(57)【要約】      （修正有）【課題】細胞培養皿及びその電磁刺激培養システムの提供。【解決手段】吊り掛けレイヤー１３０を含む、細胞を培養するための細胞培養皿１００であって、前記吊り掛けレイヤーは、複数の吊り掛けユニット１３１を有し、流体が前記吊り掛けユニットに流れ込んで前記吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて保持されることにより、細胞が前記吊り掛けユニットの前記流体で培養され、前記吊り掛けユニットは、吊り掛け孔と凸構造を有し、前記吊り掛け孔は、前記吊り掛けレイヤーを貫通するとともに、上部孔と下部孔を有し、前記上部孔の開口は、前記下部孔の開口より小さく、前記流体は、前記上部孔を介して前記吊り掛け孔に流れ込み、前記凸構造は、前記下部孔の下方に延設され、前記流体は、前記凸構造に沿って前記吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて保持されることができることを特徴とする、細胞培養皿。【選択図】図１
2020162594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞を培養するための細胞培養皿であって、少なくとも一つの進入孔と少なくとも一つの排出孔を有する上部レイヤーと、少なくとも一つの流路を有する拡散レイヤーと、吊り掛けレイヤーとを含み、前記上部レイヤーの前記進入孔は、流体を前記細胞培養皿に輸入するために用いられるものであり、前記排出孔は、前記流体を前記細胞培養皿から輸出するために用いられるものであり、
前記流路は、前記流体をガイドするために、前記進入孔と前記排出孔に対応し、
前記吊り掛けレイヤーは、複数の吊り掛けユニットを有し、複数の前記吊り掛けユニットは、前記流路に対応し、前記流体は、前記流路を介して前記吊り掛けユニットに流れ込んで前記吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて保持されることにより、細胞が前記吊り掛けユニットの前記流体で培養され、
前記吊り掛けユニットは、吊り掛け孔と凸構造を有し、前記吊り掛け孔は、前記吊り掛けレイヤーを貫通するとともに、上部孔と下部孔を有し、前記上部孔の開口は、前記下部孔の開口より小さく、前記流体は、前記上部孔を介して前記吊り掛け孔に流れ込み、前記凸構造は、前記下部孔の下方に延設され、前記流体は、前記凸構造に沿って前記吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて保持されることができることを特徴とする細胞培養皿。
【請求項２】
前記拡散レイヤーと前記吊り掛けレイヤーとの間に、更に隔離レイヤーが設けられ、前記隔離レイヤーには、前記吊り掛けユニットに対応する複数の隔離孔が形成され、前記流体は、前記流路を介して前記隔離孔に経由し前記吊り掛け孔の前記上部孔に流れ込み、前記隔離孔の開口は、前記上部孔の開口より小さく、前記流体は、細胞培養液であることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養皿。
【請求項３】
前記凸構造は、高さが１ｍｍ〜２０ｍｍであり、前記下部孔の下方に延設されるものであることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養皿。
【請求項４】
前記上部レイヤー、前記拡散レイヤー及び前記吊り掛けレイヤーは、一体形成の構成であることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養皿。
【請求項５】
前記上部孔の開口径は、１ｍｍ〜１５ｍｍであり、前記下部孔の開口径は、１ｍｍ〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養皿。
【請求項６】
前記上部レイヤー、前記拡散レイヤー及び前記吊り掛けレイヤーの厚さは、１ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の細胞培養皿。
【請求項７】
細胞を培養するために細胞培養皿を有する電磁刺激培養システムであって、
前記細胞培養皿と、受取皿と、流体供給ユニットと、磁場発生ユニットとを有し、前記細胞培養皿は、少なくとも一つの進入孔と少なくとも一つの排出孔を有する上部レイヤーと、少なくとも一つの流路を有する拡散レイヤーと、吊り掛けレイヤーと、を含み、前記上部レイヤーの前記進入孔は、流体を前記細胞培養皿に輸入するために用いられるものであり、前記排出孔は、前記流体を前記細胞培養皿から輸出するために用いられるものであり、
前記流路は、前記流体をガイドするために、前記進入孔と前記排出孔に対応し、
前記吊り掛けレイヤーは、複数の吊り掛けユニットを有し、複数の前記吊り掛けユニットは、前記流路に対応し、前記流体は、前記流路を介して前記吊り掛けユニットに流れ込んで前記吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて保持されることにより、細胞が前記吊り掛けユニットの前記流体で培養され、
前記吊り掛けユニットは、吊り掛け孔と凸構造を有し、前記吊り掛け孔は、前記吊り掛けレイヤーを貫通するとともに、上部孔と下部孔を有し、前記上部孔の開口は、前記下部孔の開口より小さく、前記流体は、前記上部孔を介して前記吊り掛け孔に流れ込み、前記凸構造は、前記下部孔の下方に延設され、前記流体は、前記凸構造に沿って前記吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて保持され、
前記受取皿は、前記細胞培養皿の下方に設けられ、ベースと複数の受取溝を有し、複数の前記受取溝は、細胞と前記流体を受取るために、前記細胞培養皿における複数の前記吊り掛けユニットに対応し、
前記流体供給ユニットは、前記流体を循環に供給するために、前記細胞培養皿に連接され、
前記磁場発生ユニットは、前記細胞培養皿の周囲に電磁場を発生させるために用いられるものであることを特徴とする電磁刺激培養システム。
【請求項８】
前記流体供給ユニットは、ポンプと循環ラインを含み、前記循環ラインは、前記流体を輸出又は輸入するために、前記細胞培養皿における進入孔と排出孔に連接され、前記ポンプは、前記流体を循環に流動するために用いられるものであることを特徴とする請求項７に記載の電磁刺激培養システム。
【請求項９】
前記流体供給ユニットは、供給容器と収集容器を更に含み、前記供給容器は、前記循環ラインを介して前記細胞培養皿における前記進入孔に連接され、前記収集容器は、前記循環ラインを介して前記細胞培養皿における前記排出孔に連接されることを特徴とする請求項７に記載の電磁刺激培養システム。
【請求項１０】
前記磁場発生ユニットは、少なくとも一つのコイルと磁場制御部材を含み、少なくとも一つの前記コイルは、前記電磁場を発生させるために用いられるものであり、前記磁場制御部材は、前記電磁場の方向、頻度及び強さを制御するために、前記コイルに連接されることを特徴とする請求項７に記載の電磁刺激培養システム。
【請求項１１】
電源供給部材と磁場感知部材とを更に含み、前記電源供給部材は、前記磁場感知部材に電力を供給するために用いられるものであり、前記磁場感知部材は、前記コイルによって発生する前記電磁場を感知するために用いられるものであることを特徴とする請求項７に記載の電磁刺激培養システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞培養皿及びその電磁刺激培養システムであり、特に吊り掛け式の細胞培養皿及びその電磁刺激培養システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
数十年以来、細胞の生物学研究によって人間が基本生物学の問題に対して理解するとともに、様々な病に対する細胞療法の探求も発展している。細胞では、最適な細胞モデルの研究に用いられ、その無限な増殖能力と治療上の多用性によって人類や哺乳類動物の細胞成長、分化及び発育に致す。体内や体外細胞の増殖と分化が特定信号のそれぞれによって調節されるため、人類はその体内での形態を模擬させることができ、よって、細胞は、臨床応用の価値に膨大の発展力がある。しかし、体外で大量の細胞培養について、その技術では非常に難しい。
【０００３】
従来で使用される２Ｄの培養方式では、大量で細胞の増殖を行うことができるが、細胞が予期不可能な分化に発展されてしまうので、細胞の原型を維持することができない。従って、細胞培養方式は、３Ｄ方式の培養に注目されている。早期の３Ｄ細胞培養では、生物反応部材に加えて、一般には人工の生物立体支持棚が必要とし、細胞をその表面に付き合せて培養を行う。しかし、人工の生物立体支持棚では、生物の体内における細胞の環境を本当に模擬することができず、また、生物立体支持棚は、化学合成物であるため、細胞分化の誘導を招いてしまう可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現有生物反応部材の細胞培養方式は、液体培養器における培養の単細胞や小細胞団を回動又は振り続く組織培養システムであり、培養されたのは貼付細胞ではない培養物であり、形成された細胞の塊りは生物培養ベースに貼り付けて培養する必要がある。しかし、生物培養ベースでは、大部が化学合成物質からなるものであるため、細胞分化の誘導を招いてしまう可能性があり、しかも生物の体内における細胞の環境を有効に模擬することができない。細胞浮遊培養は、大量の増殖細胞を生産する方法であり、即ち新鮮な液体培養ベースにおいて重力と水の縮合力のみを使用して生物の体内における細胞の立体成長環境を模擬することにより、静止期の細胞を培養するとともに、短期間で繰り返して増殖することで、大量浮遊の細胞塊りを得る。しかし、浮遊培養の技術難度は高く、培養皿と水滴の摩擦力だけで液滴を固定するのは、揺れや振動によって液滴が落下しやすいため、細胞が死亡してしまう問題がある。また、現在使用されている浮遊式培養皿は、培養液を自動的に交換することができないため、長期間に細胞培養を行うことができない。よって、細胞塊りを品質良く大量に培養できるために、培養液を安定的に交換できる浮遊細胞培養装置が求められる。
【０００５】
また、大量の従来文献では、細胞が電磁刺激で培養されると、その増殖と形態学の変化に寄与できると記載されている。細胞内外の環境による電圧の傾斜と細胞の行為（遷移、分化及び修復）は関係している。その電流発生の大部分は、細胞外部におけるナトリウムイオンと塩素イオン、及び細胞内部におけるカリウムイオンによって制御されている。細胞膜では、イオンを選択的に通過させる効能があるので、細胞内外でイオン流体のアンバランスを招いて細胞膜の電荷が変化することにより、膜電位が発生する。人体において明らかに内因性の電磁場変化を有し、例えば筋肉や骨システムの動作である。流動の電位によって電圧が発生する。現在の研究結果によって、外部電磁場の影響で細胞の増殖や分化功能を調節できるので、薬物分子による調節の影響結果に似ている。
【０００６】
従って、細胞培養の効率を高めて、細胞を大量且つ安定に培養するために、培養ベースを自動的に調節可能な、電磁刺激細胞培養装置が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題に鑑み、本発明の目的は、細胞培養皿を提供し、吊り掛けの方式で細胞培養液を吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて、流路の循環によって細胞培養液を更新する。また、吊り掛けユニットの吊り掛け孔は、上部が狭くて下部が広い孔であり、その断面形状は、上部が狭く下部が広い台形である。このように、吊り掛け孔の形状を液滴の吊掛け時の形状に合わせることにより、液滴が吊り掛けユニットに安定的に吊り掛けられて保持することができる。本発明に係る細胞培養皿は、本発明に係る電磁刺激培養システムに応用されることができる。本発明に係る電磁刺激培養システムは、本発明の細胞培養皿と、流体供給装置と、電磁場発生装置とを有する。本発明に係る電磁刺激培養システムは、細胞浮遊培養技術、マイクロ流体連続輸送技術及び電磁場刺激細胞生成技術と結合することにより、培養液を安定且つ連続的に供給できる細胞培養システムを提供することができる。よって、本発明の細胞培養皿と電磁刺激培養システムは、細胞培養の効率を向上させることができるので、細胞を大量に培養するとともに、細胞培養の品質を安定に維持することができる。
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明は、細胞を培養するための細胞培養皿を提供する。前記細胞培養皿は、上部レイヤーと、拡散レイヤーと、吊り掛けレイヤーを含む。前記上部レイヤーは、少なくとも一つの進入孔と少なくとも一つの排出孔がを有する。前記進入孔は、流体を前記細胞培養皿に供給するためのものである。前記排出孔は、流体を前記細胞培養皿に排出するためのものである。前記拡散レイヤーには、少なくとも一つの流路が形成される。前記流路は、前記流体をガイドするために前記進入孔と前記排出孔に対応している。前記吊り掛けレイヤーは、複数の吊り掛けユニットを有する。前記吊り掛けユニットは、前記流路に対応している。前記流体は、前記流路を介して前記吊り掛けユニットに進入するとともに、前記吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて保持することにより、細胞が前記吊り掛けユニットの前記流体内で培養される。前記吊り掛けユニットは、吊り掛け孔と凸構造を含む。前記吊り掛け孔は、前記吊り掛けレイヤーに貫通するとともに、上部孔と下部孔を有する。前記上部孔の開口は、前記下部孔の開口より小さく、前記流体は、前記上部孔を介して前記吊り掛け孔に流入できる。前記凸構造は、前記下部孔の下方まで延伸され、前記流体は、前記凸構造に沿って前記吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて保持する。本発明の他の目的は、電磁刺激培養システムを提供するものであり、吊り掛けの方式で細胞培養液を吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて保持するとともに、電磁場を外部印加することにより、細胞の生成を誘導する。本発明に係る電磁刺激培養システムは、細胞の培養効率を向上させることができるので、細胞を大量に培養するとともに、細胞培養の品質を安定することができる。
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、細胞を培養するための電磁刺激培養システムを提供する。本発明に係る電磁刺激培養システムは、前記細胞培養皿と、受取皿と、流体供給ユニットと、磁場発生ユニットとを含む。前記受取皿は、前記細胞培養皿の下方に設けられ、ベースと複数の受取溝を有する。複数の前記受取溝は、細胞と前記流体を受取るために、前記細胞培養皿の複数前記吊り掛けユニットに対応する。前記流体供給ユニットは、前記流体を循環に供給するために、前記細胞培養皿に連接される。前記磁場発生ユニットは、前記細胞培養皿の周囲に電磁場を発生させるためのものである。
【００１０】
上述のように、本発明より提供される細胞培養皿と電磁刺激培養システムは、吊り掛けの方式で細胞培養液を吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて保持するとともに、流路によって細胞培養液を更新し、且つ電磁場を外部印加することにより、細胞生成を誘導する。さらに、本発明の吊り掛けユニットにおける吊り掛け孔は、上部が狭くて下部が広い孔であり、その断面形状は、上部が狭く下部が広い台形である。このように、吊り掛け孔の形状を液滴の吊掛け時の形状に合わせることにより、液滴が吊り掛けユニットに安定的に吊り掛けられて保持することができる。また、本発明に係る細胞培養皿は、本発明に係る電磁刺激培養システムに応用されることができる。本発明に係る電磁刺激培養システムは、本発明の細胞培養皿と、流体供給装置と、電磁場発生装置とを有する。本発明に係る電磁刺激培養システムは、細胞浮遊培養技術、マイクロ流体連続輸送技術及び電磁場刺激細胞生成技術と結合することにより、培養液を安定且つ連続的に供給できる細胞培養システムを提供することができる。よって、本発明の細胞培養皿と電磁刺激培養システムは、細胞培養の効率を向上させることができるので、細胞を大量に培養するとともに、細胞培養の品質を安定に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施例に係る細胞培養皿の分解斜視図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る細胞培養皿の分解斜視図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施例に係る細胞培養皿の組立て後のＬ１−Ｌ１断面ラインに沿って示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施例に係る細胞培養皿の組立て後のＬ１−Ｌ１断面ラインに沿って示す断面斜視図である。
【図４Ａ】図３Ａの細胞培養皿における吊り掛けユニット１３１の一部を示す拡大参考図である。
【図４Ｂ】図３Ｂの細胞培養皿における吊り掛けユニットの一部を示す拡大斜視参考図である。
【図４Ｃ】図４Ａの吊り掛けユニットに培養液と培養細胞を吊り掛けて保持する状態を示す参考図である。
【図５Ａ】本発明に係る電磁刺激培養システムにおける受取皿を示す斜視図である。
【図５Ｂ】本発明に係る電磁刺激培養システムにおける受取皿の他の角度状態を示す斜視図である。
【図５Ｃ】図５Ａの本発明に係る電磁刺激培養システムにおける受取皿のＬ２−Ｌ２断面ラインに沿って示す断面図である。
【図６Ａ】本発明の第３実施例に係る電磁刺激培養システムを示す参考図である。
【図６Ｂ】本発明の第４実施例に係る電磁刺激培養システムを示す参考図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の技術特徴とメリットを更に明白するために、具体的な実施例と合わせて添付図面によって詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限られていない。
【００１３】
本発明に係る細胞培養皿と電磁刺激培養システムは、細胞浮遊培養技術（Ｈａｎｇｉｎｇ  Ｄｒｏｐ  Ｍｅｔｈｏｄ）、マイクロ流体連続輸送技術（Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）及び電磁場（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ，ＥＭＦ）刺激細胞生成技術と結合することにより、培養液を安定且つ連続的に供給できる細胞培養システムを提供することができる。
【００１４】
細胞浮遊培養技術とは、吊り掛けて保持する培養液滴において細胞を培養する技術である。
【００１５】
マイクロ流体連続輸送技術とは、マイクロ材質に精密切断を行うことにより、マイクロ通路が形成され、その通路を連接して液体進入端と排出端となる。マイクロポンプによって液体輸送を行うことにより、液体をマイクロ通路に輸送する技術である。
【００１６】
電磁場技術とは、電力と磁力を組み合わせる電磁界効果技術である。直流電流（ＤＣ）と交流電流（ＡＣ）の電流強さと、電流単位であるアンペア（Ａ）の強さと、電位差単位であるボルト（Ｖ）の強さと、磁力密度であるガウス（Ｇ）又はテスラ（Ｔ）の強さから構成され、ファラデーの電磁誘導の法則とマクスウェルの方程式を利用してその電磁場の発生強さを証明できる。帯電粒子は、所定の速度で移動し、帯電粒子が加速されると、電場（ＥＦ）と磁場（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ，ＭＦ）との結合を発生して電磁場（ＥＭＦ）に形成する。電場と磁場は互いに影響することがあり、ＥＦが影響されてＭＦを発生し、逆にＭＦからＥＦを発生でき、この互いの影響頻度が高いほど、電場と磁場との結合が多くなる。
【００１７】
前述のように、本発明に係る細胞培養皿は、本発明に係る電磁刺激培養システムに応用できる。本発明に係る電磁刺激培養システムは、本発明の細胞培養皿と、流体供給装置と、磁場発生装置とを含む。本発明に係る電磁刺激培養システムは、細胞浮遊培養技術、マイクロ流体連続輸送技術及び電磁場刺激細胞生成技術と結合することにより、培養液を安定且つ連続的に供給できる細胞培養システムを提供することができる。よって、本発明に係る細胞培養皿と電磁刺激培養システムは、細胞培養の効率を向上させることができ、細胞を大量に培養するとともに、細胞培養の品質を安定に維持することができる。以下に図面を参照しながら、本発明に係る細胞培養皿と電磁刺激培養システムの好適な実施例を説明し、また、同じ部材に対して同じ符号を付けて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の第１実施例に係る細胞培養皿の分解斜視図である。図３Ａは、本発明の第１実施例に係る細胞培養皿の組立て後のＬ１−Ｌ１断面ラインに沿って示す断面図である。図３Ｂは、本発明の第１実施例に係る細胞培養皿の組立て後のＬ１−Ｌ１断面ラインに沿って示す断面斜視図である。図１に示すように、本発明に係る細胞培養皿（１００）は、細胞を培養するために用いられるものであり、上から下まで順に上部レイヤー（１１０）と、拡散レイヤー（１２０）と、吊り掛けレイヤー（１３４０）とを含む。前記上部レイヤー（１１０）には、少なくとも一つの進入孔（１１１）と少なくとも一つの排出孔（１１２）を有する。前記進入孔（１１１）は、流体（例えば細胞培養液）を前記細胞培養皿（１００）内に供給するためのものである。前記細胞培養液は、例えばＤＭＥＭ（Ｄｕｌｂｅｃｃｏ’ｓ  Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｅａｇｌｅ’ｓ  Ｍｅｄｉｕｍ，Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）培養液を使用できる。前記排出孔（１１２）は、前記流体を前記細胞培養皿（１００）に排出するためのものである。図１に示すように、第１実施例において、前記上部レイヤー（１００）には、四つの進入孔（１１１）と対応の四つの排出孔（１１２）を有している。前記拡散レイヤー（１２０）には、少なくとも一つの流路（１２１）が形成される。前記流路（１２１）は、前記流体をガイドするために前記進入孔（１１１）と前記排出孔（１１２）に対応している。第１実施例において、前記上部レイヤー（１１０）における四つの進入孔（１１１）と四つの排出孔（１１２）は、前記拡散レイヤー（１２０）における四つの流路（１２１）に対応する。言い換えると、前記流体は、前記進入孔（１１１）から前記流路（１２１）に流れ込んだ後、前記排出孔（１１２）から流れ出す。前記吊り掛けレイヤー（１３０）は、複数の吊り掛けユニット（１３１）を有する。複数の前記吊り掛けユニット（１３１）は、前記流路（１２１）に対応する。前記流体は、前記流路（１２１）を介して前記吊り掛けユニット（１３１）に流れ込んで前記吊り掛けユニット（１３１）の下方に吊り掛けて保持することにより、細胞が前記吊り掛けユニット（１３１）の前記流体内で培養される。図１に示すように、第１実施例において、流路（１２１）はそれぞれ六つの吊り掛けユニット（１３１）に対応し、即ち流路（１２１）はそれぞれ、前記流体を六つの前記吊り掛けユニット（１３１）にガイドすることができる。よって、図１に示される前期吊り掛けレイヤー（１３０）において、計２４個の吊り掛けユニット（１３１）を有しているため、２４組の細胞をそれぞれに培養することができる。図３Ａと図３Ｂは、本発明の第１実施例に係る細胞培養皿の組立て後の断面参考図である。図３Ａと図３Ｂに示すように、前記上部レイヤー（１１０）と、前記拡散レイヤー（１２０）と、前記吊り掛けレイヤー（１３０）は、一体形成の構成である。前記上部レイヤー（１１０）と、前記拡散レイヤー（１２０）と、前記吊り掛けレイヤー（１３０）は、例えばアクリル又はジメチルポリシロキサン（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ，ＰＤＭＳ）の材質を使用して一体形成になることができる。また、前記上部レイヤー（１１０）と、前記拡散レイヤー（１２０）と、前記吊り掛けレイヤー（１３０）は、それぞれ製造してから組立てによって一体に構成することができる。前記上部レイヤー（１１０）の厚さは、１ｍｍ〜１０ｍｍである。前記拡散レイヤー（１２０）の厚さは、１ｍｍ〜１０ｍｍである。前記吊り掛けレイヤー（１３０）の厚さは、１ｍｍ〜２０ｍｍである。
【００１９】
図４Ａは、図３Ａの細胞培養皿における吊り掛けユニット１３１の一部を示す拡大参考図である。図４Ｂは、図３Ｂの細胞培養皿における吊り掛けユニットの一部を示す拡大斜視参考図である。図４Ｃは、図４Ａの吊り掛けユニットに培養液と培養細胞を吊り掛けて保持する状態を示す参考図である。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、前記吊り掛けユニット（１３１）は、吊り掛け孔（１３１ａ）と凸構造（１３１ｂ）を含む。前記吊り掛け孔（１３１ａ）は、前記吊り掛けレイヤー（１３０）に貫通するとともに、上部孔（Ｏ１）と下部孔（Ｏ２）を有する。前記上部孔（Ｏ１）の開口は、前記下部孔（Ｏ２）の開口より小さいので、前記吊り掛け孔（１３１ａ）は、上部が狭くて下部が広い孔となり、その断面は、上部が狭く下部が広い台形である。前記流体は、前記上部孔（Ｏ１）を介して前記吊り掛け孔（１０１ａ）に流入できる。前記凸構造（１３１ｂ）は、前記下部孔（Ｏ２）の下方まで延伸され、前記流体は、前記凸構造（１３１ｂ）に沿って前記吊り掛けユニット（１３１）の下方に吊り掛けて保持する。前記上部孔（Ｏ１）の開口径は、１ｍｍ〜１５ｍｍである。前記下部孔（Ｏ２）の開口径は、１ｍｍ〜３０ｍｍである。前記凸構造（１３１ｂ）の高さは、１ｍｍ〜２０ｍｍである。図４Ｃに示すように、前記流体は、液体、例えば細胞培養液であるため、表面張力を利用して前記下部孔（Ｏ２）の下方に吊り掛けて保持することができる。上部が狭く下部が広い前記吊り掛け孔（１３１ａ）の構成は、液滴の形状に対応して前記流体（Ｍ）と前記吊り掛け孔（１３１ａ）との接触面接を増加させることができるので、前記流体（Ｍ）が落下せずに前記吊り掛け孔（１３１ａ）に安定的に吊り掛けて保持することができる。また、前記凸構造（１３１ｂ）は、前記下部孔（Ｏ２）の下方に設けられるリング状に延伸されるものである。このように、凸構造（１３１ｂ）も液滴の形状に対応できるように、前記流体（Ｍ）が落下せずに前記下部孔（１３１ａ）に安定に吊り掛けて保持することができる。細胞（Ｃ）は、吊り掛けの方式で前記吊り掛けユニット（１３１）における前記流体（Ｍ）内（即ち培養液の液滴中）で培養されている。前述のように、新鮮な細胞培養液は、前記進入孔（１１１）を介して前記流路（１２１）に進入して前記吊り掛けユニット（１３１）に流れ込み、そして前記吊り掛けユニット（１３１）の下方に形成される吊り掛けの液滴で細胞の培養を行い、最後に、前記流路（１２１）と前記排出孔（１１２）を介して細胞培養皿（１００）に流出する。このように、本発明に係る細胞培養皿（１００）は、新鮮な細胞培養液提供し続けて細胞（Ｃ）を培養しながら、細胞培養過程中に発生する排泄物を排出できる。
【００２０】
図２は、本発明の第２実施例に係る細胞培養皿の分解斜視図である。図２に示す第２実施例に係る細胞培養皿（１００）と図１に示す第１実施例に係る細胞培養皿（１００）の相違点では、図２に示す第２実施例に係る細胞培養皿（１００）は、前記上部レイヤー（１１０）と、前記拡散レイヤー（１２０）と、前記吊り掛けレイヤー（１３０）とを含む以外、更に隔離レイヤー（１４０）を含む。前記隔離レイヤー（１４０）は、前記拡散レイヤー（１２０）と前記吊り掛けレイヤー（１３０）との間に設けられる。前記隔離レイヤー（１４０）は、前記吊り掛けユニット（１３１）に対応する複数の隔離孔（１４１）を有している。前記流体は、前記流路（１２１）を介して前記隔離孔（１４１）に流通するとともに、前記吊り掛け孔（１３１ａ）の上部孔（Ｏ１）に流れ込んでいる。図２に示すように、第２実施例において、前記隔離レイヤー（１４０）には、２４個の前記吊り掛けユニット（１３１）に対応する２４個の前記隔離孔（１４１）を有する。前記隔離孔（１４１）の開口は、前記上部孔（Ｏ１）の開口より小さい。前記流路（１２１）における流体は、まず前記隔離孔（１４１）に流れ込んで、そして前記前記隔離孔（１４１）に対応する前記吊り掛けユニット（１３１）に流れ込んでいる。このように、前記流路（１２１）における流体が前記吊り掛けユニット（１３１）に直接に流れ込むことを防止でき、開口がより小さい隔離孔（１４１）に流れ込むことにより、流体を吊り掛けユニットの下方に安定に吊り掛けて保持することができ、流露における流体の乱流による吊り掛けユニット（１３１）から細胞培養液の液滴落下を防止できる。また、第２実施例における前記上部レイヤー（１１０）、前記拡散レイヤー（１２０）及び前記吊り掛けレイヤー（１３０）の構成と材質では、前記第１実施例と同様である。
【００２１】
本発明に係る細胞培養皿（１００）は、使用時に受取皿の上方に設置することができる。細胞培養が完成すると、軽くノックの方式又は振動の方式で前記吊り掛けユニット（１３１）の下方に吊り掛けて保持する細胞培養液滴と細胞を受取皿に落下させることができる。本発明に係る細胞培養皿（１００）は、細胞を培養するために、前記受取皿と結合して本発明に係る電磁刺激培養システムに用いられることができる。図５Ａは、本発明に係る電磁刺激培養システムにおける受取皿を示す斜視図（正面が上方へ向かう）である。図５Ｂは、本発明に係る電磁刺激培養システムにおける受取皿の他の角度状態を示す斜視図（底面が上方へ向かう）である。図５Ｃは、図５Ａの本発明に係る電磁刺激培養システムにおける受取皿のＬ２−Ｌ２断面ラインに沿って示す断面図である。図５Ａ乃至図５Ｃに示すように、受取皿（２００）は、ベース（２１０）と、前記ベース（２１０）上に設けられる複数の受取溝（２２０）とを有する。複数の前記受取溝（２２０）は、細胞と前記流体を受取るために、前記細胞培養皿（１００）における複数の前記吊り掛けユニット（１３１）に対応する。図５Ａと図５Ｂに示すように、前記受取皿（２００）には、本発明の第１実施例と第２実施例における２４個の吊り掛けユニット（１３１）に対応する２４個の受取溝（２２０）が形成される。前記受取溝（２２０）は、前記ベース（２１０）上に位置されるシリンダー状の溝である。
【００２２】
本発明に係る細胞培養皿（１００）を利用して細胞を培養する時、電磁場を外部印加する方式で細胞の成長と分化を刺激できる。一般には、生物体内で発生する電場（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ，ＥＦ）は、生物の成長過程中において重要な作用を有し、例えば胚種の成長、傷の癒し、組織の修復及び正常の成長などに寄与する。内因性電磁場は、細胞質と細胞外空間に存在する。その電流強さは、数ｍｖ／ｍｍ乃至数百ｍｖ／ｍｍの強さ変化がある。臨床には、電流による治療が汎用されており、特に神経や筋肉の損傷後の回復に、その癒合速度を加速するためによく使用されている。よって、生物システムや細胞を所定強度の電磁場（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ，ＥＭＦ）に晒すことにより、電磁場を外部印加してバイオやバイオ化学反応を発生し、細胞の成長と分化を促進することができる。以下に、本発明に係る細胞培養皿（１００）を電磁刺激培養システムに応用する実施方式に対して説明する。
【００２３】
図６Ａは、本発明の第３実施例に係る電磁刺激培養システムを示す参考図である。図６Ａに示すように、本発明に係る電磁刺激培養システム（Ｓ１０）は、前記細胞培養皿（１００）と、前記受取皿（２００）と、流体供給ユニット（４００）と、磁場発生ユニット（３００）とを有する。前記受取皿（２００）は、前記細胞培養皿（１００）の下方に設けられる。前記流体供給ユニット（４００）は、前記流体を循環に供給するために、前記細胞培養皿（１００）に連接される。前記磁場発生ユニット（３００）は、前記細胞培養皿（１００）の周囲に電磁場を発生させるために用いられるものである。前記流体供給ユニット（４００）は、ポンプ（４２０）と循環ライン（４１０）を含む。前記循環ライン（４１０）は、前記流体を輸出や輸入するために、前記細胞培養皿（１００）における進入孔（１１１）と排出孔（１１２）に連接される。前記ポンプ（４２０）は、前記流体を循環に流動するために用いられるものである。前記流体供給ユニット（４００）は、供給容器（４３０）と収集容器（４４０）を更に含む。前記供給容器（４３０）は、前記循環ライン（４１０）を介して前記細胞培養皿（１００）における前記進入孔（１１１）に連接される。前記収集容器（４４０）は、前記循環ライン（４１０）を介して前記細胞培養皿（１００）における前記排出孔（１１２）に連接される。前記磁場発生ユニット（３００）は、少なくとも一つのコイル（３１０）と磁場制御部材（３２０）を含む。少なくとも一つの前記コイル（３１０）は、前記電磁場を発生させるために用いられるものである。前記磁場制御部材（３２０）は、前記電磁場の方向、頻度及び強さを制御するために、前記コイル（３１０）に連接される。本実施例において、前記コイル（３１０）は、互いに平行する二つのコイルである。前記細胞培養皿（１００）と前記受取皿（２００）は、互いに並行する二つのコイル（３１０）の間に配置され、前記コイル（３１０）によって発生する磁場方向は、前記細胞培養皿（１００）と垂直に直交している。図６Ａに示すように、本発明に係る電磁刺激培養システム（Ｓ１０）は、前記磁場制御部材（３２０）に電力を供給するために、電源供給部材（６００）を更に含む。また、本発明に係る電磁刺激培養システム（Ｓ１０）は、前記コイルによって発生する前記電磁場を感知するために、磁場感知部材（５００）を更に含む。本実施例において、前記細胞培養皿（１００）と前記受取皿（２００）の構成と作用は、前記実施例と同様である。本実施例における前記流体供給ユニット（４００）、磁場発生ユニット（３００）、電源供給部材（６００）及び磁場感知部材（５００）の構成と作用は、周知の技術であるため、再び説明しない。
【００２４】
図６Ｂは、本発明の第４実施例に係る電磁刺激培養システムを示す参考図である。本実施例の電磁刺激培養システム（Ｓ１０）と第３実施例の電磁刺激培養システムとの相違点は、本実施例の前記コイル（３１０）が一つのらせん状コイルである。図６Ｂに示すように、前記細胞培養皿（１００）と前記受取皿（２００）は、このらせん状コイル内に配置されるため、このらせん状コイルによる磁場の方向は、前記細胞培養皿（１００）に平行している。
【００２５】
図６Ａと図６Ｂに示すように、異なる磁場方向（垂直又は平行）を利用して細胞に対して異なる誘導効果が発生するため、異なる細胞を培養することができる。磁場方向の以外に、磁場の強さ、磁場変化の頻度及び細胞培養液の組成は、細胞の成長に影響を与えるため、これらの条件を変更することにより、異なる細胞を培養することができる。一方、細胞培養方式は、周知の技術であり、本発明の特徴ではないため、詳細に説明しない。
【００２６】
上述のように、本発明に係る細胞培養皿と電磁刺激培養システムは、吊り掛けの方式で細胞培養液を吊り掛けユニットの下方に吊り掛けて保持することにより、細胞を細胞培養液に浮遊して成長し、流路の循環によって細胞培養液を更新し、更に、電磁場を外部印加する方式で細胞の成長を誘導する。また、本発明の吊り掛けユニットにおける吊り掛け孔は、上部が狭くて下部が広い孔であり、その断面形状は、上部が狭く下部が広い台形である。このように、吊り掛け孔の形状を液滴の吊掛け時の形状に合わせることにより、液滴が吊り掛けユニットに安定的に吊り掛けられて保持することができる。また、本発明に係る細胞培養皿は、本発明に係る電磁刺激培養システムに応用されることができる。本発明に係る電磁刺激培養システムは、本発明の細胞培養皿と、流体供給装置と、電磁場発生装置とを有する。本発明に係る電磁刺激培養システムは、細胞浮遊培養技術、マイクロ流体連続輸送技術及び電磁場刺激細胞生成技術と結合することにより、培養液を安定且つ連続的に供給できる細胞培養システムを提供することができる。よって、本発明の細胞培養皿と電磁刺激培養システムは、細胞培養の効率を向上させることができるので、細胞を大量に培養するとともに、細胞培養の品質を安定に維持することができる。
【００２７】
上述の説明は、本発明の好適な実施例に対する具体的な説明であるが、これらの実施例は本発明における特許請求の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨に基づいてこれらの実施例の効果と等しい変形や変更して本発明を完成することができ、これらの変形や変更が本発明における特許請求の範囲に含まれるべきである。
【符号の説明】
【００２８】
１００：細胞培養皿
１１０：上部レイヤー
１１１：進入孔
１１２：排出孔
１２０：拡散レイヤー
１２１：流路
１３０：吊り掛けレイヤー
１３１：吊り掛けユニット
１３１ａ：吊り掛け孔
１３１ｂ：凸構造
１４０：隔離レイヤー
１４１：隔離孔
２００：受取皿
２１０：ベース
２２０：受取溝
３００：磁場発生ユニット
３１０：コイル
３２０：磁場制御部材
４００：流体供給ユニット
４１０：循環ライン
４２０：ポンプ
４３０：供給容器
４４０：収集容器
５００：磁場感知部材
６００：電源供給部材
Ｃ：細胞
Ｌ１−Ｌ１、Ｌ２−Ｌ２：断面ライン
Ｍ：流体
Ｏ１：上部孔
Ｏ２：下部孔
Ｓ１０：電磁刺激培養システム
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【外国語明細書】
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