KR20090013836A - 세포 또는 조직의 배양 장치 및 배양 방법 - Google Patents

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Abstract

세포나 조직 등의 배양물의 배양 장치 및 배양 방법에 관하여, 배양물을 수용하는 배양기부(4)와, 배양기부의 내외를 관통하여, 배양기부의 벽부 또는 그 근방에 설정된 지점을 중심으로 원호 운동하는 것이 가능한 레버(70)를 구비하고, 레버를 조작해서 배양물에 변위를 부여하는 구성이다. 세포나 조직 등의 배양물(세포 구성체(6))에 굽힘력을 작용시킬 수 있고, 배양기부 내의 배양액(48)의 증감을 수반하는 일 없이, 즉, 배양액에 대한 압력을 증감시키는 일 없이, 배양기부 내의 배양물에 대하여 배양에 필요한 변위를 부여할 수 있다. 만곡시킴으로써, 그 오목 부분으로부터 볼록 부분의 두께 방향에 연속적인 압축과 신장을 생기게 하고 있다.

Description

세포 또는 조직의 배양 장치 및 배양 방법{CELL OR TISSUE CULTIVATION APPARATUS AND METHOD OF CULTIVATION}
본 발명은, 재생 의료 분야, 티슈 엔지니어링(tissue engineering)의 분야에 있어서의 세포 또는 조직의 배양에 관한 것으로, 3차원 조직 또는 기관(器官) 재생을 위한 3차원 조직 배양 방법, 구체적으로는, 세포 구성체(cell construct)로서, 세포, 세포 담체(scaffold), 세포가 산출(産出)하는 세포외 매트릭스(extracellar matrix: ECM)의 어느 것을 포함하고, 경우에 따라, 배양액이나, 그 밖의 첨가물이나, 그로스 팩터(growth factor) 혹은 약품 등을 첨가해서 실행하는 배양에 이용되는 배양 장치 및 배양 방법에 관한 것이다.
요컨대, 본 발명의 배양 장치 및 배양 방법은, 종래의 정치(靜置) 배양과 상이하고, 물리 작용 병용(倂用)의 3차원 배양에 관한 배양 장치로서, 세포 구성체의 세포에 적극적으로 자극을 부여하는 동시에, 세포 구성체에 변위(變位)를 부여하여, 증식(增殖), 세포 이동, 물질 이동을 촉진시키고, 분화(分化)의 촉진 또는 정지에 의해, 목적으로 하는 재생 조직의 실현을 도모하는 것이다.
세포나 조직의 배양에는, 배양하려고 하는 세포나 조직에 압력이나 장력(張力) 등의 물리 자극을 부여하는 방법이 검토되어, 각종의 생물 반응기(bioreactor) 등이 제안되어 있다. 2차원 배양(평면 배양)은, 평저(平底) 배양 기재(基材)를 이용하는 배양 방법으로서, 일반적으로는, 인큐베이터 내에서의 정치 배양이다. 부유(浮遊) 배양은, 비접착성의 세포를 부유 배양하는 방법이다. 이것도 인큐베이터 내에서 정치 배양한다. 3차원 배양은, 세포를 파종한 세포 담체(擔體)를 인큐베이터 내에서 정치하여, 배양하는 것이 일반적인 방법이다. 3차원 배양(생물 반응기 사용)은, 세포 담체에 세포를 접착(接着) 또는 포함시켜, 배양액의 교반(攪拌) 등의 처리를 실행하는 것이 일반적이지만, 세포 담체의 3차원 배양으로 세포에 가압, 압축, 장력, 전단(剪斷) 등의 물리적 작용을 부가하는 배양 방법도 고려되고 있다.
물리적 작용을 부여하기 위한 배양 장치는, 「생물 반응기」, 「티슈 엔지니어링 프로세서」 등으로 불리며, 티슈 엔지니어링의 배양 실험이나 재생 의료를 위한 체외(in vitro)에 있어서의 세포·조직의 배양 장치로서 실용화가 기대되고 있다.
이러한 세포나 조직의 배양, 그 배양에 이용되는 물리적인 변위나 응력(應力), 자극을 부여하는 기능을 갖는 생물 반응기에 관한 것으로, 압력, 진동(초음파)을 이용하는 예로서, 특허 문헌 1에는, 세포 또는 조직의 배양 방법 및 그 장치가 개시되고, 압력을 이용하는 예로서, 특허 문헌 2에는, 생체내, 생체외 및 시험관 내에서의 연골 및 콜라겐의 수복(修復) 및 재생, 및 뼈 재형성 방법이 개시되고, 전단력(剪斷力)을 이용하는 예로서, 특허 문헌 3에는, 세포·조직 배양 장치가 개시되고, 인장력(引張力)을 이용하는 예로서, 특허 문헌 4에는, 세포·조직 배양 장치가 개시되고, 압축력을 이용하는 예로서, 특허 문헌 5에는, 세포·조직 배양 장치가 개시되고, 전단력을 이용하는 예로서, 특허 문헌 6에는, 세포 배양 장치가 개시되고, 인장력을 이용하는 예로서, 특허 문헌 7에는, 실리콘 벨트를 사용한 배양 세포용 신축 자극 부하 장치가 개시되고, 인장과 전단을 병용하는 예로서, 특허 문헌 8에는, 조직, 합성 또는 천연 혈관 이식편(移植片)의 멸균, 접종, 배양, 보존, 수송, 및 검사를 실행하는 장치 및 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 9에는, 막체(膜體) 상태로 유지된 세포에 막체에 의해 변형을 생기게 하는 배양 방법 등이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 10 및 특허 문헌 11에는, 배양에 반투막(半透膜)을 이용하는 것이 개시되어 있다. 여러 가지 물리적 작용 및 자극의 부여나, 반투막의 이용에 의한 세포 등의 배양에 관한 시도가 이루어지고 있다.
(특허 문헌 1)
일본국 특개2001-238663호 공보(요약 등)
(특허 문헌 2)
일본국 특표2004-512031호 공보(요약 등)
(특허 문헌 3)
일본국 특개2002-315566호 공보(요약 등)
(특허 문헌 4)
일본국 특개2003-061642호 공보(요약 등)
(특허 문헌 5)
일본국 특개2003-180331호 공보(요약 등)
(특허 문헌 6)
일본국 특개평09-313166호 공보(요약 등)
(특허 문헌 7)
일본국 특개평10-155475호 공보(요약 등)
(특허 문헌 8)
일본국 특표평11-504216호 공보(요약 등)
(특허 문헌 9)
일본국 특개2005-143343호 공보(요약 등)
(특허 문헌 10)
국제 특허 WO2006/015304A2(요약 등)
(특허 문헌 11)
일본국 특표2000-513214호 공보(요약 등)
(발명이 해결하려고 하는 과제)
그런데, 인체에는, 여러 가지의 응력을 받고 있는 부위(部位)가 존재하고, 이들 부위의 수복에 이용하는 조직은 그 부위마다 상이한 것이다. 예를 들면, 추간판(椎間板), 반월판(半月板), 뼈, 섬유 연골(軟骨), 심장 판막에서는 체내에서 굽힘력(bending force)을 받고 있다. 이 굽힘 응력은, 단순한 압력, 압축, 인장, 전단 등과는 상이한 것이다. 이와 같은 굽힘력을 받고 있는 부위에 대하여, 단순한 압력, 압축, 인장, 전단 등의 자극 인자에 의해 배양된 조직을 적용시키는 것으로는 불충분하다.
이 때문에, 본 발명자는, 배양하는 세포나 조직에 부여하는 자극 또는 부하(負荷)로서 굽힘이 세포나 조직의 증식 등에 지극히 유익한 것을 알아차린 것이다. 이와 같은 과제에 대해서는, 특허 문헌 1∼11에는 개시되어 있지 않고, 그 시사(示唆)도 없다.
그래서, 본 발명의 목적은, 세포 및/또는 조직을 포함하는 배양물의 배양 장치 및 배양 방법에 관한 것으로, 사람 등의 몸의 부위에 적정한 세포 및/또는 조직의 배양 장치 및 배양 방법을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 사람 등의 몸의 부위에 적정한 세포 및/또는 조직의 배양 장치에 관한 것으로, 배양물을 만곡(彎曲) 또는 신축(伸縮)시킴으로써, 적정한 세포 및/또는 조직의 배양에 기여하는 것에 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 배양 장치는, 세포 및/또는 조직을 포함하는 배양물에 굽힘력을 작용시킬 수 있고, 배양기부(培養器部) 내의 배양액의 증감을 수반하는 일 없이, 즉, 배양액에 대한 압력을 증감시키는 일 없이, 배양기부 내의 배양물에 대하여 배양에 필요한 변위를 부여할 수 있다. 구체적으로는, 만곡시킴으로써, 그 오목 부분으로부터 볼록 부분의 두께 방향에 연속적인 압축과 신장을 생기게 하여, 종전의 가압(加壓), 전단, 인장에서는 얻을 수 없는 물리적인 자극이나 부하를 배양물에 부여함으로써, 굽힘을 수반하는 부위의 조직 수복에 적합한 배양물을 실현하는 것이다. 본 발명은, 이러한 굽힘에 한정되는 것은 아니고, 배양기부 내의 배양액의 증감을 수반하는 일 없이, 즉, 배양액에 대한 압력을 증감시키는 일 없이, 배양에 필요한 운동이나 자극 등을 배양물에 부여할 수 있다.
그래서, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1의 측면은, 세포 및/또는 조직을 포함하는 배양물의 배양 장치로서, 상기 배양물을 수용하는 배양기부와, 상기 배양기부의 내외로 관통시킨 레버(lever)를 구비하고, 상기 레버를 조작해서 상기 배양물에 변위를 부여하는 구성이다. 이와 같은 구성에 의해, 상기 목적을 달성할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제2의 측면은, 세포 및/또는 조직을 포함하는 배양물의 배양 장치로서, 상기 배양물을 탑재하는 베드(bed)와, 이 베드와 함께 상기 배양물을 수용하는 배양기부와, 상기 배양기부의 내외를 관통하는 레버(lever)와, 상기 레버를 조작해서 상기 베드를 밀어, 상기 베드의 만곡 변형에 의해 상기 배양물에 변위를 부여하는 구동 수단을 구비하는 구성이다. 이와 같은 구성에 의해, 상기 목적을 달성할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서는, 상기 배양 장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 레버는, 상기 배양기부의 벽부(壁部) 또는 그 근방에 설정된 지점(支點)을 중심으로 원호(圓弧) 운동하는 구성으로 해도 좋으며, 이와 같은 구성에 의해, 상기 목적을 달성할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제3의 측면은, 세포 및/또는 조직을 포함하는 배양물의 배양 장치로서, 상기 배양물을 탑재하는 베드와, 이 베드와 함께 상기 배양물을 수용하는 배양기부와, 상기 배양기부의 내외를 관통하여, 상기 배양기부의 벽부 또는 그 근방에 설정된 지점을 중심으로 원호 운동하는 것이 가능한 레버와, 상기 레버를 조작해서 상기 베드에 신축력(伸縮力)을 부여하여, 상기 베드의 신축 변형에 의해 상기 배양물을 신축시키는 구동 수단을 구비하는 구성이다. 이와 같은 구성에 의해, 상기 목적을 달성할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제4의 측면은, 세포 및/또는 조직을 포함하는 배양물의 배양 방법으로서, 배양기부에 상기 배양물을 수용하고, 상기 배양기부의 내외를 관통하는 레버에, 상기 배양기부의 벽부 또는 그 근방에 설정된 지점을 중심으로 원호 운동을 부여하여, 이 원호 운동에 의해 상기 배양물에 굽힘 변위를 부여하는 구성이다. 이와 같은 구성에 의해, 상기 목적을 달성할 수 있다.
(발명의 효과)
본 발명에 의하면, 다음의 효과를 얻을 수 있다.
(1) 배양 중인 배양물에 굽힘 등의 변위(응력)를 가해, 순수하게 굽힘 동작을 생기게 할 수 있다.
(2) 추간판 등의 체내에서 굽힘력을 받는 조직의 재생에 사용할 수 있다.
(3) 줄기 세포는 분화(分化)를, 조직 세포는 탈(脫)분화를 방지하는 것을 기대할 수 있고, 조직 구조 등에 방향성이 있을 경우, 그 배열 방향을 한결같이 할 수 있어, 체내의 조직과 동등한 것을 얻을 수 있다.
(4) 압력 등, 다른 물리 작용을 배제하거나, 또는 최소한으로 해서, 굽힘 작용으로 필요한 조직의 배양을 할 수 있다.
(5) 세포 이동을 쉽게 하는 것을 기대할 수 있다.
(6) 영양물, 산소를 3차원 세포 구성체의 내부까지 침투시킬 수 있어, 노폐물이 배출되는 것을 기대할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은, 첨부 도면 및 각각의 실시형태를 참조함으로써, 한층 명확해질 것이다.
도 1은 제1실시형태에 따른 배양 장치의 배양 유닛을 나타내는 종단면도.
도 2는 배양기부를 나타내는 분해 사시도.
도 3은 커버부를 포함하는 배양기 본체부를 나타내는 분해 사시도.
도 4는 커버부의 하면 측을 나타낸 사시도.
도 5는 구동부를 나타내는 분해 사시도.
도 6은 배양기부에서 커버부를 떼어서 나타낸 배양 유닛을 나타내는 평면도.
도 7은 배양 베드를 확대해서 나타낸 사시도.
도 8은 액추에이터를 나타내는 도면.
도 9는 액추에이터를 나타내는 평면도.
도 10은 액추에이터에 있어서의 운동 변환부의 일례(一例)를 나타내는 도면.
도 11은 운동 변환부의 동작의 일례를 나타내는 도면.
도 12는 배양 장치의 제어 계통의 일례를 나타내는 블록도.
도 13은 배양의 처리 순서를 나타내는 흐름도.
도 14A는 세포 구성체를 설치한 배양 베드를 나타내는 도면.
도 14B는 세포 구성체를 설치한 배양 베드를 나타내는 도면.
도 15A는 세포 구성체에 대한 굽힘 동작을 나타내는 도면.
도 15B는 세포 구성체에 대한 굽힘 동작을 나타내는 도면.
도 16는 액추에이터의 동작 순서를 나타내는 흐름도.
도 17은 제2실시형태에 따른 세포 구성체의 구성 예를 나타내는 도면.
도 18은 세포 구성체의 다른 구성 예를 나타내는 도면.
도 19는 세포 구성체의 다른 구성 예를 나타내는 도면.
도 20은 제3실시형태에 따른 배양 시스템을 나타내는 도면.
도 21은 배양 시스템의 제어 계통을 나타내는 블록도.
도 22는 배양 시스템의 처리 순서를 나타내는 흐름도.
도 23은 제4실시형태에 따른 배양 장치의 배양 유닛을 나타내는 도면.
도 24는 도 23의 XXIV-XXIV선 단면을 나타내는 도면.
도 25는 실험 예를 나타내는 도면.
도 26은 실험 예를 나타내는 도면.
도 27은 실험 예를 나타내는 도면.
도 28은 실험 예를 나타내는 도면.
도 29는 실험 예를 나타내는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2: 배양 유닛 4: 배양기부
6, 600: 세포 구성체 8: 구동부
16: 배양 공간부 48: 배양액
70: 레버 72: 지점
(제1실시형태)
본 발명의 제1실시형태에 대해서, 도 1 내지 도 12를 참조해서 설명한다. 도 1은, 배양 장치의 제1실시형태에 따른 배양 유닛을 나타내는 종단면도, 도 2는 배양기부를 나타내는 분해 사시도, 도 3은, 커버부를 포함하는 배양기 본체부를 나타내는 분해 사시도, 도 4는, 커버부의 하면(下面) 측을 나타낸 사시도, 도 5는, 구동부를 나타내는 분해 사시도, 도 6은, 배양기부로부터 커버부를 떼어서 나타낸 배양 유닛을 나타내는 평면도, 도 7은, 배양 베드를 확대해서 나타낸 사시도, 도 8은, 액추에이터를 나타내는 정면도, 도 9는, 액추에이터를 나타내는 평면도, 도 10 및 도 11은, 액추에이터에 있어서의 운동 변환부의 구체 예를 나타내는 도면, 도 12는, 배양 장치의 제어 계통의 일례를 나타내는 도면이다. 도 10 및 도 11에 있어서, 도 8 및 도 9의 액추에이터와 공통 부분에는 동일한 부호를 첨부하고 있다.
이 제1실시형태는, 배양물인 세포 구성체에 대하여 굽힘 변위를 부여하는 배양 유닛을 나타내고 있다. 이 배양 유닛(2)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 배양 챔버로서 배양기부(4)와, 배양기부(4) 내의 배양물인, 예를 들면, 세포 구성체(6)에 원하는 운동을 부여하는 구동부(8)를 구비하고 있다. 이하에, 각각의 기능부의 구성 및 기능을 설명하고, 배양 방법에 대해 언급한다.
A) 배양기부(배양 챔버)(4)
배양기부(4)는, 세포 구성체(6)의 배양 공간을 구성하여, 세포 구성체(6)에 대하여 배양액(48)(도 6)이나, 배양에 필요한 변위나 자극을 부여하는 기능부이다. 그래서, 이 배양기부(4)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 배양기 본체부(10)와, 배양기 저부(底部)(12)와, 커버부(14)를 구비하고 있다. 배양기 본체부(10)는, 예를 들면, 편평상(偏平狀)의 원통체(圓筒體)로서, 실린더 형상의 배양 공간부(16)를 형성하고 있다.
배양기 저부(12)는, 배양 공간부(16)를 가로막는 다이어프램(diaphragm)부(20)를 구비하여, 배양기 본체부(10)의 하면 측에, 밀폐(密閉) 수단인, 예를 들면, 0링(ring)(22)을 통해서 복수의 고정 나사(23)에 의해 부착되어 있다. 다이어프램부(20)는, 배양 공간부(16)에 외부에서 압력을 가하기 위해서 설치되어 있으며, 배양기 저부(12)에는, 배양 공간부(16)에 대응하는 개소(個所)에 통(筒) 형상의 입벽부(立壁部)(24)가 형성되고, 이 입벽부(24)로써 포위된 창문부(26)가 형성되고, 가압 장치(27)와 함께, 압력 센서(29)가 설치된다. 가압 장치(27)는, 물 등의 유체를 매개로 해서 다이어프램부(20)를 통해서 그 압력 P를 배양 공간부(16)에 가한다. 이 압력 P는, 압력 센서(29)에 의해서 검출된다.
배양기 본체부(10)의 상부에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 원통 형상의 입벽부(28)에 의해 창문부(30)가 형성되고, 입벽부(28)의 내측 및 외측에 0링(32, 34)을 개재(介在)시켜서 커버부(14)가 착탈(着脫) 가능하게 부착되어 있다.
또한, 배양기 본체부(10)의 배양 공간부(16)에는, 그 내벽 면에 선반부(38, 40)가 형성되고, 이들 선반부(38, 40)에는, 양자 간에 걸쳐서 배양 베드(36)가 탑재된다. 배양기 본체부(10)에는, 배양 베드(36)의 위치 결정 돌출부(42(도 6), 44) 가 형성되어, 한쪽 위치 결정 돌출부(42)에 배양 베드(36)의 가장자리부를 맞추고, 다른 쪽 위치 결정 돌출부(44)를 배양 베드(36)의 걸림 오목부(46)에 걸리게 함으로써, 배양 베드(36)는, 배양 공간부(16)의 소정의 위치에 위치 결정되어, 착탈 가능하게 유지된다. 즉, 배양 베드(36)의 높이 위치는, 선반부(38, 40)에 의해서 결정되며, 수평 방향의 위치 및 각도는, 위치 결정 돌출부(42)와 배양 베드(36)의 위치, 위치 결정 돌출부(44)와 걸림 오목부(46)와의 위치 관계 및 걸림에 의해서 결정된다.
또한, 배양 베드(36)는, 배양 공간부(16)의 상하 방향에 있어서도 유지된다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 커버부(14)의 하면 측에는, 배양 베드(36) 측으로 돌출하는 복수의 지지 돌출부(47)가 형성되어 있으며, 이 지지 돌출부(47)가 배양 베드(36)의 가장자리부 측에 접촉해서 배양 베드(36)를 유지하여, 배양 베드(36)의 상하 방향의 자유 이동이 저지된다.
배양기 본체부(10)에는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 배양액(48)을 배양 공간부(16)에 유입시키는 유입 측 포트(port)부(50)와, 배양 공간(16)으로부터 배양액(48)을 배출시키는 배출 측 포트부(52)가 형성되어 있다. 유입 측 포트부(50)의 관통 구멍(54)은, 배양 베드(36)를 탑재하는 선반부(38)의 아래쪽에 개구되어 있으며, 위치 결정 돌출부(42)에 개구한 투공부(透孔部)(56)에 연통하고 있다. 또한, 배출 측 포트부(52)의 관통 구멍(58)은, 배양 베드(36)를 탑재하는 선반부(40)의 아래쪽에 개구되어 있으며, 선반부(40)에 개구한 투공부(60)에 연통하고 있다. 따라서, 유입 측 포트부(50)로부터 공급되는 배양액(48)은 선반부(38)의 아래쪽으로 흘러 들어오고, 위치 결정 돌출부(42)의 투공부(56)로부터 배양 베드(36)의 위쪽에 도달하여, 배양 공간부(16) 내를 경유해서 관통 구멍(58)에 도달하지만, 그 일부는 배양 베드(36)의 상부에서 선반부(40)의 투공부(60)를 거쳐서 배출 측 포트부(52)에 도달한다. 유입 측 포트부(50)에는 순환 파이프(51), 배출 측 포트부(52)에는 순환 파이프(53)가 연결되며, 이들 순환 파이프(51, 53)는 배양액(48)의 순환로를 구성한다.
배양기 본체부(10)에는, 도 1, 도 2, 도 3 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 조인트(joint)부(62)가 부착 나사(65)에 의해 고정되고, 배양 공간부(16)와 구동부(8)와의 사이에는 배양기 본체부(10)의 벽부를 걸쳐서 레버(70)가 설치되어 있다. 이 레버(70)는, 배양기 본체부(10)의 벽부에 설정된 지점(72)(도 1)을 중심으로 원호 회전 운동이 가능해서, 구동부(8)에 의해 부여되는 구동력에 의해, 그 선단부가 상하 운동하고, 그 선단부가 배양 베드(36)에 접촉함으로써, 배양 베드(36)를 만곡시킬 수 있어, 배양 베드(36)에 유지되어 있는 세포 구성체(6)에 변위 동작을 부여할 수 있다.
레버(70)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 배양 공간부(16) 측으로부터 작용부(74), 소직경부(76), 대직경부(밀봉부)(78), 플랜지부(80), 원주부(圓柱部)(82), 선단부를 가장 예리하게 한 원추부(圓錐部)(84)를 구비하고 있다. 플랜지부(80)는, 작용부(74) 측에서 보아서 전면(前面) 측을 평편한 면으로 하고, 후면(後面) 측에 구면(球面)으로 이루어지는 미끄럼 운동 면(86)을 구비하고 있다.
배양기 본체부(10)에는 레버(70)를 관통시키는 관통 구멍(88)이 형성되고, 관통 구멍(88)은, 배양 공간부(16) 측의 레버(70)의 회전 운동을 허용하기 위해서 배양 공간부(16) 측을 향해서 지름이 크게 형성되고, 레버(70)와 배양기 본체부(10)의 벽부와의 기밀성(氣密性)을 유지하기 위해서, 0링(90)이 설치되어 있다. 이 0링(90)의 중심이 레버(70)의 회전 운동 중심이며, 이미 설명한 지점(72)을 구성한다. 이 0링(90)과 레버(70)의 플랜지부(80)와의 사이에는, 환상(環狀)의 레버 가이드(lever guide)(92)가 설치되어 있으며, 레버(70)는, 0링(90)의 중심을 회전 중심으로 해서 회전 운동하는 구성이다.
또한, 조인트부(62)는 구동부(8)의 프레임(64)과 배양기 본체부(10)를 결합하기 위한 부재이며, 도 6에 나타낸 바와 같이, 부착 나사(66, 68)에 의해 고정되고, 이 조인트부(62)의 돌출부(96)(도 3)를 관통 구멍(88)에 대응하는 오목부(98)(도 1)에 걸리게 하는 동시에, 이 돌출부(96)에는 레버(70)의 플랜지부(80)의 미끄럼 운동 면(86)과 접하는 구면으로 이루어지는 미끄럼 운동 면(100)이 형성되어 있다. 또한, 조인트부(62)에는, 레버(70)의 회전 운동을 허용하기 위한 개구단 측을 큰 지름으로 한 투공부(透孔部)(102)가 형성되어 있다.
이 배양기부(4)에 있어서, 다이어프램부(20)는, 예를 들면, 실리콘 고무와 같은 성분의 용출(溶出) 등이 없는 안정성이 높은 유연한 재료로 형성한다. 다이어프램부(20)는 얇게 형성되고, 그 주위에는 0링부(22)가 형성되어 있다. 다이어프램부(20)가 얇은 막상(膜狀)인 것은, 외측의 압력 P를 배양 공간부(16) 내에 전하기 위한 구성으로서, 배양기부(4)의 압력을 다이어프램부(20)를 사이에 두어서 반대 측의 압력과 대략 동압(同壓)으로 하기 위해서이다. 또한, 레버(70)는, 0링(90)에 의해서 밀봉되어, 배양기 본체부(10)의 기밀성(氣密性) 및 수밀성(水密性)이 유지되어 있다.
B) 구동부(8)
구동부(8)는, 외부로부터 부여되는 구동력을 받아서, 세포 구성체(6)에 변위 동작을 부여하는 레버(70)를 구동하는 기능부이다. 그래서, 구동부(8)의 프레임(64)에는, 도 1 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 커버부(104)가 복수의 나사(106)에 의해 고정된다. 커버부(104)는 와이어(wire)(110)를 통해서 구동력을 받는다. 또한, 커버부(104)에는, 상하 운동하는 제1슬라이더(112)가 미끄럼 운동 가능하게 부착되어 있으며, 이 슬라이더(112)의 선단부가 레버(70)에 맞닿고 있다. 그리고, 프레임(64)에는 슬라이더(112)와 동일 직선 상에 배치된 제2슬라이더(114)가 설치되고, 이 슬라이더(114)와 프레임(64)과의 사이에는 슬라이더(114)를 위쪽으로 이동시키기 위해서 복원력(復元力)을 작용시키는 스프링(116)이 설치되어 있다. 스프링(116)은, 슬라이더(112)를 이동 전의 위치로 되돌아 가게 하는 복귀 스프링을 구성한다.
슬라이더(112)에는 와이어(110)의 선단부가 부착되고, 와이어(110)의 외면부(外面部)에는 외통부(外筒部)(118)가 구비되고, 와이어(110)는 외통부(118)와 독립해서 미끄럼 운동 가능하다. 와이어(110)와 외통부(118)로써 케이블(119)이 구성되어 있다. 외통부(118)는, 고정 너트(120)를 관통하고, 고정 너트(120)에 의해서 커버부(104)에 고정되어 있다. 고정 너트(120)와 커버부(104)와의 사이에는 슬라이드 부시(slide bush)(122)가 설치되어 있다. 와이어(110)의 단부에는 슬라이 더(112)를 상하 운동시키기 위한 구동원(驅動源)으로서 액추에이터(124)(도 8, 도 9)가 부착되어 있다. 이 경우, 슬라이더(112)가 하강하면, 레버(70)와 함께 슬라이더(114)가 밀려 내려지고, 그 구동력을 해제하면, 슬라이더(112, 114)가 스프링(116)의 복원력에 의해, 원래의 위치로 복귀한다.
또한, 프레임(64)에는, 레버(70)를 삽입하기 위한 개구부(126)가 형성되어 있는 동시에, 레버(70)의 삽입을 안내하는 안내판(128, 130)이 개구부(126)로부터 슬라이더(112, 114)의 사이에 삽입되어 있다. 이 안내판(128, 130)의 사이에 레버(70)의 원추부(84)를 삽입하면, 슬라이더(112, 114) 사이의 소정의 위치에 레버(70)를 용이하게 삽입할 수 있다.
C) 배양 베드(36)
배양 베드(36)는, 세포 구성체(6)를 유지하는 동시에, 세포 구성체(6)에 변위 동작을 전달하는 수단으로서, 배양 베드(36)가 갖는 탄성을 이용해서 세포 구성체(6)를 변위 동작 전의 상태로 복귀시키는 기능부이다. 배양 공간부(16)에는, 예를 들면, 세포 구성체(6)가 배양 베드(36)에 탑재되어서 수용된다.
배양 베드(36)에는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 2개의 세포 구성체(6)를 평행하게 탑재하는 탑재부(136)가 구비되고, 이 탑재부(136)는, 외부로부터의 작용을 받아서 변형하는 힘받이부를 구성하고 있으며, 2개의 세포 구성체(6)를 평행하게 탑재하는 면적 및 형상을 가지고, 각각의 세포 구성체(6)에 굽힘 운동을 부여하기 위해서, 탄성 재료에 의해 판상으로 형성되어 있다. 탄성 재료로서, 예를 들면, 스프링용 스테인리스 강판이나 그 밖의 스프링성이 높은 재료가 이용된다. 이 경우, 배양 베드(36)의 전체를 탄성 재료로 형성해도 좋고, 굽힘 운동을 가능하게 하는 탑재부(136) 또는 그 일부를 탄성 재료로 형성해도 좋다. 탑재부(136)는, 평편한 판상부로 한정되는 것은 아니고, 네트(net) 형상이어도 좋다. 또한, 스프링재의 성분 용출을 방지하기 위해서, 안정된 코팅을 실시해도 좋다.
이 탑재부(136)는 장방(長方) 형상이며, 그 길이 방향의 단부에는 장방 형상의 입벽부(138, 140)가 형성되고, 각각의 입벽부(138, 140)는 탑재부(136)에 대하여 직각을 이루는 동시에, 각각의 세포 구성체(6)가 삽입되는 타원형의 투공부(142)가 형성되어 있다. 이 투공부(142)는, 세포 구성체(6)의 양단(兩端)을 고정하는 역할이 있다. 또한, 각각의 입벽부(138, 140)는, 각각의 세포 구성체(6)의 치수에 따라 소정의 높이(h)로 설정되어 있다.
각각의 입벽부(138, 140)의 정상부에는, 탑재부(136)와 평행하게 일정한 폭을 갖는 지지면부(144, 146)가 형성되고, 각각의 지지면부(144, 146)에는, 그 일부를 뒤집어 접어서 각각의 입벽부(138, 140)와 평행하게 접어 젖힘부(148)가 형성되어 있다. 각각의 접어 젖힘부(148)에 의해, 각각의 지지면부(144, 146) 및 각각의 입벽부(138, 140)가 보강되어 있는 동시에, 세포 구성체(6)가 고정된다. 즉, 얇은 판상부로서 이루어지는 탑재부(136)와 동일한 판재로 각각의 지지면부(144, 146) 및 각각의 입벽부(138, 140)를 형성해도 충분한 강도를 얻을 수 있으며, 이 실시형태의 경우, 길이 방향으로만 구부러진다. 또한, 배양 베드(36)에는, 지지면부(144) 측을 고정하기 위해서, 도 6에 나타내는 위치 결정 돌출부(44)에 대응하는 U자 형상의 걸림 오목부(46)가 형성되어 있다.
또한, 탑재부(136)의 중간 가장자리부에는, 탑재되는 세포 구성체(6)의 측면부를 지지하는 지지벽부(152, 154)가 형성되고, 각각의 지지벽부(152, 154)의 정상부에는, 세포 구성체(6)의 상면부를 덮는 누름부(156, 158)가 형성되어 있다. 각각의 지지벽부(152, 154)는 탑재부(136)와 직교하는 벽부로서, 그 높이는 이미 설명한 입벽부(138, 140)와 마찬가지이다. 또한, 각각의 누름부(156, 158)는 탑재부(136)와 평행 면을 구성하고 있다. 세포 구성체(6)는 탑재부(136)와 각각의 누름부(156, 158)와의 간격 내에 배치된다. 각각의 누름부(156, 158)의 종단부(終端部)는 곡면부(曲面部)를 구성하고, 양자 간에는 세포 구성체(6)의 착탈을 위한 간격(160)이 설정되어 있다.
여기서, 배양기부(4)에 관하여, 그 구성 재료는, 배양물이나 배양액에 대한 안정성, 경제성, 내멸균성, 가공성, 내마모성, 취급성 등으로부터 선택된다. 배양액(48)에 접촉하는 부품, 예를 들면, 배양기 본체부(10), 커버부(14), 0링(32, 34, 90), 배양 베드(36), 레버(70)는, 구성 재료에서 물질의 용출이 없는 안정성이 높은 것을 사용해야 하며, 예를 들면, 스테인리스 강재, 플라스틱 등을 사용할 수 있다. 스테인리스 강재는, 안정성, 내멸균성이 우수하며, 플라스틱은 가공성이 우수하고, 경량화나 １회용 등의 취급성이 우수하다.
플라스틱을 사용하였을 경우에는, 잡균에 의한 오염이나 타인의 세포 또는 유전자에 의한 오염을 방지할 필요로부터 １회용 사용이 가능하여, 스테인리스 강재에 비해서 저렴하다. 또한, 배양기부(4)는, 조립된 상태에서 멸균할 필요가 있지만, 스테인리스 강재 및 플라스틱은, 모두 멸균 처리에 내구성이 있다. 예를 들면, 121℃, 2기압의 조건에서 멸균 처리를 실행하는 오토클레이브(autoclave)에서는, 충분한 내열성이 요구되지만, 이러한 처리에는 PTFE, ETFE, PFA 등의 플루오르 수지(樹脂), 혹은 폴리술폰(polysulfon), 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트(polycarbonate), 유리 강화 PET, 폴리에테르술폰 등이 적합하다. γ선이나 전자선(電子線)에 의한 멸균 처리에서는, ETFE, 혹은 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트, PET, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(polypropylene) 등이 적합하다.
배양기부(4)에 있어서, 조인트부(62), 레버 가이드(92) 등에서는, 레버(70)의 플랜지부(80)와의 미끄럼 운동이 반복되므로, 내마모성이 요구된다. 그래서, 폴리아세탈(polyacetal)이나 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PTFE, ETFE, PFA 등의 플루오르 수지가 적합하다.
커버부(14)를 떼어내는 일 없이, 그 내부를 관찰하기 위해서는, 투명한 재료가 적합하다. 커버부(14)에는, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리카보네이트, PET 등의 투명 재료가 적합하다.
배양물의 오염을 방지하기 위해서는, 멸균 처리는 불가결하기 때문에, 멸균에 대한 내성으로부터의 재료의 선택은 중요하다. 멸균 처리가 오토클레이브에서도 γ선이나 전자선의 어느 쪽이라도 가능하며, 또한, 각각의 부품이 필요로 하는 기능성 등을 고려하면, 최적 재료는 다음과 같다.
배양기 본체부(10)나 배양기 저부(12) 및 커버부(14)에는, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 또는, 폴리카보네이트, 0링(32, 34, 90)에는, 플루오르 고무, 실리콘 고무, 다이어프램부(20)나 0링(22)에는, 플루오르 고무, 실리콘 고무, 또는 ETFEE 필 름, 조인트부(62)나 레버 가이드(92)에는, ETFE, 레버(70)에는, 스테인리스 강(SUS 316, SUS 304), 배양 베드(36)에는, 스프링용 스테인리스 강(SUS 304CSP 시리즈)이 적합하다.
스프링용 스테인리스 강은, SUS 316 시리즈에 비해서 내식성이 약간 뒤떨어지므로, 그것을 보충하기 위해서는, 예를 들면, 다이아몬드 라이크 카본 코팅(DLC) 등의 코팅을 실시하면 좋다.
세정을 면밀하게 실행해서 재사용을 전제로 하는 것이라면, 플라스틱 대신에, 스테인리스 강 SUS 316, SUS 304를 사용하면 좋다. 배양 베드(36)의 구성 재료에 대해서, 가압에 의해 필요한 변위 운동을 생기게 하고, 변위 전의 상태로 되돌리는 기능이 불가결하기 때문에, 예를 들면, 스프링용 스테인리스 강판 등의 강인한 탄성 재료를 이용하면 좋다.
D) 액추에이터(124)
액추에이터(124)는, 구동부(8)에 외부에서 레버(70)의 구동력을 부여하는 구동원을 구성하고 있다. 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 액추에이터(124)는, 모터 회전을 와이어(110)의 진퇴 이동으로 변환하여, 그 이동을 구동부(8)의 슬라이더(112)에 가한다. 그래서, 구동부(8)의 와이어(110)는, 외통부(118)와 함께 액추에이터(124)에 인도되어, 그 단부가 크랭크 레버(162)에 와이어 고정 나사(164)로써 고정되어 있다. 와이어(110)를 피복하는 외통부(118)는, 액추에이터(124)의 프레임부(166)에 중계 부재로서 설치된 보강판(168)의 고정부(170)에 고정되어 있다.
크랭크 레버(162)는, 베어 베어링(172)을 통해서 크랭크 축(174)에 고정되어 있다. 크랭크 축(174)이 고정된 크랭크(176)에는, 모터(178)가 부착되어 있다. 모터(178)는, 예를 들면, DC 모터로 구성된다. 이 모터(178)에는, 회전을 검출하는 인코더(180)가 설치되어 있다.
액추에이터(124)의 프레임부(166)에는, 회전 조절기(182), 전원 스위치(183), 운전 스위치(184), 회전 조절 다이얼(186) 이외에, 회전수 등을 표시하는 표시 장치(188)가 설치되어 있다.
이 액추에이터(124)의 크랭크 기구를 확대해서 나타낸 예로서, 도 10에 나타낸 바와 같이, 모터(178)의 회전 축(190)에 크랭크(176)를 나타내는 크랭크 암(crank arm)(192)이 부착되어 있으며, 이 크랭크 암(192)에 크랭크 축(174)에 의해 크랭크 레버(162)가 회전 운동 가능하게 부착되어 있고, 이 크랭크 레버(162)에 와이어(110)의 단부가 와이어 고정 나사(164)에 의해 고정되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 모터(178)의 회전에 의해, 회전 축(190)을 중심으로 크랭크 암(192)이 회전하고, 그 선단에 크랭크 축(174)으로 부착된 크랭크 레버(162)가, 도 11의 일점 쇄선 Ⅹ로 나타내는 궤도를 그리도록 움직인다. 그 선단부에 고정된 와이어(110)가 크랭크 암(192)의 길이 S에 따른 스트로크 2S에 따라서 전후 운동하고, 이 변위 운동이 와이어(110)를 통해서 구동부(8)에 부여된다. 이 변위 운동이 레버(70)에 전해져, 레버(70)에 원호 운동을 생기게 한다.
또한, 크랭크 암(192)을 연속 회전시킬 필요는 없이, 스테핑 모터(stepping motor)나 서보 모터(servo motor)에 의해 필요한 각도만큼 변이(變移)시켜도, 마찬가지로 레버(70)의 변이 운동을 얻을 수 있다.
이 액추에이터(124)에는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 모터(178)를 제어하는 제어 장치(200)가 구비되고, 이 제어 장치(200)에는, 가압 장치(27), 압력 센서(29), 모터(178), 인코더(180), 회전 조절기(182), 전원 스위치(183), 운전 스위치(184), 표시 장치(188) 등이 접속되어 있다. 제어 장치(200)에는, 회전 조절 다이얼(186)에 의해 회전 조절기(182)에 회전수가 설정되고, 설정된 회전수로 모터(178)의 회전이 설정되어, 이 회전력이 와이어(110)의 진퇴 운동으로 변환되어, 구동부(8)에 부여된다. 모터(178)의 회전은 인코더(180)에 의해 검출되고, 설정된 회전수와의 변동이 산출되어, 소정의 회전수로 제어된다. 이 실시형태에서는, 제어 장치(200)를 이용함으로써, 압력 센서(29)의 검출 압력에 따라서 가압 장치(27)의 출력 압력 P를 제어하는 구성으로 하고 있지만, 가압 장치(27)의 제어나, 압력 센서(29)의 검출 압력의 취입(取入)을 다른 제어 장치로 실행하도록 해도 좋다.
E) 배양 방법
이어서, 배양 유닛(2)을 이용하는, 세포 또는 조직의 배양 방법에 대해서, 도 13 내지 도 16을 참조해서 설명한다. 도 13은, 배양의 처리 순서를 나타내는 흐름도, 도 14A 및 도 14B는, 세포 구성체의 설치를 나타내는 도면, 도 15A 및 도 15B는, 세포 구성체에 대한 굽힘 운동의 부여 및 그 해제를 나타내는 도면, 도 16은, 액추에이터의 동작 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 세포 구성체(6)의 배양 처리는, 전처리(前處理)(단계 S1), 배양 처리(단계 S2) 및 후처리(後處理)(단계 S3)를 포함하고 있다. 전처리에는, 세포 구성체(6)의 형성, 반투막 감싸기 처리 등이 포함된다. 배양 처 리에는, 굽힘 운동 처리를 포함하며, 만곡(彎曲) 처리(단계 S21), 만곡 해제(단계 S22), 만곡 처리(단계 S23) … 만곡 해제(단계 S2N)의 반복이 실행된다. 그리고, 후처리에서는, 배양을 종료한 세포 구성체(6)의 배양 베드(36)로부터의 취출 등이 포함된다.
Ⅰ 전처리(단계 S1)
도 14A 및 도 14B에 나타낸 바와 같이, 배양물인 세포 구성체(6)를 형성한다. 이 세포 구성체(6)는, 예를 들면, 반투막으로 뒤덮여 있다.
세포 구성체(6)는, 세포, 세포 담체(scaffold), 상기 세포가 산출하는 세포외 매트릭스(extracellar matrix), 배양액(48)의 어느 것인가를 포함하고, 다른 요소로서 첨가물을 포함해도 좋다.
세포 구성체(6)는, 세포가 파종된 3차원 스캐폴드(scaffold)와 겔(gel) 상태 물질이어도 좋고, 세포가 파종된 3차원 스캐폴드를 반투막으로 밀봉한 것이어도 좋고, 또한, 세포가 파종된 3차원 스캐폴드와 겔 상태 물질을 반투막으로 밀봉한 것이어도 좋다. 3차원 스캐폴드 및 겔 상태 물질은, 생체 흡수성 재료로 구성된다.
또한, 세포 구성체(6)는, 3차원의 스캐폴드에 세포를 파종한 것, 혹은 상기 구성체에 다른 담체를 복합시킨 것, 혹은 그것들을 반투막제의 자루 또는 튜브(tube)에 넣은 것, 혹은 반투막제의 자루 또는 튜브에 세포를 부유시킨 배양액을 봉입한 것, 또는, 반투막제의 자루 또는 튜브에 세포와 겔 상태의 스캐폴드를 봉입한 것이어도 좋다.
또한, 반투막(semi-permeable membrane)은, 투과 분자량이 100〔Da〕로부터 1000〔kDa〕의 반투막 중에서 선택해서 사용하면 좋다. 반투막을 배양에 이용할 생각은, PCT/US2005/027220(Amorphous cell delivery vehicle treated with physical/physicochemical stimuli) 등에 설명되어 있다. 이 반투막은, 통과할 수 있는 분자의 크기에 따라서 여러 가지 것이 제공되어 있으므로, 그것을 이용하면 좋다. 즉, 배양액 중의 영양분, 필요한 산소 등의 가스(gas)나 세포가 방출한 노폐물 등의 저분자 물질 등은 통과시키고, 세포나 대분자 세포외 매트릭스를 통과시키지 않는 반투막을 선택하여, 세포를 가두면, 세포나 세포외 매트릭스의 유실을 방지하면서, 영양분과 산소의 공급이 가능하게 되어 효율적인 배양이 실현된다. 이 경우, 반투막이 영양물의 통과를 방해할 경우의 대책으로서, 본 발명에서는, 굽힘 동작을 부가하므로, 굽힘부의 변위가 능동적으로 상승하고, 또한, 압력의 차(差)가 생겨서, 영양분의 이동을 촉진시킨다. 혈관이 없는 단계의 세포 구성체(6)(혈관이 없는 조직에 있어서도) 굽힘 동작이 혈관이나 심장의 활동을 대행하게 되고, 동시에, 세포에 대하여 물리적 자극의 부여도 된다.
반투막으로 피복된 세포 구성체(6)는, 도 14A 및 도 14B에 나타낸 바와 같이, 배양 베드(36)의 탑재부(136)에 설치된다. 세포 구성체(6)는 배양 베드(36)에 지지되어서 탑재된다.
Ⅱ 배양 처리(단계 S2)
세포 구성체(6)는, 도 1 및 도 15A에 나타낸 바와 같이, 배양 베드(36)와 함께 배양 공간인 배양기부(4)에 이송된다.
배양기부(4) 내에는 배양액(48)을 넣고, 커버부(14)를 부착한다. 커버부(14) 를 부착하면, 커버부(14)에 설치된 4개소의 지지 돌출부(47)가 배양 베드(36)의 가장자리부를 가볍게 눌러서 지지한다.
배양 베드(36)의 배면(背面) 측에서 레버(70)에 의해 힘 F를 부여하면, 도 15B에 나타낸 바와 같이, 배양 베드(36)의 탑재부(136)가 힘 F에 의해 위쪽으로 만곡하고, 이 만곡에 의해, 탑재부(136) 상의 세포 구성체(6)도 만곡된다. 즉, 세포 구성체(6)에는 굽힘이 생긴다.
이 굽힘 상태로부터 힘 F를 해제하면, 배양 베드(36)의 탑재부(136)는 탄성에 의해, 원래 형상으로 복귀하여, 평탄하게 되기 때문에, 도 15A에 나타낸 바와 같이, 탑재부(136) 상의 세포 구성체(6)도 평탄한 상태로 이행한다. 이 경우, 세포 구성체(6)의 상면부에는, 배양 베드(36)의 누름부(156, 158)가 존재하고 있으며, 위쪽으로 볼록하게 변형한 세포 구성체(6)는, 탑재부(136)의 복귀와 동시에 누름부(156, 158)에 의해 눌려져서, 탑재부(136)의 원상 복귀에 따라 평탄화한다.
그리고, 이러한 굽힘 운동이 반복되어(단계 S21∼단계 S2N), 필요한 배양 시간의 경과에 의해, 조직이 형성된다. 또한, 도 1 등에 나타낸 배양 유닛(2)을 이용하면, 배양기 저부(12)의 다이어프램부(20)에 압력 P를 가함으로써, 배양액(48)을 통해서 세포 구성체(6)에 굽힘과는 별도로 원하는 압력 P를 작용시키는 것이 가능하다.
또한, 이 배양에 있어서, 배양액(48)은, 유입 측 포트부(50)로부터 배양 공간부(16)에 공급하고, 배출 측 포트부(52)로부터 배출시킴으로써, 배양 공간부(16)에 신선한 배양액(48)을 공급할 수 있다. 배양액(48)은, 산소 등의 기체나 양분 등 을 세포 구성체(6)에 공급하는 공급 매체인 동시에, 세포 구성체(6)로부터 배출되는 노폐물 등의 전송(傳送) 매체이다.
Ⅲ 후처리(단계 S3)
배양을 완료한 세포 구성체(6)는, 배양 베드(36)와 함께, 배양기부(4)(도 1 등)로부터 꺼내진다. 그리고, 세포 구성체(6)는, 인체의 수복 부위에 적용된다.
이러한 배양의 처리 순서에 있어서, 제어 장치(200)의 제어 동작에 대해서, 도 16에 나타내는 흐름도를 참조해서 설명한다.
운전 스위치(184)를 투입하면, 표시 장치(188)가 점등하고(단계 S11), 이 상태에서 회전수를 설정한다(단계 S12). 이것에 의해, 회전이 시작되고, 액추에이터(124)로부터 와이어(110)를 통해서 구동부(8)의 슬라이더(112)에 변위가 부여된다(단계 S13). 와이어(110)의 진퇴에 의해서 레버(70)가 회전 운동하여, 이미 설명한 운동이 세포 구성체(6)에 부여된다.
회전 및 변위가 발생하면, 표시 장치(188)에 그 설정 회전수 및 실제 회전수가 표시되고(단계 S14), 제어 장치(200)에서는 실제 회전수와 설정 회전수와의 회전수 차가 감시되어(단계 S15), 회전수 차나 회전 편차가 소정의 값 이상에 도달하였을 때, 이상(異常)이라고 판정한다. 이상이 생겼을 때, 표시 장치(188)에 경고를 표시한다(단계 S16).
(제2실시형태)
본 발명의 제2실시형태에 대해서, 도 17 내지 도 19를 참조해서 설명한다. 도 17 내지 도 19는 세포 구성체의 구성 예를 나타내고 있다.
그런데, 이 세포 구성체를 이용한 세포 및/또는 조직의 배양 방법의 공정은 아래와 같다.
a. 조직, 또는 세포를 체내에서 취출한다.
b. 취출한 조직을 효소 등으로 분해해서 세포를 분리하고, 필요로 하는 세포를 선별한다. 배양 대상인 세포는 종별(種別)을 묻지 않는다.
c. 선별한 세포 수가 부족할 경우, 또는, 증가시킬 필요가 있을 경우에는, 단층(單層) 배양 등으로 일단 세포 수를 증가시킨다.
d. 세포 구성체를 작성한다.
i) 부정형 구성체인 경우(이하의 어느 것인가를 필요에 따라, 성장 인자, 약제 등을 첨가하면 좋다.)
· 배양액에 세포를 부유시킨다.
· 하이드로 겔(hydro gel)에 세포를 부유시킨다.
· 겔 상태 담체에 세포를 섞는다.
ii) 정형 구성체인 경우(이하의 어느 것인가를 필요에 따라, 성장 인자, 약제 등을 첨가하면 좋다.)
· 배양액에 세포를 부유시켜, 이것을 콜라겐 스폰지, 키토산 스폰지 등의 세포 담체에 넣어, 세포를 담체에 부착시킨다.
· 졸(sol) 상태로 담체에 세포를 혼입시켜, 이것을 콜라겐 스폰지, 키토산 스폰지 등의 세포 담체에 넣어, 세포를 담체에 부착시키는 동시에, 겔화시킨다.
e. 세포 구성체(6)는, 반투막제의 튜브 또는 자루에 세포 등을 넣고, 그 튜 브 또는 자루를 밀봉해서 구성한다. 반투막은, 세포나 분자량이 큰 것은 투과시키지 않고, 배양액 중 성분의 영양분, 약제, 산소 등의 기체 등 분자량이 작은 것은 투과시킨다.
f. 세포 구성체(6)는, 배양 베드(36)에 부착시킨다.
g. 배양액을 순환시킬 경우는, 배양액의 순환 회로를 준비해 둔다. 순환 회로에는, 가스 교환부를 설치하여, 배양 장치 내의 가스와 배양 회로의 배양액 중의 가스와의 가스 교환이 일어나도록 한다.
h. 세포 구성체(6)를 배양 베드(36)와 함께, 배양기부(4)에 넣고, 배양액(48)을 채운다.
i. 배양기부(4)에 커버부(14)를 부착하고, 배양기부(4)(및 배양 회로)를 밀봉한다. 이상은, 클린 룸(clean room) 및 클린 벤치(clean bench) 등의 깨끗한 환경에서 실행한다. 이후는, 회로가 밀봉되어 있으므로, 그 이외의 장소에서도 잡균의 오염은 없다.
j. 배양기부(4)에는, 구동부(8)를 부착한다.
k. 온도, 가스 농도를 최적 상태로 유지한다.
1. 반복, 굽힘 동작을 세포 구성체(6)에 부가한다. 굽힘 동작의 주기, 크기, 동작 스케줄 등은 미리 설정해서 운전한다.
m. 필요에 따라, 배양액의 순환, 가압을 실행한다. 가압은, 일정(一定), 단속(斷續)적, 주기적 반복 등의 가압 패턴으로부터 최적인 패턴을 선택한다.
n. 소정의 시간이 경과하면, 배양기부(4)로부터 구동부(8)를 떼어낸다.
이러한 배양 방법에 있어서, 세포 구성체(6)는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 반투막으로써 튜브(202)에 넣어지며, 이 경우, 배양액(48)과, 겔에 세포를 혼합한 혼합물(204)로서 구성되어 있다. 튜브(202)는, 양단(兩端)의 개구가 밀봉 마개(206)로써 밀봉되어 있다.
이 세포 구성체(6)는, 예를 들면, 2개를 1조(組)로 해서 배양 베드(36)에 부착되고, 이미 설명한 굽힘 변위 동작을 반복해 부여한다. 이것에 의해, 세포가 증식하는 동시에, 세포외 매트릭스 등이 산출되어, 부정형한 신생 조직이 생성된다.
이 생성 과정에 대해서 보면, 배양 전에는, 세포, 배양액, 하이드로 겔 또는 겔 상태 스캐폴드의 전부 또는 이들 일부의 조합이었던 세포 구성체(6)가, 배양 후에 있어서는, 세포, 배양액, 하이드로 겔, 겔 상태 스캐폴드, 세포외 매트릭스 또는 그 밖의 세포의 산출물의 전부 또는 이들 일부의 조합으로 변환된다.
그리고, 세포 구성체(6)로부터 추출한 배양물을 체내의 손상 또는 결손부에 주입하면, 그 주입 부분에서 본래의 조직이 재생되며, 주입한 배양물은 주위의 조직에 융합하여, 일체화된다.
또한, 세포 구성체(6)는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 반투막으로 튜브(202)에 넣어지며, 이 경우도, 배양액(48)과, 겔에 세포를 혼합시킨 혼합물(204)로서 구성되어 있다. 튜브(202)는, 각각의 개구단 측을 접어 구부리고, 클립(208)으로 끼워서 밀봉되어 있다. 이 경우, 튜브(202)에는 여유를 갖게 하고, 배양액(48) 및 혼합물을 충전(充塡)한 튜브(202)가 단면이 타원이 될 정도로 배양액(48) 및 혼합물(204)을 넣는다. 이들 세포 구성체(6)는, 이미 설명한 배양 베드(36)에 부착하 고, 반복해 만곡시킨다.
이러한 세포 구성체(6)를 이용해도, 세포의 증식이 얻어지고, 세포외 매트릭스 등의 산출에 의해 부정형한 신생 조직이 생성된다. 즉, 배양 전에는, 세포와 배양액과 하이드로 겔과 겔 상태 스캐폴드의 전부 또는 이들 일부의 조합으로서 이루어지는 세포 구성체(6)가, 배양 후에는, 세포와 배양액과 하이드로 겔과 겔 상태 스캐폴드와 세포외 매트릭스와 그 밖의 세포의 산출물의 전부 또는 이들 일부의 조합으로 변환된다.
이러한 배양물을 인체의 손상 또는 결손 부분에 주입하면, 체내의 주입한 부분에서 본래의 조직을 재생시키고, 또한, 주위 조직에 융합시킬 수 있다.
또한, 세포 구성체(6)는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 반투막으로서 이루어지는 튜브(202)에 넣어져 있으며, 이 경우, 정형의 세포 담체(스캐폴드)(205)에 세포를 파종한 것이다. 튜브(202)의 각각의 개구단은, 밀봉 마개(206)에 의해 밀봉된다.
이 세포 구성체(6)는, 단체(單體) 또는 복수 개 나란히 배양 베드(36)에 부착시키고, 반복해 만곡시킨다. 이것에 의해, 세포의 증식과 함께, 세포외 매트릭스 등이 산출되어, 부정형한, 신생 조직이 생성된다. 즉, 배양 전의 세포와 콜라겐 스폰지 등의 세포 담체와 겔 상태 담체로서 이루어지는 세포 구성체(6)는, 배양 후, 세포와 세포 담체와 세포외 매트릭스와 그 밖의 세포의 산출물로서 이루어지는 신생 조직으로 생성된다.
반투막을 제거하고, 그 속의 신생 조직을 취출하여, 이것을 인체의 손상 또 는 결손 부분에 봉합 혹은 접착 등에 의해서 이식하면, 이식 부분에서, 본래의 조직을 재생시켜, 주위의 조직에 융합시킬 수 있다.
(제3실시형태)
본 발명의 제3실시형태에 대해서, 도 20 내지 도 22를 참조해서 설명한다. 도 20은, 제3실시형태에 따른 배양 시스템을 나타내는 도면, 도 21은, 제어부의 구성 예를 나타내는 도면, 도 22는, 배양 동작의 처리 순서를 나타내는 흐름도이다.
이 배양 시스템(240)에서는, 배양액(48)의 순환이나 수시(隨時)로 신선한 배양액(48)을 공급하기 위해서, 배양실(242) 내에 배양 유닛(2)의 배양기부(4)를 포함하는 배양 회로(244)를 설치한 것이다. 배양 회로(244)는, 순환 튜브(246)로써 배양액 탱크(248), 가스 교환부(250), 펌프(252), 체크 밸브(254), 배양기부(4), 압력 조절 밸브(256)를 연결한 순환로를 구성한다. 이 배양 회로(244)에서는, 배양액(48)의 순환을 임의로 실행할 수 있지만, 그 순환 제어의 하나의 형태로서, 예를 들면, 배양액(48)의 순환을 정지 또는 금지할 경우에는, 배양 회로(244)를 폐쇄하면 좋다. 상기의 펌프(252)는, 피스톤식 펌프, 시린지 펌프(syringe pump), 페리스탈틱 펌프(peristaltic pump) 등으로 구성할 수 있다. 순환 튜브(246)에는, 예를 들면, 배양액(48)의 적하(滴下)를 계수하는 등의 방법에 의해서 배양액(48)의 흐름을 검출하는 유량 센서(268)가 설치되어 있다.
배양실(242)에는, 온도 조절기(258), 가스 농도 조절기(260) 및 제어 장치(262)가 설치되어 있다. 배양실(242) 내는, 온도 조절기(258)에 의해 배양에 필요한 온도로 설정되고, 가스 농도 조절기(260)에 의해 일정한 가스 농도로 유지되 며, 제어 장치(262)에 의해 배양액(48)의 순환, 배양기부(4) 내의 압력 제어가 실행된다.
배양기부(4)에는 액추에이터(124)로부터 케이블(119)을 통해서 굽힘 응력이 부가된다. 이 경우, 액추에이터(124)는 배양실(242) 내에 설치되어 있지만, 배양실(242)의 외부에 설치해도 좋다.
액추에이터(124)의 동작은, 배양액(48)의 가압 순환과 일괄해서 제어해도 좋고, 각각을 독립해서 제어해도 좋다. 이 경우, 배양액(48)의 가압과, 액추에이터(124)에 의한 굽힘 응력이 세포 구성체(6)에 부가된다.
그리고, 세포 구성체(6)에 대하여, 굽힘 변위의 부여와, 배양액(48)의 순환 및 배양기부(4) 내의 압력을 일괄해서 제어하기 위해서는, 도 21에 나타낸 바와 같이, 제어 계통을 구성하면 좋다. 제어 장치(262)에는, 입력 장치(264)로부터 모터(178)의 회전수, 배양액(48)의 순환량을 설정하고, 모터(178) 및 펌프(252)를 구동한다. 제어 장치(262)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read-Only Memory) 및 RAM(Random-Access Memory)을 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다.
모터(178), 인코더(180) 및 제어 장치(262)에 의해 변위 부여 제어가 실행되어, 모터(178)의 회전이 인코더(180)에 검출되고, 그 검출 정보가 제어 장치(262)에 더해 지고 있다.
압력 조절 밸브(256), 펌프(252), 유량 센서(268) 및 제어 장치(262)에 의해 배양액 송액(送液) 제어가 실행된다. 이 배양액 송액 제어에서는, 펌프(252)의 회전수를 상승시키면, 배양액(48)의 유량이 증가하지만, 그 송액에 의한 압력은 압력 조절 밸브(256)에 의해 조절할 수 있다. 배양액(48)의 흐름은, 예를 들면, 배양액(48)의 적하를 계수하는 등의 방법에 의해 유량 센서(268)에 검지되어, 그 검지 정보가 펌프 제어 등의 제어 정보로 이용된다.
가압 장치(27), 압력 센서(29) 및 제어 장치(262)에 의해 가압 제어가 실행되며, 압력 센서(29)로써 압력이 검출되고, 이 검출 정보에 의해 가압 제어가 실행된다.
온도 조절기(258)를 구성하는 온도 센서(280), 히터(282) 및 제어 장치(262)에 의해 온도 조절 제어가 실행되며, 온도 센서(280)의 검출 정보에 근거하여, 히터(282)의 발열 온도가 제어된다. 가스 농도 조절기(260)를 구성하는 CO2 농도 센서(284), CO2 전자 밸브(286), 02 농도 센서(288), N2 전자 밸브(290) 및 제어 장치(262)에 의해 가스 농도 제어가 실행된다. CO2 농도 센서(284)의 검출 정보에 근거하여, CO2 전자 밸브(286)의 개도(開度)가 제어되며, 또한, 02 농도 센서(288)의 검출 정보에 근거하여, N2 전자 밸브(290)의 개도가 제어된다. 이것들 온도 조절 및 가스 농도의 제어에 의해, 배양실(242) 내의 환경 제어가 실행된다. 즉, 배양실(242) 내의 가스 농도 분위기에 의해, 가스 교환부(250)에 있어서, 배양액(48)과 배양실(242) 내와의 사이에서 가스 교환이 실행된다.
이러한 배양 시스템(240)에서는, 도 22에 나타낸 바와 같이, 전원 스위치(292)의 투입(投入)에 의해(단계 S51), 표시 장치(266)가 점등한다(단계 S52). 그래서, 환경 제어 값의 입력(단계 S53), 제어 동작 값의 입력(단계 S54) 후, 설정 값이 표시 장치(266)에 표시된다(단계 S55). 여기서, 운전 스위치(294)를 투입한다(단계 S56).
배양 시스템(240)이 동작 상태에 들어가면, 온도 조절(단계 S57), 가스 농도 조절(단계 S58), 가압 제어(단계 S59), 배양액 송액 운전(단계 S60), 변위 부여 운전(단계 S61)이 실행되고, 운전 상태가 표시 장치(266)에 표시된다(단계 S62).
변위 부여에 필요한 운전 상태가 감시되고(단계 S63), 이상이 있으면, 경고 표시 후, 운전을 정지하고(단계 S64), 배양 시스템(240)을 재설정해(단계 S65), 이상(異常) 원인을 제거하고(단계 S66), 다시, 단계 S51∼S63을 동작시켜서, 배양 종료에 이른다(단계 S67). 배양 종료 후, 운전 스위치(294)를 오프로 하여(단계 S68), 배양 처리를 종료한다(단계 S69).
(제4실시형태)
본 발명의 제4실시형태에 대해서, 도 23 및 도 24를 참조해서 설명한다. 도 23은, 제4실시형태에 따른 배양 유닛을 나타내는 도면, 도 24는, 도 23의 XXIV-XXIV 선 단면을 나타내는 도면이다. 도 23 및 도 24에 있어서, 도 1 내지 도 8과 동일한 부분에는 동일한 부호를 첨부하고 있다.
제1 내지 제3실시형태에서는, 세포 구성체(6)에 대하여 굽힘 변위를 부여하는 처리에 대해서 설명하였지만, 본 발명은, 세포 구성체(600)의 신축 처리에 적용할 수 있어, 레버(70)의 운동에 의한 배양기부(4)의 배양 공간부(16)에 있어서의 내부 압력에 변화를 생기게 하는 일 없이, 원하는 변위를 세포 구성체(600)에 부여 할 수 있다.
이 실시형태의 배양기부(4)에는 장방 형상의 배양 공간부(16)가 형성되고, 이 배양 공간부(16)의 선반부(295)에 돌출시킨 돌기(突起)(296)에 세포 구성체(600)의 일단을 부착하고, 그 타단 측에 부착한 유지 프레임(298)에 레버(70)의 선단부가 회전 운동 가능하게 고정되어 있다. 이 실시형태에서는, 유지 프레임(298)에 고정 핀(300)이 돌출되게 설치되어 있으므로, 이 고정 핀(300)에 레버(70)의 선단부에 형성된 걸림 고리(302)를 가동 가능하게 걸리게 하고 있다.
이와 같은 구성으로 하면, 구동부(8)에 와이어(110)를 통해서 액추에이터(124)(도 8, 도 9)로부터 부여되는 응력에 의해, 레버(70)를 원호 회전 운동시키면, 그 원호 회전 운동에 따라 세포 구성체(6)를 화살표 m, n 방향으로 신축시켜, 배양에 필요한 자극, 장력의 부여 및 그 해제를 반복 실행할 수 있다.
이 경우, 유입 측 포트부(50)로부터 배양액(48)을 배양 공간부(16) 내에 유입시키고, 배출 측 포트부(52)로부터 유출시켜서, 신선한 배양액(48)을 세포 구성체(600)에 공급할 수 있다.
(실시형태로부터 추출되는 특징 사항)
이어서, 이상 설명한 각각의 실시형태로부터 추출되는 특징 사항에 관하여, 특허청구의 범위에 기재한 사항 이외의 특징 사항을 이하에 열거한다. 열거한 특징 사항에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(1) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 베드와 상기 레버를 평행 또는 직각으로 배치한 것을 특징으로 하는 배 양 장치.
(2) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 배양기부는, 밀폐 구조인 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(3) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 레버의 단부에 작용부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(4) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 베드는, 상기 배양물을 지지하고, 상기 레버로부터의 가압을 받아서 만곡하고, 상기 가압의 해제에 의해 가압 전의 상태로 복귀하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(5) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 베드는, 단부에 상기 배양기부에 지지시키는 지지부, 중간부에 상기 레버로부터 작용을 받는 힘받이부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(6)상기 배양 장치에 있어서,
상기 레버는 상기 지점의 근방에 원호상(圓弧狀) 면을 갖는 플랜지부를 구비하고, 이 플랜지부에 대응해서 원호상 면을 갖는 조인트(joint)부를 상기 배양기부에 구비하여, 상기 플랜지부의 상기 원호상 면과 상기 조인트부의 원호상 면을 미끄럼 운동 가능하게 접촉시킨 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(7) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 조인트부는, 상기 레버를 회전시켰을 때, 그 회전의 중심이, 상기 레버의 밀봉부 중앙에 일치하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(8) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 배양기부로부터 인출된 상기 레버의 후단부(後端部)에 구동력을 부여하는 구동부를 상기 배양기부의 측부(側部)에 설치해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(9) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 구동부는, 상기 배양기부에 착탈(着脫) 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(10) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 구동부로부터 상기 레버에 부여되는 상기 가압을 주기적, 연속적으로 제어, 및/또는 가압 속도를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(11) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 배양기부에는, 배양액이 공급구로부터 공급되고, 배출구로부터 배출되는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(12) 배양기부에 다이어프램부를 구비하고, 그 다이어프램부를 통해서 상기 배양기부 내에 압력을 부여하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(13) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 구동부는,
상기 배양기부의 측부에 설치된 프레임부와,
상기 프레임부에 미끄럼 운동 가능하게 지지되어, 외부로부터 가해지는 구동 력에 의해 미끄럼 운동하고, 상기 레버에 원호 운동을 생기게 하는 제1슬라이더와,
상기 프레임부에 미끄럼 운동 가능하게 지지되어, 상기 레버에 상기 슬라이더와 반대 방향으로 복귀력을 작용시키는 제2슬라이더를 구비하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(14) 상기 배양 장치에 있어서,
상기 레버를 삽입하는 삽입구와,
상기 삽입구로부터 삽입되는 상기 레버의 단부를 상기 제1슬라이더와 상기 제2슬라이더와의 사이에서 안내하는 안내부를 상기 프레임부에 구비하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
(실험 결과)
이어서, 상기의 배양 장치 및 배양 시스템을 이용한 실험 결과에 대해서, 도 25 내지 도 29를 참조해서 설명한다.
도 25는 세포 구성체를 나타내고, 이 세포 구성체는, 배양액 중에 부유시킨 세포를 반투막의 튜브에 넣어서 구성하고 있다. 도 26에 나타낸 바와 같이, 세포 구성체는 배양 베드에 고정되어, 배양기부(챔버)에 수용된다. 이 경우, 구동부는 배양기부로부터 분리되어 있다.
배양 유닛에는 액추에이터로부터의 가압이 작용하여, 세포 구성체에 굽힘 동작이 부가된다. 액추에이터는, 배양실의 밖에 위치되고, 케이블은 배양실 도어(door)를 관통해서, 구동부에 접속되어 있다. 액추에이터의 동작 상태는 표시 장치에 의해 확인할 수 있다.
액추에이터는, 모터의 회전 운동을 크랭크로써 직선 운동으로 변환시키고 있으며, 크랭크 암(crank arm)의 길이 선택에 의해, 와이어의 진퇴 폭을 조절할 수 있어, 이것에 따라서 세포 구성체에 부여되는 굽힘의 크기가 조절된다.
이 실험에서는, 가압 동작에 관하여, 대기압을 유지하고, 굽힘 동작에만 한정하여, 배양액 순환을 실행하였다. 압력과, 액추에이터에 의한 굽힘 동작은 각각 무관계하게 단독으로 부가하였다. 이 실험에서는, 예를 들면, 0.5〔MPa〕 이상의 가압을 부여하는 것도 생각된다.
또한, 도 27 내지 도 29는, 척추 기관의 배양 실험(vertebrae organ culture of 2days old mouse)을 나타내고 있다. 실험은, 생후 2일의 마우스로부터 취출한 척추를 배양 베드에 설치해(도 27), 0.1〔Hz〕의 주파수로 굽힘 동작을 부가하여, 10일 간의 배양을 실시하였다. 이 실험에서는 가압은 하지 않고 있다.
비교 예로서, 정치 배양을 실행하였다. 도 28 및 도 29는, 10일 간의 정치 배양(Static 10days)을 나타내고 있다. 10일 후에, 기관의 단면(斷面)을 톨루이딘 블루(toluidine blue) 염색하여, 세포의 생존 상황을 관측하였다. 도면 중, 착색 부분은 명시할 수 없지만, 밝기가 저하되어 있는 부분(염색 부분)이 산 세포의 존재를 나타내고 있다. 정치 배양에서는, 추간판 내부의 세포 밀도가 오르지 않고, 매트릭스의 변성이 보였다(도 28의 a).
이것에 대하여, 굽힘 동작, 디스플레이스먼트(Displacement(변위))를 부가한 척추에는, 추간판 내부의 세포의 증생(增生) 및 신생(新生) 매트릭스의 축적이 인정되었다(도 29의 b).
이 실험 결과로부터, 굽힘 동작을 부여한 배양은, 정치 배양과 비교하여, 세포의 증생 및 신생 매트릭스의 퇴적(堆積)이 보여지기 때문에, 그 굽힘 동작이 세포 구성체에 자극을 부여하는 동시에, 물질 이동을 촉진시키고 있는 것을 추측할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명을 가장 바람직한 실시형태로서 설명하였지만, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은, 세포 및/또는 조직을 포함하는 배양물의 배양 장치에 관하여, 사람 등의 몸의 부위에 적정한 세포 및/또는 조직의 배양 장치를 제공하는 것이며, 세포 구성체에 굽힘 동작을 부여함으로써, 척추 등의 조직 배양을 효율적으로 실행할 수 있어, 유용하다.

Claims (5)

  1. 세포 및/또는 조직을 포함하는 배양물의 배양 장치로서,
    상기 배양물을 수용하는 배양기부(培養器部)와,
    상기 배양기부의 내외를 관통시킨 레버(lever)를 구비하고,
    상기 레버를 조작해서 상기 배양물에 변위를 부여하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
  2. 세포 및/또는 조직을 포함하는 배양물의 배양 장치로서,
    상기 배양물을 탑재하는 베드(bed)와,
    상기 베드와 함께 상기 배양물을 수용하는 배양기부와,
    상기 배양기부의 내외를 관통시킨 레버와, 상기 레버를 조작해서 상기 베드를 밀어, 상기 베드의 만곡(彎曲) 변형에 의해 상기 배양물에 변위를 부여하는 구동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 레버는, 상기 배양기부의 벽부(壁部) 또는 그 근방에 설정된 지점(支點)을 중심으로 원호(圓弧) 운동하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
  4. 세포 및/또는 조직을 포함하는 배양물의 배양 장치로서,
    상기 배양물을 탑재하는 베드와,
    상기 베드와 함께 상기 배양물을 수용하는 배양기부와,
    상기 배양기부의 내외를 관통해서, 상기 배양기부의 벽부 또는 그 근방에 설정된 지점을 중심으로 원호 운동하는 것이 가능한 레버와,
    상기 레버를 조작해서 상기 베드에 신축력(伸縮力)을 부여하여, 상기 베드의 신축 변형에 의해 상기 배양물을 신축시키는 구동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 배양 장치.
  5. 세포 및/또는 조직을 포함하는 배양물의 배양 방법으로서,
    배양기부에 상기 배양물을 수용하여, 상기 배양기부의 내외를 관통하는 레버에, 상기 배양기부의 벽부 또는 그 근방에 설정된 지점을 중심으로 원호 운동을 부여하고, 이 원호 운동에 의해서 상기 배양물에 굽힘 변위를 부여하는 것을 특징으로 하는 배양 방법.
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