(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞を含む第１流体を流す第１流路と、
ハイドロゲル調製用の第２流体を、前記第１流路における前記第１流体のまわりに合流させる第２流路と、
少なくとも前記第１流体と前記第２流体を一緒に吐出する射出口と、を有し、
細胞ファイバの製造開始段階において、前記第２流体が、少なくとも前記第１流路と前記第２流路との合流点に達した後に、前記第１流体が送液されるよう構成されている、細胞ファイバ製造システム。
【請求項２】
細胞ファイバの製造停止段階で、前記第１流体の送液を停止した後に前記第２流体の送液を停止するよう構成されている、請求項１に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項３】
前記第２流体をゲル化させる第３流体を、前記第１流路と前記第２流路との合流点よりも下流側で、前記第１流路に合流させる第３流路を有する、請求項１又は２に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項４】
細胞ファイバの製造開始段階で、前記第２流体と前記第３流体の両方が少なくとも前記第３流路と前記第１流路の合流点に達した後に、前記第１流体が送液されるよう構成されている、請求項３に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項５】
細胞ファイバの製造開始段階で、前記第２流体が、前記第３流路と前記第１流路の合流点に達した後に、前記第３流体が送液されるよう構成されている、請求項４に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項６】
細胞ファイバの製造停止段階で、前記第１流体の送液を停止した後に前記第２流体と前記第３流体の送液を停止するよう構成されている、請求項３から５のいずれか１項に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項７】
細胞ファイバの製造停止段階で、前記第３流体の送液を停止した後に前記第２流体の送液を停止するよう構成されている、請求項６に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項８】
前記第１流路と前記第２流路のうちの少なくとも一か所に洗浄液を流入させる洗浄流路を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項９】
前記第３流路に洗浄液を流入させる洗浄流路を有する、請求項３から７のいずれか１項に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項１０】
細胞ファイバの製造開始段階で、少なくとも前記第３流体の送液の開始時又は開始前に、前記洗浄液の送液を行う、請求項９に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項１１】
細胞ファイバの製造停止段階で、少なくとも前記第３流体の送液の停止時又は停止後に、前記洗浄液の送液を行う、請求項９又は１０に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項１２】
前記第３流路に設けられた弁を有する、請求項３から７、９から１１のいずれか１項に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項１３】
前記射出口から射出される物を受け入れるリザーバと、
前記リザーバと前記射出口との間の距離を変動させる調整機構と、を有する、請求項１から１２のいずれか１項に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項１４】
前記射出口が前記リザーバ内の液体内に位置したことを推定又は検出可能な検出部を有する、請求項１３に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項１５】
前記第１流路と前記第２流路と前記第３流路と前記射出口を含むノズルを有し、
前記ノズルは交換可能に構成されている、請求項３から７、９から１２のいずれか１項に記載の細胞ファイバ製造システム。
【請求項１６】
ファイバに沿って並んだ複数の細胞と、前記ファイバの延在方向に交差する断面において前記細胞の周りを覆うハイドロゲルと、を含む細胞ファイバであって、
前記ハイドロゲルは、前記細胞を閉じ込めるよう、前記ファイバの延在方向の両端で閉じられている、細胞ファイバ。
【請求項１７】
前記ファイバの延在方向における両端において、前記細胞を含まない前記ハイドロゲルの領域の長さが、１ｍｍよりも大きい、請求項１６に記載の細胞ファイバ。
【請求項１８】
細胞を含む第１流体を流す第１流路と、
ハイドロゲル調製用の第２流体を、前記第１流体のまわりで前記第１流体の流れに沿って流すよう構成された第２流路と、
少なくとも前記第１流体と前記第２流体を一緒に吐出する射出口と、を有するノズルを用いた細胞ファイバ製造方法であって、
細胞ファイバの製造開始段階において前記第２流体を送液するステップと、
前記第２流体が少なくとも前記第１流路と前記第２流路との合流点に達した後に、前記第１流体を送液するステップと、を有する、細胞ファイバ製造方法。
【請求項１９】
前記ノズルは、前記第２流体をゲル化させる第３流体を、前記第１流路と前記第２流路との合流点よりも下流側で、前記第１流路に合流させる第３流路を有し、
前記細胞ファイバ製造方法は、細胞ファイバの製造開始段階で、前記第２流体と前記第３流体の両方が少なくとも前記第３流路と前記第１流路の合流点に達した後に、前記第１流体を送液することを含む、請求項１８に記載の細胞ファイバ製造方法。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の細胞ファイバ製造方法を、コンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞ファイバ製造システム、細胞ファイバ製造方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２次元表面上で細胞を培養する方法がよく知られている。この代わりに、以下の特許文献１，２は、アルギン酸ポリマー製の中空ハイドロゲルファイバにおいて細胞を培養及び製造するためのシステムを開示する。このシステムでは、アルギン酸ハイドロゲルファイバの中空空間に細胞を含む細胞溶液を浮遊させ、次いで細胞の入った中空ファイバを細胞培養培地に浮遊させる。これにより、中空ファイバ内で細胞が培養される。特許文献１では、多種多様な細胞が大規模なレベルで培養できると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−５３４９３６号
【特許文献２】国際公開第２０１１／０４６１０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本出願の発明者は、特許文献１に記載されたようにファイバ内で細胞が培養される場合、細胞とファイバの作製条件に応じて、細胞の培養前又は培養中にファイバから細胞が漏れ出ることがあるという課題を見出した。製造した細胞の用途によっては、細胞がファイバから漏れでる量を低減し、細胞をなるべくファイバ内に閉じ込めた状態を維持することが好ましい。
【０００５】
したがって、ファイバからの細胞の漏れを抑制することができる細胞ファイバ製造システムや細胞ファイバ製造方法が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、細胞ファイバ製造システムは、細胞を含む第１流体を流す第１流路と、ハイドロゲル調製用の第２流体を、前記第１流路における前記第１流体のまわりに合流させる第２流路と、少なくとも前記第１流体と前記第２流体を一緒に吐出する射出口と、を有する。細胞ファイバ製造システムは、細胞ファイバの製造開始段階において、前記第２流体が、少なくとも前記第１流路と前記第２流路との合流点に達した後に、前記第１流体が送液されるよう構成されている。
【０００７】
別の一態様によれば、細胞ファイバ製造方法は、細胞を含む第１流体を流す第１流路と、ハイドロゲル調製用の第２流体を、前記第１流体のまわりで前記第１流体の流れに沿って流すよう構成された第２流路と、少なくとも前記第１流体と前記第２流体を一緒に吐出する射出口と、を有するノズルを用いた細胞ファイバ製造方法に関する。この細胞ファイバ製造方法は、細胞ファイバの製造開始段階において前記第２流体を送液するステップと、前記第２流体が少なくとも前記第１流路と前記第２流路との合流点に達した後に、前記第１流体を送液するステップと、を有する。
【０００８】
別の一態様によれば、プログラムは、上記の細胞ファイバ製造方法をコンピュータに実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
上記態様によれば、ファイバからの細胞の漏れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における細胞ファイバ製造システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】第１実施形態における細胞ファイバ製造方法のフローチャートを示す図である。
【図３】第１実施形態における第１流体、第２流体、第３流体及び洗浄液の送液量の時間変化を示すグラフである
【図４】一実施形態における細胞ファイバの顕微鏡写真による像を示す図である。
【図５】第２実施形態における細胞ファイバ製造方法のフローチャートを示す図である。
【図６】第２実施形態における第１流体、第２流体及び洗浄液の送液量の時間変化を示すグラフである
【図７】第３実施形態における細胞ファイバ製造システムの全体構成を示す模式図である。
【図８】第３実施形態における細胞ファイバ製造方法のフローチャートを示す図である。
【図９】第３実施形態における第１流体、第２流体及び洗浄液の送液量の時間変化を示すグラフである
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、実施形態について説明する。以下の図面において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００１２】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態における細胞ファイバ製造システムの全体構成を示す模式図である。細胞ファイバ製造システム１００は、第１貯留部１０２と、第２貯留部１０４と、第３貯留部１０６と、ノズル２００と、リザーバ３００と、を有していてよい。
【００１３】
第１貯留部１０２は、細胞を含む第１流体を貯留する。第１流体は、例えば細胞を含むゲル又は液体（懸濁液）であってよい。これらのゲル又は液体の種類は、特に限定されない。これらのゲル又は液体は、例えば、キトサンゲル、コラーゲンゲル、ゼラチン、ペプチドゲル、フィブリンゲル、ラミニンゲル、ナノセルロース、プルラン、デキストラン、培地、又はアルギン酸、あるいはそれらの混合物などであってよい。
【００１４】
第１流体に含まれる細胞の種類は、特に限定されない。そのような細胞は、例えば、分化万能性を有するＥＳ細胞やｉＰＳ細胞、分化多能性を有する各種の幹細胞（造血幹細胞、神経幹細胞、間葉系幹細胞など）、分化単一性を有する幹細胞（肝幹細胞、生殖幹細胞など）などであってよい。これらの代わりに、第１流体に含まれる細胞は、分化した各種の細胞、例えば骨格筋細胞や心筋細胞などの筋細胞、大脳皮質細胞などの神経細胞、線維芽細胞、上皮細胞、肝細胞、膵β細胞、皮膚細胞などであってもよい。さらに、第１流体に含まれる「細胞」は、単一の細胞に限定されず、複数の細胞からなる細胞組織の他に、細菌のような微生物をも含むことに留意されたい。
【００１５】
第１流体は、細胞の培養、細胞の維持や増殖、又は細胞の機能発現などに適した各種の成長因子、例えば上皮成長因子（ＥＧＦ）、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）、トランスフォーミング成長因子（ＴＧＦ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ）、線維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）、神経成長因子（ＮＧＦ）などを含んでいてもよい。
【００１６】
第２貯留部１０４は、ハイドロゲル調製用の第２流体（ハイドロゲルの元となる溶液）を貯留する。第２流体は、アルギン酸塩又はアガロースであることが好ましい。より具体的には、第２流体は、例えば、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウム、及びこれらの組み合わせであってよい。また、アルギン酸は、天然抽出物であってもよく、化学修飾されたものであってもよい。化学修飾されたアルギン酸としては、例えばメタクリレート修飾アルギン酸等がある。また、第２流体は、前述したアルギン酸塩と、寒天（Agar）、アガロース（Agarose）、ポリエチレングリコール（PEG）、ポリ乳酸（PLA）又はナノセルロース等と、の混合系であってもよい。
【００１７】
第３貯留部１０６は、第２流体と接触することで第２流体をゲル化する第３流体を貯留する。前述した第２流体が前述したアルギン酸ポリマー材料である場合、第３流体は、多価の陽イオンを含む溶液であってよい。そのような溶液として、例えば塩化カルシウム又は塩化バリウムのようなカルシウムイオン又はバリウムイオンを含む溶液が挙げられる。
【００１８】
ノズル２００は、第１インレット２１０と、第２インレット２２０と、第３インレット２３０と、射出口２４０と、を有していてよい。第１インレット２１０は、第１流体用の流入口であり、第１貯留部１０２と流体的に連通している。第２インレット２２０は、第２流体用の流入口であり、第２貯留部１０４と流体的に連通している。第３インレット２３０は、第３流体用の流入口であり、第３貯留部１０６と流体的に連通している。
【００１９】
本明細書では、第１インレット２１０又は第１貯留部１０２から、射出口２４０に至る流路を「第１流路」と称する。すなわち、第１流路２１２は、細胞を含む第１流体が通る流路によって規定されていてよい。
【００２０】
本明細書では、第２インレット２２０又は第２貯留部１０４から、第１流路２１２との合流点に至る流路を「第２流路」と称する。すなわち、第２流体は、第２流路２２２を通って第１流路２１２に合流し、それから射出口２４０に至る。ここで、第１流路２１２と第２流路２２２の合流点は、ノズル２００内に位置することが好ましい。
【００２１】
第２流路２２２は、ハイドロゲル調製用の第２流体を、第１流路２１２における第１流体のまわりに合流させるよう構成されている。これにより、第２流体は、第１流体の流れのまわりで第１流体の流れの方向に沿って流れる。すなわち、第２流体は、第１流体の流れに直交する断面において、第１流体を取り囲む。より具体的には、第１流体と第２流体は、層流を形成するように流れることが好ましい。
【００２２】
本明細書では、第３インレット２３０又は第３貯留部１０６から、第１流路２１２との合流点に至る流路を「第３流路」と称する。すなわち、第３流体は、第３流路２３２を通って第１流路２１２と合流し、それから射出口２４０に至る。第３流路２３２は、第１流路２１２と第２流路２２２の合流点よりも下流側で、第３流体を、第１流路２１２に合流させる。ここで、第１流路２１２と第３流路２３２の合流点は、ノズル２００内に位置することが好ましい。
【００２３】
第３流体は、第１流路２１２と第３流路２３２の合流点より下流側で、第１流体のまわりを取り囲む第２流体のまわりで、第２流体の流れに沿って流れる。第３流体は、第１流体と第２流体とともに層流を形成することが好ましい。第２流体は、第３流体と接触することにより、ゲル化する。したがって、射出口２４０から射出された第２流体は、部分的に又は完全にゲル化した状態になる。
【００２４】
第１流路２１２、第２流路２２２及び第３流路２３２の流路径のようなサイズは、製造する細胞ファイバの各部分のサイズに応じて適宜設計することができる。
【００２５】
第１流路２１２は、少なくとも第１流路２１２と第２流路２２２の合流点よりも下流側では、おおむね重力に沿った方向に沿って延びていることが好ましい。これにより、第１流体の流れの方向に直交する方向に重力がかかり難いため、第１流体のまわりを流れる第２流体が、第１流体の流れの方向に直交する断面において第１流体のまわりを均等な厚みで覆い易くなる。
【００２６】
ノズル２００は、細胞ファイバ製造装置１００に対して交換可能に構成されていることが好ましい。これにより、ノズル２００内の流路に目詰まりが生じた場合、ノズル２００を交換することによって目詰まりを解消することができる。特に、ノズル２００の部分は、細い流路を含むため、装置の他の部分よりも目詰まりの可能性が高い。したがって、ノズル２００を交換可能に構成することで、細胞ファイバ製造装置１００を長期にわたって使用することができるようになる。
【００２７】
細胞ファイバ製造システム１００は、第１流体を射出口２４０に向けて送液する第１ポンプ１１２と、第２流体を射出口２４０に向けて送液する第２ポンプ１１４と、第３流体を射出口２４０に向けて送液する第３ポンプ１１６と、を有していてよい。第１ポンプ１１２、第２ポンプ１１４及び第３ポンプ１１６は、それぞれ第１流体、第２流体及び第３流体の流量や流速を調整可能に構成されていてよい。
【００２８】
第１ポンプ１１２、第２ポンプ１１４及び第３ポンプ１１６における流量の設定は、ユーザにより調整可能に構成されていてもよく、予め設定されたプログラムにより自動調整されていてもよい。この場合、細胞ファイバ製造システム１００は、各種ポンプ１１２，１１４，１１６，１３２を制御する制御部を有していてよい。
【００２９】
細胞ファイバ製造システム１００は、第１流体の送液状態を検知する第１センサ１２２と、第２流体の送液状態を検知する第２センサ１２４と、第３流体の送液状態を検知する第３センサ１２６と、を有していてよい。第１センサ１２２、第２センサ１２４及び第３センサ１２６は、それぞれ第１流体、第２流体及び第３流体が詰まることなく流れているかどうかを検知する。
【００３０】
細胞ファイバ製造システム１００は、各種の情報をユーザに報知する報知部を有していてもよい。報知部は、例えばディスプレイ、発光部又はブザーなどであってよい。例えば、第１センサ１２２、第２センサ１２４及び／又は第３センサ１２６により流路中に目詰まりのような異常が発見された場合、報知部は、ユーザに対して報知を行う。そのような報知は、ディスプレイに表示される警告、異常を知らせる発光又は音などであってよい。
【００３１】
細胞ファイバ製造システム１００は、射出口２４０から射出される物を受け入れるリザーバ３００と、リザーバ３００を搭載するステージ４００と、を有していてよい。細胞ファイバの製造時に、リザーバ３００は、細胞ファイバの受け入れに適した溶液を収容していることが好ましい。そのような溶液は、例えば生理食塩水であってよい。
【００３２】
細胞ファイバ製造システム１００は、リザーバ３００と射出口２４０との間の距離を変動させる調整機構４１０を有することが好ましい。本実施形態では、ステージ４００が昇降可能に構成されている。この代わりに、ノズル２００が昇降可能に構成されていてよい。
【００３３】
調整機構４１０により、細胞ファイバの製造時に、射出口２４０とリザーバ３００内の液面との位置関係を自在に変更することができる。ここで、細胞ファイバの製造時に、射出口２４０は、リザーバ３００内の液面よりも下、すなわちリザーバ３００内の液中に位置することが好ましい。これにより、射出口２４０から射出される細胞ファイバが液中に直接受け入れられるため、細胞ファイバの損傷を抑制することができる。
【００３４】
細胞ファイバ製造システム１００は、射出口２４０がリザーバ３００内の液体内に位置したことを推定又は検出可能な検出部を有していてよい。これにより、調整機構４１０は、射出口２４０がリザーバ３００内の液体内に位置するように自動でリザーバと射出口との間の距離を変動させることができる。このような検出部は、例えば、細胞ファイバ製造システムに備えられた撮像装置（例えばカメラ）であってよい。撮像装置により、リザーバ内の液面とノズルの射出口２４０との接触を検知することができる。
【００３５】
細胞ファイバ製造システム１００は、第１流路２１２、第２流路２２２及び第３流路２３２のうちの少なくとも一部を洗浄する洗浄機構を有していてよい。本実施形態では、細胞ファイバ製造システム１００は、洗浄液を貯留する洗浄容器１３０と、洗浄容器１３０から洗浄液を送液可能な洗浄用ポンプ１３２と、を有していてよい。洗浄液は、生理食塩水であることが好ましい。
【００３６】
洗浄容器１３０は、第１流路２１２、第２流路２２２及び第３流路２３２のうちの少なくとも一か所に洗浄流路１３４を介して流体的に連通していることが好ましい。すなわち、洗浄流路１３４は、第１流路２１２、第２流路２２２及び第３流路２３２のうちの少なくとも一か所に洗浄液を流入させることができる。これにより、洗浄流路を介して第１流路と第２流路の少なくとも一部を洗浄することができる。
【００３７】
洗浄用ポンプ１３２は、洗浄流路１３４から射出口２４０まで洗浄液を送液するよう構成されていてよい。これにより、洗浄流路１３４から、第１流路２１２、第２流路２２２及び／又は第３流路２３２を経て、射出口２４０まで洗浄液を流すことができる。したがって、流路２１２，２２２，２３２内の目詰まりを抑制することができる。また、細胞ファイバ製造システム１００を分解することなく流路２１２，２２２，２３２の洗浄ができるというメリットも生じる。
【００３８】
洗浄流路１３４は、第１流路２１２、第２流路２２２及び第３流路２３２のうち、目詰まりを起こし易い部分に洗浄液を流すことができる位置に連通していることが好ましい。図１に示す態様では、洗浄流路１３４は、第３流路２３２に洗浄液を流入させるよう構成されている。すなわち、洗浄液は、洗浄容器１３０から、洗浄流路１３４と第３流路２３２を経て射出口２４０に達する。
【００３９】
この場合は、洗浄液は、洗浄流路１３４を介して、第３流路２３２の少なくとも一部、特に第１流路２１２と第３流路２３２の合流点付近を効果的に洗浄することができる。第３流路２３２は、第２流体をゲル化させる第３流体用の流路である。第２流体が意図せず第３流路２３２に流入すると、第２流体が第３流路２３２内でゲル化してしまう。そのため、特に第１流路２１２と第３流路２３２の合流点付近は、目詰まりが生じやすい。本態様では、洗浄流路１３４が第３流路２３２に連通していることで、洗浄液により、特に第１流路２１２と第３流路２３２の合流点付近の目詰まり抑制又は解消することができる。
【００４０】
図１に示す態様では、洗浄容器１３０と連通する洗浄流路１３４は、第３流路２３２に連通している。この代わりに、洗浄容器１３０と連通する洗浄流路１３４は、第１流路２１２及び／又は第２流路２２２に連通していてもよい。洗浄流路１３４は、流路の目詰まりが生じやすいところに洗浄液を流すことができるよう構成されていればよい。また、洗浄容器１３０と連通する洗浄流路１３４は、第１流路２１２、第２流路２２２及び第３流路２３２のうちの一か所だけでなく、複数か所連通していてもよい。
【００４１】
弁１５０が、洗浄流路１３４に設けられていることが好ましい。弁１５０は、例えば開閉弁又は一方向弁であってよい。これにより、洗浄流路１３４は、少なくとも洗浄液を送液しない間、弁１５０によって閉じられる。したがって、第１流体、第２流体及び／又は第３流体が洗浄流路１３４へ逆流することを防止することができる。特に図１に示す態様では、第３流体が、洗浄液の非送液中に、洗浄流路１３４へ逆流することを防止することができる。
【００４２】
図１に示すように、弁１７０が、第３流路２３２に設けられていてもよい。弁１７０は、例えば開閉弁又は一方向弁であってよい。これにより、第３流体が第３ポンプ１１６の停止後にも、流路２３２、流路２１２に流出するのを防ぎ、第３流路２３２の、第１流路２１２と第３流路２３２の合流点付近で、第２流体のゲル化による目詰まりを抑制することができる。弁１７０は、前述した洗浄機構の代わり、又は前述した洗浄機構とともに用いられてよい。もっとも、弁１７０は、必須の構成ではなく、不要であれば設けられていなくてもよい。
【００４３】
［細胞ファイバ製造方法］
図２は、第１実施形態における細胞ファイバ製造方法のフローチャートを示す図である。図３は、細胞ファイバ製造開始から製造終了までの期間において、第１流体、第２流体、第３流体及び洗浄液の送液量の時間変化を示すグラフである。ここで、図３の縦軸は、送液量の相対的な値を示すものであることに留意されたい。第１実施形態における細胞ファイバ製造方法は、前述した細胞ファイバ製造システム１００を用いて実現することができる。
【００４４】
まず、細胞ファイバ製造システム１００のステージ４００上に、例えば生理食塩水のような液体を貯留したリザーバ３００を置き、ノズル２００の射出口２４０とリザーバ３００との間の距離を調節する（ステップＳ１１）。ここで、ノズル２００の射出口２４０が、リザーバ３００の液中に浸かるように、ステージ４００の高さが調整される。
【００４５】
ここで、細胞ファイバ製造システム１００は、射出口２４０がリザーバ３００内の液体内に位置したことを自動で推定又は検出し、調整機構４１０により自動でリザーバ３００と射出口２４０との間の距離を変動させることが好ましい。もっとも、リザーバ３００と射出口２４０との間の距離の設定は、ユーザが手動で実施してもよい。
【００４６】
次に、細胞ファイバの製造開始段階において、ハイドロゲル調製用の第２流体と洗浄液を射出口２４０に向けて送液する（ステップＳ１２）。第２流体の送液は、第２ポンプ１１４により実施できる。洗浄液の送液は、洗浄用ポンプ１３２により実施できる。この際、後述するように、第１流体と洗浄液で層流を形成させることが好ましい。
【００４７】
洗浄液の送液は、ハイドロゲル調製用の第２流体の送液よりも前に実施してもよく、ハイドロゲル調製用の第２流体の送液と同時期に実施してもよい。第２流体の送液と洗浄液の送液を同時期に実施すれば、細胞ファイバの製造開始段階（準備段階）の期間を削減することができる。
【００４８】
次に、第２流体が、少なくとも第１流路と第２流路との合流点に達した後、好ましくは射出口２４０に達した後に、洗浄液の送液を停止するとともに、第３流体の送液を開始する（ステップＳ１３）。第３流体の送液は、第３ポンプ１１６により実施できる。なお、洗浄液の送液の停止と第３流体の送液の開始のタイミングは、どちらが先であっても構わない。
【００４９】
ただし、洗浄液の送液の停止は、第３流体の送液の開始と同時期に行われることが好ましい。これにより、洗浄液の送液の停止及び第３流体の送液の開始のプロセスに要する期間が削減される。
【００５０】
より好ましくは、洗浄液の送液量を徐々に低下させつつ、第３流体の送液量を徐々に増加させる。これにより、洗浄液の送液の停止及び第３流体の送液の開始のプロセスにおいて、第２流体が第３流路２３２内に入ることを抑制することができる。さらに、この場合、第２流体と洗浄液で層流を形成しておき、それから洗浄液の送液量を徐々に低下させつつ、第３流体の送液量を徐々に増加させることがより好ましい。これにより、層流が形成された状態を維持したまま、洗浄液の流れを第３流体の流れに置き換えることができる。したがって、第３流体を流し始める過程で第２流体と第３流体が乱流により交じり合う可能性が低くなり、ゲル化した第２流体によりノズル２００内の流路が詰まる虞をより低減することができる。
【００５１】
ステップＳ１３において、第２流体が、少なくとも第３流路２３２と第１流路２１２の合流点に達した後、特に射出口２４０に達した後に、第３流体が送液されるよう構成されることが好ましい。
【００５２】
次に、細胞ファイバの製造開始段階で、第２流体と第３流体の両方が、少なくとも第３流路２３２と第１流路２１２の合流点に達した後、好ましくは射出口２４０に達した後に、第１流体の送液が開始される（ステップＳ１４）。第１流体の送液は、第１ポンプ１１２により実施できる。
【００５３】
これにより、第２流体と第３流体が合流した後に、第１流体が送液されることになる。すなわち、第２流体が第３流体により部分的又は完全にゲル化した後に、細胞を含む第１流体が、第２流体及び第３流体に合流し始める。つまり、細胞を含む第１流体は、細胞ファイバの先端部分が部分的に又は完全にゲル化された後に、送液される。これにより、細胞がファイバの先端から漏れ出ることをより抑制することができる。特に、細胞ファイバ内で細胞が培養された場合であっても、細胞が、細胞ファイバの先端から漏れ出ることを抑制することができる。
【００５４】
次に、第１流体、第２流体及び第３流体の送液を、所定の期間維持する（ステップＳ１５）。この期間、第１流体、第２流体及び第３流体の合流により生成された物が、射出口２４０から射出される。具体的には、射出される物は、第２流体と第３流体の合流により生成されたおおむね管状のハイドロゲルと、当該ハイドロゲル内に充填された細胞を含む第１流体と、を含む細胞ファイバである。ステップＳ１５における送液期間の長さに応じて、細胞ファイバの長さを調整することができる。
【００５５】
細胞ファイバの製造停止段階において、まず、第１流体の送液を停止する（ステップＳ１６）。第１流体の送液を停止した後も、所定の期間、第２流体及び第３流体の送液を継続することが好ましい。これにより、細胞ファイバの後端部分は（ゲル化された）第２流体で十分に閉じられることになる。これにより、細胞ファイバ内の細胞が、ファイバの後端から漏れ出ることを抑制することができる。
【００５６】
次に、細胞ファイバの製造停止段階において、第３流体の送液を停止するとともに、洗浄液の送液を開始する（ステップＳ１７）。洗浄液の送液の停止は、第３流体の送液の開始と同時期に行われることが好ましい。これにより、ノズル２００内を流れる流体が、徐々に、第３流体から洗浄液に置き換えられる。その結果、ノズル２００内の第３流体は、洗浄液によって射出口２４０から押し出される。これにより、第２流体が、第３流体と接触しなくなり、第２流体のゲル化が抑制されて停止段階における目詰まりの発生を抑制することができる。
【００５７】
次に、細胞ファイバの製造停止段階において、第２流体の送液と洗浄液の送液を停止する（ステップＳ１８）。洗浄液の送液の停止は、第２流体の送液の停止前であってもよく、第２流体の送液の停止後であってもよい。また、洗浄液の送液の停止は、第２流体の送液の停止と同時であってもよい。
【００５８】
好ましくは、洗浄液の送液の停止は、第２流体の送液の停止と同時又はそれ以降である。これにより、第２流体が、第３流路２３２へ逆流することを抑制することができる。
【００５９】
前述した方法では、細胞ファイバの製造停止段階で、第３流体の送液が停止された後に第２流体の送液が停止される。この場合、第２流体をゲル化させる第３流体を停止した後にも第２流体が流れる期間が存在する。したがって、第２流体が、第３流体の残留物を射出口２４０から押し出す期間が存在する。そのため、細胞ファイバの製造停止後に、ゲル化した第２流体がノズル２００内に留まって目詰まりを起こすことを抑制することができる。
【００６０】
前述のステップＳ１１〜Ｓ１８の後に、リザーバ３００内に生成された細胞ファイバは、培養液中に入れ替えられてもよい。この場合、細胞ファイバ内に細胞が閉じ込められているため、細胞を培養液中に容易に移し替えることができる。また、リザーバ３００内の廃液に細胞がほとんど混入しないため、廃液の処理も容易になる。
【００６１】
細胞ファイバ内の細胞は、培養液中に移し替えられた状態で所定の期間、培養されてもよい。ファイバの延在方向の両端がハイドロゲルで閉じられているため、細胞が増えた場合であっても、細胞は、細胞ファイバ内に閉じ込められた状態を維持する。
【００６２】
前述の細胞ファイバの製造開始段階又は停止段階において、洗浄液、第２流体及び／又は第３流体が、流路中の任意の位置又は射出口２４０に達したかどうかは、人の目又は細胞ファイバ製造システムにより人為的又は自動的に判断することができる。例えば、細胞ファイバ製造システムにカメラを搭載し、洗浄液、第２流体及び／又は第３流体が射出口２４０から射出されたかどうかをカメラで検知することで、細胞ファイバ製造システムは自動的に判断することができる。この代わりに、細胞ファイバ製造システムは、前述した第１センサ１２２、第２センサ１２４と、第３センサ１２６を用いて、洗浄液、第２流体及び／又は第３流体が、流路中の任意の位置又は射出口２４０に達したかどうかを判断してもよい。この場合、細胞ファイバ製造システムは、センサ１２２，１２４，１２６と、流路中の任意の位置又は射出口２４０との間の距離と、各種の流体の流速と、に基づいて、各種の流体がセンサ１２２，１２４，１２６から流路中の任意の位置又は射出口２４０に到達するまでの時間を推定すればよい。これにより、細胞ファイバ製造システムは、第１センサ１２２、第２センサ１２４と、第３センサ１２６を用いて、洗浄液、第２流体及び／又は第３流体が、流路中の任意の位置又は射出口２４０に達したかどうかを自動的に判断することができる。
【００６３】
図４は、一実施形態における細胞ファイバの顕微鏡写真による像を示す図である。図４は、前述した装置及び方法により製造した細胞ファイバの顕微鏡写真である。図４は、細胞ファイバ内で長期間細胞が培養された後の状態を示している。
【００６４】
この細胞ファイバは、ファイバに沿って並んだ複数の細胞８００と、ファイバの延在方向に交差する断面において細胞の周りを覆うハイドロゲル８１０と、を含む。ハイドロゲル８１０は、細胞を閉じ込めるよう、ファイバの延在方向の両端８２０で閉じられている。このハイドロゲル８１０は、前述した第３流体によりゲル化された第２流体により構成されている。図４に示す例では、第２流体としてアルギン酸ナトリウムが使用され、第３流体として塩化カルシウムが使用された。また、図４に示す例では、第１流体内の細胞は、ｉＰＳ細胞由来の心筋細胞である。
【００６５】
細胞ファイバの外径は、特に限定されないが、例えば１μｍ〜５ｍｍ程度の範囲であってよい。細胞ファイバの長さは、特に限定されない。細胞ファイバの長さは、例えば、２０ｍｍ〜１００ｃｍ程度であってよい。細胞ファイバを構成するハイドロゲル（外殻）の内径は特に限定されないが、例えば１００ｎｍ〜１０００μｍ程度の範囲であってよい。さらに、細胞ファイバの延在方向における両端において、細胞を含まないゲル部分の領域の長さは、例えば細胞ファイバの外形の１０倍以上であることが好ましい。例えば、細胞ファイバの延在方向における両端において、細胞を含まないゲル部分の領域の長さは、１ｍｍ、好ましくは５ｍｍ、さらに好ましくは２０ｍｍより大きければよい。これにより、ファイバ内の細胞が、ファイバの端部から漏れることを抑制することができる。
【００６６】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態における細胞ファイバ製造方法のフローチャートを示す図である。図６は、細胞ファイバ製造開始から製造終了までの期間において、第１流体、第２流体、第３流体及び洗浄液の送液量の時間変化を示すグラフである。ここで、図６の縦軸は、送液量の相対的な値を示すものであることに留意されたい。第２実施形態における細胞ファイバ製造方法は、例えば、第１実施形態で説明した細胞ファイバ製造システム１００を用いて実現することができる（図１も参照）。
【００６７】
まず、細胞ファイバ製造システム１００のステージ４００上に、例えば生理食塩水のような液体を貯留したリザーバ３００を置き、ノズル２００の射出口２４０とリザーバ３００との間の距離を調節する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１は、第１実施形態におけるステップＳ１１と同様である。
【００６８】
次に、細胞ファイバの製造開始段階において、必要に応じて、洗浄液を射出口２４０に向けて送液する（ステップＳ３２）。洗浄液の送液は、洗浄用ポンプ１３２により実施できる。
【００６９】
第１流体、第２流体又は第３流体の送液前に洗浄液を流すことで、流路中に残留しているものを押し出すことができる。特に、ノズル２００内の流路中に第２流体が残留している状態で第３流体が流入すると、第２流体がゲル化し、目詰まりを起こすことがある。最初に洗浄液を送液することで、このような目詰まりの可能性を低減することができる。
【００７０】
次に、洗浄液の送液を停止し、第２流体をゲル化するための第３流体の送液を射出口２４０に向けて送液する（ステップＳ３３）。第３流体の送液は、第３ポンプ１１６により実施できる。
【００７１】
次に、ハイドロゲル調製用の第２流体を射出口２４０に向けて送液する（ステップＳ３４）。第２流体の送液は、第２ポンプ１１４により実施できる。第２流体の送液は、第３流体が、少なくとも第３流路２３２と第２流路２２２の合流点に達した後、好ましくは射出口２４０に達した後に、開始される。より好ましくは、第２流体の送液は、第３流体の流れが安定した後に開始される。ステップＳ３４において、第２流体と第３流体で層流が形成されることが好ましい。
【００７２】
次に、細胞ファイバの製造開始段階で、第２流体と第３流体の両方が、少なくとも第３流路２３２と第１流路２１２の合流点に達した後、好ましくは射出口２４０に達した後に、第１流体の送液が開始される（ステップＳ３５）。第１流体の送液は、第１ポンプ１１２により実施できる。
【００７３】
これにより、第２流体と第３流体が合流した後に、第１流体が送液されることになる。すなわち、第２流体が第３流体により部分的又は完全にゲル化した後に、細胞を含む第１流体が、第２流体及び第３流体に合流し始める。
【００７４】
次に、第１流体、第２流体及び第３流体の送液を、所定の期間維持する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６は、第１実施形態におけるステップＳ１５と同様である。
【００７５】
次に、細胞ファイバの製造停止段階において、まず、第１流体の送液を停止する（ステップＳ３７）。第１流体の送液を停止した後も、所定の期間、第２流体及び第３流体の送液を継続することが好ましい。これにより、細胞ファイバの後端部分は（ゲル化された）第２流体で十分に閉じられることになる。これにより、細胞ファイバ内の細胞が、ファイバの後端から漏れ出ることを抑制することができる。
【００７６】
次に、細胞ファイバの製造停止段階において、第２流体の送液を停止する（ステップＳ３８）。次に、第３流体の送液を停止する（ステップＳ３９）。この代わりに、第３流体の送液を停止してから、第２流体の送液を停止してもよい。
【００７７】
次に、洗浄液を射出口２４０に向かって送液する（ステップＳ４０）。第２流体と第３流体の送液の停止後に、洗浄液を送液することで、ノズル２００内の流路に残留物が残存することを抑制することができる。
【００７８】
第２実施形態では、製造開始段階において、第３流体の送液を開始してから、第２流体の送液を開始している。この代わりに、製造開始段階において、第２流体と第３流体は、実質的に同じタイミングで送液を開始してもよい。
【００７９】
［第３実施形態］
図７は、第３実施形態における細胞ファイバ製造システムの全体構成を示す模式図である。図７において、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号が付されている。また、第１実施形態と同様の構成については、その説明を省略することがある。
【００８０】
細胞ファイバ製造システム１００は、第１貯留部１０２と、第２貯留部１０４と、ノズル２００と、リザーバ３００と、を有していてよい。第１貯留部１０２に貯留される第１流体は、第１実施形態と同様である。第２貯留部１０４に貯留される第２流体は、第１実施形態と同様である。
【００８１】
第３実施形態では、細胞ファイバ製造システム１００は、第３貯留部１０６や第３流路２３２を含んでいない。第２流体をゲル化する第３流体は、細胞ファイバの製造段階で、リザーバ３００内に入れられている。なお、第３流体の材料は、第１実施形態と同様であってよい。
【００８２】
第３実施形態では、射出口２４０は、第１流体と第２流体を一緒にリザーバ３００内の第３流体内へ射出する。これにより、第２流体は、リザーバ３００内で第３流体と接触し、ゲル化される。
【００８３】
細胞ファイバ製造システム１００は、第１流路２１２及び第２流路２２２のうちの少なくとも一部を洗浄する洗浄機構を有していてよい。第３実施形態では、洗浄流路１３４は、第２流路２２２に連通し、第２流路２２２に洗浄液を流入させるよう構成されている。この代わりに、洗浄流路１３４は、第１流路２１２に連通し、第１流路２１２に洗浄液を流入させるよう構成されていてもよい。
【００８４】
［細胞ファイバ製造方法］
図８は、第３実施形態における細胞ファイバ製造方法のフローチャートを示す図である。図９は、細胞ファイバ製造開始から製造終了までの期間において、第１流体、第２流体及び洗浄液の送液量の時間変化を示すグラフである。ここで、図９の縦軸は、送液量の相対的な値を示すものであることに留意されたい。第３実施形態における細胞ファイバ製造方法は、図７に示す細胞ファイバ製造システム１００を用いて実現することができる。
【００８５】
まず、細胞ファイバ製造システム１００のステージ４００上に、例えば生理食塩水のような液体を貯留したリザーバ３００を置き、ノズル２００の射出口２４０とリザーバ３００との間の距離を調節する（ステップＳ２１）。ここで、ノズル２００の射出口２４０が、リザーバ３００内の第３流体中に浸かるように、ステージ４００の高さが調整される。
【００８６】
ここで、細胞ファイバ製造システム１００は、射出口２４０がリザーバ３００内の第３流体内に位置したことを自動で推定又は検出し、調整機構４１０により自動でリザーバ３００と射出口２４０との間の距離を変動させることが好ましい。もっとも、リザーバ３００と射出口２４０との間の距離の設定は、ユーザが手動で実施してもよい。
【００８７】
次に、細胞ファイバの製造開始段階において、洗浄液を射出口２４０に向けて送液する（ステップＳ２２）。次に、洗浄液の送液を停止するとともに、ハイドロゲル調製用の第２流体を射出口２４０に向けて送液する（ステップＳ２３）。
【００８８】
次に、第２流体が、少なくとも第１流路と第２流路との合流点に達した後、好ましくは射出口２４０に達した後に、第１流体の送液を開始する（ステップＳ２４）。この際、第１流体と第２流体で層流を形成させることが好ましい。細胞を含む第１流体が、第２流体よりも後に送液されるため、細胞ファイバの先端部分は（ゲル化された）第２流体で十分に閉じられることになる。これにより、細胞ファイバの製造中に細胞がファイバの先端から漏れ出ることを抑制することができる。
【００８９】
次に、第１流体及び第２流体の送液を、所定の期間維持する（ステップＳ２５）。この期間、第１流体及び第２流体の合流物が、射出口２４０から射出される。第２流体は、リザーバ３００内で第３流体と接触し、ゲル化される。これにより、おおむね管状のハイドロゲルと、当該ハイドロゲル内に充填された細胞を含む第１流体と、を含む細胞ファイバが製造される。ステップＳ２５における送液期間の長さに応じて、細胞ファイバの長さを調整することができる。
【００９０】
細胞ファイバの製造停止段階において、まず、第１流体の送液を停止する（ステップＳ２６）。第１流体の送液を停止した後も、所定の期間、第２流体の送液を継続することが好ましい。これにより、細胞ファイバの後端部分は（ゲル化された）第２流体で十分に閉じられることになる。したがって、細胞ファイバ内の細胞が、ファイバの後端から漏れ出ることを抑制することができる。
【００９１】
次に、細胞ファイバの製造停止段階において、第２流体の送液を停止するとともに、洗浄液の送液を開始する（ステップＳ２７）。これにより、細胞ファイバの製造停止段階において、ノズル２００内を洗浄液で洗浄することができる。
【００９２】
次に、細胞ファイバの製造停止段階において、洗浄液の送液を停止する（ステップＳ２８）。第１実施形態と同様に、前述のステップＳ２１〜Ｓ２８の後に、リザーバ３００内に生成された細胞ファイバは、培養液中に入れ替えられてもよい。
【００９３】
上述したように、実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００９４】
例えば、前述した第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態における細胞ファイバ製造方法は、開始段階又は停止段階で洗浄液を送液するステップを含む。しかしながら、洗浄液を送液するステップは、必須のステップではなく、必要に応じて実施すればよい。具体的には、洗浄液を送液するステップは、製造開始段階と停止段階の一方又は両方で実施されなくてもよい。製造開始段階と停止段階の一方又は両方で洗浄が実施されない場合であっても、上記の第１流体、第２流体及び／又は第３流体を流す順番は、前述したとおりに行えばよい。製造開始段階と停止段階で洗浄液を送液するステップが無い場合であっても、例えばメンテナンスのような適時のタイミングで洗浄を行えるよう、細胞ファイバ製造システムは、前述した洗浄流路１３４等を備えていることが好ましい。
【００９５】
また、各実施形態で説明した各種の構成は、可能な限り、組み合わせ及び／交換可能であることに留意されたい。例えば、細胞ファイバ製造方法において、第１実施形態で説明した製造開始段階のプロセスと、第２実施形態で説明した製造停止段階のプロセスを組み合わせてもよい。また、第２実施形態で説明した製造開始段階のプロセスと、第３実施形態で説明した製造停止段階のプロセスを組み合わせてもよい。
【００９６】
図２、図５及び図８に示すフローチャートは、人により手動又は半手動で行われてもよい。例えば、洗浄用ポンプ１３２、第１ポンプ１１２、第２ポンプ１１４及び第３ポンプ１１６の設定の切り替えは、人により手動で行われてもよい。この代わりに、洗浄用ポンプ１３２、第１ポンプ１１２、第２ポンプ１１４及び第３ポンプ１１６の設定条件の切り替えは、コンピュータ、例えば細胞ファイバ製造装置に搭載されたコンピュータが自動で行ってもよい。この場合、各種ポンプの設定条件、すなわち送液プロトコルは、プログラムにより予め決められていてよい。特に、細胞ファイバの製造開始段階、及び／又は細胞ファイバの製造停止段階における送液プロトコルは、予め決められたプログラムに従い実行されることが好ましい。
【００９７】
図２、図５及び図８に示すフローチャートを参照して説明した前述の細胞ファイバ製造方法をコンピュータに実行させるプログラムも本発明の範囲に含まれることに留意されたい。このようなコンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）に格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００９８】
前述した実施形態から少なくとも以下のような発明も説示されていることが理解できる。
【００９９】
一態様に係る細胞ファイバ製造システムは、細胞を含む第１流体を流す第１流路と、ハイドロゲル調製用の第２流体を、前記第１流路における前記第１流体のまわりに合流させる第２流路と、少なくとも前記第１流体と前記第２流体を一緒に吐出する射出口と、を有する。細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造開始段階において、前記第２流体が、少なくとも前記第１流路と前記第２流路との合流点に達した後に、前記第１流体が送液されるよう構成されている。好ましくは、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造開始段階において、前記第２流体が、前記射出口に達した後に、前記第１流体が送液されるよう構成されている。
【０１００】
細胞を含む第１流体が、第２流体よりも後に送液されるため、細胞ファイバの先端部分は（ゲル化された）第２流体で十分に閉じられることになる。これにより、細胞ファイバの製造中に細胞がファイバの先端から漏れ出ることを抑制することができる。なお、細胞ファイバから細胞が漏れた場合に、細胞がどこから漏れたかということを突き止めることは必ずしも容易ではない。本発明者は、条件によっては、細胞ファイバの先端部分又は後端部分から細胞が漏れ出るということを発見し、本発明に至ったことに留意されたい。
【０１０１】
別の態様に係る細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造停止段階で、前記第１流体の送液を停止した後に前記第２流体の送液を停止するよう構成されている。
【０１０２】
この態様では、細胞を含む第１流体の送液の停止後にも第２流体が送液されるため、細胞ファイバの後端部分は（ゲル化された）第２流体で十分に閉じられることになる。これにより、細胞ファイバの製造中に細胞がファイバの後端から漏れ出ることを抑制することができる。
【０１０３】
別の一態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、前記第２流体をゲル化させる第３流体を、前記第１流路と前記第２流路との合流点よりも下流側で、前記第１流路に合流させる第３流路を有する。
【０１０４】
この態様では、細胞を含む第１流体とハイドロゲル調製用の第２流体を射出口から射出する前に、第３流体で第２流体を部分的又は完全にゲル化させることができる。したがって、より安定した状態で、細胞ファイバを射出口から射出させることができるため、細胞ファイバの損傷を抑制することができる。また、第２流体をゲル化させる第３流体をノズル内で合流させる態様をとる場合、第３流体の流速を調整することにより、細胞ファイバの太さ等を調整することができるというメリットがある。
【０１０５】
別の一態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造開始段階で、前記第２流体と前記第３流体の両方が少なくとも前記第３流路と前記第１流路の合流点に達した後に、前記第１流体が送液されるよう構成されている。好ましくは、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造開始段階において、前記第２流体と前記第３流体の両方が前記射出口に達した後に、前記第１流体が送液されるよう構成されている。
【０１０６】
この態様では、第２流体と第３流体が合流した後に、第１流体が送液されることになる。すなわち、細胞を含む第１流体は、細胞ファイバの先端部分が部分的に又は完全にゲル化された後に、送液される。したがって、細胞ファイバの製造中に細胞がファイバの先端から漏れ出ることをより抑制することができる。
【０１０７】
別の一態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造開始段階で、前記第２流体が、前記第３流路と前記第１流路の合流点に達した後に、前記第３流体が送液されるよう構成されている。好ましくは、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造開始段階において、前記第２流体が前記射出口に達した後に、前記第３流体が送液されるよう構成されている。
【０１０８】
この態様では、第２流体の流れを安定させてから第３流体を流すことになるため、第２流体と第３流体とで層流を形成し易くなる。これにより、第２流体と第３流体が乱流により交じり合う可能性が低くなり、ゲル化した第２流体によりノズル２００内の流路が詰まる虞を低減することができる。
【０１０９】
別の一態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造停止段階で、前記第１流体の送液を停止した後に前記第２流体と前記第３流体の送液を停止するよう構成されている。
【０１１０】
この態様では、細胞を含む第１流体の送液が停止された段階でも、第２流体と第３流体が合流し射出されることになる。すなわち、細胞ファイバの先端部分が部分的に又は完全にゲル化され、当該後端部分がハイドロゲルにより閉じられる。したがって、細胞がファイバの後端から漏れ出ることをより抑制することができる。
【０１１１】
別の一態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造停止段階で、前記第３流体の送液を停止した後に前記第２流体の送液を停止するよう構成されている。
【０１１２】
この態様では、第２流体をゲル化させる第３流体を停止した後にも第２流体が流れる期間が存在する。したがって、第２流体が、第３流体の残留を射出口から押し出すことになる。そのため、細胞ファイバの製造停止後に、ゲル化した流体が流路内に留まって目詰まりを起こすことを抑制することができる。
【０１１３】
別の一態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、前記第１流路と前記第２流路のうちの少なくとも一か所に洗浄液を流入させる洗浄流路を有する。
【０１１４】
この態様では、洗浄流路を介して第１流路と第２流路の少なくとも一部を洗浄することができる。したがって、流路の目詰まりを抑制することができる。また、細胞ファイバ製造システムを分解することなく流路の洗浄ができるというメリットも生じる。
【０１１５】
別の一態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、前記第３流路に洗浄液を流入させる洗浄流路を有する。
【０１１６】
この態様では、洗浄流路を介して、第３流路の少なくとも一部を洗浄することができる。第３流路は、第２流体をゲル化させる第３流体用の流路である。第２流体が意図せず第３流路に流入すると、第２流体が第３流路内でゲル化してしまう。これにより、第３流路で目詰まりが生じることがある。洗浄流路が第３流路に連通していることで、洗浄液により、このような第３流路内の目詰まりを解消することができる。
【０１１７】
別の一態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、前記洗浄流路から前記射出口まで前記洗浄液を送液する送液用ポンプを有する。
【０１１８】
この態様では、送液用ポンプによって、洗浄流路から、第１流路、第２流路及び／又は第３流路を経て、射出口まで洗浄液を流すことができる。また、第３流体は、第２流体をゲル化させるものであるため、第３流体が通る流路では、目詰まりが発生しやすい。したがって、洗浄液は、第３流路と第１流路の合流点と、合流点よりも下流を通るよう構成されることがより好ましい。
【０１１９】
別の態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造開始段階で、少なくとも前記第１流体の送液の開始前に、前記洗浄液の送液を行うよう構成されている。
【０１２０】
この態様では、ノズル内の流路を洗浄した後に細胞ファイバの製造を開始できる。
【０１２１】
別の態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造停止段階で、少なくとも前記第１流体の送液の停止後に、前記洗浄液の送液を行うよう構成されている。
【０１２２】
この態様では、細胞ファイバの製造停止段階でノズル内の流路を洗浄することができるため、停止後に流路内に目詰まりが生じることを抑制できる。
【０１２３】
別の態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造開始段階で、少なくとも前記第３流体の送液の開始時又は開始前に、前記洗浄液の送液を行うよう構成されている。
【０１２４】
この態様では、ノズル内の流路を洗浄した後に第２流体をゲル化し始めることができる。すなわち、ハイドロゲルを生成する前に、ノズル内の流路を洗浄することができる。
【０１２５】
別の態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、細胞ファイバの製造停止段階で、少なくとも前記第３流体の送液の停止時又は停止後に、前記洗浄液の送液を行うよう構成されている。
【０１２６】
この態様では、製造停止段階において、洗浄液の送液により第２流体が第３流路に逆流することを抑制できる。また、第２流体が第３流路に混入して第３流路内でゲル化したとしても、洗浄液の送液により射出口から押し出すことができる。これにより、ノズル２００内の目詰まりをより抑制できる。
【０１２７】
別の態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、前記洗浄流路に設けられた弁を有する。弁は、例えば開閉弁又は一方向弁であってよい。
【０１２８】
この態様では、洗浄流路は、少なくとも洗浄液を送液しない間、弁によって閉じられるため、第１流体、第２流体及び／又は第３流体が洗浄流路へ逆流することを防止することができる。
【０１２９】
別の態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、前記第３流路に設けられた弁を有する。弁は、開閉弁又は一方向弁であってよい。
【０１３０】
この態様では、第２流体が、第３流路に逆流することを防止することができる。これにより、第３流路の、第１流路と第３流路の合流点付近で、第２流体のゲル化による目詰まりを抑制することができる。
【０１３１】
別の態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、前記射出口から射出される物を受け入れるリザーバと、前記リザーバと前記射出口との間の距離を変動させる調整機構と、を有する。
【０１３２】
この態様では、細胞ファイバの製造時に、射出口とリザーバ内の液面との位置関係を自在に変更することができる。
【０１３３】
別の態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、前記射出口が前記リザーバ内の液体内に位置したことを推定又は検出可能な検出部を有する。
【０１３４】
この態様では、細胞ファイバの製造前に、射出口がリザーバ内の液体内に位置していることを検知できる。これにより、調整機構は、射出口がリザーバ内の液体内に位置するように自動でリザーバと射出口との間の距離を変動させることができる。
【０１３５】
別の態様によれば、細胞ファイバ製造システム及び／又は方法は、前記第１流路と前記第２流路と前記第３流路と前記射出口を含むノズルを有し、前記ノズルは交換可能に構成されている。
【０１３６】
この態様では、ノズル２００内の流路に目詰まりが生じた場合、ノズルを交換することによって目詰まりを容易に解消することができる。したがって、ノズルを交換可能に構成することで、細胞ファイバ製造システムを長期にわたって使用することができるようになる。
【０１３７】
別の態様によれば、細胞ファイバ製造システム用のノズルは、細胞を含む第１流体を流す第１流路と、ハイドロゲル調製用の第２流体を、前記第１流路における前記第１流体のまわりに合流させる第２流路と、前記第２流体をゲル化させる第３流体を、前記第１流路と前記第２流路との合流点よりも下流側で、前記第１流路に合流させる第３流路と、少なくとも前記第１流体と前記第２流体と前記第３流体を一緒に吐出する射出口と、を有する。このノズルは、前記細胞ファイバ製造システムに対して交換可能に構成されている。
【０１３８】
別の態様によれば、細胞ファイバは、ファイバに沿って並んだ複数の細胞と、前記ファイバの延在方向に交差する断面において前記細胞の周りを覆うハイドロゲルと、を含む。前記ハイドロゲルは、前記細胞を閉じ込めるよう、前記ファイバの延在方向の両端で閉じられている。
【０１３９】
この態様では、細胞が、ファイバの前後の両端でハイドロゲルによって閉じられる。したがって、ファイバ内で細胞を培養したとしても、細胞ファイバの製造中に細胞がファイバの先端又は後端から漏れ出ることを抑制することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
１００  細胞製造システム
１０２  第１貯留部
１０４  第２貯留部
１０６  第３貯留部
１３０  洗浄容器
１３２  洗浄用ポンプ
１３４  洗浄流路
２００  ノズル
２１０  第１インレット
２１２  第１流路
２２０  第２インレット
２２２  第２流路
２３０  第３インレット
２３２  第３流路
２４０  射出口
３００  リザーバ
４００  ステージ
【要約】
【課題】ファイバからの細胞の漏れを抑制することができる細胞ファイバ製造システムを提供する。
【解決手段】細胞ファイバ製造システムは、細胞を含む第１流体を流す第１流路と、ハイドロゲル調製用の第２流体を、第１流路における第１流体のまわりに合流させる第２流路と、少なくとも第１流体と第２流体を一緒に吐出する射出口と、を有する。細胞ファイバ製造システムは、細胞ファイバの製造開始段階において、第２流体が、少なくとも第１流路と第２流路との合流点に達した後に、第１流体が送液されるよう構成されている。
【選択図】図１【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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