(57)【要約】  被培養物を三次元的に培養することができ、しかも培養された被培養物を、複数の管とともに一体として取り出すことができるようにした培養装置および培養方法、並びにその培養方法により製造された培養臓器を提供する。  培養装置を、被培養物Ａを収容しうるとともに、培養後に分解可能とした密閉容器２と、密閉容器２内に設けられ、かつ外周面に微小孔が形成された複数の管３、４、５と、複数の管のうちの少なくとも１本の管３または５に培養液Ｂを供給または循環させる培養液供給装置６、７と、複数の管のうちの少なくとも１本の管４に接続され、該管４の微小孔を通して、被培養物Ａから該管４内に浸透してきた老廃物Ｃを、密閉容器外に排出する排泄装置８とを備えるものとする。
2017199387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被培養物を投入する密閉可能な投入口を有し、かつ前記被培養物を収容しうる密閉容器と、
前記密閉容器内に設けられ、かつ外周面に微小孔が形成された複数の管と、
前記複数の管のうちの少なくとも１本の管に接続され、かつ該管に、培養液を供給または循環させることにより、該管を培養液供給管とする培養液供給装置と、
前記複数の管のうちの前記培養液供給管を除く他の管の少なくとも１本の管に接続され、該管の微小孔を通して、前記被培養物から該管内に浸透してきた老廃物を、前記密閉容器外に排出することにより、該管を排泄管とする排泄装置
とを備えることを特徴とする培養装置。
【請求項２】
前記密閉容器を、分解可能のものとした請求項１記載の培養装置。
【請求項３】
前記密閉容器を、カプセル状のものとした請求項１記載の培養装置。
【請求項４】
前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、半透膜からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の培養装置。
【請求項５】
前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、素焼きの筒体からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の培養装置。
【請求項６】
前記培養液供給装置が、
前記培養液供給管の両端に接続され、かつ前記培養液供給管に培養液を循環させる培養液循環路と、
前記培養液循環路に設けられ、かつ培養液を循環させるポンプと、
前記培養液循環路に設けられ、かつ循環する培養液をコントロールするコントロールボックスとを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の培養装置。
【請求項７】
前記密閉容器の少なくとも一部を、透明材料からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の培養装置。
【請求項８】
請求項１もしくは２、または請求項２を引用する請求項４〜７のいずれかに記載の培養装置を使用し、前記密閉容器内に被培養物を収容した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養し、培養作業終了後に、前記密閉容器を分解することにより、前記被培養物と管とを一体として、前記密閉容器から取り出すことを特徴とする培養方法。
【請求項９】
請求項１もしくは３、または請求項３を引用する請求項４〜７のいずれかに記載の培養装置を使用し、前記被培養物を収容した前記密閉容器を生体内に埋設し、かつ前記培養液供給装置と排泄装置とを生体外に配設した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養することを特徴とする培養方法。
【請求項１０】
請求項８または９記載の培養方法により培養された、被培養物と管との一体物よりなる培養臓器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組織や細胞等の被培養物を三次元的に培養する培養装置および培養方法、並びにこの培養方法により製造された培養臓器に関する。
【背景技術】
【０００２】
被培養物を三次元的に培養する従来の培養装置は、被培養物を筒状に形成するか(例えば特許文献１参照)、または筒状の足場台に保持し(例えば特許文献２または３参照)、それを培養室内に配設し、筒状とした被培養物の内側と外側とに培養液を流通させるようにしたものが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１５５６６号公報
【特許文献２】特許第４０５９３０１号公報
【特許文献３】特開２００８−９２９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、生体内では血管やリンパ管が組織内を複雑な分岐状または網目状に走行しており、上記のような従来の培養装置においては、このような組織を三次元的に再現することは困難である。
また、臓器としての機能を持つ組織を培養・製造するには長期間の培養が必要である。培養細胞は培養に際して老廃物を産生する。老廃物には細胞毒性のある物質が含まれることがある。そのため、生体内では老廃物や粘液を排泄する排泄路（胆管、膵管、導管など）が存在する。しかし、従来の培養装置では排泄路が設けられておらず、長期間の循環培養は行われていない。【０００５】
したがって、これまでの培養装置では、三次元培養(立体培養)は困難であり、シート状の数層の細胞培養しかできず、臓器としての機能を持たせることはできていないのが現状である。【０００６】
また、生体内では、肝動脈と胆管は併走しているが、血流と胆汁の流れは逆方向であり、濃度勾配や肝細胞の働きの違いにより、効率よく胆汁などの老廃物を胆管に排泄している。【０００７】
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑みてなされたもので、被培養物を収容する密閉容器内に、外周面に微小孔が形成された複数の管を設け、そのいずれかの管に培養液を供給または循環させ、かつ他の管より被培養物の老廃物を排出させることができるようにすることにより、被培養物を三次元的に培養することができ、しかも三次元的に培養された被培養物を、密閉容器から、複数の管とともに一体として取り出すか、または密閉容器とともに、生体内に残置させたりすることができるようにした培養装置および培養方法、並びにこの培養方法により製造された培養臓器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】
【０００８】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）培養装置において、被培養物を投入する密閉可能な投入口を有し、かつ前記被培養物を収容しうる密閉容器と、前記密閉容器内に設けられ、かつ外周面に微小孔が形成された複数の管と、前記複数の管のうちの少なくとも１本の管に接続され、かつ該管に、培養液を供給または循環させることにより、該管を培養液供給管とする培養液供給装置と、前記複数の管のうちの前記培養液供給管を除く他の管の少なくとも１本の管に接続され、該管の微小孔を通して、前記被培養物から該管内に浸透してきた老廃物を、前記密閉容器外に排出することにより、該管を排泄管とする排泄装置とを備えるものとする。【０００９】
このような構成によると、密閉容器内に被培養物を収容した状態で、培養液供給装置により、培養液を培養液供給管を通して密閉容器内に供給し、かつ被培養物の老廃物を、排泄管および排泄装置を通して、密閉容器外に排出することにより、密閉容器内において、被培養物を、動物の生体に近似した状態で、三次元的に、長期に亘って培養することができる。
また、例えば排泄管を１本とし、培養液供給管を複数として、そのレイアウトを様々に変更することにより、被培養物を、複雑な血管走行や血流と胆汁の流れと言った生体内での種々の臓器に近似した複雑な構造を再現させつつ、三次元的に培養することができる。【００１０】
（２）上記(１)項において、前記密閉容器を、分解可能のものとする。【００１１】
このような構成によると、培養作業終了後に、密閉容器を分解することにより、被培養物と管とを一体として、密閉容器から取り出すことができ、取り出したものを、そのまま動物の組織の一部として生体内に移植することができる。
その際、培養液供給管は血管としての役割を果たすため、血管に吻合し、排泄管は、消化管または胆管等に吻合することにより、移植後も動物の肝臓、膵臓等の様々な臓器と同様の機能を維持することが可能となる。【００１２】
（３）上記(１)項において、前記密閉容器を、カプセル状のものとする。【００１３】
このような構成によると、カプセル状とした密閉容器を生体内に埋設した状態で、密閉容器内の細胞を立体培養することができる。【００１４】
（４）上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、半透膜からなるものとする。【００１５】
このような構成によると、管内を循環する培養液から、必要な成分を、半透膜を通して浸透させて、被培養物に供給したり、被培養物の老廃物を、半透膜を通して、管内に抽出したりすることができる。【００１６】
（５）上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、素焼きの筒体からなるものとする。【００１７】
このような構成によると、微小孔を有する管を、安価に製造することができる。【００１８】
（６）上記(１)〜(５)項のいずれかにおいて、前記培養液供給装置が、前記培養液供給管の両端に接続され、かつ前記培養液供給管に培養液を循環させる培養液循環路と、前記培養液循環路に設けられ、かつ培養液を循環させるポンプと、前記培養液循環路に設けられ、かつ循環する培養液をコントロールするコントロールボックスとを備えているものとする。【００１９】
このような構成によると、培養液供給装置の構造を簡素化することができるとともに、培養液を、培養液供給管に、連続して、円滑に循環させることができる。【００２０】
（７）上記(１)〜(６)項のいずれかにおいて、前記密閉容器の少なくとも一部を透明材料からなるものとする。【００２１】
このような構成によると、被培養物の培養時の状況を、外部から視認して、培養の進行状況を容易に知ることができる。【００２２】
（８）上記(１)項もしくは(２)項、または上記(２)項を引用する上記(４)〜(７)項のいずれかの培養装置を使用した培養方法において、前記密閉容器内に被培養物を収容した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養し、培養作業終了後に、前記密閉容器を分解することにより、前記被培養物と管とを一体として、前記密閉容器から取り出す。【００２３】
このような培養方法によると、密閉容器内において、被培養物を、動物の生体に近似した状態で、三次元的に、長期に亘って培養することができる。
また、培養作業終了後に、密閉容器を分解して取り出した被培養物と管との一体物を、そのまま動物の組織の一部として生体内に移植することができる。【００２４】
（９）上記(１)項もしくは(３)項、または上記(３)項を引用する上記(４)〜(７)項のいずれかの培養装置を使用した培養方法において、前記被培養物を収容した前記密閉容器を生体内に埋設し、かつ前記培養液供給装置と排泄装置とを生体外に配設した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養する。【００２５】
このような培養方法によると、動物の生体内において、密閉容器内の被培養物を、三次元的に、長期に亘って培養することができるので、その生体と同一の環境を苦労して創り出す必要がなく、最適な環境の下で、密閉容器内の被培養物を、効率よく培養することができる。
また、培養作業終了後、培養液供給管や排泄管を、生体の血管や胆管等と接続し直し、かつ密閉容器を生体内に残置するか、または生体内において一定時間の経過後に溶融する材料により形成しておくことにより、移植作業を省略、または簡略化することができる。【００２６】
（１０）上記(８)項または(９)項の培養方法により培養された、被培養物と管との一体物よりなる培養臓器。【００２７】
このような培養臓器によると、密閉容器から取り出した被培養物と管との一体物を、そのまま培養臓器として、動物の生体内に移植するか、または生体内に残置することができる。
その際、培養液供給管は血管としての役割を果たすため、血管に吻合し、排泄管は、消化管または胆管等に吻合することにより、移植後も動物の肝臓、膵臓等の様々な臓器と同様の機能を維持することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、被培養物を収容する密閉容器内に、外周面に微小孔が形成された複数の管を設け、そのいずれかの管に培養液を供給または循環させ、かつ他の管より被培養物の老廃物を排出させることができるようにすることにより、被培養物を三次元的に培養することができ、しかも三次元的に培養された被培養物を、密閉容器から、複数の管とともに一体として取り出すか、または密閉容器とともに、生体内に残置させたりすることができるようにした培養装置および培養方法、並びにこの培養方法により製造された培養臓器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の培養装置の第１の実施形態の一部を破断して模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の培養装置の第２の実施形態の一部の平面図である。
【図３】図２のIII−III線における縦断正面図である。
【図４】図２のIV−IV線における縦断側面図である。
【図５】図３のV−V線における拡大縦断側面図である。
【図６】第２の実施形態において使用する隔壁の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の培養装置の第１の実施形態を、図１を参照して説明する。
この培養装置は、被培養物Ａを投入するための密閉可能な投入口１(複数でもよい)を有し、かつ被培養物Ａを収容しうるとともに、培養後に分解しうるようにした密閉容器２と、密閉容器２内に設けられ、かつ外周面に微小孔(図示略)が設けられた複数の管３、４、５と、複数の管３、４、５のうちの少なくとも１本、この実施形態においては２本の管３、５に接続され、かつこれらの管３、５に、培養液Ｂを供給または循環させることにより、これらの管３、５を培養液供給管とするようにした２系統の培養液供給装置６、７と、複数の管３、４、５のうちの上記培養液供給管３、５を除く他の管の少なくとも１本の管４に接続され、この管４における微小孔を通して、被培養物Ａから該管４内に浸透してきた老廃物Ｃを、密閉容器２外に排出することにより、この管４を排泄管とするようにした排泄装置８とを備えている。
【００３１】
密閉容器２の投入口１は、被培養物Ａを密閉容器２内に投入した後、密閉蓋１ａにより密閉しうるようになっている。または、密閉蓋１ａをゴム等の弾性体よりなるものとし、そこに注射針(図示略)等を穿刺して、細胞等の被培養物Ａを密閉容器２内に注入することもある。
【００３２】
密閉容器２は、透明なアクリル板、またはガラス板等よりなる直方体の箱状のものとしてあるが、縦型もしくは横型の円柱体、またはその他の形状とすることができる。
また、密閉容器２の一部のみを透明材料により形成し、残部を不透明材料に形成することもできる。
この実施形態においては、密閉容器２をアクリル板により形成し、培養後に、任意の部位をカッター等により切断することによって、分解できるようにしてある。
なお、密閉容器２を、複数の分割体(図示略)よりなるものとし、それらの相互間を、間にパッキン(図示略)を挟んで、ボルト・ナット(図示略)等をもって結合して形成し、培養後に、ボルト・ナットを緩めるか、または結合部分から外して、複数の分割体を互いに分離できるようにしてもよい。
【００３３】
各管３、４、５の本数、長さ、外形、内径、材質、微小孔の径等は、培養条件に応じて定められる。
例えば、各管３、４、５の材質は、半透膜、または素焼きの筒体、人工血管等とすることができる。密閉容器２内における各管３、４、５の一部のみを、半透膜、または素焼きの筒体等とし、他部は、合成樹脂製の筒体とすることもできる。
各管３、４、５の外径は数mm〜数十mm、微小孔の平均孔径は100〜10,000Åとするのが好ましい。
また、各管３、４、５の材質、寸法、および微小孔の平均孔径等は、それぞれの用途に応じて、互いに異ならせることもある。
さらに、各管３、４、５は、可撓性を有することが望ましいが、必須ではない。
【００３４】
各管３、４、５は、この実施形態においては、密閉容器２を左右方向に貫通して、両端部が密閉容器２の両側方より突出するようにしてある。
密閉容器２の外側における各管３、４、５から、後述する培養液Ｂ等が外部に漏出しないようにするため、各管３、４、５における微小孔を設ける範囲を、密閉容器２内に制限するか、または各管３、４、５の全体に微小孔を設けた上で、密閉容器２外の部分の外周面を気密および液密にコーティングするか、もしくは密閉容器２外の部分に、可撓性のチューブ(図示略)を外嵌しておくのがよい。
【００３５】
各培養液供給装置６、７は、培養液供給管３、５の両端に接続され、かつ培養液供給管３、５に培養液Ｂを循環させる培養液循環路９と、培養液循環路９に設けられ、かつ培養液Ｂを循環させるポンプ１０と、培養液循環路９に設けられ、かつ循環する培養液Ｂの温度、圧力、酸素濃度、成分分布等をコントロールするコントロールボックス１１とを備えている。
【００３６】
また、各培養液供給装置６、７は、培養液循環路９中に液体溜め１２を備えており、培養液循環路９は、この液体溜め１２から、コントロールボックス１１とポンプ１０とを経て、各培養液供給管３、５の一端に至る給液管９ａと、各培養液供給管３、５の他端から、液体溜め１２に至る排液管９ｂとからなっている。
【００３７】
排泄装置８は、密閉容器２外に設けられた老廃物収容容器１３と、排泄管４の一端に接続され、排泄管４内に溜まった老廃物Ｃを、老廃物収容容器１３に送給する送給管１４とを備えている。
排泄管４の他端は、栓体１５により閉塞されている。
【００３８】
次に、上記培養装置を使用して実施される本発明の培養方法の実施要領の例について説明する。
図１に示すように、密閉容器２の投入口１を開いて、そこから被培養物Ａを密閉容器２内に投入し、その後、密閉蓋１ａにより、投入口１を密閉する。
【００３９】
被培養物Ａは、例えば次のようなものとすることができる。
(１)  複数の細胞を分散させて、液状またはゲル状の培養液に浮遊させたもの
(２)  小型の細胞集塊を、液状またはゲル状の培養液に浮遊させたもの
【００４０】
被培養物Ａを密閉容器２内に投入し、投入口１を密閉した後、培養液供給装置６、７により、各培養液供給管３、５に、培養液Ｂを循環させる。
すると、培養液Ｂ中に含まれる必要成分は、各培養液供給管３、５の微小孔を通して、密閉容器２内の被培養物Ａ側に浸透し、被培養物Ａの培養が促進される。
培養液Ｂとしては、例えば、コラーゲン、エラスチン、プロテオグリカン、フィブリリン、フィブロネクチン、ラミニン、キチン、キトサン、血液等の１種または２種以上を含む公知のものとすることができる。
【００４１】
被培養物Ａの老廃物Ｃは、排泄管４の微小孔を通して、排泄管４内に浸透し、かつ送給管１４を通して、老廃物収容容器１３内に溜められる。
このように、被培養物Ａの老廃物Ｃが、排泄管４および送給管１４を通って、密閉容器２外に排出されるので、老廃物Ｃが被培養物Ａに滞留することはなく、被培養物Ａを長期に亘って、効率よく立体培養することができる。
また、この培養方法によると、密閉容器２内において、被培養物Ａを、動物の生体内における種々の臓器の複雑な構造に近似した状態で、三次元的に、長期に亘って培養することができる。
【００４２】
培養作業終了後、密閉容器２を分解することにより、培養された被培養物Ａと管３、４、５とを一体として、密閉容器２から取り出し、取り出した一体物を培養臓器として、そのまま生体内に移植することができる。
その際、培養液供給管３、５は血管としての役割を果たすため、血管に吻合し、排泄管４は、消化管または胆管等に吻合することにより、移植後も動物の肝臓、膵臓等の様々な臓器と同様の機能を維持することが可能となる。
【００４３】
図２〜図６は、本発明の培養装置の第２の実施形態を示す。
この第２の実施形態においては、密閉容器２０を、円筒部２０ａの両端に、半球部２０ｂ、２０ｂを連設したカプセル状のものとしてあり、円筒部２０ａの一部には、被培養物Ａを密閉容器２０内に投入するための密閉可能な投入口２１が設けられている。
【００４４】
投入口２１には、密閉蓋２２が着脱可能として設けられている。
密閉蓋２２の表面は、密閉蓋２２を投入口２１に適正に装着したとき、密閉容器２０の円筒部２０ａの外面と整合するようにしておくのが好ましい。
密閉容器２０および密閉蓋２２は、可撓性を有する合成樹脂材料、生体との適合性のよいコラーゲン繊維等を含む生体材料、さらには、生体内に埋設して、予め定めた培養時間より長い時間が経過することにより溶融するような材料とするのが好ましい。具体的な材料としては、例えば、ナイロン、強化ガラス、強化プラスチック、シリコンゴム、シリコンプロテーゼ等を使用することができる。
【００４５】
密閉容器２０内には、図３および図６に示すように、上記と同様の生体材料により形成された複数の隔壁２３が、左右方向に適宜の間隔をもって設けられている。
各隔壁２３には、複数の小孔２４が、予め定めた配置で、またはランダムに設けられている。
【００４６】
密閉容器２０内は、各隔壁２３によって複数のセル２５に区画されている。
各隔壁２３に設けた複数の小孔２４は、各セル２５、２５間の被培養物Ａや培養液Ｂの移動を許容するとともに、いずれかの小孔２４を挿通する、後述する細管２３ａ〜２６ａを、密閉容器２０内の予め定めた位置に保持する作用を有している。各隔壁２３に設ける複数の小孔２４の形状や寸法は適宜変更可能であり、また、隔壁２３によって、各セル２５、２５間の被培養物Ａや培養液Ｂの移動を遮断することもある。
【００４７】
密閉容器２０には、４本の管２６〜２９が、長手方向に貫通するようにして設けられている。
第２の実施形態においては、各管２６〜２９は、図３に示すように、密閉容器２０の両側端の半球部２０ｂを、気密および液密に貫通する大径管２６ａ〜２９ａと、密閉容器２０内において、両端部が互いに束ねられて、図３および図５に示すように、ゴム等の伸縮性材料により形成された接続管３０をもって大径管２６ａ〜２９ａに接続された複数の小径管２６ｂ〜２９ｂとからなっている。
この小径管２６ｂ〜２９ｂの外周面に、第１の実施形態における管３、４、５に設けられているのと同様の微小孔(図示略)が設けられている。
【００４８】
図５に示すように、複数の小径管２６ｂ〜２９ｂの端部同士を束ねた部分の相互間および接続管３０との間には、シール材３１を介在させて、接合部の気密性および液密性を保つようにするのが好ましい。
【００４９】
各小径管２６ｂ〜２９ｂは、各隔壁２３のいずれかの小孔２４を挿通することにより、密閉容器２０内の予め定めた位置に保持され、互いに絡まったり、凝集したりすることがないようにされている。
【００５０】
図示は省力してあるが、４本の管２６〜２９のうちの３本、例えば管２６、２８、２９の両端は、第１の実施形態における管３または５に接続された培養液供給装置６または７と同様の培養液供給装置(図示略)に接続され、残りの管２７の一端は、第１の実施形態における管４に接続された排泄装置８と同様の排泄装置(図示略)に接続され、かつ管２７の他端は、第１の実施形態における栓体１５と同様の栓体(図示略)が圧嵌されて、閉塞されている。
したがって、この例では、管２６、２８、２９は培養液供給管をなし、管２７は排泄管をなしている。
なお、密閉容器２０内で細胞が生着し易くしたり、管２６、２７、２８、２９内に血栓などが詰まることを防止したりするため、密閉容器２０内に生着用の繊維を封入したり、密閉容器２０の内面や隔壁２３の表面等に、微小繊維を植毛したり、またはそれらの表面を細胞が生着し易い材料によりコーティングしたり、もしくは管２６、２７、２８、２９内を細胞が生着し難い材料によりコーティングしたりするのが望ましい。
【００５１】
次に、本発明の培養装置の第２の実施形態を使用して実施される本発明の培養方法の実施要領の例について説明する。
図２〜図４に示す状態から、密閉蓋２２を密閉容器２０の投入口２１から外して、投入口２１を開き、そこから被培養物Ａを密閉容器２０内に投入し、その後、密閉蓋２２を投入口２１に装着して、投入口２１を密閉する。
【００５２】
次いで、管２６、２８、２９の両端を培養液供給装置に接続し、管２７の一端を、排泄装置に接続し、かつ管２７の他端に栓体を圧嵌して、その端部を閉塞する。
【００５３】
この状態で、密閉容器２０と、それに接続された管２６〜２９とを、動物の生体(図示略)内に埋設する。
次いで、各培養液供給装置におけるポンプ(図１におけるポンプ１０参照)を作動させて、管２６、２８、２９に、上述したのと同様の培養液Ｂを循環させる。
【００５４】
各管２６、２８、２９に循環させる培養液Ｂは、同一のものとすることもできるし、互いに異なる種類のものとすることもできる。
【００５５】
このようにして、培養液供給管である各管２６、２８、２９に培養液Ｂを循環させつつ、排泄管である管２７における小径管２７ｂの微小孔を通して、小径管２７ｂ内に浸透してきた被培養物Ａの老廃物Ｃを、大径管２７ａを通して、密閉容器２０外に排出することにより、第１の実施形態におけるのと同様に、密閉容器２０内において、老廃物Ｃが被培養物Ａに滞留することなく、被培養物Ａを長期に亘って、効率よく立体培養することができる。
【００５６】
また、この培養方法によると、密閉容器２０を生体内に埋設して、その中の被培養物Ａを立体培養することができるので、温度等の環境を生体と同一に保つことができる。
【００５７】
培養作業終了後は、例えば、管２６を生体の動脈、管２８を同じく門脈、管２９を同じく胆管、管２７を同じく肝静脈に吻合し(被培養物Ａを肝細胞とした場合)、密閉容器２０をそのまま生体内に残置し、培養した細胞を、そのまま生体の一部とすることができる。
【００５８】
この場合に、密閉容器２０を、生体内に埋設して、一定時間経過することにより溶融するような材料により形成しておくと、密閉容器２０を生体から取り出す必要がなくなる。
【００５９】
なお、管２６〜２９の本数、各管２６〜２９における大径管２６ａ〜２９ａに対する小径管２６ｂ〜２９ｂの本数および直径、その分岐の仕方、それらの配置等は、培養しようとする被培養物Ａの種類や移植先の状況等に応じて、多様に変化させて実施することができる。
【００６０】
本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱することなく、例えば、次のような幾多の変形した態様での実施が可能である。
(１)  培養液供給管３または５の一端を閉塞し、他端から培養液Ｂを密閉容器内に供給するようにする。
(２)  管３、５のいずれか一方を省略し、それに伴って、それに接続されている培養液供給装置６、７のいずれか一方をも省略する。
(３)  管３、５のいずれか一方をリンパ管とする。
(４)  管３を血管、管４を排泄管、管５をリンパ管とする。
(５)  排泄管４を１本とし、培養液供給管３、５を複数として、そのレイアウトを種々変更することにより、被培養物Ａを、複雑な血管走行や血流と胆汁の流れと言った生体内での種々の臓器に近似した複雑な構造を再現しつつ、三次元的に培養する。
(６)  各管３、４、５の向きを互いに異ならせて、密閉容器２に設ける。
【符号の説明】
【００６１】
Ａ  被培養物
Ｂ  培養液
Ｃ  老廃物
１  投入口
１ａ密閉蓋
２  密閉容器
３  管(培養液供給管)
４  管(排泄管)
５  管(培養液供給管)
６、７  培養液供給装置
８  排泄装置
９  培養液循環路
９ａ給液管
９ｂ排液管
１０  ポンプ
１１  コントロールボックス
１２  液体溜め
１３  老廃物収容容器
１４  送給管
１５  栓体
２０  密閉容器
２０ａ円筒部
２０ｂ半球部
２１  投入口
２２  密閉蓋
２３  隔壁
２４  小孔
２５  セル
２６、２８、２９  管(培養液供給管)
２７  管(排泄管)
２６ａ〜２９ａ  大径管
２６ｂ〜２９ｂ  小径管
３０  接続管
３１  シール材
【図１】
2017199387.tif 000003
【図２】
2017199387.tif 000004
【図３】
2017199387.tif 000005
【図４】
2017199387.tif 000006
【図５】
2017199387.tif 000007
【図６】
2017199387.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月7日(2016.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被培養物を投入する密閉可能な投入口を有し、かつ前記被培養物を収容しうる密閉容器と、
前記密閉容器内に設けられ、かつ外周面に微小孔が形成された複数の管と、
前記複数の管のうちの少なくとも１本の管に接続され、かつ該管に、培養液を供給または循環させることにより、該管を培養液供給管とする培養液供給装置と、
前記複数の管のうちの前記培養液供給管を除く他の管の少なくとも１本の管に接続され、該管の微小孔を通して、前記被培養物から該管内に浸透してきた老廃物を、前記密閉容器外に排出することにより、該管を排泄管とする排泄装置と、
前記密閉容器内に設けられ、前記密閉容器内を複数のセルに区画するとともに、複数の小孔を有し、前記複数の小孔のいずれかに前記管を挿通させ、かつ残りの小孔により、互いに隣接するセル間の前記被培養物または前記培養液の移動を許容するようにした隔壁
とを備えることを特徴とする培養装置。
【請求項２】
前記密閉容器を、分解可能のものとした請求項１記載の培養装置。
【請求項３】
前記密閉容器を、カプセル状のものとした請求項１記載の培養装置。
【請求項４】
前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、半透膜からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の培養装置。
【請求項５】
前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、素焼きの筒体からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の培養装置。
【請求項６】
前記培養液供給装置が、
前記培養液供給管の両端に接続され、かつ前記培養液供給管に培養液を循環させる培養液循環路と、
前記培養液循環路に設けられ、かつ培養液を循環させるポンプと、
前記培養液循環路に設けられ、かつ循環する培養液をコントロールするコントロールボックスとを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の培養装置。
【請求項７】
前記密閉容器の少なくとも一部を、透明材料からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の培養装置。
【請求項８】
請求項１もしくは２、または請求項２を引用する請求項４〜７のいずれかに記載の培養装置を使用し、前記密閉容器内に被培養物を収容した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養し、培養作業終了後に、前記密閉容器を分解することにより、前記被培養物と管とを一体として、前記密閉容器から取り出すことを特徴とする培養方法。
【請求項９】
請求項１もしくは３、または請求項３を引用する請求項４〜７のいずれかに記載の培養装置を使用し、前記被培養物を収容した前記密閉容器を生体内に埋設し、かつ前記培養液供給装置と排泄装置とを生体外に配設した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養することを特徴とする培養方法。
【請求項１０】
請求項８または９記載の培養方法により培養された、被培養物と管との一体物よりなる培養臓器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組織や細胞等の被培養物を三次元的に培養する培養装置および培養方法、並びにこの培養方法により製造された培養臓器に関する。
【背景技術】
【０００２】
被培養物を三次元的に培養する従来の培養装置は、被培養物を筒状に形成するか(例えば特許文献１参照)、または筒状の足場台に保持し(例えば特許文献２または３参照)、それを培養室内に配設し、筒状とした被培養物の内側と外側とに培養液を流通させるようにしたものが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３１５５６６号公報
【特許文献２】特許第４０５９３０１号公報
【特許文献３】特開２００８−９２９３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、生体内では血管やリンパ管が組織内を複雑な分岐状または網目状に走行しており、上記のような従来の培養装置においては、このような組織を三次元的に再現することは困難である。
また、臓器としての機能を持つ組織を培養・製造するには長期間の培養が必要である。培養細胞は培養に際して老廃物を産生する。老廃物には細胞毒性のある物質が含まれることがある。そのため、生体内では老廃物や粘液を排泄する排泄路（胆管、膵管、導管など）が存在する。しかし、従来の培養装置では排泄路が設けられておらず、長期間の循環培養は行われていない。
【０００５】
したがって、これまでの培養装置では、三次元培養(立体培養)は困難であり、シート状の数層の細胞培養しかできず、臓器としての機能を持たせることはできていないのが現状である。
【０００６】
また、生体内では、肝動脈と胆管は併走しているが、血流と胆汁の流れは逆方向であり、濃度勾配や肝細胞の働きの違いにより、効率よく胆汁などの老廃物を胆管に排泄している。
【０００７】
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑みてなされたもので、被培養物を収容する密閉容器内に、外周面に微小孔が形成された複数の管を設け、そのいずれかの管に培養液を供給または循環させ、かつ他の管より被培養物の老廃物を排出させることができるようにすることにより、被培養物を三次元的に培養することができ、しかも三次元的に培養された被培養物を、密閉容器から、複数の管とともに一体として取り出すか、または密閉容器とともに、生体内に残置させたりすることができるようにした培養装置および培養方法、並びにこの培養方法により製造された培養臓器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】
【０００８】
本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）培養装置において、被培養物を投入する密閉可能な投入口を有し、かつ前記被培養物を収容しうる密閉容器と、前記密閉容器内に設けられ、かつ外周面に微小孔が形成された複数の管と、前記複数の管のうちの少なくとも１本の管に接続され、かつ該管に、培養液を供給または循環させることにより、該管を培養液供給管とする培養液供給装置と、前記複数の管のうちの前記培養液供給管を除く他の管の少なくとも１本の管に接続され、該管の微小孔を通して、前記被培養物から該管内に浸透してきた老廃物を、前記密閉容器外に排出することにより、該管を排泄管とする排泄装置と、前記密閉容器内に設けられ、前記密閉容器内を複数のセルに区画するとともに、複数の小孔を有し、前記複数の小孔のいずれかに前記管を挿通させ、かつ残りの小孔により、互いに隣接するセル間の前記被培養物または前記培養液の移動を許容するようにした隔壁とを備えるものとする。
【０００９】
このような構成によると、密閉容器内に被培養物を収容した状態で、培養液供給装置により、培養液を培養液供給管を通して密閉容器内に供給し、かつ被培養物の老廃物を、排泄管および排泄装置を通して、密閉容器外に排出することにより、密閉容器内において、被培養物を、動物の生体に近似した状態で、三次元的に、長期に亘って培養することができる。
また、例えば排泄管を１本とし、培養液供給管を複数として、そのレイアウトを様々に変更することにより、被培養物を、複雑な血管走行や血流と胆汁の流れと言った生体内での種々の臓器に近似した複雑な構造を再現させつつ、三次元的に培養することができる。
【００１０】
（２）上記(１)項において、前記密閉容器を、分解可能のものとする。
【００１１】
このような構成によると、培養作業終了後に、密閉容器を分解することにより、被培養物と管とを一体として、密閉容器から取り出すことができ、取り出したものを、そのまま動物の組織の一部として生体内に移植することができる。
その際、培養液供給管は血管としての役割を果たすため、血管に吻合し、排泄管は、消化管または胆管等に吻合することにより、移植後も動物の肝臓、膵臓等の様々な臓器と同様の機能を維持することが可能となる。
【００１２】
（３）上記(１)項において、前記密閉容器を、カプセル状のものとする。
【００１３】
このような構成によると、カプセル状とした密閉容器を生体内に埋設した状態で、密閉容器内の細胞を立体培養することができる。
【００１４】
（４）上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、半透膜からなるものとする。
【００１５】
このような構成によると、管内を循環する培養液から、必要な成分を、半透膜を通して浸透させて、被培養物に供給したり、被培養物の老廃物を、半透膜を通して、管内に抽出したりすることができる。
【００１６】
（５）上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、素焼きの筒体からなるものとする。
【００１７】
このような構成によると、微小孔を有する管を、安価に製造することができる。
【００１８】
（６）上記(１)〜(５)項のいずれかにおいて、前記培養液供給装置が、前記培養液供給管の両端に接続され、かつ前記培養液供給管に培養液を循環させる培養液循環路と、前記培養液循環路に設けられ、かつ培養液を循環させるポンプと、前記培養液循環路に設けられ、かつ循環する培養液をコントロールするコントロールボックスとを備えているものとする。
【００１９】
このような構成によると、培養液供給装置の構造を簡素化することができるとともに、培養液を、培養液供給管に、連続して、円滑に循環させることができる。
【００２０】
（７）上記(１)〜(６)項のいずれかにおいて、前記密閉容器の少なくとも一部を透明材料からなるものとする。
【００２１】
このような構成によると、被培養物の培養時の状況を、外部から視認して、培養の進行状況を容易に知ることができる。
【００２２】
（８）上記(１)項もしくは(２)項、または上記(２)項を引用する上記(４)〜(７)項のいずれかの培養装置を使用した培養方法において、前記密閉容器内に被培養物を収容した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養し、培養作業終了後に、前記密閉容器を分解することにより、前記被培養物と管とを一体として、前記密閉容器から取り出す。
【００２３】
このような培養方法によると、密閉容器内において、被培養物を、動物の生体に近似した状態で、三次元的に、長期に亘って培養することができる。
また、培養作業終了後に、密閉容器を分解して取り出した被培養物と管との一体物を、そのまま動物の組織の一部として生体内に移植することができる。
【００２４】
（９）上記(１)項もしくは(３)項、または上記(３)項を引用する上記(４)〜(７)項のいずれかの培養装置を使用した培養方法において、前記被培養物を収容した前記密閉容器を生体内に埋設し、かつ前記培養液供給装置と排泄装置とを生体外に配設した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養する。
【００２５】
このような培養方法によると、動物の生体内において、密閉容器内の被培養物を、三次元的に、長期に亘って培養することができるので、その生体と同一の環境を苦労して創り出す必要がなく、最適な環境の下で、密閉容器内の被培養物を、効率よく培養することができる。
また、培養作業終了後、培養液供給管や排泄管を、生体の血管や胆管等と接続し直し、かつ密閉容器を生体内に残置するか、または生体内において一定時間の経過後に溶融する材料により形成しておくことにより、移植作業を省略、または簡略化することができる。
【００２６】
（１０）上記(８)項または(９)項の培養方法により培養された、被培養物と管との一体物よりなる培養臓器。
【００２７】
このような培養臓器によると、密閉容器から取り出した被培養物と管との一体物を、そのまま培養臓器として、動物の生体内に移植するか、または生体内に残置することができる。
その際、培養液供給管は血管としての役割を果たすため、血管に吻合し、排泄管は、消化管または胆管等に吻合することにより、移植後も動物の肝臓、膵臓等の様々な臓器と同様の機能を維持することが可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によると、被培養物を収容する密閉容器内に、外周面に微小孔が形成された複数の管を設け、そのいずれかの管に培養液を供給または循環させ、かつ他の管より被培養物の老廃物を排出させることができるようにすることにより、被培養物を三次元的に培養することができ、しかも三次元的に培養された被培養物を、密閉容器から、複数の管とともに一体として取り出すか、または密閉容器とともに、生体内に残置させたりすることができるようにした培養装置および培養方法、並びにこの培養方法により製造された培養臓器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の培養装置の第１の実施形態の一部を破断して模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の培養装置の第２の実施形態の一部の平面図である。
【図３】図２のIII−III線における縦断正面図である。
【図４】図２のIV−IV線における縦断側面図である。
【図５】図３のV−V線における拡大縦断側面図である。
【図６】第２の実施形態において使用する隔壁の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の培養装置の第１の実施形態を、図１を参照して説明する。
この培養装置は、被培養物Ａを投入するための密閉可能な投入口１(複数でもよい)を有し、かつ被培養物Ａを収容しうるとともに、培養後に分解しうるようにした密閉容器２と、密閉容器２内に設けられ、かつ外周面に微小孔(図示略)が設けられた複数の管３、４、５と、複数の管３、４、５のうちの少なくとも１本、この実施形態においては２本の管３、５に接続され、かつこれらの管３、５に、培養液Ｂを供給または循環させることにより、これらの管３、５を培養液供給管とするようにした２系統の培養液供給装置６、７と、複数の管３、４、５のうちの上記培養液供給管３、５を除く他の管の少なくとも１本の管４に接続され、この管４における微小孔を通して、被培養物Ａから該管４内に浸透してきた老廃物Ｃを、密閉容器２外に排出することにより、この管４を排泄管とするようにした排泄装置８とを備えている。
【００３１】
密閉容器２の投入口１は、被培養物Ａを密閉容器２内に投入した後、密閉蓋１ａにより密閉しうるようになっている。または、密閉蓋１ａをゴム等の弾性体よりなるものとし、そこに注射針(図示略)等を穿刺して、細胞等の被培養物Ａを密閉容器２内に注入することもある。
【００３２】
密閉容器２は、透明なアクリル板、またはガラス板等よりなる直方体の箱状のものとしてあるが、縦型もしくは横型の円柱体、またはその他の形状とすることができる。
また、密閉容器２の一部のみを透明材料により形成し、残部を不透明材料に形成することもできる。
この実施形態においては、密閉容器２をアクリル板により形成し、培養後に、任意の部位をカッター等により切断することによって、分解できるようにしてある。
なお、密閉容器２を、複数の分割体(図示略)よりなるものとし、それらの相互間を、間にパッキン(図示略)を挟んで、ボルト・ナット(図示略)等をもって結合して形成し、培養後に、ボルト・ナットを緩めるか、または結合部分から外して、複数の分割体を互いに分離できるようにしてもよい。
【００３３】
各管３、４、５の本数、長さ、外形、内径、材質、微小孔の径等は、培養条件に応じて定められる。
例えば、各管３、４、５の材質は、半透膜、または素焼きの筒体、人工血管等とすることができる。密閉容器２内における各管３、４、５の一部のみを、半透膜、または素焼きの筒体等とし、他部は、合成樹脂製の筒体とすることもできる。
各管３、４、５の外径は数mm〜数十mm、微小孔の平均孔径は100〜10,000Åとするのが好ましい。
また、各管３、４、５の材質、寸法、および微小孔の平均孔径等は、それぞれの用途に応じて、互いに異ならせることもある。
さらに、各管３、４、５は、可撓性を有することが望ましいが、必須ではない。
【００３４】
各管３、４、５は、この実施形態においては、密閉容器２を左右方向に貫通して、両端部が密閉容器２の両側方より突出するようにしてある。
密閉容器２の外側における各管３、４、５から、後述する培養液Ｂ等が外部に漏出しないようにするため、各管３、４、５における微小孔を設ける範囲を、密閉容器２内に制限するか、または各管３、４、５の全体に微小孔を設けた上で、密閉容器２外の部分の外周面を気密および液密にコーティングするか、もしくは密閉容器２外の部分に、可撓性のチューブ(図示略)を外嵌しておくのがよい。
【００３５】
各培養液供給装置６、７は、培養液供給管３、５の両端に接続され、かつ培養液供給管３、５に培養液Ｂを循環させる培養液循環路９と、培養液循環路９に設けられ、かつ培養液Ｂを循環させるポンプ１０と、培養液循環路９に設けられ、かつ循環する培養液Ｂの温度、圧力、酸素濃度、成分分布等をコントロールするコントロールボックス１１とを備えている。
【００３６】
また、各培養液供給装置６、７は、培養液循環路９中に液体溜め１２を備えており、培養液循環路９は、この液体溜め１２から、コントロールボックス１１とポンプ１０とを経て、各培養液供給管３、５の一端に至る給液管９ａと、各培養液供給管３、５の他端から、液体溜め１２に至る排液管９ｂとからなっている。
【００３７】
排泄装置８は、密閉容器２外に設けられた老廃物収容容器１３と、排泄管４の一端に接続され、排泄管４内に溜まった老廃物Ｃを、老廃物収容容器１３に送給する送給管１４とを備えている。
排泄管４の他端は、栓体１５により閉塞されている。
【００３８】
次に、上記培養装置を使用して実施される本発明の培養方法の実施要領の例について説明する。
図１に示すように、密閉容器２の投入口１を開いて、そこから被培養物Ａを密閉容器２内に投入し、その後、密閉蓋１ａにより、投入口１を密閉する。
【００３９】
被培養物Ａは、例えば次のようなものとすることができる。
(１)  複数の細胞を分散させて、液状またはゲル状の培養液に浮遊させたもの
(２)  小型の細胞集塊を、液状またはゲル状の培養液に浮遊させたもの
【００４０】
被培養物Ａを密閉容器２内に投入し、投入口１を密閉した後、培養液供給装置６、７により、各培養液供給管３、５に、培養液Ｂを循環させる。
すると、培養液Ｂ中に含まれる必要成分は、各培養液供給管３、５の微小孔を通して、密閉容器２内の被培養物Ａ側に浸透し、被培養物Ａの培養が促進される。
培養液Ｂとしては、例えば、コラーゲン、エラスチン、プロテオグリカン、フィブリリン、フィブロネクチン、ラミニン、キチン、キトサン、血液等の１種または２種以上を含む公知のものとすることができる。
【００４１】
被培養物Ａの老廃物Ｃは、排泄管４の微小孔を通して、排泄管４内に浸透し、かつ送給管１４を通して、老廃物収容容器１３内に溜められる。
このように、被培養物Ａの老廃物Ｃが、排泄管４および送給管１４を通って、密閉容器２外に排出されるので、老廃物Ｃが被培養物Ａに滞留することはなく、被培養物Ａを長期に亘って、効率よく立体培養することができる。
また、この培養方法によると、密閉容器２内において、被培養物Ａを、動物の生体内における種々の臓器の複雑な構造に近似した状態で、三次元的に、長期に亘って培養することができる。
【００４２】
培養作業終了後、密閉容器２を分解することにより、培養された被培養物Ａと管３、４、５とを一体として、密閉容器２から取り出し、取り出した一体物を培養臓器として、そのまま生体内に移植することができる。
その際、培養液供給管３、５は血管としての役割を果たすため、血管に吻合し、排泄管４は、消化管または胆管等に吻合することにより、移植後も動物の肝臓、膵臓等の様々な臓器と同様の機能を維持することが可能となる。
【００４３】
図２〜図６は、本発明の培養装置の第２の実施形態を示す。
この第２の実施形態においては、密閉容器２０を、円筒部２０ａの両端に、半球部２０ｂ、２０ｂを連設したカプセル状のものとしてあり、円筒部２０ａの一部には、被培養物Ａを密閉容器２０内に投入するための密閉可能な投入口２１が設けられている。
【００４４】
投入口２１には、密閉蓋２２が着脱可能として設けられている。
密閉蓋２２の表面は、密閉蓋２２を投入口２１に適正に装着したとき、密閉容器２０の円筒部２０ａの外面と整合するようにしておくのが好ましい。
密閉容器２０および密閉蓋２２は、可撓性を有する合成樹脂材料、生体との適合性のよいコラーゲン繊維等を含む生体材料、さらには、生体内に埋設して、予め定めた培養時間より長い時間が経過することにより溶融するような材料とするのが好ましい。具体的な材料としては、例えば、ナイロン、強化ガラス、強化プラスチック、シリコンゴム、シリコンプロテーゼ等を使用することができる。
【００４５】
密閉容器２０内には、図３および図６に示すように、上記と同様の生体材料により形成された複数の隔壁２３が、左右方向に適宜の間隔をもって設けられている。
各隔壁２３には、複数の小孔２４が、予め定めた配置で、またはランダムに設けられている。
【００４６】
密閉容器２０内は、各隔壁２３によって複数のセル２５に区画されている。
各隔壁２３に設けた複数の小孔２４は、各セル２５、２５間の被培養物Ａや培養液Ｂの移動を許容するとともに、いずれかの小孔２４を挿通する、後述する細管２３ａ〜２６ａを、密閉容器２０内の予め定めた位置に保持する作用を有している。各隔壁２３に設ける複数の小孔２４の形状や寸法は適宜変更可能であり、また、隔壁２３によって、各セル２５、２５間の被培養物Ａや培養液Ｂの移動を遮断することもある。
【００４７】
密閉容器２０には、４本の管２６〜２９が、長手方向に貫通するようにして設けられている。
第２の実施形態においては、各管２６〜２９は、図３に示すように、密閉容器２０の両側端の半球部２０ｂを、気密および液密に貫通する大径管２６ａ〜２９ａと、密閉容器２０内において、両端部が互いに束ねられて、図３および図５に示すように、ゴム等の伸縮性材料により形成された接続管３０をもって大径管２６ａ〜２９ａに接続された複数の小径管２６ｂ〜２９ｂとからなっている。
この小径管２６ｂ〜２９ｂの外周面に、第１の実施形態における管３、４、５に設けられているのと同様の微小孔(図示略)が設けられている。
【００４８】
図５に示すように、複数の小径管２６ｂ〜２９ｂの端部同士を束ねた部分の相互間および接続管３０との間には、シール材３１を介在させて、接合部の気密性および液密性を保つようにするのが好ましい。
【００４９】
各小径管２６ｂ〜２９ｂは、各隔壁２３のいずれかの小孔２４を挿通することにより、密閉容器２０内の予め定めた位置に保持され、互いに絡まったり、凝集したりすることがないようにされている。
【００５０】
図示は省力してあるが、４本の管２６〜２９のうちの３本、例えば管２６、２８、２９の両端は、第１の実施形態における管３または５に接続された培養液供給装置６または７と同様の培養液供給装置(図示略)に接続され、残りの管２７の一端は、第１の実施形態における管４に接続された排泄装置８と同様の排泄装置(図示略)に接続され、かつ管２７の他端は、第１の実施形態における栓体１５と同様の栓体(図示略)が圧嵌されて、閉塞されている。
したがって、この例では、管２６、２８、２９は培養液供給管をなし、管２７は排泄管をなしている。
なお、密閉容器２０内で細胞が生着し易くしたり、管２６、２７、２８、２９内に血栓などが詰まることを防止したりするため、密閉容器２０内に生着用の繊維を封入したり、密閉容器２０の内面や隔壁２３の表面等に、微小繊維を植毛したり、またはそれらの表面を細胞が生着し易い材料によりコーティングしたり、もしくは管２６、２７、２８、２９内を細胞が生着し難い材料によりコーティングしたりするのが望ましい。
【００５１】
次に、本発明の培養装置の第２の実施形態を使用して実施される本発明の培養方法の実施要領の例について説明する。
図２〜図４に示す状態から、密閉蓋２２を密閉容器２０の投入口２１から外して、投入口２１を開き、そこから被培養物Ａを密閉容器２０内に投入し、その後、密閉蓋２２を投入口２１に装着して、投入口２１を密閉する。
【００５２】
次いで、管２６、２８、２９の両端を培養液供給装置に接続し、管２７の一端を、排泄装置に接続し、かつ管２７の他端に栓体を圧嵌して、その端部を閉塞する。
【００５３】
この状態で、密閉容器２０と、それに接続された管２６〜２９とを、動物の生体(図示略)内に埋設する。
次いで、各培養液供給装置におけるポンプ(図１におけるポンプ１０参照)を作動させて、管２６、２８、２９に、上述したのと同様の培養液Ｂを循環させる。
【００５４】
各管２６、２８、２９に循環させる培養液Ｂは、同一のものとすることもできるし、互いに異なる種類のものとすることもできる。
【００５５】
このようにして、培養液供給管である各管２６、２８、２９に培養液Ｂを循環させつつ、排泄管である管２７における小径管２７ｂの微小孔を通して、小径管２７ｂ内に浸透してきた被培養物Ａの老廃物Ｃを、大径管２７ａを通して、密閉容器２０外に排出することにより、第１の実施形態におけるのと同様に、密閉容器２０内において、老廃物Ｃが被培養物Ａに滞留することなく、被培養物Ａを長期に亘って、効率よく立体培養することができる。
【００５６】
また、この培養方法によると、密閉容器２０を生体内に埋設して、その中の被培養物Ａを立体培養することができるので、温度等の環境を生体と同一に保つことができる。
【００５７】
培養作業終了後は、例えば、管２６を生体の動脈、管２８を同じく門脈、管２９を同じく胆管、管２７を同じく肝静脈に吻合し(被培養物Ａを肝細胞とした場合)、密閉容器２０をそのまま生体内に残置し、培養した細胞を、そのまま生体の一部とすることができる。
【００５８】
この場合に、密閉容器２０を、生体内に埋設して、一定時間経過することにより溶融するような材料により形成しておくと、密閉容器２０を生体から取り出す必要がなくなる。
【００５９】
なお、管２６〜２９の本数、各管２６〜２９における大径管２６ａ〜２９ａに対する小径管２６ｂ〜２９ｂの本数および直径、その分岐の仕方、それらの配置等は、培養しようとする被培養物Ａの種類や移植先の状況等に応じて、多様に変化させて実施することができる。
【００６０】
本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱することなく、例えば、次のような幾多の変形した態様での実施が可能である。
(１)  培養液供給管３または５の一端を閉塞し、他端から培養液Ｂを密閉容器内に供給するようにする。
(２)  管３、５のいずれか一方を省略し、それに伴って、それに接続されている培養液供給装置６、７のいずれか一方をも省略する。
(３)  管３、５のいずれか一方をリンパ管とする。
(４)  管３を血管、管４を排泄管、管５をリンパ管とする。
(５)  排泄管４を１本とし、培養液供給管３、５を複数として、そのレイアウトを種々変更することにより、被培養物Ａを、複雑な血管走行や血流と胆汁の流れと言った生体内での種々の臓器に近似した複雑な構造を再現しつつ、三次元的に培養する。
(６)  各管３、４、５の向きを互いに異ならせて、密閉容器２に設ける。
【符号の説明】
【００６１】
Ａ  被培養物
Ｂ  培養液
Ｃ  老廃物
１  投入口
１ａ密閉蓋
２  密閉容器
３  管(培養液供給管)
４  管(排泄管)
５  管(培養液供給管)
６、７  培養液供給装置
８  排泄装置
９  培養液循環路
９ａ給液管
９ｂ排液管
１０  ポンプ
１１  コントロールボックス
１２  液体溜め
１３  老廃物収容容器
１４  送給管
１５  栓体
２０  密閉容器
２０ａ円筒部
２０ｂ半球部
２１  投入口
２２  密閉蓋
２３  隔壁
２４  小孔
２５  セル
２６、２８、２９  管(培養液供給管)
２７  管(排泄管)
２６ａ〜２９ａ  大径管
２６ｂ〜２９ｂ  小径管
３０  接続管
３１  シール材
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月13日(2017.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被培養物を投入する密閉可能な投入口を有し、かつ前記被培養物を収容しうる密閉容器と、  前記密閉容器内に設けられ、かつ外周面に微小孔が形成された複数の管と、  前記複数の管のうちの少なくとも１本の管に接続され、かつ該管に、培養液を供給または循環させることにより、該管を培養液供給管とする培養液供給装置と、  前記複数の管のうちの前記培養液供給管を除く他の管の少なくとも１本の管に接続され、該管の微小孔を通して、前記被培養物から該管内に浸透してきた老廃物を、前記密閉容器外に排出することにより、該管を排泄管とする排泄装置と、  前記密閉容器内に設けられ、前記密閉容器内を複数のセルに区画するとともに、複数の小孔を有し、前記複数の小孔のいずれかに前記管を挿通させ、かつ残りの小孔により、互いに隣接するセル間の前記被培養物または前記培養液の移動を許容するようにした隔壁とを備えることを特徴とする培養装置。
【請求項２】
前記密閉容器を、分解可能のものとした請求項１記載の培養装置。
【請求項３】
前記密閉容器を、カプセル状のものとした請求項１記載の培養装置。
【請求項４】
前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、半透膜からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の培養装置。
【請求項５】
前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、素焼きの筒体からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の培養装置。
【請求項６】
前記培養液供給装置が、  前記培養液供給管の両端に接続され、かつ前記培養液供給管に培養液を循環させる培養液循環路と、  前記培養液循環路に設けられ、かつ培養液を循環させるポンプと、  前記培養液循環路に設けられ、かつ循環する培養液をコントロールするコントロールボックスとを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の培養装置。
【請求項７】
前記密閉容器の少なくとも一部を、透明材料からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の培養装置。
【請求項８】
請求項１もしくは２、または請求項２を引用する請求項４〜７のいずれかに記載の培養装置を使用し、前記密閉容器内に被培養物を収容した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養し、培養作業終了後に、前記密閉容器を分解することにより、前記被培養物と管とを一体として、前記密閉容器から取り出すことを特徴とする培養方法。
【請求項９】
請求項１もしくは３、または請求項３を引用する請求項４〜７のいずれかに記載の培養装置を使用し、前記被培養物を収容した前記密閉容器を生体内に埋設し、かつ前記培養液供給装置と排泄装置とを生体外に配設した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養することを特徴とする培養方法。
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月20日(2017.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被培養物を投入する密閉可能な投入口を有し、かつ前記被培養物を収容しうる密閉容器と、
前記密閉容器内に設けられ、かつ外周面に微小孔が形成された複数の管と、
前記複数の管のうちの少なくとも１本の管に接続され、かつ該管に、培養液を供給または循環させることにより、該管を培養液供給管とする培養液供給装置と、
前記複数の管のうちの前記培養液供給管を除く他の管の少なくとも１本の管に接続され、該管の微小孔を通して、前記被培養物から該管内に浸透してきた老廃物を、前記密閉容器外に排出することにより、該管を排泄管とする排泄装置と、
前記密閉容器内に設けられ、前記密閉容器内を複数のセルに区画するとともに、複数の小孔を有し、前記複数の小孔のいずれかに前記管を挿通させ、かつ残りの小孔により、互いに隣接するセル間の前記被培養物および前記培養液の移動を許容するようにした隔壁とを備えることを特徴とする培養装置。
【請求項２】
前記密閉容器を、分解可能のものとした請求項１記載の培養装置。
【請求項３】
前記密閉容器を、カプセル状のものとした請求項１記載の培養装置。
【請求項４】
前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、半透膜からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の培養装置。
【請求項５】
前記密閉容器内における前記管のいずれかの少なくとも一部を、素焼きの筒体からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の培養装置。
【請求項６】
前記培養液供給装置が、
前記培養液供給管の両端に接続され、かつ前記培養液供給管に培養液を循環させる培養液循環路と、
前記培養液循環路に設けられ、かつ培養液を循環させるポンプと、
前記培養液循環路に設けられ、かつ循環する培養液をコントロールするコントロールボックスとを備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の培養装置。
【請求項７】
前記密閉容器の少なくとも一部を、透明材料からなるものとしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の培養装置。
【請求項８】
請求項１もしくは２、または請求項２を引用する請求項４〜７のいずれかに記載の培養装置を生体外で使用し、前記密閉容器内に被培養物を収容した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養し、培養作業終了後に、前記密閉容器を分解することにより、前記被培養物と管とを一体として、前記密閉容器から取り出すことを特徴とする培養方法。
【請求項９】
請求項１もしくは３、または請求項３を引用する請求項４〜７のいずれかに記載の培養装置を使用し、前記被培養物を収容した前記密閉容器を人体を除く生体内に埋設し、かつ前記培養液供給装置と排泄装置とを人体を除く生体外に配設した状態で、前記培養液供給装置により、培養液を、前記培養液供給管を通して、前記密閉容器内に供給し、かつ前記被培養物の老廃物を、前記排泄管および排泄装置を通して、前記密閉容器外に排出することにより、前記密閉容器内において、前記被培養物を三次元的に培養することを特徴とする培養方法。
【国際調査報告】
2017199387.tif 000009
2017199387.tif 000010
2017199387.tif 000011
2017199387.tif 000012