(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞集合装置であって、
細胞を保持するホルダーと、
前記ホルダーの下部に設けられる組織テーブルと、
前記ホルダーにレーザーを照射可能なレーザー源と、
を具備し、
前記ホルダーは、透明プレートと、前記透明プレートの下面に設けられた光吸収体と、前記光吸収体の下面に設けられ、細胞が保持されるウェルを有するプレートとを有するとともに、前記ウェルを内面側として、少なくとも一方向の断面において湾曲するように形成され、
前記レーザー源から前記光吸収体にレーザーを照射することで生じる熱により、前記ウェル内にマイクロバブルを発生させ、前記マイクロバブルの圧力によって、前記組織テーブルの上、または前記組織テーブルの上に設けられる培養床の上へ、湾曲形状である前記ホルダーの下面の各位置における曲率中心に向かって各位置の法線方向に細胞を打ち出すことを特徴とする細胞集合装置。
【請求項２】
前記ホルダーの湾曲した曲面の法線方向における細胞打ち出し位置が、前記湾曲形状に対応する略焦点位置であることを特徴とする請求項１に記載の細胞集合装置。
【請求項３】
前記ホルダーの形状が略円柱面状かあるいは略球面状のいずれかの一部であり、前記ホルダーの形状が略円柱面状の一部である場合は、細胞打ち出し位置が前記湾曲形状に対応する略焦点位置である１直線状位置をなし、前記ホルダーの形状が略球面状の一部である場合には、細胞打ち出し位置が前記湾曲形状に対応する略焦点位置である１点であることを特徴とする請求項１記載の細胞集合装置。
【請求項４】
前記ホルダーの形状が略円柱面状かあるいは略球面状のいずれかの一部であり、
前記組織テーブルは、前記湾曲形状に対応する略焦点位置からずれた位置に配置され、
前記ホルダーの形状が略円柱面状の一部である場合は、細胞打ち出し位置が所定幅の帯状となり、前記ホルダーの形状が略球面状の一部である場合には、細胞打ち出し位置が所定範囲に広がった略円状となることを特徴とする請求項１記載の細胞集合装置。
【請求項５】
前記ホルダーに収容された細胞を撮像する撮像装置をさらに有し、
前記撮像装置によって適正細胞が保持される部位を選定して、選定された部位に対して前記レーザーを照射することで、細胞を前記組織テーブルの上、または前記培養床の上に打ち出すことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の細胞集合装置。
【請求項６】
前記ホルダーが前記組織テーブルの上部に複数配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の細胞集合装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の細胞集合装置を用い、前記組織テーブルの上、または前記培養床の上に細胞を繰り返し打ち出させて、細胞を積層させることを特徴とする細胞の集合方法。
【請求項８】
請求項７記載の細胞の集合方法を用い、１種または２種以上の細胞を集積することにより形成した生体組織の形成方法。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の細胞集合装置を用い、
前記ホルダーまたは前記組織テーブルの少なくとも一方の相対的な移動と停止とを繰り返し、前記組織テーブルの上、または前記培養床の上に適正細胞を選択して細胞を繰り返し打ち出し、細胞を積層させることで細胞積層シートを形成することを特徴とする細胞積層シートの製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の細胞集合装置を用い、
前記ホルダーまたは前記組織テーブルの少なくとも一方の相対的な移動と停止とを繰り返し、異なる種類の細胞を含むウェルプレート中の複数種の細胞を、焦点位置に集めることで、適正細胞を多数所定位置に繰り返し集積させて生体組織を形成することを特徴とする生体組織の製造方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の細胞集合装置を用い、
前記ホルダーまたは前記組織テーブルの少なくとも一方の相対的な移動と停止とを繰り返し、生体から採取した組織上または生体組織上に直接適正細胞を積層することを特徴とする生体組織の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞を集合させて細胞シートを作成するための細胞集合装置、細胞の集合方法、生体組織の形成方法、細胞積層シートの製造方法、細胞積層シート、およびこれに用いられるホルダーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞を積み上げることにより、細胞シートを形成する方法が研究されている。このようにして得られる細胞シートにおいては、細胞を所望の形状と厚みに積み上げることで、例えば細胞組織構造が形成される。この場合、適正細胞を高速で集合・積層させる必要がある。このような細胞シートの利用法としては、単層細胞シート、同一細胞積層化シート、複数細胞の積層層状構造シートなどがあり、使用する組織細胞によりこれらのシートは使い分けられる。
【０００３】
このような細胞を積層させる方法としては、インクジェット印刷技術を利用して基板上の任意の位置に細胞を配置する方法が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３１２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されたようなインクジェット方式では、通常、細胞のサイズは一定ではないため、サイズの異なる細胞をノズルから打ち出そうとすると、ノズル詰まりの問題がある。また、インクジェット方式では、このようなノズル詰まりを回避するため、その打出速度には限界があり、細胞の取り出し速度が遅いという問題がある。さらに、この方式では、打ち出し時に適正細胞を見分けることが出来ない問題もある。
【０００６】
例えば、５ｍｍ角の立方体の大きさの細胞集合体を形成しようとする。この場合、細胞のサイズを２０μｍ角、空隙率を０とすると、上記細胞集合体には、１５００万個以上の細胞が含まれることになる。これに対し、インクジェット方式においては、ノズルが詰まらないような条件では、最大でも５００個／秒程度の細胞しか取り出すことができない。したがって、インクジェット方式で上述の細胞集合体を形成しようとすると、４時間以上の時間を要することとなる。また、このように長時間を要すると、細胞集合体の形成中にも、内部の細胞がダメージを受ける恐れがある。さらに、インクジェット方式では細胞を打ち出す内径３０μｍのノズル内に適正細胞の見分けを行うセンサーを取り付けることは出来ない。
【０００７】
また、例えば、複数種類の細胞を集合させて所望の立体形状の細胞組織に組み立てる場合には、適正細胞を適正位置に積層するための装置制御がより困難となる。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、短時間で適正細胞を効率良く集合可能な細胞の集合装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達するために第１の発明は、細胞集合装置であって、細胞を保持するホルダーと、前記ホルダーの下部に設けられる組織テーブルと、前記ホルダーにレーザーを照射可能なレーザー源と、を具備し、前記ホルダーは、透明プレートと、前記透明プレートの下面に設けられた光吸収体と、前記光吸収体の下面に設けられ、細胞が保持されるウェルを有するプレートとを有するとともに、前記ウェルを内面側として、少なくとも一方向の断面において湾曲するように形成され、前記レーザー源から前記光吸収体にレーザーを照射することで生じる熱により、前記ウェル内にマイクロバブルを発生させ、前記マイクロバブルの圧力によって、前記組織テーブルの上、または前記組織テーブルの上に設けられる培養床の上へ、湾曲形状である前記ホルダーの下面の各位置における曲率中心に向かって各位置の法線方向に細胞を打ち出すことを特徴とする細胞集合装置である。
【００１０】
ここで、前記ホルダーの湾曲した曲面の法線方向における細胞打ち出し位置が、前記湾曲形状に対応する略焦点位置であることが望ましい。また、前記ホルダーの形状が略円柱面状かあるいは略球面状のいずれかの一部であり、前記ホルダーの形状が略円柱面状の一部である場合は、細胞打ち出し位置が前記湾曲形状に対応する略焦点位置である１直線状位置をなし、前記ホルダーの形状が略球面状の一部である場合には、細胞打ち出し位置が前記湾曲形状に対応する略焦点位置である１点であることを特徴とする細胞集合装置である。前記ホルダーの形状が略円柱面状かあるいは略球面状のいずれかの一部であり、前記組織テーブルは、前記湾曲形状に対応する略焦点位置からずれた位置に配置され、前記ホルダーの形状が略円柱面状の一部である場合は、細胞打ち出し位置が所定幅の帯状となり、前記ホルダーの形状が略球面状の一部である場合には、細胞打ち出し位置が所定範囲に広がった円状とすることもできる。
【００１１】
また、前記ホルダーに収容された細胞を撮像する撮像装置をさらに有し、前記撮像装置によって適正細胞が保持される部位を選定して、選定された部位に対して前記レーザーを照射することで、細胞を前記組織テーブルの上、または前記培養床の上に打ち出させることが可能である。
【００１２】
また、前記ホルダーが前記組織テーブルの上部に複数配置される。前記ホルダーを前記組織テーブルの上部に複数配置することにより効率的に細胞を集合させることができる。さらに、この時、複数のホルダーに異なる細胞を配置し、それぞれのホルダーから異なる細胞を打ち出すことで、複数の異なる細胞を集合させることができる。
【００１３】
第１の発明によれば、ホルダーが湾曲しており、その湾曲形状の法線方向に向かう焦点位置に細胞を打ち出させることで、細胞を所望の形態で積層することができる。例えば、略円柱面状または略球面状の一部形状をなすホルダーを用いることで、細胞を曲面の法線方向に打ち出すことができる。したがって、略円柱面状の一部をなす形状のホルダー曲面の焦点位置にくるように組織テーブルを配置することで、平面（２次元）上に配置された細胞を、直線（１次元）上に積層するように打ち出すことができる。
【００１４】
このように、ホルダーに２次元配置された細胞を打出すときに例えば１次元配列に変換することにより、ホルダーと組織テーブルの相対位置制御をしやすくすることができる。例えば、組織テーブルとホルダーとの相対的な移動を停止させた状態においても、組織テーブルの培養床上に細胞を積層させて集合させることができる。したがって、ホルダーの移動を少なくすることができる。その結果、細胞の集積作業を高速化することが可能となる。また、細胞を１直線上に積層する際には、ホルダーの相対移動を停止し、直線状の積層位置を変える場合にのみホルダーを相対動させればよいため、ホルダーを常に移動させることなく、最低限の移動によって細胞シートを形成することができる。
【００１５】
同様に、略球面状の一部をなす形状の湾曲形状のホルダー曲面の焦点位置にくるように組織テーブルを配置することで、平面（２次元）上に配置された細胞を、一点（０次元）上に積層するように打ち出すこともできる。通常、１枚のプレートには数万個の細胞が含まれることから、これを必要に応じて焦点位置に集めることで、必要な数の細胞を多数所定位置に繰り返して集積することができる。また、このような略球面状の組織を複数用意することで、異なる細胞を含む複雑な組織も形成することができる。また、後述するように、焦点位置から僅かにずらして（オフセットして）配置することで、ホルダーを移動せずに複数の細胞を所定範囲に複数積層することが可能になる。
【００１６】
このように、本発明では、ホルダー等を移動させなくとも、細胞を組織テーブル上または培養床上に、直線上または１点に打ち出させることができる。さらに、ホルダーを移動させないでも、焦点位置からずらして打ち出すことにより、帯状または円状の領域に拡大して細胞を打ち出し、細胞を積層することができる。なお、レーザーとしては、高周波パルスレーザーを用い、例えばガルバノミラー等を用いて所望の部位にレーザーを照射することができる。このため、ミラーの動作とレーザー源における照射パルスとを同調制御することで、極めて高速に所望の細胞を打ち出しすることができる。高周波レーザーとしては、１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ程度のものが使用でき、仮に１０ｋＨｚのレーザー源を用いたとしても、前述した細胞集合体を数十分で形成可能となる。したがって、従来のインクジェット方式よりも高速である上にノズル詰まり等の恐れもない。
【００１７】
また、ホルダーに収容された細胞を撮像する撮像装置を用いることで、細胞のサイズや動作を検知することができる。したがって、適正な細胞のみを選択的に使用することができる。
【００１８】
また、組織テーブル上にホルダーを複数配置することで、複数種類の細胞を組織テーブル上に打ち出すことができる。
【００１９】
第２の発明は、第１の発明にかかる細胞集合装置を用い、前記組織テーブルの上、または前記培養床の上に細胞を繰り返し打ち出させて、細胞を積層させることを特徴とする細胞の集合方法である。この細胞の集合方法によれば、短時間で確実に適正細胞のみを取り出して一直線状または１点に集合させることができる。また、この方法を用いれば、本技術を用いて生体から採取した組織上に直接細胞を積層することも可能であり、さらには、直接生体に細胞を積層することも可能である。この細胞集合方法を用いれば、１種または２種以上の細胞を集積することにより形成する生体組織の形成方法を得ることができる。
【００２０】
たとえば、前記組織テーブルの上、または前記培養床の上に細胞を平面視において、任意の形状に細胞を積層することができる。たとえば、略ハニカム状に細胞を積層させ、積層された細胞の略六角形の中央部近傍を培養液の保持部とすることができる。
【００２１】
なお、細胞を積層する際には、前記組織テーブル上に直接積層するのではなく、培養床上に積層することが望ましい。例えば、培養床（培養皿）には東京女子医科大学の岡野教授らにより開発された温度応答性高分子をナノメートルスケールの厚みで固体表面にグラフトした温度応答性培養床があり、これらの培養床を用いることができる。尚、培養床としては公知の培養床であれば、その使用目的に応じていかなるものも用いることができる。ここで、本発明における培養床とは、単なる培養床の他、細胞シート作成時の基材となる細胞外基材などを含むものする。
【００２２】
第３の発明は、第２の発明にかかる細胞の集合方法を用い、１種または２種以上の細胞を集積することにより形成した生体組織の形成方法である。第３の発明によれば、所望の形態の生体組織を容易に得ることができる。
【００２３】
第４の発明は、第１の発明にかかる細胞集合装置を用い、胞集合装置を用い、前記ホルダーまたは前記組織テーブルの少なくとも一方の相対的な移動と停止とを繰り返し、前記組織テーブルの上、または前記培養床の上に適正細胞を選択して細胞を繰り返し打ち出し、細胞を積層させることで細胞積層シートを形成することを特徴とする細胞積層シートの製造方法である。第４の発明によれば、所望の形態の細胞積層シートを容易に得ることができる。
【００２５】
このように、細胞を組織テーブルの上に設けられる培養床上に打ち出すことにより、同一細胞を単独で、あるいは複数の異種細胞を組合せて積層して種々の細胞シートを形成することができる。ここで、積層化により、形成される細胞シートの種類としては、同一細胞を単層で形成する単層細胞シート、同一細胞を所定層数積層した同一細胞積層シート、異種細胞を所定層数積層化した異種細胞積層シート、さらに特定細胞上に、別の細胞を必要に応じてパターン化して積層したパターン化細胞積層シートなどを短時間で、再生医療などに必要とする所望の寸法の細胞シートに形成することができる。また、たとえば、異種細胞を積層する異種細胞積層シートの具体例としては、表皮細胞などがあり、また、同一層内で心筋細胞や血管内皮膚細胞などの複数の細胞を同一積層面内にて複合化して積層する複合化細胞積層シートなどを得ることができる。
【００２９】
第５の発明は、第１の発明にかかる細胞集合装置を用い、前記ホルダーまたは前記組織テーブルの少なくとも一方の相対的な移動と停止とを繰り返し、異なる種類の細胞を含むウェルプレート中の複数種の細胞を、焦点位置に集めることで、適正細胞を多数所定位置に繰り返し集積させて生体組織を形成することを特徴とする生体組織の製造方法である。
また、第１の発明にかかる細胞集合装置を用い、前記ホルダーまたは前記組織テーブルの少なくとも一方の相対的な移動と停止とを繰り返し、生体から採取した組織上または生体組織上に直接適正細胞を積層することを特徴とする生体組織の製造方法である。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、短時間で適正細胞を効率良く集合可能な細胞の集合装置等を提供するとともに、この装置を用いて、短時間で適正細胞を効率良く集合可能な細胞の集合方法をも提供することができる。その結果、再生医療などに必要な生体組織や細胞積層シートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】細胞集合装置１０を示す全体概略図。
【図２】細胞集合装置１０を示す概略図。
【図３】細胞集合装置１０を示す概略図であり、図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】ホルダー１を示す斜視図
【図５】ホルダー１から細胞を打ち出しする状態を示す概略図。
【図６】図３のＤ部拡大図であり、培養床１６上に細胞を打ち出しする工程を示す図。
【図７】細胞１３を積層する概念図。
【図８】他の実施の形態を示す概略図。
【図９】さらに他の実施の形態を示す概略図。
【図１０】細胞１３の集合形態を示す概念図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線断面図。
【図１１】（ａ）は細胞シート３５を示す概念斜視図、（ｂ）は細胞シート３５ａを示す概念斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、細胞集合装置１０を示す全体概略図、図２は、細胞集合装置１０を示す概略断面図である。また、図３は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、図２に対して垂直な方向の概略断面図である。また、図４は、ホルダー１を示す斜視図である。細胞集合装置１０は、ホルダー１、組織テーブル１５、培養床１６、レーザー源１７、ガルバノミラー１９、撮像装置２１等から構成される。
【００３３】
図１に示すように、組織テーブル１５等の上方には、駆動機構２７によって移動する細胞テーブル２９が配置される。撮像装置２１によって、予め細胞の性状が撮像された後、ロボット２によって、ホルダー１が細胞テーブル２９上に配置される。細胞テーブル２９上には、複数のホルダー１を載置可能である。したがって、レーザー源１７の下方において、ホルダー１および組織テーブル１５（培養床１６）は、互いに相対的に水平方向に移動が可能である（図中矢印Ｇ方向）。なお、撮像装置２１は、中央に窓が設けられた精密台３０上に配置され、精密台３０の下から前記窓を通してホルダー１内の細胞を撮像装置２１で撮像する。この際、細胞テーブル２９上に載置されたホルダー１に対して撮像してもよいが、この場合は撮像装置２１を駆動するので、ホルダー１を駆動する場合に比べて駆動機構２７が大きくなる。ホルダー１内の細胞を計測後はロボット２により、細胞テーブル２９上に移し換える。
【００３４】
撮像装置２１は、ウェル７に収められる細胞の形状を計測するものである（図１矢印Ｂ方向）。撮像装置２１としては、例えば、ホルダー１のウェル７（図２）内部に収められた細胞を１００〜１０００倍程度に拡大撮影し、その画像解析を行い細胞の形状等を計測するものである。計測結果から適正形状の細胞を判断し、その位置を記憶してレーザー源１７の照射を協調制御することによって、適正細胞を打ち出しする。さらに、同一細胞の計測を、時間をおいて複数回行い、この際の細胞の変化を把握して、細胞の動作が活発であるかどうかの活動度を計測することもできる。
【００３５】
図２に示すように、ホルダー１は、透明プレート９、プレート３および光吸収体５が順に積層されて形成される。透明プレート９の下面側には、光吸収体５が配置される。また、光吸収体５の下面側には、プレート３が設けられる。光吸収体５は、光の透過率が３０〜５０％程度であり、膜厚が数１０ｎｍ〜数１００ｎｍであって、レーザーを照射するとレーザーの一部が吸収されて熱を発生するものである。光吸収体５としては、例えば、酸化チタン、酸化ケイ素、金、白金、酸化タンタル等の薄膜又は微粒子を使用することができるが、好ましくは酸化ケイ素、金等の薄膜を使用する。
【００３６】
透明プレート９は、光吸収体５およびプレート３を保持し、上方からのレーザー光を透過するものである。透明プレート９としては、例えば０.２ｍｍ厚さ程度の石英ガラスや透明樹脂を用いる。
【００３７】
図３、図４に示すように、ホルダー１は、少なくとも一方の断面において湾曲した円弧状の断面形状（例えば円柱面状の一部）を有する。プレート３には、多数のウェル７が設けられる。ウェル７には細胞１３が入れられる。すなわち、プレート３は、細胞を保持する細胞保持部として機能する。
【００３８】
なお、透明プレート９に光吸収体５を積層させ、これにあらかじめ湾曲させたプレート３を積層させてホルダー１を形成してもよいが、平坦な透明プレート９等に対し、プレート３を積層させた後に、図３に示すようにウェル７側を内面側とするように湾曲させてホルダー１を形成してもよい。
【００３９】
このようなプレート３は、例えば、厚さ０．１〜０．３ｍｍ程度の石英ガラス製の基材上に光吸収体５（厚さ数１０ｎｍ〜３００ｎｍの薄膜）を形成し、さらにその上に樹脂製のウェル７（３０μｍの穴のあいたシート）を接着して形成することができる。また、基材を樹脂製とし、光吸収体５を接着することもできる。また、ガラス基材に対して、ウェル７をエッチングにより形成し、その上（ウェル７の底面）に光吸収体５を被覆することもできる。
【００４０】
なお、図２に示した細胞集合装置１０は、それぞれのウェル７に細胞が一つずつ保持されている例を示すものである。この場合には、ウェル７のサイズは、細胞１３よりもわずかに大きければよく、例えば３０μｍΦ程度であればよい。なお、プレート３としては、例えば樹脂製やガラス製などのものを使用することができる。例えば、ホルダーは、約１８ｍｍ×２１ｍｍの範囲に、深さ３０μｍ×３０μｍΦのウェルを、６０μｍピッチで縦横に配列させるとして、３００個×３５０個のウェルを配列した領域を所定個数形成することができる。このような領域を所定サイズのホルダーに１２個（３行×４例：１２個）に並べれば、約１，２００，０００個以上の細胞を収納できるウェルをホルダーに形成できる。
【００４１】
プレート３のそれぞれのウェル７には、細胞１３が培養液とともに充填される。培養液は、例えば生体適合性を有する有機酸塩が用いられる。培養液は、ある程度の粘度（例えば数百〜数千ｃｐ程度）を有し、ウェル７内の細胞１３が、組織テーブル１５または培養床１６上に重力によって落下しないように、細胞１３をウェル７内に保持することができる。
【００４２】
培養液は、細胞１３に対して影響を与えないものであればよく、好ましくは細胞１３の栄養としても機能するものであり、例えばアルギン酸ナトリウム等を用いることができる。ここで、アルギン酸ナトリウムにＣａイオン（カルシウム水溶液）を加えると容易に硬くすることができる。たとえば、細胞をウェルに入れる時は、Ｃａを加えずにアルギン酸ナトリム水溶液のままの粘度が低い状態にして、ウェルに細胞を注入後にＣａイオン（カルシウム水溶液）を吹き付けることで、カルシウムのアルギン酸の陰イオン間を繋げる作用いわゆるイオン架橋が起こることから、アルギン酸ナトリウムにカルシウムを加えると粘度を高くできる。なお、本発明においては、ホルダー１に対し、細胞１３がウェル７内に、ゲル状部材と共に充填されたものを「細胞ホルダー」と称する。
【００４３】
ホルダー１の下方には、隙間をあけて組織テーブル１５が配置される。組織テーブル１５上には必要に応じて培養床１６が設けられる。組織テーブル１５または培養床１６は細胞集合体（細胞シート）が形成される部位である。なお、ホルダー１と組織テーブル１５（培養床１６）との距離については、詳細を後述する。
【００４４】
組織テーブル１５としては、ガラス製や樹脂製のものを使用することができる。なお、組織テーブル１５または培養床１６上に細胞１３を集合させた後、形成された細胞シート等を組織テーブル１５から剥離するためには、組織テーブル１５の表面に、例えばフィブリン糊等を予めコーティングしておいてもよい。また、培養床を用いる場合には、その目的に応じて公知の培養床を適宜選択して用いることができるが、例えば、前述の温度応答性培養床を用いても良い。
【００４５】
ホルダー１の上部には、Ｆθレンズ１８、レーザー源１７およびガルバノミラー１９が設けられる。レーザー源１７の側方にはガルバノミラー１９が配置される。ガルバノミラー１９を動作することで、レーザー源１７から発振されるレーザーを、任意の方向に照射することができる。Ｆθレンズ１８は、ガルバノミラー１９によって方向が変えられたレーザー光を、ホルダー１に対して略垂直に照射するものである。すなわち、Ｆθレンズ１８およびガルバノミラー１９によって、任意のウェル７に向けてレーザー光を照射することができる（図３矢印Ｃ方向）。レーザー源１７としては例えば波長が１０００〜１１００ｎｍであり、周波数が１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚのパルスレーザーを用いればよい。ガルバノミラー１９は、レーザーが発振されていない間に駆動される。この場合には、１秒間に１万〜１０万の対象方向にレーザーを発振することが可能である。このパルスの間にガルバノミラー１９を所望の方向に回転駆動制御することによって、高速かつ確実に所望の位置のウェル７にレーザーを照射することができる。
【００４６】
なお、ガルバノミラー１９は、図示を省略した制御装置で、レーザー源１７のレーザパルスと同様に制御される。また、ガルバノミラー１９は、高速かつ精度良く動作可能であればよい。
【００４７】
図５は、ホルダー１と組織テーブル１５（培養床１６）との位置関係を示す概念図である。前述したように、ホルダー１は、組織テーブル１５側を内面側として湾曲している。この際、ホルダー１の各部における焦点位置２５が、組織テーブル１５（培養床１６）表面近傍となるように、ホルダー１の形状およびホルダー１と組織テーブル１５等との距離が設定される。
【００４８】
次に、細胞集合装置１０を用いて細胞を収集する方法について説明する。図６（ａ）は、図３のＤ部拡大図であり、細胞集合装置１０のウェル７近傍の拡大図である。まず、撮像装置２１により各細胞１３の大きさや動作（活発度）を測定し、計測結果により、一定以上の適正度の細胞１３を選択する。
【００４９】
次に、選択された細胞１３が入れられるウェル７に対して、レーザー源１７からレーザーを照射する（図中矢印Ｃ方向）。なお、レーザーの照射方向はガルバノミラー１９によって調整される。レーザー源１７を用い、透明プレート９の上方からレーザーを照射すると（図中矢印Ｃ方向）、当該レーザーは透明プレート９を透過し、光吸収体５を照射する。光吸収体５では、レーザー光が吸収されて熱が発生する。したがって、この熱によってウェル７内部の培養液２３が加熱されてマイクロバブルが発生する（図中Ｅ）。
【００５０】
ウェル７内部でマイクロバブルが発生すると、図６（ｂ）に示すように、その圧力によってウェル内に充填されたゲル状部材（培養液）がウェル７から噴出する。この際、ウェル７内部の細胞１３（および培養液２３）が組織テーブル１５上の培養床１６方向に打ち出される（図中矢印Ｆ方向）。以上によって任意のウェルの細胞１３を組織テーブル１５上に取り出すことができる。
【００５１】
次に、細胞１３を積層する工程について説明する。図７は、図５の詳細図である。前述の通り、レーザー源１７から照射されたレーザーは、ガルバノミラー１９によって、照射方向を制御することができる。したがって、例えば、湾曲形状のホルダー１の各ウェル７に対して、レーザーを照射することができる。レーザーが照射されたウェル７の内部においては、図６に示したように、マイクロバブルが発生する。したがって、マイクロバブルが生じたウェル７から、ホルダー１の曲面の法線方向の焦点位置に向かって、細胞１３が打ち出される（図中矢印Ｆ方向）。
【００５２】
このようにすることで、ホルダー１の各ウェル７の細胞１３を、ホルダー１を移動させることなく焦点位置に集合することができる。例えば、ホルダー１等を移動させずに、図７の紙面に垂直な方向（すなわちホルダー１の移動方向）に対しても、ガルバノミラー１９によってレーザーを振り分けることもできる。したがって、細胞１３を積層することができる。なお、このような照射は、ホルダー１を移動させながら行うこともできる。
【００５３】
なお、ホルダー１の曲面に対して、組織テーブル１５の位置をあえて焦点位置と僅かにずらして配置することもできる。このようにすることで、組織テーブル上の所定範囲に細胞１３を打ち出すことができる。したがって、所定の幅の（細胞１３が並列した）帯状に細胞１３を積層することもできる。
【００５４】
さらに、ホルダー１の形状や、ホルダー１と組織テーブル１５（培養床１６）との距離などを適宜設定することで、組織テーブル１５（培養床１６）上に任意の形態で３次元的に細胞１３を積層することができる。すなわち、培養床１６上には、ガルバノミラー１９等によって平面状に任意のパターンで細胞１３を配置することができるとともに、３次元的に所望の細胞を積み上げて細胞シートを形成することができる。
【００５５】
なお、培養床１６を用いない場合には、細胞１３を直接組織テーブル１５上に直接打ち出させてもよい。この場合にも、ホルダー１は同様の構成である。また、組織テーブル１５を移動させながら細胞１３を打ち出させることもできる。
【００５６】
以上、本実施の形態によれば、適切な性状の細胞のみを選択的に組織テーブル１５上または培養床１６に任意の形態で取り出すことができる。また、ホルダー１が湾曲しているため、焦点方向に向けて細胞１３を打ち出すことができる。したがって、細胞の積層が容易である。
【００５７】
この際、ホルダー１を連続的に移動しながら組織テーブル１５または培養床１６上に適正細胞を打ち出し、細胞１３を所望の形態に積み上げることが可能であるが、本発明では、ホルダーを停止させた状態でも、細胞１３を積層させることができる。
【００５８】
例えば、まず、ホルダー１と組織テーブル１５の相対移動を停止した状態で、略一直線状に細胞１３を所定量積層する。次いで、細胞１３のサイズ分だけ左右にホルダーを相対移動させた後に、ホルダー１の移動を停止して再度細胞１３を打ち出す。以上により、直線状に積層された細胞１３が複数併設されるように、細胞１３を積層することができる。
【００５９】
このように、ホルダー１の停止と移動とを繰り返すことで、細胞１３を所望の形態に積層させることができる。この際、ホルダー１を常に連続して移動させる必要がないため、ホルダー１と組織テーブル１５との位置制御が容易であるとともに、高速化が可能となる。
【００６０】
また、細胞１３が、パルスレーザーの照射によって組織テーブル１５または培養床１６上に打ち出されるため、当該レーザーの周波数に対応する数だけ、細胞１３を取り出すことができる。この際、パルスレーザーの照射頻度及びガルバノミラー１９の回転制御によって、極めて高速なパターン照射が可能である。したがって、短時間で所望の細胞シートを形成することができる。この際、速度を上げても、インクジェット方式のようなノズル詰まり等の恐れがない。
【００６１】
次に、第２の実施形態について説明する。図８は第２の実施の形態にかかる細胞集合装置１０ａを示す図である。なお、以下の説明において、細胞集合装置１０と同一の機能を奏する構成には、図１〜図３と同様の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、図８では、培養床１６を設けた例を示すが、前述のように、細胞を直接組織テーブル１５上に積層することもできる。また、以下の図において、撮像装置２１は図示を省略する。
【００６２】
細胞集合装置１０ａは、細胞集合装置１０と略同様の構成であるが、複数のホルダー１が併設される点で異なる。すなわち、複数のホルダー１のそれぞれに対して、レーザー源１７および撮像装置２１（図示省略）が配置される。この場合、それぞれのホルダー１の焦点位置２５が略一致するように配置してもよく、多少ずれていてもよい。
【００６３】
このようにすることで、それぞれのホルダー１に異なる細胞を保持することもできる。したがって、異なる細胞１３を任意の形態で積層することもできる。なお、図示した例では、ホルダー１を２列配置したが、本発明はこれに限られない。例えば、ホルダー１をさらに多数枚配置してもよい。また、ホルダー１の形状は、全て同一でなくてもよい。また、ホルダー１の配置方向（湾曲方向）を同一方向とせず、異なる向きにホルダー１を配置してもよい。
【００６４】
次に、第３の実施形態について説明する。図９は、さらに異なる実施形態であるホルダー１ａを示す図である。ホルダー１ａは、略球面状の一部をなす形状である。すなわち、ウェル内の細胞は略球面状の曲面上に３次元的に配置されているが、打ち出される細胞は焦点（又は一点）に集まるので０次元となる。ホルダー１は、一方の断面方向に対しては湾曲せずに直線状であり、これと直交する断面に対して、最も大きな湾曲形状であったが、ホルダー１ａは、いずれの断面に対しても湾曲形状となる。
【００６５】
このようなホルダー１ａの内面側には、複数のウェル７が形成される。したがって、ホルダー１ａ上からレーザーを照射することで、各ウェル７の焦点方向に向けて、細胞１３を打ち出させることができる。したがって、ホルダー上の細胞位置に関係なく、細胞が一点に打ち出されるので、細胞テーブルと組織テーブルの協調制御が容易となる。
【００６６】
なお、ホルダー１ａの曲面に対して、組織テーブル１５の位置をあえて焦点位置と僅かにずらして配置することもできる。このようにすることで、組織テーブル上の所定範囲に細胞１３を打ち出すことができる。したがって、所定範囲に広がった略円状に細胞１３を積層することもできる。
【００６７】
次に、上述した細胞集合装置を用いて組織テーブル１５または培養床１６上に形成した細胞１３のパターンの一例について説明する。図１０（ａ）は、組織テーブル１５上における細胞１３のパターンの一例を示す平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＨ−Ｈ線断面図である。なお、図１０は、細胞１３を培養床１６上に積層した例を示すが、前述のように、細胞を直接組織テーブル１５上に積層することもできる。
【００６８】
本発明では、上述の細胞集合装置を用いることで、平面方向にも任意のパターンで細胞１３を配置することができる。したがって、図示したように、細胞１３をハニカム形状に略六角形に配置し、積層することができる。なお、細胞１３の配置は、図示したように、略六角形の各辺上に完全に配置されなくてもよい。また、各辺に配置される細胞１３の個数や、積層数は図示した例に限られない。また、細胞１３は、必ずしも一列に並ぶ必要はなく、複数個の細胞１３が併設してもよい。
【００６９】
細胞１３をハニカム状に配置することで、略六角形の中央部に、細胞１３が配置されない培養液保持部３３が形成される。培養液保持部３３には、細胞１３の培養液が入れられる。したがって、細胞１３を積層した際に、中央部に位置する細胞１３にも、確実に培養液を供給することができる。したがって、例えば、数十〜数百個の細胞が積層するような厚さの厚い細胞シートであっても、内部の細胞に栄養がいきわたらずに、細胞がダメージを受けることを防止することができる。
【００７０】
図１１（ａ）は、上述の細胞集合装置を用いて形成した細胞シート３５を示す図である。細胞シート３５は、細胞１３が積層されて形成される。なお、細胞１３の積層形態は、図示した例には限られず、図１０に示した構造とすることもできる。本発明によれば、細胞１３を培養床１６上に積層し、所望の大きさ、厚みの細胞シート３５を得ることができる。
【００７１】
また、図１１（ｂ）に示すように、複数種類の細胞１３ａ、１３ｂを積層して細胞シート３５ａを形成することもできる。なお、細胞１３ａ、１３ｂの積層方法は、図示したように、層ごとに変えても良いが、同一層内においても、細胞１３ａ、１３ｂを所望の位置に配置することもできる。
【００７２】
このように、１種または２種以上の細胞を集積することにより、細胞シートやこれを用いた生体組織を得ることができる。
【００７３】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００７４】
１、１ａ………ホルダー
２………ロボット
３………プレート
５………光吸収体
７………ウェル
９………透明プレート
１０、１０ａ………細胞集合装置
１３………細胞
１５………組織テーブル
１６………培養床
１７………レーザー源
１８………Ｆθレンズ
１９………ガルバノミラー
２１………撮像装置
２３………培養液
２５………焦点位置
２７………駆動機構
２９………細胞テーブル
３０………精密台
３３………培養液保持部
３５、３５ａ………細胞シート
【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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