(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単且つ確実に生体を模倣した動的環境を実現できる生体模倣デバイスの提供。【解決手段】ゲル状材料を収容するためのゲル用マイクロチャネル５と、ゲル用マイクロチャネル５に並設され且つ溶液材料を導入するための溶液入口ポート４２、６２に連通した、溶液用マイクロチャネル４、６と、を含んでおり、ゲル用マイクロチャネル５と溶液用マイクロチャネル４、６とが機能壁によって並設方向に仕切られている、模倣作動部１と、模倣作動部１に対して、並設方向に沿った力を印加するための、力印加機構と、を有しており、機能壁は、ゲル状材料及び溶液材料が通過不能である第１機能部分と、ゲル状材料は通過不能であるが溶液材料は通過可能である第２機能部分と、を有している、生体模倣デバイス。【選択図】図２
2020092696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体模倣デバイスであって、
ゲル状材料を収容するためのゲル用マイクロチャネルと、前記ゲル用マイクロチャネルに並設され且つ溶液材料を導入するための溶液入口ポートに連通した、溶液用マイクロチャネルと、を含んでおり、前記ゲル用マイクロチャネルと前記溶液用マイクロチャネルとが機能壁によって並設方向に仕切られている、模倣作動部と、
前記模倣作動部に対して、前記並設方向に沿った力を印加するための、力印加機構と、
を有しており、
前記機能壁は、前記ゲル状材料及び前記溶液材料が通過不能である第１機能部分と、前記ゲル状材料は通過不能であるが前記溶液材料は通過可能である第２機能部分と、を有している、
生体模倣デバイス。
【請求項２】
前記機能壁は、多数のポールが並設されて構成されており、
前記ポール自体が前記第１機能部分を構成しており、
隣接する前記ポール間の隙間が前記第２機能部分を構成している、
請求項１記載の生体模倣デバイス。
【請求項３】
前記ポールの横断面形状は、前記隙間が前記ゲル用マイクロチャネル側に向かって漸次広くなるような形状を、有している、
請求項２記載の生体模倣デバイス。
【請求項４】
前記機能壁の前記第２機能部分が、多数の貫通孔からなっている、
請求項１記載の生体模倣デバイス。
【請求項５】
前記溶液用マイクロチャネルは、前記溶液入口ポートに、前記溶液材料を貯留するための貯留部を有している、
請求項１〜４の何れか一つに記載の生体模倣デバイス。
【請求項６】
前記溶液用マイクロチャネルは、前記溶液入口ポートと前記溶液材料を導出するための溶液出口ポートとを連結して前記溶液材料を循環させるための循環機構を、有している、
請求項１〜５の何れか一つに記載の生体模倣デバイス。
【請求項７】
前記模倣作動部は、前記溶液用マイクロチャネルと前記ゲル用マイクロチャネルと前記溶液用マイクロチャネルとが前記並設方向にこの順で並設されて構成されている、
請求項１〜６の何れか一つに記載の生体模倣デバイス。
【請求項８】
前記模倣作動部は、前記溶液用マイクロチャネルと前記ゲル用マイクロチャネルと前記溶液用マイクロチャネルと前記ゲル用マイクロチャネルとが前記並設方向にこの順で並設されて構成されている、
請求項１〜６の何れか一つに記載の生体模倣デバイス。
【請求項９】
前記模倣作動部は、前記溶液用マイクロチャネルと前記ゲル用マイクロチャネルと前記溶液用マイクロチャネルと前記ゲル用マイクロチャネルと前記溶液用マイクロチャネルとが前記並設方向にこの順で並設されて、又は、前記ゲル用マイクロチャネルと前記溶液用マイクロチャネルと前記ゲル用マイクロチャネルと前記溶液用マイクロチャネルと前記ゲル用マイクロチャネルとが前記並設方向にこの順で並設されて、構成されている、
請求項１〜６の何れか一つに記載の生体模倣デバイス。
【請求項１０】
少なくとも１つのゲル用マイクロチャネルが、細胞塊を導入するための導入孔を有している、
請求項１〜９の何れか一つに記載の生体模倣デバイス。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一つに記載の生体模倣デバイスを用いて生体を模倣する方法であって、
前記ゲル用マイクロチャネルに前記ゲル状材料を収容する収容工程と、
前記溶液用マイクロチャネルに前記溶液材料を導入する導入工程と、
前記力印加機構によって前記模倣作動部に対して力を印加する力印加工程と、
を有する、生体模倣方法。
【請求項１２】
請求項７記載の生体模倣デバイスを用いて生体を模倣する方法であって、
前記ゲル用マイクロチャネルに、試験対象の培養細胞を含むフィブリンゲルからなる前記ゲル状材料を収容する、収容工程と、
一方の前記溶液用マイクロチャネルに、血管内皮細胞を含む培養液からなる前記溶液材料を導入するとともに、他方の前記溶液用マイクロチャネルに、培養液からなる前記溶液材料を導入する、導入工程と、
前記力印加機構によって、前記模倣作動部に対して、前記模倣作動部の前記並設方向の両側から力を印加する、力印加工程と、
を有する、生体模倣方法。
【請求項１３】
請求項８記載の生体模倣デバイスを用いて生体を模倣する方法であって、
２個の前記溶液用マイクロチャネルの間に位置する前記ゲル用マイクロチャネルに、フィブリンゲルからなる前記ゲル状材料を収容するとともに、他方の前記ゲル用マイクロチャネルに、線維芽細胞を含むフィブリンゲルからなる前記ゲル状材料を収容する、収容工程と、
２個の前記ゲル用マイクロチャネルの間に位置する前記溶液用マイクロチャネルに、培養液からなる前記溶液材料を導入するとともに、他方の前記溶液用マイクロチャネルに、血管内皮細胞を含む培養液からなる前記溶液材料を導入する、導入工程と、
前記力印加機構によって、前記模倣作動部に対して、前記模倣作動部の前記並設方向の両側から力を印加する、力印加工程と、
を有する、生体模倣方法。
【請求項１４】
請求項１０記載の生体模倣デバイスを用いて生体を模倣する方法であって、
前記収容工程が、前記導入孔を通して前記細胞塊を導入する作業を含んでいる、
請求項１１記載の生体模倣方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体を模倣した動的環境を構築するための生体模倣デバイス、及び、該デバイスを利用した生体模倣方法に、関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞のインビトロ試験は、培養皿等を用いた静的環境下で行われている。しかるに、細胞は、生体内における動的環境下に存在しているものであるので、静的環境下では活性や機能を喪失してしまう。それ故、従来のインビトロ試験では、細胞を正確に評価できないという欠点があった。そこで、そのような欠点を解消するために、「Organ-on-a-chip」という概念が提唱されており、例えば特許文献１〜３に記載の「臓器模倣装置」が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８１５６４３号公報
【特許文献２】特許第６２５４１２７号公報
【特許文献３】特許第５４１５５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
「Organ-on-a-chip」においては、生体内の動的環境をできるだけ簡単且つ確実に模倣することが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記要望を実現できる、生体模倣デバイス及び生体模倣方法を、提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様は、生体模倣デバイスであって、
ゲル状材料を収容するためのゲル用マイクロチャネルと、前記ゲル用マイクロチャネルに並設され且つ溶液材料を導入するための溶液入口ポートに連通した、溶液用マイクロチャネルと、を含んでおり、前記ゲル用マイクロチャネルと前記溶液用マイクロチャネルとが機能壁によって並設方向に仕切られている、模倣作動部と、
前記模倣作動部に対して、前記並設方向に沿った力を印加するための、力印加機構と、
を有しており、
前記機能壁は、前記ゲル状材料及び前記溶液材料が通過不能である第１機能部分と、前記ゲル状材料は通過不能であるが前記溶液材料は通過可能である第２機能部分と、を有している。
【０００７】
本発明の第２態様は、上記第１態様の生体模倣デバイスを用いて生体を模倣する方法であって、
前記ゲル用マイクロチャネルに前記ゲル状材料を収容する収容工程と、
前記溶液用マイクロチャネルに前記溶液材料を導入する導入工程と、
前記力印加機構によって前記模倣作動部に対して力を印加する力印加工程と、
を有する。
【０００８】
上記第２態様は、更に、具体的態様（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を有してもよい。
【０００９】
（Ａ）生体模倣デバイスが、溶液用マイクロチャネルとゲル用マイクロチャネルと溶液用マイクロチャネルとが並設方向にこの順で並設されて構成された模倣作動部を有している場合において、当該生体模倣デバイスを用いて生体を模倣する方法は、
前記ゲル用マイクロチャネルに、試験対象の培養細胞を含むフィブリンゲルからなる前記ゲル状材料を収容する、収容工程と、
一方の前記溶液用マイクロチャネルに、血管内皮細胞を含む培養液からなる前記溶液材料を導入するとともに、他方の前記溶液用マイクロチャネルに、培養液からなる前記溶液材料を導入する、導入工程と、
前記力印加機構によって、前記模倣作動部に対して、前記模倣作動部の前記並設方向の両側から力を印加する、力印加工程と、
を有する。
【００１０】
上記（Ａ）の態様は、更に、続いて、前記培養細胞に対する外的因子の作用を試験する試験工程を、有してもよく、
前記試験工程は、
前記一方の溶液用マイクロチャネルに、前記外的因子を含む培養液からなる前記溶液材料を導入するとともに、他方の前記溶液用マイクロチャネルに、培養液からなる前記溶液材料を導入する、試験用収容工程と、
前記力印加機構によって、前記模倣作動部に対して、前記模倣作動部の前記並設方向の両側から力を印加する、試験用力印加工程と、
を有する。
【００１１】
（Ｂ）生体模倣デバイスが、溶液用マイクロチャネルとゲル用マイクロチャネルと溶液用マイクロチャネルとゲル用マイクロチャネルとが並設方向にこの順で並設されて構成された模倣作動部を有している場合において、当該生体模倣デバイスを用いて生体を模倣する方法は、
２個の前記溶液用マイクロチャネルの間に位置する前記ゲル用マイクロチャネルに、フィブリンゲルからなる前記ゲル状材料を収容するとともに、他方の前記ゲル用マイクロチャネルに、線維芽細胞を含むフィブリンゲルからなる前記ゲル状材料を収容する、収容工程と、
２個の前記ゲル用マイクロチャネルの間に位置する前記溶液用マイクロチャネルに、培養液からなる前記溶液材料を導入するとともに、他方の前記溶液用マイクロチャネルに、血管内皮細胞を含む培養液からなる前記溶液材料を導入する、導入工程と、
前記力印加機構によって、前記模倣作動部に対して、前記模倣作動部の前記並設方向の両側から力を印加する、力印加工程と、
を有する。
【００１２】
上記（Ｂ）の態様は、更に、続いて、試験対象の培養細胞を培養する培養工程を、有してもよく、
前記培養工程は、
(i)２個の前記ゲル用マイクロチャネルの間に位置する前記溶液用マイクロチャネルから、培養液からなる前記溶液材料を導出し、代わりに、試験対象の培養細胞を含むフィブリンゲルからなる前記ゲル状材料を収容する、又は、(ii)２個の前記ゲル用マイクロチャネルの間に位置する前記溶液用マイクロチャネルに、試験対象の培養細胞を含む培養液からなる前記溶液材料を導入する、培養用収容工程と、
前記他方の溶液用マイクロチャネルに、血管内皮細胞を含む又は含まない培養液からなる前記溶液材料を導入する、培養用導入工程と、
前記力印加機構によって、前記模倣作動部に対して、前記模倣作動部の前記並設方向の両側から力を印加する、培養用力印加工程と、
を有する。
【００１３】
上記（Ｂ）の態様は、前記培養工程に続いて、前記培養細胞に対する外的因子の作用を試験する試験工程を、有してもよく、
前記試験工程は、
前記他方の溶液用マイクロチャネルに、前記外的因子を含む培養液からなる前記溶液材料を導入する、試験用導入工程と、
前記力印加機構によって、前記模倣作動部に対して、前記模倣作動部の前記並設方向の両側から力を印加する、試験用力印加工程と、
を有する。
【００１４】
上記（Ｃ）の態様は、少なくとも１つのゲル用マイクロチャネルが細胞塊を導入するための導入孔を有している生体模倣デバイスを、用いて、生体を模倣する方法であって、
前記収容工程が、前記導入孔を通して前記細胞塊を導入する作業を含んでいる。
【００１５】
ゲル状材料とは、広くは、流動性をほとんど有しない分散媒コロイドを意味し、具体的には、細胞外マトリクス又は細胞外マトリクスを模したものを意味し、より具体的には、例えば、次の(a)〜(d)を混合して作製されるものが好ましい。なお、ゲル状材料は、流動性を完全に有しない必要はなく、流動性をほとんど有しない塑性流体又は疑塑性流体のような材料であってもよい。また、ゲル状材料は、ゲル用マイクロチャネルに収容された状態で流動性を有しなくなるものであるのが好ましい。ゲル状材料は、細胞塊を含むことができる。
(a) Fibrinogen from bovine plasma (Sigma社製, 製品番号：F8360)
(b) Collagen Type 1, Rat Tail (Corning社製, 製品番号：354236)
(c) Aprotinin from bovine lung saline solution (Sigma社製, 製品番号：A6279)
(d) Thrombin from bovine plasma (Sigma社製, 製品番号：T4648)
【００１６】
細胞外マトリクス又は細胞外マトリクスを模したものとしては、コラーゲン、ラミニン、フィブリンとコラーゲンとの混合物等を、使用できる。
【００１７】
これらの材料は、以下に示される濃度に調製されて、ある程度の流動性を有する状態でゲル用マイクロチャネルに導入される。これらの材料は、例えば、３７℃で１５分程度、インキュベートすることにより、流動性をほとんど失ってゲル化する。
(a) 2.5 mg/ml fibrinogen
(b) 0.2 mg/ml collagen type I 
(c) 0.15U/ml aprotinin 
(d) 0.5U/ml thrombin
【００１８】
溶液材料とは、広くは、少なくともゲル状材料よりも大きな流動性を有する液体を意味し、具体的には、培養液を意味し、より具体的には、lonza社製のカタログ番号CC-3162の「EGM-2 Endothelial Cell Growth Medium-2 BulletKit」が好ましい。
【００１９】
マイクロチャネルとは、微小な幅を有するチャネルを意味する。なお、マイクロチャネルは、１ｍｍ未満（すなわちマイクロサイズ）の幅を有するチャネルであるのが好ましい。
【００２０】
培養液は、培養対象の、細胞、血管等に応じて、適宜選択する。
【００２１】
収容工程において、ゲル状材料は、例えば、ピペットを手動で用いることによってゲル用マイクロチャネルへ注入できる。
【００２２】
導入工程において、溶液材料は、溶液用マイクロチャネルの溶液入口ポートの貯留部に貯留した後に少しずつ溶液用マイクロチャネルに導入できる。又は、溶液材料は、溶液用マイクロチャネルの溶液入口ポートと溶液出口ポートとを連結した循環機構によって、溶液用マイクロチャネルに導入できる。
【００２３】
前記試験工程で用いる外的因子としては、例えば薬剤、細菌、ウィルス等を、挙げることができる。
【００２４】
力印加工程において、力の大きさ及び印加周期は、成果物、試験対象等に応じて、適宜選択するが、例えば、次のとおりである。
【００２５】
（力の大きさ）
例えば負圧の力を印加する場合において、病理状態も含む生体を模倣する場合には、力は、マイクロチャネルの力印加方向（後述する実施形態における図では、Ｘ方向）の大きさ（長さ）が最大１．０５〜１．３０倍に変形するような大きさであり、特に、生体として健康体を模倣する場合には、力は、マイクロチャネルの力印加方向の大きさが最大１．０５〜１．１０倍に変形するような大きさである。具体的には、マイクロチャネルの力印加方向の大きさが最大１．１０倍に変形するような大きさの力を採用するのが好ましい。
【００２６】
また、例えば正圧の力を印加する場合において、病理状態も含む生体を模倣する場合には、マイクロチャネルの力印加方向の大きさが最小０．７０〜０．９５倍に変形するような大きさであり、特に、生体として健康体を模倣する場合には、力は、マイクロチャネルの力印加方向の大きさが最小０．９０〜０．９５倍に変形するような大きさである。具体的には、マイクロチャネルの力印加方向の大きさが最小０．９０倍に変形するような大きさの力を採用するのが好ましい。
【００２７】
（印加周期）
好ましくは２Ｈｚ以下を採用する。２Ｈｚより大きい場合には、マイクロチャネルが十分に変形する前に元に戻ろうとし、それにより、印加する力がマイクロチャネルに対する負荷になりにくいので、好ましくない。また、好ましくは０．１Ｈｚ以上を採用する。０．１Ｈｚ未満の場合には、印加する力がマイクロチャネルに対する負荷になりにくいので、好ましくない。具体的には、１Ｈｚを採用するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、力印加機構を作動させて模倣作動部に対して力を印加することによって、溶液用マイクロチャネル内の溶液材料及びゲル用マイクロチャネル内のゲル状材料を、生体を模倣した動的環境下に置くことができる。よって、本発明によれば、簡単且つ確実に、生体を模倣した動的環境を実現できる。
【００２９】
特に、ゲル状材料として、試験対象の培養細胞を含むフィブリンゲルを用い、いずれかの溶液材料として、血管内皮細胞を含む培養液を用いると、血管組織を有する培養細胞からなるオルガノイドを生成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態の生体模倣デバイスを示す斜視図である。
【図２】図１のデバイスの平面図である。
【図３】模倣作動部の拡大平面図であり、一部拡大図を含んでいる。
【図４】図２のIV−IV断面図であり、要部拡大図を含んでいる。
【図５】図２のＶ−Ｖ断面図であり、要部拡大図を含んでいる。
【図６】図３のVI-A矢視図又はVI-B矢視図である。
【図７】正圧の力が印加された時の模倣作動部の状態を示す縦断面図である。
【図８】負圧の力が印加された時の模倣作動部の状態を示す縦断面図である。
【図９】デバイスを作製する一工程を示す縦断面図である。
【図１０】オルガノイドが生成する様子を示す、図面に代わる顕微鏡写真である。
【図１１】第１実施形態の変形例であり、溶液用マイクロチャネルに細胞塊を導入した様子を示す、図面に代わる顕微鏡写真である。
【図１２】第２実施形態の生体模倣デバイスを示す平面図である。
【図１３】第３実施形態の生体模倣デバイスを示す平面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態の生体模倣デバイスの要部拡大平面図であり、図３に相当する図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ断面図である。
【図１６】機能壁の別の例を示す、図６に対応する図である。
【図１７】力印加機構の別の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［第１実施形態］
（生体模倣デバイス）
図１は、本発明の第１実施形態の生体模倣デバイスを示す斜視図である。この生体模倣デバイス１０（これ以降、デバイス１０と略する場合がある）は、模倣作動部１及び力印加機構２がチップ状の本体１００に内蔵された構造を、有している。本体１００は透明な合成樹脂からなっているので、模倣作動部１及び力印加機構２は外から透けて見えている。合成樹脂としては、例えば、ポリジメチルシロキサン（PDMS）又はフッ素ゴムを使用できる。本体１００は透明な合成樹脂以外の材質、例えば、非透明又は半透明な材質からなっていてもよい。図２は、図１のデバイス１０の平面図である。図３は、模倣作動部１の拡大平面図であり、一部拡大図を含んでいる。図４は、図２のIV−IV断面図であり、要部拡大図を含んでいる。図５は、図２のＶ−Ｖ断面図であり、要部拡大図を含んでいる。本体１００は、具体的には、縦方向（すなわちＹ方向）が３０ｍｍ、横方向（すなわちＸ方向）が２５ｍｍ、厚さ方向（すなわちＺ方向）が１０ｍｍの、大きさを、有している。
【００３２】
模倣作動部１は、３個のマイクロチャネルすなわち溶液用マイクロチャネル４とゲル用マイクロチャネル５と溶液用マイクロチャネル６とを含んでいる。これらのマイクロチャネル４、５、６は、この順で、Ｘ方向に並設されている。各マイクロチャネル４、５、６は、Ｙ方向に延びており、且つ、本体１００の底面１２０に対して平行に延びており、且つ、本体１００のＺ方向の中央部に位置している。溶液用マイクロチャネル４とゲル用マイクロチャネル５とは、機能壁９１でＸ方向すなわち並設方向に仕切られており、ゲル用マイクロチャネル５と溶液用マイクロチャネル６とは、機能壁９２で並設方向に仕切られている。溶液用マイクロチャネル４、６は、具体的には、幅（すなわちＸ方向の寸法）が０．６ｍｍ、高さ（すなわちＺ方向の寸法）が０．２ｍｍ、長さ（すなわちＹ方向の寸法）が７ｍｍの、大きさを、有しており、ゲル用マイクロチャネル５は、幅が０．７ｍｍ、高さが０．２ｍｍ、長さが５ｍｍの、大きさを、有している。
【００３３】
溶液用マイクロチャネル４は、一端が通路４１を介して溶液入口ポート４２に連通しており、他端が通路４３を介して溶液出口ポート４４に連通している。また、溶液用マイクロチャネル６は、一端が通路６１を介して溶液入口ポート６２に連通しており、他端が通路６３を介して溶液出口ポート６４に連通している。
【００３４】
溶液入口ポート４２、溶液出口ポート４４、溶液入口ポート６２、及び溶液出口ポート６４は、それぞれ、本体１００の表面１１０に開口した穴からなっている。溶液入口ポート４２の底面は、通路４１の底面と同一平面となっている。溶液出口ポート４４の底面は、通路４３の底面と同一平面となっている。溶液入口ポート６２の底面は、通路６１の底面と同一平面となっている。溶液出口ポート６４の底面は、通路６３の底面と同一平面となっている。
【００３５】
溶液入口ポート４２は、溶液材料を、通路４１を介して溶液用マイクロチャネル４内に導入できる、形態を有している。更に、溶液入口ポート４２は、所定量の溶液材料を貯留する貯留部としても機能できる大きさを有しており、具体的には、４〜６ｍｍの直径を有している。すなわち、溶液入口ポート４２は、貯留部４２１を有している。ここで、所定量の溶液材料とは、デバイス１０の使用中に溶液材料を補充しなくても済むだけの量である。溶液入口ポート６２も、同様であり、貯留部６２１を有している。
【００３６】
溶液出口ポート４４は、溶液用マイクロチャネル４内の溶液材料を、通路４３を介して外部へ導出できる、形態を、有している。溶液出口ポート６４も同様である。
【００３７】
ゲル用マイクロチャネル５は、一端が通路５１を介してゲル入口ポート５２に連通しており、他端が通路５３を介してゲル出口ポート５４に連通している。ゲル入口ポート５２及びゲル出口ポート５４は、それぞれ、本体１００の表面１１０に開口した穴からなっている。ゲル入口ポート５２の底面は、通路５１の底面と同一平面となっている。ゲル出口ポート５４の底面は、通路５３の底面と同一平面となっている。ゲル入口ポート５２は、ゲル状材料を、通路５１を介してゲル用マイクロチャネル５内に導入できる、形態を有している。例えば、ゲル入口ポート５２は、ゲル状材料を吸い込んでいるピペットの先端が嵌合する形態を、有しており、具体的には、約２ｍｍの直径を有している。
【００３８】
機能壁９１は、図３に示されるように、多数のポール９１１がＹ方向に略等間隔で並設されて構成されている。図６は、図３のVI-A矢視図である。ポール９１１は、Ｚ方向に立っている。機能壁９１は、第１機能部分９１Ａと第２機能部分９１Ｂとを有している。第１機能部分９１Ａは、ポール９１１自体からなっており、ゲル状材料及び溶液材料が共に通過不能であるように機能する。第２機能部分９１Ｂは、隣接するポール９１１間の隙間９１２からなっており、ゲル状材料は通過不能であるが溶液材料は通過可能であるように機能する。具体的には、隙間９１２は、ゲル状材料の表面張力を維持することによってゲル状材料は通過不能であり、且つ、溶液材料は通過可能である、寸法及び形態に、設定されている。より具体的には、隙間９１２の寸法及び形態は、ゲル状材料がある程度の流動性を有する状態でゲル用マイクロチャネル５に導入される際に、ゲル用マイクロチャネル５から隙間９１２を通過して溶液用マイクロチャネル４にゲル状材料が移動する力よりも、ゲル状材料内の分子間力等に基づいてゲル用マイクロチャネル５内にゲル状材料が留まり続ける力が大きくなることによって、ゲル状材料の表面張力を維持するように、設定されている。
【００３９】
なお、隙間９１２の大きさは、ゲル状材料の粘性などに応じて適宜変更することが可能である。ここでは、隙間９１２は、図６に示されるように、縦寸法Ｚ１及び横寸法Ｙ１を有する長方形の形状を、有している。具体的には、Ｚ１＝０．２ｍｍ、Ｙ１＝０．１２ｍｍであり、ポール９１１の横寸法Ｙ２は、０．０８ｍｍである。これにより、機能壁９１は、ゲル用マイクロチャネル５に収容されているゲル状材料が溶液用マイクロチャネル４へ移動するのを防止する一方で、溶液用マイクロチャネル４内に導入されている溶液材料がゲル用マイクロチャネル５へ移動するのを許容するようになっている。なお、ポール９１１の横断面形状すなわち図６のIII−III断面の形状は、図３の拡大図に示されるように、隙間９１２の横寸法がゲル用マイクロチャネル５側に向かって寸法Ｙ１よりも漸次広くなるような形状を、有しており、具体的には、台形の形状を有している。
【００４０】
機能壁９２も、機能壁９１と同じ構成を有している。すなわち、機能壁９２も、図３に示されるように、多数のポール９２１がＹ方向に略等間隔で並設されて構成されている。ポール９２１は、Ｚ方向に立っている。図６は、図３のVI-B矢視図でもある。機能壁９２は、第１機能部分９２Ａと第２機能部分９２Ｂとを有している。第１機能部分９２Ａは、ポール９２１自体からなっており、ゲル状材料及び溶液材料が共に通過不能であるように機能する。第２機能部分９２Ｂは、隣接するポール９２１間の隙間９２２からなっており、ゲル状材料は通過不能であるが溶液材料は通過可能であるように機能する。具体的には、隙間９２２は、ゲル状材料の表面張力を維持することによってゲル状材料は通過不能であり、且つ、溶液材料は通過可能である、寸法及び形態に、設定されている。これにより、機能壁９２は、ゲル用マイクロチャネル５に収容されているゲル状材料が溶液用マイクロチャネル６へ移動するのを防止する一方で、溶液用マイクロチャネル６内に導入されている溶液材料がゲル用マイクロチャネル５へ移動するのを許容するようになっている。
【００４１】
これらにより、模倣作動部１においては、溶液用マイクロチャネル４、６とゲル用マイクロチャネル５との間で、溶液材料はゲル用マイクロチャネル５へ移動するがゲル状材料は溶液用マイクロチャネル４、６へ移動しないようになっている。
【００４２】
なお、機能壁９１と機能壁９２とは、互いに、横寸法、ポールの横断面形状等が、異なっていてもよい。
【００４３】
力印加機構２は、模倣作動部１の横方向の一方側に設けられた第１機構２Ａと他方側に設けられた第２機構２Ｂとからなっている。
【００４４】
第１機構２Ａは、模倣作動部１の溶液用マイクロチャネル４に並設された変動マイクロチャネル２１１と、変動マイクロチャネル２１１の中央から横方向外向きに延びた通路２１２と、通路２１２に連通した印加ポート２１３と、を有している。印加ポート２１３は、本体１００の表面１１０に開口した穴からなっており、外部の駆動源、例えば真空ポンプ（図示せず）に連結されるようになっている。変動マイクロチャネル２１１は、仕切壁９８を介して溶液用マイクロチャネル４に沿ってＹ方向に延びている。また、変動マイクロチャネル２１１のＹ方向長さは、機能壁９１のＹ方向長さよりも長くなっている。更に、図３のVI-B矢視において、変動マイクロチャネル２１１は、機能壁９１のＹ方向全体と機能壁９２のＹ方向全体とに対して、オーバーラップしている。また、変動マイクロチャネル２１１は、溶液用マイクロチャネル４、ゲル用マイクロチャネル５、及び溶液用マイクロチャネル６に対して、略同じ高さ位置（Ｚ方向の位置）に形成されている。変動マイクロチャネル２１１は、印加ポート２１３及び通路２１２を介して真空ポンプから正圧の力を受けると、図７に示されるように、仕切壁９８が溶液用マイクロチャネル４側すなわち内側に向けて変形し、負圧の力を受けると、図８に示されるように、仕切壁９８が溶液用マイクロチャネル４とは反対側すなわち外側に向けて変形するようになっている。変動チャネル２１１は、具体的には、幅（すなわちＸ方向の寸法）が０．５ｍｍ、高さ（すなわちＺ方向の寸法）が０．２ｍｍ、長さ（すなわちＹ方向の寸法）が６ｍｍの、大きさを、有しており、仕切壁９８は、０．１ｍｍの横方向（すなわちＸ方向）の厚さを有している。
【００４５】
第２機構２Ｂは、第１機構２Ａに対して、デバイス１０のＸ方向の中央に位置してＸ方向と直交するＹＺ平面を基準として鏡像対称な且つ同じ構造を、有している。すなわち、第２機構２Ｂは、模倣作動部１の溶液用マイクロチャネル６に並設された変動マイクロチャネル２２１と、変動マイクロチャネル２２１の中央から横方向外向きに延びた通路２２２と、通路２２２に連通した印加ポート２２３と、を有している。印加ポート２２３は、本体１００の表面１１０に開口した穴からなっており、第１機構２Ａと同じ真空ポンプに連結されるようになっている。変動マイクロチャネル２２１は、仕切壁９９を介して溶液用マイクロチャネル６に沿ってＹ方向に延びている。また、変動マイクロチャネル２２１のＹ方向長さは、機能壁９２のＹ方向長さよりも長くなっている。更に、図３のVI-A矢視において、変動マイクロチャネル２２１は、機能壁９２のＹ方向全体と機能壁９１のＹ方向全体とに対して、オーバーラップしている。また、変動マイクロチャネル２２１は、溶液用マイクロチャネル４、ゲル用マイクロチャネル５、及び溶液用マイクロチャネル６に対して、略同じ高さ位置（Ｚ方向の位置）に形成されている。変動マイクロチャネル２２１は、印加ポート２２３及び通路２２２を介して真空ポンプから正圧の力を受けると、図７に示されるように、仕切壁９９が溶液用マイクロチャネル６側すなわち内側に向けて変形し、負圧の力を受けると、図８に示されるように、仕切壁９９が溶液用マイクロチャネル６とは反対側すなわち外側に向けて変形するようになっている。
【００４６】
したがって、例えば、変動マイクロチャネル２１１、２２１が真空ポンプから正圧の力を受けると、仕切壁９８、９９が内側に向けて変形し、それにより、模倣作動部１には内側に向かう力が印加される。その結果、模倣作動部１は押しつぶされるように変形する。また、例えば、変動マイクロチャネル２１１、２２１が真空ポンプから負圧の力を受けると、仕切壁９８、９９が外側に向けて変形し、それにより、模倣作動部１には外側に向かう力が印加される。その結果、模倣作動部１は広がるように変形する。なお、印加ポート２１３と印加ポート２２３とに連結する真空ポンプは、別々の物でもよい。
【００４７】
上記構成のデバイス１０は、例えば図９に示されるように、２枚のプラスチック板をマイクロ加工してプラスチック板１０１、１０２を作製し、これらを厚み方向に重ね合わせて接合することによって、作製される。プラスチック板１０１、１０２は、図４のデバイス１０を厚さ方向の中央すなわち線Ｏ−Ｏで上下に２分割した構造と同じ構造を有している。
【００４８】
本実施形態の生体模倣デバイス１０によれば、力印加機構２を作動させて模倣作動部１に対して力を印加することによって、溶液用マイクロチャネル４、６内の溶液材料及びゲル用マイクロチャネル５内のゲル状材料を、生体を模倣した動的環境下に置くことができる。
【００４９】
（生体模倣方法）
次に、上記構成のデバイス１０の使用方法すなわち生体模倣方法について、説明する。
【００５０】
（１）収容工程
試験対象の培養細胞を含むゲル状材料を、ゲル入口ポート５２から、ゲル用マイクロチャネル５に、導入し、３７℃でインキュベートする。これにより、ゲル状材料がゲル状となり、その結果、ゲル用マイクロチャネル５は、ゲル状材料を収容した状態となる。導入作業は、ゲル状材料を吸い込んだピペットの先端をゲル入口ポート５２に嵌入させて行うことができる。なお、培養細胞としては、がん細胞、小腸細胞等を挙げることができる。
【００５１】
（２）導入工程
血管内皮細胞を含む培養液からなる溶液材料を、溶液入口ポート４２の貯留部４２１に貯留する。そして、貯留部４２１の溶液材料を、少しずつ、溶液用マイクロチャネル４に導入して溶液出口ポート４４から導出するように、設定する。すなわち、溶液用マイクロチャネル４内を溶液材料が流れるようにする。
【００５２】
また、培養液からなる溶液材料を、溶液入口ポート６２の貯留部６２１に貯留する。そして、貯留部６２１の溶液材料を、少しずつ、溶液用マイクロチャネル６に導入して溶液出口ポート６４から導出するように、設定する。すなわち、溶液用マイクロチャネル６内を溶液材料が流れるようにする。
【００５３】
（３）力印加工程
印加ポート２１３及び印加ポート２２３に真空ポンプを連結する。そして、溶液用マイクロチャネル４内の、及び、溶液用マイクロチャネル６内の、溶液材料を流動させながら、真空ポンプを作動させて、模倣作動部１に対して、両側から、同じ大きさの、正圧の力と負圧の力とを交互に印加する。
【００５４】
このとき、正圧の力が印加された場合には、図７に示されるように、仕切壁９８、９９が内側に向けて変形するとともに、機能壁９１、９２も内側に向けて変形し、負圧の力が印加された場合には、図８に示されるように、仕切壁９８、９９が外側に向けて変形するとともに、機能壁９１、９２も外側に向けて変形する。これにより、溶液用マイクロチャネル４、６内の溶液材料及びゲル用マイクロチャネル５内のゲル状材料に対して、生体内のメカニカル刺激を模倣した刺激が加わることとなる。その結果、顕微鏡写真である図１０に示されるように、溶液用マイクロチャネル４内の血管内皮細胞からの血管が、ゲル用マイクロチャネル５内のゲル状材料中に延びてくる。これにより、ゲル用マイクロチャネル４内の培養細胞は、延びてきた血管から栄養素を取得できるとともに血管を通して不要物を排出できるようになる。すなわち、ゲル用マイクロチャネル５内には、血管組織を有する培養細胞からなるオルガノイドが生成する。
【００５５】
以上のように、本実施形態の生体模倣方法は、オルガノイドを生成できる。そして、本実施形態の生体模倣方法は、オルガノイドの生成で終了してもよいが、更に続けて、生成したオルガノイドに対する外的因子の作用の試験を実行してもよい。外的因子としては、例えば、薬物、細菌、ウィルス等を挙げることができる。この試験工程は、次のように行う。
【００５６】
（４）試験用収容工程
溶液用マイクロチャネル４に、外的因子を含む培養液からなる溶液材料を導入するとともに、溶液用マイクロチャネル６に、培養液からなる溶液材料を導入する。なお、導入方法は、「（２）導入工程」と同じである。
【００５７】
（５）試験用力印加工程
溶液用マイクロチャネル４内の、及び、溶液用マイクロチャネル６内の、溶液材料を流動させながら、真空ポンプを作動させて、図７及び図８に示されるように、模倣作動部１に対して、両側から、同じ大きさの、正圧の力と負圧の力とを交互に印加する。なお、試験時に生体内のメカニカル刺激を模倣した刺激が不要である場合には、この試験用力印加工程は不要である。
【００５８】
これにより、外的因子に対するオルガノイドの生体反応を具現できる。
【００５９】
［第１実施形態の変形例］
次の（ｉ）、（ii）のような変形例を採用できる。
【００６０】
（ｉ）「（４）試験用収容工程」において、溶液用マイクロチャネル６に、細胞塊を導入してもよい。具体的には、ピペットで保持した細胞塊を、溶液入口ポート６２の貯留部６２１に入れ、通路６１を通して溶液用マイクロチャネル６に導入し、配置したい位置まで移動させ、デバイス１０全体を傾けて機能壁９２に密着させる。図１１は、その様子を示す顕微鏡写真である。なお、この際、溶液用マイクロチャネル６に導入する溶液材料は、第１実施形態のような外的因子を含まない。
これによれば、溶液用マイクロチャネル４から伸びてきた血管を、導入した細胞塊まで伸ばすことができる。
【００６１】
（ii）「（１）収容工程」において、ゲル用マイクロチャネル５内に収容されたゲル状材料に、濃度勾配を作ってもよい。例えば、幹細胞を含むゲル状材料において、Ｗｎｔ又はＲ−ｓｐｏｎｄｉｎの濃度勾配を作ってもよい。これによれば、Ｗｎｔ又はＲ−ｓｐｏｎｄｉｎの濃度が高い箇所では、幹細胞は分化せず、濃度が低い箇所では、幹細胞は鞭毛に分化するので、「（３）力印加工程」を経ると、ゲル用マイクロチャネル５内には腸内の鞭毛モデルができる可能性がある。
【００６２】
［第２実施形態］
（生体模倣デバイス）
本実施形態の生体模倣デバイス１０は、図２に対応した図１２に示されるように、第１実施形態の模倣作動部１に対してゲル用マイクロチャネルが１個増した構造を、有しており、その他は、第１実施形態と同じである。なお、本実施形態の図において、第１実施形態の図と同じ符号は、同じ構成要素を示している。
【００６３】
すなわち、本実施形態の模倣作動部１は、４個のマイクロチャネルすなわち溶液用マイクロチャネル４とゲル用マイクロチャネル５と溶液用マイクロチャネル６とゲル用マイクロチャネル７とを含んでいる。これらのマイクロチャネル４、５、６、７は、この順で、並設方向（すなわちＸ方向）に並設されている。ゲル用マイクロチャネル７も、他のマイクロチャネル４、５、６と同様に、Ｙ方向に延びており、且つ、本体１００の底面１２０に対して平行に延びており、且つ、本体１００のＺ方向の中央部に位置している。
【００６４】
溶液用マイクロチャネル６とゲル用マイクロチャネル７とは、機能壁９３で並設方向に仕切られている。機能壁９３は、機能壁９１と同じ構成を有している。なお、機能壁９３は、機能壁９１に対して、ポールの数及び／又は隙間の大きさに関する若干の差異を、有してもよい。
【００６５】
ゲル用マイクロチャネル７は、一端が通路７１を介してゲル入口ポート７２に連通しており、他端が通路７３を介してゲル出口ポート７４に連通している。ゲル入口ポート７２及びゲル出口ポート７４は、それぞれ、本体１００の表面１１０に開口した穴からなっている。ゲル入口ポート７２の底面は、通路７１の底面と同一平面となっている。ゲル出口ポート７４の底面は、通路７３の底面と同一平面となっている。ゲル入口ポート７２は、ゲル状材料を、通路７１を介してゲル用マイクロチャネル７内に導入できる、形態を有している。
【００６６】
そして、力印加機構２の第２機構２Ｂの変動マイクロチャネル２２１は、仕切壁９９を介してゲル用マイクロチャネル７に並設されている。
【００６７】
本実施形態の生体模倣デバイス１０によれば、力印加機構２を作動させて模倣作動部１に対して力を印加することによって、溶液用マイクロチャネル４、６内の溶液材料及びゲル用マイクロチャネル５、７内のゲル状材料を、生体を模倣した動的環境下に置くことができる。
【００６８】
（生体模倣方法）
次に、上記構成のデバイス１０の使用方法すなわち生体模倣方法について、説明する。
【００６９】
（１）収容工程
フィブリンゲルからなるゲル状材料を、ゲル入口ポート５２から、ゲル用マイクロチャネル５に、導入するとともに、線維芽細胞を含むフィブリンゲルからなるゲル状材料を、ゲル入口ポート７２から、ゲル用マイクロチャネル７に、導入し、それらのゲル状材料を３７℃でインキュベートする。これにより、ゲル状材料がゲル状となり、その結果、２個のゲル用マイクロチャネル５、７は、ゲル状材料を収容した状態となる。
【００７０】
（２）導入工程
第１実施形態の「（２）導入工程」と同じである。
【００７１】
（３）力印加工程
第１実施形態の力印加工程と同じく、模倣作動部１に対して、両側から、同じ大きさの、正圧の力と負圧の力とを交互に印加する。
【００７２】
これにより、第１実施形態と同様に、溶液用マイクロチャネル４内の血管内皮細胞からの血管が、ゲル用マイクロチャネル５内のゲル状材料中に延びてくるが、ゲル用マイクロチャネル７内の線維芽細胞からの成長因子が働くために、第１実施形態に比して、血管が確実に形成される。
【００７３】
以上のように、本実施形態の生体模倣方法は、血管組織を生成できる。そして、本実施形態の生体模倣方法は、血管組織の生成で終了してもよいが、更に続けて、血管組織を有する培養細胞からなるオルガノイドの生成を実行してもよい。なお、培養細胞としては、がん細胞、小腸細胞等を挙げることができる。この培養工程は、次のように行う。
【００７４】
（４）培養用収容工程
溶液用マイクロチャネル６から溶液材料を導出し、代わりに、試験対象の培養細胞を含むフィブリンゲルからなるゲル状材料を溶液用マイクロチャネル６に導入し、３７℃でインキュベートする。導入作業は、ゲル状材料を吸い込んだピペットの先端を溶液入口ポート６２に差し込んで行うことができる。これにより、溶液用マイクロチャネル６は、ゲル状材料を収容した状態となる。
【００７５】
（５）培養用導入工程
溶液用マイクロチャネル４に、血管内皮細胞を含む又は含まない培養液からなる溶液材料を導入する。導入方法は、第１実施形態の「（２）導入工程」と同じである。
【００７６】
（６）培養用力印加工程
溶液用マイクロチャネル４内の溶液材料を流動させながら、真空ポンプを作動させて、模倣作動部１に対して、両側から、同じ大きさの、正圧の力と負圧の力とを交互に印加する。
【００７７】
これにより、溶液用マイクロチャネル４からゲル用マイクロチャネル５内のゲル状材料中に延びていた血管が、溶液用マイクロチャネル６内のゲル状材料中の培養細胞に延びてくる。その結果、溶液用マイクロチャネル６内の培養細胞は、延びてきた血管から栄養素を取得できるとともに血管を通して不要物を排出できるようになる。すなわち、溶液用マイクロチャネル６を含む模倣作動部１には、血管組織を有する培養細胞からなるオルガノイドが生成する。
【００７８】
なお、「（４）培養用収容工程」においては、溶液用マイクロチャネル６に、試験対象の培養細胞を含む培養液を導入してもよい。この場合、ゲル用マイクロチャネル５のゲル状材料の表面（具体的には、機能壁９２の隙間９２２に露出するゲル状材料の表面）には、培養細胞が接着して配置されることとなる。これによれば、溶液用マイクロチャネル４からゲル用マイクロチャネル５内のゲル状材料中に延びていた血管は、ゲル用マイクロチャネル５のゲル状材料の表面に配置された培養細胞に延びてくる。すなわち、ゲル用マイクロチャネル５及び溶液用マイクロチャネル６を含む模倣作動部１には、血管組織を有する培養細胞からなるオルガノイドが生成する。
【００７９】
以上のように、本実施形態の生体模倣方法は、オルガノイドを生成できる。そして、本実施形態の生体模倣方法は、オルガノイドの生成で終了してもよいが、更に続けて、生成したオルガノイドに対する外的因子の作用の試験を実行してもよい。外的因子としては、例えば、薬物、細菌、ウィルス等を挙げることができる。この試験工程は、次のように行う。
【００８０】
（７）試験用導入工程
溶液用マイクロチャネル４に、外的因子を含む培養液からなる溶液材料を導入する。なお、導入方法は、第１実施形態の「（２）導入工程」と同じである。
【００８１】
（８）試験用力印加工程
溶液用マイクロチャネル４内の溶液材料を流動させながら、真空ポンプを作動させて、模倣作動部１に対して、両側から、同じ大きさの、正圧の力と負圧の力とを交互に印加する。なお、試験時に生体内のメカニカル刺激を模倣した刺激が不要である場合には、この試験用力印加工程は不要である。
【００８２】
これにより、外的因子に対するオルガノイドの生体反応を具現できる。
【００８３】
［第３実施形態］
（生体模倣デバイス）
本実施形態の生体模倣デバイス１０は、図１３に示されるように、第２実施形態の模倣作動部１に対してゲル用マイクロチャネルが１個増した構造を、有しており、その他は、第２実施形態と同じである。なお、本実施形態の図において、第１実施形態及び第２実施形態の図と同じ符号は、同じ構成要素を示している。
【００８４】
すなわち、本実施形態の模倣作動部１は、５個のマイクロチャネルすなわちゲル用マイクロチャネル８と溶液用マイクロチャネル４とゲル用マイクロチャネル５と溶液用マイクロチャネル６とゲル用マイクロチャネル７とを含んでいる。これらのマイクロチャネル８、４、５、６、７は、この順で、並設方向（すなわちＸ方向）に並設されている。ゲル用マイクロチャネル８も、他のマイクロチャネル４、５、６、７と同様に、Ｙ方向に延びており、且つ、本体１００の底面１２０に対して平行に延びており、且つ、本体１００のＺ方向の中央部に位置している。
【００８５】
ゲル用マイクロチャネル８と溶液用マイクロチャネル４とは、機能壁９４で並設方向に仕切られている。機能壁９４は、機能壁９２と同じ構成を有している。なお、機能壁９４は、機能壁９２に対して、ポールの数及び／又は隙間の大きさに関する若干の差異を、有してもよい。
【００８６】
ゲル用マイクロチャネル８は、一端が通路８１を介してゲル入口ポート８２に連通しており、他端が通路８３を介してゲル出口ポート８４に連通している。ゲル入口ポート８２及びゲル出口ポート８４は、それぞれ、本体１００の表面１１０に開口した穴からなっている。ゲル入口ポート８２の底面は、通路８１の底面と同一平面となっている。ゲル出口ポート８４の底面は、通路８３の底面と同一平面となっている。ゲル入口ポート８２は、ゲル状材料を、通路８１を介してゲル用マイクロチャネル８内に導入できる、形態を有している。
【００８７】
そして、力印加機構２の第１機構２Ａの変動マイクロチャネル２１１は、仕切壁９８を介してゲル用マイクロチャネル８に並設されている。
【００８８】
本実施形態の生体模倣デバイス１０によれば、力印加機構２を作動させて模倣作動部１に対して力を印加することによって、溶液用マイクロチャネル４、６内の溶液材料及びゲル用マイクロチャネル８、５、７内のゲル状材料を、生体を模倣した動的環境下に置くことができる。
【００８９】
（生体模倣方法）
次に、上記構成のデバイス１０の使用方法すなわち生体模倣方法について、説明する。
【００９０】
（１）収容工程
第１細胞を含むフィブリンゲルからなるゲル状材料を、ゲル入口ポート８２から、ゲル用マイクロチャネル８に、導入し、フィブリンゲルからなるゲル状材料を、ゲル入口ポート５２から、ゲル用マイクロチャネル５に、導入し、更には、第２細胞を含むフィブリンゲルからなるゲル状材料を、ゲル入口ポート７２から、ゲル用マイクロチャネル７に、導入し、それらのゲル状材料を３７℃でインキュベートする。これにより、ゲル状材料がゲル状となり、その結果、３個のゲル用マイクロチャネル８、５、７は、ゲル状材料を収容した状態となる。
【００９１】
（２）導入工程
血管内皮細胞を含む培養液からなる溶液材料を、溶液入口ポート４２の貯留部４２１に貯留する。そして、貯留部４２１の溶液材料を、少しずつ、溶液用マイクロチャネル４に導入して溶液出口ポート４４から導出するように、設定する。すなわち、溶液用マイクロチャネル４内を溶液材料が流れるようにする。また、同様にして、溶液用マイクロチャネル６内を、血管内皮細胞を含む培養液からなる溶液材料が流れるようにする。
【００９２】
（３）力印加工程
第１実施形態の力印加工程と同じく、模倣作動部１に対して、両側から、同じ大きさの、正圧の力と負圧の力とを交互に印加する。
【００９３】
これによれば、例えば、ゲル用マイクロチャネル７の第２細胞として線維芽細胞を用いることにより、線維芽細胞よりも血管形成に寄与する第１細胞を、探索できる。
【００９４】
［第４実施形態］
（生体模倣デバイス）
図１４は、本発明の第４実施形態の生体模倣デバイスの要部拡大平面図であり、図３に相当する図である。図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ断面図である。本実施形態のデバイス１０は、ゲル用マイクロチャネル５が導入孔５５及び空間５６を有している点が第１実施形態のデバイス１０とは異なっているだけである。
【００９５】
導入孔５５は、ゲル用マイクロチャネル５から本体１００の表面１１０へ貫通して形成されている。導入孔５５は、ゲル用マイクロチャネル５のＹ方向の略中央に形成されている。なお、導入孔５５は、ゲル用マイクロチャネル５のＹ方向の任意の位置に形成されてもよい。導入孔５５の径は、１ｍｍ程度が好ましい。導入孔５５の下端は、Ｙ方向に延びた断面略半円状の空間５６に連通している。導入孔５５は、空間５６のＹ方向の略中央に位置している。なお、空間５６は、導入孔５５を切削加工する際に形成されるものであり、断面略半円状に限るものではない。
【００９６】
（生体模倣方法）
本実施形態の生体模倣方法は、「（１）収容工程」が下記の点で第１実施形態とは異なっているだけである。
【００９７】
すなわち、「（１）収容工程」において、細胞塊を含むゲル状材料を、導入孔５５からゲル用マイクロチャネル５に導入する。細胞塊は、１個でも複数個でもよい。このとき、ゲル入口ポート５２及びゲル出口ポート５４は、共に出口ポートとして機能し、余分なゲル状材料及び内部空気を排出する。よって、ポート５２、５４の一方は無くてもよい。なお、ゲル状材料のみを、ポート５２又はポート５４又は導入孔５５から、ある程度、導入した後に、細胞塊を含むゲル状材料を、導入孔５５から導入してもよい。この場合、細胞塊を含むゲル状材料を導入孔５５から導入する工程は、収容工程に限定されない。例えば、力印加工程における血管組織の生成中に、細胞塊を含むゲル状材料を導入孔５５から導入してもよい。
【００９８】
なお、用いる細胞塊の径Ｄは、ゲル用マイクロチャネル５のＺ方向の寸法（例えば０．２ｍｍ）≦Ｄ≦導入孔５５の径（例えば1ｍｍ）であるのが好ましい。これによれば、ゲル用マイクロチャネル５と空間５６とのＺ方向の寸法が約０．９５ｍｍとなるので、１ｍｍ以下の細胞塊が空間５６のＹ方向の端縁に引っ掛かることとなり、細胞塊がゲル用マイクロチャネル５内で安定する。
【００９９】
（例１）
・「（１）収容工程」において、細胞塊として癌細胞塊を用いる。
・「（４）試験用収容工程」において、血液を含む培養液からなる溶液材料を、溶液用マイクロチャネル４に導入する。
【０１００】
これによれば、生体内のメカニカル刺激下での癌細胞の増殖を検知できる。
【０１０１】
（例２）
・「（１）収容工程」において、細胞塊として癌細胞塊を用いる。
・「（４）試験用収容工程」において、Ｔ細胞を含む培養液からなる溶液材料を、溶液用マイクロチャネル４に導入する。
【０１０２】
これによれば、生体内のメカニカル刺激下でのＴ細胞の癌細胞への浸潤を検知できる。
【０１０３】
（例３）
・「（１）収容工程」において、任意の細胞塊を用いる。
・「（４）試験用収容工程」において、癌細胞を含む培養液からなる溶液材料を、溶液用マイクロチャネル４に導入する。
【０１０４】
これによれば、生体内のメカニカル刺激下での癌細胞の細胞塊への浸潤を検知できる。なお、その後に、Ｔ細胞を含む培養液からなる溶液材料を、溶液用マイクロチャネル４に導入して、Ｔ細胞の癌細胞への浸潤を確認してもよい。
【０１０５】
［別の実施形態］
本発明は、次のような変形構成を採用してもよい。
（ａ）模倣作動部１は、２個のマイクロチャネル又は６個以上のマイクロチャネルで構成されてもよい。例えば、模倣作動部１が２個のマイクロチャネルすなわち溶液用マイクロチャネル４とゲル用マイクロチャネル５とからなる場合において、ゲル用マイクロチャネル５に、線維芽細胞を含むゲル状材料を収容し、溶液用マイクロチャネル４に、血管内皮細胞を含む培養液からなる溶液材料を導入して、力印加機構２を作動させると、ゲル用マイクロチャネル５内のゲル状材料中に、血管内皮細胞から血管が延びてきて、血管組織が形成される。
【０１０６】
（ｂ）図１６は、機能壁の別の例を示しており、図６に対応する図である。機能壁は、図１６に示されるように、第２機能部分が多数の貫通孔９９１からなるものでもよい。貫通孔９９１は、ゲル状材料の表面張力を維持することによってゲル状材料は通過不能であり、且つ、溶液材料は通過可能である、寸法及び形態に、設定されている。図１６の例では、貫通孔９９１は、四角形であるが、円形、その他でもよい。また、図１６の例では、機能壁の第１機能部分は、貫通孔９９１の周囲部分９９２自体である。
【０１０７】
（ｃ）力印加機構２による力の印加は、規則的でも不規則的でもよく、また、正圧の力と負圧の力とが異なる大きさでもよく、また、正圧の力のみ又は負圧の力のみでもよい。これらは、成果物、試験対象等に応じて、適宜設定される。例えば、正圧の力と負圧の力とを交互に規則的に印加すれば、呼吸のような生理機能を模倣できる。或いは、力を不規則に印加したり、力を印加し続けたりすれば、病理的な機能、例えば不整脈を、模倣できる。
【０１０８】
（ｄ）力印加機構２は、図１７に示されるように、模倣作動部１に対して、両側から、機械的な引っ張り力を印加するようになっているものでもよい。図１７の例では、本体１００の両側をクリップ２９で挟持して外向きに引っ張るようになっている。これによっても、模倣作動部１に対して、生体を模倣するための力を印加できる。
【０１０９】
（ｅ）模倣作動部１が３個以上のマイクロチャネルからなる場合において、溶液用マイクロチャネルとゲル用マイクロチャネルとは必ずしも交互に並ぶ必要はない。例えば、ゲル用マイクロチャネルが連続して並んでもよい。
【０１１０】
（ｆ）模倣作動部１が３個以上のマイクロチャネルからなる場合において、並設方向の端のマイクロチャネルは、溶液用マイクロチャネルでもよくゲル用マイクロチャネルでもよい。例えば、模倣作動部１が５個のマイクロチャネルからなる場合では、第３実施形態とは異なり、溶液用マイクロチャネルとゲル用マイクロチャネルと溶液用マイクロチャネルとゲル用マイクロチャネルと溶液用マイクロチャネルとがこの順で並設されてもよい。
【０１１１】
（ｇ）溶液用マイクロチャネルは、溶液入口ポートと溶液出口ポートとを連結した循環機構によって溶液材料が循環されるように、構成されてもよい。循環機構は、例えば、吸排ポンプの排出口をチューブを介して溶液入口ポートに連結し、吸排ポンプの吸込口をチューブを介して溶液出口ポートに連結することにより、構成できる。なお、この場合には、次のような構成を採用してもよい。
(g-1)図２等に示された貯留部４２１、６２１を設けない。
(g-2)溶液用マイクロチャネルに溶液材料を導入するための供給ポンプを、溶液入口ポートに接続し、溶液出口ポートには何も接続しない。
(g-3)溶液用マイクロチャネルから溶液材料を導出するための吸引ポンプを、溶液出口ポートに接続し、溶液入口ポートには何も接続しない。
【０１１２】
（ｈ）ポール９１１の横断面形状は、図３の拡大図に示されるような台形形状でなくてもよく、例えば、図３の台形の逆の台形形状、又は、三角形状、四角形状、その他の多角形状、丸形状等を有してもよい。
【０１１３】
（ｉ）溶液用マイクロチャネルをゲル用マイクロチャネルに転用してもよい。
【０１１４】
（ｊ）ゲル用マイクロチャネルに導入孔５５を設ける場合において、模倣作動部１が複数個のゲル用マイクロチャネルを有する場合には、導入孔５５は、任意の１個以上のゲル用マイクロチャネルに設ければよく、更には、全てのゲル用マイクロチャネルに設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明の生体模倣デバイスは、簡単且つ確実に、生体を模倣した動的環境を実現できるので、産業上の利用価値が大である。
【符号の説明】
【０１１６】
１  模倣作動部
２  力印加機構
４、６  溶液用マイクロチャネル
４２、６２  溶液入口ポート
４２１、６２１  貯留部
４４、６４  溶液出口ポート
５、７、８  ゲル用マイクロチャネル
１０  生体模倣デバイス
９１、９２、９３、９４  機能壁
９１１、９２１  ポール
９１２、９２２  隙間
９１Ａ、９２Ａ  第１機能部分
９１Ｂ、９２Ｂ  第２機能部分
９９１  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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