TWI657139B - 自動化體外細胞培養平台及細胞培養方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種自動化體外細胞培養平台，包含一流體儲存裝置、一流道控制面板、一細胞培養晶片以及一流體驅動單元。流體儲存裝置包含一第一流體儲存單元及一第二流體儲存單元。流道控制面板管路連接流體儲存裝置。細胞培養晶片設置於流道控制面板上並管路連接流道控制面板。流體驅動單元管路連接流道控制面板。藉此，本發明之自動化體外細胞培養平台可透過流體驅動單元驅動細胞培養液自動地進行傳輸，可免去人工更換細胞培養液的步驟，並可進一步提升細胞培養的安全性、效率及穩定性。

Description

自動化體外細胞培養平台及細胞培養方法

本發明係關於一種體外細胞培養平台，特別是關於一種可自動進行細胞培養的體外細胞培養平台。

在科技高度發展的現代社會中，新穎藥物的研究與開發正如火如荼地進行，而在藥物開發的流程中，目標藥物必須先經過臨床前試驗證明其療效與價值，始得開始進行人體的臨床試驗。然而，不論是在臨床前試驗或是臨床試驗均面臨著藥物開發成本提升但試驗效率降低等前所未有的挑戰。

在臨床前試驗方面，目標藥物必需先進行細胞實驗並施用於相關實驗動物，以證實其藥理性質與生物安全性。而進行細胞實驗時，不同的操作者在實驗操作手法上並不盡相同，如此一來將可能使實驗結果與目標藥物的實際藥理性質產生差異，並影響後續動物實驗的準確率。再者，在細胞培養的過程中，每隔一預定的培養時間即須更換細胞培養液，以移除細胞代謝所產生的廢物並提供細胞生長所需的養分，如此一來不僅必須花費人力及時間來更換細胞培養 液，在更換細胞培養液的過程中亦可能因引入外源微生物而導致細胞培養液發生污染，並影響後續細胞實驗的結果。而在進行動物實驗時，由於實驗動物的生理條件與人類大相逕庭，不僅將導致動物實驗的結果無法精準的反應目標藥物施用於人體的效能，且使用活體實驗動物進行實驗亦存在許多道德爭議。

而在臨床試驗方面，雖目標藥物之藥理與生物安全性已為動物實驗等臨床前試驗進行初步評估，但臨床試驗亦可能因為臨床前試驗的評估結果不正確而導致試驗結果失準，更甚者將導致試驗失敗。如此一來不僅浪費龐大的研究成本，對於臨床試驗的受試者而言，亦可能帶來無法復原的生理傷害。

因此，如何提供一種兼具低成本與高穩定性之細胞培養平台，以進行高度準確度之藥物測試，並對藥物的療效及其生物安全性提供更可靠的預測能力，遂成為相關學界及業界所致力發展的目標。

本發明之一目的在於提供一種自動化體外細胞培養平台，其透過流體驅動單元驅動細胞培養液於流體儲存裝置、流道控制面板以及細胞培養晶片間自動地進行傳輸，以提升細胞培養的效率及穩定性，防止人為操作手法導致細胞培養的差異，並可進一步應用於藥物測試等相關領域。

本發明之一態樣之一實施方式提供一種自動化體外細胞培養平台，包含一流體儲存裝置、一流道控制面板、一細胞培養晶片以及一流體驅動單元。流體儲存裝置包含一第一流體儲存單元及一第二流體儲存單元。第一流體儲存單元用以儲存一細胞培養液。第二流體儲存單元鄰設於第一流體儲存單元，且第二流體儲存單元用以儲存一廢液。流道控制面板管路連接流體儲存裝置，且流道控制面板包含一閥門組，用以控制細胞培養液與廢液之傳輸。細胞培養晶片設置於流道控制面板上並管路連接流道控制面板，且細胞培養晶片包含一上腔室、一下腔室及一多孔性半透膜。上腔室用以培養一細胞。下腔室疊設於上腔室之下，用以容置細胞培養液。多孔性半透膜設置於上腔室與下腔室之間，其中細胞培養液可通過多孔性半透膜而於上腔室與下腔室間流動，且細胞培養液於細胞培養晶片中的一液面水平高度高於多孔性半透膜於細胞培養晶片中的一水平高度。流體驅動單元管路連接流道控制面板，且流體驅動單元用以驅動細胞培養液與廢液透過前述之流道控制面板而於流體儲存裝置與細胞培養晶片之間傳輸。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中細胞培養晶片可具有一晶片管路連接面，且細胞培養晶片由前述之晶片管路連接面往下依序由一第一基板、一第二基板、一第三基板、一第四基板以及一樹脂材料薄板所組成，其中第一基板、第二基板與第三基板依序層疊而形成前述之上腔室，第三基板、第四基板與樹脂材料薄板依序層 疊而形成前述之下腔室，且第三基板包含一開孔，前述之多孔性半透膜覆設於開孔上。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中細胞培養晶片可更包含至少四管道接口以及至少四輸液管，四管道接口彼此分離地設置於前述之晶片管路連接面，其中二管道接口與上腔室連通，另二管道接口與下腔室連通。各輸液管之一端對應連接於一管道接口，且各輸液管之另一端對應連接於流道控制面板。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中第一基板、第二基板、第三基板、第四基板以及樹脂材料薄板可由雷射切除法製得。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中閥門組可包含複數個閥門，且前述之閥門分別用以控制細胞培養液與廢液之傳輸。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中流道控制面板可具有一流道管路連接面，且流道控制面板由前述之流道管路連接面往下依序由一管路連接基板、一第一流道基板、一第二流道基板、一第三流道基板以及一底板所組成，其中管路連接基板、第一流道基板、第二流道基板、第三流道基板以及底板依序層疊而形成複數個微流道，用以傳輸細胞培養液與廢液。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中流道控制面板可更包含複數個流道接口以及複數個連接管。流道接口彼此分離地設置於流道管路連接面。各連 接管之一端對應連接於一流道接口，且各連接管之另一端對應連接於流體驅動單元或流體儲存裝置。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中管路連接基板、第一流道基板、第二流道基板、第三流道基板以及底板可由雷射切除法製得。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中流體儲存裝置更包含一細胞培養液交換口以及一廢液交換口，且細胞培養液交換口連通第一流體儲存單元，廢液交換口連通第二流體儲存單元。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中流體驅動單元可為一蠕動幫浦。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中多孔性半透膜之一平均孔徑可為0.2μm至8μm。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中細胞培養液可包含一細胞增生因子與一細胞分化因子。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，其中第一流體儲存單元可包含複數個流體儲存次單元。流體儲存次單元間隔設置於第一流體儲存單元中。

依據前述實施方式之自動化體外細胞培養平台，可更包含一承載面板，用以承載流體儲存裝置、流道控制面板、細胞培養晶片以及流體驅動單元。

本發明之另一態樣之一實施方式提供一種細胞培養方法，包含下述步驟：提供如前述之自動化體外細胞培 養平台、進行一潤洗步驟、進行一細胞培養液填充步驟、進行一細胞種植步驟以及進行一細胞培養液更換步驟。進行潤洗步驟係將細胞培養液透過流體驅動單元驅動而由第一流體儲存單元傳輸至細胞培養晶片，藉以潤洗上腔室與下腔室，並使潤洗上腔室與下腔室的細胞培養液透過流體驅動單元驅動而由細胞培養晶片傳輸至第二流體儲存單元。進行細胞培養液填充步驟係將細胞培養液透過流體驅動單元驅動而由第一流體儲存單元傳輸至細胞培養晶片，並使細胞培養液分別填充至上腔室與下腔室。進行細胞種植步驟係將細胞種植於上腔室中並培養一培養時間，其中細胞係貼附並於多孔性半透膜上生長。進行細胞培養液更換步驟係將經過前述之培養時間的細胞培養液透過流體驅動單元驅動而從細胞培養晶片中移除，並將第一流體儲存單元中的細胞培養液透過流體驅動單元驅動而傳輸至細胞培養晶片。

依據前述實施方式之細胞培養方法，其中細胞培養液更換步驟可包含進行一上腔室細胞培養液移除步驟以及進行一細胞培養液交換步驟。進行上腔室細胞培養液更換步驟係將經過前述之培養時間的細胞培養液透過流體驅動單元驅動而由上腔室傳輸至第二流體儲存單元，並將第一流體儲存單元中的細胞培養液透過流體驅動單元驅動而填充至細胞培養晶片。進行細胞培養液交換步驟係將細胞培養晶片中之細胞培養液透過流體驅動單元驅動而與第一流體儲存單元中的細胞培養液交換。

依據前述實施方式之細胞培養方法，可更包含重覆前述之細胞培養液更換步驟，以延長細胞於細胞培養晶片的存活時間。

依據前述實施方式之細胞培養方法，可更包含進行一細胞分化誘導步驟，其係於細胞培養液中添加一細胞增生因子與一細胞分化因子，並將包含細胞增生因子與細胞分化因子的細胞培養液透過流體驅動單元驅動而由第一流體儲存單元傳輸至細胞培養晶片，藉以誘導細胞分化為一功能性細胞。

藉此，本發明之自動化體外細胞培養平台透過流體驅動單元驅動細胞培養液於流體儲存裝置、流道控制面板以及細胞培養晶片間自動地進行傳輸，可免去人工更換細胞培養液的步驟，不僅可防止人為操作手法導致細胞培養狀態的差異或造成細胞汙染，並可進一步提升細胞培養的安全性、效率及穩定性，使本發明之自動化體外細胞培養平台有潛力應用於藥物開發與測試等相關技術領域。

上述發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。

100‧‧‧自動化體外細胞培養平台

110、110a‧‧‧流體儲存裝置

111、111a‧‧‧第一流體儲存單元

112、112a‧‧‧第二流體儲存單元

113a‧‧‧流體儲存次單元

120‧‧‧流道控制面板

121‧‧‧流道管路連接面

122‧‧‧管路連接基板

123‧‧‧第一流道基板

124‧‧‧第二流道基板

125‧‧‧第三流道基板

126‧‧‧底板

127‧‧‧流道接口

128‧‧‧連接管

129‧‧‧通道開口

130‧‧‧閥門組

131‧‧‧第一閥門

132‧‧‧第二閥門

133‧‧‧第三閥門

134‧‧‧第四閥門

140‧‧‧細胞培養晶片

141‧‧‧上腔室

142‧‧‧下腔室

143‧‧‧多孔性半透膜

144‧‧‧晶片管路連接面

145‧‧‧管道接口

146‧‧‧輸液管

151‧‧‧第一基板

152‧‧‧第二基板

153‧‧‧第三基板

154‧‧‧第四基板

155‧‧‧樹脂材料薄板

156‧‧‧開孔

160‧‧‧流體驅動單元

170‧‧‧承載面板

300、400‧‧‧細胞培養方法

310、410‧‧‧提供自動化體外細胞培養平台

320、420‧‧‧進行一潤洗步驟

330、430‧‧‧進行一細胞培養液填充步驟

340、440‧‧‧進行一細胞種植步驟

350、450‧‧‧進行一細胞培養液更換步驟

351‧‧‧進行一上腔室細胞培養液移除步驟

352‧‧‧進行一細胞培養液交換步驟

460‧‧‧進行一細胞分化誘導步驟

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖係繪示本發明之一態樣之一實施例的自動化體外細胞培養平台的俯視示意圖；第2圖係繪示第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台的流體儲存裝置的示意圖；第3圖係繪示第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台的另一種流體儲存裝置的示意圖；第4A圖係繪示第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台的流道控制面板的示意圖；第4B圖係繪示第4A圖實施例之流道控制面板的***圖；第5A圖係繪示第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台的細胞培養晶片的示意圖；第5B圖係繪示第5A圖實施例之細胞培養晶片的***圖；第5C圖係繪示第5A圖實施例之細胞培養晶片的剖視圖；第6圖係繪示本發明之另一態樣之一實施例的細胞培養方法的流程圖；第7圖係繪示本發明之另一態樣之另一實施例的細胞培養方法的流程圖；第8圖係繪示第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台的架構示意圖；第9圖係繪示實施例1與正控制組之人類支氣管細胞培養1天與3天之顯微鏡影像； 第10A圖係繪示實施例2與正控制組之人類支氣管細胞培養第4天、第7天與第13天之4倍放大的顯微鏡影像；第10B圖係繪示實施例2與正控制組之人類支氣管細胞培養第4天、第7天與第13天之10倍放大的顯微鏡影像；第11A圖係繪示實施例3之人類支氣管細胞暴露於空氣中培養5天、7天與10天之組織染色影像；以及第11B圖係繪示實施例3之人類支氣管細胞暴露於空氣中培養28天之組織切片影像。

請參照第1圖、第2圖、第4A圖、第4B圖、第5A圖、第5B圖與第5C圖，第1圖係繪示本發明之一態樣之一實施例的自動化體外細胞培養平台100的俯視示意圖，第2圖係繪示第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台100的流體儲存裝置110的示意圖，第4A圖係繪示第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台100的流道控制面板120的示意圖，第4B圖係繪示第4A圖實施例之流道控制面板120的***圖，第5A圖係繪示第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台100的細胞培養晶片140的示意圖，第5B圖係繪示第5A圖實施例之細胞培養晶片140的***圖，而第5C圖係繪示第5A圖實施例之細胞培養晶片140的剖視圖。自動化體外細胞培養平台100包含一流體儲存裝置110、一流道控制面板120、一細胞培養晶片140以及一流體驅動單元160。

在第1圖的實施例中，自動化體外細胞培養平台100係以俯視示意圖呈現，以清楚說明本發明之自動化體外細胞培養平台100的結構配置，其中流體儲存裝置110係以其長軸垂直於流道控制面板120與細胞培養晶片140的方式進行配置，防止儲存於其中之液體，如細胞培養液與廢液等由流體儲存裝置110中滲漏。而如第2圖所示，流體儲存裝置110包含一第一流體儲存單元111及一第二流體儲存單元112。第一流體儲存單元111用以儲存一細胞培養液，第二流體儲存單元112鄰設於第一流體儲存單元111，且第二流體儲存單元112用以儲存一廢液。較佳地，前述之細胞培養液可包含一細胞增生因子與一細胞分化因子以及其他有利細胞生長或分化的生物活性因子，以利於後續細胞培養或實驗的進行。

在第2圖的實施例中，第一流體儲存單元111的容積可配置為10mL並大於第二流體儲存單元112的容積，以儲存後續培養所需之細胞培養液，但本發明並不以前述說明與圖式揭露的內容為限。較佳地，雖圖未繪示，流體儲存裝置110可更包含一細胞培養液交換口(圖未繪示)以及一廢液交換口(圖未繪示)，且細胞培養液交換口連通第一流體儲存單元111，廢液交換口連通第二流體儲存單元112，以利於細胞培養液之填充以及廢液之流通與排除。

請參照第3圖，其係繪示第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台100的另一種流體儲存裝置110a的示意圖。如第3圖所示，流體儲存裝置110a包含一第一流體儲存 單元111a及一第二流體儲存單元112a，其中第一流體儲存單元111a可更包含複數個流體儲存次單元113a，複數個流體儲存次單元113a間隔設置於第一流體儲存單元111a中，以儲存不同種類之細胞培養液或用以收集更換之細胞培養液，以利於後續實驗的進行。

請同時參照第1圖、第4A圖與第4B圖，流道控制面板120管路連接流體儲存裝置110，且流道控制面板120包含一閥門組130，閥門組130係用以控制細胞培養液與廢液之傳輸。較佳地，閥門組130可包含複數個閥門，而在第1圖的實施例中，前述之閥門的數量可為四，分別為第一閥門131、第二閥門132、第三閥門133以及第四閥門134，第一閥門131、第二閥門132、第三閥門133以及第四閥門134分別用以控制細胞培養液與廢液之傳輸，但本發明並不以前述之數量與說明為限。

較佳地，如第1圖、第4A圖與第4B圖所示，流道控制面板120可具有一流道管路連接面121，且流道控制面板120由流道管路連接面121往下依序由一管路連接基板122、一第一流道基板123、一第二流道基板124、一第三流道基板125以及一底板126所組成，其中管路連接基板122、第一流道基板123、第二流道基板124、第三流道基板125以及底板126依序層疊而形成複數個微流道(未另標號)，用以傳輸細胞培養液與廢液。另外，管路連接基板122、第一流道基板123、第二流道基板124、第三流道基板125以及底板126可由雷射切除法製得，以利於快速且精 準地進行切割，且管路連接基板122、第一流道基板123、第二流道基板124、第三流道基板125以及底板126可視需求而選用不同的樹脂聚合物材料而製作，以提升製備效率並有利於量產。

再者，流道控制面板120可更包含複數個流道接口127(標示於第4A圖)以及複數個連接管128(標示於第1圖)，流道接口127彼此分離地設置於流道管路連接面121，而各連接管128之一端對應連接於一流道接口127，且各連接管128之另一端對應連接於流體驅動單元160或流體儲存裝置110，以利於細胞培養液與廢液透過連接管128而從流道控制面板120的微流道進行傳輸。詳細而言，流道控制面板120的流道管路連接面121係位於管路連接基板122上，各微流道之通道開口129(在第4A圖與第4B圖中僅標示一通道開口129)開設於流道管路連接面121，而各流道接口127則對應設置於一通道開口129上，以供連接管128裝設。較佳地，在第1圖的實施例中，用以連接流道控制面板120與流體驅動單元160之連接管128的數量為四，而用以連接流道控制面板120與流體儲存裝置110之連接管128的數量為三，但本發明並不以前述說明與圖式揭露的內容為限。

請同時參照第1圖、第5A圖、第5B圖與第5C圖，細胞培養晶片140設置於流道控制面板120上並管路連接流道控制面板120，且細胞培養晶片140包含一上腔室141、一下腔室142及一多孔性半透膜143。上腔室141用以 培養細胞，下腔室142疊設於上腔室141之下，用以容置細胞培養液。多孔性半透膜143設置於上腔室141與下腔室142之間，其中細胞培養液可通過多孔性半透膜143而於上腔室141與下腔室142間流動，且細胞培養液於細胞培養晶片140中的一液面水平高度高於多孔性半透膜143於細胞培養晶片140中的一水平高度。

較佳地，如第1圖、第5A圖、第5B圖與第5C圖所示，細胞培養晶片140可具有一晶片管路連接面144，且細胞培養晶片140由晶片管路連接面144往下依序由一第一基板151、一第二基板152、一第三基板153、一第四基板154以及一樹脂材料薄板155所組成，其中第一基板151、第二基板152與第三基板153依序層疊而形成上腔室141，第三基板153、第四基板154與樹脂材料薄板155依序層疊而形成下腔室142，且第三基板153包含一開孔156，多孔性半透膜143則覆設於開孔156上。具體來說，第三基板153同時形成上腔室141的底面以及下腔室142的頂面，使下腔室142可疊設於上腔室141之下，且多孔性半透膜143設置於第三基板153的上方並覆設於開孔156上，使細胞可貼附於多孔性半透膜143上生長，如此一來不僅有利於交換上腔室141中的細胞培養液與下腔室142中的細胞培養液，更可視細胞培養條件或實驗需求而調整細胞培養液於細胞培養晶片140中的一液面水平高度，使細胞的表面可直接與空氣接觸，以利於細胞分化或進行實驗，而細胞的貼附面則可直接與下腔室142中的細胞培養液接觸，以利於吸收其 中的養份。較佳地，多孔性半透膜143之一平均孔徑可為0.2μm至8μm，使用者可視需求而選用具有不同平均孔徑之多孔性半透膜143，使本發明之自動化體外細胞培養平台100可用於培養不同種類的細胞或進行不同型態之細胞實驗，以進一步增加本發明之自動化體外細胞培養平台100的應用廣度。

再者，細胞培養晶片140可更包含至少四管道接口145(標示於第5A圖)以及至少四輸液管146(標示於第1圖)。四管道接口145彼此分離地設置於晶片管路連接面144，其中二管道接口145與上腔室141連通，另二管道接口145與下腔室142連通，各輸液管146之一端對應連接於一管道接口145，且各輸液管146之另一端則對應連接於流道控制面板120，以利於細胞培養液或廢液透過流道控制面板120而傳送至流體儲存裝置110中。較佳地，第一基板151、第二基板152、第三基板153、第四基板154以及樹脂材料薄板155可由雷射切除法製得，以利於快速且精準地進行切割。此外，第一基板151、第二基板152、第三基板153、第四基板154以及樹脂材料薄板155的材質亦可視需求而選用不同的樹脂聚合物材料，以增加其製備效率並有利於量產。

在第1圖的實施例中，流體驅動單元160管路連接流道控制面板120，用以驅動細胞培養液與廢液透過流道控制面板120而於流體儲存裝置110與細胞培養晶片140之間傳輸。較佳地，流體驅動單元160可為一蠕動幫浦，蠕動 幫浦通過對其中之蠕動管(圖未繪示)交替進行擠壓和釋放來輸送流體，並將流體隔離在蠕動管中而不與蠕動幫浦的其他結構接觸，使其具有低汙染等優點，進而有利於防止本發明之自動化體外細胞培養平台100在培養細胞或進行實驗的過程中發生汙染。

另外，在第1圖的實施例中，自動化體外細胞培養平台100可更包含一承載面板170，用以承載流體儲存裝置110、流道控制面板120、細胞培養晶片140以及流體驅動單元160，但本發明並不以前述說明與圖式揭露的內容為限。

藉此，本發明之自動化體外細胞培養平台100透過流體驅動單元160驅動，可使細胞培養液於流體儲存裝置110、流道控制面板120以及細胞培養晶片140間自動地進行傳輸，不僅可免去細胞培養過程中或進行實驗時人工更換細胞培養液的步驟，以有效防止人為操作手法導致細胞培養狀態的差異或造成細胞汙染，並可進一步提升細胞培養的安全性、效率及穩定性，使本發明之自動化體外細胞培養平台100可應用於不同種類之細胞培養、藥物開發與藥物安全性測試等相關技術領域，並具有優異的市場價值。

請同時參照第1圖與第6圖，第6圖係繪示本發明之另一態樣之一實施例的細胞培養方法300的流程圖。細胞培養方法300包含步驟310、步驟320、步驟330、步驟340以及步驟350。

步驟310為提供一自動化體外細胞培養平台，較佳地，在第6圖的實施例中，前述之細胞培養培養平台可為第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台100，以供後續細胞培養之用。

步驟320為進行一潤洗步驟，其係將細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而由第一流體儲存單元111(標示於第2圖)傳輸至細胞培養晶片140，藉以潤洗上腔室141(標示於第5C圖)與下腔室142(標示於第5C圖)，並使潤洗上腔室141與下腔室142的細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而由細胞培養晶片140傳輸至第二流體儲存單元112(標示於第2圖)。換句話說，細胞培養液在潤洗上腔室141與下腔室142後即轉變為前述之廢液，而此廢液將會透過流體驅動單元160的驅動而傳輸至第二流體儲存單元112中，並可從第二流體儲存單元112中進一步排除。

步驟330為進行一細胞培養液填充步驟，其係將細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而由第一流體儲存單元111傳輸至細胞培養晶片140，並使細胞培養液分別填充至上腔室141與下腔室142，以供後續細胞生長所需。

步驟340為進行一細胞種植步驟，其係將細胞種植於上腔室141中並培養一培養時間，其中細胞係貼附並於多孔性半透膜143上生長。詳細而言，在進行細胞種植步驟之前，膠原蛋白、聚胺基酸等材料將被塗佈(coating)於多孔性半透膜143上，以利於細胞貼附並生長。再者，多孔性半透膜143係設置於上腔室141與下腔室142之間，使細 胞培養液可通過多孔性半透膜143而於上腔室141與下腔室142間流動，以利於後續培養過程中細胞的增生與分化。另外，前述之培養時間可為不同細胞之倍增時間(doubling time)或使用者所訂定之時間，但本發明並不以前述說明與圖式揭露的內容為限。

步驟350為進行一細胞培養液更換步驟，其係將經過前述之培養時間的細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而從細胞培養晶片140中移除，並將第一流體儲存單元111中的細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而傳輸至細胞培養晶片140。較佳地，在第6圖的實施例中，步驟350可更包含步驟351以及步驟352。

步驟351為進行一上腔室細胞培養液移除步驟，其係將經過前述之培養時間的細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而由上腔室141傳輸至第二流體儲存單元112，並將第一流體儲存單元111中的細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而填充至細胞培養晶片140，藉以使包含細胞代謝物以及老舊細胞等廢物的細胞培養液從上腔室141移除，並填充新的細胞培養液，以提供細胞生長足夠的養份。

步驟352為進行一細胞培養液交換步驟，其係將細胞培養晶片140中之細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而與第一流體儲存單元111中的細胞培養液交換，並可將替換之細胞培養液從流體儲存裝置110移除，以進一步收 集並分析替換之細胞培養液，以利於後續之實驗與分析的進行。

另外，雖圖未繪示，細胞培養方法300可包含一重覆細胞培養液更換步驟，以延長細胞於細胞培養晶片的存活時間。詳細而言，在細胞培養的過程中需多次更換細胞培養液，以確保細胞生長代謝物可有效進行排除，並提供充足的養分以供細胞生長所需，是以重複細胞培養液更換步驟可有效達成排除廢物以及補充養分的需求，使本發明之細胞培養方法300可有效地對細胞進行培養。

請參照第7圖，其係繪示本發明之另一態樣之另一實施例的細胞培養方法400的流程圖。細胞培養方法400包含步驟410、步驟420、步驟430、步驟440、步驟450以及步驟460。第7圖實施例的細胞培養方法400與第6圖實施例的細胞培養方法300在方法及流程上相似，是以相同的流程與細節則不再贅述。

步驟410為提供自動化體外細胞培養平台100，以提供細胞於體外培養之空間。

步驟420為進行一潤洗步驟，其係將細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而由第一流體儲存單元111(標示於第2圖)傳輸至細胞培養晶片140，藉以潤洗上腔室141(標示於第5C圖)與下腔室142(標示於第5C圖)，並使潤洗上腔室141與下腔室142的細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而由細胞培養晶片140傳輸至第二流體儲存單元112(標示於第2圖)。

步驟430為進行一細胞培養液填充步驟，其係將細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而由第一流體儲存單元111傳輸至細胞培養晶片140，並使細胞培養液分別填充至上腔室141與下腔室142。

步驟440為進行一細胞種植步驟，其係將細胞種植於上腔室141中並培養一培養時間，其中細胞係貼附並於多孔性半透膜143上生長。

步驟450為進行一細胞培養液更換步驟，其係將經過前述之培養時間的細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而從細胞培養晶片140中移除，並將第一流體儲存單元111中的細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而傳輸至細胞培養晶片140。

步驟460為進行一細胞分化誘導步驟，其係於細胞培養液中添加一細胞增生因子與一細胞分化因子，並將包含前述之細胞增生因子與前述之細胞分化因子的細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而由第一流體儲存單元111傳輸至細胞培養晶片140，藉以誘導細胞分化為一功能性細胞。詳細而言，當細胞培養液中包含細胞增生因子與細胞分化因子時，細胞將先增生並佈滿細胞培養晶片140中的生長空間，亦即，細胞將先增生至足夠的細胞數量後始進行後續的分化，而後細胞將進一步因生長因子的調控而在細胞培養晶片140中直接分化成功能性細胞，藉以提供後續相關細胞實驗所用，進而使本發明之自動化體外細胞培養平台100有潛力應用於藥物開發與測試等相關技術領域。

下述將更詳細討論本發明各實施方式。然而，此實施方式可為各種發明概念的應用，可被具體實行在各種不同的特定範圍內。特定的實施方式是僅以說明為目的，且不受限於揭露的範圍。

<實施例> 一、本發明之自動化體外細胞培養平台與其細胞培養方法

請參照第1圖、第6圖與第8圖，第8圖係繪示第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台100的架構示意圖。詳細而言，第8圖係用以說明第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台100的一種流體驅動單元160、第一閥門131、第二閥門132、第三閥門133、第四閥門134、細胞培養晶片140、第一流體儲存單元111以及第二流體儲存單元112的連接方式，以配合第6圖實施例之細胞培養方法300而更詳細地說明自動化體外細胞培養平台100的操作方法與流程。

以下將輔以第8圖以及表一以詳細說明第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台100以及第6圖實施例之細胞培養方法300的操作方法與流程，其中表一為細胞培養方法300中進行步驟310、步驟320、步驟330、步驟340以及步驟350之步驟351與步驟352時流體驅動單元160、第一閥門131、第二閥門132、第三閥門133以及第四閥門134的運作狀態，以輔助說明自動化體外細胞培養平台100與細胞培養方法300的詳細內容。

首先，進行步驟310時，自動化體外細胞培養平台100將被提供並用以培養細胞，此時流體驅動單元160、第一閥門131、第二閥門132、第三閥門133以及第四閥門134尚未開始運作。

接著，進行步驟320時，細胞培養液將透過流體驅動單元160驅動而流經上腔室141與下腔室142並對其進行潤洗，而後前述之細胞培養液將再由細胞培養晶片140傳送至第二流體儲存單元112，此時第一閥門131、第二閥門132、第三閥門133為開啟狀態，第四閥門134為關閉狀態，而流體驅動單元160則開始運作。詳細而言，在第1圖的實施例中，流體驅動單元160可分別用以控制第一流體儲存單元111至細胞培養晶片140之間的流體傳輸，以及細胞培養晶片140至第二流體儲存單元112之間的流體傳輸，以使細胞培養液從第一流體儲存單元111傳送至細胞培養晶片140，而當第四閥門134則為關閉狀態時，細胞培養液將可直接由第一閥門131與第二閥門132流至細胞培養晶片140，並通過第三閥門133而從細胞培養晶片140流至第二流體儲存單元112，以有效對上腔室141與下腔室142進行潤洗，並利於後續細胞的培養。

接者，進行步驟330時，細胞培養液將透過流體驅動單元160驅動而由第一流體儲存單元111傳輸至細胞培養晶片140，此時第一閥門131與第三閥門133為關閉狀態，第二閥門132與第四閥門134為開啟狀態，而流體驅動單元160則開始運作，以使細胞培養液透過開啟的第二閥門132而分別填充至上腔室141與下腔室142，其中第三閥門133呈現關閉狀態可防止細胞培養液受流體驅動單元160的驅動而傳輸至第二流體儲存單元112。再者，由於第三閥門133呈現關閉狀態，細胞培養液將無法透過第三閥門133而從細胞培養晶片140傳輸至第二流體儲存單元112，此時第四閥門134呈現開啟狀態將可因應流體驅動單元160的開啟而限制流體在第四閥門134與細胞培養晶片140至第二流體儲存單元112之間的管路流動，以防止管路因流體驅動單元160空轉而受損，以達成流體驅動單元160同時控制第一流體儲存單元111至細胞培養晶片140之間的流體傳輸以及細胞培養晶片140至第二流體儲存單元112之間的流體傳輸的目的，並可最大化流體驅動單元160的使用效率。

接者，進行步驟340時，細胞將進一步種植於上腔室141並貼附並於多孔性半透膜143上生長，此時第一閥門131與第三閥門133為關閉狀態，第二閥門132與第四閥門134為開啟狀態，而流體驅動單元160則關閉，以利於使用者將細胞種植於上腔室141中。第三閥門133呈現關閉狀態可防止包含尚未貼附於多孔性半透膜143之細胞的細 胞培養液滲漏而傳輸至第二流體儲存單元112，以增加細胞種植的效率與控制細胞的種植數目。

接者，進行步驟351時，第一閥門131與第四閥門134為關閉狀態，第二閥門132與第三閥門133為開啟狀態，而流體驅動單元160則開始運作，以將經過前述之培養時間的細胞培養液透過流體驅動單元160驅動而透過開啟之第三閥門133而由上腔室141傳輸至第二流體儲存單元112，並將第一流體儲存單元111中的細胞培養液透過開啟之第二閥門132而由流體驅動單元160驅動而填充至細胞培養晶片140，藉以移除包含細胞代謝物以及老舊細胞等廢物的細胞培養液，並填充新的細胞培養液，以提供細胞生長足夠的養份。

而進行步驟352時，細胞培養晶片140中之細胞培養液將透過流體驅動單元160驅動而與第一流體儲存單元111中的細胞培養液交換，此時第一閥門131與第三閥門133為關閉狀態，第二閥門132與第四閥門134為開啟狀態，防止細胞培養液由第三閥門133傳輸至第二流體儲存單元112，以利於細胞培養液的交換與收集。

由上述內容可知，本發明之自動化體外細胞培養平台100可透過第一閥門131、第二閥門132、第三閥門133、第四閥門134以及流體驅動單元160的控制而使細胞培養液可於流體儲存裝置110、流道控制面板120以及細胞培養晶片140間自動地進行傳輸，不僅可有效防止人為操作手法導致細胞培養狀態的差異或造成細胞汙染，並可進一步 提升細胞培養的效率、穩定性以及應用於藥物開發等實驗的潛力。

二、本發明之自動化體外細胞培養平台用於自動化細胞培養的效果測試

在測試本發明之自動化體外細胞培養平台之用於自動化細胞培養的效果測試方面係利用第1圖實施例之自動化體外細胞培養平台100搭配第6圖實施例之細胞培養方法300培養人類支氣管細胞(Human bronchial epithelial cell，HBEC3 KT)，並觀察人類支氣管細胞於自動化體外細胞培養平台100的生長情形，以判定本發明之自動化體外細胞培養平台100進行自動化細胞培養的能力與效果。

1.人類支氣管細胞培養於本發明之自動化體外細胞培養平台的細胞培養與生長測試

在本實驗中包含利用自動化體外細胞培養平台100培養人類支氣管細胞之實施例1以及一正控制組。在實驗上，實施例1首先於自動化體外細胞培養平台100的細胞培養晶片140中種植2x10⁵個人類支氣管細胞，並於37℃、5% CO₂的培養箱中進行培養，而正控制組則是於6孔之Transwell®培養皿(Corning，型號3450)中種植2x10⁵個人類支氣管細胞，並同樣於37℃、5% CO₂的培 養箱中進行培養，而後以顯微鏡觀察實施例1與正控制組之人類支氣管細胞在培養1天與3天後的細胞生長情形。

請參照第9圖，其係繪示實施例1與正控制組之人類支氣管細胞培養1天與3天之顯微鏡影像。如第9圖所示，實施例1之人類支氣管細胞在培養1天後已貼附並於多孔性半透膜143上生長，並在培養3天後填滿自動化體外細胞培養平台100中的生長空間，而正對照組之人類支氣管細胞同樣在培養3天內填滿Transwell®培養皿的生長空間。由上述結果可見，人類支氣管細胞可在本發明之自動化體外細胞培養平台100進行生長，且其生長狀況與增生時間均與市面上之需以人工進行細胞培養液更換之細胞培養裝置相仿，顯示本發明之自動化體外細胞培養平台100可有效地對細胞進行自動化培養，且培養於其中之細胞的生長狀態與增生能力均佳。

2.人類支氣管細胞培養於本發明之自動化體外細胞培養平台的細胞分化能力測試

在本實驗中包含利用自動化體外細胞培養平台100培養人類支氣管細胞之實施例2以及一正控制組，且實施例2以及正控制組皆使用包含細胞增生因子以及細胞分化因子的細胞培養液，其中前述之細胞分化因子包含轉鐵蛋白(Transferrin)、三碘甲狀腺原氨酸(Triiodothyronine)及皮質醇(hydrocortisone)。

實施例2在實驗上首先於自動化體外細胞培養平台100的細胞培養晶片140中種植2x10⁵個人類支氣管細胞，並於37℃、5% CO₂的培養箱中進行培養，而正控制組則是於6孔之Transwell®培養皿中種植2x10⁵個人類支氣管細胞，並同樣於37℃、5% CO₂的培養箱中進行培養，並以顯微鏡觀察實施例2與正控制組之人類支氣管細胞在培養後第4天、第7天與第13天的細胞生長與分化情形。

請參照第10A圖與第10B圖，第10A圖係繪示實施例2與正控制組之人類支氣管細胞培養第4天、第7天與第13天之4倍放大的顯微鏡影像，而第10B圖係繪示實施例2與正控制組之人類支氣管細胞培養第4天、第7天與第13天之10倍放大的顯微鏡影像。如第10A圖與第10B圖所示，實施例2之人類支氣管細胞在培養4天後即開始分化，並隨著培養時間的增加而逐漸分化成不同的功能性細胞，其中實施例2之人類支氣管細胞在培養7天後可發現用以分泌黏液之杯狀細胞的外部輪廓，而在培養13天後，已分化的細胞已填滿自動化體外細胞培養平台100中的培養空間的80%以上，並有細胞堆疊的團塊出現(即第10B圖中紅色虛線所圈限的部分)。而在正對照組方面，正對照組之人類支氣管細胞同樣在培養4天後開始分化，並在培養7天後發現用以分泌黏液之杯狀細胞的外部輪廓，而在培養13天後，已分化的細胞可在顯微鏡影像中清楚地被發現。

由上述結果可知，人類支氣管細胞可在本發明之自動化體外細胞培養平台100進行生長並分化，其細胞分 化時間與分化情形與市面上之需以人工進行細胞培養液更換之細胞培養裝置相仿，顯示本發明之自動化體外細胞培養平台100可有效地對細胞進行自動化培養，且培養於其中之細胞不僅具有優異的生長與增生能力，並可在添加細胞增生因子以及細胞分化因子的狀態下有效分化為功能性細胞，使其具有進一步應用於相關實驗的潛力。

3.本發明之自動化體外細胞培養平台模擬人類支氣管細胞體內生長條件的細胞分化能力測試

在本實驗中係以利用自動化體外細胞培養平台100培養人類支氣管細胞之實施例3來進行實驗，其中實施例3使用包含細胞增生因子以及細胞分化因子的細胞培養液來對人類支氣管細胞進行培養，而細胞分化因子則包含轉鐵蛋白(Transferrin)、三碘甲狀腺原氨酸(Triiodothyronine)及皮質醇(hydrocortisone)。

在實驗上首先於自動化體外細胞培養平台100的細胞培養晶片140中種植2x10⁵個人類支氣管細胞，並於37℃、5% CO₂的培養箱中培養3天後，移除上腔室141的細胞培養液，使人類支氣管細胞的細胞表面直接與空氣接觸，以模擬人類支氣管細胞於體內生長的條件，並續行培養5天、7天與10天，以觀察人類支氣管細胞於自動化體外細胞培養平台100的細胞分化情形。

請參照第11A圖，其係繪示實施例3之人類支氣管細胞暴露於空氣中培養5天、7天與10天之組織染色影 像。如第11A圖所示，在暴露於空氣中培養5天後，實施例3之人類支氣管細胞已出現用以分泌黏液之杯狀細胞的外部輪廓(即10倍放大圖中虛線所圈線的區域)，並隨著暴露於空氣中的培養時間增加而逐漸分化成具有不同功能之功能性細胞，而在暴露於空氣中培養10天後，已分化的細胞可清楚地被發現，並有細胞堆疊的團塊出現(即10倍放大圖中虛線所圈限的部分)。

請參照第11B圖，其係繪示實施例3之人類支氣管細胞暴露於空氣中培養28天之組織切片影像。在第11B圖中，紅色箭頭所指之細胞為人類支氣管細胞所分化而成的基底細胞(basal cell)，綠色箭頭所指之細胞為人類支氣管細胞所分化而成的杯狀細胞，而藍色箭頭所指之細胞為人類支氣管細胞所分化而成的纖毛細胞(cilia cell)。如第11B圖之(a)圖所示，實施例3之人類支氣管細胞暴露於空氣中培養28天後，基底細胞可出現於人類支氣管細胞所分化並形成的支氣管組織的下層，如第11B圖之(b)圖所示，纖毛細胞可出現於人類支氣管細胞所分化並形成的支氣管組織的表面(亦即，與空氣直接接觸之細胞表面)，而如第11B圖之(c)圖與(d)所示，在人類支氣管細胞所分化而成的支氣管組織中，基底細胞出現於支氣管組織的最下層，其次為杯狀細胞，而纖毛細胞則以纖毛朝外的方式出現於支氣管組織的表面。

由上述結果可知，本發明之自動化體外細胞培養平台100可模擬人類支氣管細胞於體內生長的條件，以有 效地促進人類支氣管細胞持續地進行分化，並可使人類支氣管細胞持續分化並形成體外的支氣管組織，使其具有進一步應用於相關實驗的潛力。

綜上所述，本發明之自動化體外細胞培養平台以及細胞培養方法透過流體驅動單元驅動，可使細胞培養液於流體儲存裝置、流道控制面板以及細胞培養晶片間自動地進行傳輸，並不僅可免去細胞培養過程中或進行實驗時人工更換細胞培養液的步驟，防止人為操作手法導致細胞培養狀態的差異或造成細胞汙染，以提升細胞培養的安全性、效率及穩定性，並可於細胞培養的過程中添加細胞增生因子與細胞分化因子，使細胞可在本發明之自動化體外細胞培養平台中分化成功能性細胞並進一步形成初步的組織結構，使本發明之自動化體外細胞培養平台可應用於不同種類之細胞培養、藥物開發與藥物安全性測試等相關技術領域，並具有優異的市場價值。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (18)

1. 一種自動化體外細胞培養平台，包含：一流體儲存裝置，包含：一第一流體儲存單元，用以儲存一細胞培養液；及一第二流體儲存單元，鄰設於該第一流體儲存單元，且該第二流體儲存單元用以儲存一廢液；一流道控制面板，管路連接該流體儲存裝置，且該流道控制面板包含一閥門組，用以控制該細胞培養液與該廢液之傳輸；一細胞培養晶片，設置於該流道控制面板上並管路連接該流道控制面板，且該細胞培養晶片包含：一上腔室，用以培養一細胞；一下腔室，疊設於該上腔室之下，用以容置該細胞培養液；及一多孔性半透膜，設置於該上腔室與該下腔室之間，其中該細胞培養液可通過該多孔性半透膜而於該上腔室與該下腔室間流動，且該細胞培養液於該細胞培養晶片中的一液面水平高度高於該多孔性半透膜於該細胞培養晶片中的一水平高度；以及一流體驅動單元，管路連接該流道控制面板，且該流體驅動單元用以驅動該細胞培養液與該廢液透過該流道控制面板而於該流體儲存裝置與該細胞培養晶片之間傳輸。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該細胞培養晶片具有一晶片管路連接面，且該細胞培養晶片由該晶片管路連接面往下依序由一第一基板、一第二基板、一第三基板、一第四基板以及一樹脂材料薄板所組成，其中該第一基板、該第二基板與該第三基板依序層疊而形成該上腔室，該第三基板、該第四基板與該樹脂材料薄板依序層疊而形成該下腔室，且該第三基板包含一開孔，該多孔性半透膜覆設於該開孔上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該細胞培養晶片更包含：至少四管道接口，彼此分離地設置於該晶片管路連接面，其中二該管道接口與該上腔室連通，另二該管道接口與該下腔室連通；以及至少四輸液管，各該輸液管之一端對應連接於一該管道接口，且各該輸液管之另一端對應連接於該流道控制面板。
4. 如申請專利範圍第2項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該第一基板、該第二基板、該第三基板、該第四基板以及該樹脂材料薄板係由雷射切除法製得。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該閥門組包含複數個閥門，該些閥門分別用以控制該細胞培養液與該廢液之傳輸。
6. 如申請專利範圍第1項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該流道控制面板具有一流道管路連接面，且該流道控制面板由該流道管路連接面往下依序由一管路連接基板、一第一流道基板、一第二流道基板、一第三流道基板以及一底板所組成，其中該管路連接基板、該第一流道基板、該第二流道基板、該第三流道基板以及該底板依序層疊而形成複數個微流道，用以傳輸該細胞培養液與該廢液。
7. 如申請專利範圍第6項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該流道控制面板更包含：複數個流道接口，彼此分離地設置於該流道管路連接面；以及複數個連接管，各該連接管之一端對應連接於一該流道接口，且各該連接管之另一端對應連接於該流體驅動單元或該流體儲存裝置。
8. 如申請專利範圍第6項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該管路連接基板、該第一流道基板、該第二流道基板、該第三流道基板以及該底板係由雷射切除法製得。
9. 如申請專利範圍第1項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該流體儲存裝置更包含一細胞培養液交換口以及一廢液交換口，且該細胞培養液交換口連通該第一流體儲存單元，該廢液交換口連通該第二流體儲存單元。
10. 如申請專利範圍第1項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該流體驅動單元為一蠕動幫浦。
11. 如申請專利範圍第1項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該多孔性半透膜之一平均孔徑為0.2μm至8μm。
12. 如申請專利範圍第1項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該細胞培養液包含一細胞增生因子與一細胞分化因子。
13. 如申請專利範圍第1項所述之自動化體外細胞培養平台，其中該第一流體儲存單元包含：複數個流體儲存次單元，間隔設置於該第一流體儲存單元中。
14. 如申請專利範圍第1項所述之自動化體外細胞培養平台，更包含：一承載面板，用以承載該流體儲存裝置該流道控制面板、該細胞培養晶片以及該流體驅動單元。
15. 一種細胞培養方法，包含下述步驟：提供如申請專利範圍第1項所述之該自動化體外細胞培養平台；進行一潤洗步驟，其係將該細胞培養液透過該流體驅動單元驅動而由該第一流體儲存單元傳輸至該細胞培養晶片，藉以潤洗該上腔室與該下腔室，並使潤洗該上腔室與該下腔室的該細胞培養液透過該流體驅動單元驅動而傳輸至該第二流體儲存單元；進行一細胞培養液填充步驟，其係將該細胞培養液透過該流體驅動單元驅動而由該第一流體儲存單元傳輸至該細胞培養晶片，並使該細胞培養液分別填充至該上腔室與該下腔室；進行一細胞種植步驟，其係將該細胞種植於該上腔室中並培養一培養時間，其中該細胞係貼附並於該多孔性半透膜上生長；以及進行一細胞培養液更換步驟，其係將經過該培養時間的該細胞培養液透過該流體驅動單元驅動而從該細胞培養晶片中移除，並將該第一流體儲存單元中的該細胞培養液透過該流體驅動單元驅動而由該第一流體儲存單元傳輸至該細胞培養晶片。
16. 如申請專利範圍第15項所述之細胞培養方法，其中該細胞培養液更換步驟包含：進行一上腔室細胞培養液移除步驟，其係將經過該培養時間的該細胞培養液透過該流體驅動單元驅動而由該上腔室傳輸至該第二流體儲存單元，並將該第一流體儲存單元中的該細胞培養液透過該流體驅動單元驅動而填充至該細胞培養晶片；以及進行一細胞培養液交換步驟，其係將該細胞培養晶片中之該細胞培養液透過該流體驅動單元驅動而與該第一流體儲存單元中的該細胞培養液交換。
17. 一種如申請專利範圍第15項所述之細胞培養方法，更包含下述步驟：重覆該細胞培養液更換步驟，以延長該細胞於該細胞培養晶片的存活時間。
18. 一種如申請專利範圍第15項所述之細胞培養方法，更包含下述步驟：進行一細胞分化誘導步驟，其係於該細胞培養液中添加一細胞增生因子與一細胞分化因子，並將包含該細胞增生因子與該細胞分化因子的該細胞培養液透過該流體驅動單元驅動而由該第一流體儲存單元傳輸至該細胞培養晶片，藉以誘導該細胞分化為一功能性細胞。