

本発明の磁場発生器は、さらに磁気回路アセンブリに関連した不要な残留磁気を減らすように構成された電力監視装置を備えている。

さらに別の例では、実質的に横方向の磁力が細胞シートを貫通し、その貫通磁力の方向は、細胞シートによって規定される面に対して約９０度である。

さらなる例では、少なくとも１つのテーブル部材は、第１テーブル部材と第２テーブル部材とを備えている。変形例では、第１テーブル部材と第２テーブル部材とは、離れて設けられ、第１テーブル部材と第２のテーブル部材との間には、空隙が作られている。別の変形例では、その空隙は、細胞シートを有する培養容器の挿入が容易にできる構成である。

さらなる例では、磁場発生器は、さらに少なくとも１つのコア部材と少なくとも１つのテーブル部材に通路を設け、互いに流体が連通し、細胞シートの少なくとも一部を容易に抜取りするよう構成されている。

本明細書に開示する方法、システム、および装置は、様々な実施形態を達成するための任意の手段で実施できる。他の特徴は、添付の図面およびそれに続く詳細な説明から明らかであろう。

本発明によれば、強い細胞シートを作製できる高性能な磁場発生器を提供することができる。

本発明の実施形態による細胞シートの作製に使用される具体例としての磁場発生器の概略図である。 図１の磁場発生器を用いて細胞シートを作製する具体例としての（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のプロセスの概略図である。 図１の磁場発生器の概略図を示し、磁気回路アセンブリを特記したものである。 図１の磁場発生器の概略図を示し、別の磁気回路アセンブリを特記したものである。 図３の磁気回路アセンブリの第１実施形態の側面図である。 図３の磁気回路アセンブリの第２実施形態の縦断面図である。 図３の磁気回路アセンブリの第３実施形態の縦断面図である。 図３の磁場発生器による具体例としての電力コントロール方法の特性を示すグラフである。 図３の磁気回路アセンブリを用いた代表的な冷却システムの概略図である。 図３の磁気回路アセンブリを用いた電力コントロールシステムの概略図である。 図３の磁場発生器によって行われる別の具体例としての電力コントロール方法の特性を示すグラフである。

例としての実施形態は、実施例として説明しており、添付図面にある図に限定するものではない。ここで、同じ参照番号は同じ部材を指している。

本実施形態の他の特徴は、添付の図面およびそれに続く詳細な説明から明らかであろう。

本発明の実施形態を、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１および図２の（Ａ）～（Ｃ）を参照して、細胞シート１２の作製に使用する具体例としての磁場発生器１０を、本発明の実施形態に従って示している。図示した実施形態では、磁性粒子１６を有する磁気標識細胞１４を確実に引き寄せて細胞シート１２を作製するために、磁場発生器１０は、磁場を生成し、実質的に均等になるように構成している。

一つの実施形態では、細胞シート１２は、誘導多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞）１８に由来している。具体例としての磁気標識細胞１４には、血管前駆細胞（ＶＰＣ）とも呼ばれるｉＰＳ細胞から誘導される胎児肝臓キナーゼ－１陽性（Ｆｌｋ－１^＋）細胞がある。従って、一実施形態では、細胞シート１２は、ｉＰＳ細胞由来Ｆｌｋ－１^＋細胞を用いて作製している。

用語「磁気標識された」細胞は、磁性粒子１６を幹細胞１８に導入又は接着を可能にする磁化能力を有し、それによって磁力により磁気標識細胞１４の操作を可能にする細胞をいう。一実施形態では、磁性粒子１６は、それぞれの幹細胞１８によって保持される粒子であり、磁性粒子１６を保持する幹細胞１８を磁化することができる。

例えば、磁性粒子１６は、フェライトやマグネタイトを含む酸化鉄、クロム酸化物、コバルトなどの磁性体の粒子である。２種類以上の異なる種類の磁性粒子１６を、用途に合わせて組み合わせることもできる。

一実施形態では、磁性粒子１６は、リポソームなどの脂質膜に内包されている。例えば、磁性粒子１６をリポソームに内包させて作ったマグネタイトリポソーム、すなわちＭＣＬを用いることができる。一実施形態において、ＭＣＬは、細胞表面との疎水性相互作用または電気的相互作用によって幹細胞１８に取り込まれている。

このような磁性粒子１６の取り込みにより、幹細胞１８を確実に磁気標識できる。実施形態では、それぞれの幹細胞１８に複数の磁性粒子１６が保持され、その磁気標識細胞１４は、磁場発生器１０によって発生した磁力によって容易に操作できる。図２の矢印（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で順次図示するように、磁気標識細胞１４は、磁場発生器１０によって発生した磁場ＭＦを用いて、磁気的に一緒に引き寄せて細胞シート１２を形成することができる。

図２の（Ａ）に示すように、細胞層の形成を容易にするため、例えば、磁気標識細胞１４をゲルまたは液状物（ゲル材料）２０と混合し、培養容器２２に入れる。例えば、ゲル材料２０は、Ｉ型コラーゲン、基底膜を構成するラミニン、ＩＶ型コラーゲン、および／またはエンタクチンがある。一実施形態では、接着層２３を使用して、磁気標識細胞１４を有する細胞シート１２を培養容器２２から取り出しを容易にしている。

図２の（Ｂ）に示すように、例えば、磁場発生器１０は、培養容器２２を置いて、矢印ＭＦで示す磁場により発生する磁力を与える。矢印ＭＡで例示するように、ＭＣＬを組み込んだ磁気標識細胞１４の磁気的引力により、磁気標識細胞１４は、予め定めた時間で三次元的に培養できる。

一実施形態において、磁場発生器１０は、実質的に「Ｃ」字型または実質的に「Ｅ」字型の形状であるが、以下にさらに詳しく説明するように、これらの形状に特に限定するものではない。例えば、異なる用途に合うように、楕円形、正方形、または不規則な三次元形状など任意の適切な形状が考えられる。いくつかの実施形態では、磁場発生器１０の磁力は、例えば、培養容器２２の上方、下方、および側面を含む全ての周囲方向から加えることができる。

図２の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、例えば、図示した実施形態では、磁場発生器１０の磁場ＭＦにより発生する磁力を予め定めた時間培養容器２２の底面に向かって発生させ、磁気標識細胞１４を培養容器２２の底面近くに引き寄せる。次いで、ゲル材料をゲル化させ、培養容器２２と一緒に予め定めた温度、例えば約３７℃で予め定めた時間培養する。

このようなゲル化により形成されたシート状構造体は、細胞シート１２となる。一実施形態では、矢印ＲＣで例示するように、細胞シート１２は、超低接着面などの接着層２３上で培養され、続いて磁力を止めて細胞シート１２を培養容器２２の底面から剥離して回収できる。

図３を参照して、磁場発生器１０の具体例としての構成を、本発明の実施形態に従って示している。図示した実施形態では、磁場発生器１０は、細胞シート１２（図１）を形成するための磁場を発生させるように構成された磁気回路アセンブリ２４と、磁場発生器１０の全操作をコントロールするように構成されたコントローラ２６とを備えている。

磁気回路アセンブリ２４には、一端が第１アーム部材３０に接続され、反対側の端が第２アーム部材３２に接続された支持部材２８を有している。一実施形態では、磁気回路アセンブリ２４は、さらに、一端が第１アーム部材３０に接続され、反対側の端が第１テーブル部材３６に接続された第１コア部材３４を有している。同様に、磁気回路アセンブリ２４は、さらに、一端が第２アーム部材３２に接続され、反対側の端が第２テーブル部材４０に接続された第２コア部材３８を有している。

いくつかの実施形態では、磁気回路アセンブリ２４は、支持部材２８、第１アーム部材３０、第２アーム部材３２、第１コア部材３４、第１テーブル部材３６、第２コア部材３８、および第２テーブル部材４０を有している。図示した実施形態では、磁気回路アセンブリ２４の上記の構成部材２８、３０、３２、３４、３６、３８、および４０は、全体的に「Ｃ」字形状で、別個の独立した装置として示している。他の実施形態では、磁気回路アセンブリ２４の構成部材を、異なる用途に合うように単一ユニットとしている。

図４を参照して、別の実施形態では、磁気回路アセンブリ２４の構成部材、２８、３０、３２、３４、３６、３８、および４０を、異なる用途に合わせて全体的に「Ｅ」字形状にしている。図示した実施形態では、第１アーム部材３０は、第１アーム部材３０が一端で第１支持部材２８Ａに磁気接続し、反対側の端が第２支持部材２８Ｂに磁気接続して延びている。図４で、第１アーム部材３０、第１支持部材２８Ａ、第２支持部材２８Ｂ、及び第１支持部材２８Ａと第２支持部材２８Ｂとの間に位置する第１コア部材３４は、「Ｅ」字形状になっている。

同様に、図示した実施形態では、第２アーム部材３２は、第２アーム部材３２が一端で第３支持部材２８Ｃに磁気接続し、反対側の端で第４支持部材２８Ｄに磁気接続して延びている。図４において、第２アーム部材３２、第３支持部材２８Ｃ、第４支持部材２８Ｄ、及び第３支持部材２８Ｃと第４支持部材２８Ｄとの間に位置する第２コア部材３８は、「Ｅ」字形状になっている。

図３に戻り、一実施形態では、第１テーブル部材３６と第２テーブル部材４０が離れてあるいは距離を置いて位置し、第１テーブル部材３６と第２テーブル部材４０との間に空隙４２を作っている。使用時に、この空隙４２は、磁気標識細胞１４を有する培養容器２２の挿入を容易にする空間となる。例えば、培養容器２２は、最初に空隙４２内の第１テーブル部材３６上面に置き、次いで磁力を発生させる。

一実施形態では、培養容器２２を空隙４２に挿入したとき、第１テーブル部材３６の上面が培養容器２２に直接接触するように空隙４２内に培養容器２２をスライド可能に置くか、または固定する。同様に、培養容器２２を空隙４２に挿入したとき、第２テーブル部材４０の下面が培養容器２２に直接接触するように空隙４２内に培養容器２２をスライド可能に置くか、または固定する。ある実施形態では、第１テーブル部材３６と培養容器２２との間、および第２テーブル部材４０と培養容器２２との間に空隙がない。

別の実施形態では、培養容器２２を空隙４２に挿入したとき、第２テーブル部材４０の下面が培養容器２２から所定距離で離れるように空隙４２内に培養容器２２をスライド可能に置くか、または固定する。一例では、第２テーブル部材４０と培養容器２２の下面との間の具体例としての距離は、凡そ１ミリメートルである。しかしながら、異なる用途に適合するように、他の適切な距離（例えば、１ミリメートル未満で０ミリメートルより大きい）も考えられる。

磁場の発生を容易にするために、磁気回路アセンブリ２４の構成部材２８，３０，３２，３４，３６，３８，４０は互いに磁気で接続され、これらは、鉄、炭素鋼などの強磁性金属、またはフェライトなどのフェリ磁性化合物で作られる。作動中、電流によって誘起される磁力及び起磁力は、磁気回路アセンブリ２４を介して磁気伝達され、第１テーブル部材３６と第２テーブル部材４０との間に磁場を発生させる。

磁場発生器１０は、電力を発生およびコントロールするように構成された電力コントロールシステム４４を備えている。一実施形態では、電力コントロールシステム４４は、第１コア部材３４に関連した第１コイル４６と、第２コア部材３８に関連した第２コイル４８とを有している。電力コントロールシステム４４は、第１コイル４６および第２コイル４８を用いて磁気回路アセンブリ２４を帯磁させる。

一実施形態では、第１コイル４６と第２コイル４８は接続しておらず、別々の電源を用いて別個に独立した構成になっている。例えば、第１コイル４６と第２コイル４８は、それぞれ異なる第１電源に接続され、それぞれの電源から電力が供給されるように構成している。

第１コイル４６と第２コイル４８の接続方法は、用途に合う種々の接続方法を用いることができる。別の実施形態では、第１コイル４６と第２コイル４８は、直列に接続し、電力は１つの共通の電源から供給される。また別の実施形態では、第１コイル４６と第２コイル４８を並列に接続して、１つの共通電源から電力を供給している。

一実施形態では、それぞれのコイル４６，４８は、直流電圧を生成する直流（ＤＣ）電源５０、または交流（ＡＣ）電源５２などの電源から受けた電流を通すことができる。スイッチ５３は、直流電源５０と交流電源５２を選択するに使用する。一実施形態では、第１コイル４６は、第１コア部材３４の外表面に巻回され、同様に、第２コイル４８は、第２コア部材３８の外表面に巻回されている。

磁力を発生させるために、電力コントロールシステム４４のコントローラ２６は、第１コイル４６と第２コイル４８に電力を供給するよう電源５０または５２に指示する。第１コイル４６と第２コイル４８に電力が供給されると、第１コア部材３４と第２コア部材３８を取り囲んで磁場が発生し、培養容器２２内の磁気標識細胞１４を磁気で引き寄せる。一実施形態では、電力の具体例としての電力レベルは、凡そ５０と５００ワットの間の範囲（５０～５００Ｗ）である。

図示した実施形態では、コントローラ２６は、通信リンク５４を介して電力コントロールシステム４４と通信可能に接続されている。一実施形態では、コントローラ２６は、コントローラ２６内の電子コントローラのメモリの１つに格納され、電子コントローラのそれぞれのプロセッサによって実行されるコンピュータで読み取り可能なプログラム命令、または他のコンピュータ使用可能な媒体を有している。別の実施形態では、コントローラ２６は、モジュールまたはコントローラを備え、これらは磁場発生器１０の電子コントローラの１つから独立しても、独立していなくともよい。

一実施形態では、磁場発生器１０は、通信リンク５４を介して電力コントロールシステム４４のコントローラ２６に通信可能に接続された温度センサ５６を有している。一実施形態では、この温度センサ５６は、第１テーブル部材３６など磁場発生器１０の現在の温度を測定するように構成されている。

例えば、作動中、コントローラ２６は、温度センサ５６から第１テーブル部材３６の現在の温度に関する情報を受け、第１テーブル部材３６の現在の温度に基づいて、図９に示す冷却システム８２などの温度コントロール部をコントロールする。いくつかの実施形態では、１以上の温度センサ５６を、第２テーブル部材４０および／または第１コア部材３４などの磁場発生器１０の任意の適切な位置に設置することができる。

別の実施形態では、磁場発生器１０は、通信リンク５４を介して電力コントロールシステム４４のコントローラ２６に通信可能に接続された任意の磁束センサ５８を有している。一実施形態では、磁束センサ５８は、第２テーブル部材４０などの磁場発生器１０の磁気インダクタンスまたは磁場強度を測定するように構成されている。いくつかの実施形態では、１つ以上の磁束センサ５８を、第１テーブル部材３６および／または第１コア部材３４など磁場発生器１０の任意の適切な位置に設置することができる。

さらに別の実施形態では、別個のまたは独立した磁束計（図示していない）を使用して、磁場発生器１０の磁気インダクタンスまたは磁場強度を測定することができる。例えば、作動中、コントローラ２６は、磁束センサ５８から第２テーブル部材４０の磁気インダクタンスまたは磁場強度に関する情報を受け、第２コイル４８に供給する電力レベルを選択的に調整または変更する。

一実施形態では、磁場発生器１０は、通信リンク５４を介して電力コントロールシステム４４のコントローラ２６に通信可能に接続された抜取り装置６０を有している。一実施形態では、抜取り装置６０は、ゲル材料２０中の培養上清６２を抜き取るように構成されている。図示した実施形態では、真空ポンプなどの抜取り装置６０が、培養上清６２を抜き取るように構成された導管６４に接続されている。

図示した実施形態では、開口部や流路などの通路６６を、第２アーム部材３２、第２コア部材３８、第２テーブル部材４０に互いに流体連通して設置している。一実施形態では、通路６６は、培養上清６２を抜き取るための導管６４が容易に挿入できるように構成されている。例えば、作動中、コントローラ２６は、予め定めた時間に管路６４を介して培養上清６２を抜き取るように抜取り装置６０に指示する。

一実施形態では、通路６６は、培養容器２２内の培養上清６２、ゲル材料２０、および磁気標識細胞１４の少なくとも１つを容易に抜取りできるよう構成されている。一例では、導管６４は、少なくとも部分的に通路６６に挿入されていて、導管６４の下端が培養上清６２を例えば吸引力で抜取りできるようにしている。通路６６の具体例としての内径は、凡そ３ミリメートルである。しかしながら、異なる用途に適合するように他の適切な直径（例えば、３ミリメートル未満）も考えられる。

図５を参照すると、磁場発生器１０の第１コア部材３４と第１テーブル部材３６の第１実施形態を、本発明の実施形態に従って示している。第１コア部材３４と第１テーブル部材３６が電力コントロールシステム４４（図３）によって帯磁されると、第１コア部材３４の径方向の外側領域６８の磁束密度が、典型的に第１コア部材３４の内部領域７０の磁束密度よりも大きい。

そこで、第１テーブル部材３６周囲の磁場を均等にするために、第１テーブル部材３６のテーブル幅（又は直径）を示すＷ１を、第１コア部材３４のコア幅（又は直径）を示すＷ２よりも大きくしている。一実施形態では、テーブル幅Ｗ１は、コア幅Ｗ２よりも少なくとも３０％長くする。

この構成で、第１コア部材３４の外側領域６８から出る磁場は、第１テーブル部材３６の外周７２に沿って分散される。その結果、磁場に伴う磁力が、培養容器２２（図３）内の磁気標識細胞１４に略均等になり、それによって、磁気標識細胞１４を第１テーブル部材３６の上面に向かって略均等に引き寄せて拡がる。このようにして、細胞シート１２によって規定される面（例えば、層）に実質的に横方向に加えられる磁力もまた、実質的に均等に分布する。その結果、培養容器２２内の磁気標識細胞１４は、培養容器２２の内底面付近に略均等に拡がる。

別の実施形態では、磁場発生器１０を第１テーブル部材３６なしで作動させると、培養容器２２内の磁気標識細胞１４が第１コア部材３４の上面付近に均等に拡がる。このような磁力は、細胞シート１２内に磁気標識細胞１４が均等に分布することによってより強い細胞シートとなる。

一実施形態では、実質的に横方向に加わる磁力は、細胞シート１２断面を貫通する磁力を示し、貫通磁力の方向が、細胞シート１２によって規定される面に対して約９０度（９０°）である。例えば、磁気回路アセンブリ２４は、磁場を発生させて、磁力が細胞シート１２によって規定される面に対して約９０°で細胞シート１２を貫通するように磁力を作りだす。

図６を参照すると、本発明の実施形態に従って、磁場発生器１０にある第１コア部材３４の第２実施形態を示している。図示した実施形態では、磁場発生器１０は、第１テーブル部材３６なしで作動する。例えば、磁気標識細胞１４を有する培養容器２２は、第１コア部材３４の上面に直接置くことができる。

上述したように、第１コア部材３４の径方向の外側領域６８の磁束密度は、典型的に第１コア部材３４の内側領域７０の磁束密度よりも大きい。しかしながら、第１コア部材３４は、第１コア部材３４の磁気透磁率が第１コア部材３４の異なる領域に対して変えることができる特定の方法で行うことができる。

一実施形態では、第１コア部材３４の上面周囲に磁場を均等にするために、第１コア部材３４の外側領域６８は、内側領域７０の透磁率よりも低い透磁率を有する強磁性金属からなっている。これにより、第１コア部材３４は、磁気透過性の異なる２種以上の材料で作ることができる。

図示した実施形態では、外側領域６８の透磁率が内側領域７０の透磁率よりも低いため、磁束の形成は、第１コア部材３４の内側領域７０よりも第１コア部材３４の外側領域６８で抵抗が大きい。また、第１コア部材３４の内側領域７０周囲を透過する磁束は、第１コア部材３４の外側領域６８の周囲よりも抵抗が小さい。

このように、磁束密度と関連した磁力は、第１コア部材３４で透磁率が異なるため、第１コア部材３４の上面付近で実質的に等しい。その結果、培養容器２２内の磁気標識細胞１４には、磁力が実質的に均等に加えられる。このようにして、細胞シート１２によって規定される面（例えば、層）に実質的に横方向に加えられる磁力もまた、実質的に均等に分布する。

図７を参照して、本発明の実施形態に従って、磁場発生器１０の第１コア部材３４の第３実施形態を示している。図示した実施形態では、磁場発生器１０は、第１テーブル部材３６なしで作動している。例えば、磁気標識細胞１４を有する培養容器２２を、第１コア部材３４の上面に直接置く。

第１コア部材３４は、２種以上の透磁率の異なる材料を用いる代わりに、同じ透磁率の単一材料で作ることができる。しかしながら、図７に示すように、第１コア部材３４の外表面に、１つ以上のスリットまたは溝７４を設けている。

スリット７４それぞれの具体例としての寸法は、開口幅が凡そ１ミリメートル、第１コア部材３４の中心縦軸に面する深さが凡そ１０ミリメートルである。別の実施形態では、スリット７４は、第２コア部材３８の外表面にも設ける。

この構成で、スリット７４により、磁束の形成が、第１コア部材３４の内側領域７０よりも第１コア部材３４の外側領域６８において制約される。また、第１コア部材３４の内側領域７０の周囲を透過する磁束は、第１コア部材３４の外側領域６８の周囲よりも抵抗が少ない。

このように、スリット７４の存在により、磁束密度に関連した磁力は、第１コア部材３４の上面付近で実質的に等しくなる。その結果、磁力は、培養容器２２内の磁気標識細胞１４にほぼ均等に加えられる。このようにして、細胞シート１２によって規定される面（例えば、層）に実質的に横方向に加えられる磁力もまた、実質的に均等に分布する。

図８を参照して、電力コントロールシステム４４（図３）によって行われる具体例としての電力コントロール方法を、本発明の実施形態に従って示している。図８において、横のＸ軸は時間帯Ｔを表し、縦のＹ軸は電力コントロールシステム４４によって設定された第１コイル４６及び第２コイル４８の電力レベルＰを表している。

一実施形態では、第１セグメント７６に示すように、電力コントロールシステム４４のコントローラ２６は、第１コイル４６と第２コイル４８に供給する電力を段階的に調整または変更（例えば、増減）するように、電源５０または５２に指示する。別の実施形態では、第２セグメント７８に示すように、コントローラ２６は、時間の一次関数として第１コイル４６と第２コイル４８に供給される電力を増減するように電源５０または５２に指示する。さらに別の実施形態では、第３セグメント８０に示すように、コントローラ２６は、非線形的に電力を増減するように電源５０または５２に指示する。

図９を参照して、磁場発生器１０は、冷却システム８２が、冷却剤（例えば、水または空気）を用いた冷却装置８４（例えば、ポンプ）と熱的に連通した磁気回路アッセンブリ２４の第１テーブル部材３６を冷却するように構成されている。培養容器２２内の磁気標識細胞１４を作動中、活性でかつ生きた状態に保つために、一定レベルの温度（例えば、約３７°Ｃ）に維持している。

例えば、作動中、コントローラ２６は、通信リンク５４を介して温度センサ５６から第１テーブル部材３６の現在の温度に関する情報を受信する。次いで、コントローラ２６は、第１テーブル部材３６の現在の温度に基づいて、第１テーブル部材３６内に位置する通路８６に冷媒を送るように冷却装置８４に指示する。

図１０および図１１を参照すると、電力コントロールシステム４４（図３）によって行われる具体例としての磁気保磁力コントロール方法を、本発明の実施形態に従って示している。細胞シート１２（図１）を作製した後、電力コントロールシステム４４のコントローラ２６は、第１コイル４６と第２コイル４８への電力供給を停止するよう電源５０または５２に指示する。

しかしながら、第１コイル４６と第２コイル４８に電力を供給しなくなっても、一定時間、第１コア部材３４と第２コア部材３８を囲む磁場は残る。残留磁場に起因する不要な残留磁性や磁束を避けるために、第１コア部材３４と第２コア部材３８を磁気保磁力の低い強磁性体で作るのが望ましい。一実施形態では、低磁気保磁力は、１メートル当たり約１０００アンペア（１，０００Ａ／ｍ）未満と定義される。

別の実施形態では、残留磁場をなくすために、第１コア部材３４と第２のコア部材３８それぞれに対応する極性を反転させる。図示した実施形態では、第１コア部材３４の電流極性を反転させるように構成された逆電流スイッチ８８は、第１コイル４６と直流電源５０の間に電気的に結合され、また通信リンク５４を介してコントローラ２６と通信可能に結合する。

例えば、電力コントロールシステム４４のコントローラ２６は、第１コイル４６の電流を逆方向に逆転させて第１コア部材３４を消磁するよう、逆電流スイッチ８８に指示する。逆電流スイッチ８８は、図１０には別個に示しているが、逆電流スイッチ８８は、異なる用途に合うように、磁場発生器１０の単一ユニットまたは他の任意の構成部材として直流電源５０に統合することができる。

さらに別の実施形態では、残留磁場をなくすために、交流（ＡＣ）コントローラ９０を、交流電源５２と電気的に結合し、通信リンク５４を介してコントローラ２６と通信可能に結合させる。図示した実施形態では、交流コントローラ９０は、交流電源５２によって供給される電流の振幅またはサイクル周期をコントロールするように構成している。

図１０は、交流コントローラ９０を交流電源５２の内部に示しているが、異なる用途に合うように、交流コントローラ９０を独立したユニットとする、または、磁場発生器１０の他の任意の構成部材と統合することができる。いくつかの実施形態では、異なる用途に合うように、ＡＣからＡＣへ、またはＤＣからＡＣへのコンバータまたはインバータを使用することができる。

図１１において、セグメント９２は、交流電源５２によって第１コイル４６に供給される交流電流を表している。作動しているとき、交流コントローラ９０は、予め定めた時間Ｔにわたって交流電流の電力レベルＰを調整または変更するよう交流電源５２に指示する。例えば、交流電源５２の正弦波交流電圧の振幅は、予め定めた時間Ｔにわたって徐々に減衰する。このように、第１コア部材３４周囲の不要な残留磁性は、交流コントローラ９０を用いて速やかに減少する。

図１０に戻り、逆電流スイッチ８８と交流コントロール装置９０を用いて第１コイル４６に供給される電流をコントロールしているが、異なる用途に合うように、第２コイル４８にも同様の構成を適用することができる。さらに、直流電源５０と交流電源５２などの異なる電源を、逆電流スイッチ８８と交流コントローラ９０とともに単一の電力監視装置９４に設けることができる。

一実施形態では、コントローラ２６は、通信リンク５４を介して電力監視装置９４の全体的な作動をコントロールするように構成している。磁場発生器１０の構成部材５０、５２、８８、９０の別の適切な配置も、用途に合うように考えられる。例えば、コントローラ２６は、磁気回路アセンブリ２４に関連した不要な残留磁気を減少させるように電力監視装置９４に指示する。

本発明は、本明細書中上記に列挙した本発明を代表する特定実施形態、実施例及び図面を参照することにより、より容易に理解される。しかしながら、説明のために同じことを記載しているが、本発明は、その精神および範囲から逸脱することなく、具体的に例示した以外の方法で実施され得ることを理解しなければならない。実施するとき、本発明は、様々な他の実施形態が可能であり、そしてそのいくつかの構成要素および関連する詳細は、全て本発明の基本概念から逸脱することなく多様に変更が可能である。したがって、説明は本質的に例を示しているものとみなされ、いかなる形態も制限するものではない。本明細書に記載したシステム、方法、および装置の修正および変形は、当業者には自明であろう。そのような修正および変形は、添付の特許請求の範囲内になることを意図している。

１０ 磁場発生器
１２ 細胞シート
１４ 磁気標識細胞
１６ 磁性粒子
１８ 幹細胞
２０ ゲル材料
２２ 培養容器
２３ 接着層
２４ 磁気回路アセンブリ
２６ コントローラ
２８ 支持部材
２８Ａ 第１支持部材
２８Ｂ 第２支持部材
２８Ｃ 第３支持部材
３０ 第１アーム部材
３２ 第２アーム部材
３４ 第１コア部材
３６ 第１テーブル部材
３８ 第２コア部材
４０ ２テーブル部材
４２ 空隙
４４ 電力コントロールシステム
４６ 第１コイル
４８ 第２コイル
５０ 直流（ＤＣ）電源
５２ 交流（ＡＣ）電源
５３ スイッチ
５４ 通信リンク
５６ 温度センサ
５８ 磁束センサ
６０ 抜取り装置
６２ 培養上清
６４ 導管
６６ 通路
６８ 外側領域
７０ 内部領域
７２ 外周
７４ スリット
７６ 第１セグメント
７８ 第２セグメント
８０ 第３セグメント
８２ 冷却システム
８４ 冷却装置
８６ 通路
８８ 逆電流スイッチ
９０ 交流（ＡＣ）コントローラ
９２ セグメント
９４ 電力監視装置

Claims (14)

1. 細胞シート（１２）の作製に使用する磁場発生器（１０）であって、
   磁場によって生じる磁力を用いて細胞シート（１２）の作製のための磁場を発生するように構成された磁気回路アセンブリ（２４）と、
   電力を用いて前記磁気回路アセンブリ（２４）を帯磁させる電力を生成およびコントロールするように構成された電力コントロールシステム（４４）とを有し、
   前記磁気回路アセンブリ（２４）が、少なくとも１つのコア部材（３４，３８）と少なくとも１つのテーブル部材（３６，４０）とを有し、少なくとも１つの前記テーブル部材（３６，４０）の幅が、少なくとも１つの前記コア部材（３４，３８）の幅よりも大きいことを特徴とする磁場発生器（１０）。
2. 少なくとも１つの前記コア部材（３４，３８）は、外側領域（６８）と内側領域（７０）とを有し、前記外側領域（６８）の透磁率が前記内側領域（７０）の透磁率とは異なることを特徴とする請求項１に記載の磁場発生器（１０）。
3. 前記外側領域（６８）の透磁率が、前記内側領域（７０）の透磁率よりも低いことを特徴とする請求項２に記載の磁場発生器（１０）。
4. 少なくとも１つの前記コア部材（３４，３８）は、少なくとも１つの前記コア部材（３４，３８）の外表面に位置する少なくとも１つのスリット（７４）を有することを特徴とする請求項１に記載の磁場発生器（１０）。
5. 前記電力コントロールシステム（４４）が、電力の電力レベルを調整するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁場発生器（１０）。
6. さらに、前記磁気回路アセンブリ（２４）を冷却するように構成された冷却システム（８２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁場発生器（１０）。
7. さらに、前記細胞シート（１２）に関連する培養上清（６２）を抜取りするように構成された抜取り装置（６０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁場発生器（１０）。
8. 前記磁気回路アセンブリ（２４）が、低磁気保磁力を有する強磁性材料で作られることを特徴とする請求項１に記載の磁場発生器（１０）。
9. さらに、前記磁気回路アセンブリ（２４）に関連した不要な残留磁気を減少させるように構成された電力監視装置（９４）を有することを特徴とする請求項１に記載の磁場発生器（１０）。
10. 磁力が、前記細胞シート（１２）によって規定される面に対して実質的に横方向であり、かつ、前記細胞シート（１２）を実質的に貫通する磁力で、その貫通する磁力の方向が前記細胞シート（１２）によって規定される面に対して凡そ９０°であることを特徴とする請求項１に記載の磁場発生器（１０）。
11. 少なくとも１つの前記テーブル部材（３６，４０）は、第１テーブル部材（３６）と第２テーブル部材（４０）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の磁場発生器（１０）。
12. 前記第１テーブル部材（３６）と前記第２テーブル部材（４０）とは、離れて設けられ、
    前記第１テーブル部材（３６）と前記第２テーブル部材（４０）との間には、空隙（４２）が作られることを特徴とする請求項１１に記載の磁場発生器（１０）。
13. 前記空隙（４２）は、前記細胞シート（１２）を有する前記培養容器（２２）の挿入を容易にする構成であることを特徴とする請求項１２に記載の磁場発生器（１０）。
14. さらに、少なくとも１つの前記コア部材（３８）と少なくとも１つの前記テーブル部材（４０）とに、互いに流体連通する通路（６６）を備え、前記細胞シート（１２）の少なくとも一部を容易に抜取りするように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁場発生器（１０）。

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