CN1737106B - 细胞或组织的培养方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种能够防止污染并高效率地进行体外培养的细胞或组织的培养方法及其装置。该细胞或组织的培养方法及其装置中，将培养位置(培养腔室20)设置在活体模仿环境等可任意进行控制的环境下，并且在将细胞(5)或组织保持在所说培养位置的情况下供给培养基(3)，在位于理想环境下的所说培养位置上进行所说细胞或所说组织的培养，因此，不仅能够防止污染，而且能够高效率地实现所说细胞或所说组织的体外培养。

Description

细胞或组织的培养方法及其装置

本申请案是国际申请日为2001年2月28日，国际申请号为PCT/JP01/01516，中国国家申请号为01808886.4的发明专利申请案的分案申请。 

技术领域

本发明涉及细胞组织工程学或作为基因治疗等的应用的组织工程中所使用的细胞·组织培养技术，用于体外培养修复人体缺损组织等所需要的细胞和组织的、细胞或组织的培养方法及其装置。 

背景技术

对活体的缺损部位或异常部位进行修复的方法有以下几种。其第1种方法是，作为缺损部位或异常部位的修复机构，以塑料、金属、陶瓷等非活体材料进行代用。作为代用品，有骨用陶瓷、不锈钢、关节用聚乙烯树脂、血管用乙烯树脂等。第2种方法是，以其它动物、其它部位等活体材料进行代用。该代用品例如有皮肤等。而第3种方法是移植他人的脏器。 

第1种方法存在着这样的问题，即，随着塑料、金属、陶瓷等非活体材料的磨损、消耗，需要定期进行更换，磨损所产生的分离物质会对活体产生不良影响。另外，关于合成树脂血管，已有报告列举出，血管经过长期使用，其内部会逐渐发生堵塞的事例。而第3种方法，若没有移植脏器的提供者，则无法实施修复，即使能够实施，也存在着脏器间发生排斥反应的问题。 

而一种能够达到人们所期望的实用化的修复方法，是对活体细胞在其体内或体外进行细胞或组织的培养，将所得到的细胞和组织用于缺陷部位的修复。目前的研究报告表明，皮肤、软骨、血管、肝脏、胰脏等许多组织存在着上述可能性。若将取自活体的细胞在患者的体内、体外进行细胞或组织的培养，将培养得到的细胞和组织用于缺陷部位的修复，则能够使得在体内无法再生的组织再生，而且，用于修复的组织具有患者本身的基因因而不会发生排斥反应，而且，也不会产生诸如合成树脂等那样非活体材料的化学物质可能造成的不良影 响。能够得到理想的治疗效果。 

作为这种技术，过去有特开平9-313166号公报的“细胞培养装置”。采用该技术时，每进行一次培养，都要将各零部件拆解，经过清洗、灭菌后再组装成装置，因而有可能在灭菌之后又被细菌污染。虽说为了防止污染可以在组装成装置后以高压灭菌器(121℃、绝对压力2个大气压)等进行灭菌处理，但由于泵和压力传感器包含有许多电子元器件和特殊的树脂、油等，因此从防止污染的角度来说，无法加以使用。为此，要对泵和压力传感器进行局部拆解，仅将培养基的通路部分取出后以药品进行灭菌，而对其它零部件以高压灭菌器灭菌，之后再组装成泵和压力传感器以及装置，因此，不仅费事而且杂菌污染的危险性很大。此外，若使用培养器(培养库)进行培养，泵和控制装置容易受到温度、湿度的不良影响，容积有限的培养器中无法容纳全部装置。因此，需要使配管和电源、以及控制用电线从培养器的通孔中穿过，因而必须在培养器与外部空气连通的状态下进行装置的组装。另外，由于整个培养基回路要承受压力，因此，包括泵和配管等零部件在内，要整体做成耐压结构，但要想设定较高的压力(例如1MPa以上)是非常困难的，要施加高压，必须整体做成高耐压结构，这将导致成本增加。 

此外，在边施加压力以实施物理刺激边进行活体组织的培养方面，Harvard medical school的水野秀一博士等人曾发表研究报告(Materials Science and Engineering C6[1998]301-306)，根据该研究，可构成图26所示的培养装置，下面对该培养装置的各要素及其功能进行说明，泵400，起着驱使培养基402进行循环、以及、对培养腔室404内部加压以对细胞406或组织施加静压的作用，例如使用的是液体色谱用泵，内装有使流量保持一定的控制装置。 

背压调节器408在压力达到对细胞406或组织所需施加的压力以上时，将阀410打开以泄放压力，使培养腔室404内部的压力保持一定。根据对细胞406所需施加的压力的大小来选择背压调节器408并安装之。 

培养腔室404构成了培养细胞406或组织的培养空间，该培养腔室404中容放有，由胶原形成的海绵体所构成的、接种有细胞406或组织的基质412。使细胞406或组织在由胶原海绵体构成的基质412 上增殖。压力传感器414对培养腔室404内的压力进行检测，压力监视器416显示压力传感器414的压力检测值。以该压力检测值对泵400进行控制，当该压力检测值过大时，使泵400停止运行。 

培养基槽418内蓄存有适合于培养待培养细胞406或组织的培养基402，该培养基402例如由氨基酸类、糖类、盐类等构成。培养基槽418通过贯穿封闭塞420的通气管422与外部空气连通，通气过滤器424能够防止外部空气的污染。 

该培养装置放置在作为密闭空间的培养器中。该培养器形成具有舒适的培养氛围的空间，维持对于细胞、组织来说最适宜的温度、湿度以及气体浓度(氧气、二氧化碳气)。并且，在泵400的作用下，培养基402充满回路426并在其内循环。氧气、二氧化碳气从通气过滤器424通过后溶解到培养基402中，使培养基402保持适度的氧气浓度和二氧化碳气浓度。当泵400运行时，培养腔室404中的压力逐渐升高，一旦达到背压调节器408的设定压力以上时，背压调节器408的阀410打开，排放培养基402，培养基402的压力将随着培养基402的排放而相应地降低，因而阀410关闭。通过重复进行上述动作，可使压力保持一定，同时，一定量的培养基402往复进行循环。细胞400或组织在受到这种压力刺激的情况下增殖。 

该培养装置虽然能够维持固定的压力，但不能实现压力的往复升降。压力的升高要靠泵400，压力升高的速率决定于泵400的能力，当培养基402的循环量增加时，压力升高速率加快，当将其循环量设定得较小时，压力的升高将变得缓慢。因此，在使压力周期连续重复的场合，要想降低压力，可以如图27所示，采用这样一种方法，即，与背压调节器408相并联地设置具有旁路阀428和节流阀(针阀)430的旁路路径432。采用这种方法，虽然能够降低压力，但存在着如下缺点，即，不仅完成一个周期所需的时间变长，而且无法使重复周期的设定和培养基420的循环量相互独立，并且，节流阀430的调节作用变得很微小，产生导致压力降低的变化率变得不稳定的缺点。 

并且，每进行一次培养，都要拆解各零部件进行清洗、灭菌，之后再组装成装置，进行灭菌后有可能再被细菌污染。虽说为防止污染可以考虑将组装后的装置以高压灭菌器(121℃、绝对压力为2 个大气压)等进行灭菌处理，但由于泵和压力传感器包含有许多电子元器件和特殊的树脂、油等，因而无法做到。因此，目前的现状是，不得不对泵和压力传感器进行局部拆解，仅将培养基的通路部分取出而使用药品进行灭菌，其它零部件则以高压灭菌器灭菌，之后，组装成泵和压力传感器以及装置，因此，不仅费事而且杂菌污染的危险性很大。 

向培养基中引入氧气、二氧化碳气时虽然通过过滤器，但由于是从周围氛围中直接进行引入的，因此也存在着污染的可能。另外，虽然该培养装置被放置在培养器中，但泵单元和压力监视器容易受到温度、湿度的不良影响，而且由于容积的原因，要想将泵单元和压力监视器放置在培养器中是困难的。为此，不得不使配管用管材和电源、以及控制用电线从培养器的通孔中穿过而进行其内部和外部的连接从而完成装置的组装。 

此外，对压力的设定，是根据设定压力选择并装入适当的背压调节器实现的，因而要改变压力的设定值，必须更换背压调节器，因此，不仅费事而且杂菌污染的危险性也很大。 

在需要改变压力循环的场合，图27所示的培养装置无法进行低压的设定，即便节流阀430能够在一定程度上调整压力，所设定的压力也将随着泵400的循环流量的改变而改变。 

如上所述，现有的活体的细胞或组织的培养方法，是将培养器(培养库)内的温度、湿度、二氧化碳浓度、氧浓度设定为最佳条件而在其中培养细胞的。这种利用培养器进行的培养，是在培养皿的平面上(2维)进行的，而人们正在尝试进行3维培养。而且，采用这种培养方法时，与外部空气相接触的培养基和细胞或组织容易被细菌污染，难以稳定地进行培养。 

并且，活体的细胞总是处在物理刺激之下，虽然这些刺激对细胞代谢机能的控制、细胞分裂周期、生物刺激的浓度梯度和分散等具有间接的影响，但难以使之稳定，要对物理刺激的大小、变化、周期等进行设定和加以改变是非常困难的。因此，进行培养时需要对压力进行细微的设定和调整，要求培养操作人员能够熟练操作。 

因此，以往在进行活体细胞的体外培养时，要使之成长为待修复部位大小需要较长的时间，有时因污染等原因还会影响培养的正常进行。

为此，本发明的任务是，提供一种能够在防止污染的同时有效地实现体外培养的细胞或组织的培养方法及其装置。发明内容

作为本发明，在模仿活体环境等的可任意进行控制的环境下设置培养位置(培养腔室)，并且，在将细胞或组织保持在所说培养位置上的情况下供给培养基，在位于理想环境下的所说培养位置上进行所说细胞或所说组织的培养，不仅能够防止污染，而且实现了所说细胞或所说组织的高效率的体外培养。 

具体而言，本发明提供一种细胞或组织的培养装置，其特征是，具有： 

与外界隔离而形成供给气体并对温度条件和湿度条件进行设定而维持维持生命所必需的环境的密闭空间， 

培养回路单元，即，能够与该密闭空间相分离地形成，设置培养基槽和培养腔室，并且将这些培养基槽和培养腔室以管子进行连结，通过该该管子而使得所说培养基槽的培养基能够向所说培养腔室进行循环，将所说培养基从所说培养基槽连续地、间断地或周期性地或者以将它们组合起来的方式送出而使之通过所说管子向所说培养腔室进行循环， 

设置在该培养回路单元的所说管子的、向所说培养腔室供给所说培养基的培养基供给机构， 

设置在所说培养回路单元的所说管子的、对从所说培养腔室流出的所说培养基的压力进行缓冲的压力缓冲机构， 

将待培养细胞或组织保持在所说培养腔室内的培养基中的、并且能够被成长的所说细胞或所说组织吸收而消失的保持机构， 

所说培养回路单元的所说管子的至少一部分通过透气材料所形成，由此可使所说气体被所说管子内循环的所说培养基所吸收的气体吸收机构， 

通过所说培养基对和所说培养基收纳于所说培养腔室内的所说细胞或所说组织施加压力的加压机构， 

分别接有所说加压机构的驱动机构、所说培养基供给机构的驱动机构、所说培养基缓冲机构的驱动机构，控制所说加压机构的加压、控制所说培养基供给机构的培养基的送出、控制所说压力缓冲机构的对培养基的送出进行缓冲的控制机构。 

本发明的细胞或组织的培养方法，其特征是，将活体的细胞或组织保持在特定的培养位置(培养腔室)上，在将所说细胞或所说组织设定在模仿活体环境下的同时向所说细胞或所说组织供给培养基，在所说培养位置进行所说细胞或所说组织的培养。 

即，作为局部修复缺损活体等所需要的组织，以使用该活体的细胞和组织最为理想。正是为了实现这一点，使用采自活体的细胞和组织进行体外培养。进行这种体外培养，重要的是要防止污染和提供与活体同等的培养环境，即，人工实现活体模仿环境。为此，将培养位置设定在人工形成的环境中，通过将细胞或组织保持在该培养位置上并供给培养基，实现细胞或组织的体外培养。在这里，所说环境是指，以由细胞或组织形成的活体为基准，包括健康维持其生命所必需的体内、体外的刺激在内的生存条件。而培养基，包含有维持细胞或组织的生命以及进行繁殖所必需的营养源。在这种场合，通过供给培养基，可对细胞或组织施加静压以及使之流动而产生的物理刺激，使细胞或组织受到代谢机能、分裂周期、生物刺激的浓度梯度和分散的影响，促进细胞或组织所培养，从而，能够培养出与体内组织相近、或者、与体内组织易于融合的细胞或组织。 

本发明的细胞或组织的培养方法，其特征是，将活体的细胞(5)或组织保持在特定的培养位置(培养腔室20)上，在将所说细胞或所说组织设定在活体模仿环境下的同时向所说细胞或所说组织通过培养回路(培养回路单元4)连续或断续地供给培养基，并且对所说细胞或所说组织施加连续的、间断的或周期性变化的压力，在所说培养位置上进行所说细胞或所说组织的培养。 

关于培养位置的设定和环境的设定，如前已述。向设定在培养位置上的细胞或组织，通过培养回路连续或断续地供给培养基。通过以与外界分离或隔离的培养回路供给培养基，能够以连续或断续的供给形式供给培养基，同时，能够防止污染。对于培养基的供给形式，也根据活体的环境进行相应的控制，从而能够对活体进行模仿，高效率地进行细胞或组织的培养。并且，在培养过程中，使所希望的压力作用于细胞或组织以施加物理刺激，通过使该压力的施加形式为连续、间歇或者周期性变化，从而对活体进行模仿，使得培养出的细胞或组织获得必要的柔软性和耐久性等活体所必需的物理和机械强度。这将有助于培养出，能够与待修复活体的部位相适应的理想且实用的细胞或组织，即，与体内组织相近、或者、与体内组织易于融合的细胞或组织。 

本发明的细胞或组织的培养方法，其特征是，所说培养位置上具有使待培养的所说细胞或所说组织在所说培养基中保持浮游状态或者非浮游状态的保持机构。即，通过实验确认，使待培养的细胞或组织保持静态，对于提高培养效率是必要的。为此，通过使细胞或组织在培养基中保持浮游或非浮游的状态，能够实现高效率的培养。 

本发明的细胞或组织的培养方法，其特征是，所说保持机构，使用的是，使所说细胞或所说组织在所说培养基中保持浮游状态的水凝胶，或者，对所说细胞或所说组织进行保持并随着其成长可被所说细胞或所说组织吸收的基质。即，对待培养细胞或组织怎样进行保持均可，在这里，水凝胶和基质就是例子。水凝胶，是包容待培养细胞或组织使之保持浮游状态的机构，培养结束时可从该水凝胶中将细胞和组织取出。而基质，可以由蛋白质形成的多孔体构成，培养的细胞或组织得到该基质的保持，而在成长的同时将基质作为养分吸收。 

本发明的细胞或组织的培养方法，其特征是，由各种氨基酸、糖类、盐类以及蛋白质中的1种或2种以上构成上述培养基。即，根据待培养的细胞或组织采用相应的培养基。例如，可以使用含有各种氨基酸、糖、蛋白质中的一种或从中选出2种以上物质或者全部含有作为培养基，培养基选择是以能够有效形成高质量的细胞或组织为主要要素的。 

本发明的细胞或组织的培养方法，其特征是，培养所说细胞或所说组织的所说环境，是根据所说活体的部位的生理条件、或者在该生理条件之外再加上年龄、身长、体重、性别、及其它每一所说活体的固有信息进行设定的。即，用于修复活体的局部的细胞或组织，最重要的是能够与该活体匹配，利用该活体的固有信息作为一个要素设定培养环境。 

本发明的细胞或组织的培养方法，其特征是，所说环境，是通过所说培养基供给氮、氧或者二氧化碳等气体、温度或者湿度而进行设定的。即，培养细胞或组织的环境最好与活体相适应，因此，通过向培养空间供给例如氮、氧、二氧化碳，将温度、湿度设定为适于进行培养的温度、湿度，能够将活体环境控制在所希望的状态。 

本发明的细胞或组织的培养方法，其特征是，对所说细胞或所说组织施加的所说压力，可根据所说细胞或所说组织的所说部位任意进行设定。即，根据待修复活体的部位施加相应的压力，能够形成理想且实用的细胞或组织。 

本发明的细胞或组织的培养方法，其特征是，对所说细胞或所说组织施加的所说压力，是连续的、间歇的或周期性变化的压力或者由它们组合而成的压力。即，有连续、间歇和周期性变化等压力模式，通过对它们进行选择或者进行组合，能够实现理想的物理刺激，对细胞的代谢机能和分裂周期、生物刺激的浓度梯度和分散产生影响，促进培养的进行。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，具有：具有容放细胞或组织的培养腔室的、供给培养基的培养单元(培养回路单元)；对所说培养腔室内的所说细胞或所说组织施加压力的加压机构(压力施加装置)；向所说培养单元间歇地或连续性地供给所说培养基的培养基供给机构(培养基供给装置)。 

即，作为培养单元，可将待培养细胞或组织放置在培养腔室中，向与外部空气隔离的细胞或组织供给所需要的培养基。与外部空气隔离的细胞或组织，可免受菌体等的污染，其结果，可成长为质量良好的组织。此外，对于细胞或组织，通过培养基所产生的静压和流动施加物理刺激，通过加压机构施加所希望的压力。其结果，对细胞的代谢机能、分裂周期、生物刺激的浓度梯度和分散产生影响， 促进细胞或组织的培养。此外，向细胞或组织供给培养基的供给形式，可由培养基供给机构任意设定，可间歇或连续供给，因此，能够通过可变化的物理刺激促进培养的进行。培养基的供给形式包括，新的培养基的经常性供给、以及、培养基的往复循环供给这两种供给形式中的某一种或二者。循环供给形式，不仅能够节省培养基，而且在单向供给的场合还能够防止培养基浓度发生变化，这也许是其有利之处。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，具有控制所说加压机构或者所说培养基供给机构的控制机构。即，对于加压机构或培养基供给机构，可任意进行控制，而采用计算机等控制机构，则能够实现反馈控制、前馈控制等各种控制，以及，程序控制等。当然，还可以增加插入式人工修正控制，并不排除进行修正控制。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，由所说加压机构对所说细胞或所说组织施加的所说压力，可根据所说细胞或所说组织任意进行设定。根据不同的细胞或组织设定相应的压力施加方法即压力模式，使得能够以更高的效率进行培养。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，由所说加压机构对所说细胞或所说组织施加的所说压力，呈断续状态、每隔一定时间连续往复、每隔一定时间增减。即，压力模式可以是能够想到的任何一种模式，通过对其进行选择，能够高效率地进行细胞或组织的培养。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说培养单元能够从培养装置本体上独立地分离。即，由于具有容放有经过培养的细胞或组织的培养腔室的培养单元能够与培养装置本体独立地分离、进行拆装，因此，能够将细胞或组织同与外部空气相分离的培养单元一起移动，移动过程中保护细胞或组织免受菌体等的污染。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，在与外部空气隔离的密闭空间内容放所说培养单元而成。即，密闭空间是培养空间，由于与外部空气隔离，因此，不仅能够通过供给所希望的气体来设定培养环境，而且能够保护细胞或组织免受来自外部空气的污染。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，具有能够吸收氮、氧或者二氧化碳等气体的气体吸收机构。即，向放置在密闭空间内的 培养单元供给氮、氧或者二氧化碳等气体，并且培养单元中还具有气体吸收机构，因此，能够将气体供给细胞或组织，通过气体的供给及其控制而模仿活体环境。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，在所说密闭空间内填充氮、氧或者二氧化碳等气体而成。即，由于向以密闭空间形成的培养空间内填充氮、氧或者二氧化碳等气体，因此，能够模仿出活体环境。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，具有蓄存有待向所说培养单元供给的所说培养基的培养基槽。即，为了向培养单元供给所需要的培养基或使之循环，需要有培养基供给源，培养基槽就是该供给源。特别是，若在与外部空气隔离的密闭空间内设置培养基槽，则能够防止保存中的培养基被污染。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说培养腔室具有接受来自外部的压力的受压膜。即，由于设置了受压膜，对于放置在培养腔室内的细胞或组织，不仅能够在与外部空气隔离的状态下施加加压刺激，而且能够实现模仿活体环境下的刺激等所希望的加压刺激。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说培养单元具有压力缓冲机构。即，在对培养单元的局部进行加压的场合，若通过压力缓冲机构对该压力进行调整，则能够实现与活体环境相接近的物理刺激，可促进细胞或组织的培养。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，在所说培养腔室上安装有经由所说受压膜安装的压力腔室，通过使水压、油压或者空气压作用于该压力腔室而对所说培养腔室内的所说细胞或所说组织施加压力。即，作为压力形成机构，无论使用水压、油压或空气压的任何一种均能够实现所希望的加压刺激，能够以良好的精度模仿活体环境。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，在所说培养单元中设置输液腔室，而以将取入该输液腔室中的所说培养基通过加压送出的输液装置构成所说培养基供给机构。即，培养基供给机构，是向培养单元供给培养基或使之循环的机构，可以有多种设计形式，而若例如，设置输液腔室而以将取入该输液腔室中的所说培养基通过加压送出的输液装置构成，则能够通过控制加压量而将输液量设定为所希望的值。

为此，本发明的任务是，提供一种能够在防止污染的同时有效地实现体外培养的细胞或组织的培养方法及其装置。 

作为本发明，在模仿活体环境等的可任意进行控制的环境下设置培养位置(培养腔室)，并且，在将细胞或组织保持在所说培养位置上的情况下供给培养基，在位于理想环境下的所说培养位置上进行所说细胞或所说组织的培养，不仅能够防止污染，而且实现了所说细胞或所说组织的高效率的体外培养。 

具体而言，本发明提供一种细胞或组织的培养装置，其特征是，具有： 

与外界隔离而形成供给气体并对温度条件和湿度条件进行设定而维持维持生命所必需的环境的密闭空间， 

培养回路单元，即，能够与该密闭空间相分离地形成，设置培养基槽和培养腔室，并且将这些培养基槽和培养腔室以管子进行连结，通过该该管子而使得所说培养基槽的培养基能够向所说培养腔室进行循环，将所说培养基从所说培养基槽连续地、间断地或周期性地或者以将它们组合起来的方式送出而使之通过所说管子向所说培养腔室进行循环， 

设置在该培养回路单元的所说管子的、向所说培养腔室供给所说培养基的培养基供给机构， 

设置在所说培养回路单元的所说管子的、对从所说培养腔室流出的所说培养基的压力进行缓冲的压力缓冲机构， 

将待培养细胞或组织保持在所说培养腔室内的培养基中的、并且能够被成长的所说细胞或所说组织吸收而消失的保持机构， 

所说培养回路单元的所说管子的至少一部分通过透气材料所形成，由此可使所说气体被所说管子内循环的所说培养基所吸收的气体吸收机构， 

设于所说培养腔室内，通过所说培养基对所说培养基和收纳于所说培养腔室内的所说细胞或所说组织施加压力的加压机构， 

分别接有所说加压机构的驱动机构、所说培养基供给机构的驱动机构、所说培养基缓冲机构的驱动机构，控制所说加压机构的加压、控制所说培养基供给机构的培养基的送出、控制所说压力缓冲机构的对培养基的送出进行缓冲的控制机构。 

本发明的细胞或组织的培养方法，其特征是，将活体的细胞或组织保持在特定的培养位置(培养腔室)上，在将所说细胞或所说组织设定在模仿活体环境下的同时向所说细胞或所说组织供给培养基，在所说培养位置进行所说细胞或所说组织的培养。 

即，作为局部修复缺损活体等所需要的组织，以使用该活体的细胞和组织最为理想。正是为了实现这一点，使用采自活体的细胞和组织进行体外培养。进行这种体外培养，重要的是要防止污染和提供与活体同等的培养环境，即，人工实现活体模仿环境。为此，将培养位置设定在人工形成的环境中，通过将细胞或组织保持在该培养位置上并供给培养基，实现细胞或组织的体外培养。在这里，所说环境是指，以由细胞或组织形成的活体为基准，包括健康维持其生命所必需的体内、体外的刺激在内的生存条件。而培养基，包含有维持细胞或组织的生命以及进行繁殖所必需的营养源。在这种场合，通过供给培养基，可对细胞或组织施加静压以及使之流动而产生的物理刺激，使细胞或组织受到代谢机能、分裂周期、生物刺激的浓度梯度和分散的影响，促进细胞或组织所培养，从而，能够培养出与体内组织相近、或者、与体内组织易于融合的细胞或组织。 

本发明的细胞或组织的培养方法，其特征是，将活体的细胞(5)或组织保持在特定的培养位置(培养腔室20)上，在将所说细胞或所说组织设定在活体模仿环境下的同时向所说细胞或所说组织通过培养回路(培养回路单元4)连续或断续地供给培养基，并且对所说细胞或所说组织施加连续的、间断的或周期性变化的压力，在所说培养位置上进行所说细胞或所说组织的培养。 

出的输液装置构成，则能够通过控制加压量而将输液量设定为所希望的值。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说培养单元中设置有泄压阀，当所说培养基的压力超过由所说泄压阀所任意设定的固定压力时，所说泄压阀打开而使所说培养基的压力降低。即，对施加在培养基上的压力进行缓冲，对于向细胞或组织施加理想的加压刺激极为重要，作为其一种机构，若使用泄压阀而使得在所说培养基的压力超过由泄压阀所任意设定的固定压力时，所说泄压阀打开而降低培养基的压力，则能够在不污染培养基的情况下，通过控制得到理想的压力状态。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说密闭空间，具有加热机构或者加湿机构，能维持和控制在所希望的温度或者湿度上。即，能够对容放培养单元的密闭空间的温度及湿度进行控制，形成与活体环境一致的培养空间。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，具有对所说培养单元的所说培养腔室施加超声波等声波的声波发生装置。即，活体会受到来自外界的声音的刺激，而通过并用声波发生装置，使得能够在声音方面模仿活体环境。此外，在将待培养细胞或组织注入培养腔室内时，通过一并使用超声波，能够高效率且高可靠性地进行注入。 

本发明的细胞或组织的培养装置，其特征是，具有控制供给所说密闭空间的气体的浓度的控制机构。即，通过以控制机构控制供给密闭空间的气体的浓度，可以模仿活体环境，促进细胞或组织的培养。 

对于本发明的目的、特点、利益等，通过第1至第4实施形式、详细的说明以及附图可进一步加以了解。 

图1是本发明的细胞或组织的培养方法及其装置的第1实施形式的框图。 

图2是对细胞或组织的培养方法及其装置加以展示的附图。 

图3是对培养装置的部分培养回路单元、培养基供给装置、压力施加装置以及压力缓冲装置放大后加以展示的附图。 

图4是对培养装置和培养回路单元二者的分离状态加以展示的附图。 

图5是控制装置的框图。 

图6是对本发明的细胞或组织的培养方法加以展示的流程图。 

图7是对本发明的细胞或组织的培养方法中的初始化设定加以展示的流程图。 

图8是对本发明的细胞或组织的培养方法中的初始化设定加以展示的流程图。 

图9是对本发明的细胞或组织的培养方法中的初始化设定加以展示的流程图。 

图10是对压力施加装置中加压活塞的位移和移动量与压力腔室内的压力之间的关系加以展示的附图。 

图11是对泄压阀中执行器的位移与阀的调整压力之间的关系加以展示的附图。 

图12是压力可变培养模式的实施形态的时序图。 

图13是压力可变培养模式的另一个实施形态的时序图。 

图14是本发明的细胞或组织的培养方法及其装置的第2实施形式的培养装置的主视图。 

图15是图14的培养装置的侧视图。 

图16是对培养装置本体的局部以及培养回路单元加以展示的附图。 

图17是对自培养装置本体分离的培养回路单元加以展示的附图。 

图18是拆下培养回路单元后的培养装置本体的局部的局部剖视图。 

图19是培养回路单元中的压力施加装置的局部剖视图。 

图20是培养回路单元中的培养基供给装置的局部剖视图。 

图21是培养回路单元中的压力缓冲装置的局部剖视图。 

图22是培养回路单元中的培养基供给装置的另一个构成例的局部剖视图。 

图23是对本发明的细胞或组织的培养方法及其装置的第3实施形式加以展示的附图。 

图24是对本发明的细胞或组织的培养方法及其装置的第4实施形式加以展示的附图。 

图25是对加压控制加以展示的附图。 

图26是对现有的细胞或组织的培养方法及其装置加以展示的附图。 

图27是对现有的另一个细胞或组织的培养方法及其装置加以展示的附图。 

图1示出本发明的细胞或组织的培养方法及其装置的第1实施形式。 

实施细胞或组织的培养方法的培养装置1，作为其培养空间具有密闭空间2，该密闭空间2中设有作为向待培养细胞或组织供给培养基3的培养单元的培养回路单元4。可将该培养回路单元4设计成能够与装置本体部分分离、自由进行拆装。该培养回路单元4，具有培养基槽9、培养基供给装置6、培养加压装置8、气体吸收装置10以及阀11，并具有分支路13，该分支路13中设有阀15。培养基3是向待培养的细胞或组织提供养分的介质，是含有所需要的氨基酸或各种氨基酸和葡萄糖(糖类)的液体，与所培养的细胞或组织相对应地，有时再添加Na⁺、Ca⁺⁺等无机物或者血清等蛋白质。此外，这些装置，由氟树脂、PEEK、高耐热等级聚丙烯、硅酮、不锈钢等具有足够耐热性的、不会溶解出对活体产生不良影响的物质的树脂材料构成，这样，能够防止结构部件本身造成污染。 

阀11、阀15可以由套筒节流阀等构成；而作为培养回路单元4，在关闭阀15、打开阀11时可形成闭环回路，打开阀15、关闭阀11时可形成全开环回路，而使阀11、阀15均打开时可形成局部开环回路。此外，作为培养回路单元4，也可以具有双点划线所示的气体吸收部41、以及、实线所示的耐压部43以替代局部设置的气体吸收装置10；气体吸收部41是使密闭空间2中所充满的气体能够被培养基3吸收的部分，耐压部43是对应于经过加压的培养基3能够保证可靠地进行输液的防止漏液的部分。气体吸收部41，例如可以使用由CO₂、O₂气体等气体易于透过的弹性材料等形成的管子。 

培养基槽9，是放置在密闭空间2内的、蓄存培养细胞或组织所需要的培养基3的蓄存机构。而培养基供给装置6，是向培养回路单元4供给培养基3的机构，对插入培养回路单元4中的输液装置12以驱动装置14进行驱动，将既定量的培养基3供给培养回路单元4。培养加压装置8，是对待培养细胞5(图3)或组织加压的机构，具有压力施加装置16和压力缓冲装置18。作为压力施加装置16，是在培养回路单元4的培养腔室20上安装压力容器22，通过驱动装置24可使任意大小的压力作用于培养腔室20。培养腔室20中，容放有培植在由胶原等形成的基质上的待培养细胞或组织，与外界隔离。 

压力缓冲装置18，是对经过培养加压装置8加压的培养基3的压力进行缓冲的机构，对于超过既定值的培养基3的压力，是通过驱动装置28对插入培养回路单元4的泄压阀26进行驱动而设定最大压力值的，当作用有超过该最大压力值的培养基3的压力时，通过泄放培养基3而对压力进行缓冲。此外，通过并排设置在培养加压装置8上的加压用液体注入装置30，向压力容器22中注入加压用液体。 

此外，该培养装置1中还设置有湿度调节装置32、温度调节装置34以及气体混合·浓度调节装置36，对环境的湿度、温度及气体混合·浓度进行调节。而操作装置38是供管理人员按照要求进行调整操作，控制装置40是通过对操作装置38进行输入操作和对程序进行控制而对培养基供给装置6、培养加压装置8、加压用液体注入装置30、湿度调节装置32、温度调节装置34以及气体混合·浓度调节装置36等进行控制的机构。 

下面，对使用该装置时的细胞或组织的培养方法进行说明，作为培养准备工作，通过操作操作装置38等向控制装置40输入培养条件等必要的事项。在这里，所说必要的事项，是指将培养基3设定在何种压力，其设定状态有，最大压力、最小压力、升压或降压等压力变化、加压周期、培养基3的流量、培养温度、培养时间等等。此外，对于培养回路单元4，通过切换阀11、阀15的开闭状态，实现使之处于闭环还是开环的选择。 

其次，将胶原海绵体等基质7(图3)放置在培养腔室20中，在 该基质上接种待培养细胞5(图3)或组织。胶原海绵体，也可以是在培养腔室20内使胶原液冻结干燥而形成。 

其次，向培养基槽9内放入规定量的培养基3，将密闭空间2封闭后接通运行开关，经过培养运行准备(自动运行)，将加压用液体从加压用液体注入装置30供向压力容器22侧。 

当培养基供给装置6受到驱动时，培养基3经由输液装置12向培养腔室20侧流动，向待培养细胞或组织供给培养基3。该培养基3的供给形态，可以是连续的、间断的或周期性变化的或者从它们的组合中任选一种。 

此外，在充满培养基3的培养腔室20中，收容有被保持在基质上的细胞或组织，使来自压力容器22的压力作用于该细胞或组织。该压力由在培养准备中所设定的压力模式决定。 

而当施加于培养基3的压力超过设定压力时，培养基3经由泄压阀26从耐压部43流出，从而实现对压力的调整。 

通过使上述动作在既定的培养时间内反复进行，可使细胞或组织在培养腔室20成长为所希望的大小。在基质使用胶原的海绵体的场合，待培养的细胞或组织将该胶原吸收，基质将自然消失。 

而将水凝胶作为保持机构使用的场合，是将细胞或组织以浮游状态收容保持在该水凝胶(ハィドロジェル)内的。 

此外，在关闭阀15、打开阀11而使得培养回路单元4成为闭环的场合，培养基3在培养回路单元4内循环，向待培养的细胞或组织侧供给培养基3。而关闭阀11、打开阀15而使得培养回路单元4成为开环的场合，培养基3流向分支路13侧，流向加压用液体注入装置30侧即加压水槽68(图2)侧，向待培养的细胞或组织侧始终供给新鲜的培养基3。 

并且，在培养进行过程中，在培养回路单元4的气体吸收装置10或者气体吸收部41中，所流过的培养基3从密闭空间2内吸收氮、氧或者二氧化碳等气体，将活体所同样进行的气体交换所需要的气体通过培养基3供给细胞或组织。 

如上所述，对于细胞或组织，能够设定成模仿活体的培养环境而在不受菌体等的污染的情况下高效率地进行体外培养。即，对于细胞或组织，在培养腔室20内利用培养基3的静压和流动施加物理刺激， 因此，能够受到代谢机能、分裂周期、生物刺激的浓度梯度和分散的影响，促进培养的进行。而作为细胞或组织，能够受到与压力施加装置16所施加的压力的大小及其加压形态相应的物理刺激。其结果，可促进对细胞或组织的培养，培养出与体内的组织相近的、或者、与体内组织易于融合的组织。此外，通过局部设置耐压部43，可降低耐压结构所需成本。 

其次，图2示出培养装置1的具体的实施形式，图3示出经过放大的培养装置1的培养回路单元4的局部、培养基供给装置6、培养加压装置8的压力施加装置16以及压力缓冲装置18。培养装置1如图4所示，其培养回路单元4可自由进行拆装。 

该培养装置1具有可密闭的培养库42，门270(图14)的开闭状态由门开关44检测。该培养库42中，容纳有供给培养基3的培养回路单元4。该培养回路单元4，是将经由培养腔室20、输液装置12、泄压阀26蓄存培养基3的、作为培养基槽的培养基袋48以管子50A、50B、50C、509、50E连结起来而成的可拆装的管子单元。管子50A、509、50E是气体吸收部41(图1)，是由能够吸收培养库42内的气体的弹性材料等构成的透气管子构成，而管子50B、50C是耐压部43(图1)，由能够耐受培养基3的压力的耐压管构成。并且，管子50E形成有将50E弯曲而形成的、吸收培养回路单元4内气体的气体吸收部52。 

培养基袋48被钩子56保持在培养库42的壁上，而该钩子56具有作为重量检测机构的检测开关54，对培养基袋48内的培养基3的内容量，是通过检测开关54检测其重量而进行检测的。当该检测开关54检测到培养基袋48减少到既定重量时，由控制装置40通过显示机构(显示装置232)和电话等告知其异常。在气体吸收部52与输液装置12之间的管子50A、50E上设有分路设置的培养基排出部58，通过检验用阀59实现其开闭。该检验用阀59，是用来采取培养回路单元4内的培养基3的机构，从培养基排出部58采取的培养基3，可用来对其性态、即是否被菌体等物质污染、pH值、浓度、生成物、氧浓度、二氧化碳浓度等进行检验。 

待培养细胞5被着床于以胶原等形成的基质7上，与基质7一起放置在培养腔室20内。该培养腔室20由培养容器61构成，培养容 器61是通过多个螺栓62等固定机构而可拆卸地安装在压力腔室60上的，具有注射端口63。该注射端口63，在从外部利用注射器等使待培养细胞5着床于设置在培养腔室20内的基质7上时使用。培养腔室20的固定，也可以使用例如夹持器等其它固定机构。压力腔室60和培养容器61通过O型环等密封件进行密封。培养腔室20的压力腔室60侧一面被受压膜64封闭而形成密闭空间，压力腔室60内的加压水65经由该受压膜64作用于培养腔室20。 

在压力腔室60上，连结有通过给水管路66连结的加压水(液)槽68，给水管路66上设置有流水传感器70、泵80、旁路阀82以及密封阀84，旁路阀82上设置有中间部位具有节流孔86的旁路管路88。即，通过打开旁路阀82及密封阀84并驱动泵80，可将加压水65从加压水槽68填充到压力腔室60内。对加压水槽68的加压水位以水位传感器96进行检测，因此，根据其水位的高低开闭给水阀92，便能够通过给水管路94向给加压水槽68补充加压水65，因此，能够使加压水槽68的水位总是保持最佳水位。此外，在加压水槽68的给水管路66上设置有分支的排水管路98，细胞5的培养结束时，打开排水阀100将加压水65排出。 

此外，压力腔室60上设置有朝向加压水槽68侧的回收管路102，该回收管路102上设置有密封阀104及循环泵106。回收管路102的端部浸在加压水槽68内的加压水65中。即，当打开密封阀84并关闭旁路阀82后对循环泵106进行驱动时，压力腔室60内的压力降低，可将附着在压力腔室60和各管路66、102等的内壁上的气泡等向加压水槽68侧排出。此外，也可以使该压力腔室60的加压水65，随着泵80、106的同时驱动，在从加压水槽68通过给水管路66供给压力腔室60的同时，通过回收管路102返回加压水槽68使之在加压水槽68之间循环。 

在压力腔室60的壁部上设置有加热器108、温度传感器110、压力传感器112以及声波发生器114，能够对所容纳的加压水65进行加热、检测其温度和压力，并能够根据需要以声波发生器114对压力腔室60发射超声波等声波。 

并且，在压力腔室60上作为加压机构设有可自由进退的加压活塞116，加压活塞116得到从压力腔室60的壁部突出的支持筒部117 的支持，支持筒部117与加压活塞116之间通过作为密封机构的O型环119进行密封。在该加压活塞116上，经由加压用弹簧118安装有作为加压驱动机构的执行器120及马达122。马达122例如由步进马达构成，该马达122的旋转经过执行器120转换为进退动作而施加在加压用弹簧118上，可通过加压活塞116的进退使压力腔室60内的压力增减，加压活塞116前进时产生高压，加压活塞116后退时产生低压，该压力的变化通过受压膜64对基质7上的细胞5施加加压刺激。此外，加压活塞116的位置由位置传感器123进行检测，其检测数据用来控制加压活塞116的进退，即，控制加压刺激。 

此时，压力腔室60中填充有加压水65，加压活塞116所施加的压力，通过加压水65作用在受压膜64的整个面上，该压力从受压膜64通过培养基3能够使静压均匀地作用于细胞5和组织，应变(位移)也能够同样均匀地起作用。而且，通过对加压活塞116的移动量进行控制，能够加大压力变化量的动态范围，能够从较小的值到较大的值细微地进行控制。并且，对加压活塞116的移动以位置传感器123进行检测并通过控制装置40进行监视，当其移动量达到极限位置时，即认为培养装置1异常而由控制装置40报警，使与控制装置40相连接的显示机构(图5的显示装置232)进行报警显示，或者，通过电话等通信线路告知管理人员。 

此外，向培养腔室20连续或间歇输送培养基3的输液装置12，具有在其出入侧具有输出侧逆止阀124、吸入侧具有吸入侧逆止阀126的输液腔室128，通过螺钉130可拆卸地安装在培养库42上。输液腔室128上安装有可自由进退的输液活塞132，在该输液活塞132的中途部位除了设有灭菌液槽134之外，还安装有加压用弹簧136。在输液活塞132和输液腔室128的本体之间设有作为密封机构的O型环133、135。灭菌液槽134中填充有灭菌剂、消毒液或青霉素等抗生物质，以阻止外部的菌体和异物等进入。加压用弹簧136放置在防护筒137内。 

在输液活塞132的后端部上，作为驱动机构安装有执行器138及马达140。马达140例如由步进马达构成，该马达140的旋转通过执行器138转换为进退动作而施加在加压用弹簧136上，随着输液活塞 132的进退，输液腔室128内的压力发生增减变化，该压力的变化施加在各逆止阀124、126的阀体142、144上。当输液活塞132从输液腔室128中伸出时，与输液活塞132的伸出量相应地，输液腔室128内变成负压，因而阀体142在弹簧143的复原力的作用下下移而使输出侧逆止阀124关闭，同时，阀体144克服弹簧145的加压力上移而使吸入侧逆止阀126打开，于是，培养基3被吸入输液腔室128内。而当输液活塞132进入输液腔室128内时，输液腔室128内被加压，因而阀体144下移而使吸入侧逆止阀126关闭，阀体142上移而使输出侧逆止阀124打开，因此，输液腔室128内的培养基3被送往培养腔室20侧。 

此外，培养基3的压力缓冲装置18具有泄压阀26，泄压阀26是通过螺钉146可拆卸地安装在培养库42上的。该泄压阀26，其阀室148内安装有可进退从而实现开闭的阀体150，在该阀体150的柱塞152的中途部位设有灭菌液槽153。柱塞152与阀室148的本体之间设置有作为密封机构的O型环155、157。灭菌液槽153中填充有灭菌剂、消毒液或青霉素等抗生物质，以阻止外部的菌体和异物进入。此外，在阀体150的柱塞152的后端部上，通过缓冲弹簧154安装有作为驱动机构的执行器156及马达158。马达158例如由步进马达构成，该马达158的旋转通过执行器156转换为进退动作而施加在缓冲弹簧154上，使阀体150打开的工作压力是根据缓冲弹簧154的压缩度进行调整的。即，当缓冲弹簧154的压缩度高时，打开阀体150所需要的来自培养基3的压力要高，而当缓冲弹簧154的压缩度低时，打开阀体150所需要的来自培养基3的压力变低。之所以设置这种压力缓冲装置18，是为了对施加在培养腔室20的培养基3上的压力在培养回路单元4侧进行缓冲。 

在连结该泄压阀26的阀室148与培养基袋48的管子50D上，设置有分路设置的套筒节流阀162以及吸引管164，该吸引管164上设有套筒节流阀166、逆止阀168及培养基蓄留器170，培养基蓄留器170通过吸引管154连结在回收管路102上。套筒节流阀162用来打开和关闭管子50D，而套筒节流阀166用来打开和关闭吸引管164。作为逆止阀168，在弹簧171的加压力的作用下其阀体169关闭，当培养基3的压力超过弹簧171的加压力时，培养基3经由吸引管164流向 培养基蓄留器170侧。对于套筒节流阀166，能够与逆止阀168不相关地进行操作而将吸引管164关闭，通过将其关闭，可阻止培养基3的流通。此外，在套筒节流阀166打开时，由于培养基蓄留器170是密闭容器，因而若关闭密封阀104并驱动循环泵106工作，则培养基蓄留器170内将减压，因此，能够使阀体169克服弹簧171的加压力而移动，将逆止阀168打开，此时，能够将培养基3引入培养基蓄留器170一侧。 

此外，在培养库42上，作为气体混合·浓度调节装置36，通过各自的管路178、180、182分别连结有N₂气瓶172、O₂气瓶174、CO₂气瓶，各管路178、180、182上设置有：气体通断阀184、186、188，流量调节阀190、192、194，流量计196、198、200，压力调整器202、204、206，以及，阀208、210、212。即，通过有选择地开闭气体通断阀184～188，能够供给N₂、O₂或CO₂中的一种或两种以上并使之混合。 

此外，在培养库42上，作为加湿机构的湿度调节装置32设置有用来蓄存加湿用水214的加湿用水接盘216及搅拌用风扇218，并且，作为加热机构的温度调节装置34设置有气体加热用加热器220、库内温度传感器222及搅拌用风扇218。搅拌用风扇218由风扇马达224进行驱动。 

另外，前面曾谈及培养装置1出现异常时报警，而为了在管理人员进行必要的处理之前，能够与所发生异常的种类无关地保存正在培养中的细胞5或组织，控制装置40继续进行培养库42内的保温控制、气体浓度的控制，使输液运行继续进行。处于这种继续运行状态时，即使既定的培养时间已到或者正常运行结束，培养库42的保温控制、气体浓度的控制、输液运行仍同样继续进行。 

其次，图5示出操作装置38及控制装置40的构成例。操作装置38及控制装置40，具有由个人计算机等构成的主控制装置230。主控制装置230上连接有：显示器、液晶等的显示装置232，硬盘、光盘、软盘、IC卡等外存储装置234，键盘等输入装置236。输入装置236构成操作装置38的一部分或全部。 

向主控制装置230输入的信号有：通过温度检测电路238输入的温度传感器110的检测输出信号，通过温度检测电路240输入的库内 温度传感器222的检测输出信号，通过压力检测电路242输入的压力传感器112的检测输出信号、位置传感器123的检测输出信号及检测开关54的检测输出信号；而所输出的驱动功率有：由驱动电路244输出的马达122驱动功率，由驱动电路246输出的马达140驱动功率，由驱动电路248输出的马达158驱动功率，由驱动电路250输出的加热器108驱动功率，由驱动电路252输出的阀184、阀186及阀188驱动功率，由驱动电路254输出的风扇马达224驱动功率，由驱动电路256输出的加热器220驱动功率，还能够输出声波发生器114驱动功率。 

下面，对本发明的细胞或组织的培养方法结合图6所示的工作流程图进行说明。 

步骤S1是初始设定模式。该初始设定模式包括：将培养回路单元4安装后，向压力腔室60内加满加压水65，向培养回路单元4内加满培养基3的工序，以及，将与所输入的压力设定值相应的培养加压装置8的压力施加装置16和压力缓冲装置18的动作量通过采样而加以储存的工序。构成培养回路单元4和受压膜64的材质的延伸率不同，并且残留于压力腔室60内的气泡等会使产生设定压力的动作量发生变化。为此，在初始设定模式中，还要对这些设定值进行修正。 

装上培养回路单元4之后，使气体混合·浓度调节装置36、湿度调节装置32及温度调节装置34工作，向培养库42内部填充气体的同时将湿度和温度控制在最佳值。并且，打开给水阀92向加压水槽68补充由净水等构成的加压水65一直达到设定水位为止，打开旁路阀82、密封阀84、104，使泵80工作，向压力腔室60内供给加压水65。向压力腔室60供给的加压水65供给量由流水传感器70进行检测，当检测到既定量的加压水65时，使泵80停止工作，切换为以循环泵106进行的循环工作状态。 

进行循环工作时，将旁路阀82关闭而向通向旁路管路88的路径一侧进行切换。此时，加压水65的流通量受到节流孔86的限制，在循环泵106的抽吸力的作用下，压力腔室60内部变成负压，将残留于压力腔室60内的气泡向加压水槽68侧排出。此时，关闭套筒节流阀162、打开套筒节流阀166，利用通过循环泵106而产生的负 压将培养基袋48内的培养基3经由管子50E、50A、50B填充到培养腔室20内。在循环泵106作既定时间而将培养基3填充于培养腔室20内之后，关闭套筒节流阀166、打开套筒节流阀162和旁路阀82，解除因循环流动而产生的负压，并使循环泵106停止工作。接下来，将密封阀84、104关闭后，以加热器108加热压力腔室60内的加压水65，对其温度以温度传感器110进行检测从而开始进行温度控制。 

其次，使压力缓冲装置18的马达158工作，关闭泄压阀26，以一定的压力使管子50C关闭。使马达122工作，直到检测到预先设定的最大压力Pmax之前使压力施加装置16工作。当检测到最大压力Pmax时，将马达122的脉冲计数值存储在主控制装置230的存储器中。其次，使压力缓冲装置18的马达158一直工作到当前的压力值降低为止，将该压力值作为最大压力Pmax的位置而将马达158的脉冲计数值存储在主控制装置230的存储器中。 

其次，使压力施加装置16的马达122运转到检测到预先设定的最小压力Pmin为止。当检测到最小压力Pmin时，将马达122的脉冲计数值存储到主控制装置230的存储器中。其次，运转压力缓冲装置18的马达158，在开始比最小压力Pmin减少的位置停止马达158，此时，将马达158的脉冲计数值存储到主控制装置230的存储器中。 

其次，在该初始设定模式之后，转移到步骤S2，判断是否为压力可变培养模式。即，是否周期性改变压力进行培养，在压力可变时转移到步骤S3的压力可变培养模式，而以固定压力进行培养时转移到步骤S7的固定压力培养模式。 

在进行步骤S3的压力可变培养模式时，在每一周期T内重复进行加压、压力保持、减压、压力保持，对培养腔室20的细胞5进行加压刺激，并且进行培养基3的输送。 

在步骤S4，判断随着压力施加装置16、压力缓冲装置18的工作而形成的压力与Pmax、Pmin之间的误差是否在既定值以上。当产生既定值以上的误差时，转移到步骤S5，对与最大压力Pmax和最小压力Pmin的值相一致的压力施加装置16、压力缓冲装置18的移动量进行采样以对主控制装置230的存储器的存储值进行修正。 

其次，在步骤S6，到既定的培养时间t为止重复步骤S3～S6，当达到既定的培养时间t时，即认为培养结束，转移到步骤S11。 

而进行步骤S7的固定压力培养模式时，以固定的压力刺激细胞5或组织，并且进行培养基3的输送。即，在步骤S8，判断随着压力施加装置16、压力缓冲装置18的工作而形成的压力与设定压力Ps之间的误差是否在既定值以上。当产生既定值以上的误差时，转移到步骤S9，对与设定压力Ps相一致的压力施加装置16、压力缓冲装置18的移动量进行采样以对主控制装置230的存储器的存储值进行修正。并且，在步骤S10，当达到既定的培养时间t时，即认为培养结束，转移到步骤S11。 

其次，在步骤S11实施活体细胞保存运行模式。即使细胞5或组织的培养结束，即组织已生成，但在开始送去进行移植之前，需要健全地保存该细胞5乃至组织。在进行活体细胞保存运行时，使细胞5维持既定温度并进行培养基3的供给以使活体细胞保持健全的状态。 

其次，在步骤S12，判断活体细胞是否移植，即为进行由细胞5构成的组织的移植是否输入了停止运行的指令，通过停止运行指令使培养基3的循环和温度控制停止。将培养回路单元4拆下，将细胞5乃至组织与培养回路单元4一起送走。 

其次，图7、图8和图9示出初始设定模式中的设定值输入操作，代号a、b、c、d及e代表分开绘制的流程图的各个接口，代号a～e在一起时为接口部。 

在步骤S21，选择是进行对培养腔室20周期性加压下的培养，还是固定压力下的培养。在步骤S22中，当压力周期性可变时，转移到步骤S24而显示“压力可变”。而进行固定压力下的培养时，转移到步骤S23而显示“压力固定”。 

在步骤S25，输入压力可变的周期T。在步骤S26，判断所输入的周期T是否在可实施的范围内，当在可实施范围之外时，转移到步骤S27显示“再次输入周期T”以告知，并转移到步骤S25以再次进行输入。若在可实施范围内，则转移到步骤S28，显示已设定的“周期T”，并存储在主控制装置230的存储器中。 

在步骤S29，输入最大压力Pmax的保持时间t₁。在步骤S30，判 断所输入的时间t₁是否在周期T的工作范围之内。若在工作范围之外，则转移到步骤S31，显示“再次输入t₁”以告知，并转移到步骤S29以再次进行输入。若在工作范围之内，则转移到步骤S32，显示“最大压力保持时间t₁”并存储在主控制装置230的存储器中。 

在步骤S33，输入最小压力Pmin的保持时间t₂。在步骤S34，判断所输入的时间t₂是否在周期T的工作范围之内。若在工作范围之外，则转移到步骤S35，显示“再次输入t₂”，并转移到步骤S33以再次进行输入。若在工作范围之内，则转移到步骤S36，显示“最小压力保持时间t₂”并存储在主控制装置230的存储器中。 

在步骤S37，将所输入的周期T与时间(t₁+t₂)的时间差值除2后进行加压、减压时间t₃的计算。在步骤S38，判断时间t₃是否在工作范围之内。当在工作范围之外时，则判断为周期T、时间t₁、t₂的值不合适，返回步骤S25。当时间t₃在工作范围之内时，将计算出来的时间t₃存储在主控制装置230的存储器中，在步骤S39显示“加压、减压时间t₃”。在步骤S40，输入是否在加压、减压时附加缓急的变化。在步骤S41，若附加缓急变化，则转移到步骤S42，若不附加缓急变化则转移到步骤S46。在步骤S42，输入进行加压、减压时附加缓急所必要的变化量。在步骤S43，判断所输入的变化量是否能够实现。不能实现时转移到步骤S44，显示“再次输入加压、减压变化量”并转移到步骤S42以再次进行输入。而若能够实现则转移到步骤S45，显示“加压、减压量”并存储在主控制装置230存储器中。此时，也可以做成显示模拟压力位移的画面。 

在步骤S46，输入最小压力Pmin。在步骤S47，判断是否在压力施加装置16可实现的范围内。若在可实现范围之外，则转移到步骤S48，显示“再次输入最小压力Pmin”并在步骤S46再次进行输入。而若在可实现范围之内，则转移到步骤S49，显示“最小压力Pmin”并存储在主控制装置230的存储器中。 

在步骤S50，输入最大压力Pmax，在步骤S51判断是否在压力施加装置16可实现的范围内。若在可实现范围之外，则转移到步骤S52，显示“再次输入最大压力Pmax”并在步骤S50再次进行输入。而若在可实现范围之内，则转移到步骤S53，显示“最大压力Pmax”并存储在主控制装置230的存储器中。 

在步骤S54，输入压力腔室60的控制温度ct。在步骤S55判断是否在可实现范围内。若在可实现范围之外，则转移到步骤S56，显示“再次输入温度ct”并在S54再次进行输入。而若在可实现范围之内，则转移到步骤S57，显示“温度ct”并存储在主控制装置230的存储器中。 

在步骤S58，输入培养回路单元4的培养基3的循环流量f。在步骤S59判断是否在可实现范围内。若在可实现范围之外，则转移到步骤S60，显示“再次输入循环流量f”加以告知，在步骤S58再次进行输入。而若在可上述范围之内，则转移到步骤S61，显示“循环流量f”并存储在主控制装置230的存储器中。 

在步骤S62输入运行时间。在步骤S63，显示“运行时间”并存储在主控制装置230的存储器中。 

在这里，对压力施加装置16中的加压活塞116与施加在细胞5或组织上的压力之间的关系进行说明；若加压活塞116的截面面积为A(cm²)、压力为P(kg/cm²)、力为F(kgf)，则F＝P×A，若加压用弹簧118的弹簧常数为K(kgf/mm)、其弹簧压缩量为L₂(mm)，则力F为F＝K×L₂，因此，有 

K×L₂＝P×A 

L₂＝(P×A)/K    ……(1) 

即，在加压活塞116移动时，加压用弹簧118的弹性力将作用于加压活塞116，加压活塞116对压力腔室60内的加压水65进行压缩。由于受到压缩，压力腔室60内的压力升高，由压力传感器112对该压力进行检测。该加压活塞116的位移，即移动量(mm)与压力P(kg/cm²)之间的关系，将例如图10所示。图10中，L₁是马达122作用下的移动量，L₂是加压用弹簧118的压缩量，L₃是不使用加压用弹簧118时的加压活塞116的移动量，L₄是由于所混入的空气被压缩而引起的加压活塞116的移动量，L₅是由于水被压缩而引起的加压活塞116的移动量，L₆是由于培养腔室20及压力腔室60的容器的变形而引起的加压活塞116的移动量。L₃是L₄、L₅、L₆的总和，L₁是L₂和L₃的总和。该压力施加装置16作用下的加压活塞116的移动量与压力传感器112 的压力值被存储在主控制装置230的存储器中。 

下面，就空气收缩而引起的加压活塞116的移动量进行说明，即，若空气的体积(1个大气压时)为V(cm³)、空气的体积(加压时)为Va(cm³)，1×V＝(Pa+1)×Va＝定值，则空气的体积Va＝V/(Pa+1)，因空气收缩而引起的加压活塞116的移动量L₄(mm)将为 

L₄＝10×{(V-Va)/A} 

  ＝[{V-V/(Pa+1)}/A]×10    ……(2) 

此外，水及培养基3的压缩而引起的加压活塞116的移动量可如下式所示。即，若水及培养基3的体积为W(cm³)、水的压缩率(40℃)为0.44×(cm²/kg)，则水及培养基3的压缩量ΔW(cm³)为ΔW＝0.44×10^-5×P×W，水及培养基3压缩而引起的加压活塞116的移动量L₅(mm)为 

L₅＝ΔW/A×10 

  ＝10×{(0.44×10^-5×P×W)}/A    ……(3) 

在这里，若设因压力容器22即培养容器61的变形而产生的视在收缩率为Ct，则压缩量ΔWt将为ΔWt＝W×Ct，因此，容器变形而引起的加压活塞116的移动量L₆为 

L₆＝(ΔWt/A)×10＝10×{(W×Ct)/A}    ……(4) 

因此，加压活塞116的总移动量为式(1)、(2)、(3)及(4)相加而得到的值L₁。 

此外，在压力缓冲装置18侧，若使施加在缓冲弹簧154上的压力减小，则培养腔室20内的压力将超过施加在泄压阀26上的压力，泄压阀26打开，培养基3从泄压阀26中通过，培养腔室20侧压力降低。当缓冲弹簧154的加压力与培养基3侧压力平衡时稳定下来。下面，对施加在压力缓冲装置18的泄压阀26上的力进行说明，即，若泄压阀26的封闭面积为B(cm²)、压力为P(kg/cm²)、与压力P平 衡的力为F(kgf)，则F＝P×B，若缓冲弹簧154的弹簧常数为K(kgf/mm)、缓冲弹簧154的压缩量为m(mm)，则平衡力F将为F＝K×m，缓冲弹簧154的压缩量m可以用m＝P×B/K表示。图11示出施加在泄压阀26侧的压力，即执行器156侧的移动量(缓冲弹簧154的压缩量)与作用于泄压阀26的压力即调整压力之间的关系。图11中，m₁表示使用单个缓冲弹簧154时的曲线，m₂表示使用不同于缓冲弹簧154两个弹簧时的曲线。 

由于输液装置12的容积较小，因此，对于培养基3的压缩、容器的变形以及气体的压缩等几乎可忽略不计。为此，作为输液活塞132的输液量V(ml)，若输液活塞132的截面面积为C(cm²)、移动量为1(cm)，则V＝C×1，因此，移动量1将为1＝V/C，移动量由输液量决定。在输液装置12的输液活塞132的移动量较大的场合，输液活塞132移动后将立即回到原来位置，但在培养基3的移动量较小的场合不返回，在进行下一个输液动作时使输液活塞132从该位置进一步移动，当移动到不可移动的位置上时返回原来的位置。此时，在压力高于所设定的下降压力的允许值时，需要在进行运行前对所存储的泄压阀26的执行器156的移动量与压力之间关系的数据以该值为基础进行修正。 

其次，图12示出在图6的步骤S3所实施的压力可变培养模式的实施形态。即，图12是对培养腔室20的压力状态与加压时序加以展示的时序图，(a)示出培养腔室20的压力变化，(b)示出压力缓冲装置18的动作时序，(c)示出压力施加装置16的加压时序，(d)示出培养基供给装置6的输液时序。 

对于培养腔室20，在一个周期T内反复以最大压力Pmax和最小压力Pmin进行加压、减压。t₁是最大压力Pmax的保持时间，t₂是最小压力Pmin的保持时间。而t₃是进行加压、减压时的动作时间。对于上述最大压力Pmax、最小压力Pmin、时间t₁、t₂、t₃，可根据活体内的进行外部培养的部位任意改变之。此外，还可以根据待培养细胞5的活体的年龄、性别、身长、体重、活体内的部位等数据选择适当的数值进行加压、减压。 

对于压力缓冲装置18，在开始加压之前，以时间t₅使之以最大速率动作到可得到最大压力Pmax的位置上而将管子50C封闭。之后， 经过延迟时间t₄后使压力施加装置16开始动作，以与时间t₂相当的速度进行从最小压力Pmin到最大压力Pmax的加压。 

使最大压力Pmax保持时间t₁后，压力施加装置16再次动作，以与时间t₃相当的速度开始进行从最大压力Pmax到最小压力Pmin的减压。在压力施加装置16动作后延迟一段时间t₆之后，压力缓冲装置18在时间t₇期间进行动作，抵消管子50C的封闭力。 

此外，在压力控制开始时，压力从0附近增加到最大压力Pmax。此时，压力缓冲装置18以最大速度移动到封闭位置，经过时间t₉后使压力施加装置16动作，在以与时间t₃相当的速度达到最大压力Pmax为止的时间t₈期间进行加压。 

在最小压力Pmin保持时间t₁₁后，培养基供给装置6在时间t₁₂期间进行动作而将培养基3向培养腔室20送出。通过改变时间t₁₂可任意设定输液量。输液后，经过时间t₁₃后在与时间t₁₂大致相等的时间t₁₄期间，使输液活塞132后退。在该例中，是在最小压力Pmin的保持时间t₂期间进行输液的，但也可以在最大压力Pmax的保持时间t₁或加压、减压时间t₃期间进行输液。 

其次，图13示出在图6的步骤S3实施的压力可变培养模式的另一个实施形态。即，图13是对培养腔室20的压力状态与加压时序加以展示的时序图，(a)示出培养腔室20的压力变化，(b)示出压力缓冲装置18的动作时序，(c)示出压力施加装置16的加压时序，(d)示出培养基供给装置6的输液时序，即，对培养腔室20施加压力的另一种压力施加模式的例子。 

在该例中，实施这样一种压力施加模式，即，在加压、减压时间t₃内，使加压速度、减压速度呈二次函数变化而具有缓急变化；通过使压力的变化有缓有急，从而能够再现例如步行时施加在膝软骨上的压力。此时，压力施加装置16的动作速度将如时间t₁₅、t₁₆、t₁₇所示的那样改变，在时间t₃期间使加压力具有缓急变化。其它的动作与图12的动作相同，故将其说明省略。 

其次，图14至图21示出本发明的细胞或组织的培养装置的第2实施形式，图14是培养装置的主视图，图15是培养装置的侧视图，图16示出培养装置的主要部分，图17示出培养回路单元4，图18示出培养回路单元4拆下后的培养装置的主要部分，图19示出压力施 加装置16，图20示出培养基供给装置6，图21示出压力缓冲装置18。凡与第1实施形式相同的部分赋予相同的编号。 

该培养装置由一个壳体260构成，壳体260被分为培养室262、机械室264以及控制·电源室266。在培养室262的内部容放有培养库42，培养库42内的结构与第1实施形式相同，不同之处在于，培养基供给装置6、压力施加装置16以及压力缓冲装置18由一个处理部268构成。 

培养室262及机械室264上设有独立开闭的门270、272，机械室264内除了容放有培养基供给装置6、压力施加装置16及压力缓冲装置18的机构部分之外还容放有加压水槽68等，各执行器120、138、156如图15所示，通过公用的安装板269被支持在机械室264的背面一侧。在机械室264的壁上，设有给水口274、排水口276。控制·电源室266中容放有控制装置40及电源装置，在其面板上，除了显示装置232之外还设置有电源开关278。 

其次，如图16所示，培养室262中容放有培养库42，培养库42中容放有培养回路单元4及处理部268。在处理部268中，如图17和图18所示，具有可自由拆装的培养回路单元4侧处理单元280。 

其次，图19示出包括构成培养腔室20的培养容器61、压力容器22在内的压力施加装置16。在这里，压力施加装置16的执行器120，是在壳体282中安装滚珠丝杠284，使马达122通过连结器286与该滚珠丝杠284的后端部相连结而成的。滚珠丝杠284上设有随着旋转可前后移动的移动块288，在该移动块288与设置于滚珠丝杠284的前端侧的支持用凸缘290之间，设置有重叠的两个加压用弹簧118A、118B。即，加压用弹簧118A、118B，在随着滚珠丝杠284旋转而移动的移动决288的作用下改变其被压缩状态，各加压用弹簧118A、118B的弹性特性将作用于加压活塞116侧。也可以替代滚珠丝杠284而以带和凸轮等构成执行器120。 

其次，图20示出培养基供给装置6。执行器138，是在壳体291中安装滚珠丝杠292，使马达140通过连结器294与滚珠丝杠292的后端部相连结而成的。滚珠丝杠292上设有随着旋转可前后移动的移动块296，安装在该移动块296上的活塞压板298的前面部上有输液活塞132的后端部与之接触。即，当随着滚珠丝杠292在马达140驱 动下旋转而移动的移动块296前进时，加压用弹簧136受到压缩，使得输液活塞132前进，而移动块296后进时，加压用弹簧136解除受压状态，在加压用弹簧136的恢复力的作用下，输液活塞132将后退。可通过输液活塞132的进退将培养基3送出。 

其次，图21示出压力缓冲装置18。执行器156，是在壳体300中安装滚珠丝杠302，使马达158通过连结器304与该滚珠丝杠302的后端部相连结而成的。滚珠丝杠302上设有随着旋转可前后移动的移动块306，在该移动块306上，通过重叠的缓冲弹簧154A、154B而安装有柱塞压板308，在该柱塞压板308的前表面上，有泄压阀26的柱塞152的后端部与之接触。即，当随着滚珠丝杠302在马达158驱动下旋转而移动的移动块306前进时，使柱塞压板308与缓冲弹簧154A、154B一起前进，缓冲弹簧154A、154B改变其被压缩状态。即，阀体150受到处于压缩状态的缓冲弹簧154A、154B的推压，泄压阀26被保持在关闭状态。该被保持状态将随着滚珠丝杠302的旋转以及随之产生的缓冲弹簧154A、154B的压缩状态的改变而改变。 

其次，图22示出培养基供给装置6的变型例。图2、图3及图14所示培养基供给装置6，是在输液活塞132上设置加压用弹簧136的，但也可以去掉加压用弹簧136，而在随着执行器138的滚珠丝杠292进行移动的移动块296上安装连接轴310，将输液活塞132的后端部通过固定销312等固定机构连结在该连接轴310的前端。做成这样的结构，也能够通过滚珠丝杠292的正反转使输液活塞132进退。 

其次，图23示出本发明的细胞或组织的培养装置的第3实施形式。该实施形式中，使来自未图示的空压机的加压空气如箭头Pr所示，通过具有压力调整器314、升压阀316及针阀318的管路67而作用于压力施加装置16的由压力容器22所形成的压力腔室60内部，使压力腔室60内的加压空气通过具有针阀320及减压阀322的回收管路102排出，在管子50D侧，也可以不安装阀11(图1)或套筒节流阀162(图2)而代之以设置可随着执行器321的旋转而开闭的阀323。通过使阀322进行间歇性关闭动作、以及、以加压空气作用于受压膜64使之动作，可对细胞5施加加压刺激。在这里，要使加压刺激具有变化，可通过控制升压阀316及减压阀322的开闭实现之。使用这样的空气，不仅能够做到压力较低时单位移动量 所对应的压力变化量小，压力较高时单位移动量所对应的压力变化量大，而且在对细胞或组织施加压力时能够将马达和执行器等所产生的不需要的振动吸收，使得对细胞或组织所施加的加压刺激的精度得到提高。 

其次，图24和图25示出本发明的细胞或组织的培养装置的第4实施形式。待培养细胞5被移植在由胶原等成形的基质7上，以基质7为单位放置在培养腔室20内。培养基3是从培养基槽49经由培养回路单元4向培养腔室20供给的。培养回路单元4构成闭环，该培养回路单元4中，设置有作为输液装置12的泵324、压力传感器326及压力缓冲装置18。压力传感器326的压力检测信号输入给压力控制器328，与该压力检测值相应的控制功率由压力控制器328输入给泵324。即，培养基3的压力P被控制为固定大小。 

此外，压力缓冲装置18，是在局部插入培养回路单元4中的泄压阀26的阀体150的柱塞152上经由缓冲弹簧154安装执行器156，在该执行器156上连结马达158而成的。对马达158的旋转，即正转、反转、停止及旋转速度由控制装置40控制。即，马达158的旋转传递到滚珠丝杠302上，随着滚珠丝杠302的旋转，移动块306与其旋转方向相应地向前后移动。该移动将经由缓冲弹簧154传递到阀体150的柱塞152上，因此，阀体150的关闭力可由移动块306的位置及缓冲弹簧154的压缩力进行设定。当由泵324所产生的培养基3的压力大于阀体150的闭止力时，阀体150打开，可使培养基3从泄压阀26通过。 

并且，培养基槽49中，设有取入氧或二氧化碳等气体的空气管路330，空气管路330中设有防止杂菌、异物等进入的过滤器332。即，从空气管路330取入的氧或二氧化碳与培养基3一起送给培养腔室20的细胞5。 

根据这样的结构，通过驱动泵324，可将培养基3供给培养回路单元4并流入培养腔室20，向细胞5供给所需要的养分和氧或二氧化碳等气体。通过驱动压力缓冲装置18，可将培养回路单元4封闭起来，在由泵324施加在培养基3上的压力的作用下使培养腔室20内的压力升高。通过调整压力缓冲装置18的缓冲力，即阀体150的闭止力，能够得到与泵324所施加的压力平衡的任意大小的压力。 

图25示出该加压动作曲线。通过使压力缓冲装置18进行周期性动作，能够对细胞5交替施加最大压力Pmax和最小压力Pmin。即，对于细胞5，能够设定最大压力Pmax的时间t₁、最小压力Pmin的时间t₂、还有升压时间t₃和降压时间t₃，能够使培养基3的压力与活体同样地循环变化，创建与活体同等的成长环境。而且，通过控制压力缓冲装置18的动作速度，可任意调整t₁、t₂、t₃，达到与所培养的细胞5的特性和活体部位相适应的最佳状态。 

如以上所说明的，根据本发明，可得到如下效果。 

a能够在对活体内部环境进行模仿的环境下不受污染地高效率地进行培养，培养出与体内组织相近的、或者、与体内组织易于融合的细胞或组织。 

b将活体的细胞或组织保持在特定的培养位置上，设定为活体模仿环境，连续地或断续地供给培养基，施加连续的、间断的或周期性变化的压力，从而，能够实现与待修复活体的部位相适应的理想且实用的组织，即与体内组织相近、与体内组织易于融合的组织的培养。 

c将待培养细胞或组织在培养基中以浮游或非浮游的状态进行保持，能够在极为稳定的状态下进行高效率的培养。 

d以水凝胶或基质将细胞或组织在培养基中呈浮游状态进行保持，因此，能够促进细胞或组织的培养。 

e培养基使用的是，与待培养细胞或组织相适应的、例如包含有各种氨基酸、糖类、盐类和蛋白质中的一种或从中选择的两种以上的物质或者全部包括的培养基，因此，能够高效率地进行培养并培养出质量良好的细胞或组织。 

f培养环境是根据活体部位的生理条件、或者在该生理条件之外再加上年龄、身长、体重、性别、及其它个体活体所固有的信息进行设定的，因此，能够培养出与体内组织易于融合的细胞或组织。 

g由于是通过氮、氧或二氧化碳的气体的供给及其控制、温度或湿度的设定及其控制进行活体环境的设定的，因此，能够控制成接近于活体的环境，有助于培养出与体内组织相近、并且、与体内组织易于融合的细胞或组织。 

h由于是根据待修复活体的部位施加相应的压力的，因此，能够 形成理想且实用的细胞或组织。 

i压力模式有连续的、间断的或周期性变化等形态，通过对上述压力形态进行选择或将它们组合，能够实现理想的物理刺激，能够对细胞的代谢机能和分裂周期、生物刺激的浓度梯度和分散产生影响，促进培养的进行。 

j培养单元，是将待培养细胞或组织放置在培养腔室中向与外部空气隔离的细胞或组织供给所需要的培养基的，因此，与外部空气隔离的细胞或组织，能够受到保护而免受菌体等的污染，其结果，能够培养出质量良好的组织。此外，对于细胞或组织，通过培养基所产生的静压或流动施加物理刺激，通过加压机构施加所所希望的压力，因此，能够受到细胞的代谢机能、分裂周期、生物刺激的浓度梯度和分散的影响，促进细胞或组织的培养。此外，向细胞或组织供给培养基的供给形态可通过培养基供给机构任意进行设定，能够间歇或连续地供给培养基，因此，能够通过具有变化的物理刺激促进培养的进行。 

k加压机构或培养基供给机构能够任意地进行控制，通过使用计算机等控制机构进行反馈控制、前馈控制等各种程序控制，不仅能够模仿活体环境，而且能够设定所希望的环境，高效率地进行培养。 

l对于压力施加方式，即压力模式能够与待培养的细胞或组织相适应地进行设定，因而能够以更高的效率进行培养。 

m压力模式可设定为一切形态，通过对该形态进行选择或组合能够高效率地进行细胞或组织的培养。 

n具有收容培养出来的细胞或组织的培养腔室的培养单元，可相对于培养装置本体独立分开并且能够自由进行拆装，因此，能够将细胞或组织同与外部空气分离的培养单元一起移送，保护细胞或组织防止其在移送过程中被菌体等污染，能够提高活体修复等的可靠性。 

o由于将作为培养空间的密闭空间与外部空气隔离，不仅能够通过供给所希望的气体对培养环境进行设定，而且能够保护细胞或组织免受外部空气的污染。 

p由于向放置在密闭空间内的培养单元供给氮、氧或二氧化碳等 气体，并且培养单元具有气体吸收机构，因此，能够向细胞或组织供给气体，可通过气体的供给及其控制而对活体环境进行模仿。 

q由于向由密闭空间形成的培养空间填充氮、氧或二氧化碳等气体，因此，能够模仿活体环境，形成所希望的培养空间。 

r由于具有用来向培养单元供给培养基或使之循环的培养基槽，并且，在与外部空气隔离的密闭空间内设置有培养基槽，因此，能够防止培养基被污染。 

s通过设置受压膜，能够对放置在培养腔室内的细胞或组织，在与外部空气隔离的状态下施加加压刺激，而且能够实现模仿活体环境的刺激等所希望的加压刺激。 

t对培养单元的局部进行加压的场合，若以压力缓冲机构进行其压力的调整，则能够实现与活体环境相近的物理刺激，可促进细胞或组织的培养。 

u作为压力的形成机构，无论使用水压、油压或空气压力的任何一种均能够实现所希望的加压刺激，能够以良好的精度模仿活体环境。 

v若培养基供给机构是以能够将取入输液腔室的培养基经过加压送出的输液装置构成，则能够以高效率向培养单元供给培养基或使之循环，通过控制该加压量能够将输液量设定为所希望的值。 

w由于对施加在培养基上的压力进行缓冲，因此，能够向细胞或组织施加理想的加压刺激，例如，使用泄压阀而通过控制泄压阀来控制培养基槽的压力，打开泄压阀使培养基槽的压力降低，则能够在不污染培养基槽的情况下控制为理想的压力状态。 

x对容放有培养单元的密闭空间的温度和湿度进行控制，能够形成与活体环境一致的培养空间。 

y活体总会受到来自外界的声音的刺激，通过一并使用声波发生器，能够模仿活体的声音环境，而且在向培养腔室内注入待培养细胞或组织时，还能够一并使用超声波而高效率地且高可靠性地进行注入。 

z通过以控制机构控制供给密闭空间的气体浓度，可模仿出活体环境，有助于促进细胞或组织的培养。 

以上就本发明的实施形式的构成、作用及效果进行了说明，但本 发明并不限定于上述实施形式和实施例，还包括由本发明的目的、实施形式所能够推测出来的各种构成、变型例等本行业人员所能够预测和推测出来的所有构成。 

产业上利用的可能性 

如上所述，本发明的细胞或组织的培养方法及其装置，作为细胞组织工程学和基因治疗等的应用领域的组织工程中所采用的细胞·组织培养技术是具有实用性的，特别是，不仅适用于细胞和组织的体外培养，而且所培养出来的细胞和组织适用于人体的缺损组织的修复等。 

Claims (14)

1.一种细胞或组织的培养装置，其特征是，具有：

与外界隔离而形成供给气体并对温度条件和湿度条件进行设定而维持维持生命所必需的环境的密闭空间，

培养回路单元，即，能够与该密闭空间相分离地形成，设置培养基槽和培养腔室，并且将这些培养基槽和培养腔室以管子进行连结，通过该管子而使得所说培养基槽的培养基能够向所说培养腔室进行循环，将所说培养基从所说培养基槽连续地、间断地或周期性地或者以将它们组合起来的方式送出而使之通过所说管子向所说培养腔室进行循环，

通过所说培养回路单元向所说培养腔室供给所说培养基的培养基供给装置，

将待培养细胞或组织保持在所说培养腔室内的培养基中的、并且能够被成长的所说细胞或所说组织吸收而消失的保持机构，

所说培养回路单元的所说管子的至少一部分通过透气材料所形成，由此可使所说密闭空间内的所说气体被所说管子内循环的所说培养基所吸收的气体吸收机构，

通过所说培养基对和所说培养基一起收纳于所说培养腔室内的所说细胞或所说组织施加压力的加压机构，

在所说培养回路单元侧对施加在所说培养腔室的所说培养基上的所说压力进行缓冲的压力缓冲装置，

分别接有所说加压机构的驱动机构、所说培养基供给装置的驱动机构、所说压力缓冲装置的驱动机构，控制所说加压机构的加压、控制所说培养基供给装置的培养基的送出、控制所说压力缓冲装置的对培养基的送出进行缓冲的控制机构。

2.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，由所说加压机构对所说细胞或所说组织施加的所说压力，可根据所说细胞或所说组织任意进行设定。

3.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，由所说加压机构对所说细胞或所说组织施加的所说压力，呈断续状态、每隔一定时间连续往复、每隔一定时间增减。

4.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说培养腔室具有接受来自外部的压力的受压膜。

5.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，

所说培养基供给装置，具有

从所说培养回路单元取入所说培养基的输液腔室，

将取入该输液腔室中的所说培养基通过加压从所说输液腔室向所说培养腔室一侧送出的输液机构。

6.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说密闭空间，设置有加热其内部的加热机构或者加湿其内部的加湿机构，能够被维持和控制在所希望的温度或者湿度上。

7.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，在所说密闭空间的内部或者外部具有施加声波的声波发生装置，向所说培养腔室的内部的所说细胞或组织施加所说声波。

8.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，具有向所说密闭空间供给气体的气体供给机构，控制从该气体供给机构向所说密闭空间供给的气体的浓度。

9.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说压力缓冲装置具有插入所说培养回路单元的泄压阀、将该泄压阀设定为既定压力的驱动装置，在所说培养基的压力超过所说既定压力时，通过泄放所说培养基，而对所说培养基的压力进行缓冲。

10.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说加压机构具有贮存待施加压力的培养基的压力腔室。

11.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说加压机构，具有封入加压用液体的压力容器，而且具有用来向此压力容器填充所说加压用液体的加压用液体注入装置。

12.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说加压机构，在与所说培养腔室相接触地设置的压力腔室中具有加压活塞和加压用弹簧，通过使所说加压用弹簧的压缩力作用于所说加压活塞，以改变所说压力腔室内的压力。

13.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，具有设置于所说培养基槽内检测所说培养基的重量的重量检测机构，通过所说重量检测机构对所说培养基槽内的所说培养基的残留量进行检测。

14.如权利要求1所说的细胞或组织的培养装置，其特征是，所说培养回路单元具有阀，对该阀进行操动的驱动部设置在所说密闭空间的外侧，从所说密闭空间的外侧操作所说阀。

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