WO2020189627A1 - 流体デバイス - Google Patents

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WO2020189627A1
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flow path
cultured
cultured cell
fluid device
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将也 萩原
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公立大学法人大阪
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    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip

Definitions

  • the present invention relates to a fluid device.
  • the living body has a cell tissue having a barrier function in order to maintain the biological function.
  • the skin has epidermal cells that prevent foreign substances from entering the body.
  • a cell tissue having a selective uptake mechanism filtering function.
  • the blood-brain barrier and the blood-retinal barrier have vascular endothelial cells bound by strong cell-cell adhesion, and these endothelial cells have a barrier function and a selective uptake mechanism.
  • the intestine has intestinal epithelial cells that have a mechanism for selectively absorbing nutrients.
  • the kidney produces urine by a two-step method of glomerular filtration and tubular reabsorption, and the renal tubules have tubular cells having a mechanism for transporting only a specific substance.
  • barrier function and selective uptake mechanism of these cell tissues are being studied in various fields such as pathology, medicine, functional foods, and cosmetics.
  • barrier function and uptake mechanism are mainly evaluated in animal experiments and clinical trials.
  • animal experiments and clinical trials it is difficult to accurately evaluate only the barrier function and uptake mechanism in a complicated living body.
  • laws and regulations for animal experiments is progressing worldwide. For this reason, research and development of alternative experiments for animal experiments are being actively carried out all over the world.
  • Patent Document 1 An in vitro model of the blood-brain barrier is known (see, for example, Patent Document 1). By using such an in vitro model, it is possible to evaluate the barrier function and selective uptake mechanism of the blood-brain barrier. Further, there is known a fluid chip that detachably accommodates a cube-shaped culture container provided with a window through which nutritional components and the like can pass (see, for example, Patent Document 2).
  • the conventional in vitro model of the blood-brain barrier can only evaluate the barrier function and selective uptake mechanism of the blood-brain barrier, and how substances that cross the blood-brain barrier affect nerve cells and the like. It cannot be investigated, nor can it be investigated how the humoral factors secreted by the cells constituting the blood-brain barrier affect nerve cells and the like.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a humoral factor secreted by a test substance that has passed through a cell or cell tissue having a barrier function or a cell in the first cultured cell module is inside the barrier.
  • a fluid device capable of investigating the effect on cells.
  • the present invention comprises a base material and a lid member, and the base material and the lid member are first-flowed between the base material and the lid member by adhering the base material and the lid member.
  • a path, a second flow path, and a third flow path that communicates the first flow path and the second flow path are provided, and the third flow path is detachable from the first cultured cell module.
  • the second channel has a second accommodating portion for detachably accommodating the second cultured cell module, and the first cultured cell module has a barrier function.
  • the second cell culture module contains the first cell and the first culture gel, and has a translucent first window portion made of a hydrogel or a porous body, and the second culture cell module is a second cell and a second culture gel. And had a translucent second window made of hydrogel or porous body, the first containing was provided so that the first cultured cell module blocked the third flow path.
  • the fluid device of the present invention has a third flow path that communicates the first flow path and the second flow path, and the first storage portion is provided so that the first cultured cell module blocks the third flow path. ..
  • this fluid device by attaching the first cultured cell module containing the first cells having a barrier function to the first storage portion, the liquid flowing through the first flow path and the liquid flowing through the second flow path have a barrier function. It can be separated by a first cell having the above or a cell tissue containing the first cell. Therefore, it is possible to form a biological environment model that reproduces the inside and outside of the barrier of the barrier model including the first cell.
  • the first cultured cell module has a barrier function in the first cultured cell module by flowing a liquid containing a test substance through the first flow path and analyzing whether or not the liquid flowing through the second flow path contains the test substance. It is possible to investigate the barrier performance of the first cell or the cell tissue containing the first cell.
  • the first cultured cell module has a first window portion made of a hydrogel or a porous body. Through this window, nutrient components, test substances, humoral factors, and the like can move between the first cultured gel inside the first cultured cell module and the liquid outside the first cultured cell module. Therefore, the test substance that has passed through the cell tissue containing the first cell or the first cell having a barrier function and supplying a nutritional component to the cell tissue three-dimensionally cultured in the first culture gel is transferred to the second flow path. It becomes possible for the humoral factor generated by the cells in the first cultured cell module to move to the second flow path due to the movement of the test substance and the influence of the test substance.
  • the fluid device of the present invention has a second accommodating portion for detachably accommodating the second cultured cell module.
  • this fluid device by attaching the second cultured cell module having the second cell to the second containing portion, the cell tissue containing the first cell or the first cell having the barrier function of the first cultured cell module was passed through.
  • the effect of the test substance on the second cell, the effect of the humoral factor generated by the cells in the first cultured cell module on the second cell, and the like can be investigated.
  • the first cultured cell module can be removed from the first containing portion and the second cultured cell module can be removed from the second containing portion, the cells in the first cultured cell module or the first 2 It is possible to observe the cells in the cultured cell module three-dimensionally through the translucent window. Therefore, it is possible to investigate in detail the influence of the test substance, the humoral factor, and the like on the cells in the first cultured cell module or the cells in the second cultured cell module.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a fluid device at the alternate long and short dash line CC'.
  • It is a schematic perspective view of the 1st cultured cell module. It is the schematic sectional drawing of the 1st cultured cell module in the broken line DD of FIG. It is the schematic sectional drawing of the 1st cultured cell module.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a fluid device at the alternate long and short dash line CC'. It is the schematic sectional drawing of the fluid device in the range F surrounded by the dotted line of FIG.
  • the fluid device of the present invention includes a base material and a lid member, and the base material and the lid member are formed between the base material and the lid member by adhering the base material and the lid member.
  • a first flow path, a second flow path, and a third flow path that communicates the first flow path and the second flow path are provided so that the third flow path is a first cultured cell module.
  • the second channel has a second accommodating portion for detachably accommodating the second cultured cell module, and the first cultured cell module has a second accommodating portion for detachably accommodating the second cultured cell module.
  • the second cultured cell module contains the first cell and the first cultured gel having a barrier function, and has a translucent first window portion made of a hydrogel or a porous body. It accommodates 2 cultured gels and has a translucent second window made of hydrogel or porous body, and the 1st contained portion is provided so that the 1st cultured cell module blocks the 3rd flow path. It is characterized by being done.
  • the fluid device of the present invention preferably comprises a first cultured cell module, the first cultured cell module preferably includes a three-dimensional frame, and the first window closes at least one first opening surrounded by the three-dimensional frame. It is preferable that the structure is provided. As a result, the strength of the first cultured cell module can be increased, and the deformation of the first cultured cell module can be suppressed.
  • the first cell or the cell tissue containing the first cell is preferably provided so as to close the second opening surrounded by the three-dimensional frame. This makes it possible to form a barrier model composed of cells or cell tissues having a barrier function in one opening of the three-dimensional frame. Further, it is preferable that the first cell or the cell tissue containing the first cell is in close contact with the three-dimensional frame.
  • the first cultured cell module is preferably housed in the first storage portion so that the first cell or the cell tissue containing the first cell is on the first flow path side.
  • the first flow path and the inside of the first cultured cell module can be separated by a barrier model, and a blood-brain barrier model, an intestinal tract model, and the like can be formed.
  • the test substance that has passed through the barrier model and the humoral factor secreted by the cells in the first cultured cell module can move to the second flow path side.
  • the first containment portion is preferably provided so that the first cell or the cell tissue containing the first cell is exposed to the flow of the first channel.
  • the first cultured cell module preferably has a third window portion made of a translucent resin, and the third window portion is provided so as to close at least one third opening surrounded by the three-dimensional frame. Is preferable. Further, it is preferable that the first cultured cell module is housed in the first storage part so that the third window part is on the flow path wall side of the third flow path. As a result, the adhesiveness between the first culture gel and the third window portion is improved, so that it is possible to prevent the first culture gel from peeling off from the third window portion.
  • the first cell or the cell tissue containing the first cell preferably has a filtering function.
  • the first cell is preferably any one of vascular endothelial cells, intestinal epithelial cells and epidermal cells.
  • the first cell culture module preferably comprises a blood-brain barrier model containing vascular endothelial cells, pericytes and astrocytes.
  • the hydrogel preferably contains at least one of agarose gel, polyacrylamide gel, sodium alginate, and collagen gel, and the porous body is a porous material sheet, mesh, etching sheet, non-woven fabric, or woven fabric. It is preferable to include at least one.
  • the first accommodating portion is provided so that the width of the third flow path and the width of the first cultured cell module are substantially the same.
  • the third flow path can be closed by the first cultured cell module, and it is possible to suppress the formation of a gap between the side wall of the third flow path and the first cultured cell module. Therefore, the barrier model formed in the first cultured cell module can separate the first flow path side and the second flow path side without a gap.
  • the first accommodating portion is preferably provided so that the first cultured cell module is arranged adjacent to the first flow path. As a result, the first cell or the cell tissue containing the first cell can be exposed to the flow of the first channel, and the barrier performance of the barrier model can be improved.
  • the second accommodating portion is preferably provided so that the second cultured cell module is arranged at the confluence of the second channel and the third channel.
  • the second channel preferably has a third accommodating portion for detachably accommodating the third cultured cell module, and the third cultured cell module preferably accommodates the third cell and the third cultured gel.
  • a translucent fourth window portion made of a hydrogel or a porous body.
  • the second flow path preferably has a fourth accommodating portion for accommodating the liquefied factor detection module in a detachable manner. This makes it possible to detect the humoral factor secreted by the cells in the first cultured cell module or the cells in the second cultured cell module.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of the fluid device of this embodiment, and FIGS. 2A to 2C are schematic cross-sectional views of the fluid device.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the first cultured cell module having cells constituting the blood-brain barrier model, and FIGS. 4 and 5 are schematic cross-sectional views of the first cultured cell module.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the second cultured cell module having nerve cells, and
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the second cultured cell module.
  • 8 is a schematic plan view of the fluid device equipped with the first and second cultured cell modules, and FIGS. 9A to 9C are schematic cross-sectional views of the fluid device, respectively.
  • the fluid device 50 of the present embodiment includes a base material 2 and a lid member 3, and the base material 2 and the lid member 3 are formed by adhering the base material 2 and the lid member 3 to the base material 2 and the lid member 3.
  • a first flow path 4, a second flow path 5, and a third flow path 6 that communicates the first flow path 4 and the second flow path 5 are provided between the two.
  • the flow path 6 has a first storage portion 7 for detachably accommodating the first cultured cell module 11, and the second flow path 5 has a second accommodating portion for detachably accommodating the second cultured cell module 12.
  • the second cultured cell module 12 has a window portion 26a, contains a second cell 17 and a second cultured gel 22, and has a translucent second window portion 26a made of a hydrogel or a porous body.
  • the first storage unit 6 is characterized in that the first cultured cell module 11 is provided so as to block the third flow path 6.
  • the fluid device 50 cultivates the cells housed in the first cultured cell module 11 and the second cells 17 housed in the second cultured cell module 12 by flowing the culture solution through the first flow path 4 or the second flow path 5. It is a fluid device that is possible. Further, the fluid device 50 may be a fluid chip, a perfusion culture device, a culture environment control device, or a biological function chip.
  • the fluid device 50 includes a substrate 2. A groove serving as a first flow path 4, a second flow path 5 or a third flow path 6 can be formed on the base material 2.
  • the material of the base material 2 may be a polymer material such as silicone rubber (for example, PDMS), acrylic resin (for example, PMMA), or polycarbonate, or may be glass.
  • the material of the base material 2 is preferably translucent. As a result, the cells in the first cultured cell module 11 or the cells in the second cultured cell module 12 can be observed during the culture.
  • the fluid device 50 includes a lid member 3.
  • the lid member 3 is, for example, a glass plate. As a result, the cells in the first cultured cell module 11 or the cells in the second cultured cell module 12 can be observed from the lid member 3 side.
  • the lid member 3 is a member that is adhered to the base material 2 when the cells are cultured in the fluid device 50.
  • the base material 2 and the lid member 3 may be adhered due to the adhesiveness of the base material 2, and the base material 2 and the lid member 3 are adhered to each other by pressure-contacting the base material 2 and the lid member 3 with a clip or the like. You may.
  • the lid member 3 can be provided so that the lid member 3 serves as a flow path wall of the first flow path 4, the second flow path 5, or the third flow path 6.
  • the lid member 3 can be provided so that the lid member 3 can be peeled off or removed from the base material 2. As a result, after culturing the cells in the fluid device 50, the first cultured cell module 11 or the second cultured cell module 12 can be taken out from the fluid device 50 and the cells in the module can be observed.
  • the base material 2 and the lid member 3 have a first flow path 4, a second flow path 5, and a first flow between the base material 2 and the lid member 3 by adhering the base material 2 and the lid member 3.
  • a third flow path 6 that communicates the road 4 and the second flow path 5 is provided so as to be formed.
  • the first flow path 4, the second flow path 5 or the third flow path 6 may have a structure in which the groove of the base material 2 is covered with the lid member 3, and the groove of the lid member 3 is the base material 2. It may have a structure covered by.
  • the first flow path 4 can have an injection port 31a at one end and a discharge port 32a at the other end.
  • the first liquid such as the culture solution can be injected from the injection port 31a, the first liquid can flow into the first flow path 4, and the first liquid can be discharged from the discharge port 32a.
  • the first flow path 4 can be a flow path outside the barrier of the barrier model formed in the first cultured cell module 11.
  • the second flow path 5 can have an injection port 31b at one end and a discharge port 32b at the other end.
  • a second liquid such as a culture solution can be injected from the injection port 31b, the second liquid can flow into the second flow path 5, and the second liquid can be discharged from the discharge port 32b.
  • the second flow path 5 has a second accommodating portion 8 for accommodating the second cultured cell module 12 in a detachable manner.
  • the second flow path 5 can be a flow path inside the barrier of the barrier model formed in the first cultured cell module 11.
  • the third flow path 6 is provided so as to communicate the first flow path 4 and the second flow path 5.
  • the third flow path 6 has a first accommodating portion 7 for accommodating the first cultured cell module 11 in a detachable manner.
  • the first accommodating portion 7 is provided so that the first cultured cell module 11 blocks the third flow path 6.
  • the cross section of the third flow path 6 is square.
  • the first flow path 4, the second flow path 5, the third flow path 6, the first accommodating portion 7, and the second accommodating portion 8 can be provided as in the fluid device 50 shown in FIGS. ..
  • FIGS. 8 and 9 the first cultured cell module 11 as shown in FIGS. 3 and 4 is attached to the first accommodating portion 7 of the fluid device 50 shown in FIGS. 1 and 2, and the second is The fluid device 50 in a state where the second cultured cell module 12 as shown in FIGS. 6 and 7 is attached to the accommodating portion 8 is shown.
  • the first cultured cell module 11 contains the first cell 16 having a barrier function and the first cultured gel 21 inside, and has a translucent window portion 26a made of a hydrogel or a porous body.
  • the first cultured cell module 11 is detachably housed in the first storage section 7 provided in the third flow path 6.
  • the first cultured cell module 11 may have a translucent window portion 26b made of a translucent resin.
  • the translucent resin is, for example, silicone rubber, polypropylene, polyethylene, or the like.
  • the first cultured cell module 11 can include a three-dimensional frame (space frame) 25.
  • the three-dimensional frame 25 is a member that supports the structure of the first cultured cell module 11, and is a skeletal structure of the first cultured cell module 11.
  • the shape of the three-dimensional frame 25 may be a polyhedron, a square, or a cylinder.
  • the three-dimensional frame 25 is preferably a cube or a rectangular parallelepiped.
  • the three-dimensional frame 25 has a linear frame at a corner portion between two adjacent faces.
  • the opening of the three-dimensional frame 25 is a surface of a polyhedron surrounded by a linear frame.
  • the opening of the three-dimensional frame 25 is closed by the window portion 26a so that the first cultured cell module 11 can accommodate the cells and the first cultured gel 21.
  • the opening located at the upper part of the three-dimensional frame 25 does not have to be closed by the window portion 26a.
  • at least one of the plurality of window portions 26a of the first cultured cell module 11 may be removed before the first cultured cell module 11 is attached to the first storage portion 7.
  • the three-dimensional frame 25 included in the first cultured cell module 11 shown in FIGS. 3 and 4 is a cube and has openings on each surface. The opening on the bottom surface of the three-dimensional frame 25 and the opening on each side surface are closed by the window portion 26a.
  • the space surrounded by these windows 26a is a space for accommodating cells and the first culture gel 21.
  • the first cultured cell module 11 has a translucent window portion 26b made of silicone rubber
  • the first cultured cell module 11 can have a cross section as shown in FIG.
  • the translucent silicone rubber is, for example, PDMS.
  • the opening on the bottom surface of the three-dimensional frame 25 is closed by the translucent window portion 26a made of hydrogel or a porous body, and the opening on each side surface of the three-dimensional frame 25 is the translucent window portion made of silicone rubber. It is blocked by 26b.
  • the material of the three-dimensional frame 25 can be a biocompatible resin. Further, the material of the three-dimensional frame 25 can be, for example, polycarbonate.
  • the window portion 26a is made of a hydrogel or a porous body and serves as a bottom or a side wall of the first cultured cell module 11 (when the first cultured cell module 11 has the window portion 26b, the window portion 26a is the first cultured cell module. It becomes the bottom of 11). Since hydrogels and porous bodies have permeability of nutritional components, test substances, humoral factors, etc., the nutritional components contained in the culture solution flowing through the first flow path 4 or the second flow path 5 are first cultured. It can be supplied to the cells to be cultured in the cell module 11.
  • test substance and the humoral factor can move from the first cultured cell module 11 to the second cultured cell module 12.
  • the windows 26a and 26b have translucency and serve as windows for observing the first cells 16 cultured in the first cultured cell module 11.
  • the hydrogel constituting the window portion 26a is not particularly limited as long as it has a hardness sufficient to allow the protein to pass through and stand on its own.
  • Hydrogel is a solidified system as a whole by connecting dispersoids in water to form a network.
  • the window portion 26a may have a 50 g / cm 2 or more 10000 g / cm 2 or less of gel strength.
  • the window portion 26a can have protein permeability. This gel strength can be adjusted by adjusting the concentration of the dispersoid forming the network. If the dispersant concentration is too low, the gel strength will decrease. If the concentration of the dispersoid is too high, protein permeability will decrease. The appropriate concentration of this dispersoid depends on the type of dispersoid.
  • the hydrogel constituting the window portion 26a can include agarose gel, polyacrylamide gel, sodium alginate or collagen gel. From this, the window portion 26a can have translucency. In addition, nutrients such as proteins contained in the culture solution flowing through the first channel 4 or the second channel 5 can permeate the window portion 26a, and the nutrients can be supplied to the first culture gel 21 and the cells. ..
  • the window portion 26a is an agarose gel
  • the concentration of agarose can be, for example, 0.5 to 4.0%.
  • the concentration of polyacrylamide can be, for example, 3 to 20%.
  • the window portion 26a When the window portion 26a contains sodium alginate, the window portion 26a can be formed by adding calcium ions to an aqueous solution of sodium alginate and gelling. When the window portion 26a is a collagen gel, the window portion 26a can be formed with a high-concentration collagen gel. As a result, the window portion 26a can have sufficient strength.
  • the porous body constituting the window portion 26a is a member having a large number of fine holes.
  • the porous body is, for example, a porous material sheet, a mesh, an etching sheet, a non-woven fabric, a woven fabric, or the like. Further, the porous body can have a sheet shape. Moreover, it is preferable that the porous body has biocompatibility.
  • the porous body may be a resin such as polycarbonate, a metal such as gold, or an inorganic compound such as glass.
  • the window portion 26a is made of a porous body, the window portion 26a can be formed by adhering a sheet of the porous body to the three-dimensional frame 25.
  • the first culture gel 21 is housed in the first culture cell module 11 and serves as a scaffold for three-dimensional culture of cells.
  • the first culture gel 21 can contain nutritional components for three-dimensionally culturing cells. Although this nutritional component is consumed by the cells, since the nutritional component is supplied from the culture solution outside the first culture gel 21 through the window portion 26a, the nutritional component can be continuously supplied to the cells.
  • the first culture gel 21 can contain, for example, collagen, laminin, entactin, proteoglycan and the like.
  • the first culture gel 21 can contain TGF- ⁇ , fibroblast growth factor, tissue plasminogen activator and the like.
  • Matrigel registered trademark
  • the first cell 16 is a cell having a barrier function that is cultured in the first culture gel 21 of the first culture cell module 11. Further, the first cell 16 may be a cell contained in a cell tissue having a barrier function. Further, the first cell 16 may be a cell having a selective uptake mechanism (filtering function) or a cell contained in a cell tissue having a selective uptake mechanism (filtering function).
  • the cell or cell tissue having a barrier function is, for example, vascular endothelial cells, intestinal epithelial cells, epithelial cells, nasal mucosal epithelial cells, bronchial epithelial cells and the like.
  • cells or cell tissues having a barrier function and a filtering function include, for example, vascular endothelial cells contained in the blood-brain barrier, vascular endothelial cells contained in the vascular retinal barrier, and tubular cells contained in the kidney. , Intestinal epithelial cells contained in the intestine, etc.
  • a cell or cell tissue having a barrier function or a filtering function can be provided so as to close the opening surrounded by the three-dimensional frame 25, and can be in close contact with the three-dimensional frame 25.
  • first cell 16 When one cell having a barrier function (first cell 16) closes the opening surrounded by the three-dimensional frame 25, this cell comes into close contact with the frame surrounding the opening.
  • the opening surrounded by the three-dimensional frame 25 is closed with a cell tissue having a barrier function (including the first cell 16), each cell constituting the cell tissue is bound to an adjacent cell by a tight junction. In addition, this cell tissue adheres to the three-dimensional frame 25 around the cell tissue.
  • a barrier model of a vascular endothelium, an intestinal tract, an epidermis, etc. having a barrier function can be formed on one surface of the first cultured cell module 11.
  • the first cultured cell module 11 shown in FIGS. 3, 4, or 5 forms a blood-brain barrier model.
  • This blood-brain barrier model is composed of cerebrovascular endothelial cells 35 (first cells 16), pericytes 36, and astrocytes 37.
  • a cell tissue composed of a plurality of cerebrovascular endothelial cells 35 (first cell 16) is cultured using the first cultured gel 21 as a scaffold, and this cell tissue is formed in the three-dimensional frame 25. It closes the opening on the top surface. Further, this cell tissue is in close contact with the three-dimensional frame 25 around the cell tissue.
  • These cerebral vascular endothelial cells 35 play a central role in the blood-brain barrier.
  • pericyte cells 36 and astrocytes 37 are cultured in the first culture gel 21 in the first culture cell module 11. These cells are closely involved in the barrier and filtering functions of the blood-brain barrier.
  • the first cultured cell module 11 as shown in FIGS. 3 and 4 can be formed as follows. First, a cubic three-dimensional frame 25 having openings on each of the six surfaces is prepared, and a sol for the window portion is poured into the openings of the three-dimensional frame 25 to gelle the window portion 26a in the form of a film or a sheet made of hydrogel. .. In this way, after window portions 26a are formed on the five surfaces of the three-dimensional frame 25, the first culture gel 21 and astrocyte 37 before gelation are injected into the cube of the three-dimensional frame 25 to gel the culture gel. Let me.
  • the first cultured gel 21 and the pericyte 36 before gelation are injected into the cube of the three-dimensional frame 25 to gel the first cultured gel 21.
  • the injection amount is adjusted so that the upper surface of the first culture gel 21 is located slightly below the upper surface of the three-dimensional frame 25.
  • the cerebral vascular endothelial cells 35 are seeded on the upper surface of the first culture gel 21.
  • a window portion 26a made of hydrogel is formed in the opening at the bottom of the three-dimensional frame 25, and a window made of silicone rubber is formed on each side surface (four sides) of the three-dimensional frame 25.
  • Part 26b is formed.
  • the window portion 26b can be formed, for example, by pouring a liquid PDMS into the opening of the three-dimensional frame 25 and curing the PDMS.
  • the first accommodating portion 7 of the fluid device 50 is a portion for detachably accommodating the first cultured cell module 11, and by attaching the first cultured cell module 11 to the first accommodating portion 7, the first cultured cell is attached.
  • the module 11 is provided so as to block the third flow path 6.
  • the width and height of the third flow path 6 in the first storage unit 7 can be substantially the same as the width and height of the first cultured cell module 11.
  • the third flow path 6 can be closed by the first cultured cell module 11 by attaching the first cultured cell module 11 to the first containing portion 7.
  • the surface provided with the window portion 26a is on the side of the second flow path 5, and the surface provided with cells or cell tissues (first cells 16) having a barrier function or a filtering function is on the side of the first flow path 4.
  • the first cultured cell module 11 can be accommodated so as to be.
  • the first storage unit 7 can store the first cultured cell module 11 as in the fluid device 50 shown in FIGS. 8 to 10.
  • the window portion 26a on the side of the second flow path 5 may be removed from the three-dimensional frame 25 before the first cultured cell module 11 is attached to the first storage portion 7.
  • the migratory cells in the first cultured cell module 11 move to the second cultured cell module 12, or the migratory cells in the second cultured cell module 12 move to the first cultured cell module 11. It becomes possible to do.
  • the first cultured cell module 11 has a window portion 26b made of silicone rubber
  • the first cultured cell module 11 is placed in the first accommodating portion 7 so that the window portion 26b is on the flow path wall side of the third flow path 6. Be housed.
  • the first cultured cell module 11 is accommodated in the first accommodating portion 7, the first from each surface of the first cultured cell module 11 facing the bottom surface, both side surfaces, and the ceiling surface of the first accommodating portion 7 (third flow path 6). 1 A liquid such as a culture solution does not flow into the culture gel 21.
  • the window portion 26a made of hydrogel is provided on these surfaces, the portion of the first culture gel 21 adjacent to the window portion 26a may contract, and the first culture gel 21 may be peeled off from the window portion 26a. is there.
  • a window portion 26b made of silicone rubber is provided on each surface of the first cultured cell module 11 facing the bottom surface, both side surfaces, and the ceiling surface of the first accommodating portion 7 (third flow path 6), the first cultured gel 21 and Since the adhesiveness with the window portion 26b is improved, it is possible to prevent the first culture gel 21 from peeling off from the window portion.
  • the end portion of the endothelial layer made of endothelial cells can be adhered to the window portion made of silicone rubber having no ion permeability, a barrier leak may occur between the endothelial layer and the window portion. It can be suppressed.
  • a barrier model such as vascular endothelium, intestinal tract, and epidermis having a barrier function is formed on the surface of the first cultured cell module 11 provided with a cell or cell tissue (first cell 16) having a barrier function, this is used.
  • the first flow path 4 side and the second flow path 5 side can be separated.
  • the third flow path 6 is blocked by the first cultured cell module 11, it is possible to suppress the formation of a gap between the inner wall of the third flow path 6 and the first cultured cell module 11.
  • the cell or cell tissue having the barrier function of the first cultured cell module 11 (first cell 16) is in close contact with the three-dimensional frame 25, the cell or cell tissue having the barrier function (first cell 16) and the three-dimensional frame 25 It is possible to suppress the formation of a gap between the cells. Therefore, it is possible to prevent the substance contained in the liquid flowing through the first flow path 4 from flowing to the second flow path 5 side without passing through the cell or cell tissue (first cell 16) having a barrier function. It is possible to form a biological environment model in which the first flow path 4 is outside the barrier and the second flow path 5 is inside the barrier.
  • the first flow path 4 corresponds to a blood vessel.
  • the second flow path 5 corresponds to the central nervous system side.
  • the first flow path 4 corresponds to the renal tubule through which raw urine flows
  • the second flow path 5 corresponds to a blood vessel.
  • the first flow path 4 corresponds to the intestinal tract (gastrointestinal tract)
  • the second flow path 4 corresponds to a blood vessel.
  • the first flow path 4 corresponds to the outside of the body and the second flow path 5 corresponds to the inside of the body.
  • the first storage unit 7 is provided so that the first cultured cell module 11 is arranged adjacent to the first flow path 4.
  • cells or cell tissues (first cells 16) having a barrier function of the first cultured cell module 11 can flow through the first flow path 4. Can be exposed to. Therefore, the barrier function of the cell or cell tissue (first cell 16) can be appropriately evaluated. In addition, the tight junction of the cell tissue can be strengthened.
  • the second accommodating portion 8 of the fluid device 50 is a portion for detachably accommodating the second cultured cell module 12.
  • the second accommodating portion 8 is provided in the second flow path 5.
  • the second accommodating portion 8 can be provided so that the second cultured cell module 12 is arranged at the confluence of the second channel 5 and the third channel 6. This makes it easier for the test substance that has passed through the barrier model of the first cultured cell module 11 to invade the second cultured cell module 12, and makes it easier to investigate the effect of the test substance on the second cell 17.
  • the second accommodating portion 8 can be provided so that the second cultured cell module 12 blocks the third flow path 6.
  • the second storage unit 8 can be provided so that the second cultured cell module 12 is adjacent to the first cultured cell module. This makes it easier for the test substance that has passed through the barrier model of the first cultured cell module 11 to invade the second cultured cell module 12, and makes it easier to investigate the effect of the test substance on the second cell 17.
  • the second cultured cell module 12 contains the second cell 17 and the second cultured gel 22, and has a translucent window portion 26a made of a hydrogel or a porous body.
  • the second cultured cell module 12 can have a three-dimensional frame 25.
  • the configuration and production method of the second cultured cell module 12 are substantially the same as the configuration and production method of the first cultured cell module 11.
  • the second cell 17 cultured in the second cultured cell module 12 can be a different type of cell from the cell cultured in the first cultured cell module 11.
  • the above description of the three-dimensional frame 25 of the first cultured cell module 11 can be applied to the three-dimensional frame 25 of the second cultured cell module 12.
  • the above description of the window portion 26a of the first cultured cell module 11 can be applied to the window portion 26a of the second cultured cell module 12.
  • the above description of the first cultured gel 21 of the first cultured cell module 11 can be applied to the second cultured gel 22 of the second cultured cell module 12.
  • the cell tissue containing the first cell 16 having a barrier function was cultured in the opening of one surface of the three-dimensional frame 25, but in the second cultured cell module 12, all of the three-dimensional frame 25 was cultured.
  • a window portion 26a can be provided in the opening of the surface of the surface. Further, at least one window portion 26a may be removed from the three-dimensional frame 25 before incorporating the second cultured cell module 12 into the fluid device 50.
  • the second cell 17 cultured in the second cultured cell module 12 can be a cell or cell tissue inside the barrier of the barrier model formed in the first cultured cell module 11.
  • the second cell 17 can be a nerve cell.
  • the second cultured cell module 12 can have a nerve cell 38 three-dimensionally cultured using the second cultured gel 22 as a scaffold.
  • the second cell 17 can be a hepatocyte.
  • the second cell 17 can be a cell contained in the subcutaneous tissue.
  • the second cultured cell module 12 By attaching such a second cultured cell module 12 to the second storage unit 8, it is possible to investigate the effect of the test substance that has passed through the barrier model formed by the first cultured cell module 11 on the second cell 17. it can. In addition, the effect of the humoral factor secreted by the cells in the first cultured cell module 11 on the second cell 17 due to the influence of the test substance can be investigated. This will be described below.
  • the first cultured cell module 11 having the barrier model (first cell 16) is attached to the first storage portion 7 of the fluid device 50.
  • the second cultured cell module 12 is not attached to the second containing unit 8.
  • the first liquid containing the test substance is flowed through the first flow path 4, and the second liquid is flown through the second flow path 5.
  • the test substance passes through the barrier model, the test substance passes through the first cultured cell module 11, flows into the second flow path 5, and is discharged from the discharge port 32b of the second flow path 5.
  • the test substance does not pass through the barrier model, the test substance does not enter the first cultured cell module 11 but flows through the first flow path 4 and is discharged from the discharge port 32a of the first flow path 4. Therefore, by analyzing whether or not the test substance is detected in the second liquid discharged from the discharge port 32b of the second flow path 5, it is possible to know whether or not the test substance passes through the barrier model.
  • the second cultured cell module 12 having the second cell 17 is attached to the second accommodating portion 8 of the fluid device 50, and the first liquid containing the test substance confirmed to pass through the barrier model is first flowed. It flows through the passage 4 and the second liquid flows through the second flow path 5.
  • the test substance contained in the first liquid flowing through the first flow path 4 passes through the barrier model of the first cultured cell module 11 and enters the second cultured cell module 12 via the second liquid or directly.
  • the test substance affects the second cell 17 in the second cultured cell module 12 the shape, state, growth, etc. of the second cell 17 are changed.
  • the test substance affects the cells in the first cultured cell module 11 the shape, state, growth and the like of the cells are changed.
  • this humoral factor may affect the second cell 17.
  • test substance A when a first liquid containing a test substance A that can pass through the barrier model and a test substance B that cannot pass through the barrier model is flowed through the first flow path 4. , The test substance B cannot enter the first cultured cell module 11 and flows through the first flow path 4. The test substance A invades the first cultured cell module 11 from the first flow path 4 and further invades the second cultured cell module 12. Then, the test substance A may affect the second cell 17.
  • the first cultured cell module 11 or the second cultured cell module 12 is removed from the fluid device 50, the first cultured cell module 11 or the second cultured cell module 12 is set in a microscope, and the inside of the first cultured cell module 11 is set.
  • the cells or the cells in the second cultured cell module 12 are observed three-dimensionally. For example, when the first cultured cell module 11 has the configurations shown in FIGS. 3 and 4, and the second cultured cell module 12 has the configurations shown in FIGS.
  • each of the first cultured cell modules 11 By observing the cerebrovascular endothelial cells 35, pericutaneous cells 36 and astrocytes 37 from the surface, the three-dimensional shape of these cells can be grasped, and the nerve cells 38 are observed from each surface of the second cultured cell module 12. By doing so, the three-dimensional shape of the nerve cell 38 can be grasped. Therefore, it is possible to investigate how the test substance that has passed through the barrier model affects the cells in the first cultured cell module 11 or the cells in the second cultured cell module 12.
  • FIG. 11 and FIG. 12 are schematic cross-sectional views of the fluid device 50 of this embodiment, and FIG. 11 shows a state in which the first cultured cell module and the second cultured cell module are not attached, and FIG. Is a state in which the first cultured cell module and the second cultured cell module are attached.
  • the fluid device 50 shown in FIG. 11 is provided with a second flow path 5a and a second flow path 5b on both sides of one first flow path 4, respectively. Further, the fluid device 50 is provided with a third flow path 6a that communicates the first flow path 4 and the second flow path 5a, and a third flow path 6b that communicates the first flow path 4 and the second flow path 5b. Has been done.
  • the third flow path 6a is provided with the first accommodating portion 7a, and the third flow path 6b is provided with the first accommodating portion 7b.
  • the second flow path 5a is provided with the second accommodating portion 8a, and the second flow path 5b is provided with the second accommodating portion 8b.
  • first cultured cell modules 11a and 11b are attached to the first containing units 7a and 7b, respectively, and the second cultured cell modules 12a and 12b are attached to the second containing units 8a and 8b, respectively.
  • first cultured cell modules 11a and 11b having a blood-brain barrier model including first cell 16
  • second cultured cell module having a disease-derived nerve cell (second cell 17) prepared from iPS cells derived from a patient having an intractable disease such as Alzheimer's disease or Parkinson's disease by mounting the cultured cell module 12a in the second storage portion 8a.
  • the test substance 12b can be attached to the second accommodating portion 8b. Then, by flowing the test substance that can pass through the blood-brain barrier model of the first cultured cell modules 11a and 11b through the first flow path 4, the test substance is the blood-brain barrier model of the first cultured cell modules 11a and 11b. It is possible to affect the normal nerve cells of the second cultured cell module 12a and the disease-derived nerve cells of the second cultured cell module 12b. After that, the second cultured cell modules 12a and 12b were removed from the fluid device 50, normal nerve cells and disease-derived nerve cells were observed three-dimensionally, and the shape, state, growth, etc. were compared to compare the disease-derived nerve cells of the test substance. The effect on can be investigated in more detail.
  • the shape of the first cultured cell module 11 and the shape of the second cultured cell module 12 were cubes, but in the present embodiment, the shapes of the first cultured cell modules 11a and 11b and the second culture
  • the shape of the cell modules 12a and 12b is a rectangular parallelepiped.
  • cells or cell tissues having a barrier function (first cell 16) are cultured so as to block a wider surface of the first cultured cell module 11.
  • first cell 16 cells or cell tissues having a barrier function
  • first cell 16 are cultured so as to block a wider surface of the first cultured cell module 11.
  • the contact area between the first liquid flowing through the first flow path 4 and the cell or cell tissue having a barrier function (first cell 16) can be widened, and the test substance that can pass through the barrier model can be obtained.
  • the amount reaching the second cell 17 can be increased, and the influence of the test substance on the second cell 17 can be increased.
  • Other configurations are the same as those in the first embodiment.
  • the description of the first embodiment also applies to the
  • Third Embodiments 13 (a) to 13 (c) are schematic cross-sectional views of the fluid device of this embodiment, respectively, and FIG. 13 (a) is not equipped with the first, second and third cultured cell modules. It is a state, and FIGS. 13B and 13C are states in which the first, second and third cultured cell modules are attached.
  • the fluid device 50 of the present embodiment has, in addition to the first accommodating portion 7 and the second accommodating portion 8, a third accommodating portion 9 for detachably accommodating the third cultured cell module 13.
  • the third accommodating portion 9 is arranged in the second flow path 5.
  • the third accommodating portion 9 may be arranged on the upstream side or the downstream side of the second accommodating portion 8, but is preferably arranged on the downstream side.
  • the third cultured cell module 13 contains the third cell 18 and the third cultured gel 23, and has a translucent window portion 26a made of a hydrogel or a porous body.
  • the third cultured cell module 13 can have a three-dimensional frame 25.
  • the configuration and production method of the third cultured cell module 13 is substantially the same as the configuration and production method of the first cultured cell module 11 or the second cultured cell module 12.
  • the third cell 18 cultured in the third cultured cell module 13 can be a different type of cell from the cell cultured in the first cultured cell module 11 or the cell cultured in the second cultured cell module 12.
  • the above description of the three-dimensional frame 25 of the first cultured cell module 11 can be applied to the three-dimensional frame 25 of the third cultured cell module 13.
  • the above description of the window portion 26a of the first cultured cell module 11 can be applied to the window portion 26a of the third cultured cell module 13.
  • the above description of the first cultured gel 21 of the first cultured cell module 11 can be applied to the third cultured gel 23 of the third cultured cell module 13.
  • the cell tissue containing the first cell 16 having a barrier function was cultured in the opening of one surface of the three-dimensional frame 25, but in the third cultured cell module 13, all of the three-dimensional frame 25
  • a window portion 26a can be provided in the opening of the surface of the surface.
  • At least one window portion 26a may be removed from the three-dimensional frame 25 before incorporating the third cultured cell module 13 into the fluid device 50.
  • the migratory cells in the second cultured cell module 12 move to the third cultured cell module 13, or the migratory cells in the third cultured cell module 13 move to the second cultured cell module 12. It becomes possible to do.
  • the third cell 18 to be cultured in the third cultured cell module 13 may be a cell affected by the humoral factor produced by the second cell 17 of the second cultured cell module 12 or the metabolite of the second cell 17. it can.
  • the humoral factor is an intercellular signal transmitter that transmits information via a body fluid such as blood, and is, for example, a hormone, a cytokine, an exosome, or the like.
  • the first cultured cell module 11 has a blood-brain barrier model (including the first cell 16), and the second cultured cell module 12 has the nerve cell 38. It has (second cell 17), and the third cultured cell module 13 has immune cells 39 (third cell 18) such as leukocytes.
  • a biological environment model is formed in which the first flow path 4 corresponds to a blood vessel and the second flow path 5 corresponds to the inside of the brain.
  • the test substance passes through the blood-brain barrier model and the second cultured cell module 12 Reach the nerve cell 38 of the.
  • the nerve cell 38 affected by the test substance secretes a humoral factor, and the humoral factor reaches the immune cell 39 of the third cultured cell module 13 together with the second liquid.
  • Immune cells 39 affected by humoral factors initiate migration towards, for example, nerve cells 38. Whether or not the immune cells 39 have started to migrate is confirmed by removing the third cultured cell module 13 from the fluid device 50, observing the immune cells 39 in three dimensions, and comparing the observation results with the immune cells 39 before the experiment. be able to.
  • the first cultured cell module 11 has intestinal epithelial cells 40 (first cells 16), and the second cultured cell module 12 has hepatocytes 41 (first cells 16). It has 2 cells 17), and the third cultured cell module 13 has hepatocytes 42 (third cell 18).
  • a biological environment model is formed in which the first flow path 4 corresponds to the intestinal tract and the second flow path 5 corresponds to the liver and kidney.
  • the test substance passes through the intestinal epithelial cells 40 and the second cultured cell module 12 Reach hepatocytes 41.
  • the test substance is metabolized in hepatocytes 41, and the metabolites reach and affect the renal cells 42 of the third cultured cell module 13 together with the second liquid.
  • the effect of the renal cell 42 is confirmed by removing the third cultured cell module 13 from the fluid device 50, observing the renal cell 42 three-dimensionally, and comparing it with the observation result of the renal cell 42 before the experiment. be able to.
  • the fluid device 50 of the present embodiment it is possible to form a biological environment model that reproduces the inside and outside of the barrier of the biological tissue having a barrier function, and further, the test substance that has passed through the barrier model can be formed.
  • the effect on the second cell 17 inside the barrier and the interaction between the second cell 17 and the third cell 18 can be investigated.
  • Other configurations are the same as in the first or second embodiment.
  • the description of the first or second embodiment also applies to the third embodiment as long as there is no contradiction.
  • FIGS. 14 (a) and 14 (b) are schematic cross-sectional views of the fluid device of this embodiment, respectively, and FIG. 14 (a) shows the first and second cultured cell modules and the humoral factor detection module. It is a state in which it is not attached, and FIG. 14B shows a state in which the first and second cultured cell modules and the humoral factor detection module are attached.
  • the fluid device 50 of the present embodiment has, in addition to the first accommodating portion 7 and the second accommodating portion 8, a fourth accommodating portion 10 for detachably accommodating the liquefied factor detection module 15.
  • the fourth accommodating portion 10 is arranged in the second flow path 5.
  • the fourth accommodating portion 10 may be arranged on the upstream side or the downstream side of the second accommodating portion 8, but is preferably arranged on the downstream side.
  • the humoral factor detection module 15 detects the humoral factor secreted from the second cell 17 cultured in the second cultured cell module 12 or the humoral factor secreted from the cell cultured in the first cultured cell module 11. It is a module for.
  • the humoral factor detection module 15 has a substance that specifically binds to the humoral factor. This substance is, for example, an antibody, an antigen, a specific peptide, a nucleic acid aptamer, and the like.
  • the module 15 can also include beads 44 or a membrane coated with these substances. These substances can be substances that can specifically bind to the humoral factor secreted from the cells cultured in the first cultured cell module 11 or the humoral factor secreted from the second cell 17. This allows the module 15 to capture humoral factors.
  • the captured humoral factor can be detected by capturing the humoral factor in the module 15 and then removing the module 15 from the fluid device 50 for analysis.
  • the analytical method is, for example, ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay).
  • the fluid device 50 of the present embodiment it is possible to form a biological environment model that reproduces the inside and outside of the barrier of the biological tissue having a barrier function, and further, the test substance that has passed through the barrier model The humoral factors secreted by the cells inside the affected barrier can be detected.
  • Other configurations are the same as those of the first to third embodiments. Further, the description of the first to third embodiments also applies to the fourth embodiment as long as there is no contradiction.
  • FIGS. 1, 2, 8 and 9 Experiment for producing a fluid device A fluid device as shown in FIGS. 1, 2, 8 and 9 was produced.
  • the material of the base material was PDMS.
  • a glass plate was used as the lid member.
  • a photograph of the produced fluid device is shown in FIG. 15 (a).
  • fluid devices as shown in FIGS. 11 and 12 were produced.
  • the material of the base material was PDMS.
  • a glass plate was used as the lid member.
  • a photograph of the produced fluid device is shown in FIG. 15 (b).
  • a cultured cell module having a blood-brain barrier model as shown in FIGS. 3 and 4 was prepared.
  • a cubic three-dimensional frame made of polycarbonate having a side of 3 mm was prepared, and 1.5% agarose gel was poured into the opening of the three-dimensional frame and gelled to form a film-like window portion made of hydrogel.
  • collagen gel and human normal astrosite which are culture gels before gelation, are injected into the cube of the three-dimensional frame to gel the culture gel. It was. Then, the collagen gel before gelation and human normal pericytes were injected into the cube of the three-dimensional frame to gel the collagen gel.
  • the injection amount was adjusted so that the upper surface of the collagen gel was located slightly below the upper surface of the three-dimensional frame. Then, fibronectin was dropped onto the upper surface of the collagen gel to improve cell adhesion, and then human cerebral vascular endothelial cells were seeded.
  • the cultured cell module thus prepared was immersed in a culture medium, and pericytes and astrocytes were three-dimensionally cultured in a collagen gel in a layered manner, and cerebrovascular endothelial cells were cultured in a plane on the upper surface of the collagen gel. Then, these cells were stained, and the cultured cell module was set in a microscope and these cells were fluorescently observed. The photograph taken is shown in FIG.
  • FIG. 17 (a) shows the window portion of the cultured cell module (adjacent to the flow path wall of the third channel during culturing) after cell culture was performed for 5 days with the fluid device shown in the photograph of FIG. 15 (a). It is a photograph of the interface between the window (hydrogel) and the collagen gel. As shown in the photograph of FIG. 17A, the collagen gel contracted, and a gap was observed between the window portion and the collagen gel.
  • Experiment for producing cultured cell module 2 A cultured cell module having a blood-brain barrier model as shown in FIG. 5 was prepared. Except for the fact that silicone rubber windows were formed on the four side surfaces of the three-dimensional frame, and that a culture gel in which Matrigel (registered trademark) and collagen were mixed 1: 1 was used instead of collagen gel. , "Experiment 1 for preparation of cultured cell module".
  • the window portion made of silicone rubber was formed by pouring liquid PDMS into the opening of the three-dimensional frame and curing the PDMS.
  • FIG. 17 (b) shows the window portion of the cultured cell module (adjacent to the channel wall of the third channel during culturing) after culturing the cells for 5 days with the fluid device shown in the photograph of FIG.
  • the cultured cell module prepared in "Cultured cell module preparation experiment 2" is immersed in a culture medium, and peridermal cells and astrosites are three-dimensionally cultured in a culture gel in layers, and cerebral blood vessels are placed on the upper surface of the culture gel.
  • the endothelial cells were cultured in a plane. Then, these cells were stained, and the cultured cell module was set in a microscope and these cells were fluorescently observed.
  • platelet endothelial cell adhesion molecule-1 (CD31), which is an endothelial cell surface marker, PDGF receptor (PDGFRb), which is a pericyte (vascular pericyte) marker, and glial fibrous acidic protein, which is an astrocyte marker, ( GFAP) was immunostained.
  • CD31 platelet endothelial cell adhesion molecule-1
  • PDGFRb PDGF receptor
  • GFAP glial fibrous acidic protein
  • FIG. 18 is a fluorescence photograph taken from the side of the cell culture module in which the cells were cultured for 2 days (X direction in FIG. 3).
  • FIG. 19 is a fluorescence photograph taken from the side (X direction in FIG. 3) of the cell culture module in which the cells were cultured for 5 days.
  • FIG. 20 is a photograph taken from above (Y direction in FIG. 3) of the cell culture module in which the cells were cultured for 5 days.
  • the portion where CD31 (endothelial cells) was observed in the upper part of the photographs of FIGS. 18 and 19 is the upper surface of the culture gel in which human cerebral vascular endothelial cells were seeded.
  • CD31 is observed in a mesh pattern
  • PDGFRb is observed in a granular form
  • GFAP is observed in a fibrous form.
  • FIG. 21 (d) is an MRP
  • FIG. 21 (e) is a fluorescence photograph of MCT.
  • the white part of these photographs is the fluorescent part and the transporter.
  • the expression of Glut1, BCRP, PGP, MRP or MCT was confirmed in the cultured cell module in which the cells were cultured for 5 days.
  • FIG. 22 (a) is a fluorescence photograph taken from the upper surface of the cultured cell module cell-cultured for 2 days (Y direction in FIG. 3), and FIG. 22 (b) is taken from the upper surface of the cultured cell module cell-cultured for 5 days. (Y direction in FIG. 3) This is a fluorescent photograph taken.
  • the white part is the fluorescent part and is ZO-1.
  • the cultured cell module in which the cells were cultured for 2 days almost no ZO-1 was observed, but in the cultured cell module in which the cells were cultured for 5 days, a mesh-like ZO-1 was observed. Therefore, it was confirmed that the endothelial cells were bound by tight junctions in the cultured cell module in which the cells were cultured for 5 days.
  • TEER Transepithelial electrical resistance
  • Endothelial cells, pericytes and astrocytes in the cultured cell module were cultured for 5 days in the same manner as in the "cell culture / observation experiment”.
  • This cultured cell module was fitted into a container for TEER measurement, and TEER was measured.
  • the container for TEER measurement is made of silicone rubber (PDMS) and has a flow path having the same width as the width of the cultured cell module. Further, this container is formed so that electrodes can be inserted into the flow paths on both sides of the cultured cell module in the length direction of the flow path.
  • PDMS silicone rubber
  • 23 (a) and 23 (b) are photographs of a TEER measurement container in which a cultured cell module is fitted.
  • the measured TEER was about 470 ⁇ ⁇ cm 2 . Therefore, it was confirmed that the blood-brain barrier (BBB) model formed by cultured endothelial cells, pericytes and astrocytes restricted the permeation of ions, and this BBB model has an excellent barrier function. Was confirmed.
  • the TEER is about 200 ⁇ ⁇ cm 2 .
  • FIGS. 6 and 7 Cultured cell modules having nerve cells as shown in FIGS. 6 and 7 were prepared. Specifically, a cubic three-dimensional frame made of polycarbonate having a side of 5 mm was prepared, and 1.5% agarose gel was poured into the opening of the three-dimensional frame and gelled to form a film-like window portion made of hydrogel. In this way, after forming windows on each of the five surfaces of the three-dimensional frame, a nerve cell mass differentiated from neural stem cells derived from the human brain and Matrigel (registered trademark), which is a cultured gel before gelation, are used as a cube of the three-dimensional frame. The culture gel was gelled by injecting into it. Then, a cultured cell module having nerve cells was produced by forming a window portion made of hydrogel on the remaining one surface of the three-dimensional frame. This cultured cell module was immersed in a culture medium and nerve cells were cultured for 2 days.
  • Matrigel registered trademark
  • the endothelial cells, pericytes and astrocytes in the cultured cell module were cultured for 5 days in the same manner as in the "cell culture / observation experiment" to prepare a cultured cell module having a BBB model.
  • An experiment was conducted to evaluate the barrier function of the BBB model. Specifically, a cultured cell module having a BBB model is set in the first accommodating portion of the fluid device produced in the "Fluid device fabrication experiment", and a cultured cell module having cultured nerve cells is set in the second accommodating portion. did.
  • the fluid device was placed in a small incubator that can be placed under a microscope and can be observed while culturing cells.
  • the first flow path is a flow path that imitates a blood vessel outside the BBB
  • the second flow path is a flow path that imitates the brain inside the BBB.
  • a cubic three-dimensional frame made of polycarbonate having a side of 3 mm is prepared, and 1.5% agarose gel is poured into the opening of the three-dimensional frame to gelle the film-like window portion made of hydrogel. Formed.
  • a window portion made of silicone rubber was formed by pouring liquid PDMS into the opening of the three-dimensional frame and curing the PDMS. Then, the agarose gel was injected into the cube of the three-dimensional frame to gel the agarose gel.
  • the module (control module) thus produced is set in the first accommodating portion of the fluid device produced in the "Fluid device fabrication experiment" (the window portion made of silicone rubber is on the flow path wall side of the third flow path).
  • a cultured cell module having cultured nerve cells was set in the second containing portion.
  • the fluid device was placed in a small incubator that can be placed under a microscope and can be observed while culturing cells.
  • a fluorescent dye solution 200 ⁇ M Lucifer Yellow
  • a nerve cell-specific medium was flowed through the second channel.
  • a fluorescent image and a phase difference image inside the cultured cell module were taken through the fluid device.
  • the inside of the cultured cell module was photographed at the same exposure amount as in the experiment for evaluating the barrier function of the BBB model.
  • FIGS. 24 (a) and 24 (b) are a fluorescence image (left) inside the cultured cell module having nerve cells used in the control experiment and an image (right) in which the fluorescence image and the phase difference image are superimposed. Further, FIG. 24 (a) is an image of the inside of the cultured cell module before setting it in the fluid device, and FIG. 24 (b) shows the culture after flowing the fluorescent dye solution and the medium for 5 minutes (300 seconds). It is an image of the inside of a cell module. The white part in the photograph on the left side of FIG. 24B is the fluorescent part, which indicates the fluorescent dye.
  • FIG. 26 is a graph showing the relative luminance value in the broken line xx'in the left photo of FIG.
  • the difference in relative luminance values corresponds to the difference in density of Lucifer Yellow. From the photograph shown in FIG. 24 and the graph of FIG. 26, in the control experiment, the fluorescent dye contained in the fluorescent dye solution flowing through the first flow path passes through the control module, and the nerve in the cultured cell module of the second containing portion It was confirmed that it reached the cells in large quantities.
  • FIG. 25 (a) and 25 (b) show a fluorescence image (left) inside the cultured cell module having nerve cells used in the experiment for evaluating the barrier function of the BBB model, and an image obtained by superimposing the fluorescence image and the phase difference image (left). Right).
  • FIG. 25 (a) is an image of the inside of the cultured cell module before setting it in the fluid device
  • FIG. 25 (b) shows the culture after flowing the fluorescent dye solution and the medium for 5 minutes (300 seconds). It is an image of the inside of a cell module. When the fluorescent dye reaches the cultured cell module having nerve cells, a white part appears in the fluorescent image. Comparing FIG. 25 (a) and FIG. 25 (b), it was confirmed that the image of FIG.
  • the relative luminance value was about 0.1. Therefore, a small amount of fluorescent dye flows from the first flow path to the cultured cell module in the second containment part, but the inflow amount is significantly smaller than that in the control experiment. Therefore, it was confirmed that the barrier function of the BBB model can suppress the inflow of the fluorescent dye from the first flow path to the cultured cell module in the second containment portion. Furthermore, it was confirmed that the BBB model constructed in the cultured cell module fulfills the same function as the in vivo BBB that significantly limits the translocation of substances present in the bloodstream into the brain.
  • Base material 3 Lid member 4: 1st flow path 5, 5a, 5b: 2nd flow path 6, 6a, 6b: 3rd flow path 7, 7a, 7b: 1st accommodating part 8, 8a, 8b: 2nd storage part 9: 3rd storage part 10: 4th storage part 11, 11a, 11b: 1st cultured cell module 12, 12a, 12b: 2nd cultured cell module 13: 3rd cultured cell module 15: humoral factor Detection module 16: 1st cell 17: 2nd cell 18: 3rd cell 21: 1st culture gel 22: 2nd culture gel 23: 3rd culture gel 25: Solid frame 26a, 26b: Window part 31, 31a, 31b, 31c: Injection port 32, 32a, 32b, 32c: Discharge port 35: Cerebral vascular endothelial cell 36: Peridermal cell 37: Astrocyte 38: Nerve cell 39: Immune cell 40: Intestinal epithelial cell 41: Hepatocyte 42: Renal cells 44

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Abstract

本発明の流体デバイスは、基材と、蓋部材とを備え、基材及び蓋部材は、基材と蓋部材とを接着することにより第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、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、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。

Description

流体デバイス
　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）。
特開２００７－１６６９１５号公報 ＷＯ２０１８／１４７０３２Ａ１
　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、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。
本発明の一実施形態の流体デバイスの概略平面図である。 （ａ）は図１の破線Ａ－Ａ’における流体デバイスの概略断面図であり、（ｂ）は図１の破線Ｂ－Ｂ’における流体デバイスの概略断面図であり、（ｃ）は図１の一点鎖線Ｃ－Ｃ’における流体デバイスの概略断面図である。 第１培養細胞モジュールの概略斜視図である。 図３の破線Ｄ－Ｄにおける第１培養細胞モジュールの概略断面図である。 第１培養細胞モジュールの概略断面図である。 第２培養細胞モジュールの概略斜視図である。 図６の破線Ｅ－Ｅにおける第２培養細胞モジュールの概略断面図である。 本発明の一実施形態の流体デバイスの概略平面図である。 （ａ）は図８の破線Ａ－Ａ’における流体デバイスの概略断面図であり、（ｂ）は図８の破線Ｂ－Ｂ’における流体デバイスの概略断面図であり、（ｃ）は図８の一点鎖線Ｃ－Ｃ’における流体デバイスの概略断面図である。 図８の点線で囲んだ範囲Ｆにおける流体デバイスの概略断面図である。 本発明の一実施形態の流体デバイスの概略断面図である。 本発明の一実施形態の流体デバイスの概略断面図である。 （ａ）～（ｃ）はそれぞれ本発明の一実施形態の流体デバイスの概略断面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施形態の流体デバイスの概略断面図である。 （ａ）（ｂ）はそれぞれ実験において作製した流体デバイスの写真である。 第１培養細胞モジュール中に形成した血液脳関門モデルの写真である。 （ａ）（ｂ）は培養細胞モジュールの窓部と培養ゲルの界面の写真である。 細胞培養モジュールを横から蛍光撮影した写真である。 細胞培養モジュールを横から蛍光撮影した写真である。 細胞培養モジュールの上側から撮影した写真である。 （ａ）～（ｅ）は、免疫染色したトランスポータの蛍光写真である。 （ａ）（ｂ）は、免疫染色したタイトジャンクションマーカーの蛍光写真である。 （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。 （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画像である。 （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画像である。 図２４及び図２５の破線ｘ－ｘ’における相対輝度値を示したグラフである。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
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。
　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。
　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。
　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。
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。
　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。
　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。
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。
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。
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。
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。
　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。
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。
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。
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。
　「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。
　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。
　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)

  1. 　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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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。
  6. 　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。
  7. 　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。
  8. 　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。
  9. 　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。
  10. 　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。
  11. 　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。
  12. 　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。
  13. 　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。
  14. 　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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