JP7359461B2 - 流体デバイス - Google Patents
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Description
本発明は、流体デバイスに関する。
生体はその生体機能を保持するためにバリア機能を有する細胞組織を有している。例えば、皮膚は体内への異物の侵入を防ぐ表皮細胞を有している。また、バリア機能を有する細胞組織の中には選択的な取り込み機構（フィルタリング機能）を有する細胞組織がある。例えば、血液脳関門や血液網膜関門は、強固な細胞間接着により結合した血管内皮細胞を有し、この内皮細胞がバリア機能及び選択的な取り込み機構を有している。また、腸は栄養素を選択的に吸収する機構を有する腸管上皮細胞を有している。また、腎臓は糸球体ろ過と尿細管再吸収という２段階方式で尿を生成しており、尿細管は特定の物質だけを輸送する機構を有する尿細管細胞を有している。
これらの細胞組織のバリア機能や選択的な取り込み機構は、病理学、医薬、機能性食品、化粧品など様々な分野で研究されている。これらの研究では、バリア機能や取り込み機構は主に動物実験や臨床試験で評価されている。しかし、動物実験や臨床試験では、複雑な生体内でバリア機能や取り込み機構だけを正確に評価することは困難である。また、動物保護の観点から動物実験の法規制の整備が世界的に進んでいる。このため、動物実験の代替実験の研究開発が世界中で盛んに行われている。
血液脳関門のin vitroモデルが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなin vitroモデルを利用することにより血液脳関門のバリア機能や選択的取り込み機構を評価することが可能である。
また、栄養成分などが通過可能な窓部を備えたキューブ状の培養容器を取り外し可能に収容する流体チップが知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、栄養成分などが通過可能な窓部を備えたキューブ状の培養容器を取り外し可能に収容する流体チップが知られている（例えば、特許文献２参照）。
従来の血液脳関門のin vitroモデルでは、血液脳関門のバリア機能や選択的取り込み機構を評価することができるだけであり、血液脳関門を通過した物質が神経細胞などにどのよう影響を与えるかは調べることはできず、また、血液脳関門を構成する細胞が分泌する液性因子が神経細胞などにどのような影響を与えるかも調べることができない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バリア機能を有する細胞又は細胞組織を通過した被検物質や第１培養細胞モジュール内の細胞が分泌する液性因子がバリア内側の細胞に与える影響を調べることができる流体デバイスを提供する。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、バリア機能を有する細胞又は細胞組織を通過した被検物質や第１培養細胞モジュール内の細胞が分泌する液性因子がバリア内側の細胞に与える影響を調べることができる流体デバイスを提供する。
本発明は、基材と、蓋部材とを備え、前記基材及び前記蓋部材は、前記基材と前記蓋部材とを接着することにより前記基材と前記蓋部材との間に第１流路と、第２流路と、第１流路と第２流路とを連通する第３流路とが形成されるように設けられ、第３流路は、第１培養細胞モジュールを着脱可能に収容するための第１収容部を有し、第２流路は、第２培養細胞モジュールを着脱可能に収容するための第２収容部を有し、第１培養細胞モジュールは、バリア機能を有する第１細胞及び第１培養ゲルを収容し、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の第１窓部を有し、第２培養細胞モジュールは、第２細胞及び第２培養ゲルを収容し、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の第２窓部を有し、第１収容部は、第１培養細胞モジュールが第３流路を塞ぐように設けられたことを特徴とする流体デバイスを提供する。
本発明の流体デバイスは、第１流路と第２流路とを連通する第３流路を有し、第１収容部は、第１培養細胞モジュールが第３流路を塞ぐように設けられる。この流体デバイスにおいて、バリア機能を有する第１細胞を収容した第１培養細胞モジュールを第１収容部に装着することにより、第１流路を流れる液体と第２流路を流れる液体とをバリア機能を有する第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織で隔てることができる。このため、第１細胞を含むバリアモデルのバリア内側とバリア外側を再現した生体環境モデルを形成することができる。また、第１流路に被検物質を含む液体を流し、第２流路に流した液体に被検物質が含まれるか否かを分析することにより第１培養細胞モジュール内のバリア機能を有する第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織のバリア性能を調べることが可能である。
第１培養細胞モジュールはハイドロゲル又は多孔質体からなる第１窓部を有する。この窓部を介して栄養成分、被検物質、液性因子などが第１培養細胞モジュールの内側の第１培養ゲルと第１培養細胞モジュールの外側の液体との間を移動することができる。このため、第１培養ゲルで三次元培養された細胞組織に栄養成分を供給することやバリア機能を有する第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織を通過した被検物質が第２流路へと移動することや被検物質の影響で第１培養細胞モジュール内の細胞が生成した液性因子が第２流路へ移動することが可能になる。
本発明の流体デバイスは、第２培養細胞モジュールを着脱可能に収容するための第２収容部を有する。この流体デバイスにおいて、第２細胞を有する第２培養細胞モジュールを第２収容部に装着することにより、第１培養細胞モジュールのバリア機能を有する第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織を通過した被検物質が第２細胞に与える影響、第１培養細胞モジュール内の細胞が生成した液性因子が第２細胞へ与える影響などを調べることができる。
本発明の流体デバイスでは、第１収容部から第１培養細胞モジュールを取り外すことができ、第２収容部から第２培養細胞モジュールを取り外すことができるため、第１培養細胞モジュール内の細胞又は第２培養細胞モジュール内の細胞を透光性の窓部を介して三次元観察することが可能である。このため、被検物質や液性因子などが第１培養細胞モジュール内の細胞又は第２培養細胞モジュール内の細胞へ及ぼす影響を詳細に調べることが可能である。
本発明の流体デバイスでは、第１収容部から第１培養細胞モジュールを取り外すことができ、第２収容部から第２培養細胞モジュールを取り外すことができるため、第１培養細胞モジュール内の細胞又は第２培養細胞モジュール内の細胞を透光性の窓部を介して三次元観察することが可能である。このため、被検物質や液性因子などが第１培養細胞モジュール内の細胞又は第２培養細胞モジュール内の細胞へ及ぼす影響を詳細に調べることが可能である。
本発明の流体デバイスは、基材と、蓋部材とを備え、前記基材及び前記蓋部材は、前記基材と前記蓋部材とを接着することにより前記基材と前記蓋部材との間に第１流路と、第２流路と、第１流路と第２流路とを連通する第３流路とが形成されるように設けられ、第３流路は、第１培養細胞モジュールを着脱可能に収容するための第１収容部を有し、第２流路は、第２培養細胞モジュールを着脱可能に収容するための第２収容部を有し、第１培養細胞モジュールは、バリア機能を有する第１細胞及び第１培養ゲルを収容し、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の第１窓部を有し、第２培養細胞モジュールは、第２細胞及び第２培養ゲルを収容し、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の第２窓部を有し、第１収容部は、第１培養細胞モジュールが第３流路を塞ぐように設けられたことを特徴とする。
本発明の流体デバイスは第１培養細胞モジュールを備えることが好ましく、第１培養細胞モジュールは立体フレームを含むことが好ましく、第１窓部は立体フレームで囲まれた少なくとも１つの第１開口を塞ぐように設けられることが好ましい。このことにより、第１培養細胞モジュールの強度を強くすることができ、第１培養細胞モジュールが変形することを抑制することができる。
第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織は立体フレームで囲まれた第２開口を塞ぐように設けられることが好ましい。このことにより、立体フレームの１つの開口にバリア機能を有する細胞又は細胞組織からなるバリアモデルを形成することができる。また、第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織は立体フレームに密着することが好ましい。このことにより、バリアモデルのバリア性能を向上させることができる。
第１培養細胞モジュールは、第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織が第１流路側となるように第１収容部に収容されることが好ましい。このことにより、第１流路と第１培養細胞モジュールの内部とをバリアモデルで隔てることができ、血液脳関門モデル、腸管モデルなどを形成することが可能になる。また、バリアモデルを通過した被検物質や第１培養細胞モジュール内の細胞が分泌した液性因子が第２流路側に移動することが可能になる。
第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織は立体フレームで囲まれた第２開口を塞ぐように設けられることが好ましい。このことにより、立体フレームの１つの開口にバリア機能を有する細胞又は細胞組織からなるバリアモデルを形成することができる。また、第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織は立体フレームに密着することが好ましい。このことにより、バリアモデルのバリア性能を向上させることができる。
第１培養細胞モジュールは、第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織が第１流路側となるように第１収容部に収容されることが好ましい。このことにより、第１流路と第１培養細胞モジュールの内部とをバリアモデルで隔てることができ、血液脳関門モデル、腸管モデルなどを形成することが可能になる。また、バリアモデルを通過した被検物質や第１培養細胞モジュール内の細胞が分泌した液性因子が第２流路側に移動することが可能になる。
第１収容部は、第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織が第１流路の流れにさらされるように設けられることが好ましい。このことにより、バリアモデルのバリア性能を向上させることができる。
第１培養細胞モジュールは、透光性樹脂からなる第３窓部を有することが好ましく、第３窓部は、前記立体フレームで囲まれた少なくとも１つの第３開口を塞ぐように設けられたことが好ましい。また、第１培養細胞モジュールは、第３窓部が第３流路の流路壁側となるように第１収容部に収容されることが好ましい。このことにより、第１培養ゲルと第３窓部との接着性が向上するため、第１培養ゲルが第３窓部から剥がれることを抑制することができる。また、内皮細胞からなる内皮層の端部がイオン透過性を有さない透光性樹脂製の窓部に接着することができるため、内皮層と窓部との間にバリアの漏れ口が生じることを抑制することができる。
第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織は、フィルタリング機能を有することが好ましい。第１細胞は、血管内皮細胞、腸管上皮細胞及び表皮細胞のうちいずれか１つであることが好ましい。第１培養細胞モジュールは、血管内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトを含む血液脳関門モデルを含むことが好ましい。前記ハイドロゲルは、アガロースゲル、ポリアクリルアミドゲル、アルギン酸ナトリウム、コラーゲンゲルのうち少なくとも１つを含むことが好ましく、前記多孔質体は、多孔質材料シート、メッシュ、エッチングシート、不織布、織布のうち少なくとも１つを含むことが好ましい。
第１培養細胞モジュールは、透光性樹脂からなる第３窓部を有することが好ましく、第３窓部は、前記立体フレームで囲まれた少なくとも１つの第３開口を塞ぐように設けられたことが好ましい。また、第１培養細胞モジュールは、第３窓部が第３流路の流路壁側となるように第１収容部に収容されることが好ましい。このことにより、第１培養ゲルと第３窓部との接着性が向上するため、第１培養ゲルが第３窓部から剥がれることを抑制することができる。また、内皮細胞からなる内皮層の端部がイオン透過性を有さない透光性樹脂製の窓部に接着することができるため、内皮層と窓部との間にバリアの漏れ口が生じることを抑制することができる。
第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織は、フィルタリング機能を有することが好ましい。第１細胞は、血管内皮細胞、腸管上皮細胞及び表皮細胞のうちいずれか１つであることが好ましい。第１培養細胞モジュールは、血管内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトを含む血液脳関門モデルを含むことが好ましい。前記ハイドロゲルは、アガロースゲル、ポリアクリルアミドゲル、アルギン酸ナトリウム、コラーゲンゲルのうち少なくとも１つを含むことが好ましく、前記多孔質体は、多孔質材料シート、メッシュ、エッチングシート、不織布、織布のうち少なくとも１つを含むことが好ましい。
第１収容部は、第３流路の幅と第１培養細胞モジュールの幅とが実質的に同じとなるように設けられることが好ましい。このことにより、第１培養細胞モジュールで第３流路を塞ぐことができ、第３流路の側壁と第１培養細胞モジュールとの間にすき間が生じることを抑制することができる。このため、第１培養細胞モジュールに形成したバリアモデルが第１流路側と第２流路側とを隙間なく隔てることができる。
第１収容部は、第１培養細胞モジュールが第１流路に隣接して配置されるように設けられることが好ましい。このことにより、第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織を第１流路の流れにさらすことができ、バリアモデルのバリア性能を向上させることができる。
第１収容部は、第１培養細胞モジュールが第１流路に隣接して配置されるように設けられることが好ましい。このことにより、第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織を第１流路の流れにさらすことができ、バリアモデルのバリア性能を向上させることができる。
第２収容部は、第２培養細胞モジュールが第２流路と第３流路の合流部に配置されるように設けることが好ましい。このことにより、第１培養細胞モジュールのバリアモデルを通過した被検物質や第１培養細胞モジュール内の細胞が分泌した液性因子が第２培養細胞モジュールの内部の第２細胞に到達する確率を高くすることができる。
第２流路は、第３培養細胞モジュールを着脱可能に収容するための第３収容部を有することが好ましく、第３培養細胞モジュールは、第３細胞及び第３培養ゲルを収容することが好ましく、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の第４窓部を有することが好ましい。このことにより、第１培養細胞モジュールのバリアモデルを通過した被検物質により引き起こされる第２細胞と第３細胞との相互作用を調べることができる。
第２流路は、液性因子検出用モジュールを着脱可能に収容するための第４収容部を有することが好ましい。このことにより、第１培養細胞モジュール内の細胞又は第２培養細胞モジュール内の細胞が分泌した液性因子を検出することが可能になる。
第２流路は、第３培養細胞モジュールを着脱可能に収容するための第３収容部を有することが好ましく、第３培養細胞モジュールは、第３細胞及び第３培養ゲルを収容することが好ましく、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の第４窓部を有することが好ましい。このことにより、第１培養細胞モジュールのバリアモデルを通過した被検物質により引き起こされる第２細胞と第３細胞との相互作用を調べることができる。
第２流路は、液性因子検出用モジュールを着脱可能に収容するための第４収容部を有することが好ましい。このことにより、第１培養細胞モジュール内の細胞又は第２培養細胞モジュール内の細胞が分泌した液性因子を検出することが可能になる。
以下、図面を用いて本発明の複数の実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
第１実施形態
図１は本実施形態の流体デバイスの概略平面図であり、図２（ａ）～（ｃ）はそれぞれこの流体デバイスの概略断面図である。図３は血液脳関門モデルを構成する細胞を有する第１培養細胞モジュールの概略斜視図であり図４、図５は第１培養細胞モジュールの概略断面図である。図５は神経細胞を有する第２培養細胞モジュールの概略斜視図であり図７は第２培養細胞モジュールの概略断面図である。図８は第１及び第２培養細胞モジュールを装着した流体デバイスの概略平面図であり図９（ａ）～（ｃ）、図１０はそれぞれこの流体デバイスの概略断面図である。
図１は本実施形態の流体デバイスの概略平面図であり、図２（ａ）～（ｃ）はそれぞれこの流体デバイスの概略断面図である。図３は血液脳関門モデルを構成する細胞を有する第１培養細胞モジュールの概略斜視図であり図４、図５は第１培養細胞モジュールの概略断面図である。図５は神経細胞を有する第２培養細胞モジュールの概略斜視図であり図７は第２培養細胞モジュールの概略断面図である。図８は第１及び第２培養細胞モジュールを装着した流体デバイスの概略平面図であり図９（ａ）～（ｃ）、図１０はそれぞれこの流体デバイスの概略断面図である。
本実施形態の流体デバイス５０は、基材２と、蓋部材３とを備え、基材２及び蓋部材３は、基材２と蓋部材３とを接着することにより基材２と蓋部材３との間に第１流路４と、第２流路５と、第１流路４と第２流路５とを連通する第３流路６とが形成されるように設けられ、第３流路６は、第１培養細胞モジュール１１を着脱可能に収容するための第１収容部７を有し、第２流路５は、第２培養細胞モジュール１２を着脱可能に収容するための第２収容部８を有し、第１培養細胞モジュール１１は、バリア機能を有する第１細胞１６及び第１培養ゲル２１を収容し、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の第１窓部２６ａを有し、第２培養細胞モジュール１２は、第２細胞１７及び第２培養ゲル２２を収容し、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の第２窓部２６ａを有し、第１収容部６は、第１培養細胞モジュール１１が第３流路６を塞ぐように設けられたことを特徴とする。
流体デバイス５０は、第１流路４又は第２流路５に培養液を流すことにより第１培養細胞モジュール１１に収容した細胞及び第２培養細胞モジュール１２に収容した第２細胞１７を培養することが可能である流体デバイスである。また、流体デバイス５０は、流体チップであってもよく、灌流培養装置であってもよく、培養環境制御装置であってもよく、生体機能チップであってもよい。
流体デバイス５０は、基材２を備える。基材２に、第１流路４、第２流路５又は第３流路６となる溝を形成することができる。基材２の材料は、シリコーンゴム（例えばＰＤＭＳ）、アクリル樹脂（例えばＰＭＭＡ）、ポリカーボネートなどの高分子材料であってもよく、ガラスであってもよい。基材２の材料は透光性を有することが好ましい。このことにより、第１培養細胞モジュール１１内の細胞又は第２培養細胞モジュール１２内の細胞を培養中に観察することができる。
流体デバイス５０は、基材２を備える。基材２に、第１流路４、第２流路５又は第３流路６となる溝を形成することができる。基材２の材料は、シリコーンゴム（例えばＰＤＭＳ）、アクリル樹脂（例えばＰＭＭＡ）、ポリカーボネートなどの高分子材料であってもよく、ガラスであってもよい。基材２の材料は透光性を有することが好ましい。このことにより、第１培養細胞モジュール１１内の細胞又は第２培養細胞モジュール１２内の細胞を培養中に観察することができる。
流体デバイス５０は蓋部材３を備える。蓋部材３は例えばガラス板である。このことにより、第１培養細胞モジュール１１内の細胞又は第２培養細胞モジュール１２内の細胞を蓋部材３側から観察することができる。蓋部材３は、流体デバイス５０で細胞培養をする際に基材２に接着される部材である。基材２と蓋部材３は、基材２の粘着性により接着されてもよく、クリップなどを用いて基材２と蓋部材３と圧接することにより基材２と蓋部材３とを接着してもよい。
蓋部材３は、蓋部材３が第１流路４、第２流路５又は第３流路６の流路壁となるように設けることができる。また、蓋部材３は、蓋部材３を基材２から剥ぎ取る又は取り外すことができるように設けることができる。このことにより、流体デバイス５０での細胞培養後に、流体デバイス５０から第１培養細胞モジュール１１又は第２培養細胞モジュール１２を取り出しモジュール内の細胞を観察することができる。
蓋部材３は、蓋部材３が第１流路４、第２流路５又は第３流路６の流路壁となるように設けることができる。また、蓋部材３は、蓋部材３を基材２から剥ぎ取る又は取り外すことができるように設けることができる。このことにより、流体デバイス５０での細胞培養後に、流体デバイス５０から第１培養細胞モジュール１１又は第２培養細胞モジュール１２を取り出しモジュール内の細胞を観察することができる。
基材２及び蓋部材３は、基材２と蓋部材３とを接着することにより基材２と蓋部材３との間に第１流路４と、第２流路５と、第１流路４と第２流路５とを連通する第３流路６とが形成されるように設けられる。第１流路４、第２流路５又は第３流路６は、基材２の溝が蓋部材３により覆われている構造を有してもよく、蓋部材３の溝が基材２により覆われている構造を有してもよい。
第１流路４は、一方の端に注入口３１ａを有することができ、他方の端に排出口３２ａを有することができる。このことにより、培養液などの第１液体を注入口３１ａから注入し、第１液体を第１流路４に流し、第１液体を排出口３２ａから排出することができる。第１流路４は、第１培養細胞モジュール１１に形成するバリアモデルのバリア外側の流路とすることができる。
第２流路５は、一方の端に注入口３１ｂを有することができ、他方の端に排出口３２ｂを有することができる。このことにより、培養液などの第２液体を注入口３１ｂから注入し、第２液体を第２流路５に流し、第２液体を排出口３２ｂから排出することができる。また、第２流路５は、第２培養細胞モジュール１２を着脱可能に収容するための第２収容部８を有する。第２流路５は、第１培養細胞モジュール１１に形成するバリアモデルのバリア内側の流路とすることができる。
第２流路５は、一方の端に注入口３１ｂを有することができ、他方の端に排出口３２ｂを有することができる。このことにより、培養液などの第２液体を注入口３１ｂから注入し、第２液体を第２流路５に流し、第２液体を排出口３２ｂから排出することができる。また、第２流路５は、第２培養細胞モジュール１２を着脱可能に収容するための第２収容部８を有する。第２流路５は、第１培養細胞モジュール１１に形成するバリアモデルのバリア内側の流路とすることができる。
第３流路６は、第１流路４と第２流路５とを連通するように設けられる。また、第３流路６は、第１培養細胞モジュール１１を着脱可能に収容するための第１収容部７を有する。第１収容部７は第１培養細胞モジュール１１が第３流路６を塞ぐように設けられる。また、第３流路６の流路断面は方形であることが好ましい。
例えば、第１流路４、第２流路５、第３流路６、第１収容部７及び第２収容部８は、図１、２に示した流体デバイス５０のように設けることができる。
また、図８、図９には、図１、図２に示した流体デバイス５０の第１収容部７に図３、図４に示したような第１培養細胞モジュール１１を装着し、第２収容部８に図６、図７に示したような第２培養細胞モジュール１２を装着した状態の流体デバイス５０を示す。
例えば、第１流路４、第２流路５、第３流路６、第１収容部７及び第２収容部８は、図１、２に示した流体デバイス５０のように設けることができる。
また、図８、図９には、図１、図２に示した流体デバイス５０の第１収容部７に図３、図４に示したような第１培養細胞モジュール１１を装着し、第２収容部８に図６、図７に示したような第２培養細胞モジュール１２を装着した状態の流体デバイス５０を示す。
第１培養細胞モジュール１１は、バリア機能を有する第１細胞１６及び第１培養ゲル２１を内部に収容しており、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の窓部２６ａを有する。また、第１培養細胞モジュール１１は、第３流路６に設けられた第１収容部７に着脱可能に収容される。また、第１培養細胞モジュール１１は、透光性樹脂からなる透光性の窓部２６ｂを有してもよい。透光性樹脂は、例えば、シリコーンゴム、ポリプロピレン、ポリエチレンなどである。
第１培養細胞モジュール１１は、立体フレーム（スペースフレーム）２５を含むことができる。立体フレーム２５は第１培養細胞モジュール１１の構造を支える部材であり、第１培養細胞モジュール１１の骨格構造である。立体フレーム２５の形状は、多面体であってもよく、方形であってもよく、円柱であってもよい。立体フレーム２５は、立方体又は直方体であることが好ましい。例えば、立体フレーム２５の形状が多面体である場合、立体フレーム２５は、隣接する２つの面の間の角の部分に直線状のフレームを有する。また、立体フレーム２５の開口は、直線状のフレームで囲まれた多面体の面である。
第１培養細胞モジュール１１は、立体フレーム（スペースフレーム）２５を含むことができる。立体フレーム２５は第１培養細胞モジュール１１の構造を支える部材であり、第１培養細胞モジュール１１の骨格構造である。立体フレーム２５の形状は、多面体であってもよく、方形であってもよく、円柱であってもよい。立体フレーム２５は、立方体又は直方体であることが好ましい。例えば、立体フレーム２５の形状が多面体である場合、立体フレーム２５は、隣接する２つの面の間の角の部分に直線状のフレームを有する。また、立体フレーム２５の開口は、直線状のフレームで囲まれた多面体の面である。
立体フレーム２５の開口は、第１培養細胞モジュール１１が細胞及び第１培養ゲル２１を収容できるように窓部２６ａで塞がれている。ただし、立体フレーム２５の上部に位置する開口は窓部２６ａで塞がれていなくてもよい。また、第１培養細胞モジュール１１を第１収容部７に装着する前に第１培養細胞モジュール１１が有する複数の窓部２６ａのうち少なくとも１つを取り外してもよい。
例えば、図３、図４に示した第１培養細胞モジュール１１に含まれる立体フレーム２５は、立方体であり、各面に開口を有している。立体フレーム２５の底面の開口及び各側面の開口は窓部２６ａにより塞がれている。そしてこれらの窓部２６ａに囲まれた空間が細胞及び第１培養ゲル２１を収容する空間となっている。
第１培養細胞モジュール１１がシリコーンゴムからなる透光性の窓部２６ｂを有する場合、第１培養細胞モジュール１１は、図５に示したような断面を有することができる。透光性のシリコーンゴムは、例えばＰＤＭＳである。この場合、立体フレーム２５の底面の開口がハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の窓部２６ａにより塞がれ、立体フレーム２５の各側面の開口がシリコーンゴムからなる透光性の窓部２６ｂにより塞がれる。
例えば、図３、図４に示した第１培養細胞モジュール１１に含まれる立体フレーム２５は、立方体であり、各面に開口を有している。立体フレーム２５の底面の開口及び各側面の開口は窓部２６ａにより塞がれている。そしてこれらの窓部２６ａに囲まれた空間が細胞及び第１培養ゲル２１を収容する空間となっている。
第１培養細胞モジュール１１がシリコーンゴムからなる透光性の窓部２６ｂを有する場合、第１培養細胞モジュール１１は、図５に示したような断面を有することができる。透光性のシリコーンゴムは、例えばＰＤＭＳである。この場合、立体フレーム２５の底面の開口がハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の窓部２６ａにより塞がれ、立体フレーム２５の各側面の開口がシリコーンゴムからなる透光性の窓部２６ｂにより塞がれる。
立体フレーム２５の材料は、生体適合性を有する樹脂とすることができる。また、立体フレーム２５の材料は、例えば、ポリカーボネートとすることができる。
窓部２６ａは、ハイドロゲル又は多孔質体からなり、第１培養細胞モジュール１１の底や側壁となる（第１培養細胞モジュール１１が窓部２６ｂを有する場合、窓部２６ａは第１培養細胞モジュール１１の底となる）。ハイドロゲルや多孔質体は、栄養成分、被検物質、液性因子などの透過性を有するため、第１流路４又は第２流路５に流す培養液に含まれる栄養成分を第１培養細胞モジュール１１で培養する細胞に供給することができる。また、被検物質や液性因子が第１培養細胞モジュール１１から第２培養細胞モジュール１２へと移動することが可能になる。
また、窓部２６ａ、２６ｂは透光性を有し、第１培養細胞モジュール１１で培養する第１細胞１６を観察するための窓となる。
窓部２６ａは、ハイドロゲル又は多孔質体からなり、第１培養細胞モジュール１１の底や側壁となる（第１培養細胞モジュール１１が窓部２６ｂを有する場合、窓部２６ａは第１培養細胞モジュール１１の底となる）。ハイドロゲルや多孔質体は、栄養成分、被検物質、液性因子などの透過性を有するため、第１流路４又は第２流路５に流す培養液に含まれる栄養成分を第１培養細胞モジュール１１で培養する細胞に供給することができる。また、被検物質や液性因子が第１培養細胞モジュール１１から第２培養細胞モジュール１２へと移動することが可能になる。
また、窓部２６ａ、２６ｂは透光性を有し、第１培養細胞モジュール１１で培養する第１細胞１６を観察するための窓となる。
窓部２６ａを構成するハイドロゲルは、タンパク質を通し自立できるだけの硬さがあれば特に限定されない。ハイドロゲルとは、水中の分散質が繋がってネットワークを形成し系全体として固体状になったものである。例えば、窓部２６ａは、５０ｇ／ｃｍ2以上１００００ｇ／ｃｍ2以下のゲル強度を有することができる。このことにより、第１培養細胞モジュール１１の内部の第１培養ゲル２１の重さにより窓部２６ａが変形することを抑制することができる。また、窓部２６ａがタンパク質透過性を有することができる。このゲル強度は、ネットワークを形成する分散質の濃度を調整することにより調整することができる。分散質の濃度が低すぎると、ゲル強度が低下する。分散質の濃度が高すぎると、タンパク質透過性が低下する。なお、この分散質の適切な濃度は、分散質の種類により異なる。
例えば、窓部２６ａを構成するハイドロゲルは、アガロースゲル、ポリアクリルアミドゲル、アルギン酸ナトリウム又はコラーゲンゲルを含むことができる。このことのより、窓部２６ａが透光性を有することができる。また、第１流路４又は第２流路５に流す培養液に含まれるタンパク質などの栄養が窓部２６ａを透過することができ、第１培養ゲル２１及び細胞に栄養を供給することができる。窓部２６ａがアガロースゲルの場合、アガロースの濃度は、例えば、０．５～４．０％とすることができる。また、窓部２６ａがポリアクリルアミドゲルの場合、ポリアクリルアミドの濃度は、例えば、３～２０％とすることができる。窓部２６ａがアルギン酸ナトリウムを含む場合、窓部２６ａは、アルギン酸ナトリウム水溶液にカルシウムイオンを加えてゲル化することにより形成することができる。窓部２６ａがコラーゲンゲルの場合、高濃度のコラーゲンゲルで窓部２６ａを形成することができる。このことにより窓部２６ａが十分な強度を有することができる。
窓部２６ａを構成する多孔質体は、多数の細かい孔を有する部材である。多孔質体は、例えば、多孔質材料シート、メッシュ、エッチングシート、不織布、織布などである。また、多孔質体はシート形状を有することができる。また、多孔質体は、生体適合性を有することが好ましい。多孔質体は、ポリカーボネートなどの樹脂であってもよく、金などの金属であってもよく、ガラスなどの無機化合物であってもよい。窓部２６ａが多孔質体からなる場合、窓部２６ａは、多孔質体のシートを立体フレーム２５に接着することにより形成することができる。
第１培養ゲル２１は、第１培養細胞モジュール１１に収容され、細胞を三次元培養するための足場となる。第１培養ゲル２１は、細胞を三次元培養するための栄養成分を含むことができる。この栄養成分は細胞により消費されるが、第１培養ゲル２１の外側の培養液から窓部２６ａを介して栄養成分が供給されるため、細胞に連続的に栄養成分を供給することができる。
第１培養ゲル２１は、例えば、コラーゲン、ラミニン、エンタクチン、プロテオグリカンなどを含むことができる。また、第１培養ゲル２１は、ＴＧＦ－β、線維芽細胞増殖因子、組織プラスミノーゲン活性化因子などを含むことができる。さらに、第１培養ゲル２１には、例えば、マトリゲル（登録商標）を用いることができる。
第１培養ゲル２１は、例えば、コラーゲン、ラミニン、エンタクチン、プロテオグリカンなどを含むことができる。また、第１培養ゲル２１は、ＴＧＦ－β、線維芽細胞増殖因子、組織プラスミノーゲン活性化因子などを含むことができる。さらに、第１培養ゲル２１には、例えば、マトリゲル（登録商標）を用いることができる。
第１細胞１６は、第１培養細胞モジュール１１の第１培養ゲル２１で培養されるバリア機能を有する細胞である。また、第１細胞１６は、バリア機能を有する細胞組織に含まれる細胞であってもよい。また、第１細胞１６は、選択的な取り込み機構（フィルタリング機能）を有する細胞又は選択的な取り込み機構（フィルタリング機能）を有する細胞組織に含まれる細胞であってもよい。
バリア機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）は、例えば、血管内皮細胞、腸管上皮細胞、表皮細胞、鼻粘膜上皮細胞、気管支上皮細胞などである。また、バリア機能及びフィルタリング機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）は、例えば、血液脳関門に含まれる血管内皮細胞、血管網膜関門に含まれる血管内皮細胞、腎臓に含まれる尿細管細胞、腸に含まれる腸管上皮細胞などである。
バリア機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）は、例えば、血管内皮細胞、腸管上皮細胞、表皮細胞、鼻粘膜上皮細胞、気管支上皮細胞などである。また、バリア機能及びフィルタリング機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）は、例えば、血液脳関門に含まれる血管内皮細胞、血管網膜関門に含まれる血管内皮細胞、腎臓に含まれる尿細管細胞、腸に含まれる腸管上皮細胞などである。
バリア機能又はフィルタリング機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）は、立体フレーム２５で囲まれた開口を塞ぐように設けることができ、かつ、立体フレーム２５に密着することができる。
バリア機能を有する１つの細胞（第１細胞１６）で立体フレーム２５で囲まれた開口を塞ぐ場合、この細胞が前記開口を囲むフレームに密着する。
バリア機能を有する細胞組織（第１細胞１６を含む）で立体フレーム２５で囲まれた開口を塞ぐ場合、細胞組織を構成する各細胞は隣接する細胞とタイトジャンクションにより結合する。また、この細胞組織は、細胞組織の周囲において立体フレーム２５に密着する。
このような構成により、バリア機能を有する血管内皮、腸管、表皮などのバリアモデルを第１培養細胞モジュール１１の１つの面に形成することができる。
バリア機能を有する１つの細胞（第１細胞１６）で立体フレーム２５で囲まれた開口を塞ぐ場合、この細胞が前記開口を囲むフレームに密着する。
バリア機能を有する細胞組織（第１細胞１６を含む）で立体フレーム２５で囲まれた開口を塞ぐ場合、細胞組織を構成する各細胞は隣接する細胞とタイトジャンクションにより結合する。また、この細胞組織は、細胞組織の周囲において立体フレーム２５に密着する。
このような構成により、バリア機能を有する血管内皮、腸管、表皮などのバリアモデルを第１培養細胞モジュール１１の１つの面に形成することができる。
例えば、図３、４、又は図５に示した第１培養細胞モジュール１１では、血液脳関門モデルを形成している。この血液脳関門モデルは、脳血管内皮細胞３５（第１細胞１６）、周皮細胞３６、アストロサイト３７から構成される。第１培養細胞モジュール１１の上面には、第１培養ゲル２１を足場として複数の脳血管内皮細胞３５（第１細胞１６）からなる細胞組織が培養されており、この細胞組織が立体フレーム２５の上面の開口を塞いでいる。また、この細胞組織は、細胞組織の周囲において立体フレーム２５に密着している。これらの脳血管内皮細胞３５が血液脳関門の中心的な役割を果たす。
また、第１培養細胞モジュール１１内の第１培養ゲル２１中には周皮細胞３６、アストロサイト３７が培養されている。これらの細胞は、血液脳関門のバリア機能及びフィルタリング機能に密接に関与している細胞である。
また、第１培養細胞モジュール１１内の第１培養ゲル２１中には周皮細胞３６、アストロサイト３７が培養されている。これらの細胞は、血液脳関門のバリア機能及びフィルタリング機能に密接に関与している細胞である。
図３、４に示したような第１培養細胞モジュール１１は、次のようにして形成することができる。
まず、６面にそれぞれ開口を有する立方体の立体フレーム２５を準備し、窓部用のゾルを立体フレーム２５の開口に流し込みゲル化させハイドロゲルからなる膜状又はシート状の窓部２６ａを形成する。このようにして、立体フレーム２５の５面にそれぞれ窓部２６ａを形成した後、ゲル化前の第１培養ゲル２１およびアストロサイト３７を立体フレーム２５の立方体中に注入して培養ゲルをゲル化させる。その後、ゲル化前の第１培養ゲル２１および周皮細胞３６を立体フレーム２５の立方体中に注入して第１培養ゲル２１をゲル化させる。この段階で、第１培養ゲル２１の上面が立体フレーム２５の上面の少し下に位置するように注入量を調節する。その後、第１培養ゲル２１の上面上に脳血管内皮細胞３５を播種する。このようにして作製した第１培養細胞モジュール１１を培養液に浸し脳血管内皮細胞３５、周皮細胞３６、アストロサイトを三次元培養することにより、図３、図４に示したような第１培養細胞モジュール１１を作製することができる。
図５に示したような第１培養細胞モジュール１１では、立体フレーム２５の底の開口にハイドロゲルからなる窓部２６ａを形成し、立体フレーム２５の各側面（４面）にシリコーンゴムからなる窓部２６ｂを形成する。窓部２６ｂは、例えば、液状ＰＤＭＳを立体フレーム２５の開口に流し込みＰＤＭＳを硬化させることにより形成することができる。
まず、６面にそれぞれ開口を有する立方体の立体フレーム２５を準備し、窓部用のゾルを立体フレーム２５の開口に流し込みゲル化させハイドロゲルからなる膜状又はシート状の窓部２６ａを形成する。このようにして、立体フレーム２５の５面にそれぞれ窓部２６ａを形成した後、ゲル化前の第１培養ゲル２１およびアストロサイト３７を立体フレーム２５の立方体中に注入して培養ゲルをゲル化させる。その後、ゲル化前の第１培養ゲル２１および周皮細胞３６を立体フレーム２５の立方体中に注入して第１培養ゲル２１をゲル化させる。この段階で、第１培養ゲル２１の上面が立体フレーム２５の上面の少し下に位置するように注入量を調節する。その後、第１培養ゲル２１の上面上に脳血管内皮細胞３５を播種する。このようにして作製した第１培養細胞モジュール１１を培養液に浸し脳血管内皮細胞３５、周皮細胞３６、アストロサイトを三次元培養することにより、図３、図４に示したような第１培養細胞モジュール１１を作製することができる。
図５に示したような第１培養細胞モジュール１１では、立体フレーム２５の底の開口にハイドロゲルからなる窓部２６ａを形成し、立体フレーム２５の各側面（４面）にシリコーンゴムからなる窓部２６ｂを形成する。窓部２６ｂは、例えば、液状ＰＤＭＳを立体フレーム２５の開口に流し込みＰＤＭＳを硬化させることにより形成することができる。
流体デバイス５０の第１収容部７は、第１培養細胞モジュール１１を着脱可能に収容するための部分であり、第１収容部７に第１培養細胞モジュール１１を装着することにより第１培養細胞モジュール１１が第３流路６を塞ぐように設けられる。例えば、第１収容部７における第３流路６の幅及び高さは、第１培養細胞モジュール１１の幅及び高さと実質的に同じにすることができる。このことにより、第１収容部７に第１培養細胞モジュール１１を装着することにより、第３流路６を第１培養細胞モジュール１１で塞ぐことができる。
第１収容部７は、窓部２６ａを設けた面が第２流路５側となりバリア機能又はフィルタリング機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）を設けた面が第１流路４側となるように第１培養細胞モジュール１１を収容することができる。例えば、第１収容部７は、図８～図１０に示した流体デバイス５０のように第１培養細胞モジュール１１を収容することができる。また、第１培養細胞モジュール１１を第１収容部７に装着する前に第２流路５側の窓部２６ａを立体フレーム２５から取り外してもよい。このことにより、第１培養細胞モジュール１１内の遊走可能な細胞が第２培養細胞モジュール１２へ移動すること、又は第２培養細胞モジュール１２内の遊走可能な細胞が第１培養細胞モジュール１１へ移動することが可能になる。
第１培養細胞モジュール１１がシリコーンゴムからなる窓部２６ｂを有する場合、第１培養細胞モジュール１１は、窓部２６ｂが第３流路６の流路壁側となるように第１収容部７に収容される。
第１培養細胞モジュール１１を第１収容部７に収容すると、第１収容部７（第３流路６）の底面、両側面、天井面に対向する第１培養細胞モジュール１１の各面から第１培養ゲル２１へ培養液などの液体が流入しない。このため、これらの面にハイドロゲルからなる窓部２６ａを設けると、第１培養ゲル２１の窓部２６ａに隣接した部分が収縮し、第１培養ゲル２１が窓部２６ａから剥がれてしまう場合がある。
第１収容部７（第３流路６）の底面、両側面、天井面に対向する第１培養細胞モジュール１１の各面にシリコーンゴムからなる窓部２６ｂを設けると、第１培養ゲル２１と窓部２６ｂとの接着性が向上するため、第１培養ゲル２１が窓部から剥がれることを抑制することができる。また、内皮細胞からなる内皮層の端部がイオン透過性を有さないシリコーンゴム製の窓部に接着することができるため、内皮層と窓部との間にバリアの漏れ口が生じることを抑制することができる。
第１培養細胞モジュール１１がシリコーンゴムからなる窓部２６ｂを有する場合、第１培養細胞モジュール１１は、窓部２６ｂが第３流路６の流路壁側となるように第１収容部７に収容される。
第１培養細胞モジュール１１を第１収容部７に収容すると、第１収容部７（第３流路６）の底面、両側面、天井面に対向する第１培養細胞モジュール１１の各面から第１培養ゲル２１へ培養液などの液体が流入しない。このため、これらの面にハイドロゲルからなる窓部２６ａを設けると、第１培養ゲル２１の窓部２６ａに隣接した部分が収縮し、第１培養ゲル２１が窓部２６ａから剥がれてしまう場合がある。
第１収容部７（第３流路６）の底面、両側面、天井面に対向する第１培養細胞モジュール１１の各面にシリコーンゴムからなる窓部２６ｂを設けると、第１培養ゲル２１と窓部２６ｂとの接着性が向上するため、第１培養ゲル２１が窓部から剥がれることを抑制することができる。また、内皮細胞からなる内皮層の端部がイオン透過性を有さないシリコーンゴム製の窓部に接着することができるため、内皮層と窓部との間にバリアの漏れ口が生じることを抑制することができる。
第１培養細胞モジュール１１のバリア機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）を設けた面には、バリア機能を有する血管内皮、腸管、表皮などのバリアモデルが形成されているため、このモデルにより第１流路４側と第２流路５側とを隔てることができる。また、第３流路６は第１培養細胞モジュール１１により塞がれるため、第３流路６の内壁と第１培養細胞モジュール１１との間にすき間が生じることを抑制することができる。また、第１培養細胞モジュール１１のバリア機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）は立体フレーム２５に密着するため、バリア機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）と立体フレーム２５との間にすき間が生じることを抑制することができる。従って、第１流路４を流れる液体に含まれる物質がバリア機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）を介さずに第２流路５側に流れることを抑制することができ、第１流路４がバリア外側となり第２流路５がバリア内側となる生体環境モデルを形成することができる。
例えば、図３及び図４のような血液脳関門モデルを形成した第１培養細胞モジュール１１を図１０のように第１収容部７に装着した場合、第１流路４が血管に相当し、第２流路５が中枢神経側に相当する。例えば、第１培養細胞モジュール１１に尿細管モデルを形成した場合、第１流路４が原尿が流れる尿細管に相当し、第２流路５が血管に相当する。例えば、第１培養細胞モジュール１１に腸管モデルを形成した場合、第１流路４が腸管（消化管）に相当し、第２流路４が血管に相当する。例えば、第１培養細胞モジュール１１に表皮モデルを形成した場合、第１流路４が身体の外側に相当し、第２流路５が身体の内側に相当する。
第１収容部７は、第１培養細胞モジュール１１が第１流路４に隣接して配置されるように設けられることが好ましい。このような第１収容部７に第１培養細胞モジュール１１を装着することにより、第１培養細胞モジュール１１のバリア機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）を第１流路４の流れにさらすことができる。このため、前記細胞又は細胞組織（第１細胞１６）のバリア機能を適切に評価することができる。また、前記細胞組織のタイトジャンクションを強化することができる。
流体デバイス５０の第２収容部８は、第２培養細胞モジュール１２を着脱可能に収容するための部分である。第２収容部８は、第２流路５に設けられる。第２収容部８に第２培養細胞モジュール１２を装着し第２流路５に培養液を流すことにより、第２培養細胞モジュール１２で培養する第２細胞１７に栄養成分を供給することができる。
第２収容部８は、第２培養細胞モジュール１２が第２流路５と第３流路６の合流部に配置されるように設けることができる。このことにより、第１培養細胞モジュール１１のバリアモデルを通過した被検物質が第２培養細胞モジュール１２に侵入しやすくなり、被検物質が第２細胞１７に与える影響を調べやすくなる。
第２収容部８は、第２培養細胞モジュール１２が第３流路６を塞ぐように設けることができる。さらに、第２収容部８は第２培養細胞モジュール１２が第１培養細胞モジュールに隣接するように設けることができる。このことにより、第１培養細胞モジュール１１のバリアモデルを通過した被検物質が第２培養細胞モジュール１２に侵入しやすくなり、被検物質が第２細胞１７に与える影響を調べやすくなる。
第２収容部８は、第２培養細胞モジュール１２が第３流路６を塞ぐように設けることができる。さらに、第２収容部８は第２培養細胞モジュール１２が第１培養細胞モジュールに隣接するように設けることができる。このことにより、第１培養細胞モジュール１１のバリアモデルを通過した被検物質が第２培養細胞モジュール１２に侵入しやすくなり、被検物質が第２細胞１７に与える影響を調べやすくなる。
第２培養細胞モジュール１２は、第２細胞１７及び第２培養ゲル２２を収容し、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の窓部２６ａを有する。また、第２培養細胞モジュール１２は立体フレーム２５を有することができる。
第２培養細胞モジュール１２の構成及び製造方法は、第１培養細胞モジュール１１の構成及び製造方法と実質的に同じである。ただし、第２培養細胞モジュール１２で培養する第２細胞１７は、第１培養細胞モジュール１１で培養する細胞と異なる種類の細胞とすることができる。
第１培養細胞モジュール１１の立体フレーム２５についての上述の説明は、第２培養細胞モジュール１２の立体フレーム２５に適用することができる。第１培養細胞モジュール１１の窓部２６ａについての上述の説明は、第２培養細胞モジュール１２の窓部２６ａに適用することができる。第１培養細胞モジュール１１の第１培養ゲル２１についての上述の説明は、第２培養細胞モジュール１２の第２培養ゲル２２に適用することができる。
第１培養細胞モジュール１１では、立体フレーム２５の１つの面の開口にバリア機能を有する第１細胞１６を含む細胞組織を培養していたが、第２培養細胞モジュール１２では、立体フレーム２５のすべての面の開口に窓部２６ａを設けることができる。また、第２培養細胞モジュール１２を流体デバイス５０に組み込む前に立体フレーム２５から少なくとも１つの窓部２６ａを取り外してもよい。
第２培養細胞モジュール１２の構成及び製造方法は、第１培養細胞モジュール１１の構成及び製造方法と実質的に同じである。ただし、第２培養細胞モジュール１２で培養する第２細胞１７は、第１培養細胞モジュール１１で培養する細胞と異なる種類の細胞とすることができる。
第１培養細胞モジュール１１の立体フレーム２５についての上述の説明は、第２培養細胞モジュール１２の立体フレーム２５に適用することができる。第１培養細胞モジュール１１の窓部２６ａについての上述の説明は、第２培養細胞モジュール１２の窓部２６ａに適用することができる。第１培養細胞モジュール１１の第１培養ゲル２１についての上述の説明は、第２培養細胞モジュール１２の第２培養ゲル２２に適用することができる。
第１培養細胞モジュール１１では、立体フレーム２５の１つの面の開口にバリア機能を有する第１細胞１６を含む細胞組織を培養していたが、第２培養細胞モジュール１２では、立体フレーム２５のすべての面の開口に窓部２６ａを設けることができる。また、第２培養細胞モジュール１２を流体デバイス５０に組み込む前に立体フレーム２５から少なくとも１つの窓部２６ａを取り外してもよい。
第２培養細胞モジュール１２で培養する第２細胞１７は、第１培養細胞モジュール１１で形成したバリアモデルのバリア内側の細胞又は細胞組織とすることができる。例えば、第１培養細胞モジュール１１に血液脳関門モデル又は血液網膜関門モデルを形成した場合、第２細胞１７は神経細胞とすることができる。例えば、図６、図７に示したように、第２培養細胞モジュール１２は第２培養ゲル２２を足場として三次元培養した神経細胞３８を有することができる。
例えば、第１培養細胞モジュール１１に腸管モデルを形成した場合、第２細胞１７は肝細胞とすることができる。例えば、第１培養細胞モジュール１１に表皮モデルを形成した場合、第２細胞１７は皮下組織に含まれる細胞とすることができる。
例えば、第１培養細胞モジュール１１に腸管モデルを形成した場合、第２細胞１７は肝細胞とすることができる。例えば、第１培養細胞モジュール１１に表皮モデルを形成した場合、第２細胞１７は皮下組織に含まれる細胞とすることができる。
このような第２培養細胞モジュール１２を第２収容部８に装着することにより、第１培養細胞モジュール１１で形成したバリアモデルを通過した被検物質が第２細胞１７に与える影響を調べることができる。また、被検物質の影響により第１培養細胞モジュール１１内の細胞が分泌した液性因子が第２細胞１７へ与える影響を調べることができる。このことを以下に説明する。
まず、流体デバイス５０の第１収容部７に、バリアモデル（第１細胞１６）を有する第１培養細胞モジュール１１を装着する。この段階では、第２収容部８には第２培養細胞モジュール１２は装着しない。この状態の流体デバイス５０で第１流路４に被検物質を含む第１液体を流し、第２流路５に第２液体を流す。被検物質がバリアモデルを通過する場合、被検物質は第１培養細胞モジュール１１を通過して第２流路５に流入して第２流路５の排出口３２ｂから排出される。また、被検物質がバリアモデルを通過しない場合、被検物質は第１培養細胞モジュール１１内には入らずに第１流路４を流れ第１流路４の排出口３２ａから排出される。従って、第２流路５の排出口３２ｂから排出された第２液体から被検物質が検出されるか否かを分析することにより、被検物質がバリアモデルを通過するか否かが分かる。
まず、流体デバイス５０の第１収容部７に、バリアモデル（第１細胞１６）を有する第１培養細胞モジュール１１を装着する。この段階では、第２収容部８には第２培養細胞モジュール１２は装着しない。この状態の流体デバイス５０で第１流路４に被検物質を含む第１液体を流し、第２流路５に第２液体を流す。被検物質がバリアモデルを通過する場合、被検物質は第１培養細胞モジュール１１を通過して第２流路５に流入して第２流路５の排出口３２ｂから排出される。また、被検物質がバリアモデルを通過しない場合、被検物質は第１培養細胞モジュール１１内には入らずに第１流路４を流れ第１流路４の排出口３２ａから排出される。従って、第２流路５の排出口３２ｂから排出された第２液体から被検物質が検出されるか否かを分析することにより、被検物質がバリアモデルを通過するか否かが分かる。
次に、流体デバイス５０の第２収容部８に第２細胞１７を有する第２培養細胞モジュール１２を装着し、バリアモデルを通過することを確認した被検物質を含む第１液体を第１流路４に流し、第２流路５に第２液体を流す。第１流路４を流れる第１液体に含まれる被検物質は、第１培養細胞モジュール１１のバリアモデルを通過し、第２液体を介して又は直接第２培養細胞モジュール１２中に入る。被検物質が第２培養細胞モジュール１２中の第２細胞１７に影響を与える場合、第２細胞１７の形状、状態、成長などに変化が生じる。また、被検物質が第１培養細胞モジュール１１中の細胞に影響を与える場合、この細胞の形状、状態、成長などに変化が生じる。また、被検物質の影響で第１培養細胞モジュール１１中の細胞が液性因子を分泌する場合、この液性因子は第２細胞１７に影響を与える場合がある。
例えば、図１０に示したように、バリアモデルを通過することができる被検物質Ａとバリアモデルを通過することができない被検物質Ｂとを含む第１液体を第１流路４に流すと、被検物質Ｂは第１培養細胞モジュール１１には入ることができずに第１流路４を流れていく。被検物質Ａは、第１流路４から第１培養細胞モジュール１１内に侵入し、さらに第２培養細胞モジュール１２内に侵入する。そして、被検物質Ａは第２細胞１７に影響を与える場合がある。
次に、流体デバイス５０から第１培養細胞モジュール１１又は第２培養細胞モジュール１２を取り外し、第１培養細胞モジュール１１又は第２培養細胞モジュール１２を顕微鏡にセットし、第１培養細胞モジュール１１内の細胞又は第２培養細胞モジュール１２内の細胞を三次元観察する。例えば、第１培養細胞モジュール１１が図３、図４のような構成を有し、第２培養細胞モジュール１２が図６、図７のような構成を有する場合、第１培養細胞モジュール１１の各面から脳血管内皮細胞３５、周皮細胞３６及びアストロサイト３７を観察することによりこれらの細胞の三次元形状を把握することができ、第２培養細胞モジュール１２の各面から神経細胞３８を観察することにより神経細胞３８の三次元形状を把握することができる。従って、バリアモデルを通過した被検物質が第１培養細胞モジュール１１内の細胞又は第２培養細胞モジュール１２内の細胞にどのような影響を与えたかを調べることができる。
第２実施形態
図１１及び図１２は、本実施形態の流体デバイス５０の概略断面図であり、図１１は第１培養細胞モジュール及び第２培養細胞モジュールを装着していない状態であり、図１２は第１培養細胞モジュール及び第２培養細胞モジュールを装着している状態である。
図１１に示した流体デバイス５０には、１本の第１流路４の両側にそれぞれ第２流路５ａ及び第２流路５ｂが設けられている。また、流体デバイス５０には、第１流路４と第２流路５ａを連通する第３流路６ａと、第１流路４と第２流路５ｂを連通する第３流路６ｂが設けられている。また、第３流路６ａには第１収容部７ａが設けられ、第３流路６ｂには第１収容部７ｂが設けられている。さらに第２流路５ａには第２収容部８ａが設けられ、第２流路５ｂには第２収容部８ｂが設けられている。
図１１及び図１２は、本実施形態の流体デバイス５０の概略断面図であり、図１１は第１培養細胞モジュール及び第２培養細胞モジュールを装着していない状態であり、図１２は第１培養細胞モジュール及び第２培養細胞モジュールを装着している状態である。
図１１に示した流体デバイス５０には、１本の第１流路４の両側にそれぞれ第２流路５ａ及び第２流路５ｂが設けられている。また、流体デバイス５０には、第１流路４と第２流路５ａを連通する第３流路６ａと、第１流路４と第２流路５ｂを連通する第３流路６ｂが設けられている。また、第３流路６ａには第１収容部７ａが設けられ、第３流路６ｂには第１収容部７ｂが設けられている。さらに第２流路５ａには第２収容部８ａが設けられ、第２流路５ｂには第２収容部８ｂが設けられている。
図１２に示した流体デバイス５０では、第１収容部７ａ、７ｂにそれぞれ第１培養細胞モジュール１１ａ、１１ｂが装着され、第２収容部８ａ、８ｂにそれぞれ第２培養細胞モジュール１２ａ、１２ｂが装着されている。
例えば、血液脳関門モデル（第１細胞１６を含む）を有する第１培養細胞モジュール１１ａ、１１ｂをそれぞれ第１収容部７ａ、７ｂに装着し、正常神経細胞（第２細胞１７）を有する第２培養細胞モジュール１２ａを第２収容部８ａに装着し、アルツハイマーやパーキンソン病などの難治性疾患をもつ患者由来のiPS細胞から作製した疾患由来神経細胞（第２細胞１７）を有する第２培養細胞モジュール１２ｂを第２収容部８ｂに装着することができる。そして、第１培養細胞モジュール１１ａ、１１ｂの血液脳関門モデルを通過可能な被検物質を第１流路４に流すことにより、被検物質が第１培養細胞モジュール１１ａ、１１ｂの血液脳関門モデルを通過し、第２培養細胞モジュール１２ａの正常神経細胞及び第２培養細胞モジュール１２ｂの疾患由来神経細胞に影響を与えることができる。その後、第２培養細胞モジュール１２ａ、１２ｂを流体デバイス５０から取り外し正常神経細胞及び疾患由来神経細胞を三次元観察し、形状、状態、成長などを比較することにより、被検物質の疾患由来神経細胞への影響をより詳細に調べることができる。
例えば、血液脳関門モデル（第１細胞１６を含む）を有する第１培養細胞モジュール１１ａ、１１ｂをそれぞれ第１収容部７ａ、７ｂに装着し、正常神経細胞（第２細胞１７）を有する第２培養細胞モジュール１２ａを第２収容部８ａに装着し、アルツハイマーやパーキンソン病などの難治性疾患をもつ患者由来のiPS細胞から作製した疾患由来神経細胞（第２細胞１７）を有する第２培養細胞モジュール１２ｂを第２収容部８ｂに装着することができる。そして、第１培養細胞モジュール１１ａ、１１ｂの血液脳関門モデルを通過可能な被検物質を第１流路４に流すことにより、被検物質が第１培養細胞モジュール１１ａ、１１ｂの血液脳関門モデルを通過し、第２培養細胞モジュール１２ａの正常神経細胞及び第２培養細胞モジュール１２ｂの疾患由来神経細胞に影響を与えることができる。その後、第２培養細胞モジュール１２ａ、１２ｂを流体デバイス５０から取り外し正常神経細胞及び疾患由来神経細胞を三次元観察し、形状、状態、成長などを比較することにより、被検物質の疾患由来神経細胞への影響をより詳細に調べることができる。
第１実施形態では、第１培養細胞モジュール１１の形状及び第２培養細胞モジュール１２の形状は、立方体であったが、本実施形態では、第１培養細胞モジュール１１ａ、１１ｂの形状及び第２培養細胞モジュール１２ａ、１２ｂの形状は、直方体である。また、バリア機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）は、第１培養細胞モジュール１１のより広い面を塞ぐように培養されている。このことにより、第１流路４を流れる第１液体とバリア機能を有する細胞又は細胞組織（第１細胞１６）との接触面積を広くすることができ、バリアモデルを通過可能な被検物質が第２細胞１７にまで到達する量を増やすことができ、被検物質の第２細胞１７への影響を大きくすることができる。
その他の構成は第１実施形態と同様である。また、第１実施形態についての記載は矛盾がない限り第２実施形態についても当てはまる。
その他の構成は第１実施形態と同様である。また、第１実施形態についての記載は矛盾がない限り第２実施形態についても当てはまる。
第３実施形態
図１３（ａ）～（ｃ）はそれぞれ本実施形態の流体デバイスの概略断面図であり、図１３（ａ）は第１、第２及び第３培養細胞モジュールを装着していない状態であり、図１３（ｂ）（ｃ）は第１、第２及び第３培養細胞モジュールを装着している状態である。
本実施形態の流体デバイス５０は、第１収容部７、第２収容部８に加え、第３培養細胞モジュール１３を着脱可能に収容するための第３収容部９を有する。第３収容部９は第２流路５に配置される。第３収容部９は、第２収容部８の上流側に配置されてもよく、下流側に配置されてもよいが、下流側に配置されることが好ましい。
図１３（ａ）～（ｃ）はそれぞれ本実施形態の流体デバイスの概略断面図であり、図１３（ａ）は第１、第２及び第３培養細胞モジュールを装着していない状態であり、図１３（ｂ）（ｃ）は第１、第２及び第３培養細胞モジュールを装着している状態である。
本実施形態の流体デバイス５０は、第１収容部７、第２収容部８に加え、第３培養細胞モジュール１３を着脱可能に収容するための第３収容部９を有する。第３収容部９は第２流路５に配置される。第３収容部９は、第２収容部８の上流側に配置されてもよく、下流側に配置されてもよいが、下流側に配置されることが好ましい。
第３培養細胞モジュール１３は、第３細胞１８及び第３培養ゲル２３を収容し、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の窓部２６ａを有する。また、第３培養細胞モジュール１３は立体フレーム２５を有することができる。
第３培養細胞モジュール１３の構成及び製造方法は、第１培養細胞モジュール１１又は第２培養細胞モジュール１２の構成及び製造方法と実質的に同じである。ただし、第３培養細胞モジュール１３で培養する第３細胞１８は、第１培養細胞モジュール１１で培養する細胞又は第２培養細胞モジュール１２で培養する細胞と異なる種類の細胞とすることができる。
第３培養細胞モジュール１３の構成及び製造方法は、第１培養細胞モジュール１１又は第２培養細胞モジュール１２の構成及び製造方法と実質的に同じである。ただし、第３培養細胞モジュール１３で培養する第３細胞１８は、第１培養細胞モジュール１１で培養する細胞又は第２培養細胞モジュール１２で培養する細胞と異なる種類の細胞とすることができる。
第１培養細胞モジュール１１の立体フレーム２５についての上述の説明は、第３培養細胞モジュール１３の立体フレーム２５に適用することができる。第１培養細胞モジュール１１の窓部２６ａについての上述の説明は、第３培養細胞モジュール１３の窓部２６ａに適用することができる。第１培養細胞モジュール１１の第１培養ゲル２１についての上述の説明は、第３培養細胞モジュール１３の第３培養ゲル２３に適用することができる。
第１培養細胞モジュール１１では、立体フレーム２５の１つの面の開口にバリア機能を有する第１細胞１６を含む細胞組織を培養していたが、第３培養細胞モジュール１３では、立体フレーム２５のすべての面の開口に窓部２６ａを設けることができる。また、第３培養細胞モジュール１３を流体デバイス５０に組み込む前に立体フレーム２５から少なくとも１つの窓部２６ａを取り外してもよい。このことにより、第２培養細胞モジュール１２内の遊走可能な細胞が第３培養細胞モジュール１３へ移動すること、又は第３培養細胞モジュール１３内の遊走可能な細胞が第２培養細胞モジュール１２へ移動することが可能になる。
第１培養細胞モジュール１１では、立体フレーム２５の１つの面の開口にバリア機能を有する第１細胞１６を含む細胞組織を培養していたが、第３培養細胞モジュール１３では、立体フレーム２５のすべての面の開口に窓部２６ａを設けることができる。また、第３培養細胞モジュール１３を流体デバイス５０に組み込む前に立体フレーム２５から少なくとも１つの窓部２６ａを取り外してもよい。このことにより、第２培養細胞モジュール１２内の遊走可能な細胞が第３培養細胞モジュール１３へ移動すること、又は第３培養細胞モジュール１３内の遊走可能な細胞が第２培養細胞モジュール１２へ移動することが可能になる。
第３培養細胞モジュール１３で培養する第３細胞１８は、第２培養細胞モジュール１２の第２細胞１７が生成する液性因子や第２細胞１７の代謝産物などの影響を受ける細胞とすることができる。液性因子は、血液などの体液を介して情報を伝達する細胞間情報伝達物質であり、例えば、ホルモン、サイトカイン、エクソソームなどである。
例えば、図１３（ｂ）に示した流体デバイス５０では、第１培養細胞モジュール１１が血液脳関門モデル（第１細胞１６を含む）を有しており、第２培養細胞モジュール１２が神経細胞３８（第２細胞１７）を有しており、第３培養細胞モジュール１３が白血球などの免疫細胞３９（第３細胞１８）を有している。この流体デバイス５０では、第１流路４が血管に相当し、第２流路５が脳内部に相当する生体環境モデルが形成される。この流体デバイス５０において、血液脳関門モデルを通過可能な被検物質を含む第１液体を第１流路４に流すと、被検物質が血液脳関門モデルを通過し、第２培養細胞モジュール１２の神経細胞３８に到達する。被検物質の影響を受けた神経細胞３８は液性因子を分泌し、液性因子が第２液体と共に第３培養細胞モジュール１３の免疫細胞３９に到達する。液性因子の影響を受けた免疫細胞３９は例えば神経細胞３８に向けて移動を開始する。
免疫細胞３９が移動を開始したか否かは、第３培養細胞モジュール１３を流体デバイス５０から取り外し免疫細胞３９を三次元観察し、実験前の免疫細胞３９の観察結果と比較することにより確認することができる。
免疫細胞３９が移動を開始したか否かは、第３培養細胞モジュール１３を流体デバイス５０から取り外し免疫細胞３９を三次元観察し、実験前の免疫細胞３９の観察結果と比較することにより確認することができる。
例えば、図１３（ｃ）に示した流体デバイス５０では、第１培養細胞モジュール１１が腸管上皮細胞４０（第１細胞１６）を有しており、第２培養細胞モジュール１２が肝細胞４１（第２細胞１７）を有しており、第３培養細胞モジュール１３が腎細胞４２（第３細胞１８）を有している。この流体デバイス５０では、第１流路４が腸管に相当し、第２流路５が肝臓及び腎臓に相当する生体環境モデルが形成される。この流体デバイス５０において、腸管上皮細胞４０を通過可能な被検物質を含む第１液体を第１流路４に流すと、被検物質が腸管上皮細胞４０を通過し、第２培養細胞モジュール１２の肝細胞４１に到達する。被検物質は肝細胞４１で代謝され、代謝産物が第２液体と共に第３培養細胞モジュール１３の腎細胞４２に到達し影響を与える。
腎細胞４２がどのような影響を受けたかは、第３培養細胞モジュール１３を流体デバイス５０から取り外し腎細胞４２を三次元観察し、実験前の腎細胞４２の観察結果と比較することにより確認することができる。
腎細胞４２がどのような影響を受けたかは、第３培養細胞モジュール１３を流体デバイス５０から取り外し腎細胞４２を三次元観察し、実験前の腎細胞４２の観察結果と比較することにより確認することができる。
このように本実施形態の流体デバイス５０を用いると、バリア機能を有する生体組織のバリア内側とバリア外側を再現した生体環境モデルを形成することができ、さらに、バリアモデルを通過した被検物質がバリア内部の第２細胞１７に与える影響及びこの第２細胞１７と第３細胞１８との相互作用を調べることができる。
その他の構成は第１又は第２実施形態と同様である。また、第１又は第２実施形態についての記載は矛盾がない限り第３実施形態についても当てはまる。
その他の構成は第１又は第２実施形態と同様である。また、第１又は第２実施形態についての記載は矛盾がない限り第３実施形態についても当てはまる。
第４実施形態
図１４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本実施形態の流体デバイスの概略断面図であり、図１４（ａ）は第１及び第２培養細胞モジュール及び液性因子検出用モジュールを装着していない状態であり、図１４（ｂ）は第１及び第２培養細胞モジュール及び液性因子検出用モジュールを装着している状態である。
本実施形態の流体デバイス５０は、第１収容部７、第２収容部８に加え、液性因子検出用モジュール１５を着脱可能に収容するための第４収容部１０を有する。第４収容部１０は第２流路５に配置される。第４収容部１０は、第２収容部８の上流側に配置されてもよく、下流側に配置されてもよいが、下流側に配置されることが好ましい。
図１４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本実施形態の流体デバイスの概略断面図であり、図１４（ａ）は第１及び第２培養細胞モジュール及び液性因子検出用モジュールを装着していない状態であり、図１４（ｂ）は第１及び第２培養細胞モジュール及び液性因子検出用モジュールを装着している状態である。
本実施形態の流体デバイス５０は、第１収容部７、第２収容部８に加え、液性因子検出用モジュール１５を着脱可能に収容するための第４収容部１０を有する。第４収容部１０は第２流路５に配置される。第４収容部１０は、第２収容部８の上流側に配置されてもよく、下流側に配置されてもよいが、下流側に配置されることが好ましい。
液性因子検出用モジュール１５は、第２培養細胞モジュール１２で培養する第２細胞１７から分泌される液性因子又は第１培養細胞モジュール１１で培養する細胞から分泌される液性因子を検出するためのモジュールである。液性因子検出用モジュール１５は、液性因子と特異的に結合する物質を有する。この物質は、例えば、抗体、抗原、特異的なペプチド、核酸アプタマーなどである。また、モジュール１５は、これらの物質でコートしたビーズ４４やメンブレンを含むことができる。これらの物質は、第１培養細胞モジュール１１で培養する細胞から分泌される液性因子又は第２細胞１７から分泌される液性因子と特異的に結合することができる物質とすることができる。このことにより、モジュール１５において液性因子を捕捉することができる。
モジュール１５で液性因子を捕捉した後モジュール１５を流体デバイス５０から取り外して分析することにより、捕捉した液性因子を検出することができる。分析方法は、例えばELISA（酵素結合免疫吸着アッセイ）である。
モジュール１５で液性因子を捕捉した後モジュール１５を流体デバイス５０から取り外して分析することにより、捕捉した液性因子を検出することができる。分析方法は、例えばELISA（酵素結合免疫吸着アッセイ）である。
このように本実施形態の流体デバイス５０を用いると、バリア機能を有する生体組織のバリア内側とバリア外側を再現した生体環境モデルを形成することができ、さらに、バリアモデルを通過した被検物質の影響を受けたバリア内部の細胞が分泌する液性因子を検出することができる。
その他の構成は第１～第３実施形態と同様である。また、第１～第３実施形態についての記載は矛盾がない限り第４実施形態についても当てはまる。
その他の構成は第１～第３実施形態と同様である。また、第１～第３実施形態についての記載は矛盾がない限り第４実施形態についても当てはまる。
流体デバイスの作製実験
図１、図２、図８及び図９に示したような流体デバイスを作製した。基材の材料はＰＤＭＳとした。また、蓋部材にはガラス板を用いた。作製した流体デバイスの写真を図１５（ａ）に示す。
また、図１１及び図１２に示したような流体デバイスを作製した。基材の材料はＰＤＭＳとした。また、蓋部材にはガラス板を用いた。作製した流体デバイスの写真を図１５（ｂ）に示す。
図１、図２、図８及び図９に示したような流体デバイスを作製した。基材の材料はＰＤＭＳとした。また、蓋部材にはガラス板を用いた。作製した流体デバイスの写真を図１５（ａ）に示す。
また、図１１及び図１２に示したような流体デバイスを作製した。基材の材料はＰＤＭＳとした。また、蓋部材にはガラス板を用いた。作製した流体デバイスの写真を図１５（ｂ）に示す。
培養細胞モジュールの作製実験１
図３、４に示したような血液脳関門モデルを有する培養細胞モジュールを作製した。
一辺３ｍｍのポリカーボネート製の立方体の立体フレームを準備し、１．５％アガロースゲルを立体フレームの開口に流し込みゲル化させハイドロゲルからなる膜状の窓部を形成した。このようにして、立体フレームの５面にそれぞれ窓部を形成した後、ゲル化前の培養ゲルであるコラーゲンゲルおよびヒト正常アストロサイトを立体フレームの立方体中に注入して培養ゲルをゲル化させた。その後、ゲル化前のコラーゲンゲルおよびヒト正常周皮細胞を立体フレームの立方体中に注入してコラーゲンゲルをゲル化させた。この段階で、コラーゲンゲルの上面が立体フレームの上面の少し下に位置するように注入量を調節した。その後、コラーゲンゲルの上面上にフィブロネクチンを滴下し細胞接着性を向上させた上でヒト脳血管内皮細胞を播種した。このようにして作製した培養細胞モジュールを培養液に浸し周皮細胞及びアストロサイトをコラーゲンゲル中で層状に三次元培養すると共にコラーゲンゲルの上面に脳血管内皮細胞を平面的に培養した。その後、これらの細胞の染色処理を行い、培養細胞モジュールを顕微鏡にセットしてこれらの細胞を蛍光観察した。撮影した写真を図１６に示す。
このように、培養細胞モジュール中で脳血管内皮細胞、周皮細胞、アストロサイトを共培養することにより血液脳関門（ＢＢＢ）モデルを作製することができた。
図１７（ａ）は、図１５（ａ）の写真に示した流体デバイスで５日間細胞培養を行った後における培養細胞モジュールの窓部（培養中において第３流路の流路壁に隣接していた窓部（ハイドロゲル））とコラーゲンゲルの界面の写真である。
図１７（ａ）の写真のように、コラーゲンゲルが収縮し、窓部とコラーゲンゲルとの間に隙間が観察された。
図３、４に示したような血液脳関門モデルを有する培養細胞モジュールを作製した。
一辺３ｍｍのポリカーボネート製の立方体の立体フレームを準備し、１．５％アガロースゲルを立体フレームの開口に流し込みゲル化させハイドロゲルからなる膜状の窓部を形成した。このようにして、立体フレームの５面にそれぞれ窓部を形成した後、ゲル化前の培養ゲルであるコラーゲンゲルおよびヒト正常アストロサイトを立体フレームの立方体中に注入して培養ゲルをゲル化させた。その後、ゲル化前のコラーゲンゲルおよびヒト正常周皮細胞を立体フレームの立方体中に注入してコラーゲンゲルをゲル化させた。この段階で、コラーゲンゲルの上面が立体フレームの上面の少し下に位置するように注入量を調節した。その後、コラーゲンゲルの上面上にフィブロネクチンを滴下し細胞接着性を向上させた上でヒト脳血管内皮細胞を播種した。このようにして作製した培養細胞モジュールを培養液に浸し周皮細胞及びアストロサイトをコラーゲンゲル中で層状に三次元培養すると共にコラーゲンゲルの上面に脳血管内皮細胞を平面的に培養した。その後、これらの細胞の染色処理を行い、培養細胞モジュールを顕微鏡にセットしてこれらの細胞を蛍光観察した。撮影した写真を図１６に示す。
このように、培養細胞モジュール中で脳血管内皮細胞、周皮細胞、アストロサイトを共培養することにより血液脳関門（ＢＢＢ）モデルを作製することができた。
図１７（ａ）は、図１５（ａ）の写真に示した流体デバイスで５日間細胞培養を行った後における培養細胞モジュールの窓部（培養中において第３流路の流路壁に隣接していた窓部（ハイドロゲル））とコラーゲンゲルの界面の写真である。
図１７（ａ）の写真のように、コラーゲンゲルが収縮し、窓部とコラーゲンゲルとの間に隙間が観察された。
培養細胞モジュールの作製実験２
図５に示したような血液脳関門モデルを有する培養細胞モジュールを作製した。作製方法は、立体フレームの側面４面にシリコーンゴム製の窓部を形成したこと、及びコラーゲンゲルの代わりにマトリゲル（登録商標）とコラーゲンを１：１で混合した培養ゲルを用いたこと以外は、「培養細胞モジュールの作製実験１」と同様である。シリコーンゴム製の窓部は、液状ＰＤＭＳを立体フレームの開口に流し込みＰＤＭＳを硬化させることにより形成した。
図１７（ｂ）は、図１５（ａ）の写真に示した流体デバイスで５日間細胞培養を行った後における培養細胞モジュールの窓部（培養中において第３流路の流路壁に隣接していた窓部（シリコーンゴム））と培養ゲルの界面の写真である。
図１７（ｂ）の写真のように、培養ゲルが窓部にしっかりと接着していることが観察された。シリコーンゴム製の窓部と培養ゲルの接着性が高いため隙間が形成されなかったと考えられる。このことにより、窓部と培養ゲルとの間に隙間ができることを抑制することができ、血液脳関門モデルのバリア機能の低下を防止することができた。
図５に示したような血液脳関門モデルを有する培養細胞モジュールを作製した。作製方法は、立体フレームの側面４面にシリコーンゴム製の窓部を形成したこと、及びコラーゲンゲルの代わりにマトリゲル（登録商標）とコラーゲンを１：１で混合した培養ゲルを用いたこと以外は、「培養細胞モジュールの作製実験１」と同様である。シリコーンゴム製の窓部は、液状ＰＤＭＳを立体フレームの開口に流し込みＰＤＭＳを硬化させることにより形成した。
図１７（ｂ）は、図１５（ａ）の写真に示した流体デバイスで５日間細胞培養を行った後における培養細胞モジュールの窓部（培養中において第３流路の流路壁に隣接していた窓部（シリコーンゴム））と培養ゲルの界面の写真である。
図１７（ｂ）の写真のように、培養ゲルが窓部にしっかりと接着していることが観察された。シリコーンゴム製の窓部と培養ゲルの接着性が高いため隙間が形成されなかったと考えられる。このことにより、窓部と培養ゲルとの間に隙間ができることを抑制することができ、血液脳関門モデルのバリア機能の低下を防止することができた。
細胞培養・観察実験
「培養細胞モジュールの作製実験２」で作製した培養細胞モジュールを培養液に浸し周皮細胞及びアストロサイトを培養ゲル中で層状に三次元培養すると共に培養ゲルの上面に脳血管内皮細胞を平面的に培養した。その後、これらの細胞の染色処理を行い、培養細胞モジュールを顕微鏡にセットしてこれらの細胞を蛍光観察した。染色処理では、内皮細胞表面マーカーである血小板内皮細胞接着分子―１（ＣＤ３１）、ペリサイト（血管周皮細胞）マーカーであるＰＤＧＦ受容体（ＰＤＧＦＲｂ）、アストロサイトマーカーであるグリア線維性酸性タンパク質（ＧＦＡＰ）を免疫染色した。
「培養細胞モジュールの作製実験２」で作製した培養細胞モジュールを培養液に浸し周皮細胞及びアストロサイトを培養ゲル中で層状に三次元培養すると共に培養ゲルの上面に脳血管内皮細胞を平面的に培養した。その後、これらの細胞の染色処理を行い、培養細胞モジュールを顕微鏡にセットしてこれらの細胞を蛍光観察した。染色処理では、内皮細胞表面マーカーである血小板内皮細胞接着分子―１（ＣＤ３１）、ペリサイト（血管周皮細胞）マーカーであるＰＤＧＦ受容体（ＰＤＧＦＲｂ）、アストロサイトマーカーであるグリア線維性酸性タンパク質（ＧＦＡＰ）を免疫染色した。
図１８は、２日間細胞培養を行った細胞培養モジュールの横から（図３のＸ方向）撮影した蛍光写真である。図１９は、５日間細胞培養を行った細胞培養モジュールの横から（図３のＸ方向）撮影した蛍光写真である。図２０は、５日間細胞培養を行った細胞培養モジュールの上側から（図３のＹ方向）撮影した写真である。図１８、図１９の写真上部のＣＤ３１（内皮細胞）が観察された部分がヒト脳血管内皮細胞を播種した培養ゲルの上面である。また、網目状に観察されるのがＣＤ３１であり、粒状に観察されるのがＰＤＧＦＲｂであり、繊維状に観察されるのがＧＦＡＰである。
２日間細胞培養を行っている図１８の写真と、５日間細胞培養を行っている図１９、図２０の写真を比較すると、図１９、図２０のほうが周皮細胞、アストロサイトの伸長が明らかに大きい。このため、内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトが順調に培養されていることが確認された。また、図１９、図２０に示した写真から、ＣＤ３１が培養ゲルの上面に網目状に観察されており、内皮細胞からなる内皮層で培養ゲルの上面が覆われていることが確認された。また、図１９、図２０の写真から、成長が遅いアストロサイトも培養ゲル内で２００μｍ以上伸長していることが確認された。
トランスポータ発現確認実験
「細胞培養・観察実験」と同様の方法で培養細胞モジュール中の内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトを５日間培養した。その後、これらの細胞の染色処理を行い、培養細胞モジュールを顕微鏡にセットしてこれらの細胞を蛍光観察した。染色処理では、血液脳関門（ＢＢＢ）の主要トランスポータとして知られているGlut1、BCRP、PGP、MRP又はMCTを免疫染色した。
図２１（ａ）～（ｅ）は培養細胞モジュールの上面から（図３のＹ方向）撮影した写真であり、図２１（ａ）はGlut1、図２１（ｂ）はBCRP、図２１（ｃ）はPGP、図２１（ｄ）はMRP、図２１（ｅ）はMCTの蛍光写真である。これらの写真の白い部分が蛍光部分でありトランスポータである。
これらの写真からわかるように、５日間細胞培養した培養細胞モジュールにおいてGlut1、BCRP、PGP、MRP又はMCTの発現が確認された。
「細胞培養・観察実験」と同様の方法で培養細胞モジュール中の内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトを５日間培養した。その後、これらの細胞の染色処理を行い、培養細胞モジュールを顕微鏡にセットしてこれらの細胞を蛍光観察した。染色処理では、血液脳関門（ＢＢＢ）の主要トランスポータとして知られているGlut1、BCRP、PGP、MRP又はMCTを免疫染色した。
図２１（ａ）～（ｅ）は培養細胞モジュールの上面から（図３のＹ方向）撮影した写真であり、図２１（ａ）はGlut1、図２１（ｂ）はBCRP、図２１（ｃ）はPGP、図２１（ｄ）はMRP、図２１（ｅ）はMCTの蛍光写真である。これらの写真の白い部分が蛍光部分でありトランスポータである。
これらの写真からわかるように、５日間細胞培養した培養細胞モジュールにおいてGlut1、BCRP、PGP、MRP又はMCTの発現が確認された。
タイトジャンクション確認実験
「細胞培養・観察実験」と同様の方法で培養細胞モジュール中の内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトを２日間又は５日間培養した。その後、これらの細胞の染色処理を行い、培養細胞モジュールを顕微鏡にセットしてこれらの細胞を蛍光観察した。染色処理では、タイトジャンクションマーカーであるＺＯ－１を免疫染色した。
図２２（ａ）は、２日間細胞培養した培養細胞モジュールの上面から（図３のＹ方向）撮影した蛍光写真であり、図２２（ｂ）は、５日間細胞培養した培養細胞モジュールの上面から（図３のＹ方向）撮影した蛍光写真である。これらの写真において、白い部分が蛍光部分でありＺＯ－１である。
２日間細胞培養した培養細胞モジュールでは、ＺＯ－１はほとんど観察されなかったが、５日間細胞培養した培養細胞モジュールでは、網目状のＺＯ－１が観察された。従って、５日間細胞培養した培養細胞モジュールでは、内皮細胞がタイトジャンクションにより結合していることが確認された。
「細胞培養・観察実験」と同様の方法で培養細胞モジュール中の内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトを２日間又は５日間培養した。その後、これらの細胞の染色処理を行い、培養細胞モジュールを顕微鏡にセットしてこれらの細胞を蛍光観察した。染色処理では、タイトジャンクションマーカーであるＺＯ－１を免疫染色した。
図２２（ａ）は、２日間細胞培養した培養細胞モジュールの上面から（図３のＹ方向）撮影した蛍光写真であり、図２２（ｂ）は、５日間細胞培養した培養細胞モジュールの上面から（図３のＹ方向）撮影した蛍光写真である。これらの写真において、白い部分が蛍光部分でありＺＯ－１である。
２日間細胞培養した培養細胞モジュールでは、ＺＯ－１はほとんど観察されなかったが、５日間細胞培養した培養細胞モジュールでは、網目状のＺＯ－１が観察された。従って、５日間細胞培養した培養細胞モジュールでは、内皮細胞がタイトジャンクションにより結合していることが確認された。
バリア機能評価実験１
内皮細胞のバリア機能を評価する指標として用いられる経上皮電気抵抗（ＴＥＥＲ）の計測を行った。
「細胞培養・観察実験」と同様の方法で培養細胞モジュール中の内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトを５日間培養した。ＴＥＥＲ計測用の容器にこの培養細胞モジュールをはめ込み、ＴＥＥＲを計測した。ＴＥＥＲ計測用の容器は、シリコーンゴム（ＰＤＭＳ）製であり、培養細胞モジュールの幅と同じ幅の流路を有している。また、この容器は、前記流路の長さ方向において培養細胞モジュールの両側の流路にそれぞれ電極を挿入できるように形成されている。図２３（ａ）（ｂ）は、培養細胞モジュールをはめ込んだＴＥＥＲ計測用容器の写真である。
計測されたＴＥＥＲは、約４７０Ω・ｃｍ2であった。このため、培養した内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトで形成された血液脳関門（ＢＢＢ）モデルによりイオンの透過が制限されていることが確認され、このＢＢＢモデルが優れたバリア機能を有することが確認された。なお、従来のトランスウェルを用いたＢＢＢモデルでは、ＴＥＥＲは約２００Ω・ｃｍ2である。
内皮細胞のバリア機能を評価する指標として用いられる経上皮電気抵抗（ＴＥＥＲ）の計測を行った。
「細胞培養・観察実験」と同様の方法で培養細胞モジュール中の内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトを５日間培養した。ＴＥＥＲ計測用の容器にこの培養細胞モジュールをはめ込み、ＴＥＥＲを計測した。ＴＥＥＲ計測用の容器は、シリコーンゴム（ＰＤＭＳ）製であり、培養細胞モジュールの幅と同じ幅の流路を有している。また、この容器は、前記流路の長さ方向において培養細胞モジュールの両側の流路にそれぞれ電極を挿入できるように形成されている。図２３（ａ）（ｂ）は、培養細胞モジュールをはめ込んだＴＥＥＲ計測用容器の写真である。
計測されたＴＥＥＲは、約４７０Ω・ｃｍ2であった。このため、培養した内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトで形成された血液脳関門（ＢＢＢ）モデルによりイオンの透過が制限されていることが確認され、このＢＢＢモデルが優れたバリア機能を有することが確認された。なお、従来のトランスウェルを用いたＢＢＢモデルでは、ＴＥＥＲは約２００Ω・ｃｍ2である。
バリア機能評価実験２
図６、図７に示したような神経細胞を有する培養細胞モジュールを作製した。
具体的には、一辺５ｍｍのポリカーボネート製の立方体の立体フレームを準備し、１．５％アガロースゲルを立体フレームの開口に流し込みゲル化させハイドロゲルからなる膜状の窓部を形成した。このようにして、立体フレームの５面にそれぞれ窓部を形成した後、ヒト脳由来の神経幹細胞から分化した神経細胞塊およびゲル化前の培養ゲルであるマトリゲル（登録商標）を立体フレームの立方体中に注入して培養ゲルをゲル化させた。そして、立体フレームの残りの１面にハイドロゲルからなる窓部を形成することにより、神経細胞を有する培養細胞モジュールを作製した。この培養細胞モジュールを培養液に浸し２日間神経細胞を培養した。
図６、図７に示したような神経細胞を有する培養細胞モジュールを作製した。
具体的には、一辺５ｍｍのポリカーボネート製の立方体の立体フレームを準備し、１．５％アガロースゲルを立体フレームの開口に流し込みゲル化させハイドロゲルからなる膜状の窓部を形成した。このようにして、立体フレームの５面にそれぞれ窓部を形成した後、ヒト脳由来の神経幹細胞から分化した神経細胞塊およびゲル化前の培養ゲルであるマトリゲル（登録商標）を立体フレームの立方体中に注入して培養ゲルをゲル化させた。そして、立体フレームの残りの１面にハイドロゲルからなる窓部を形成することにより、神経細胞を有する培養細胞モジュールを作製した。この培養細胞モジュールを培養液に浸し２日間神経細胞を培養した。
「細胞培養・観察実験」と同様の方法で培養細胞モジュール中の内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトを５日間培養し、ＢＢＢモデルを有する培養細胞モジュールを作製した。
ＢＢＢモデルのバリア機能を評価する実験を行った。具体的には、「流体デバイスの作製実験」で作製した流体デバイスの第１収容部にＢＢＢモデルを有する培養細胞モジュールをセットし、第２収容部に培養した神経細胞を有する培養細胞モジュールをセットした。流体デバイスは顕微鏡下に設置可能で細胞培養しながら観察が可能な小型インキュベータ内に設置した。その後、第１流路に蛍光色素溶液（２００μＭのLucifer Yellow）を流し、第２流路に神経細胞専用培地を流した。蛍光色素溶液及び培地を５分間（３００秒）流した後、流体デバイス越しに培養細胞モジュールの内部の蛍光画像及び位相差画像を撮影した。
第１流路はＢＢＢの外側の血管を模した流路であり、第２流路はＢＢＢの内部の脳を模した流路である。
ＢＢＢモデルのバリア機能を評価する実験を行った。具体的には、「流体デバイスの作製実験」で作製した流体デバイスの第１収容部にＢＢＢモデルを有する培養細胞モジュールをセットし、第２収容部に培養した神経細胞を有する培養細胞モジュールをセットした。流体デバイスは顕微鏡下に設置可能で細胞培養しながら観察が可能な小型インキュベータ内に設置した。その後、第１流路に蛍光色素溶液（２００μＭのLucifer Yellow）を流し、第２流路に神経細胞専用培地を流した。蛍光色素溶液及び培地を５分間（３００秒）流した後、流体デバイス越しに培養細胞モジュールの内部の蛍光画像及び位相差画像を撮影した。
第１流路はＢＢＢの外側の血管を模した流路であり、第２流路はＢＢＢの内部の脳を模した流路である。
また、コントロール実験も行った。具体的には、具体的には、一辺３ｍｍのポリカーボネート製の立方体の立体フレームを準備し、１．５％アガロースゲルを立体フレームの開口に流し込みゲル化させハイドロゲルからなる膜状の窓部を形成した。立体フレームの側面４面には、液状ＰＤＭＳを立体フレームの開口に流し込みＰＤＭＳを硬化させることによりシリコーンゴム製の窓部を形成した。そして、アガロースゲルを立体フレームの立方体中に注入してアガロースゲルをゲル化させた。このようにして作製したモジュール（コントロールモジュール）を、「流体デバイスの作製実験」で作製した流体デバイスの第１収容部にセットし（シリコーンゴム製の窓部が第３流路の流路壁側に位置する）、第２収容部に培養した神経細胞を有する培養細胞モジュールをセットした。流体デバイスは顕微鏡下に設置可能で細胞培養しながら観察が可能な小型インキュベータ内に設置した。その後、第１流路に蛍光色素溶液（２００μＭのLucifer Yellow）を流し、第２流路に神経細胞専用培地を流した。蛍光色素溶液及び培地を５分間（３００秒）流した後、流体デバイス越しに培養細胞モジュールの内部の蛍光画像及び位相差画像を撮影した。なお、コントロール実験では、ＢＢＢモデルのバリア機能を評価する実験と同じ露光量で培養細胞モジュールの内部を撮影している。
図２４（ａ）（ｂ）は、コントロール実験で用いた神経細胞を有する培養細胞モジュールの内部の蛍光画像（左）及び蛍光画像と位相差画像を重ね合わせた画像（右）である。また、図２４（ａ）は、流体デバイスにセットする前の培養細胞モジュールの内部の画像であり、図２４（ｂ）は、蛍光色素溶液及び培地を５分間（３００秒）流した後の培養細胞モジュールの内部の画像である。図２４（ｂ）の左側の写真の白い部分が蛍光部分であり、蛍光色素を示している。図２６は、図２４（ｂ）の左側の写真の破線ｘ－ｘ’における相対輝度値と、図２５（ｂ）の左側の写真の破線ｘ－ｘ’における相対輝度値とを示したグラフである。図２６では、相対輝度値の差がLucifer Yellowの濃度差に相当する。
図２４に示した写真及び図２６のグラフから、コントロール実験では、第１流路に流した蛍光色素溶液に含まれる蛍光色素がコントロールモジュールを通過し、第２収容部の培養細胞モジュール内の神経細胞にまで多量に到達していることが確認された。
図２４に示した写真及び図２６のグラフから、コントロール実験では、第１流路に流した蛍光色素溶液に含まれる蛍光色素がコントロールモジュールを通過し、第２収容部の培養細胞モジュール内の神経細胞にまで多量に到達していることが確認された。
図２５（ａ）（ｂ）は、ＢＢＢモデルのバリア機能を評価する実験で用いた神経細胞を有する培養細胞モジュールの内部の蛍光画像（左）及び蛍光画像と位相差画像を重ね合わせた画像（右）である。また、図２５（ａ）は、流体デバイスにセットする前の培養細胞モジュールの内部の画像であり、図２５（ｂ）は、蛍光色素溶液及び培地を５分間（３００秒）流した後の培養細胞モジュールの内部の画像である。神経細胞を有する培養細胞モジュールにまで蛍光色素が到達していると、蛍光画像に白い部分が現れる。
図２５（ａ）と図２５（ｂ）を比較すると、図２５（ｂ）の画像が図２５（ａ）の画像よりも極わずかに白くなっていることが確認された。また、図２６に示したグラフのように、相対輝度値は約０．１であった。このため、第１流路から第２収容部の培養細胞モジュールへ少量の蛍光色素が流入しているが、コントロール実験と比べると流入量は大幅に少なかった。従って、ＢＢＢモデルのバリア機能により、第１流路から第２収容部の培養細胞モジュールへの蛍光色素の流入を抑えることができることが確認された。さらに、培養細胞モジュール内で構築したＢＢＢモデルが血流に存在する物質の脳内移行を大幅に制限する生体内のＢＢＢと同様の機能を果たしていることが確認された。
図２５（ａ）と図２５（ｂ）を比較すると、図２５（ｂ）の画像が図２５（ａ）の画像よりも極わずかに白くなっていることが確認された。また、図２６に示したグラフのように、相対輝度値は約０．１であった。このため、第１流路から第２収容部の培養細胞モジュールへ少量の蛍光色素が流入しているが、コントロール実験と比べると流入量は大幅に少なかった。従って、ＢＢＢモデルのバリア機能により、第１流路から第２収容部の培養細胞モジュールへの蛍光色素の流入を抑えることができることが確認された。さらに、培養細胞モジュール内で構築したＢＢＢモデルが血流に存在する物質の脳内移行を大幅に制限する生体内のＢＢＢと同様の機能を果たしていることが確認された。
２：基材 ３：蓋部材 ４：第１流路 ５、５ａ、５ｂ：第２流路 ６、６ａ、６ｂ：第３流路 ７、７ａ、７ｂ：第１収容部 ８、８ａ、８ｂ：第２収容部 ９：第３収容部 １０：第４収容部 １１、１１ａ、１１ｂ：第１培養細胞モジュール １２、１２ａ、１２ｂ：第２培養細胞モジュール １３：第３培養細胞モジュール １５：液性因子検出用モジュール １６：第１細胞 １７：第２細胞 １８：第３細胞 ２１：第１培養ゲル ２２：第２培養ゲル ２３：第３培養ゲル ２５：立体フレーム ２６ａ、２６ｂ：窓部 ３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ：注入口 ３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ：排出口 ３５：脳血管内皮細胞 ３６：周皮細胞 ３７：アストロサイト ３８：神経細胞 ３９：免疫細胞 ４０：腸管上皮細胞 ４１：肝細胞 ４２：腎細胞 ４４：抗体含有ビーズ ５０：流体デバイス
Claims (14)
- 基材と、蓋部材とを備え、
前記基材及び前記蓋部材は、前記基材と前記蓋部材とを接着することにより前記基材と前記蓋部材との間に第１流路と、第２流路と、第１流路と第２流路とを連通する第３流路とが形成されるように設けられ、
第３流路は、第１培養細胞モジュールを着脱可能に収容するための第１収容部を有し、
第２流路は、第２培養細胞モジュールを着脱可能に収容するための第２収容部を有し、
第１培養細胞モジュールは、バリア機能を有する第１細胞及び第１培養ゲルを収容し、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の第１窓部を有し、
第２培養細胞モジュールは、第２細胞及び第２培養ゲルを収容し、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の第２窓部を有し、
第１収容部は、第１培養細胞モジュールが第３流路を塞ぐように設けられたことを特徴とする流体デバイス。 - 第１培養細胞モジュールを備え、
第１培養細胞モジュールは、立体フレームを含み、
第１窓部は、前記立体フレームで囲まれた少なくとも１つの第１開口を塞ぐように設けられた請求項１に記載の流体デバイス。 - 第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織は、前記立体フレームで囲まれた第２開口を塞ぐように設けられ、かつ、前記立体フレームに密着し、
第１培養細胞モジュールは、第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織が第１流路側となるように第１収容部に収容された請求項２に記載の流体デバイス。 - 第１収容部は、第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織が第１流路の流れにさらされるように設けられた請求項３に記載の流体デバイス。
- 第１細胞又は第１細胞を含む細胞組織は、フィルタリング機能を有する請求項３又は４に記載の流体デバイス。
- 第１培養細胞モジュールは、透光性樹脂からなる第３窓部を有し、
第３窓部は、前記立体フレームで囲まれた少なくとも１つの第３開口を塞ぐように設けられ、
第１培養細胞モジュールは、第３窓部が第３流路の流路壁側となるように第１収容部に収容された請求項２～５のいずれか１つに記載の流体デバイス。 - 第１細胞は、血管内皮細胞、腸管上皮細胞及び表皮細胞のうちいずれか１つである請求項１～６のいずれか１つに記載の流体デバイス。
- 第１培養細胞モジュールは、血管内皮細胞、周皮細胞及びアストロサイトを含む血液脳関門モデルを含む１～７のいずれか１つに記載の流体デバイス。
- 前記ハイドロゲルは、アガロースゲル、ポリアクリルアミドゲル、アルギン酸ナトリウム、コラーゲンゲルのうち少なくとも１つを含み、
前記多孔質体は、多孔質材料シート、メッシュ、エッチングシート、不織布、織布のうち少なくとも１つを含む請求項１～８のいずれか１つに記載の流体デバイス。 - 第１収容部は、第３流路の幅と第１培養細胞モジュールの幅とが実質的に同じとなるように設けられた請求項１～９のいずれか１つに記載の流体デバイス。
- 第１収容部は、第１培養細胞モジュールが第１流路に隣接して配置されるように設けられた請求項１～１０のいずれか１つに記載の流体デバイス。
- 第２収容部は、第２培養細胞モジュールが第２流路と第３流路の合流部に配置されるように設けられた請求項１～１１のいずれか１つに記載の流体デバイス。
- 第２流路は、第３培養細胞モジュールを着脱可能に収容するための第３収容部を有し、
第３培養細胞モジュールは、第３細胞及び第３培養ゲルを収容し、かつ、ハイドロゲル又は多孔質体からなる透光性の第４窓部を有する請求項１～１２のいずれか１つに記載の流体デバイス。 - 第２流路は、液性因子検出用モジュールを着脱可能に収容するための第４収容部を有する請求項１～１３のいずれか１つに記載の流体デバイス。
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