JP7469795B2 - 細胞培養装置 - Google Patents

Description

本発明は、細胞培養装置に関する。

近年、創薬分野では、動物実験、臨床試験などの代替法として、マイクロ流体チップを用いて臓器由来細胞を培養してインビトロで臓器モデルを構築する試みが世界的に進められている。
一般的に、インビトロ臓器モデルは、Organ-on-a-chip、生体模倣システムあるいはMicrophysiological Systems（以下、ＭＰＳ）と呼ばれる。ＭＰＳの核技術として、マイクロ流体チップがある。マイクロ流体チップは、単独では利用することができない。すなわち、マイクロ流体チップを用いて細胞培養したり、培地を送液したりするためには、周辺機器として、ポンプ、培地タンク、電源、制御装置などが必要である。

マイクロ流体チップと周辺機器とはチューブで接続されることが多い。そのため、周辺機器の取り回しは煩雑であり、マイクロ流体チップの汎用性、利便性が損なわれていた。そこで、マイクロ流体チップと周辺機器(ポンプ等)とを集積化した装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

国際公開２０１７／０６１６１９号

しかしながら、前記装置は、患者から採取された体液や血液などの液体や、採取された体液や血液を所定の前処理を施して得られる検体を使用するものであり、細胞を培養する機能を備えていなかった。そのため、長期間の細胞培養を行いながら、生きた細胞の機能を解析することには対応できなかった。

前記装置では、接続流路としてチューブを使わずに、基板流路と検体処理チップを用いて流路を構築することで前記装置の流路構造を形成し、容易な検体処理を実現している。しかし、前記装置は、複数の流路基板を組み合わせて流路を形成しているため、作製した流路基板ごとに大きさの誤差が生じたり、流路の位置がズレたりすると、流路基板を組み合わせた際に、流路が形成されない可能性が生じてしまう。

本発明の一態様は、コンパクトな生体模倣システムを容易に構築でき、長期間の細胞培養を行いながら、簡易に生きた細胞の様子の観察や、細胞の機能等の解析に対応できる細胞培養装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、液を流す灌流流路が形成された流路デバイスと、細胞が培養される細胞培養部、前記灌流流路から前記液を前記細胞培養部に導入する導入部、および、前記細胞培養部を経た前記液を前記灌流流路に導く導出部を備えた培養チップと、前記液を前記灌流流路に流すポンプと、を備え、前記流路デバイスは、前記液が貯留される液貯留部と、前記培養チップを保持するチップ保持部とを有し、前記灌流流路は、前記液貯留部から前記液を導入する流路であって、前記導入部に接続される供給流路と、前記導出部に接続され前記ポンプに前記液を導出する導出流路と、前記ポンプからの前記液を前記液貯留部に返送する返送流路と、を有するループ状に形成されている、細胞培養装置を提供する。

前記細胞培養装置は、前記流路デバイスに、前記培養チップの前記細胞培養部の全体もしくは一部を観察可能とする窓部が形成されていてもよい。

前記細胞培養装置は、前記ポンプを駆動するための電力を供給する電源をさらに備えていてもよい。

前記細胞培養装置は、前記ポンプにおける前記液の流量を制御する制御部をさらに備えていてもよい。

前記流路デバイスは、前記ポンプを保持するポンプ保持部をさらに備えていてもよい。

前記流路デバイスは、前記電源を保持する電源保持部をさらに備えていてもよい。

前記培養チップは、マグネットを備え、前記マグネットの磁力により前記チップ保持部に保持される構成としてもよい。

前記流路デバイスは、前記灌流流路が形成されたデバイス主部と、前記デバイス主部を支持するベース部とを備え、前記ベース部は、前記デバイス主部との間に前記培養チップを挟み込んで固定する構成であってよい。

前記液貯留部は、前記デバイス主部と前記ベース部のいずれか一方または両方に形成されていてもよい。

前記細胞培養装置は、前記流路デバイスに、前記導入部と接続される前記供給流路の接続部、および、前記導出部と接続される前記導出流路の接続部において前記流路デバイスの外面から突出する接続筒部が形成され、前記接続筒部は、前記導入部および前記導出部に挿入されてもよい。

本発明の一態様によれば、コンパクトな生体模倣システムを容易に構築でき、長期間の細胞培養を行いながら、簡易に生きた細胞の様子や、細胞の機能等を解析することに対応できる細胞培養装置を提供することができる。

第１実施形態の細胞培養装置の斜視図である。 第１実施形態の細胞培養装置の分解斜視図である。 第１実施形態の細胞培養装置のデバイス主部の平面図である。 第１実施形態の細胞培養装置の流路を示す模式図である。 第１実施形態の細胞培養装置の培養チップの平面図である。 第１実施形態の細胞培養装置の培養チップの内部構造を示す断面図である。 第１実施形態の細胞培養装置の培養チップの使用例を示す説明図であり、（ａ）多孔膜の上面で灌流により細胞培養するイメージ図、（ｂ）多孔膜の上面と下面の両方で灌流により細胞培養するイメージ図である。 第２実施形態の細胞培養装置の斜視図である。 第２実施形態の細胞培養装置の分解斜視図である。 第２実施形態の細胞培養装置の流路を示す模式図である。 培養チップの導入部と供給流路との接続部のイメージ図である。 （ａ）実施例における細胞の写真である。（ｂ）比較例における細胞の写真である。

［細胞培養装置］（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態の細胞培養装置１００の斜視図である。図２は、細胞培養装置１００の分解斜視図である。図３は、デバイス主部４の平面図である。図４は、細胞培養装置１００の流路を示す模式図である。

以下、ＸＹＺ直交座標系を用いて各構成の位置関係を説明することがある。Ｘ方向は、ベース部３およびデバイス主部４の長手方向である。＋Ｘ方向は右方である。－Ｘ方向は左方である。Ｙ方向は、Ｘ方向と直交する前後方向である。＋Ｙ方向は後方である。－Ｙ方向は前方である。Ｚ方向は、ベース部３およびデバイス主部４の厚さ方向であって、Ｘ方向およびＹ方向に直交する方向である。＋Ｚ方向は上方である。－Ｚ方向は下方である。Ｚ方向は上下方向、または高さ方向ともいう。Ｚ方向（上下方向）から見ることを平面視という。

図１および図２に示すように、細胞培養装置１００は、細胞培養ユニット１０と、ポンプ２０，２０と、電源３０と、を備える。
細胞培養ユニット１０は、流路デバイス１と、培養チップ２，２（２Ａ，２Ｂ）とを備える。
なお、ここでは、２つの培養チップ２を備える細胞培養ユニット１０を例示するが、細胞培養ユニットが備える培養チップの数は制限されない。細胞培養ユニットは、１つ以上（すなわち、１つ、または２以上の任意の数）の培養チップを備えている。

流路デバイス１は、ベース部３と、デバイス主部４（流路デバイス主部）とを備える。ベース部３はデバイス主部４を支持する。
図２に示すように、ベース部３は、主板部６と、突出部７と、チップ収容部１２，１２とを備える。ベース部３は、培養チップ２Ａ、２Ｂをデバイス主部４との間に固定してもよい。培養チップ２Ａ、２Ｂをベース部３とデバイス主部４との間に固定する構造は特に限定されない。培養チップ２Ａ、２Ｂを固定するには、例えば、培養チップ２Ａ、２Ｂをベース部３とデバイス主部４との間に挟みこんだ状態でベース部３とデバイス主部４とをネジ式固定具（例えば、ボルト）で固定する構造を採用できる。

主板部６は、平面視において矩形状の板体である。主板部６には、一対のポンプ保持部１１，１１と、一対のチップ収容部１２，１２と、電源保持部１３とが形成されている。

ポンプ保持部１１は、主板部６の主面６ａ（上面）に開口して形成された凹部である。ポンプ保持部１１，１１は、主板部６の後縁６ｄに近い位置に形成されている。ポンプ保持部１１は、例えば、平面視において矩形状（例えば、長さ方向がＸ方向に沿う長方形状）とされている。ポンプ保持部１１，１１は、直方体状の内部空間（収容空間）を有する。ポンプ保持部１１の形状および寸法は、ポンプ保持部１１に収容されるポンプ２０に合わせて設計される。２つのポンプ保持部１１，１１は、Ｘ方向に並んで形成されている。

なお、ポンプ保持部１１は、ポンプ２０を保持できればよく、形状は特に限定されない。ポンプ保持部１１は、使用するポンプ２０の形状に合わせて形成してよい。ポンプ保持部１１の数は特に限定されない。ポンプ保持部１１の数は、灌流流路４２に液を流すためのポンプと同数以上あればよい。

２つのポンプ保持部１１，１１のうち－Ｘ方向側のポンプ保持部１１を第１ポンプ保持部１１Ａという。２つのポンプ保持部１１，１１のうち＋Ｘ方向側のポンプ保持部１１を第２ポンプ保持部１１Ｂという。

チップ収容部１２，１２は、主板部６の主面６ａ（上面）に開口する孔部である。チップ収容部１２，１２は、主板部６を厚さ方向に貫通して形成されている。チップ収容部１２，１２が主板部６の厚さ方向に貫通して形成されているため、培養チップ２Ａ，２Ｂの細胞培養部（例えば、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す多孔膜５３）を下方から観察することができる。また、培養チップ２Ａ，２Ｂが露出するため、チップの材料がガス透過性を有する場合には、細胞培養部への酸素の供給や二酸化炭素の排出も期待できる。なお、チップ収容部１２，１２は、主板部６を厚さ方向に貫通しない凹部であってもよい。

チップ収容部１２，１２は、ポンプ保持部１１，１１に比べて前方（－Ｙ方向）寄りに位置する。チップ収容部１２，１２は、例えば、平面視において矩形状とされている。チップ収容部１２，１２は、直方体状の内部空間（収容空間）を有する。チップ収容部１２，１２の内側面には、矩形枠状の移動規制凸部１２ａ，１２ａが形成されている。移動規制凸部１２ａは、チップ収容部１２，１２の内側面から内方に突出している。移動規制凸部１２ａ，１２ａは、培養チップ２，２の下方移動を規制できる。チップ収容部１２，１２の形状および寸法は、チップ収容部１２，１２に収容される培養チップ２に合わせて設計される。チップ収容部１２，１２は、Ｘ方向に並んで形成されている。

２つのチップ収容部１２，１２のうち－Ｘ方向側のチップ収容部１２を第１チップ収容部１２Ａという。２つのチップ収容部１２，１２のうち＋Ｘ方向側のチップ収容部１２を第２チップ収容部１２Ｂという。

電源保持部１３は、主板部６の主面６ａ（上面）に開口する孔部である。電源保持部１３は、主板部６を厚さ方向に貫通して形成されている。電源保持部１３は、＋Ｘ方向の側縁６ｃに近い位置に形成されている。電源保持部１３は、例えば、平面視において、矩形状（例えば、長さ方向がＹ方向に沿う長方形状）とされている。電源保持部１３の形状および寸法は、電源保持部１３に収容される電源３０の突出部分３０ａに合わせて設計される。

突出部７は、主板部６の主面６ａ（上面）から上方に突出して形成されている。突出部７は、平面視において、主板部６の－Ｘ方向の側縁６ｃを含む位置に形成されている。突出部７は、平面視において、矩形状（例えば、長さ方向がＹ方向に沿う長方形状）とされている。突出部７は、主板部６の主面６ａに、主板部６の前縁６ｂから後縁６ｄにかけてＹ方向に延在している。突出部７の、主面６ａからの突出高さはＹ方向の全長にわたって一定である。

突出部７の主面７ａ（上面）には、液貯留部１４，１４が形成されている。液貯留部１４，１４は、突出部７の主面７ａ（上面）に開口して形成された凹部である。液貯留部１４は、例えば、平面視において矩形状（例えば、長さ方向がＹ方向に沿う長方形状）とされている。液貯留部１４，１４は、直方体状の内部空間（貯留空間）を有する。２つの液貯留部１４，１４は、Ｙ方向に並んで形成されている。２つの液貯留部１４のうち－Ｙ方向側の液貯留部１４を第１液貯留部１４Ａという。２つの液貯留部１４のうち＋Ｙ方向側の液貯留部１４を第２液貯留部１４Ｂという。液貯留部１４の容量は、例えば、５０μＬ～５ｍＬである。液貯留部１４の開口に相当する位置には、蓋部２５が設けられる。

液貯留部１４は、上部開口を有するため、開放系の貯留部である。そのため、ユーザーが液貯留部１４に対して上部開口を通して細胞播種、培地交換などの操作を容易に行うことができる。液貯留部１４は、開放系の貯留部であるため、気密維持などのための操作が不要であり、細胞培養装置１００のセットアップが容易である。

細胞培養装置１００では、ベース部３に液貯留部１４が形成されているが、液貯留部はデバイス主部に形成されていてもよい。液貯留部はベース部とデバイス主部の両方に形成されていてもよい。

ベース部３は、特に大きさに限定はなく、例えば、ＳＢＳ規格に適合する。また、ベース部３の形状も特に限定されない。なお、ベース部３が備えるチップ収容部１２、１２と、ポンプ保持部１１，１１と、電源保持部１３と、突出部７と、液貯留部１４，１４との配置は、特に限定されず、任意の位置に配置してよい。また、ベース部３は、チップ収容部１２，１２を備えていればよい。ポンプ保持部１１，１１と、電源保持部１３と、突出部７と、液貯留部１４，１４とは、ベース部３ではなくデバイス主部４に形成されていてもよい。

図２および図３に示すように、デバイス主部４は、平面視において概略、矩形状とされたブロック体である。デバイス主部４は、ベース部３の上に重ねられて設置される。デバイス主部４は、第２主面４ｂ（下面）がベース部３に対向する。
デバイス主部４の第２主面４ｂ（下面）には、培養チップ２Ａ、２Ｂを保持するチップ保持部５，５が形成されている。第２主面４ｂ（下面）は、例えば、第２主面４ｂ（下面）の一部領域である。

培養チップ２Ａ、２Ｂは、マグネット（図示略。例えばネオジム磁石、フェライト磁石など）を備えていてもよい。この場合、チップ保持部５，５には磁性体で構成される被吸着部が設けられる。培養チップ２Ａ、２Ｂは、マグネットの磁力を利用してチップ保持部５，５に固定することができる。すなわち、培養チップ２Ａ、２Ｂは、マグネットを被吸着部に吸着させることによってチップ保持部５，５に固定することができる。なお、培養チップに被吸着部を設け、チップ保持部にマグネットを設けてもよい。
培養チップ２Ａ、２Ｂをチップ保持部５，５に固定する構造は特に限定されない。培養チップ２Ａ、２Ｂは、ネジ式固定具（例えば、ボルト）でチップ保持部５，５に固定してもよい。

図３に示すように、デバイス主部４の後縁には、切欠き部１６が形成されている。切欠き部１６は、平面視において、デバイス主部４のＸ方向の中間位置から＋Ｘ方向の側縁に至る。切欠き部１６は、主板部６の主面６ａ（図２参照）のうちポンプ保持部１１，１１（図２参照）を含む矩形状の領域（例えば、長さ方向がＸ方向に沿う長方形状の領域）を露出させる。なお、切欠き部１６の位置は、ベース部３のポンプ保持部１１，１１の形成位置に合わせて、任意に変更できる。

切欠き部１６の端面１６ａには、チューブ接続用の第１導入接続部２１Ａ１、第１導出接続部２１Ａ２および第２導入接続部２１Ｂ１が形成されている。切欠き部１６の側面１６ｂには、チューブ接続用の第２導出接続部２１Ｂ２が形成されている。なお、チューブ接続用の第１導入接続部２１Ａ１、第１導出接続部２１Ａ２および第２導入接続部２１Ｂ１、第２導出接続部２１Ｂ２の位置は、ベース部３の突出部７と、液貯留部１４，１４の位置に合わせて、任意に変更できる。

図２に示すように、デバイス主部４の第２主面４ｂ（下面）のうち－Ｘ方向の側縁を含む領域には、突出部７に対応する形状の凹部１７が形成されている。凹部１７は、Ｙ方向に沿って形成されている。凹部１７の高低差は、突出部７の高さとほぼ同じである。デバイス主部４のうち凹部１７が形成された領域は、突出部７の主面７ａ（上面）を覆う。

凹部１７が形成された部分には、液貯留部１４に対して液を出し入れするための導入管路（図示略）および導出管路（図示略）が形成されている。詳しくは、第１液貯留部１４Ａにおいては、導入部２２Ａ１に第１導入管路が設けられ、導出部２２Ａ２に第１導出管路が設けられる。第２液貯留部１４Ｂにおいては、導入部２２Ｂ１に第２導入管路が設けられ、導出部２２Ｂ２に第２導出管路が設けられる。導入管路および導出管路は、デバイス主部４の表面から液貯留部１４Ａ，１４Ｂ内に突出して形成されている。導出管路と導入管路の長さは同程度であってもよいが、導出管路が導入管路より長いことが好ましい。導入管路は、液貯留部１４Ａ，１４Ｂ内の液面に達していないことが望ましい。
なお、凹部１７の位置は、ベース部３の突出部７と、液貯留部１４，１４の位置に合わせて、任意に変更できる。

デバイス主部４の＋Ｘ方向の端は、主板部６の＋Ｘ方向の側縁６ｃに達していない。そのため、主板部６の主面６ａのうち電源保持部１３を含む領域は露出する（図１参照）。なお、ベース部３が電源保持部１３を有しない場合は、デバイス主部４の＋Ｘ方向の端は、主板部６の＋Ｘ方向の側縁６ｃに達してもよい。

デバイス主部４の第１主面４ａ（上面）には、培養チップ２，２の中央領域に重なる位置に、それぞれ凹部１８，１８が形成されている。凹部１８，１８の底部には、それぞれ窓部１９，１９が形成されている。窓部１９は、デバイス主部４を厚さ方向に貫通する孔部である。窓部１９は、培養チップ２が備える細胞培養部（例えば、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す多孔膜５３）の全体もしくは一部を観察可能とする。また、培養チップ２が露出するため、チップの材料がガス透過性を有する場合、ガス透過による細胞培養部への酸素の供給や二酸化炭素の排出も期待できる。

図４では、理解を容易にするために、デバイス主部４の流路を回路図として記載している。
図４に示すように、デバイス主部４は、灌流流路４２を構築するために、デバイス主部４の内部に、第１返送流路３１Ａと、第１供給流路３２Ａと、第１導出流路３３Ａと、第２返送流路３１Ｂと、第２供給流路３２Ｂと、第２導出流路３３Ｂを有している。
なお、灌流流路を構築するための流路は、使用する培養チップの細胞培養部の数に合わせて増設してもよい。灌流流路の数は特に制限されない。灌流流路の数は、２～１２、例えば２～８とすることができる。

図４に示すように、第１ポンプ２０Ａの吐出部と、第１導入接続部２１Ａ１とは、送液可能な接続用チューブ４１Ａ１で接続されている。第１導入接続部２１Ａ１と、第１液貯留部１４Ａの導入部２２Ａ１との間には、第１返送流路３１Ａが形成されている。第１液貯留部１４Ａの導出部２２Ａ２と、第１培養チップ２Ａの導入部２３Ａ１との間には、第１供給流路３２Ａが形成されている。第１培養チップ２Ａの導出部２３Ａ２と、第１導出接続部２１Ａ２との間には、第１導出流路３３Ａが形成されている。第１導出接続部２１Ａ２と、第１ポンプ２０Ａの吸引部とは、送液可能な接続用チューブ４１Ａ２で接続されている。

第１供給流路３２Ａと、第１導出流路３３Ａと、接続用チューブ４１Ａ２内の流路と、接続用チューブ４１Ａ１内の流路と、第１返送流路３１Ａとは、ループ状の灌流流路４２（第１灌流流路４２Ａ）を構成する。第１灌流流路４２Ａは、第１液貯留部１４Ａ内の液を第１培養チップ２Ａに導き、第１培養チップ２Ａから導出された液を第１液貯留部１４Ａに返送する。

第２ポンプ２０Ｂの吐出部と、第２導入接続部２１Ｂ１とは、送液可能な接続用チューブ４１Ｂ１で接続されている。第２導入接続部２１Ｂ１と、第２液貯留部１４Ｂの導入部２２Ｂ１との間には、第２返送流路３１Ｂが形成されている。
第２液貯留部１４Ｂの導出部２２Ｂ２と、第２培養チップ２Ｂの導入部２３Ｂ１との間には、第２供給流路３２Ｂが形成されている。第２培養チップ２Ｂの導出部２３Ｂ２と、第２導出接続部２１Ｂ２との間には、第２導出流路３３Ｂが形成されている。第２導出接続部２１Ｂ２と、第２ポンプ２０Ｂの吸引部とは、送液可能な接続用チューブ４１Ｂ２で接続されている。

第２供給流路３２Ｂと、第２導出流路３３Ｂと、接続用チューブ４１Ｂ２内の流路と、接続用チューブ４１Ｂ１内の流路と、第２返送流路３１Ｂとは、ループ状の灌流流路４２（第２灌流流路４２Ｂ）を構成する。第２灌流流路４２Ｂは、第２液貯留部１４Ｂ内の液を第２培養チップ２Ｂに導き、第２培養チップ２Ｂから導出された液を第２液貯留部１４Ｂに返送する。

培養チップ２Ａ，２Ｂとチップ保持部５，５との間にはシリコーンシートを設置することができる。シリコーンシートを設置することによって、第１培養チップ２Ａにおいては、導入部２３Ａ１と第１供給流路３２Ａとの接続部、および導出部２３Ａ２と第１導出流路３３Ａとの接続部における液漏れ防止を図ることができる。第２培養チップ２Ｂにおいては、導入部２３Ｂ１と第２供給流路３２Ｂとの接続部、および導出部２３Ｂ２と第２導出流路３３Ｂとの接続部における液漏れ防止を図ることができる。
なお、液が漏れないようにするための構造は特に限定されず、Ｏリング等を用いてもよい。Ｏリング等は、培養チップ２の導入部と供給流路との接続部に設置できる。

図１１は、培養チップの導入部と供給流路との接続部のイメージ図である。
図１１に示すように、デバイス主部４には、第１培養チップ２Ａの導入部２３Ａ１と第１供給流路３２Ａとの接続部に、接続筒部３４が形成されている。接続筒部３４は、デバイス主部４の外面から突出する筒状の突出部である。接続筒部３４の内部空間は第１供給流路３２Ａと連通する流路である。接続筒部３４の外周面には、先端に向かって徐々に外径が小さくなるテーパ部３４ａが形成されていることが好ましい。接続筒部３４は、第１培養チップ２Ａの導入部２３Ａ１に挿入される。テーパ部３４ａは、導入部２３Ａ１の開口周縁に当接する。テーパ部３４ａの最小径φＬ１と、テーパ部３４ａの最大径φＬ２と、導入部２３Ａ１の孔径φＬ３とは、「φＬ１＜φＬ３＜φＬ２」を満たすことが好ましい。これにより、液漏れ防止効果を高めることができる。
接続筒部３４の突出高さ（デバイス主部４の外面からの突出高さ）ｈ１は、導入部２３Ａ１の深さｈ２の半分以下である（すなわち、ｈ１≦ｈ２／２を満たす）と、灌流が阻害されにくくなる。ただし、突出高さｈ１は、ｈ１≦ｈ２となる範囲であれば、ｈ２の半分以下でなくてもよい。
第１培養チップ２Ａの導出部２３Ａ２と第１導出流路３３Ａとの接続部においても、図１１と同様の構成を採用できる。
第２培養チップ２Ｂの導入部２３Ｂ１と第２供給流路３２Ｂとの接続部においても、図１１と同様の構成を採用できる。
第２培養チップ２Ｂの導出部２３Ｂ２と第２導出流路３３Ｂとの接続部においても、図１１と同様の構成を採用できる。

デバイス主部４は、例えば、樹脂、ガラスなどで構成される。デバイス主部４を構成する樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂；ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂；シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などのポリオレフィン樹脂；ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）；ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのシリコーン樹脂などが挙げられる。

デバイス主部４は、例えば、３Ｄプリンタ等により作製することができる。３Ｄプリンタは、コンピュータで作成した３Ｄデータを設計図として、目的とする成形物の断面に即した形状を有する複数の層を積層していくことで立体物すなわち３Ｄ（三次元）構造物を作製する。なお、デバイス主部４の作製方法は特に限定されない。

図５は、培養チップ２の平面図である。図６は、培養チップ２の内部構造を示す断面図である。図７は、培養チップ２の使用例を示す説明図である。図７（ａ）は多孔膜の上面で灌流により細胞培養するイメージ図である。図７（ｂ）は多孔膜の上面と下面の両方で灌流により細胞培養するイメージ図である。
図５および図６に示すように、培養チップ２は、基体５０を有する。基体５０の内部には上流路５１と下流路５２とが形成されている。上流路５１と下流路５２とは多孔膜５３（細胞培養部）で隔てられている。

基体５０は、例えば、樹脂、ガラスなどで構成される。基体５０を構成する樹脂としては、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂；ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）；シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などのポリオレフィン樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂；ポリスチレン樹脂（ＰＳ）；ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのシリコーン樹脂などが挙げられる。

多孔膜５３は、例えば、高分子材料などで構成される。多孔膜５３を構成する高分子材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）；セルロース混合エステルを含むポリエステル樹脂（ＰＥ）；ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）；ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのシリコーン樹脂等；ポリブタジエンなどのゴム系材料等；コラーゲンやマトリゲルなどの細胞外マトリックス製の膜等が挙げられる。多孔膜５３は、細胞接着性材料（コラーゲン、マトリゲル、ラミニン、フィブロネクチン、ゼラチンなど）で表面コーティングされていてもよい。

多孔膜５３の孔径は、例えば、０．２μｍ～１０μｍである。多孔膜５３は、孔径が０．２μｍ以上であると物質透過を確保しやすく、孔径が１０μｍ以下であると細胞５４が通過しにくい。多孔膜５３の空隙率は、例えば０．１％～５０％である。多孔膜５３は、空隙率が０．１％以上であると物質透過を確保しやすい。

図７（ａ）に示すように、培養チップ２は、多孔膜５３の上面で細胞５４を培養することができる。
図７（ｂ）に示すように、培養チップ２は、多孔膜５３の両面で細胞を培養してもよい。すなわち、多孔膜５３の上面に細胞５４を付着させ、多孔膜５３の下面に細胞５５を付着させてもよい。培養チップ２は、上流路５１と下流路５２の一方または両方に液を流通させつつ、細胞５４，５５を培養することができる。細胞５４は、例えば、小腸・肺・腎臓・肝臓・膵臓などの臓器や組織の細胞である。細胞５５は、例えば、血管内皮細胞や神経系の細胞である。例えば、細胞５４が尿細管上皮細胞であり、細胞５５が血管内皮細胞であると、細胞５４，５５を生体内に近い環境下で培養でき、臓器モデルによる物質の吸収、透過、代謝などの機能評価を行うことができる。

なお、培養チップ２は、多孔膜５３の上面と下面の両面に細胞培養が可能で、上流路５１、下流路５２に液を灌流可能な構造をもつが、培養チップは、当該構造を有するものに限定されない。培養チップ２は、細胞培養ができ、液を灌流できれば、その構造は特に制限されない。また、培養チップ２では、細胞の静置培養を行ってもよいし、細胞の灌流培養を行ってもよい。培養チップ２では、上流路５１と下流路５２のうち一方で静置培養を行い、他方で灌流培養を行ってもよい。

ポンプ２０，２０は、それぞれポンプ保持部１１，１１に収容される。２つのポンプ２０，２０のうち一方である第１ポンプ２０Ａは、第１ポンプ保持部１１Ａに収容される。２つのポンプ２０，２０のうち他方である第２ポンプ２０Ｂは、第２ポンプ保持部１１Ｂに収容される。

ポンプ２０としては、例えば、チューブポンプ（ペリスタルティックポンプ）、ピエゾポンプなどを用いることが好ましい。チューブポンプは、例えば、ポンプロータのローラをチューブに押し当てた状態でポンプロータを回転駆動することによって液体を送液することができる。
ポンプ２０は、送液可能であれば特に限定されず、シリンジポンプ、空気圧ポンプ、ダイヤフラムポンプなどを用いてもよい。ポンプの数は特に制限されない。例えば、培養チップの細胞培養部が複数ある場合には、２つ以上のポンプを用いてもよい。

電源３０は、流路デバイス１に搭載される。電源３０の一部は、電源保持部１３に挿入される。これにより、電源３０は流路デバイス１に対して位置決めされる。電源３０は、ポンプ２０，２０を駆動するための電力をポンプ２０，２０に供給する。
細胞培養装置１００は、ポンプ２０，２０における液流量を制御する制御部４０を備えてもよい。制御部４０は、例えば、電源３０からポンプ２０，２０への供給電圧を調整することなどによってポンプ２０，２０の回転数を調整し、これにより、送液流量を制御する。制御部４０を用いることによって、培養試験の条件設定が容易となる。

電源３０は、例えば、電池（バッテリー）である。電池は、充電可能であってもよい。充電可能な電池を用いる場合、有線で電池を充電してもよいし、無線で電池を充電してもよい。
なお、細胞培養装置１００は電源３０を備えているが、細胞培養装置は電源を備えていなくてもよい。細胞培養装置が電源を備えていない場合には、外部電源からポンプ２０，２０に電力を供給する。

次に、細胞培養装置１００の使用方法の一例を説明する。
図４に示すように、ポンプ２０，２０を稼働させる。第１ポンプ２０Ａの稼働により、第１液貯留部１４Ａ内の液は第１供給流路３２Ａを通って第１培養チップ２Ａの上流路５１（図７（ａ）参照）を流れる。液は第１導出流路３３Ａおよび接続用チューブ４１Ａ２を通って第１ポンプ２０Ａに向かい、接続用チューブ４１Ａ１および第１返送流路３１Ａを通って第１液貯留部１４Ａに返送される。このように、第１ポンプ２０Ａにより、液は第１液貯留部１４Ａと第１培養チップ２Ａとの間で第１灌流流路４２Ａにより灌流する。

第２ポンプ２０Ｂの稼働により、第２液貯留部１４Ｂ内の液は第２供給流路３２Ｂを通って第２培養チップ２Ｂの上流路５１（図７（ａ）参照）を流れる。液は接続用チューブ４１Ｂ２および第２導出流路３３Ｂを通って第２ポンプ２０Ｂに向かい、接続用チューブ４１Ｂ１および第２返送流路３１Ｂを通って第２液貯留部１４Ｂに返送される。このように、第２ポンプ２０Ｂにより、液は第２液貯留部１４Ｂと第２培養チップ２Ｂとの間で第２灌流流路４２Ｂにより灌流する。

[本実施形態の細胞培養装置が奏する効果]
細胞培養装置１００は、液貯留部１４および灌流流路４２を有する流路デバイス１と、培養チップ２とを備える。そのため、液貯留部１４と培養チップ２との間で液（培地等）を灌流させつつ、培養チップ２にて細胞を培養する試験を行うことができる。よって、コンパクトな生体模倣システムを容易に構築できる。また、長時間にわたる細胞培養を行いながら、簡易に生きた細胞の様子や、細胞の機能等を解析することができる。
細胞培養装置１００は、ポンプ２０および液貯留部１４を備えているため、ポンプ、液貯留槽等を外部機器として接続した培養装置に比べて取り扱いが容易である。よって、培養試験のための操作を簡便化できる。

細胞培養装置１００は、流路デバイス１のデバイス主部４に窓部１９が形成されているため、窓部１９を通して培養チップ２内の細胞の状態を容易に確認できる。よって、培養試験の操作性や評価性を高めることができる。

細胞培養装置１００は、電源３０を備えているため、外部電源を用いる培養装置に比べて取り扱いが容易である。よって、培養試験のための操作を簡便化できる。

細胞培養装置１００は、ポンプ２０，２０における液流量を制御する制御部４０を備えてもよい。制御部４０を用いることによって、培養試験の条件設定が容易となる。

細胞培養装置１００は、ポンプ保持部１１が流路デバイス１に形成されているため、ポンプ２０を流路デバイス１に組み込んだシステムを構築することができる。そのため、ポンプおよび液貯留槽を外部機器として接続した培養装置に比べて取り扱いが容易である。よって、培養試験のための操作を簡便化できる。
細胞培養装置１００は、電源保持部１３を有するため、電源３０を流路デバイス１に組み込むことができる。そのため、装置の操作性を高めるとともに、装置の小型化を実現できる。

細胞培養装置１００の流路デバイス１は、ベース部３とデバイス主部４とを備える。そのため、培養チップ２Ａ、２Ｂをデバイス主部４とベース部３との間に挟みこんだ状態で確実に固定することができる。

細胞培養装置１００では、培養チップ２は複数設けられ、流路デバイス１には液貯留部１４および灌流流路４２がそれぞれ複数形成されている。そのため、複数の培養チップ２を用いた複数の培養試験を同時に行うことができる。よって、培養チップ２を用いた分析のハイスループット化を実現できる。

なお、説明を容易にするために、２つの培養チップ２を搭載し、培養チップ２の上流路５１を灌流流路４２に接続した例について説明したが、実施形態はこれに限定されない。細胞培養装置は、例えば、１つ以上（すなわち、１つ、または２以上の任意の数）の培養チップ２を搭載してもよい。また、流路デバイスは、搭載する複数の培養チップが有する上流路、下流路の数と同数のポンプと液貯留部を備えていてもよい。また、１つの液貯留部に複数の流路が接続されてもよい。

［細胞培養装置］（第２実施形態）
図８は、第２実施形態の細胞培養装置２００の斜視図である。図９は、細胞培養装置２００の分解斜視図である。図１０は、細胞培養装置２００の流路を示す模式図である。第１実施形態の細胞培養装置１００との共通構成については、同じ構成を付して説明を省略する。第２実施形態の細胞培養装置２００は、第１実施形態で使用したベース部３（図２参照）を使用していないため、第１実施形態に比べて構成部品が少ない。

図８および図９に示すように、細胞培養装置２００は、細胞培養ユニット１１０と、ポンプ２０，２０，２０，２０と、電源３０と、を備える。細胞培養ユニット１１０は、流路デバイス１０１と、培養チップ２，２とを備える。

流路デバイス１０１は、デバイス主部１０４を備える。デバイス主部１０４は、主板部１０６と、台部１０８と、４つの突出部１０７と、チップ保持部５，５と、を備える。主板部１０６は、矩形板状とされる。
なお、主板部１０６のサイズ（寸法）は特に限定されず、例えば、ＳＢＳ規格に適合する。また、形状についても、特に限定されない。主板部１０６には、４つのポンプ保持部１１１と、電源保持部１３とが形成されている。

主板部１０６の第２主面１０６ｂ（下面）には、培養チップ２Ａ、２Ｂを保持するチップ保持部５，５が形成されている。培養チップ２Ａ、２Ｂは、マグネット（図示略。例えばネオジム磁石、フェライト磁石など）を備えていてもよい。この場合、チップ保持部５，５には磁性体で構成される被吸着部が設けられる。培養チップ２Ａ、２Ｂは、マグネットの磁力を利用してチップ保持部５，５に固定することができる。すなわち、培養チップ２Ａ、２Ｂは、マグネットを被吸着部に吸着させることによってチップ保持部５，５に固定することができる。なお、培養チップに被吸着部を設け、チップ保持部にマグネットを設けてもよい。
培養チップ２Ａ、２Ｂは、ネジ式固定具（例えば、ボルト）でチップ保持部５，５に固定してもよい。培養チップ２Ａ、２Ｂをチップ保持部５，５に固定する構造は特に限定されない。

ポンプ保持部１１１は、主板部１０６の主面１０６ａ（上面）に開口して形成された凹部である。４つのポンプ保持部１１１は、Ｘ方向に並んで形成されている。
なお、ポンプ保持部１１１は、ポンプ２０を保持できればよく、特に形状は限定されない。ポンプ保持部１１１は、使用するポンプ２０の形状に合わせて形成してよい。ポンプ保持部１１１の数は特に限定されない。ポンプ保持部１１１の数は、灌流流路１４２（図１０参照）に液を流すためのポンプと同数以上あればよい。

台部１０８は、主板部１０６の主面１０６ａ（上面）から上方に突出して形成されている。台部１０８は、第１凸部１０９Ａと、第２凸部１０９Ｂと、第３凸部１０９Ｃと、連結凸部１０９Ｄ，１０９Ｅとを備える。第１～第３凸部１０９Ａ～１０９Ｃは、平面視において、それぞれ矩形状（例えば、長さ方向がＹ方向に沿う長方形状）とされている。第１凸部１０９Ａと、第２凸部１０９Ｂと、第３凸部１０９ＣとはＸ方向に間隔をおいて形成されている。連結凸部１０９Ｄは第１凸部１０９Ａの＋Ｙ方向の端部と第２凸部１０９ＢのＹ方向の端部とを連結している。連結凸部１０９Ｅは第２凸部１０９Ｂの＋Ｙ方向の端部と第３凸部１０９ＣのＹ方向の端部とを連結している。

突出部１０７は、第１～第３凸部１０９Ａ～１０９Ｃの主面１０９ａ～１０９ｃ（上面）から上方に突出して形成されている。突出部１０７は、平面視において、矩形状（例えば、長さ方向がＹ方向に沿う長方形状）とされている。４つの突出部１０７は、Ｘ方向に並んで形成されている。４つの突出部１０７を、それぞれ突出部１０７Ａ～１０７Ｄという。突出部１０７Ａは第１凸部１０９Ａの主面１０９ａに形成されている。突出部１０７Ｂ，１０７Ｃは第２凸部１０９Ｂの主面１０９ｂに形成されている。突出部１０７Ｄは第３凸部１０９Ｃの主面１０９ｃに形成されている。

突出部１０７の主面１０７ａ（上面）には、それぞれ液貯留部１１４が形成されている。液貯留部１１４は、突出部１０７の主面１０７ａ（上面）に開口して形成された凹部である。液貯留部１１４は、例えば、平面視において矩形状（例えば、長さ方向がＹ方向に沿う長方形状）とされている。なお、液貯留部１１４の深さは、突出部１０７の高さ（Ｚ方向寸法）範囲内に収まるように形成してもよいし、チップ保持部５まで貫通しない範囲であれば、突出部１０７を突き抜けて台部１０８に達して形成してもよい。

主板部１０６には、それぞれ窓部１１９，１１９が形成されている。窓部１１９は、培養チップ２の細胞培養部（例えば、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す多孔膜５３）の全体もしくは少なくとも一部を視認可能とする。

４つのポンプ２０をそれぞれ第１～第４ポンプ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄという。１２５は液貯留部１１４の開口を閉止する蓋部である。

図１０では、理解を容易にするために、デバイス主部１０４の流路を回路図として記載している。
図１０に示すように、デバイス主部１０４は、灌流流路を構築するために、デバイス主部１０４の内部に、第１返送流路１３１Ａと、第１供給流路１３２Ａと、第１導出流路１３３Ａと、第２返送流路１３１Ｂと、第２供給流路１３２Ｂと、第２導出流路１３３Ｂと、第３返送流路１３１Ｃと、第３供給流路１３２Ｃと、第３導出流路１３３Ｃと、第４返送流路１３１Ｄと、第４供給流路１３２Ｄと、第４導出流路１３３Ｄと、を有している。

細胞培養装置２００は、第１実施形態の細胞培養装置１００と比べて、デバイス主部１０４の内部の流路を短く形成することができ、灌流流路の構築がより容易となる。また、すべての灌流流路の長さを均等にできるため、灌流流路の流路抵抗の差異が小さく、液の流れが安定する。なお、灌流流路を構築するための流路は、使用する培養チップ２の細胞培養部の数に合わせて増設してもよい。灌流流路の数は特に制限されない。

図１０に示すように、第１ポンプ２０Ａの吐出部と、第１導入接続部１２１Ａ１とは、送液可能な接続用チューブ１４１Ａ１で接続されている。第１導入接続部１２１Ａ１と、第１液貯留部１１４Ａの導入部１２２Ａ１との間には、第１返送流路１３１Ａが形成されている。第１液貯留部１１４Ａの導出部１２２Ａ２と、第１培養チップ２Ａの上流路５１の導入部２３Ａ１との間には、第１供給流路１３２Ａが形成されている。第１培養チップ２Ａの上流路５１の導出部２３Ａ２と、第１導出接続部１２１Ａ２との間には、第１導出流路１３３Ａが形成されている。第１導出接続部１２１Ａ２と、第１ポンプ２０Ａの吸引部とは、送液可能な接続用チューブ１４１Ａ２で接続されている。

第１供給流路１３２Ａと、第１導出流路１３３Ａと、接続用チューブ１４１Ａ２内の流路と、接続用チューブ１４１Ａ１内の流路と、第１返送流路１３１Ａとは、ループ状の灌流流路１４２（第１灌流流路１４２Ａ）を構成する。第１灌流流路１４２Ａは、第１液貯留部１１４Ａ内の液を第１培養チップ２Ａに導き、第１培養チップ２Ａから導出された液を第１液貯留部１１４Ａに返送する。

第２ポンプ２０Ｂの吐出部と、第２導入接続部１２１Ｂ１とは、送液可能な接続用チューブ１４１Ｂ１で接続されている。第２導入接続部１２１Ｂ１と、第２液貯留部１１４Ｂの導入部１２２Ｂ１との間には、第２返送流路１３１Ｂが形成されている。第２液貯留部１１４Ｂの導出部１２２Ｂ２と、第１培養チップ２Ａの下流路５２の導入部１２３Ａ１との間には、第２供給流路１３２Ｂが形成されている。第１培養チップ２Ａの下流路５２の導出部１２３Ａ２と、第２導出接続部１２１Ｂ２との間には、第２導出流路１３３Ｂが形成されている。第２導出接続部１２１Ｂ２と、第２ポンプ２０Ｂの吸引部とは、送液可能な接続用チューブ１４１Ｂ２で接続されている。

第２供給流路１３２Ｂと、第２導出流路１３３Ｂと、接続用チューブ１４１Ｂ２内の流路と、接続用チューブ１４１Ｂ１内の流路と、第２返送流路１３１Ｂとは、ループ状の灌流流路１４２（第２灌流流路１４２Ｂ）を構成する。第２灌流流路１４２Ｂは、第２液貯留部１１４Ｂ内の液を第１培養チップ２Ａに導き、第１培養チップ２Ａから導出された液を第２液貯留部１１４Ｂに返送する。

第３ポンプ２０Ｃの吐出部と、第３導入接続部１２１Ｃ１とは、送液可能な接続用チューブ１４１Ｃ１で接続されている。第３導入接続部１２１Ｃ１と、第３液貯留部１１４Ｃの導入部１２２Ｃ１との間には、第３返送流路１３１Ｃが形成されている。第３液貯留部１１４Ｃの導出部１２２Ｃ２と、第２培養チップ２Ｂの上流路５１の導入部２３Ａ１との間には、第３供給流路１３２Ｃが形成されている。第２培養チップ２Ｂの上流路５１の導出部２３Ａ２と、第３導出接続部１２１Ｃ２との間には、第３導出流路１３３Ｃが形成されている。第３導出接続部１２１Ｃ２と、第１ポンプ２０Ａの吸引部とは、送液可能な接続用チューブ１４１Ｃ２で接続されている。

第３供給流路１３２Ｃと、第３導出流路１３３Ｃと、接続用チューブ１４１Ｃ２内の流路と、接続用チューブ１４１Ｃ１内の流路と、第３返送流路１３１Ｃとは、ループ状の灌流流路１４２（第３灌流流路１４２Ｃ）を構成する。第３灌流流路１４２Ｃは、第３液貯留部１１４Ｃ内の液を第２培養チップ２Ｂに導き、第２培養チップ２Ｂから導出された液を第３液貯留部１１４Ｃに返送する。

第４ポンプ２０Ｄの吐出部と、第４導入接続部１２１Ｄ１とは、送液可能な接続用チューブ１４１Ｄ１で接続されている。第４導入接続部１２１Ｄ１と、第４液貯留部１１４Ｄの導入部１２２Ｄ１との間には、第４返送流路１３１Ｄが形成されている。第４液貯留部１１４Ｄの導出部１２２Ｄ２と、第２培養チップ２Ｂの下流路５２の導入部１２３Ａ１との間には、第４供給流路１３２Ｄが形成されている。第２培養チップ２Ｂの下流路５２の導出部１２３Ａ２と、第４導出接続部１２１Ｄ２との間には、第４導出流路１３３Ｄが形成されている。第４導出接続部１２１Ｄ２と、第２ポンプ２０Ｂの吸引部とは、送液可能な接続用チューブ１４１Ｄ２で接続されている。

第４供給流路１３２Ｄと、第４導出流路１３３Ｄと、接続用チューブ１４１Ｄ２内の流路と、接続用チューブ１４１Ｄ１内の流路と、第４返送流路１３１Ｄとは、ループ状の灌流流路１４２（第４灌流流路１４２Ｄ）を構成する。第４灌流流路１４２Ｄは、第４液貯留部１１４Ｄ内の液を第２培養チップ２Ｂに導き、第２培養チップ２Ｂから導出された液を第４液貯留部１１４Ｄに返送する。

培養チップ２Ａ，２Ｂとチップ保持部５，５との間にはシリコーンシートを設置することができる。シリコーンシートを設置することによって、培養チップ２Ａ，２Ｂの導入部と供給流路との接続部、および導出部と導出流路との接続部における液漏れ防止を図ることができる。
なお、液が漏れないようにするための構造は特に限定されず、Ｏリング等を用いてもよい。Ｏリング等は、培養チップ２Ａ，２Ｂの導入部と供給流路との接続部、および導出部と導出流路との接続部に設置できる。

培養チップ２Ａ，２Ｂの導入部と供給流路との接続部、および導出部と導出流路との接続部には、デバイス主部１０４の外面から突出する接続筒部が形成されていてもよい（図１１参照）。この構造を、図１１を利用して説明する。図１１に示すように、接続筒部３４の外周面には、テーパ部３４ａが形成されていることが好ましい。接続筒部３４は、導入部２３Ａ１に挿入される。テーパ部３４ａは、導入部２３Ａ１の開口周縁に当接する。テーパ部３４ａの最小径φＬ１と、テーパ部３４ａの最大径φＬ２と、導入部２３Ａ１の孔径φＬ３とは、「φＬ１＜φＬ３＜φＬ２」を満たすことが好ましい。これにより、液漏れ防止効果を高めることができる。
接続筒部３４の突出高さ（デバイス主部４の外面からの突出高さ）ｈ１は、導入部２３Ａ１の深さｈ２の半分以下である（すなわち、ｈ１≦ｈ２／２を満たす）と、灌流が阻害されにくくなる。ただし、突出高さｈ１は、ｈ１≦ｈ２となる範囲であれば、ｈ２の半分以下でなくてもよい。
図１１の構造は、第１培養チップ２Ａの上流路５１の導入部２３Ａ１と第１供給流路１３２Ａとの接続部、第１培養チップ２Ａの下流路５２の導入部１２３Ａ１と第２供給流路１３２Ｂとの接続部、第２培養チップ２Ｂの上流路５１の導入部２３Ａ１と第３供給流路１３２Ｃとの接続部、第２培養チップ２Ｂの下流路５２の導入部１２３Ａ１と第４供給流路１３２Ｄとの接続部に採用できる。

図１１の構造は、第１培養チップ２Ａの上流路５１の導出部２３Ａ２と第１導出流路１３３Ａとの接続部、第１培養チップ２Ａの下流路５２の導出部１２３Ａ２と第２導出流路１３３Ｂとの接続部、第２培養チップ２Ｂの上流路５１の導出部２３Ａ２と第３導出流路１３３Ｃとの接続部、第２培養チップ２Ｂの下流路５２の導出部１２３Ａ２と第４導出流路１３３Ｄとの接続部に採用できる。

デバイス主部１０４は、例えば、樹脂、ガラスなどで構成される。デバイス主部１０４を構成する樹脂としては、例えば、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂；ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂；シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）などのポリオレフィン樹脂；ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）；ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのシリコーン樹脂などが挙げられる。
デバイス主部１０４は、例えば、３Ｄプリンタにより作製することができる。なお、デバイス主部１０４の作製方法は特に限定されない。

図７に示すように、２つの培養チップ２（それぞれＣｈｉｐ１、Ｃｈｉｐ２という）を準備して、図８および図９に示す細胞培養装置２００に取り付けた。Ｃｈｉｐ１、Ｃｈｉｐ２は、ＰＤＭＳ製であり、多孔膜５３の上面の表面にＲＰＴＥＣ細胞を培養することができる。
Ｃｈｉｐ１では、灌流流路で灌流を行いながらＲＰＴＥＣ細胞を灌流培養した（実施例）。Ｃｈｉｐ２では、灌流流路で灌流を行わずにＲＰＴＥＣ細胞を静置培養した（比較例）。この試験は、灌流の有無による細胞培養の比較試験である。

Ｃｈｉｐ１、Ｃｈｉｐ２ともに、多孔膜５３の上面の表面に、２時間、３７℃の環境下でLaminin511-E8をコーティングした。次いで、ＲＰＴＥＣ細胞を含む細胞懸濁液をＣｈｉｐ１、Ｃｈｉｐ２に流し、多孔膜５３の表面に、ＲＰＴＥＣ細胞を２×１０^５ｃｅｌｌｓ/ｃｍ^２(２×１０^３ ｃｅｌｌｓ/ｍｍ^２)の密度で播種した。ＲＰＴＥＣ細胞を４日間、静置培養した。

Ｃｈｉｐ１では、５日間、０．１～０．１４ｄｙｎｅ/ｃｍ^２の流量で培地を灌流流路に流し、ＲＰＴＥＣ細胞の灌流培養を行った。Ｃｈｉｐ２では、そのまま継続して、５日間、ＲＰＴＥＣ細胞の静置培養を行った。

図１２（ａ）は、実施例における細胞の写真、詳しくは、Ｃｈｉｐ１でＲＰＴＥＣ細胞を灌流培養したときのＲＰＴＥＣ細胞の経過写真である。図１２（ｂ）は、比較例における細胞の写真、詳しくは、Ｃｈｉｐ２でＲＰＴＥＣ細胞を静置培養したときのＲＰＴＥＣ細胞の経過写真である。
図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、実験開始時には、Ｃｈｉｐ１およびＣｈｉｐ２のＲＰＴＥＣ細胞の様子に大きな差異は見られない。

Ｃｈｉｐ１では、実験開始から５日後には、破線で囲った部分に色が濃くなった領域が見られる。しかし、Ｃｈｉｐ２では、実験開始時と比べてＲＰＴＥＣ細胞の様子に大きな変化は見られない。
Ｃｈｉｐ１の実験開始から５日後のＲＰＴＥＣ細胞の写真において、色が濃くなった領域は、他の領域と異なり、ＲＰＴＥＣ細胞が多層になった状態で培養されている。この領域では、灌流の影響により、ＲＰＴＥＣ細胞が静置培養とは異なる生理活動を行っていると考えられる。このように、細胞培養装置２００を用いることで、容易に、複数の培養チップ２で細胞を培養しながら、異なる培養環境下にある細胞の様子を観察することができる。

[本実施形態の細胞培養装置が奏する効果]
細胞培養装置２００は、液貯留部１１４および灌流流路１４２を有する流路デバイス１０１と、培養チップ２とを備える。そのため、液貯留部１１４と培養チップ２との間で液（培地等）を灌流させつつ、培養チップ２にて細胞を培養する試験を行うことができる。よって、コンパクトな生体模倣システムを容易に構築できる。また、長時間にわたる細胞培養を行いながら、簡易に生きた細胞の様子や、細胞の機能等を解析することができる。
細胞培養装置２００は、ポンプ２０および液貯留部１１４を備えているため、ポンプ、液貯留槽等を外部機器として接続した培養装置に比べて取り扱いが容易である。よって、培養試験のための操作を簡便化できる。

細胞培養装置２００は、流路デバイス１０１のデバイス主部１０４に窓部１１９が形成されているため、窓部１１９を通して培養チップ２内の細胞の状態を容易に確認できる。よって、培養試験の操作性や評価性を高めることができる。

細胞培養装置２００は、電源３０を備えているため、外部電源を用いる培養装置に比べて取り扱いが容易である。よって、培養試験のための操作を簡便化できる。

細胞培養装置２００は、ポンプ２０，２０における液流量を制御する制御部４０（図２参照）を備えてもよい。制御部４０を用いることによって、培養試験の条件設定が容易となる。

細胞培養装置２００は、ポンプ保持部１１１が流路デバイス１０１に形成されているため、ポンプ２０を流路デバイス１０１に組み込んだシステムを構築することができる。そのため、ポンプおよび液貯留槽を外部機器として接続した培養装置に比べて取り扱いが容易である。よって、培養試験のための操作を簡便化できる。
細胞培養装置２００は、電源保持部１３を有するため、電源３０を流路デバイス１０１に組み込むことができる。そのため、装置の操作性を高めるとともに、装置の小型化を実現できる。

細胞培養装置２００では、培養チップ２は複数設けられ、流路デバイス１０１には液貯留部１１４および灌流流路１４２がそれぞれ複数形成されている。そのため、複数の培養チップ２を用いた複数の培養試験を同時に行うことができる。よって、培養チップ２を用いた分析のハイスループット化を実現できる。

上述の実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は各実施形態によって限定されることはなく、請求項（クレーム）の範囲によってのみ限定される。

細胞培養装置１００，２００（図１および図８参照）では、ポンプ２０は、流路デバイス１，１０１に形成されたポンプ保持部１，１１１に設けられているが、実施形態の細胞培養装置の構成はこれに限定されない。実施形態の細胞培養装置は、外付けのポンプを使用せず、ポンプが流路デバイス（デバイス主部）に内蔵された構成を採用してもよい。実施形態の細胞培養装置は、例えば、灌流流路の導出流路と返送流路とが接続された空間である送液室を流路デバイス内に形成することができる。送液室内には、マグネチックスターラーなどの回転子を設置する。回転子は、回転によって、導出流路からの液を返送流路に送ることができる。
この構成によれば、ポンプ保持部および外付けのポンプは不要となる。流路デバイスの構造を簡略にできるため、装置の取り扱い性を高めるとともに、装置の小型化を実現できる。

１，１０１…流路デバイス、２…培養チップ、２Ａ…第１培養チップ、２Ｂ…第２培養チップ、３…ベース部、４，１０４…デバイス主部、５…チップ保持部、１１，１１１…ポンプ保持部、１３…電源保持部、１４，１１４…液貯留部、１４Ａ，１１４Ａ…第１液貯留部、１４Ｂ，１１４Ｂ…第２液貯留部、１９，１１９…窓部、２０…ポンプ、２３Ａ１，２３Ｂ１，１２３Ａ１…導入部、２３Ａ２，２３Ｂ２，１２３Ａ２…導出部、３０…電源、３１Ａ…第１返送流路、３１Ｂ…第２返送流路、３２Ａ…第１供給流路、３２Ｂ…第２供給流路、３３Ａ…第１導出流路、３３Ｂ…第２導出流路、３４…接続筒部、４２，１４２…灌流流路、５３…多孔膜（細胞培養部）、１００，２００…細胞培養装置、１３３Ａ…第１導出流路、１３３Ｂ…第２導出流路、１３３Ｃ…第３導出流路、１３３Ｄ…第４導出流路、１３１Ａ…第１返送流路、１３１Ｂ…第２返送流路、１３１Ｃ…第３返送流路、１３１Ｄ…第４返送流路、１３２Ａ…第１供給流路、１３２Ｂ…第２供給流路、１３２Ｃ…第３供給流路、１３２Ｄ…第４供給流路。

Claims (7)

1. 液を流す灌流流路が形成された流路デバイスと、
   細胞が培養される細胞培養部、前記灌流流路から前記液を前記細胞培養部に導入する導入部、および、前記細胞培養部を経た前記液を前記灌流流路に導く導出部を備えた培養チップと、
   前記液を前記灌流流路に流すポンプと、を備え、
   前記流路デバイスは、前記液が貯留される液貯留部と、平面視において矩形状の部材である主板部を有するベース部と、前記ベース部の上方に位置するデバイス主部とを備え、
   前記デバイス主部には前記細胞培養部の全体もしくは一部を観察可能とする窓部が形成され、
   前記主板部には、前記培養チップを収容するチップ収容部と、前記ポンプを保持するポンプ保持部とが形成され、
   前記灌流流路は、前記液貯留部から前記液を導入する流路であって、前記導入部に接続される供給流路と、前記導出部に接続され前記ポンプに前記液を導出する導出流路と、前記ポンプからの前記液を前記液貯留部に返送する返送流路と、を有するループ状に形成されている、細胞培養装置。
2. 液を流す灌流流路が形成された流路デバイスと、
   細胞が培養される細胞培養部、前記灌流流路から前記液を前記細胞培養部に導入する導入部、および、前記細胞培養部を経た前記液を前記灌流流路に導く導出部を備えた培養チップと、
   前記液を前記灌流流路に流すポンプと、を備え、
   前記流路デバイスは、前記液が貯留される液貯留部と、平面視において矩形状の部材である主板部を備え、
   前記主板部には、前記培養チップを保持するチップ保持部と、前記ポンプを保持するポンプ保持部と、前記細胞培養部の全体もしくは一部を観察可能とする窓部とが形成され、
   前記灌流流路は、前記液貯留部から前記液を導入する流路であって、前記導入部に接続される供給流路と、前記導出部に接続され前記ポンプに前記液を導出する導出流路と、前記ポンプからの前記液を前記液貯留部に返送する返送流路と、を有するループ状に形成されている、細胞培養装置。
3. 前記主板部の寸法が、ＳＢＳ規格に適合する、請求項２に記載の細胞培養装置。
4. 前記ポンプを駆動するための電力を供給する電源をさらに備え、
   前記主板部には、前記電源を保持する電源保持部が形成された、請求項１～３のうちいずれか１項に記載の細胞培養装置。
5. 前記ポンプにおける前記液の流量を制御する制御部をさらに備える、請求項４に記載の細胞培養装置。
6. 前記チップ保持部と前記培養チップのうちのいずれか一方にマグネットが設けられ、他方に磁性体で構成される被吸着部が設けられた、請求項２又は３に記載の細胞培養装置。
7. 前記チップ収容部は、前記主板部を上下方向に貫通する孔部であり、
   前記ベース部は、前記デバイス主部との間に前記培養チップを挟み込んで固定する、請求項１に記載の細胞培養装置。

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