(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞を含有するゲル体を保持する保持面と、該保持面から互いに隙間をあけて突出する複数の軸部とを有する保持具を準備するステップと、
所定方向に間隔をあけて設けられ、それぞれが前記保持具を嵌合可能な一対の嵌合部と、前記嵌合部の一部を形成し前記所定方向で前記一対の嵌合部が対向する側で前記保持具に係合し該保持具の前記対向する側への力に応じて弾性変形する係合壁とを有する基材を準備するステップと、
少なくとも前記所定方向に前記間隔をあけて配置した一対の前記保持具のそれぞれに対して、前記軸部と当接させて前記保持面に前記細胞を含有する液体を載せるステップと、
前記保持面のぞれぞれに載せた前記液体をゲル化して第１ゲル体を対で形成するとともに、前記細胞を含有する前記液体をゲル化して前記所定方向に延び前記対をなす第１ゲル体同士を接続する所定形状の第２ゲル体を形成するステップと、
少なくとも前記第２ゲル体を培養して前記所定方向に延びる細胞組織を形成するステップと、
前記細胞組織が設けられた一対の前記保持具を前記基材の前記一対の嵌合部に嵌合させるステップと、
前記細胞組織の収縮に伴う力による前記係合壁の弾性変形に応じて前記細胞組織の収縮力を測定するステップと、
を含み、
前記軸部は、前記保持面から上側に突出し、
前記保持具は、前記所定方向の外側の側面が前記保持面よりも下側の位置で前記基材の前記嵌合部に嵌合している細胞組織の収縮力測定方法。
【請求項２】
前記所定方向に間隔をあけて設けられ、それぞれが前記保持具を嵌合可能な一対の第２嵌合部と、前記複数の第２嵌合部の間に、該第２嵌合部に嵌合する前記保持具の前記保持面と面一に設けられた支持面とを有する第２基材を準備するステップを含み、
前記第２ゲル体は、前記保持面に載せた前記細胞を含有する液体と一体的に前記支持面に載せた前記細胞を含有する液体をゲル化して形成される
請求項１記載の細胞組織の収縮力測定方法。
【請求項３】
前記第２ゲル体の断面形状に対応する断面形状の溝部を有する転写部材を準備するステップと、
前記支持面に前記溝部を対向させて前記転写部材を前記支持面を載置し、前記支持面上の液体を前記溝部の断面形状を転写してゲル化するステップと、
を含む請求項２記載の細胞組織の収縮力測定方法。
【請求項４】
前記基材を収容する反応空間を有する容器を準備するステップと、
所定の薬剤が添加された培地と、前記細胞組織が設けられた一対の前記保持具が前記一対の嵌合部に嵌合した前記基材とを前記反応空間に収容するステップと、を含む
請求項１から３のいずれか一項に記載の細胞組織の収縮力測定方法。
【請求項５】
細胞を含有するゲル体を保持する保持面と、該保持面から互いに隙間をあけて突出する複数の軸部とを有する一対の保持具と、
所定方向に間隔をあけて設けられ、それぞれが前記保持具を嵌合可能な一対の嵌合部と、前記嵌合部の一部を形成し前記所定方向で前記一対の嵌合部が対向する側で前記保持具に係合し、前記所定方向に弾性変形可能な係合壁とを有する基材と、
を備え、
前記一対の保持具は、前記軸部と当接して前記保持面に保持された第１ゲル体、及び前記第１ゲル体同士を接続する所定形状の第２ゲル体が培養されて形成された細胞組織を介して接続され、
前記係合壁は、前記細胞組織の収縮に伴う前記一対の保持具の互いに接近する方向への力に応じて弾性変形し、
前記軸部は、前記保持面から上側に突出し、
前記保持具は、前記所定方向の外側の側面が前記保持面よりも下側の位置で前記基材の前記嵌合部に嵌合している
細胞組織の収縮力測定装置。
【請求項６】
前記係合壁の変形量を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、培養された前記ゲル状の細胞組織の収縮力を算出する算出部と、
を備える請求項５記載の細胞組織の収縮力測定装置。
【請求項７】
前記検出部は、前記係合壁に設けられた歪ゲージを含む
請求項６記載の細胞組織の収縮力測定装置。
【請求項８】
所定の薬剤が添加された培地と、前記細胞組織が設けられた一対の前記保持具が前記一対の嵌合部に嵌合した前記基材とを収容する反応空間を有する容器を備える
請求項５から７のいずれか一項に記載の細胞組織の収縮力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞組織の収縮力測定方法および細胞組織の収縮力測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生体外で構築された骨格筋等の線維束状の細胞組織は、運動を行うための重要な器官として再生医療や創薬分野への応用が期待されているだけでなく、生体ロボットの柔軟な駆動素子であるバイオアクチュエータとして工学分野への応用可能性があると考えられている。これらの分野に人工的に構築された骨格筋を応用するには，収縮性を有し変位を伴う運動ができる細胞組織の構築が必要である。また、再生医療デバイスやバイオアクチュエータへの応用を考慮した場合も、細胞組織が収縮性を有していることは重要な要素である。例えば、特許文献１には、細胞培養皿内のエレメントの周囲に培養した環状筋肉体の収縮を測定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００４−５０００９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、両端を固定したファイバー状の細胞組織の収縮力を測定する場合、一例として、細胞組織の長さ方向の両端を、タンパク質を接着剤として保持具に固定すると、保持具と細胞組織との接触面は、細胞組織の収縮方向と平行になる。そのため、細胞組織の収縮力の大きさによっては、保持具に対して細胞組織の固定位置が安定しない虞がある。細胞組織の固定位置が安定しない場合には、細胞組織の収縮力を高精度に測定することが困難になる可能性がある。
【０００５】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、細胞組織の収縮力を高精度に測定できる細胞組織の収縮力測定方法および細胞組織の収縮力測定装置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】
【０００６】
本発明の第１の態様に従えば、細胞を含有するゲル体を保持する保持面と、該保持面から互いに隙間をあけて突出する複数の軸部とを有する保持具を準備するステップと、所定方向に間隔をあけて設けられ、それぞれが前記保持具を嵌合可能な一対の嵌合部と、前記嵌合部の一部を形成し前記所定方向で前記一対の嵌合部が対向する側で前記保持具に係合し該保持具の前記対向する側への力に応じて弾性変形する係合壁とを有する基材を準備するステップと、少なくとも前記所定方向に前記間隔をあけて配置した一対の前記保持具のそれぞれに対して、前記軸部と当接させて前記保持面に前記細胞を含有する液体を載せるステップと、前記保持面のぞれぞれに載せた前記液体をゲル化して第１ゲル体を対で形成するとともに、前記細胞を含有する前記液体をゲル化して前記所定方向に延び前記対をなす第１ゲル体同士を接続する所定形状の第２ゲル体を形成するステップと、少なくとも前記第２ゲル体を培養して前記所定方向に延びる細胞組織を形成するステップと、前記細胞組織が設けられた一対の前記保持具を前記基材の前記一対の嵌合部に嵌合させるステップと、前記細胞組織の収縮に伴う力による前記係合壁の弾性変形に応じて前記細胞組織の収縮力を測定するステップと、を含み、前記軸部は、前記保持面から上側に突出し、前記保持具は、前記所定方向の外側の側面が前記保持面よりも下側の位置で前記基材の前記嵌合部に嵌合している細胞組織の収縮力測定方法が提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様に従えば、細胞を含有するゲル体を保持する保持面と、該保持面から互いに隙間をあけて突出する複数の軸部とを有する一対の保持具と、所定方向に間隔をあけて設けられ、それぞれが前記保持具を嵌合可能な一対の嵌合部と、前記嵌合部の一部を形成し前記所定方向で前記一対の嵌合部が対向する側で前記保持具に係合し、前記所定方向に弾性変形可能な係合壁とを有する基材と、を備え、前記一対の保持具は、前記軸部と当接して前記保持面に保持された第１ゲル体、及び前記第１ゲル体同士を接続する所定形状の第２ゲル体が培養されて形成された細胞組織を介して接続され、前記係合壁は、前記細胞組織の収縮に伴う前記一対の保持具の互いに接近する方向への力に応じて弾性変形し、
前記軸部は、前記保持面から上側に突出し、
前記保持具は、前記所定方向の外側の側面が前記保持面よりも下側の位置で前記基材の前記嵌合部に嵌合している、前記軸部は、前記保持面から上側に突出し、前記保持具は、前記所定方向の外側の側面が前記保持面よりも下側の位置で前記基材の前記嵌合部に嵌合している細胞組織の収縮力測定装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、細胞組織の収縮力を高精度に測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、収縮力測定装置１の外観斜視図。
【図２】保持具が第２基材に設けられた外観斜視図。
【図３】第２基材に転写部材が載置された外観斜視図。
【図４】細胞を含む液体が第１ゲル体、第２ゲル体にゲル化された外観斜視図。
【図５】心筋線維の電気刺激時と自発的収縮時の、電場と収縮力との関係を示す図。
【図６】心筋線維の電気刺激時と自発的収縮時の、周期と心筋線維の収縮力との関係を示す図である。
【図７】基材の別形態を示す外観斜視図。
【図８】基材１０および薬剤非添加の培地Ｍ１が容器５０に収容された断面図である。
【図９】基材１０および薬剤Ｋが添加された培地Ｍ２が容器５０に収容された断面図である。
【図１０】培地と筋肉組織ＭＳの収縮発生頻度との関係を示す図である。
【図１１】培地に接触する時間と、筋肉組織ＭＳの収縮力の比との関係を示す図である。
【図１２】培地に接触する時間と、筋肉組織ＭＳの収縮力の比との関係を示す図である。
【図１３】培地に接触する時間と、筋肉組織ＭＳの収縮力の比との関係を示す図である。
【図１４】培地に接触する時間と、筋肉組織ＭＳの収縮力の比との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の細胞組織の収縮力測定方法および細胞組織の収縮力測定装置の実施の形態を、図１ないし図１４を参照して説明する。
ここでは、例えば、細胞としてｉＰＳ由来の心筋細胞を培養して筋肉組織（細胞組織）を形成し、形成した筋肉組織の収縮力を測定する場合について説明する。
【００１１】
まず、細胞組織の収縮力測定に用いる収縮力測定装置１について説明する。
図１は、収縮力測定装置１の外観斜視図である。
収縮力測定装置１は、基材１０、一対の保持具２０及び測定器（図示せず）を備えている。
【００１２】
なお、以下の説明においては、一対の保持具２０をＹ方向（所定方向）とし、水平方向と平行でＹ方向と直交する方向をＸ方向とし、Ｙ方向及びＸ方向と直交する方向をＺ方向として適宜説明する。
【００１３】
基材１０は、一例として、エラストマーであり、シリコーンゴム、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）等の弾性変形可能な軟弾性材、及び樹脂材、金属材等の硬弾性材等、後述する筋肉組織ＭＳの張力にて弾性変形可能な材料で形成される。
基材１０は、薄板部１１、係合壁１２及び突部１３を備えている。薄板部１１は、基材１０におけるＹ方向の中央部に位置して設けられている。なお、以下の説明では、基材１０のＹ方向の中央部に向く側を内側と称し、内側とは逆の方向に向く側を外側と適宜称する。
【００１４】
薄板部１１の厚さは、一例として、６００μｍである。係合壁１２は、薄板部１１のＹ方向両側のそれぞれに、Ｙ方向に間隔をあけて対向し、＋Ｚ側に突出して設けられている。係合壁１２は、Ｘ方向に延在する直方体形状に形成されている。係合壁１２の薄板部１１からの突出量（高さ）は、一例として、数ｍｍ（２〜５ｍｍ程度）である。
【００１５】
突部１３は、係合壁１２の外側に溝部１４を介して設けられている。突部１３の上面（＋Ｚ側の面）１３ａは、係合壁１２の上面（＋Ｚ側の面）１２ａと面一となる高さに形成されている。各突部１３には、係合壁１２と対向してＸ方向に延在する溝部１５がそれぞれ設けられている。溝部１５は、係合壁１２における外側の側面１２ｂと平行な側面１３ｂと、上面１３ａと平行で−Ｚ側に離間して設けられた段部１３ｃとで囲まれて形成される。側面１２ｂと側面１３ｂとの距離は、保持具２０のＹ方向の幅と略同一である。上面１３ａと段部１３ｃとの段差は、保持具２０のＺ方向の厚さと略同一である。そのため、側面１３ｂ及び段部１３ｃと、係合壁１２の側面１２ｂとは、保持具２０をＹ方向で嵌合させる嵌合部１６を形成する。
【００１６】
保持具２０は、Ｘ方向に延在する直方体形状に形成されている。保持具２０は、一例として、エポキシやアクリル等の樹脂材で形成される。各保持具２０は、保持面としての上面２０ａと、上面２０ａに互いに隙間をあけて設けられ、＋Ｚ側に突出する軸部２１とを有している。軸部２１は断面形状が円形であり、一例として、直径が数十〜数百μｍ、長さが１ｍｍ程度に形成されている。軸部２１は、一例として、Ｘ方向に７本、Ｙ方向に６本の合計４２本がマトリクス状に配列されている。保持具２０は、少なくとも上面２０ａ及び軸部２１の表面が細胞に悪影響を与えない材料、一例として、ポリパラキシリレン（所謂、パリレン）で被覆されている。
【００１７】
次に、上記の収縮力測定装置１によって収縮力が測定される筋肉組織を形成する際に用いる第２基材１０Ａについて、図２を参照して説明する。
第２基材１０Ａは、基材１０と同一材料で形成されている。第２基材１０Ａは、中央突部１１１、及び中央突部１１１を挟んだＹ方向の両側に設けられた突部１１３を備えている。中央突部１１１の上面（支持面）１１１ａは、突部１１３の上面１１３ａと面一に形成されている。
【００１８】
突部１１３には、Ｘ方向に延在する溝部１１５がそれぞれ設けられている。溝部１１５は、中央突部１１１における外側の側面１１１ｂと平行な側面１１３ｂと、上面１１３ａと平行で−Ｚ側に離間して設けられた段部１１３ｃとで囲まれて形成される。側面１１１ｂと側面１１３ｂとの距離は、保持具２０のＹ方向の幅と略同一である。上面１１３ａと段部１１３ｃとの段差は、保持具２０のＺ方向の厚さと略同一である。そのため、側面１１３ｂ及び段部１１３ｃと、側面１１１ｂとは、保持具２０をＹ方向で嵌合させる嵌合部１１６を形成する。Ｙ方向で離間する嵌合部１１６間の距離は、基材１０における嵌合部１６間の距離と同一に設定されている。
【００１９】
続いて、筋肉組織の収縮力を測定する方法について、図２乃至図６を参照して説明する。
本測定方法は、筋肉細胞を含む液体を用いてゲル体を形成するステップ、形成したゲル体を培養して筋肉組織を形成するステップ及び形成した筋肉組織の収縮力を測定するステップを含む。
【００２０】
ゲル体を形成するステップにおいては、まず、上記の第２基材１０Ａにおける一対の嵌合部１１６に保持具２０をそれぞれ嵌合させる。このとき、上面１１３ａと段部１１３ｃとの段差は、保持具２０の厚さと略同一であるため、保持具２０の上面２０ａは、第２基材１０Ａにおける上面１１１ａ、１１３ａと面一となる。
【００２１】
保持具２０を第２基材１０Ａに嵌合させると、保持具２０の上面２０ａ及び中央突部１１１の上面１１１ａ上に、図２に示すように、ｉＰＳ細胞由来の筋肉細胞（細胞）Ｃを含む液体（または液状体）Ｌを載せる。液体Ｌとしては、細胞培養用の細胞外マトリックスが好適に用いられる。本実施形態では、ゲル化前の液体としてマトリゲル（登録商標）と一型コラーゲンとの混合液を用いている。このとき、保持具２０の上面２０ａに載せられた筋肉細胞Ｃを含む液体Ｌは、複数の軸部２１の周囲を囲むように、軸部２１の間の隙間に充填される。
【００２２】
保持具２０の上面２０ａ及び中央突部１１１の上面１１１ａ上に筋肉細胞（細胞）Ｃを含む液体Ｌを載せた後には、図３に示すように、一対の保持具２０間で筋肉細胞Ｃを含む液体Ｌを所定形状に成形する転写部材３０を第２基材１０Ａにおける上面１１１ａ上に載置する。転写部材３０は、＋Ｚ側からの平面視で第２基材１０Ａにおける上面１１１ａと同一で重ね合わされる外形形状を有している。転写部材３０の（Ｚ方向の）厚さは、軸部２１よりも大きい値（例えば、１．５〜２．０ｍｍ程度）に設定されている。転写部材３０は、第２基材１０Ａの上面１１１ａと対向する面にＹ方向に延在する溝部３１を有している。溝部３１の断面形状は、筋肉細胞Ｃを含む液体Ｌをゲル化した際の所定形状に応じて設定されている。具体的には、溝部３１の断面形状は、Ｘ方向の幅がおよそ１０００μｍ、Ｚ方向の深さがおよそ５００μｍの矩形に形成されている。
【００２３】
そして、保持具２０の上面２０ａ及び中央突部１１１の上面１１１ａ上に筋肉細胞Ｃを含む液体Ｌを載せた後に、上面１１１ａ上に転写部材３０を載置し、筋肉細胞Ｃを含む液体Ｌを溝部３１に入れた状態で第２基材１０Ａを所定温度（例えば、３７℃）に加温する。これにより、筋肉細胞Ｃを含む液体Ｌがゲル化され、図４に示すように、各保持具２０の上面２０ａ上に軸部２１の周囲を囲むゲル体（第１ゲル体）ＧＬ１がそれぞれ形成される。また、転写部材３０を第２基材１０Ａから離脱させることにより、転写部材３０の溝部３１の形状が転写され、Ｙ方向に離間するゲル体ＧＬ１同士を接続する直方体形状のゲル体（第２ゲル体）ＧＬ２が上面１１１ａ上に形成される。
【００２４】
筋肉細胞Ｃを含むゲル体ＧＬ２を所定期間（例えば、数日）培養すると、筋肉細胞Ｃ同士の接着が進むことにより、図１に示すように、筋肉組織ＭＳが形成されると考えられる。第２基材１０Ａを形成するＰＤＭＳは表面に、一例として、ＭＰＣ（２−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン）ポリマーが、ゲル体ＧＬ２（細胞）の接着を阻害する層として形成されている。また、筋肉細胞Ｃ同士の接着が進むことにより、ゲル体ＧＬ２（筋肉組織ＭＳ）が収縮して細くなるため、筋肉組織ＭＳは上面１１１ａと離間した状態で一対の保持具２０間に形成される。
【００２５】
筋肉組織ＭＳが形成されると、筋肉組織ＭＳで接続された一対の保持具２０を第２基材１０Ａから離脱させた後、図１に示されるように、基材１０の一対の嵌合部１６に保持具２０をそれぞれ嵌合させる。嵌合部１６を構成する係合壁１２は、保持具２０の内側に係合している。また、係合壁１２は、基端部が薄板部１１に接続し、先端部において保持具２０に係合しているため、筋肉組織ＭＳの張力に応じて弾性変形する。すなわち、係合壁１２は片持ち梁として先端部に加わった集中荷重（または等分布荷重）の大きさに応じてＹ方向の内側に撓む（変形する）ため、係合壁１２のＹ方向の変形量を測定することにより筋肉組織ＭＳの張力を算出することができる。本実施形態では、電気刺激の付与による収縮力及び自発的収縮による収縮力を、収縮が発生した前後の張力差によって算出する。係合壁１２の変形量は、例えば、光学顕微鏡、歪ゲージ等の電歪素子（圧電素子）等を用いて計測することが可能である。
【００２６】
（第１実施例）
図５は、筋肉組織ＭＳとして、心筋線維の電気刺激時と自発的収縮時の収縮力を示す図である。心筋線維の電気刺激時の収縮力については、所定の大きさの電場Ｖ１（Ｖ／ｍｍ）、電場Ｖ１の二倍の大きさの電場Ｖ２（Ｖ／ｍｍ）、電場Ｖ１の三倍の大きさの電場Ｖ３（Ｖ／ｍｍ）を所定の周期で付与した場合について測定した。また、自発的収縮時の収縮力については、電場Ｖ１となる電圧を付与する直前に生じた自発的収縮、電場Ｖ２となる電圧を付与する直前に生じた自発的収縮、及び電場Ｖ３となる電圧を付与する直前に生じた自発的収縮の収縮力をそれぞれ測定した。図５に示されるように、電気刺激時の収縮力は、自発的収縮時の収縮力よりも小さいことが確認された。また、本測定時の電場付与周期では、電場の大きさの違いによる収縮力の大きな変化は確認されなかった。
【００２７】
図６は、上記の電場Ｖ１について、所定の周期ｆ１、周期ｆ１の二倍となる周期ｆ２、周期ｆ１の四倍となる周期ｆ３でそれぞれ付与したときの周期と心筋線維の収縮力との関係を示す図である。図６においても、自発的収縮時の収縮力については、周期ｆ１で電圧を付与する直前に生じた自発的収縮、周期ｆ２で電圧を付与する直前に生じた自発的収縮、及び周期ｆ３で電圧を付与する直前に生じた自発的収縮の収縮力をそれぞれ測定した。図６に示されるように、電場Ｖ１の場合には、周波数が大きくなると心筋線維の収縮力は小さくなる傾向が確認された。また、周波数ｆ１で比較すると、電気刺激時の収縮力と自発的収縮時の収縮力との間に大きな差がみられないことが確認された。
【００２８】
従来、上記の軸部２１を有さない保持具２０を用いて心筋線維の収縮力を測定する際には、収縮力が２０μＮを超えると保持具２０から心筋線維等の筋肉組織が剥離してしまい収縮力を高精度に測定できないという問題があったが、軸部２１を有する保持具２０を用いることにより、上記の収縮力の測定では、最大で３００μＮ程度の収縮力を測定することが可能であった。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態では、保持具２０において、複数の軸部２１の間の隙間に載せてゲル化した第１ゲル体ＧＬ１が軸部２１に強固に保持される。そのため、本実施形態では、大きな収縮力を有する筋肉組織ＭＳであっても安定した状態で高精度に収縮力を測定することが可能となる。また、本実施形態では、軸部２１の表面がポリパラキシリレンで被覆されているため、軸部２１に接触する細胞Ｃに悪影響が及ぶことを防止することも可能になる。また、本実施形態では、転写部材３０を用い溝部３１の断面形状を転写した第２ゲル体ＧＬ２を形成するため、種々の形状の筋肉組織ＭＳを容易に形成することができる。また、本実施形態では、基材１０及び第２基材１０ＡがＰＤＭＳで形成されているため、筋肉組織ＭＳの張力による弾性変形を検出することで筋肉組織ＭＳの収縮力を容易に測定できるとともに、筋肉細胞Ｃを含む液体Ｌがゲル化した第１ゲル体ＧＬ１及び第２ゲル体ＧＬ２が付着して筋肉組織ＭＳの収縮力測定に支障を来すことを抑制できる。
【００３０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３１】
例えば、上記実施形態では、一対の保持具２０の間に一本の筋肉組織ＭＳを形成する構成を例示したが、これに限定されるものではなく、一対の保持具２０の間にＸ方向に間隔をあけて複数本の筋肉組織ＭＳを形成する構成であってもよい。この構成では、より大きな収縮力を生じる筋肉組織ＭＳ（例えば、骨格筋等）を測定することができる。
【００３２】
また、上記実施形態では、細胞Ｃが筋肉細胞である構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、筋肉以外の他の器官の細胞（例えば、血管、尿管、骨格筋、神経）を単独で用いて形成した細胞組織の他に、種類の異なる複数種の細胞（例えば、筋肉細胞および神経細胞）を組み合わせて形成した細胞組織に対しても本発明は適用可能である。また、上記実施形態では、細胞ＣがｉＰＳ由来の細胞である構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、他の細胞（例えば、ＥＳ細胞由来の細胞を含む動物由来の全ての細胞）を用いて形成した細胞組織に対しても本発明は適用可能である。
【００３３】
また、上記実施形態では、複数の軸部２１をマトリクス状に配列する構成を例示したが、この構成に限定されるものではなく、軸部２１を千鳥状に配置する構成としてもよい。軸部２１を千鳥状に配置した場合には、軸部２１をより密に設けることができる。そのため、軸部２１を千鳥状に配置した場合には、第１ゲル体ＧＬ１をより強固に保持することができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、係合壁１２の変形量を測定し、測定した変形量からマニュアル作業にて収縮量を算出する構成を例示したが、一例として、光学顕微鏡、電歪素子等により測定された係合壁１２の変形量が入力するコンピュータ等の算出部を設け、筋肉組織ＭＳの収縮が生じたら、自動的に収縮量を算出する構成としてもよい。この場合、算出部に接続された液晶ディスプレイ等の表示部に算出結果を表示させることが、オペレータの視認性を考慮すると好適である。
【００３５】
また、上記実施形態では、筋肉組織ＭＳが形成されるまでは、保持具２０を第２基材１０Ａに嵌合させ、筋肉組織ＭＳが形成された後は、保持具２０を基材１０に載せ替えて筋肉組織ＭＳの収縮力を測定する手順を例示したが、例えば、図７に示すように、基材１０における薄板部１１上に、一対の係合壁１２の上面１２ａと面一になる厚さの交換部材ＣＢを着脱自在に設ける構成を採ることも可能である。この構成における交換部材ＣＢは基材１０と同一の材料で形成され、筋肉組織ＭＳが形成されるまでは、交換部材ＣＢを薄板部１１上に装着し、筋肉組織ＭＳが形成された後は、交換部材ＣＢを基材１０から離脱させることにより、筋肉組織ＭＳの収縮力を測定することが可能となる。
この構成では、保持具２０が嵌合する嵌合部１６が、筋肉組織ＭＳの形成前後で共通であり、基材１０と第２基材１０Ａとの製造誤差等により嵌合部１６、１１６の位置が変動することで収縮力の測定精度に悪影響が及ぶことを防止できる。
【００３６】
（第２実施例）
続いて、第２実施例について、図８乃至図１４を参照して説明する。
上記第１実施例では、筋肉組織ＭＳとして、心筋線維に電気刺激を付与した場合の収縮力等について説明したが、本実施例では薬剤による刺激を付与した場合について説明する。
【００３７】
まず、筋肉組織ＭＳに薬剤刺激を付与するために用いる容器について説明する。
図８は、一対の保持具２０が嵌合部１６に嵌合した基材１０が容器５０に収容された断面図である。
【００３８】
容器５０は、例えば、直方体であり、上側に開口する反応空間５１を有している。反応空間５１の水平方向の大きさは、基材１０との間に隙間が確保される値に設定されている。また、反応空間５１の深さは、底部に基材１０を載置した状態で、反応空間５１に注入された液体Ｌに筋肉組織ＭＳが接触可能な値に設定されている。容器５０の材質としては、液体Ｌや後述する薬剤に悪影響が及ばないものであれば特に限定されない。また、容器５０の材質としては、薬剤刺激による筋肉組織ＭＳの挙動を視認可能なように透過性（透明）を有することが好ましく、例えば、ガラス材やアクリル等の合成樹脂材を用いることができる。なお、反応空間５１からの廃液を容易にするために、例えば反応空間５１の底部に開閉可能な廃液弁を設けてもよい。
【００３９】
上記構成の容器５０を用い、第１実施例で説明した筋肉組織ＭＳに対して薬剤Ａ、薬剤Ｂの二種類について収縮に関する情報（収縮力および収縮発生頻度）を測定した。薬剤Ａは、アドレナリン作動薬として、心拍数上昇薬剤であるイソプロテレノールを、２種のモル濃度１μＭ（１０−３mol/m３）、５μＭ（５×１０−３mol/m３）となるようにそれぞれ培地に添加する。薬剤Ｂは、アドレナリン作動性効果遮断薬として、心拍数下降薬剤であるプロプラノロールを、２種のモル濃度１μＭ（１０−３mol/m３）、５μＭ（５×１０−３mol/m３）となるようにそれぞれ培地に添加する。培地として、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)にウマ血清(2%)と抗生物質を添加したものを用いた。なお、培地の材料は一例であり、他の材料を用いてもよい。
【００４０】
筋肉組織ＭＳに対する薬剤刺激の付与手順は、まず、図８に示すように、容器５０の反応空間５１に薬剤非添加の培地Ｍ１を注入した後に、筋肉組織ＭＳが設けられた一対の保持具２０が一対の嵌合部１６に嵌合した基材１０を容器５０の反応空間５１に入れる。そして、上述した第１実施例と同様に、係合壁１２のＹ方向の変形量を測定した結果に基づいて筋肉組織ＭＳの収縮力および収縮発生頻度を求めた。
【００４１】
次に、反応空間５１の培地Ｍ１を、図９に示すように、薬剤Ｋが添加された培地Ｍ２に置換し、置換直後から３０分経過時までの筋肉組織ＭＳの収縮力および収縮発生頻度を、モル濃度１μＭ、５μＭの薬剤Ａ、およびモル濃度１μＭ、５μＭの薬剤Ｂのそれぞれについて測定した。
【００４２】
次に、薬剤反応の可逆性を確認するために、反応空間５１の培地Ｍ２を薬剤非添加の培地Ｍ１に置換し、置換直後から３０分経過時までの筋肉組織ＭＳの収縮力を、モル濃度１μＭ、５μＭの薬剤Ａ、およびモル濃度１μＭ、５μＭの薬剤Ｂのそれぞれについて測定した。
【００４３】
なお、筋肉組織ＭＳに対して、一旦、薬剤非添加の培地Ｍ１を接触させた後に、薬剤が添加された培地Ｍ２を接触させる手順を踏むのは、筋肉組織ＭＳに培地Ｍ１を接触させることなく培地Ｍ２を接触させると、筋肉組織ＭＳは空気と接触する状態から培地および薬剤の双方と接触する状態に移行するためである。この場合、筋肉組織ＭＳの収縮に与える影響が培地に依存するものか、薬剤に依存するものかの区別することが困難になる。そのため、最初に筋肉組織ＭＳに培地Ｍ１を接触させることにより、培地が筋肉組織ＭＳの収縮に与える影響を測定し、次に筋肉組織ＭＳに培地Ｍ２を接触させることにより、培地および薬剤が筋肉組織ＭＳの収縮に与える影響を測定する。そして、これらの差分を求めることにより、薬剤が筋肉組織ＭＳの収縮に与える影響を求めることができる。
【００４４】
図１０は、筋肉組織ＭＳに培地Ｍ１を接触させる場合、および薬剤Ｋが添加された培地Ｍ２に０分から３０分まで接触させる場合の筋肉組織ＭＳの収縮発生頻度を、モル濃度１μＭ、５μＭの薬剤Ａ、およびモル濃度１μＭ、５μＭの薬剤Ｂのそれぞれについて測定した結果を示す図である。
【００４５】
図１０に示されるように、薬剤Ａが添加された培地Ｍ２と接触した筋肉組織ＭＳは、薬剤Ａのモル濃度に依存せずに薬剤反応による収縮発生頻度が大幅に増加したことが確認された。特に、筋肉組織ＭＳは、薬剤Ａが添加された培地Ｍ２との接触時間が１０分以上の場合に、薬剤反応による収縮発生頻度の大幅な増加が確認された。
【００４６】
一方、薬剤Ｂが添加された培地Ｍ２と接触した筋肉組織ＭＳは、モル濃度１μＭの場合は薬剤反応による収縮発生頻度に大きな変化は確認できなかったが、モル濃度５μＭの場合は薬剤反応による収縮発生頻度の低下が確認された。
【００４７】
図１１は、モル濃度１μＭで薬剤Ａが添加された培地Ｍ２を筋肉組織ＭＳに接触させたときの経過時間および、その後に薬剤非添加の培地Ｍ１を筋肉組織ＭＳに接触させたときの経過時間と、培地Ｍ２に置換する前に培地Ｍ１を接触させたときの筋肉組織ＭＳの収縮力を基準とした、培地Ｍ２に接触させたときの筋肉組織ＭＳの収縮力の比との関係を示す図である。同様に、図１２は、モル濃度５μＭで薬剤Ａが添加された培地Ｍ２を筋肉組織ＭＳに接触させたときの経過時間および、その後に薬剤非添加の培地Ｍ１を筋肉組織ＭＳに接触させたときの経過時間と、培地Ｍ２に置換する前に培地Ｍ１を接触させたときの筋肉組織ＭＳの収縮力を基準とした、培地Ｍ２に接触させたときの筋肉組織ＭＳの収縮力の比との関係を示す図である。
【００４８】
図１１および図１２に示されるように、薬剤Ａが添加された培地Ｍ２と接触した筋肉組織ＭＳは、モル濃度１μＭおよびモル濃度５μＭのいずれの場合も、接触時間が長いほど収縮力が大きいことが確認された。また、薬剤Ａが添加された培地Ｍ２と接触した筋肉組織ＭＳは、モル濃度１μＭおよびモル濃度５μＭのいずれの場合も、図１０に示される収縮発生頻度が大きいほど収縮力が大きいことが確認された。さらに、薬剤Ａが添加された培地Ｍ２と接触した筋肉組織ＭＳは、モル濃度１μＭおよびモル濃度５μＭのいずれの場合も、薬剤反応の可逆性が確認された。
【００４９】
図１３は、モル濃度１μＭで薬剤Ｂが添加された培地Ｍ２を筋肉組織ＭＳに接触させたときの経過時間および、その後に薬剤非添加の培地Ｍ１を筋肉組織ＭＳに接触させたときの経過時間と、培地Ｍ２に置換する前に培地Ｍ１を接触させたときの筋肉組織ＭＳの収縮力を基準とした、培地Ｍ２に接触させたときの筋肉組織ＭＳの収縮力の比との関係を示す図である。同様に、図１４は、モル濃度５μＭで薬剤Ｂが添加された培地Ｍ２を筋肉組織ＭＳに接触させたときの経過時間および、その後に薬剤非添加の培地Ｍ１を筋肉組織ＭＳに接触させたときの経過時間と、培地Ｍ２に置換する前に培地Ｍ１を接触させたときの筋肉組織ＭＳの収縮力を基準とした、培地Ｍ２に接触させたときの筋肉組織ＭＳの収縮力の比との関係を示す図である。
【００５０】
図１３および図１４に示されるように、薬剤Ｂが添加された培地Ｍ２と接触した筋肉組織ＭＳは、モル濃度１μＭおよびモル濃度５μＭのいずれの場合も、接触時間が２０分までは収縮力が小さくなり、その後に増加に転じることが確認された。また、薬剤Ｂが添加された培地Ｍ２と接触した筋肉組織ＭＳは、モル濃度１μＭおよびモル濃度５μＭのいずれの場合も、図１０に示される収縮発生頻度が小さいほど収縮力が小さいことが確認された。さらに、薬剤Ｂが添加された培地Ｍ２と接触した筋肉組織ＭＳは、モル濃度１μＭおよびモル濃度５μＭのいずれの場合も、薬剤反応の可逆性が確認された。
【００５１】
以上、説明したように、第２実施例においては、筋肉組織ＭＳに対して薬剤による刺激を付与した場合についても、収縮力および薬剤反応による収縮発生頻度等の収縮力に関する情報を測定することができた。
【００５２】
なお、第２実施例においては、筋肉組織ＭＳに対して刺激を付与する薬剤として、アドレナリン作動薬およびアドレナリン作動性効果遮断薬を例示したが、この薬剤に限定されるものではなく、例えば、カルシウム拮抗薬(ベラパミル)、副交感神経伝達物質（アセチルコリン）、Kチャネル遮断薬(ソタロール)等の他の薬剤を用いてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１…収縮力測定装置、  １０…基材、  １２…係合壁、  １６…嵌合部、  ２０…保持具、  ２０ａ…上面（保持面）、  ２１…軸部、  ５０…容器、  ５１…反応空間、  １１１ａ…上面（支持面）、  Ｃ…筋肉細胞（細胞）、  ＧＬ１…ゲル体（第１ゲル体）、  ＧＬ２…ゲル体（第２ゲル体）、  Ａ、Ｂ、Ｋ…薬剤、  Ｍ１、Ｍ２…培地
【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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