(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成を有する流体送り装置、および、該装置を用いた細胞培養装置を提供する。【解決手段】スターラーの回転子１を収容室２に回転可能に収容し、該収容室２に、流体を出入りさせるための吸入口３と吐出口４とを設ける。吐出口は、収容室の内部側壁のうち、収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が吐出口から収容室外へ流出し得る位置に設けられており、吸入口は、回転子を回転させたときに、（イ）吐出口からの流出に起因して流入しようとする力だけが作用する位置、または、（ロ）収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が流出しようとする力が作用するが、その力よりも、吐出口からの流出に起因して流入しようとする力の方が大きく作用するような位置に設けられている。また、この流体送り装置の吸入口および吐出口に培養流路を接続すれば、コンパクトな細胞培養装置となる。【選択図】図１
2009100652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターラーの回転子が回転可能に収容された収容室を有し、該収容室には、流体を出入りさせるための吸入口と吐出口とが設けられており、
吐出口は、収容室の内部側壁のうち、回転子を回転させたときに、収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が吐出口から収容室外へ流出し得る位置に設けられており、
吸入口は、回転子を回転させたときに、
（イ）吐出口からの流出に起因して流入しようとする力だけが作用する位置、または、
（ロ）収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が流出しようとする力が作用するが、その力よりも、吐出口からの流出に起因して流入しようとする力の方が大きく作用するような位置
に設けられており、
それによって、回転子を回転させたときに、収容室外の流体が吸入口から収容室内に流入し吐出口から収容室外に流出する流体送り作用が生じるものである、
流体送り装置。
【請求項２】
吐出口が、収容室の内部側壁のうち、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を少なくとも含む位置に設けられている、請求項１記載の流体送り装置。
【請求項３】
吐出口が、収容室の内部側壁のうち、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を含まない位置に設けられている、請求項１記載の流体送り装置。
【請求項４】
吸入口が、収容室の内部側壁に設けられている、請求項１記載の流体送り装置。
【請求項５】
吸入口が、吸入口と吐出口とを結ぶ直線状もしくは円弧状の流路を想定したときに、該流路が回転子の回転軸方向にある壁と平行になるような位置に設けられており、且つ流路の中心軸が回転子の回転中心を通過しない、請求項４記載の流体送り装置。
【請求項６】
回転子の回転円によって描かれる回転円が、吸入口と吐出口とを結ぶ流路の側面に外接するか、一方の側面を横切るが他方の側面を横切らない、請求項５記載の流体送り装置。
【請求項７】
収容室の内部側壁を、回転子の回転によって描かれる回転円に沿って流路内に延長することを想定したときに、内部側壁が流路の側面に内接する、請求項６記載の流体送り装置。
【請求項８】
吸入口が、吐出口に対して段違いとなる位置で、且つ、内部側壁の、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を含まない位置に設けられている、請求項２記載の流体送り装置。
【請求項９】
スターラーの回転子が、水平回転可能に収容室に収容されている、請求項１〜８のいずれかに記載の流体送り装置。
【請求項１０】
スターラーがマグネチックスターラーであって、回転子が、収容室外に配置されたスターラー本体駆動装置から発せられる磁気の作用によって回転するものである、請求項１〜９のいずれかに記載の流体送り装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の流体送り装置と、該流体送り装置の収容室外に設けられた培養流路とを含む細胞培養装置であって、
培養流路の一端部が流体送り装置の吸入口に、他端部が該流体送り装置の吐出口にそれぞれ接続されており、
前記流体送り装置の流体送り作用によって、培養液が培養流路を通過する構成とされていることを特徴とする、細胞培養装置。
【請求項１２】
流体送り装置のスターラーがマグネチックスターラーであり、回転子が、収容室外に配置されたスターラー本体駆動装置から発せられる磁気の作用によって水平回転するものであって、
該スターラー本体駆動装置は、１台で、複数の回転子を回転させ得るように構成されたものであり、
上記流体送り装置と上記培養流路とが接続された構成を含むユニットが、前記スターラー本体駆動装置上に複数配置され、１台のスターラー本体駆動装置によって前記複数のユニットが稼動する構成とされている、請求項１１記載の細胞培養装置。
【請求項１３】
細胞の薬物代謝シミュレータである、請求項１１または１２記載の細胞培養装置。
【請求項１４】
請求項１１または１２記載の細胞培養装置の培養流路内に培養基材を配置し、培養流路および流体送り装置の収容室内に培地を添加し、細胞を播種して該細胞を該培養基材内もしくはその表面上に保持させた後、流体送り装置のスターラー回転子を回転させることにより、培養流路内を培地が一定方向に流通するようにすることを特徴とする、細胞培養方法。
【請求項１５】
請求項１１または１２記載の細胞培養装置の培養流路内に培養基材を配置し、培養流路および流体送り装置の収容室内に培地を添加し、細胞を播種して該細胞を該培養基材内もしくはその表面上に保持させた後、薬物を含有する培地を、流体送り装置のスターラー回転子を回転させることにより流通させ、該薬物濃度の変化を測定することを含む、細胞の薬物代謝のシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一定の方向に流体の流れを作り出す流体送り装置、および該流体送り装置を用いた細胞培養装置、該細胞培養装置を用いた細胞培養方法並びに薬物代謝シミュレーション方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常の動物細胞は壁付着性を有しており、何かに付着しなければ増殖・機能発現のみならず生存も出来なくなる。そのため通常、細胞付着処理されたポリスチレンなどの培養基材に付着させた単層培養（二次元細胞培養）法が用いられている。一方、近年、三次元細胞培養技術が注目されている。三次元細胞培養とは、立体的環境下において行う細胞培養であって、これによって、細胞自体の持つ機能を向上させ、臓器・器官でみられる機能を持った組織や細胞の培養が可能となる（例えば、非特許文献１〜４）。ただし、機能性培養基材を用いたり培養培地の最適設計により二次元細胞培養でも三次元細胞培養と変わらない培養を行うことも可能である（例えば、特許文献１，２)。
【０００３】
細胞培養を行なうために、製薬会社などでは大規模な培養プラントが開発されているが、他方、研究開発や検査のレベルでは、比較的小規模な細胞培養システムが重要である。そのような比較的小規模なシステムとしては、例えば、次のものが挙げられる。
ホローファイバー・バイオリアクター：SciMedia社製のものが知られており、中空糸膜を用いて栄養分を供給し、インキュベーター、培養器具、電極類、各種ポンプなどから構成される装置である。
大量培養用セルキューブシステム：Corning社製のものが知られており、システムコントローラー、還流ポンプ、培地ポンプ、酸素ジェネーターなどによって構成された装置である。
メンブレンバイオリアクター：ザルトリウス社製のものが知られており、培養器を回転させることにより大量培養を可能としたものである。
ＲＣＣＳ(Rotary Cell Culture System)：三次元培養システムの１つであって、Synthecon社製のものが知られており、通常のインキュベーター内で、回転制御装置を用いて培養容器自体を回転させるもので、ｐＨや酸素電極を必要としないものである。
その他、特殊処理により細胞塊（細胞塊の中で細胞が三次元培養される）を形成させる培養プレート製品があるが、培養液を流動させるものではないため、長期間の培養や細胞機能の維持は困難である。また、細胞外マトリックスを用いた三次元培養組織構築プレート製品、抗体や組換えタンパク質の生産を行えるCELLineフラスコ（BD社）など、生体内に近い立体的環境での細胞形態観察を可能にしたバイオ製品が開発されている。
【０００４】
様々な細胞種に対する培養技術は、細胞自身が持つ組織形成能力や修復能力、または医療用タンパク質などの物質生産能力などを飛躍的に向上させることができるため、再生医療分野における人工臓器や幹細胞治療、さらには、医療用タンパク質生産、バイオデバイス（細胞を組み込んだ医療器具）の開発などを行うためのバイオツールとして非常に注目されている。
【０００５】
しかしながら、従来の培養装置は、医療用タンパク質の生産細胞などの特定の細胞種に対して開発されたものであり、そのような専用装置は、各種細胞の持つ足場依存性、細胞観察が困難であること、高い流速による細胞へのストレス、高価な培養液の大量の使用などの理由から、胚性幹細胞や神経幹細胞、初代培養細胞など、多様な細胞種には適応することができない。
また、大量の試験数を一度に処理するためには、多数の装置を並列に配置しなければならないが、装置の占有場所や、コストの面から、容易に実現できることではない。
【０００６】
従って、簡単な構成によって小型化も可能な培養装置、さらには安価である培養装置が開発できれば、立体的環境下で多様な細胞種の培養が可能になり、また多くの試験処理が並列的に達成できるようになり、培養技術の発展に大きく貢献できるようになる。
この点に関して、本発明者等が従来の培養装置を検討したところ、従来の装置は、主として、培養液を送るためのポンプ装置とチューブとを組み合わせた構成をとるために、それに起因して次の問題が存在することがわかった。
（ａ）ポンプ装置とチューブとを組み合わせた構成では、装置全体が複雑かつ大掛かりにならざるを得ず、また、装置自体の価格も高価である。
（ｂ）多検体処理には多くのポンプとチューブを並列的に配置しなければならず、装置の占有面積、コストがさらに増大する。
（ｃ）ポンプ、チューブの内部を満たすために、多量の培養液が必要である。
（ｄ）ポンプ圧力によって気泡が発生し易く、該気泡によって培養体積が減少したり、ポンプが正常に作動しなくなるので、これを解消するために、培養液の流速を高く保ち、常に培養層やチューブ内からエアーを抜かなければならない。しかし、正常細胞や幹細胞培養、組織培養において、流速を高くすると、細胞はダメージを受ける。
【０００７】
上記のような問題は、細胞培養だけでなく、マイクロリアクターなどを用いた流体化学的試験、核酸やたんぱく質、糖、脂質などの生体分子間の相互作用試験、酵素反応試験、化学合成、結合反応試験、薬物代謝試験などにおいても、同様に存在する問題である。
【０００８】
生体内における薬物代謝をシミュレートすることは、医薬品開発段階における薬効持続性や副作用の評価などにおいてきわめて重要であるが、生体内の薬物代謝を再現しているというに足るような、有用なインビトロの評価系は未だに得られていない。ハイスループット化が可能な小スケールの評価系としては、マルチウェルプレートを用いた静置培養が最も良好であるが、生体内の薬物代謝挙動を予測するには程遠いというのが現状である。したがって、生体内における薬物代謝挙動をシミュレートするに足る、ハイスループット可能なインビトロの細胞機能評価系が切望されている。
【特許文献１】特開2004-166717公報
【特許文献２】特開2004-267207公報
【非特許文献１】Bell E, IvarssonB, Merrill C (1979) Proc Natl AcadSciUSA. Mar; 76(3): 1274-8.
【非特許文献２】Chen SS, RevoltellaRP, Papini S, Michelini M, Fitzgerald W, Zimmerberg J, MargolisL(2003) Stem Cells. 21(3): 281-95.
【非特許文献３】Saito N, Okada T, Horiuchi H, Murakami N, Takahashi J, NawataM, Ota H, Nozaki K, Takaoka K. (2001) Nat Biotechnol. Apr; 19(4): 332-5.
【非特許文献４】Evans GR, Brandt K, Widmer MS, Lu L, MeszlenyiRK, Gupta PK, Mikos AG, Hodges J, Williams J, GurlekA, Nabawi A, Lohman R, Patrick CW Jr. (1999) Biomaterials. Jun; 20(12): 1109-15.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上記問題を解決し、簡単な構成を有する流体送り装置を提供し、かつ、該流体送り装置を用いた細胞培養装置を提供することにある。本発明のさらなる目的は、該細胞培養装置を用いて、従来よりも優れた細胞の薬物代謝シミュレーションシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、スターラーの回転により生じる回転駆動部周りの流体の慣性力を利用することで、一定方向に流体の流れを作り出すことにより、簡便且つ省スペースで、静置培養よりも優れた細胞培養結果を得ることに成功した。さらに、該流体送り装置を用いた細胞培養を薬物代謝シミュレーションに適用したところ、従来よりも顕著な薬物クリアランスが得られることを見出して本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明は、
［１］スターラーの回転子が回転可能に収容された収容室を有し、該収容室には、流体を出入りさせるための吸入口と吐出口とが設けられており、
吐出口は、収容室の内部側壁のうち、回転子を回転させたときに、収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が吐出口から収容室外へ流出し得る位置に設けられており、
吸入口は、回転子を回転させたときに、
（イ）吐出口からの流出に起因して流入しようとする力だけが作用する位置、または、
（ロ）収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が流出しようとする力が作用するが、その力よりも、吐出口からの流出に起因して流入しようとする力の方が大きく作用するような位置
に設けられており、
それによって、回転子を回転させたときに、収容室外の流体が吸入口から収容室内に流入し吐出口から収容室外に流出する流体送り作用が生じるものである、
流体送り装置、
［２］吐出口が、収容室の内部側壁のうち、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を少なくとも含む位置に設けられている、上記［１］記載の流体送り装置、
［３］吐出口が、収容室の内部側壁のうち、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を含まない位置に設けられている、上記［１］記載の流体送り装置、
［４］吸入口が、収容室の内部側壁に設けられている、上記［１］記載の流体送り装置；
［５］吸入口が、吸入口と吐出口とを結ぶ直線状もしくは円弧状の流路を想定したときに、該流路が回転子の回転軸方向にある壁と平行になるような位置に設けられており、且つ流路の中心軸が回転子の回転中心を通過しない、上記［４］記載の流体送り装置；
［６］回転子の回転円によって描かれる回転円が、吸入口と吐出口とを結ぶ流路の側面に外接するか、一方の側面を横切るが他方の側面を横切らない、上記［５］記載の流体送り装置；
［７］収容室の内部側壁を、回転子の回転によって描かれる回転円に沿って流路内に延長することを想定したときに、内部側壁が流路の側面に内接する、上記［６］記載の流体送り装置；
［８］吸入口が、吐出口に対して段違いとなる位置で、且つ、内部側壁の、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を含まない位置に設けられている、上記［２］記載の流体送り装置；
［９］スターラーの回転子が、水平回転可能に収容室に収容されている、上記［１］〜［８］のいずれかに記載の流体送り装置；
［１０］スターラーがマグネチックスターラーであって、回転子が、収容室外に配置されたスターラー本体駆動装置から発せられる磁気の作用によって回転するものである、上記［１］〜［９］のいずれかに記載の流体送り装置；
［１１］上記［１］〜［１０］のいずれかに記載の流体送り装置と、該流体送り装置の収容室外に設けられた培養流路とを含む細胞培養装置であって、
培養流路の一端部が流体送り装置の吸入口に、他端部が該流体送り装置の吐出口にそれぞれ接続されており、
前記流体送り装置の流体送り作用によって、培養液が培養流路を通過する構成とされていることを特徴とする、細胞培養装置；
［１２］流体送り装置のスターラーがマグネチックスターラーであり、回転子が、収容室外に配置されたスターラー本体駆動装置から発せられる磁気の作用によって水平回転するものであって、
該スターラー本体駆動装置は、１台で、複数の回転子を回転させ得るように構成されたものであり、
上記流体送り装置と上記培養流路とが接続された構成を含むユニットが、前記スターラー本体駆動装置上に複数配置され、１台のスターラー本体駆動装置によって前記複数のユニットが稼動する構成とされている、上記［１１］記載の細胞培養装置；
［１３］細胞の薬物代謝シミュレータである、上記［１１］または［１２］記載の細胞培養装置；
［１４］
上記［１１］または［１２］記載の細胞培養装置の培養流路内に培養基材を配置し、培養流路および流体送り装置の収容室内に培地を添加し、細胞を播種して該細胞を該培養基材内もしくはその表面上に保持させた後、流体送り装置のスターラー回転子を回転させることにより、培養流路内を培地が一定方向に流通するようにすることを特徴とする、細胞培養方法；および
［１５］上記［１１］または［１２］記載の細胞培養装置の培養流路内に培養基材を配置し、培養流路および流体送り装置の収容室内に培地を添加し、細胞を播種して該細胞を該培養基材内もしくはその表面上に保持させた後、薬物を含有する培地を、流体送り装置のスターラー回転子を回転させることにより流通させ、該薬物濃度の変化を測定することを含む、細胞の薬物代謝のシミュレーション方法；
を提供する。
【００１２】
本来、スターラーの回転子は液体をかき混ぜるための部材であるから、液体中で該回転子をそのまま単純に回転させただけでは、液槽内には渦巻き状の流れが生じるだけである。これに対し、本発明の流体送り装置では、図１に示すように、スターラーの回転子１と収容室２とを組み合わせ、これに特定の開口３、４を加えることによって、ポンプのような一定方向への流体送り作用（吸入と吐出）を生じさせる。この一定方向への流体送り作用は、スターラーの回転子による全方向的な攪拌作用とは根本的に異なるものである。
【００１３】
当該流体送り装置による流体送り作用の発生原理は、以下の通りである。
即ち、図１に示すように、収容室２にスターラーの回転子１を回転可能に収容し、該収容室２に吸入口３と吐出口４を設ける。ここで回転子を回転させると、流体は回転円の半径方向と周方向に力を受けるが、慣性力により吐出口４から収容室外への流れが支配的となり、結果として、流体が吸入口３から収容室内に流入し吐出口４から収容室外に流出する流体送り作用が生じ、一定方向の流れが得られることになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による流体送り装置は、スターラーの回転子の回転により生じる流体の慣性力を利用して一定方向への流体の流れ（流体送り作用）を作り出す装置である。本装置は磁力などを用いることで、駆動装置本体とは非接触的に培地を流動させることができ、簡便に流通培養が可能である上に、雑菌汚染の危険性が大幅に低減されるという効果をも奏する。
さらに、従来より多検体評価に用いられるマルチウェルプレートによる静置培養と同等のスケールでの流通培養が可能となり、細胞の機能評価などをハイスループットで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の流体送り装置の構成を説明する。
図１は、当該流体送り装置の一例を示す模式図であって、装置の内部構造および動作原理を概略的に示している。図１は、当該装置を上から見た図である。天板はあってもよいが必須ではなく、ここでは収容室内を見せるために描いていない。回転子の回転中心１ａは、図の理解を容易にするために書き加えたものであり、実在の回転シャフトである必要はない。また、図２は、図１のＸ−Ｙの方向に切ったときの当該装置の断面図を示している。
これら図１、２に示すように、当該流体送り装置は、スターラーの回転子１が回転可能に収容された収容室２を有する。該収容室２には、流体を出入りさせるための吸入口３と吐出口４とが設けられる。同図の例では、吸入口３と吐出口４とは、いずれも、該収容室２の内部側壁（即ち、回転子１の回転によって描かれる回転円あるいは該回転円およびその回転軸方向の延長１ｂを取り巻く壁）２ａに設けられている。
吐出口が流体を吐出する開口として作用する理由は、上述のとおり、回転子の回転によって生じる流体の慣性力にある。即ち、回転子１を回転させたときに、収容室内の流体は慣性力により、吐出口４から収容室外への流れが支配的となり、その結果、流体は、矢印Ｌ１で示すように、吸入口３から収容室内に流入し、矢印Ｌ２で示すように、吐出口４から収容室外に流出する。
吐出口に接続される流路（即ち、吐出口から収容室外への向かう流路）の方向は、特に限定されないが、図１に示されるように、回転円の接線方向とすれば、収容室内にて回転運動する流体の接線方向の慣性力を吐出力として効率よく利用することができる。
【００１６】
当該装置に用いられるスターラーは、モーターなどの駆動原と回転子とを回転シャフトによって直接接続したシャフトドライブ型のスターラーであってもよいが、マグネチックスターラーを用いれば、回転シャフトやそれを通過させる貫通孔や軸受け構造が省略でき、装置の構成がより簡単になる。また、外気との接触がないので、雑菌による内部の汚染の危険がきわめて低い。
以下の説明では、全て、スターラーとしてマグネチックスターラーを用いる態様を用いて本発明を説明するが、シャフトドライブ型のスターラーなど、他の駆動型のものと適宜置き換えてよい。
【００１７】
マグネチックスターラー自体は、図１１（ａ）に示すように、スターラー本体駆動装置Ｓから発せられる磁界の作用によって、回転子（攪拌子とも言う）１を回転させるよう構成された公知の攪拌装置である。
スターラー本体駆動装置Ｓの上面には、攪拌すべき槽を置くためのステージＳ１が設けられ、該ステージＳ１の下側に磁界発生装置が収容されている。通常、回転子の回転平面は、該ステージＳ１の面に平行な面となる。
スターラー本体駆動装置ＳのステージＳ１の面をどの方向に向けるか（水平面で上向き、水平面で下向き、垂直面、任意の傾きを持って上方または下方を向いた面など）、また、それによって、回転子の回転中心軸をどの方向に向けるかは自由である。以下の説明では、特に断らない限り、ステージＳ１の面を水平面で上向きまたは下向きとし、回転子を水平に回転させる態様を代表として本発明を説明する。回転子を水平に回転させる態様は、装置構成が簡単になり、本発明の特徴が最も顕著となる。ステージＳ１の面の傾き、回転子の回転中心軸の傾きは、適宜変更してよい。
回転子は、通常、攪拌すべき流体に対して安定であり、耐磨耗性の優れた材料（例えば、テフロン（登録商標）、ポリスチレン、ガラス、ポリプロピレン、ポリエチレンなど）からなる外層を有し、内部には、スターラー本体駆動装置Ｓから発せられる磁界の作用によって回転し得るように、永久磁石や磁性体が埋め込まれた構成を有する。
同図のマグネチックスターラーは、１つのスターラー本体駆動装置Ｓで、１つの回転子１を回転させるシングルタイプであるが、１つのスターラー本体駆動装置のステージ上で複数の回転子を同時に回転させ得るマルチタイプのものを構成し用いてもよい。
【００１８】
回転子の形状は、特に限定されず、従来公知のマグネチックスターラーの回転子を用いてよいが、回転で描かれる円の外周囲に流れを生じさせる形状が好ましい。そのような形状としては、棒状、十字状、放射状などが挙げられる。また、回転が滑らかになるように、胴体の中央部分が膨らんだものであってもよい。
回転子が棒状である場合、その長手方向に垂直な断面形状は、円形、三角形、方形、多角形などであってよい。回転子が、十字状、放射状などの場合も同様である。
回転子の回転によって描かれる回転円（回転子の回転動作を上方から見たときに、回転子によって占有される円形領域の外形線の円）の直径は、特に限定はされないが、０．１ｍｍ〜２００ｍｍ、特に１ｍｍ〜１０ｍｍであれば、当該流体送り装置自体ひいてはそれを用いた細胞培養装置がコンパクトになり、同時に多数の該培養装置を並列配置することが可能となる。
【００１９】
回転子の回転数は、回転円の直径、回転子の形状、吸入口と吐出口の配置（即ち、培養流路のどの位置に収容室が配置されるか）、培養すべき細胞の種類などによっても異なるが、毎分１〜１０００回転程度、特に毎分１０〜１００回転程度が好ましい範囲である。
また、回転子の回転方向は、時計回りでも、反時計回りでもよい。
【００２０】
当該流体送り装置の収容室の大きさは、スターラーの回転子を回転可能に収容し得るものであればよいが、収容室の大きさが回転円に対して過度に大きいと、吸入口と吐出口とが回転子から遠く離れることになり、慣性力による流体送り作用が得られ難くなる。
このような点からは、図３に示すように、回転円１ｂと内部側壁面との隙間ｇ１、ｇ２およびｇ３は、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度、特に０．２ｍｍ〜５ｍｍが好ましい値である。
【００２１】
収容室を回転子の回転軸方向から見たときの基本形状は、図３（ａ）のような円形、図３（ｂ）のような方形など、回転円を適度にはめ込むことができる形状が好ましい。特に、円形は、回転円と内部側壁面との隙間が全周にわたって均一であり、意図せぬ乱流を生じさせることなく、また、回転子を外周で保持できるので好ましい形状である。
【００２２】
図３（ａ）などに示すように、収容室を回転軸の方向からみたときの室内形状を、回転円に適合した円形とすることによって、回転子は、中心に回転シャフトを持たずとも、壁面に保持され安定して回転することが可能となる。このような態様は、より簡単な構成とする点からは好ましい。回転円の直径によっても異なるが、収容室の直径と、回転円の直径との差が、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度であればガタつきがなく好ましい。
また、図３（ｂ）に示すように、収容室を回転軸方向から見たときの室内の形状が方形である場合、例えば、停止時に内部の回転子が自由に移動したのでは、回転がスムーズに始動し難い場合がある。そのような場合には、回転子の回転中心軸線に沿って回転シャフトを適宜設けてもよい。
【００２３】
当該流体装置の吐出口４は、内部側壁２ａのうち、回転子を回転させたときに、収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が吐出口４から収容室外へ流出し得る位置に設けられていればよい。好ましい一実施態様においては、吐出口４は、図４（ａ）に示されるように、内部側壁２ａの、回転子１の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分２ａ１の一部２ａ３を少なくとも含む位置に設けられる。図４（ａ）では、吐出口４は、内部側壁の、回転円の回転軸方向の延長を取り巻く部分２ａ２にまで延びている。かかる位置に吐出口を設けることにより、回転子を回転させたときに、収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が吐出口から収容室外へ流出し得る構成となっている。尚、図４（ａ）においては、内部側壁２ａの、回転子１の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分２ａ１のうち、その一部である２ａ３のみが吐出口として開口しているが、２ａ１全部が開口した形状、即ち、収容室２の底面と吐出口４の下底とがフラットな状態のものであってもよい。また、図４（ａ）には流体の液面を示していないが、液面の高さは、回転子が完全に隠れてもよいし、回転子の一部が液面より出ていてもよい。
別の実施態様においては、吐出口４は、図６（ｄ）に示されるように、内部側壁２ａの、回転子１の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を含まない位置に設けられる。このような場合でも、回転子が時計回りに回転することにより収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が吐出口から収容室外へ流出する一方、収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が吸入口から流出しようとする力よりも、吐出口からの流出に起因して収容室外から吸入口へ流体が流入しようとする力の方が大きいので、結果として、回転子を回転させたときに、収容室外の流体が吸入口から収容室内に流入し吐出口から収容室外に流出する流体送り作用が生じる。
【００２４】
当該流体送り装置の吸入口は、流体の吐出口からの流出に起因して、流体が流入しようとする力が作用し得る位置に設けられている。「流体が流入しようとする力が作用し得る位置」とは、言い換えれば、上記流体の吐出口からの流出を引き起こす慣性力を打ち消さない位置であり、
（イ）吐出口からの流出に起因して流入しようとする力だけが作用する位置、または、
（ロ）収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が流出しようとする力が作用するが、その力よりも、吐出口からの流出に起因して流入しようとする力の方が大きく作用するような位置が挙げられる。かかる条件を満たす限り、吸入口は、収容室の内部側壁に設けられても、あるいは回転子の回転軸方向にある壁に設けられてもよいが、好ましくは、内部側壁に設けられる。
本発明の流体送り装置は、吸入口と吐出口との位置関係により大きく２つの態様に分けることができる。
１つは、上記［５］の態様（第一態様）であり、例えば、図１、２に示される装置がこれに該当する。即ち、第一態様においては、吸入口は、吸入口と吐出口とを結ぶ直線状もしくは円弧状の流路を想定したときに、該流路が回転子の回転軸方向にある壁と平行になるような位置に設けられている。例えば、図１、２においては、吸入口３と吐出口４とを結ぶ直線状の流路５を想定することができるが、この流路５は、収容室の、回転子の回転軸方向にある壁２ｂに対して平行である。
当該態様においては、回転子の回転により一定方向の流体の流れを作り出すためには、図５（ａ）に示すように、回転子の回転中心１ａが流路５の中心軸ｍ上にあるような位置関係であってはならない。したがって、第一態様においては、収容室と想定される流路（したがって、吸入口と吐出口）との位置関係は、図５（ｂ）〜（ｅ）に示されるような範囲で適宜選択される。尚、図５の（ｄ）および（ｅ）においては、流路に対して収容室の内部側壁が開口している部分の流れの上流側が吸入口、下流側が吐出口であるとみなされる。
尚、吸入口と吐出口とが同じ高さの位置に設けられているが、それらを結ぶ直線状もしくは円弧状の流路が想定し得ないような位置に設けられている場合であっても、吐出口が、回転子を回転させたときに、収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が吐出口から収容室外へ流出し得る位置に設けられており、かつ吸入口が、収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が流出しようとする力が作用するが、その力よりも、吐出口からの流出に起因して流入しようとする力の方が大きく作用するような位置に設けられている限り（例えば、図５（ｆ）の場合など）、本発明に包含され得る。
【００２５】
他の１つは、上記［８］の態様（第二態様）であり、例えば、図６（ａ）〜（ｃ）に示される装置がこれに該当する。即ち、第二態様においては、吸入口は、吐出口に対して段違いとなる位置で、且つ、内部側壁の、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を含まない位置に設けられている。回転子を回転させると、慣性力によって、内部側壁の回転円を取り巻く部分を含む位置に設けられた吐出口から収容室外への流れが支配的となる。その結果、流体は、矢印Ｌ１で示すように、内部側壁の回転円を取り巻く部分を含まない位置に設けられた吸入口から収容室内に流入し、矢印Ｌ２で示すように、吐出口から収容室外に流出する。
尚、吸入口が、吐出口に対して段違いとなる位置で、且つ、内部側壁の、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を含む位置に設けられている場合であっても、例えば図６（ｄ）に示されるように、回転子が時計回りに回転することにより収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が吐出口から収容室外へ流出する一方、収容室内の流体に生じる慣性力によって該流体が吸入口から流出しようとする力よりも、吐出口からの流出に起因して収容室外から吸入口へ流体が流入しようとする力の方が大きい場合は、結果として、回転子を回転させたときに、収容室外の流体が吸入口から収容室内に流入し吐出口から収容室外に流出する流体送り作用が生じるので、本発明に包含され得る。
【００２６】
以下、第一態様と第二態様とに分けて、本発明の流体送り装置の構成をさらに具体的に説明する。
【００２７】
上述のとおり、図１および２は、本発明の流体送り装置の第一態様の一例を示す。本態様は、吸入口と吐出口とが、それらを結ぶ直線状もしくは円弧状の流路を想定したときに、該流路が回転子の回転軸方向にある壁と平行になるような位置関係にあることを特徴とする。したがって、回転子が水平回転可能に収容されている場合は、吸入口と吐出口を結ぶ水平流路が想定される。図１および２においては、直線状の流路５が想定されるが、例えば、図７に示されるような円弧状の流路を想定してもよい。想定される流路の形状は、当該流体送り装置を細胞培養装置として使用する際に、吸入口および吐出口に接続される培養流路の形状に合わせて適宜選択され得る。
【００２８】
回転子を水平回転可能に収容する場合、収容室の深さは、回転子が回転可能であればよく、収容室の天板はあってもよい。但し、流体上下面が回転子の上下面に対してより過度に離れていると、渦など意図せぬ流れが生じ、慣性力による流体送り作用が得られ難くなる。このような点から、図４（ｂ）における回転子と収容室の天井（あるいは流体の液面）との間の隙間ｄ２は、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度、特に１ｍｍ〜５ｍｍが好ましい値である。また、流体の液面は回転子の上面より低くてもよい。
【００２９】
上述のとおり、本発明の好ましい一実施態様においては、吐出口は、収容室の内部側壁の、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を少なくとも含む位置に設けられるので、想定される流路の深さｄ３は、回転子と収容室の天井との間の隙間ｄ２と、収容室の深さｄ１の間で適宜選択され得るが、当該流体送り装置を細胞培養装置の一部として使用する場合には、通常、吸入口および吐出口に接続される培養流路の底面に細胞が保持されるので、流路の深さは、細胞への十分な酸素供給が達成される範囲に設定することが望ましい。具体的には、図４（ｂ）の例において、回転子の厚みが３ｍｍ、収容室の深さｄ１が４ｍｍである場合、流路の深さ（したがって、吸入口および吐出口の深さ）ｄ３は、１〜４ｍｍ、好ましくは１．５〜３ｍｍである。
【００３０】
想定される流路の幅は、回転子の回転円の直径、培養する細胞の種類などに応じて適宜選択され得るが、例えば、図１の例において、回転円１ｂの直径が６ｍｍ、収容室の内部側壁の直径が６．５ｍｍである場合、０．５〜５ｍｍ程度、好ましくは１〜３ｍｍである。
【００３１】
上述のとおり、本発明の流体送り装置の第一態様においては、吸入口と吐出口とを結ぶ、回転子の回転軸方向にある壁に平行な（回転子が水平回転可能に収容されている場合は水平な）流路が想定されるので、図５（ａ）のように、回転子の回転中心１ａが想定される流路の中心軸５ａ上にある場合には、回転子を回転させても慣性力による一定方向への流体の流れは生じない。したがって、本態様においては、想定される流路の中心軸が回転子の回転中心を通過しないことが必要となる。
このような条件を満たす実施態様としては、収容室の内部側壁が流路の両側端に存在する場合（図５（ｂ）；この場合、吸入口と吐出口とは明瞭に区別される）、回転子の回転によって描かれる回転円が、吸入口と吐出口とを結ぶ流路の側面に外接するか、一方の側面を横切るが他方の側面を横切らない（図５（ｃ）は、特に、収容室の内部側壁を、回転子の回転によって描かれる回転円に沿って流路内に延長することを想定したときに、内部側壁が流路の側面に内接する場合を描写している）、および回転子の回転によって描かれる回転円が、吸入口と吐出口とを結ぶ流路に接しない場合（図５（ｅ））等が挙げられる。図５（ｃ）〜（ｅ）に代表される態様においては、吸入口と吐出口は視覚的には区別できないが、収容室の内部側壁の開口部の流体が流入する側を吸入口、流体が流出する側を吐出口とみなすものとする。
図５（ｂ）のような態様では、回転子の回転による慣性力は効率よく一定方向への流体の流れを生じさせず、また、図５（ｅ）のような態様では、吸入口と吐出口が回転子から遠く離れることにより、十分な流体送り作用が得られ難い場合がある。したがって、吸入口と吐出口とを結ぶ想定される流路と収容室との位置関係としては、回転子の回転によって描かれる回転円が、該流路の側面に外接するか、一方の側面を横切るが他方の側面を横切らないことが好ましく、収容室の内部側壁を回転円に沿って流路内に延長することを想定したときに、内部側壁が流路の側面に内接することがより好ましい。
図５（ｅ）のような態様においては、収容室の内部側壁の開口部と回転円との最短距離が０ｍｍ〜回転子の直径程度が好ましく、０ｍｍ〜回転子直径の４分の１がより好ましい。
回転子の描く回転円の直径および収容室の内部側壁の直径は、吸入口と吐出口とを結ぶ、想定される流路の幅に応じて適宜選択することができる、例えば、流路の幅が３ｍｍである場合、回転円の直径としては４〜１０ｍｍ程度、好ましくは５〜８ｍｍが挙げられる。内部側壁の直径としては、該回転円の直径よりも０．２〜５ｍｍ程度、好ましくは０．５〜２ｍｍ大きな値が選択され得る。
【００３２】
次に、本発明による流体送り装置の第二態様の構成を説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）は、当該流体送り装置の第二態様の例を示す模式図である。上述のとおり、本態様は、吸入口が、吐出口に対して段違いとなる位置で、且つ、内部側壁の、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を含まない位置に設けられていることを特徴とする。吸入口は、回転子の回転軸方向について上記の位置関係を有する限り、回転子の回転面方向については、収容室の内部側壁のどの位置に設けられていてもよい。図６（ａ）〜（ｃ）は、その典型例として、当該流体送り装置を上から見た場合に、吐出口に対して（ａ）１８０°、（ｂ）９０°、（ｃ）０°（３６０°）の位置関係となるように、吸入口が設けられたものを、それぞれ示している。各図とも、上段が装置を上から見た図であり、下段が、回転子の回転中心を通過するように、紙面の横方向に装置を切ったときの断面図を示している。
吸入口は、回転子の回転軸方向について、吐出口と段違いの位置関係にあり、回転子が水平回転可能に収容室に収容されている場合は、吐出口よりも高い位置に吸入口が設けられていることになる。吐出口は、内部側壁の、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分の一部を少なくとも含む位置に設けられているのに対し、吸入口は、内部側壁の、該回転円を取り巻く部分を含まない位置に設けられているので、回転子を回転させると、慣性力により吐出口から収容室外への一定方向への流れが支配的となり、その結果、流体は吸入口から収容室内へ流入し、吐出口から収容室外へ流出して、流体送り作用が生じる。
上記第一態様に対する、第二態様の相違点は、吸入口と吐出口とが、収容室の回転軸方向にある壁と平行な流路で結ばれるのではなく、段違いの位置関係にあることである。    
【００３３】
一方、図６（ｄ）においては、吸入口と吐出口の上下関係が上記第一態様とは逆転している。即ち、吐出口は、内部側壁の、回転子の回転によって描かれる回転円を取り巻く部分を含まない位置に設けられているのに対し、吸入口は、内部側壁の、該回転円を取り巻く部分を含む位置に設けられている。しかしながら、この場合、吐出口に接続される流路（即ち、吐出口から収容室外への向かう流路）が回転円の接線方向であるため、収容室内にて回転運動する流体の接線方向の慣性力を吐出力として効率よく利用することができ、一方、吸入口に作用する慣性力は、吐出口からの流出に起因して収容室外から吸入口へ流体が流入しようとする力に比べて小さいので、結果的に、流体は吸入口から収容室内へ流入し、吐出口から収容室外へ流出して、流体送り作用が生じる。
【００３４】
第二態様における吸入口および吐出口の開口面積は、収容室の深さ、回転子の描く回転円の直径などによっても異なるが、例えば、回転円の直径が６ｍｍ、収容室の内部側壁の直径が６．５ｍｍ、収容室の深さが５ｍｍである場合、吸入口幅（回転子の回転面方向の長さ）としては１〜５ｍｍ程度、好ましくは２〜４ｍｍ、吸入口の高さ（回転子の回転軸方向の長さ）としては０．５〜５ｍｍ程度、好ましくは１〜３ｍｍ、吐出口幅（回転子の回転面方向の長さ）としては１〜５ｍｍ程度、好ましくは２〜４ｍｍ、吐出口の高さ（回転子の回転軸方向の長さ）としては０．５〜５ｍｍ程度、好ましくは１〜３ｍｍである。
【００３５】
次に、本発明による流体送り装置を用いて構成された細胞培養装置を説明する。
便宜上、第一態様の流体送り装置を用いた例によって、詳細な説明を行なうが、第二態様の流体送り装置、あるいは図５（ｆ）や図６（ｄ）に示される本発明のその他の態様の流体送り装置と適宜置き換えてよい。
当該細胞培養装置は、図８、９に構成を示すように、本発明による流体送り装置と培養流路とを接続したもので構成される。培養流路内には、培養基材を配置することができ、目的の細胞を培養流路に播種すると、培養基材内もしくはその表面上に該細胞が保持され、培養流路内を培養液が流通することによって、該細胞が培養される構成となっている。培養流路内を培養液が流通するように、培養流路の一方の端部（第一端部）は流体送り装置の吸入口に、他方の端部（第二端部）は吐出口に、それぞれ接続されている。
【００３６】
当該細胞培養装置の重要な特徴は、流体送り装置が充分に簡単な構成となっておりかつ小型化されているために、該流体送り装置と培養流路とが小さい培養槽内の培養液中に完全に収容され、培養槽外の循環路を経ることなく、培養槽内だけで一定方向に培養液を移動させる循環培養が成立している点にある。
当該細胞培養装置には、厳密には、スターラー本体駆動装置が外部に付帯するが、マグネチックスターラーを用いる場合には、回転子は機械的に接続されていないため、実質的に、培養槽内だけの循環培養装置と見なすことが可能である。
また、スターラー本体駆動装置を含めても、装置全体がコンパクトであるため、スターラー本体駆動装置を含めた装置全体を、炭酸ガスインキュベータや恒温培養器など、種々の装置の槽内へそのまま配置することも可能である。
特に、培養液を水平方向に吸入し水平方向に吐出するものは、薄くコンパクトな構造であるため、これに水平な培養流路を組み合わせると、シャーレ（ペトリ皿）やウェルといった極めて浅い皿状の培養槽内で水平に培養液を循環させることが可能となる。流体送りの駆動に関する外界との機械的な接続は何も無く、薄く小径のシャーレの内部だけで、二次元もしくは三次元における細胞培養が行なわれる。
【００３７】
また、流体送り装置の第二態様およびその他の態様も、吸入口に水平な培養流路を接続すれば、同様に浅い培養槽中で循環する細胞培養が可能となる。
また、流体送り装置の第一態様、第二態様、その他の態様であっても、回転子の回転姿勢や、吸入口、吐出口の取り方によっては、垂直方向の吐出や吸入を利用することになる。よって、垂直方向に細長い培養流路・培養槽を用いて、全体として、例えば、試験管やメスシリンダーの如く縦に細長い細胞培養装置を構成することができる。
また、いずれの態様でも、培養槽自体は、蓋の無い開放容器でよいので、気泡が発生しても槽内に溜まることがない。
また、栄養因子や酸素を含んだ培養液の一定方向への流れを発生させ、常に細胞や組織にこれらを供給することができる構造であるために、立体的環境下で問題となる、増殖因子、アミノ酸、酸素等の不可欠な培養成分の枯渇を抑えることができ、長期間の培養および細胞機能の維持が可能となる。
【００３８】
培養流路の断面形状（流れの方向に垂直に切断したときの断面の形状）は、特に限定はされず、上記流体送り装置の吸入口および吐出口と適合する限り、円形、方形、長円形などのいずれであってもよい。
培養流路は筒状の管路であってもよいが、水平流路の場合には、酸素供給が良好である等の理由で、上面（天井部分）などが開放されていてもよい。
断面形状が方形の場合の、該断面の好ましい寸法例を挙げると、流路幅０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、流路深さ０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度がコンパクトである。
【００３９】
図８、図９に示すような、水平方向に延在する細胞培養装置を構築する場合、流体送り装置の収容室と、培養流路とを、１つの部材から一体的に形成すれば、構成がより簡単になる。そのような部材としては、例えば、アクリル板、ステンレス、ポリスチレン、ポリカーボネート、ヒドロキシアパタイト等が挙げられるが、加工の容易さ、耐久性、透明で観察が容易などの観点からアクリル板やポリスチレンがより好ましく使用され得る。
また、図１０に示すような、吐出口に直結する培養流路が下方に開放しているように形成される場合、形成された部材をシャーレ、ウェルプレート、ステンレス板などの底面に、適当なポッティング剤を用いて接着することにより、培養装置を構築することもできる。
【００４０】
図８〜図１０に示すような、水平方向に延在する細胞培養装置を構築する場合、流体送り装置のコンパクトさを生かすには、培養槽の形状は、内径（または一辺）５ｍｍ〜３５ｍｍ、深さ５ｍｍ〜２０ｍｍ程度の円柱（四角柱）状のものが挙げられる。
培養槽の液面高さは、流体送り装置の収容室および培養流路の上面（天井）よりも、０ｍｍ〜３ｍｍ、特に０ｍｍ〜１ｍｍ程度低くなるように設定すればよい。
【００４１】
培養流路の一方の端部（第一端部）は、流体送り装置の吸入口に、他方の端部（第二端部）は吐出口にそれぞれ接続される。図８〜図１０に示すように、培養流路５の第一端部を流体送り装置の吸入口に、第二端部を吐出口にそれぞれ接続して、回転子を回転させれば、収容室内で生じる培養液の慣性力によって、培養液は吐出口から培養流路内に流入し、培養流路を循環して吸入口から再び収容室内に流入する。
【００４２】
培養流路としては、図８に示すような屈曲状流路や、図９に示すような環状流路、図１０に示すような直線状流路などを適宜組み合わせて使用することができる。培養流路を略水平に延在するように培養槽に配置することで、薄くコンパクトな細胞培養装置を構成することができる。
図８は、流体送り装置の第一態様と四角型の屈曲状培養流路５とを組み合わせたものである。図８（ａ）は装置を上から見た図であり、図８（ｂ）はＸ１−Ｙ１で切った断面図であり、図８（ｃ）は収容室の断面図である。
また、図９は、流体送り装置の第一態様と、環状の培養流路５とを組み合わせたものである。図９（ａ）は装置を上から見た図であり、図８（ｂ）は収容室の断面図である。培養流路を環状とすることにより、よどみなくスムーズな培養液の流れが達成され得る。
図１０は、流体送り装置の第二態様に、（ａ）ヘアピン型の屈曲状流路５、あるいは（ｂ）直線状流路５と半環状流路６を組み合わせたものである。各図とも、上段が装置を上から見た図であり、下段は装置をＸ２−Ｙ２、Ｘ３−Ｙ３でそれぞれ切ったときの断面図である。
【００４３】
培養基材は、培養流路内に適宜配置することができる。培養基材は培養流路の全範囲に配置してもよいし、一部分に配置してもよい。第二態様の流体送り装置を用いる場合には、吐出口に直結する培養流路部分に培養基材を配置するのは手間がかかるので、上面が開放された吸入口に直結した部分に培養基材を配置することが好ましい。一方、流体送り装置の第一態様を用いる場合は、上面が開放された水平な培養流路を用いることができるので、容易に培養流路全体に培養基材を配置することができる。
培養基材は、各種細胞・組織に適した足場材料となるものであればよく、公知のものが利用可能である。
また、培養基材は、培養中において、培養液が該培養基材（培養されている細胞がその内部または表面上に含まれている）を通過し得るように培養流路内に配置されていればよい。培養液が培養基材を通過するとは、培養液が培養基材と流路との隙間を通過すること、および／または、培養液が培養基材内を通過することを意味する。特に、培養基材を多孔質の基材として構成し、培養液が培養基材内の隅々の細胞に接するように通過する態様が好ましい。
３次元培養可能な培養基材は、主として多孔質の部材であるため、本発明には好ましい基材である。
【００４４】
本発明に利用可能な培養基材は、特に限定されず、接触面に細胞や組織を固定可能な多孔性担体や、中空糸などであってよい。より詳細には、セルロース、セラミックス、ウレタン、ポリスチレン、金属、ガラス、ポリプロピレン、コラーゲン、フィブロネクチン、ポリリジン、ラミン、デキストランなどが挙げられる。
培養される細胞は、通常、培養基材内（又は表面）に留まり、培養液はその細胞の周囲を通過する。
【００４５】
本発明の細胞培養装置において培養可能な細胞は、特に限定されず、どの生物（原核生物、真核生物等）由来の細胞でもよい。また、細胞培養には、単なる細胞の培養だけでなく、組織や臓器の培養も含まれる。
原核生物としては、大腸菌等の細菌等が挙げられる。真核生物としては、真菌（酵母（分裂酵母、発芽酵母等）等）、植物（単子葉植物、双子葉植物等）、動物（無脊椎動物、脊椎動物等）等が挙げられる。無脊椎動物としては、甲殻類（昆虫等）等が挙げられる。脊椎動物としては、メクラウナギ類、ヤツメウナギ類、軟骨魚類、硬骨魚類、両生類、爬虫類、鳥類、哺乳動物等が挙げられる。
【００４６】
本発明において利用可能な培養液に限定はなく、上記培養基材と組合わせて所望の細胞を培養可能なものを適宜選択することができる。例えば、本発明の細胞培養装置を用いて哺乳動物細胞を培養する際には、自体公知の培養液、例えばＤＭＥＭ、ＥＭＥＭ、ＲＰＭＩ−１６４０、α−ＭＥＭ、Ｆ−１２、Ｆ−１０、Ｍ−１９９、ＨＡＭ等を用いることが出来る。培養液には、適宜自体公知の添加物（血清、成長因子、抗生物質、緩衝剤、還元剤等）を加えてもよい。
【００４７】
本発明による細胞培養装置の用途に限定はないが、例えば、細胞の高機能化を目的とした培養、医療用タンパク質などの物質生産を目的とした培養、胚性幹細胞の培養、組織培養、細胞や組織の形態観察を目的とした培養、試験・検査を目的とした培養、抗ガン物質や抗酸化物質のスクリーニングアッセイ、その他、酵素反応試験、核酸やタンパク質などの生体分子を含む化合物の相互作用試験、物質の精製、化合物の合成など、種々の目的に用いてよい。
好ましくは、本発明の細胞培養装置は、肝細胞や腎細胞などの各種機能細胞を培養し、培養液中に薬物を添加して流通しながら、該薬物濃度の変化をモニタリングすることにより、生体内での薬物代謝シミュレータとして用いることができる。
【００４８】
図１１（ｂ）に示すように、１つのスターラー本体駆動装置Ｓのステージ上で複数の回転子を同時に回転させ得るものを用いれば、図８〜図１０に示したユニット〔流体送り装置と培養流路とが接続された構成を有するユニット〕を複数（Ａ１〜Ａ６）、前記スターラー本体駆動装置Ｓ上に配置して、１台の共通スターラー本体駆動装置によって複数のユニットＡ１〜Ａ６を稼動させることができ、狭いスペースでも、多種の試料を同時に並列処理することが可能になる。図１１（ｂ）は、６穴のウエルを各培養槽として用い、スターラー本体駆動装置Ｓ上に配置した構成例である。
【実施例】
【００４９】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、これらは単なる例示であって、本発明を何ら限定するものではない。
【００５０】
実施例１  各種培養装置の製造
図１０（ａ）に示す装置（Type I）、図１０（ｂ）に示す装置（Type IIおよびType III）、図８に示す装置（Type IVおよびType V）並びに図９に示す装置（Type VI）を実際に製造した。各培養装置の材質、形状（寸法）等の詳細は以下の通りである。
（Type I）
厚さ5mmのアクリル円盤の上面と下面に深さ2mm・幅2mm・長さ15mmの流路を設けた。また、アクリル円盤に貫通した2つの穴を設け、攪拌子の回転を駆動力として培地が上面流路と下面流路を循環できる構造にした。攪拌子を入れる穴（収容室）の直径は6.7mm、もう一方の穴の直径は3mmとした。
（Type II・Type III）
厚さ5mmのアクリル円盤の上面に深さ2mm・幅3mmの半環状流路を、アクリル円盤下面に深さ2mm・幅2mmの直線状流路（長さ：15mm (Type II), 20mm (Type III)）を設けた。また、アクリル円盤に貫通した2つの穴を設け、攪拌子の回転を駆動力として培地が上面流路と下面流路を循環できる構造にした。攪拌子を入れる穴（収容室）の直径は6.7mm、もう一方の穴の直径は4mmとした。
（Type IV・Type V）
厚さ5mmのアクリル円盤の上面に幅3mmの四角状流路を設けた。Type IVの流路の深さは2mm、Type Vの流路の深さは4mmとした。攪拌子を入れる穴（収容室）の直径は6.5mm・深さは4mmとした。
（Type VI）
厚さ5mmのアクリル円盤の上面に深さ2mm・幅3mmの環状流路を設けた。攪拌子を入れる穴（収容室）の直径は6.5mm・深さは4mmとした。
【００５１】
実施例２  各種培養装置を用いた肝細胞の培養
実施例１で製造した各種培養装置（Type I〜Type VI）を用いて肝細胞の培養を行った。
（Type I）
ステンレス製テンプレートを用いて下面流路状にコラーゲンを配置し、常法により採取したラット肝細胞懸濁液を添加して、開放系で4時間静置培養した。テンプレートを除去して、上記の通り成形したアクリル円錐を組み込んだ収容室に攪拌子を入れ、マグネチックスターラーを用いて攪拌子を時計回りに100rpmで回転させ、3日間流通培養を行った。
（Type II・Type III）
上記の通り成形したアクリル円盤をペトリ皿に接着させた。上面流路の底面に培養基材としてコラーゲンを配置し、常法により採取したラット肝細胞懸濁液を添加して4時間静置培養した後、収容室に攪拌子を入れ、マグネチックスターラーを用いて攪拌子を時計回りに100rpmで回転させ、3日間流通培養を行った。培地を流通させずに、そのまま静置培養を行ったものを対照とした。
（Type IV・Type V）
上記の通り成形したアクリル円盤の流路底面に培養基材としてコラーゲンを配置し、常法により採取したラット肝細胞懸濁液を添加して4時間静置培養した後、収容室に攪拌子を入れ、マグネチックスターラーを用いて攪拌子を時計回りに100rpmで回転させ、3日間流通培養を行った。培地を流通させずに、そのまま静置培養を行ったものを対照とした。
（Type VI）
上記の通り成形したアクリル円盤の流路底面に培養基材としてコラーゲンを配置し、円柱状部材を収容室に入れて培地を堰き止め、常法により採取したラット肝細胞懸濁液を添加して4時間静置培養した後、堰き止めを外し、収容室に攪拌子を入れ、マグネチックスターラーを用いて攪拌子を時計回りに100rpmで回転させ、3日間流通培養を行った。培地を流通させずに、そのまま静置培養を行ったものを対照とした。
各培養装置の流路の深さ、培地体積、細胞播種底面積、播種細胞数を表１にまとめた。
【００５２】
【表１】
2009100652.tif 000003
【００５３】
試験例１  各種培養装置の性能
実施例２の各種培養系において、培養1日目と3日目にアルブミン合成能を測定した。結果を図１２〜１５に示す。Type Iは、用いた回転数では流通速度が不十分であったため、アルブミン合成能は比較的低値であった（図１２）。
Type II、Type IIIでは、ともに培養1日目でのアルブミン合成速度は流通培養での値が静置培養での値を上回った（図１３）。しかし、培養3日目ではType II、Type IIIともアルブミン合成速度は低下した。この理由としては、ポッティング剤を用いて培養装置をペトリディッシュに貼り付ける際に、塗布にむらができてしまったため、培地がリアクターとペトリディッシュの間にしみ込み、上面流路の液面が減少したことが考えられる。培養3日目には流路に培地がほとんど無い状態が観察された。
Type IV、Type Vでは、ともに培養1日目、3日目とも静置培養の結果を上回った（図１４）。特にType IVでは、これまで静置培養で得られているアルブミン合成速度と比較して、非常に高い値が得られた。また、実験操作も簡便なことから流通型薬物代謝シミュレータへの適用が期待できた。しかし、四角状の流路を有することから、色素を添加して流動状況を観察すると流路の四隅で淀みが観察された。
Type VIでも、Type IV、Type Vと同様に、培養1日目、3日目とも静置培養の結果を上回った（図１５）。培養2日目における細胞形態も良好であった（図１６）。また、流路を環状にしたことで、色素を添加して流動状況を観察した時の淀みが観察されず、スムーズな培地の流動が可能となった。よってType VIの流通型薬物代謝シミュレータへの適用を試みた。
【００５４】
試験例２  Type VI培養装置を用いた流通培養での薬物代謝能
実施例２と同様にして、Type VI培養装置で肝細胞を培養した。培地に0.25mMのリドカインを添加して流通培養もしくは静置培養を行い、6時間後および24時間後にリドカイン濃度を測定してクリアランス値をそれぞれ算出した。結果を表２に示す。流通培養で得られた生体クリアランス予測値は静置培養で得られた値に比べて約30%高かった。
【００５５】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００５６】
上記のとおり、本発明による流体送り装置は回転子と流路とを組み合わせただけの簡単な構成を有するので、ウエルプレートの如き小型の培養槽内で還流培養が可能になる。したがって、一度に多検体を処理することが可能であり、ハイスループットな細胞の機能評価等に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明による流体送り装置の構成の一例を示し、かつ、当該流体送り装置の原理を説明するための模式図である。
【図２】図１に示す装置のＸ−Ｙ断面を示す図である。
【図３】本発明による流体送り装置における、回転円と、収容室の内部壁面との隙間を説明するための図である。
【図４】本発明による流体送り装置における、吐出口の位置、回転子と収容室の天井との間の隙間等を説明するための図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）本発明による流体送り装置における、回転子の回転中心と、流路の中心線との位置関係を例示する図である。（ｆ）本発明の別の態様の流体送り装置における、吸入口と吐出口との位置関係を示す図である。
【図６】本発明による流体送り装置における、吸入口と吐出口との位置関係を例示する図である。
【図７】本発明による流体送り装置における流路の形状の一例を示す図である。
【図８】本発明による細胞培養装置の構成の一例を示す模式図である。
【図９】本発明による細胞培養装置の構成の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明による細胞培養装置において、吐出口に直結する培養流路が下方に開放している場合の構成例を示す模式図である。図１０（ａ）は当該装置の上面図とそのＸ１−Ｙ１断面を示す図であり、図１０（ｂ）は当該装置の他の例の上面図とそのＸ２−Ｙ２断面を示す図である。
【図１１】本発明による細胞培養装置において、１つのスターラー本体駆動装置のステージ上で複数の回転子を同時に回転させ得る構成とした態様を示す図である。
【図１２】Type I培養装置を用いた流通培養における細胞播種面積あたりのアルブミン合成速度の経時変化（n=2）を示す図である。
【図１３】流通培養と静置培養における細胞播種面積あたりのアルブミン合成速度の経時変化(n=2)を示す図である。(a)Type II、(b)Type III
【図１４】流通培養と静置培養における細胞播種面積あたりのアルブミン合成速度の経時変化(n=2)を示す図である。■：Type IV流通培養、△：Type V流通培養、●：Type IV静置培養、▽：Type V静置培養
【図１５】Type VI培養装置を用いた流通培養と静置培養における細胞播種面積あたりのアルブミン合成速度の経時変化(n=2)を示す図である。
【図１６】Type VI培養装置を用いた流通培養と静置培養における培養2日目の細胞形態を示す写真である。Ａ：Type VI流通培養、Ｂ：Type VI静置培養、Ｃ：12ウェルディッシュを用いた静置培養
【符号の説明】
【００５８】
１    回転子
２    収容室
３    吸入口
４    吐出口
【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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