特許 7539087 電極構造体及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-15

(45)【発行日】2024-08-23

(54)【発明の名称】電極構造体及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 3/00 20060101AFI20240816BHJP

   G01N 27/04 20060101ALI20240816BHJP

【ＦＩ】

C12M3/00 Z

G01N27/04 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021124227

(22)【出願日】2021-07-29

(65)【公開番号】P2023019478

(43)【公開日】2023-02-09

【審査請求日】2023-09-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】酒井 洸児

(72)【発明者】

【氏名】山口 真澄

(72)【発明者】

【氏名】三浦 重徳

(72)【発明者】

【氏名】竹内 昌治

【審査官】関根 崇

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－２５５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７０６５４３３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】中国特許出願公開第１０１６５４６５１（ＣＮ，Ａ）

【文献】化学とマイクロ・ナノシステム，2021年，第20巻, 第1号，第15-18頁

【文献】2019 IEEE 19th International Conference on Bioinformatics and Bioengineering (BIBE)，2019年，pp.800-803，DOI 10.1109/BIBE.2019.00149

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１２Ｍ

Ｃ１２Ｎ

Ｇ０１Ｎ ２７／０４

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状に巻かれた第１電極と、前記第１電極とは非接触に設けられ、且つ筒状又は半筒状に巻かれた第２電極と、を備え、
前記第１電極が前記第２電極を囲んで、前記第１電極及び第２電極が多層円筒構造を構成し、
前記多層円筒構造中の前記第１電極及び第２電極間の空隙部が、細胞培養部となっている、電極構造体。

【請求項2】

前記第１電極の、前記多層円筒構造の径方向における内向きの面に、第１絶縁層が積層されて、第１薄膜が構成され、
前記第２電極の、前記多層円筒構造の径方向における内向きの面に、第２絶縁層が積層されて、第２薄膜が構成され、
前記第１薄膜及び第２薄膜間の空隙部が、前記細胞培養部となっている、請求項１に記載の電極構造体。

【請求項3】

前記第１電極が、その巻かれている方向に対して直交する方向に延ばして設けられている第１軸部と接続され、
前記第２電極が、その巻かれている方向に対して直交する方向に延ばして設けられている第２軸部と接続されている、請求項１又は２に記載の電極構造体。

【請求項4】

前記第１軸部が第１軸状導電層を有し、前記第１電極及び第１軸状導電層が電気的に接続され、
前記第２軸部が第２軸状導電層を有し、前記第２電極及び第２軸状導電層が電気的に接続されている、請求項３に記載の電極構造体。

【請求項5】

前記第１軸部及び第２軸部を介して、前記第１電極及び第２電極間の電位差が測定可能となっている、請求項４に記載の電極構造体。

【請求項6】

前記第１電極、第２電極、第１絶縁層及び第２絶縁層が、光透過性を有する、請求項２～５のいずれか一項に記載の電極構造体。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載の電極構造体の製造方法であって、
常温で非導電性である基板の一方の面上に、前記第１電極を積層するための第１犠牲層と、前記第２電極を積層するための第２犠牲層と、を形成する工程（Ａ）と、
前記第１犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第１電極を形成し、前記第２犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第２電極を形成する工程（Ｂ）と、
前記第１犠牲層及び第２犠牲層に、その外部から刺激を加えることにより、前記第１犠牲層及び第２犠牲層を溶解させ、前記第１犠牲層上に形成されていた前記第１電極と、前記第２犠牲層上に形成されていた前記第２電極と、を前記基板上で遊離させるとともに、前記第２電極を筒状又は半筒状に巻き、前記第１電極を、前記第２電極を囲んで筒状に巻くことにより、前記多層円筒構造を形成する工程（Ｃ）と、を有する、電極構造体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極構造体及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

創薬及び再生医療の分野において、細胞とその足場となる生体材料を用いて、細胞の三次元培養組織（以下、単に「三次元培養組織」と称する）を人工的に形成する技術が注目されている。三次元培養組織は、例えば、従来の動物実験に代わる創薬スクリーニングのツールとしてだけでなく、失った生体組織を補うための移植組織としての応用も期待されている。

【0003】

三次元培養組織においては、細胞の二次元培養組織（以下、単に「二次元培養組織」と称する）の場合よりも物質の拡散性が低いために、細胞への栄養の供給や細胞での代謝物の除去が難しく、細胞培養の維持が難しいことが懸念されている。そのため、培養に必要な液体を組織内部に送液することを目的として、組織内部に巡らせるための管状の培養血管組織が求められており、物質を適切に輸送できる三次元培養血管組織を効率的に形成する手法の確立が重要な課題となっている。

【0004】

三次元培養血管組織を形成する上での重要な要素として、培養血管組織の円筒構造とバリア機能の２点が挙げられる。円筒構造は、細胞を培養する際の足場として必要な構造物である。円筒構造は、組織ゲル内で細胞を培養することで自発的に形成させたり、その他にも、管状の鋳型を用いて細胞を培養して形成する方法が検討されている（非特許文献１参照）。一方、バリア機能とは、物質の透過を血管により制御する機能であり、目的の生体組織へ適切に物質を輸送する上で必要となる。培養血管組織においては、バリア機能を示す主要な指標の１つとして、血管組織の電気抵抗値が広く用いられている。例えば、シート状の形状に培養した血管組織（血管シート）を挟む２枚の電極を配置することで、血管シートの電気抵抗値を測定する手法が開示されている（非特許文献２参照）。すなわち、適切な機能を有する三次元培養血管組織の形成方法を検討するときには、培養血管組織の円筒構造の形成を幾何学的に制御し易く、血管シートの電気抵抗値を容易に測定できる細胞の培養環境が必要となる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【文献】A. Shimizu et al., Lab Chip, 20 (11), 1917-1927 (2020)

【文献】B. Srinivasan et al., J. Lab. Autom., 20 (2), 107-126 (2015)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、非特許文献１及び２で開示されている技術も含めて、従来技術では、培養血管組織の円筒構造の形成と、電極の配置と、を両立させることが困難であり、このような問題点を解決できる先行技術は、開示されていない。特に、組織ゲルや鋳型を用いて、培養血管組織の円筒構造を形成する場合、円筒構造の外部には電極を配置するスペースがなく、さらに、マイクロメートル（μｍ）～ミリメートル（ｍｍ）スケールで形成される円筒構造の内部に電極を配置することも難しかった。

【0007】

ここまでは、三次元培養血管組織を例に挙げて、その形成と評価について説明した。しかし、円筒構造を有し、かつ電極を備えた構造体であって、前記電極によって電位差を測定するための対象物を前記円筒構造内に配置可能な構造体は、三次元培養血管組織に限定されず、種々の対象物への適用が可能である。

【0008】

上記事情に鑑み、本発明は、円筒構造を有し、かつ電極を備えた構造体であって、前記電極によって電位差を測定するための対象物を前記円筒構造内に配置可能な構造体と、その製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、筒状に巻かれた第１電極と、前記第１電極とは非接触に設けられ、且つ筒状又は半筒状に巻かれた第２電極と、を備え、前記第１電極が前記第２電極を囲んで、前記第１電極及び第２電極が多層円筒構造を構成し、前記多層円筒構造中の前記第１電極及び第２電極間の空隙部が、細胞培養部となっている、電極構造体である。

【0010】

また、本発明の一態様は、前記電極構造体の製造方法であって、常温で非導電性である基板の一方の面上に、前記第１電極を積層するための第１犠牲層と、前記第２電極を積層するための第２犠牲層と、を形成する工程（Ａ）と、前記第１犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第１電極を形成し、前記第２犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第２電極を形成する工程（Ｂ）と、前記第１犠牲層及び第２犠牲層に、その外部から刺激を加えることにより、前記第１犠牲層及び第２犠牲層を溶解させ、前記第１犠牲層上に形成されていた前記第１電極と、前記第２犠牲層上に形成されていた前記第２電極と、を前記基板上で遊離させるとともに、前記第２電極を筒状又は半筒状に巻き、前記第１電極を、前記第２電極を囲んで筒状に巻くことにより、前記多層円筒構造を形成する工程（Ｃ）と、を有する、電極構造体の製造方法である。

【発明の効果】

【0011】

本発明により、円筒構造を有し、かつ電極を備えた構造体であって、前記電極によって電位差を測定するための対象物を前記円筒構造内に配置可能な構造体と、その製造方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る電極構造体の製造に用いる電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。

【図2】図１に示す電極シートにおいて、最表層となっている絶縁層と、第１支持体と、第２支持体と、を取り除いた状態の一例を模式的に示す平面図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る電極構造体の一例を模式的に示す斜視図である。

【図4】図３に示す電極構造体を、回路を形成した状態で模式的に示す断面図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る電極構造体の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る電極構造体の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る電極構造体の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。

【図8】実施例１の電極構造体における、第１電極及び第２電極間の電位差の測定結果を示すグラフである。

【図9】実施例１の電極シートにおける、第１電極及び第２電極間の電位差の測定結果を示すグラフである。

【図10】実施例２で作製した三次元培養血管組織について、位相差顕微鏡を用いて取得した撮像データである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら、本発明について詳細に説明する。なお、以降の説明で用いる図は、本発明の特徴を分かり易くするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。

【0014】

＜＜電極シート＞＞
まず、本発明の一実施形態に係る電極構造体の製造に用いる、電極シートについて、図面を参照しながら説明する。本明細書において、電極シートとは、特に断りのない限り、本実施形態の電極構造体を構成する前の段階の、多層円筒構造を有さず、電極を有するシートを意味する。

【0015】

はじめに、電極シート中の各部の構成全般について、以下、説明する。
図１は、本実施形態における電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。
ここに示す電極シート１０１は、基板１１と、基板１１の一方の面１１ａ上に設けられた第１電極１３１及び第２電極１３２と、を備えている。第１電極１３１は、平らなシート状であり、後述する電極構造体においては、筒状に巻かれた状態となり、ここに示す電極シート１０１の段階では、筒状に巻かれる前の状態である。第２電極１３２は、平らなシート状であり、後述する電極構造体においては、筒状又は半筒状に巻かれた状態となり、ここに示す電極シート１０１の段階では、筒状又は半筒状に巻かれる前の状態である。

【0016】

電極シート１０１において、基板１１と第１電極１３１との間には、さらに第１犠牲層１２１が設けられ、基板１１と第２電極１３２との間には、さらに第２犠牲層１２２が設けられている。
第１電極１３１の基板１１側とは反対側の面上には、さらに第１絶縁層１４１が設けられ、第２電極１３２の基板１１側とは反対側の面上には、さらに第２絶縁層１４２が設けられている。第１絶縁層１４１及び第２絶縁層１４２は、いずれも平らなシート状である。
第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２は、後述する電極構造体の製造時まで一時的に、電極シート１０１において、第１電極１３１及び第２電極１３２をそれぞれ、基板１１に接着するための層である。第１犠牲層１２１は第１電極１３１を積層するための層であり、第２犠牲層１２２は第２電極１３２を積層するための層である。第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２は、その外部から刺激が加えられることにより、溶解する。

【0017】

第１犠牲層１２１、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１はいずれも膜状であり、本実施形態においては、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１の積層物を第１薄膜９１と称する。
第２犠牲層１２２、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２はいずれも膜状であり、本実施形態においては、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２の積層物を第２薄膜９２と称する。
後述するように、第１電極１３１及び第２電極１３２は、互いに離間して配置されており、基板１１の一方の面１１ａに対して直交する方向において、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１の積層構造が認められない部位は、第１薄膜９１に該当せず、同方向において、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２の積層構造が認められない部位は、第２薄膜９２に該当せず、このような観点で、第１薄膜９１と第２薄膜９２のそれぞれの境界が決定される。

【0018】

基板１１の一方の面１１ａ側の上方から、第１犠牲層１２１、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１を見下ろして平面視したときの、第１犠牲層１２１、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１の平面形状は、いずれも矩形であり、正方形及び長方形のいずれであってもよく、ここでは長方形である場合を示している。第１犠牲層１２１、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１の前記平面形状は、矩形以外であってもよいが、後述する多層円筒構造中の空隙部（細胞培養部）の大きさがより大きくなる点では、矩形であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第１犠牲層１２１、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１の大きさは、すべて同一であってもよいし、一部のみ同一であってもよいし、すべて異なっていてもよいが、電極シート１０１の製造がより容易である点では、すべて同一であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第１犠牲層１２１、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１の外周の位置は、すべて一致していてもよいし、一部のみ一致していてもよいし、すべて一致していなくてもよいが、電極シート１０１の製造がより容易である点では、すべて一致していることが好ましい。

【0019】

第２犠牲層１２２、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２の配置形態も、上述の第１犠牲層１２１、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１の配置形態と同様である。
すなわち、基板１１の一方の面１１ａ側の上方から、第２犠牲層１２２、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２を見下ろして平面視したときの、第２犠牲層１２２、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２の平面形状は、いずれも矩形であり、正方形及び長方形のいずれであってもよく、ここでは長方形である場合を示している。第２犠牲層１２２、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２の前記平面形状は、矩形以外であってもよいが、後述する多層円筒構造中の空隙部（細胞培養部）の大きさがより大きくなる点では、矩形であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第２犠牲層１２２、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２の大きさは、すべて同一であってもよいし、一部のみ同一であってもよいし、すべて異なっていてもよいが、電極シート１０１の製造がより容易である点では、すべて同一であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第２犠牲層１２２、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２の外周の位置は、すべて一致していてもよいし、一部のみ一致していてもよいし、すべて一致していなくてもよいが、電極シート１０１の製造がより容易である点では、すべて一致していることが好ましい。

【0020】

基板１１の前記一方の面１１ａのうち、第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２が設けられていない一の領域上には、第１電極１３１及び第２電極１３２とは別途に、基板１１に直接接触して第３導電層１３３が設けられ、他の一の領域上には、第１電極１３１及び第２電極１３２とは別途に、基板１１に直接接触して第４導電層１３４が設けられている。すなわち、基板１１と第３導電層１３３との間、並びに、基板１１と第４導電層１３４との間には、いずれも、第１犠牲層１２１又は第２犠牲層１２２のような犠牲層が設けられていない。
第３導電層１３３と第４導電層１３４は、基板１１上において、互いに離間して配置されている。

【0021】

第１電極１３１及び第３導電層１３３は、第１軸状導電層１３５によって接続されている。すなわち、第１電極１３１及び第１軸状導電層１３５は電気的に接続され、第３導電層１３３及び第１軸状導電層１３５は電気的に接続されている。
第２電極１３２及び第４導電層１３４は、第２軸状導電層１３６によって接続されている。すなわち、第２電極１３２及び第２軸状導電層１３６は電気的に接続され、第４導電層１３４及び第２軸状導電層１３６は電気的に接続されている。

【0022】

第３導電層１３３の基板１１側とは反対側の面の一部の領域上には、第３導電層１３３に直接接触して、導電性の第１コンタクトパッド１５１が設けられている。そして、第３導電層１３３の基板１１側とは反対側の面のうち、第１コンタクトパッド１５１が設けられていない領域上には、第３絶縁層１４３が設けられている。すなわち、第３導電層１３３上において、第１コンタクトパッド１５１は、その周囲を第３絶縁層１４３で囲まれている。
第４導電層１３４の基板１１側とは反対側の面の一部の領域上には、第４導電層１３４に直接接触して、導電性の第２コンタクトパッド１５２が設けられている。そして、第４導電層１３４の基板１１側とは反対側の面のうち、第２コンタクトパッド１５２が設けられていない領域上には、第４絶縁層１４４が設けられている。すなわち、第４導電層１３４上において、第２コンタクトパッド１５２は、その周囲を第４導電層１３４で囲まれている。

【0023】

基板１１の一方の面１１ａ側の上方から、電極シート１０１を見下ろして平面視したときの、第３導電層１３３及び第１コンタクトパッド１５１の平面形状は、いずれも矩形であり、正方形及び長方形のいずれであってもよく、ここでは長方形である場合を示している。第３導電層１３３及び第１コンタクトパッド１５１の前記平面形状は、矩形以外であってもよい。

【0024】

第４導電層１３４及び第２コンタクトパッド１５２の配置形態も、上述の第３導電層１３３及び第１コンタクトパッド１５１の配置形態と同様である。
すなわち、基板１１の一方の面１１ａ側の上方から、電極シート１０１を見下ろして平面視したときの、第４導電層１３４及び第２コンタクトパッド１５２の平面形状は、いずれも矩形であり、正方形及び長方形のいずれであってもよく、ここでは長方形である場合を示している。第４導電層１３４及び第２コンタクトパッド１５２の前記平面形状は、矩形以外であってもよい。

【0025】

電極シート１０１においては、第３導電層１３３及び第１コンタクトパッド１５１が電気的に接続されているため、第１電極１３１、第１軸状導電層１３５、第３導電層１３３及び第１コンタクトパッド１５１はすべて、電気的に接続されている。
同様に、電極シート１０１においては、第４導電層１３４及び第２コンタクトパッド１５２が電気的に接続されているため、第２電極１３２、第２軸状導電層１３６、第４導電層１３４及び第２コンタクトパッド１５２はすべて、電気的に接続されている。

【0026】

第１軸状導電層１３５の基板１１側とは反対側の面上には、第１軸状導電層１３５に直接接触して、第１軸状絶縁層１４５が設けられており、本実施形態においては、第１軸状導電層１３５及び第１軸状絶縁層１４５の積層物を第１軸部８１と称する。第１軸部８１は、第１軸状導電層を有していることで、導電性を有する。
第２軸状導電層１３６の基板１１側とは反対側の面上には、第２軸状導電層１３６に直接接触して、第２軸状絶縁層１４６が設けられており、本実施形態においては、第２軸状導電層１３６及び第２軸状絶縁層１４６の積層物を第２軸部８２と称する。第２軸部８２は、第２軸状導電層１３６を有していることで、導電性を有する。

【0027】

基板１１の一方の面１１ａ側の上方から、電極シート１０１を見下ろして平面視したときの、第１軸状導電層１３５及び第１軸状絶縁層１４５の平面形状は、いずれも長方形（棒状）であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第１軸状導電層１３５及び第１軸状絶縁層１４５の大きさは、同一であってもよいし、異なっていてもよいが、電極シート１０１の製造がより容易である点では、同一であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第１軸状導電層１３５及び第１軸状絶縁層１４５の外周の位置は、すべて一致していてもよいし、一部のみ一致していてもよいし、すべて一致していなくてもよいが、電極シート１０１の製造がより容易である点では、すべて一致していることが好ましい。
第１軸部８１においては、第１軸状導電層１３５及び第１軸状絶縁層１４５の大きさが同一であり、第１軸状導電層１３５及び第１軸状絶縁層１４５の外周の位置がすべて一致していることが好ましい。

【0028】

第２軸状導電層１３６及び第２軸状絶縁層１４６の配置形態も、上述の第１軸状導電層１３５及び第１軸状絶縁層１４５の配置形態と同様である。
すなわち、基板１１の一方の面１１ａ側の上方から、電極シート１０１を見下ろして平面視したときの、第２軸状導電層１３６及び第２軸状絶縁層１４６の平面形状は、いずれも長方形（棒状）であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第２軸状導電層１３６及び第２軸状絶縁層１４６の大きさは、同一であってもよいし、異なっていてもよいが、電極シート１０１の製造がより容易である点では、同一であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第２軸状導電層１３６及び第２軸状絶縁層１４６の外周の位置は、すべて一致していてもよいし、一部のみ一致していてもよいし、すべて一致していなくてもよいが、電極シート１０１の製造がより容易である点では、すべて一致していることが好ましい。
第２軸部８２においては、第２軸状導電層１３６及び第２軸状絶縁層１４６の大きさが同一であり、第２軸状導電層１３６及び第２軸状絶縁層１４６の外周の位置がすべて一致していることが好ましい。

【0029】

基板１１の前記一方の面１１ａ上において、第３導電層１３３、第１コンタクトパッド１５１及び第３絶縁層１４３の積層物は、第１軸部８１によって、第１薄膜９１と接続されている。第４導電層１３４、第２コンタクトパッド１５２及び第４絶縁層１４４の積層物は、第２軸部８２によって、第２薄膜９２と接続されている。

【0030】

図２は、図１に示す電極シート１０１において、最表層となっている絶縁層、すなわち、第１絶縁層１４１、第２絶縁層１４２、第３絶縁層１４３、第４絶縁層１４４、第１軸状絶縁層１４５及び第２軸状絶縁層１４６と、後述する第１支持体と、後述する第２支持体と、を取り除いた状態の一例を模式的に示す平面図である。図２を参照して、電極シート１０１中の各導電層の配置形態について、より詳細に説明する。
なお、図２以降の図において、既に説明済みの図に示すものと同じ構成要素には、その説明済みの図の場合と同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0031】

図２に示すように、第１電極１３１及び第２電極１３２は、互いに離間して配置されており、互いに絶縁されている。そして、第１電極１３１の第２電極１３２に対向している外周と、第２電極１３２の第１電極１３１に対向している外周とは、互いに平行である。
第１電極１３１は、その一の外周（ここでは、換言すると、第１電極１３１の長手方向）に対して平行な方向に延ばして設けられている第１軸状導電層１３５と接続されている。第１軸状導電層１３５の第１電極１３１側の一部は、ここに示すように、第１電極１３１の第２電極１３２に対向している周縁部に接触しており、この部位では、第１電極１３１と第１軸状導電層１３５は一体化している。ただし、基板１１と第１軸状導電層１３５との間には、第１犠牲層１２１又は第２犠牲層１２２のような犠牲層が設けられていない。
第３導電層１３３は、その一の外周（ここでは、換言すると、第３導電層１３３の短手方向）に対して平行な方向に延ばして設けられている第１軸状導電層１３５と接続されている。

【0032】

一方、第２電極１３２は、その一の外周（ここでは、換言すると、第２電極１３２の長手方向）に対して平行な方向に延ばして設けられている第２軸状導電層１３６と接続されている。第２軸状導電層１３６の第２電極１３２側の一部は、ここに示すように、第２電極１３２の第１電極１３１に対向している周縁部に接触しており、この部位では、第２電極１３２と第２軸状導電層１３６は一体化している。ただし、基板１１と第２軸状導電層１３６との間には、第１犠牲層１２１又は第２犠牲層１２２のような犠牲層が設けられていない。
第４導電層１３４は、その一の外周（ここでは、換言すると、第４導電層１３４の短手方向）に対して平行な方向に延ばして設けられている第２軸状導電層１３６と接続されている。
第１軸状導電層１３５と第２軸状導電層１３６は、互いに離間して配置されており、平行に配置されていることが好ましい。

【0033】

図１に示すように、電極シート１０１において、第１軸部８１の基板１１側とは反対側の面上には、第１軸部８１の長手方向に沿って、さらに第１支持体１６１及び第２支持体１６２が、互いに非接触に設けられている。第１支持体１６１及び第２支持体１６２は、いずれも、後述する電極構造体の製造時に、第１薄膜９１を自己組織的に筒状に巻くときの、巻き付きの足場となる。

【0034】

第１支持体１６１は円柱状であるが、柱状又筒状であれば、その他の形状であってもよく、例えば、角柱状、円筒状又は角筒状であってもよい。

【0035】

第１支持体１６１及び第２支持体１６２の長手方向（換言すると中心軸方向）は、第１軸部８１の長手方向と同じであることが好ましい。そして、第１支持体１６１及び第２支持体１６２は、基板１１上において、直線上に配置されていることが好ましい。

【0036】

第１支持体１６１の、その長手方向における両端部のうち、第２支持体１６２側の端部は、第１薄膜９１の基板１１側とは反対側の面のうち、第２薄膜９２側の領域上に配置されている。すなわち、第１支持体１６１の前記端部は、第１薄膜９１上に差し掛かって配置されている。一方、第１支持体１６１の前記端部は、第２薄膜９２上には差し掛かって配置されていない。
第２支持体１６２の、その長手方向における両端部のうち、第１支持体１６１側の端部は、第１薄膜９１の基板１１側とは反対側の面のうち、第２薄膜９２側の領域上に配置されている。すなわち、第２支持体１６２の前記端部も、第１薄膜９１上に差し掛かって配置されている。一方、第２支持体１６２の前記端部は、第２薄膜９２上には差し掛かって配置されていない。
このような配置形態によって、第１支持体１６１の前記端部と、第２支持体１６２の前記端部と、の間は、空隙部となっている。したがって、第１支持体１６１の前記端部と、第２支持体１６２の前記端部と、を結ぶ方向においては、第２薄膜９２全体が前記空隙部中に納まって配置されている。

【0037】

第１支持体１６１及び第２支持体１６２の、これらの中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値（例えば、第１支持体１６１及び第２支持体１６２が円柱状又は円筒状である場合には、円柱又は円筒の外径（直径））は、５０～２０００μｍであることが好ましい。前記幅の最大値がこのような範囲であることで、後述する多層円筒構造中で、目的とする三次元培養組織をより容易に作製できる。

【0038】

図１及び図２に示すように、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１には、これらの積層方向に一繋がりに貫通して（換言すると、第１薄膜９１には、その厚さ方向に貫通して）、複数個の第１細孔９１９が設けられている。

【0039】

第１細孔９１９の大きさは、培養対象の１個の細胞が第１細孔９１９を通過できない大きさであれば特に限定されず、細胞の種類に応じて任意に選択できる。本明細書において、「細孔の大きさ」とは、細孔の長さ方向に対して直交する方向に薄膜（例えば、第１細孔９１９の場合には第１薄膜９１）の断面を形成したときの、前記断面における細孔の開口部の大きさ、又は薄膜の表面における細孔の開口部の大きさ、を意味する。第１細孔９１９の大きさがこのように設定されるのは、後述する電極構造体中の多層円筒構造の外部に、培養対象の細胞が漏出するのを防止するためである。例えば、第１細孔９１９の前記開口部の形状が、ここに示すように円形である場合には、第１細孔９１９の前記開口部の直径は６μｍ以下であることが好ましい。一方、第１細孔９１９の大きさが過小とならないようにするためには、第１細孔９１９の前記開口部の直径は１μｍ以上であることが好ましい。そして、第１細孔９１９の前記開口部の直径は１～６μｍであることがより好ましい。

【0040】

ここでは、第１細孔９１９の数は２８個であるが、第１細孔９１９の数は、後述する第１薄膜９１の筒状への巻きを妨げない範囲で、目的に応じて任意に選択できる。例えば、第１薄膜９１の筒状への巻きを妨げない効果がより高くなる点では、第１薄膜９１の表面の面積値に対する、第１薄膜９１の表面における第１細孔９１９の開口部の面積の合計値の比率（［第１薄膜９１の表面における第１細孔９１９の開口部の面積の合計値］／［第１薄膜９１の表面の面積値］）は、０超０．５以下であることが好ましい。

【0041】

図１及び図２に示すように、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２には、これらの積層方向に一繋がりに貫通して（換言すると、第２薄膜９２には、その厚さ方向に貫通して）、複数個の第２細孔９２９が設けられている。

【0042】

第２細孔９２９の大きさは、培養対象の１個の細胞が第２細孔９２９を通過できる大きさであれば特に限定されず、細胞の種類に応じて任意に選択できる。すなわち、第２細孔９２９の大きさは、第１細孔９１９の大きさよりも大きい。第２細孔９２９の大きさがこのように設定されるのは、後述する電極構造体中の多層円筒構造の内部で、培養対象の細胞が第２薄膜９２を介して移動するのを可能とするためである。例えば、第２細孔９２９の前記開口部の形状が、ここに示すように円形である場合には、第２細孔９２９の前記開口部の直径は６μｍ以上であることが好ましい。一方、第２細孔９２９の大きさが過大とならないようにするためには、第２細孔９２９の前記開口部の直径は５０μｍ以下であることが好ましい。そして、第２細孔９２９の前記開口部の直径は６～５０μｍであることがより好ましい。

【0043】

ここでは、第２細孔９２９の数は６個であるが、第２細孔９２９の数は、後述する第２薄膜９２の筒状への巻きを妨げない範囲で、目的に応じて任意に選択できる。例えば、第２薄膜９２の筒状への巻きを妨げない効果がより高くなる点では、第２薄膜９２の表面の面積値に対する、第２薄膜９２の表面における第２細孔９２９の開口部の面積の合計値の比率（［第２薄膜９２の表面における第２細孔９２９の開口部の面積の合計値］／［第２薄膜９２の表面の面積値］）は、０超０．５以下であることが好ましい。

【0044】

第１薄膜９１の第２薄膜９２に対向している外周と、第２薄膜９２の第１薄膜９１に対向している外周と、は互いに平行であることが好ましい。
第１薄膜９１及び第２薄膜９２が並列に配置されている方向に対して直交する方向（ここでは、平面形状がいずれも長方形である第１薄膜９１及び第２薄膜９２の長手方向）において、第１薄膜９１の両端部（ここでは短辺）は、第２薄膜９２の両端部（ここでは短辺）よりも突出していることが好ましい。
第１薄膜９１及び第２薄膜９２が上記のように配置されている電極シート１０１を用いることで、後述する電極構造体をより容易に製造できる。

【0045】

図１に示すように、第１薄膜９１と第２薄膜９２の間は、第１絶縁層１４１等の、ここまでで説明したいずれかの絶縁層と同様の組成の絶縁層１４が充填されていることが好ましい。このように絶縁層１４が設けられた電極シート１０１は、より容易に製造できる。

【0046】

第１電極１３１、第２電極１３２、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６の厚さは、それぞれ独立に、０．３～１０ｎｍであることが好ましい。そして、第１電極１３１及び第２電極１３２の厚さは、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６の厚さに対して、同等以下であることが好ましい。
第１電極１３１の厚さがこのような範囲である場合、第１絶縁層１４１の厚さに対する、第１電極１３１の厚さの比率を調節することで、後述する電極構造体における、第１薄膜９１（換言すると、後述する第１電極）の、その筒状に巻かれた状態での曲率を、任意に調節することがより容易となる。第２電極１３２の場合も同様である。すなわち、第２電極１３２の厚さがこのような範囲である場合、第２絶縁層１４２の厚さに対する、第２電極１３２の厚さの比率を調節することで、後述する電極構造体における、第２薄膜９２（換言すると、後述する第２電極）の、その筒状に巻かれた状態での曲率を、任意に調節することがより容易となる。
一方、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６の厚さがこのような範囲である場合、電極シート１０１をより容易に製造できる。

【0047】

第１絶縁層１４１、第２絶縁層１４２、第３絶縁層１４３、第４絶縁層１４４、第１軸状絶縁層１４５及び第２軸状絶縁層１４６の厚さは、それぞれ独立に、１０～１０００ｎｍであることが好ましい。そして、第１絶縁層１４１の厚さは、第２絶縁層１４２の厚さよりも厚いことが好ましく、第２絶縁層１４２、第３絶縁層１４３、第４絶縁層１４４、第１軸状絶縁層１４５及び第２軸状絶縁層１４６の厚さよりも厚くてもよい。
第１絶縁層１４１の厚さがこのような範囲である場合、第１電極１３１の厚さが上記数値範囲内であることにより、後述する電極構造体の製造時に、第１薄膜９１（第１電極１３１）を自己組織的に、筒状に巻くことがより容易となる。第２絶縁層１４２の場合も同様である。すなわち、第２絶縁層１４２の厚さがこのような範囲である場合、第２電極１３２の厚さが上記数値範囲内であることにより、後述する電極構造体の製造時に、第２薄膜９２（第２電極１３２）を自己組織的に、筒状に巻くことがより容易となる。
一方、第３絶縁層１４３、第４絶縁層１４４、第１軸状絶縁層１４５及び第２軸状絶縁層１４６の厚さがこのような範囲である場合、電極シート１０１をより容易に製造できる。

【0048】

第１絶縁層１４１の厚さは、５０～２５０ｎｍであることがより好ましい。第１絶縁層１４１の厚さがこのような範囲ある場合、第１絶縁層１４１の厚さに対する、第１電極１３１の厚さの比率を調節することで、後述する電極構造体における、第１薄膜９１（換言すると、後述する第１電極）の、その筒状に巻かれた状態での曲率を、任意に調節することがより容易となる。第２絶縁層１４２の場合も同様である。すなわち、第２絶縁層１４２の厚さは、５０～２５０ｎｍであることがより好ましい。第２絶縁層１４２の厚さがこのような範囲ある場合、第２絶縁層１４２の厚さに対する、第２電極１３２の厚さの比率を調節することで、後述する電極構造体における、第２薄膜９２（換言すると、後述する第２電極）の、その筒状に巻かれた状態での曲率を、任意に調節することがより容易となる。

【0049】

第１絶縁層１４１の厚さに対する、第１電極１３１の厚さの比率（［第１電極１３１の厚さ］／［第１絶縁層１４１の厚さ］）は、１／３０００～１／１であることが好ましく、１／１２００～１／４であることがより好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、後述する電極構造体における、第１薄膜９１（後述する第１電極）の筒状に巻かれた状態を、より安定して維持できる。
第２絶縁層１４２の厚さに対する、第２電極１３２の厚さの比率（［第２電極１３２の厚さ］／［第２絶縁層１４２の厚さ］）も、１／３０００～１／１であることが好ましく、１／１２００～１／４であることがより好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、後述する電極構造体における、第２薄膜９２（後述する第２電極）の筒状に巻かれた状態を、より安定して維持できる。

【0050】

第１電極１３１、第２電極１３２、第１絶縁層１４１及び第２絶縁層１４２は、光透過性を有することが好ましい。このような場合、後述する電極構造体において、多層円筒構造中の細胞又は三次元培養組織を、より容易に観察できる。

【0051】

基板１１の一方の面１１ａ側の上方から、電極シート１０１を見下ろして平面視したときの、第１薄膜９１の大きさは、第２薄膜９２の大きさよりも大きい。その理由は、後述する電極構造体において、筒状に巻かれた第１電極が、筒状又は半筒状に巻かれた第２電極を囲んで、第１電極及び第２電極が多層円筒構造を構成可能とするためである。

【0052】

第１薄膜９１及び第２薄膜９２の大きさは、後述する電極構造体において内包する細胞の種類、細胞培養によって作製する、目的とする培養組織の形状等に応じて、適宜選択できる。

【0053】

第１薄膜９１の長手方向の長さ（換言すると、第１薄膜９１の第２薄膜９２に対向している外周の長さ）は、２００～１００００μｍであることが好ましい。
第１薄膜９１の短手方向の長さ（換言すると、前記第１薄膜９１の長手方向に直交する方向の長さ、例えば、第１薄膜９１の第３導電層１３３に対向している外周の長さ、又は第１薄膜９１の第４導電層１３４に対向している外周の長さ）は、２０～５０００μｍであることが好ましい。そして、第１薄膜９１の厚さによって決定される、第１薄膜９１の、その筒状に巻かれた状態での曲率が、目的とする値となるように、第１薄膜９１の短手方向の長さを設定することが好ましい。
ここで、長手方向及び短手方向のいずれであるかによらず、第１薄膜９１の長さとは、基板１１の一方の面１１ａ側の上方から、第１薄膜９１を見下ろして平面視したときの第１薄膜９１の長さであり、第１薄膜９１において、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１の外周の位置が一致していない場合には、長さの一方の起点と、他方の起点は、同一の層に存在しないこともある。

【0054】

第２薄膜９２の長手方向の長さ（換言すると、第２薄膜９２の第１薄膜９１に対向している外周の長さ）は、２００～１００００μｍであることが好ましく、前記第１薄膜９１の長手方向の長さよりも短いことが好ましい。
第２薄膜９２の短手方向の長さ（換言すると、前記第２薄膜９２の長手方向に直交する方向の長さ、例えば、４つの外周のうち、第２薄膜９２の第３導電層１３３側の外周の長さ、又は第２薄膜９２の第４導電層１３４側の外周の長さ）は、２０～５０００μｍであることが好ましく、前記第１薄膜９１の短手方向の長さよりも短いことが好ましい。そして、第２薄膜９２の厚さによって決定される、第２薄膜９２の、その筒状に巻かれた状態での曲率が、目的とする値となるように、第２薄膜９２の短手方向の長さを設定することが好ましい。
ここで、長手方向及び短手方向のいずれであるかによらず、第２薄膜９２の長さは、上記の第１薄膜９１の場合と同様に定義される。

【0055】

第１薄膜９１において、短手方向の長さに対する、長手方向の長さの比率（［第１薄膜９１の長手方向の長さ］／［第１薄膜９１の短手方向の長さ］）は、１～１０であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、後述する電極構造体における、第１薄膜９１（後述する第１電極）の筒状に巻かれた状態を、より安定して維持できる。
第２薄膜９２において、短手方向の長さに対する、長手方向の長さの比率（［第２薄膜９２の長手方向の長さ］／［第２薄膜９２の短手方向の長さ］）は、１～１０であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、後述する電極構造体における、第２薄膜９２（後述する第２電極）の筒状に巻かれた状態を、より安定して維持できる。

【0056】

第１犠牲層１２１、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１の、それぞれ長手方向及び短手方向の長さは、例えば、上述の第１薄膜９１の長手方向及び短手方向の長さと同じであってよい。
第２犠牲層１２２、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２の、それぞれ長手方向及び短手方向の長さは、例えば、上述の第２薄膜９２の長手方向及び短手方向の長さと同じであってよい。

【0057】

第１電極１３１及び第２電極１３２間の距離は、第１電極１３１及び第２電極１３２間の絶縁を安定して保持する点では、１０μｍ以上であることが好ましい。一方、第１電極１３１及び第２電極１３２間の距離は、この距離が過剰となることが避けられる点では、１０００μｍ以下であることが好ましい。そして、第１電極１３１及び第２電極１３２間の距離は、１０～１０００μｍであることがより好ましい。
本明細書において、第１電極及び第２電極間の距離とは、第１電極の外周上の１点と、第２電極の外周上の１点と、の間の距離の最小値を意味し、電極シート１０１においては、第１電極１３１の第２電極１３２に対向している外周上の１点と、第２電極１３２の第１電極１３１に対向している外周上の１点と、の間の距離の最小値である。
なお、第１電極１３１及び第２電極１３２間に、第１軸状導電層１３５又は第２軸状導電層１３６が存在する場合には、第１電極１３１及び第２軸状導電層１３６間の距離、又は、第２電極１３２及び第１軸状導電層１３５間の距離が、上述の第１電極１３１及び第２電極１３２間の距離と同様であることが好ましい。第１電極１３１及び第２軸状導電層１３６間の距離、及び、第２電極１３２及び第１軸状導電層１３５間の距離も、上述の第１電極及び第２電極間の距離と同様に定義される。

【0058】

第１電極１３１及び第２電極１３２間に、第２軸状導電層１３６が存在しない場合にも、第１電極１３１及び第２軸状導電層１３６間の距離は、上述の第１電極１３１及び第２電極１３２間の距離と同様であることが好ましい。その理由も、上述の第１電極１３１及び第２電極１３２間の距離の場合と同じである。

【0059】

第１軸部８１及び第２軸部８２の幅は、いずれも、後述する電極構造体の製造時に、第１薄膜９１（第１電極１３１）及び第２薄膜９２（第２電極１３２）を自己組織的に筒状に巻くことが妨げられない限り、特に限定されない。例えば、第１軸部８１及び第２軸部８２の幅は、それぞれ独立に、５０μｍ以上であることが好ましい。第１軸部８１及び第２軸部８２の幅がこのような範囲であることで、第１薄膜９１及び第２薄膜９２の変形時に生じる応力による、これら軸部の切断が高度に抑制される。一方、第１軸部８１及び第２軸部８２の幅は、それぞれ独立に、２００μｍ以下であることが好ましい。第１軸部８１及び第２軸部８２の幅がこのような範囲であることで、電極シート１０１と後述する電極構造体を、より小型化できる。そして、第１軸部８１及び第２軸部８２の幅は、それぞれ独立に、５０～２００μｍであることがより好ましい。
ここで、第１軸部８１の幅とは、基板１１の一方の面１１ａ側の上方から、第１軸部８１を見下ろして平面視したときの第１軸部８１の幅であり、第１軸部８１において、第１軸状導電層１３５及び第１軸状絶縁層１４５の外周の位置が一致していない場合には、幅の一方の起点と、他方の起点は、同一の層に存在しないこともある。第２軸部８２の幅も、第１薄膜９１の場合と同様に定義される。

【0060】

第１コンタクトパッド１５１の長手方向及び短手方向の長さは、それぞれ独立に、１０００～５０００μｍであることが好ましい。前記長手方向及び短手方向の長さがこのような範囲であることで、後述する電極構造体において、第１電極及び第２電極間の電位差を測定するときに、第１コンタクトパッド１５１にプローブを接触させる操作を、より容易に行うことができる。ただし、第１コンタクトパッド１５１の前記平面形状が長方形である場合には、前記長手方向の長さは、前記短手方向の長さよりも長い。

【0061】

第１コンタクトパッド１５１の厚さは、特に限定されないが、１００ｎｍ以上であることが好ましい。第１コンタクトパッド１５１の厚さがこのような範囲であることで、後述する電極構造体において、第１電極及び第２電極間の電位差を測定するときに、第１コンタクトパッド１５１にプローブを接触させる操作を繰り返しても、第１コンタクトパッド１５１の破損が高度に抑制される。一方、第１コンタクトパッド１５１の厚さは、２０００μｍ以下であることが好ましい。第１コンタクトパッド１５１の厚さがこのような範囲であることで、電極シート１０１と後述する電極構造体を、より薄層化できる。そして、第１コンタクトパッド１５１の厚さは、１００ｎｍ～２０００μｍであることがより好ましい。

【0062】

第２コンタクトパッド１５２の厚さも、上記の第１コンタクトパッド１５１の場合と同じ理由で、上記の第１コンタクトパッド１５１の厚さと同様であることが好ましい。すなわち、第２コンタクトパッド１５２の厚さは、１００ｎｍ以上であることが好ましく、２０００μｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ～２０００μｍであることがより好ましい。

【0063】

第３導電層１３３及び第４導電層１３４の、それぞれ長手方向及び短手方向の長さは、例えば、それぞれ独立に、１０００～７０００μｍであることが好ましい。ただし、第３導電層１３３又は第４導電層１３４の前記平面形状が長方形である場合には、前記長手方向の長さは、前記短手方向の長さよりも長い。

【0064】

第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２の厚さは、特に限定されない。例えば、第１犠牲層１２１又は第２犠牲層１２２に対して刺激が加えられたときに、これら犠牲層がより速やかに溶解する点では、第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２の厚さは、それぞれ独立に、２０～１０００ｎｍであることが好ましい。

【0065】

電極シート１０１において、基板１１は、第１薄膜９１、第２薄膜９２、第１軸部８１及び第２軸部８２を担持している。
基板１１の大きさは、これらを担持可能であれば、特に限定されない。
基板１１の厚さも、特に限定されないが、５０～２００μｍであることが好ましい。

【0066】

次に、電極シート中の各部の構成材料について、以下、説明する。
第１電極１３１、第２電極１３２、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６は、十分な導電性を有する。このような条件を満たせば、これら導電層の構成材料（換言すると導電性材料）は、特に限定されない。
これら導電層の構成材料、特に第１電極１３１及び第２電極１３２の構成材料は、薄膜を形成可能なものが好ましく、溶液中に浸漬されたときに体積変化しないか、又は体積変化が小さいものが好ましく、光透過性が高いものが好ましく、細胞活性を有しないか、又は細胞活性が低いものが好ましい。

【0067】

第１電極１３１、第２電極１３２、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６の構成材料（導電性材料）として、より具体的には、例えば、グラフェン、カーボンナノチューブ等の導電性炭素材料；二硫化モリブデン等の平面状物質等が挙げられる。

【0068】

第１電極１３１、第２電極１３２、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６の構成材料（導電性材料）は、それぞれ１種のみであってもよいし、２種以上であってもよく、２種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は、目的に応じて任意に選択できる。ただし、本実施形態においては、これら導電層の構成材料は、１種のみであることが好ましい。

【0069】

第１電極１３１、第２電極１３２、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６の構成材料（導電性材料）、特に第１電極１３１及び第２電極１３２の構成材料は、導電性炭素材料であることが好ましく、グラフェンであることがより好ましい。グラフェンは、生体適合性が高く、しかも透明性が高いため、後述する電極構造体において、多層円筒構造中の細胞又は三次元培養組織を、蛍光顕微鏡によってより容易に観察できる。グラフェンの光透過率は９７．７％であり、グラフェンは、金、銀、銅等の導電性金属材料よりも、光透過性が高い。

【0070】

第１絶縁層１４１、第２絶縁層１４２、第３絶縁層１４３、第４絶縁層１４４、第１軸状絶縁層１４５及び第２軸状絶縁層１４６は、導電性を有しないか、又は導電性を有していないと見做せる程度に、導電性が極めて低い。このような条件を満たせば、これら絶縁層の構成材料（換言すると絶縁性材料）は、特に限定されない。
これら絶縁層の構成材料、特に第１絶縁層１４１及び第２絶縁層１４２の構成材料は、薄膜を形成可能なものが好ましく、溶液中に浸漬されたときに体積変化しないか、又は体積変化が小さいものが好ましく、光透過性が高いものが好ましく、細胞活性を有しないか、又は細胞活性が低いものが好ましい。

【0071】

第１絶縁層１４１、第２絶縁層１４２、第３絶縁層１４３、第４絶縁層１４４、第１軸状絶縁層１４５及び第２軸状絶縁層１４６の構成材料（絶縁性材料）として、より具体的には、例えば、ポリパラキシレン、ポリパラキシレン誘導体、ポリイミド、各種フォトレジスト等の高分子化合物；二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（別名：アルミナ、Ａｌ_２Ｏ_３）等の無機酸化物等が挙げられる。
前記ポリパラキシレン誘導体としては、例えば、ポリクロロパラキシレン，ポリフルオロパラキシレン等のポリハロゲン化パラキシレン等が挙げられる。

【0072】

第１絶縁層１４１、第２絶縁層１４２、第３絶縁層１４３、第４絶縁層１４４、第１軸状絶縁層１４５及び第２軸状絶縁層１４６の構成材料（絶縁性材料）は、それぞれ１種のみであってもよいし、２種以上であってもよく、２種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は、目的に応じて任意に選択できる。ただし、本実施形態においては、これら導電層の構成材料は、１種のみであることが好ましい。

【0073】

例えば、導電層の構成材料（導電性材料）がグラフェンであり、絶縁層の構成材料（絶縁性材料）がポリパラキシレン又はポリパラキシレン誘導体である場合には、ポリパラキシレン又はポリパラキシレン誘導体の分子中には多くの芳香環が存在するため、これら芳香環とグラフェンとの間で、π電子同士の相互作用が発現し、その結果、導電層と絶縁層の密着性が高くなる。そのため、例えば、後述するように第１薄膜９１又は第２薄膜９２を自己組織的に筒状に巻くときに、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１間の剥離、及び、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２間の剥離、を高度に抑制できる。

【0074】

本明細書においては、ある特定の化合物において、１個以上の水素原子が水素原子以外の基で置換された構造が想定される場合、このような置換された構造を有する化合物を、上述の特定の化合物の「誘導体」と称する。
本明細書において、「基」とは、特に断りのない限り、複数個の原子が結合した構造を有する原子団だけでなく、１個の原子も包含するものとする。

【0075】

第１薄膜９１中の第１絶縁層１４１の表面（第１電極１３１側とは反対側の面）には、タンパク質層が設けられていてもよい。第１絶縁層１４１の表面では、細胞を生着させるため、前記タンパク質層が設けられていることにより、細胞の生着性が向上する。
前記タンパク質層は、タンパク質を主成分として含有する層であり、例えば、タンパク質層において、タンパク質層の総質量に対する、タンパク質の含有量の割合は、５０質量％以上であることが好ましい。一方、前記割合は１００質量％以下である。
前記タンパク質としては、例えば、フィブロネクチン、コラーゲン、ラミニン等の、細胞外マトリクスとして機能するタンパク質が挙げられる。
前記タンパク質層が含有する前記タンパク質は、１種のみであってもよいし、２種以上であってもよく、２種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は、目的に応じて任意に選択できる。

【0076】

第２薄膜９２中の第２絶縁層１４２の表面（第２電極１３２側とは反対側の面）にも、第１薄膜９１の場合と同様に、タンパク質層が設けられていてもよいし、設けられていなくてもよいが、通常は、第１薄膜９１のみにタンパク質層が設けられていれば十分である。

【0077】

第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２の構成材料は、その外部から刺激が加えられることにより、溶解する性質を有していれば、特に限定されない。前記刺激としては、例えば、化学物質の作用、温度変化、光照射等が挙げられる。
第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２として、より具体的には、例えば、物理ゲルの１種であるアルギン酸カルシウムゲルで構成されたものが挙げられる。アルギン酸カルシウムゲルは、クエン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）等のキレート剤の添加、又はアルギン酸リアーゼ等の酵素の添加によって、ゾルへ転移して溶解する。アルギン酸リアーゼは、細胞の生着性に与える影響が小さい点で、特に好ましい。

【0078】

第１支持体１６１及び第２支持体１６２は、絶縁性を有する。このような条件を満たせば、これら支持体の構成材料（換言すると絶縁性材料）は、特に限定されない。
第１支持体１６１及び第２支持体１６２の構成材料として、より具体的には、例えば、ホウケイ酸ガラス、シリコーンゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。
第１支持体１６１は、その外側の面（換言すると、後述する電極構造体において、第１薄膜９１と接触する側の面）が、疎水性材料、帯電ポリマー等によってコーティングされていてもよい。例えば、第１薄膜９１中の第１絶縁層１４１の構成材料がポリパラキシレン又はポリパラキシレン誘導体である場合には、第１絶縁層１４１の表面（第１電極１３１側とは反対側の面）が負電荷を帯びているため、第１支持体１６１の外側の面がカチオン性ポリマーによってコーティングされている場合、後述する電極構造体において、第１支持体１６１と第１絶縁層１４１との密着性が向上する。前記カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリリジン，ポリオルニチン等が挙げられ、これらは細胞活性に影響しない点でも好適である。

【0079】

第１コンタクトパッド１５１及び第２コンタクトパッド１５２は、十分な導電性を有する。このような条件を満たせば、これらコンタクトパッドの構成材料（換言すると導電性材料）は、特に限定されない。
第１コンタクトパッド１５１及び第２コンタクトパッド１５２の構成材料として、より具体的には、例えば、金、銅、白金、アルミニウム、クロム等が挙げられる。

【0080】

基板１１の構成材料は、常温で非導電性であれば、特に限定されないが、基板１１の平坦性を高くすることが可能なものが好ましく、後述する電極構造体において、多層円筒構造中の細胞又は三次元培養組織の蛍光顕微鏡による観察を妨げないものが好ましい。
基板１１の構成材料として、より具体的には、例えば、ホウケイ酸ガラス等のガラス；ポリスチレン等の樹脂；シリコン等が挙げられる。
本明細書において、「常温」とは、特に冷やしたり、熱したりしない温度、すなわち平常の温度を意味し、例えば、１５～２５℃の温度等が挙げられる。

【0081】

＜＜電極構造体＞＞
次に、本発明の一実施形態に係る電極構造体について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の電極構造体は、上述の電極シートを用いて得られる。
図３は、本実施形態の電極構造体の一例を模式的に示す斜視図である。ここに示す電極構造体１は、図１に示す電極シート１０１を用いて製造できる。

【0082】

電極構造体１は、筒状に巻かれた第１電極１３１０と、第１電極１３１０とは非接触に設けられ、且つ筒状又は半筒状に巻かれた第２電極１３２０と、を備えている。
第１電極１３１０は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第１電極１３１と同じであり、第２電極１３２０は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第２電極１３２と同じである。
電極構造体１において、第１電極１３１０は第２電極１３２０を囲んでおり、半筒状の第２電極１３２０の全体は、筒状の第１電極１３１０中空部に含まれている。これにより、第１電極１３１０及び第２電極１３２０は、２層円筒構造９０を構成している。

【0083】

なお、ここでは、第２電極１３２０は半筒状に巻かれているが、第１電極１３１０のように、筒状に巻かれていてもよい。

【0084】

第１電極１３１０は、より具体的には、第１絶縁層１４１０との積層物である第１薄膜９１０の状態で筒状に巻かれている。すなわち、第１電極１３１０において、第１電極１３１０の露出面は、筒の外側に向いており（凸面であり）、第１電極１３１０の第１絶縁層１４１０側の面は、筒の内側に向いている（凹面である）。第１絶縁層１４１０は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第１絶縁層１４１と同じであり、第１薄膜９１０は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第１薄膜９１と同じである。すなわち、第１薄膜９１０は、第１電極１３１０の、２層円筒構造９０の径方向における内向きの面に、第１絶縁層１４１０が積層されて、構成されている。

【0085】

第２電極１３２０は、より具体的には、第２絶縁層１４２０との積層物である第２薄膜９２０の状態で半筒状に巻かれている。すなわち、第２電極１３２０において、第２電極１３２０の露出面は、半筒の外側に向いており（凸面であり）、第２電極１３２０の第２絶縁層１４２０側の面は、半筒の内側に向いている（凹面である）。第２絶縁層１４２０は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第２絶縁層１４２と同じであり、第２薄膜９２０は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第２薄膜９２と同じである。すなわち、第２薄膜９２０は、第２電極１３２０の、２層円筒構造９０の径方向における内向きの面に、第２絶縁層１４２０が積層されて、構成されている。

【0086】

２層円筒構造９０中の第１電極１３１０及び第２電極１３２０間の空隙部（換言すると、第１薄膜９１０及び第２薄膜９２０間の空隙部）は、適度な大きさを有しており、培養液を充填することが可能であり、細胞７の生着時の足場となる第１絶縁層１４１０も存在するため、細胞培養部として好適である。

【0087】

電極構造体１において、第１薄膜９１０は第１軸部８１と接続され、第１軸部８１は基板１１に固定されており、第１薄膜９１０は、第１軸部８１を支点にして、巻かれている。一方、第２薄膜９２０は第２軸部８２と接続され、第２軸部８２は基板１１に固定されており、第２薄膜９２０は、第２軸部８２を支点にして、巻かれている。

【0088】

このように、電極構造体１においては、筒状に巻かれた第１薄膜９１０が、半筒状に巻かれた第２薄膜９２０を囲んで、第１薄膜９１０及び第２薄膜９２０が２層円筒構造９０を構成しているともいえる。

【0089】

本明細書において、「筒状に巻かれた第１電極」とは、第１電極の形状が完全に筒状であるか、又は完全に筒状であるとまでは言えないが、一見して筒状であると見做せる程度に巻かれた形状を有していることを意味する。第１電極の形状が完全な筒状である場合には、第１電極の外周間には隙間が認められず、第１電極の形状が完全な筒状ではない場合には、第１電極の外周間には隙間が認められるが、この隙間が極めて微小である場合には、第１電極が筒状に巻かれていると見做す。これらの点は、「筒状に巻かれた第２電極」、「筒状に巻かれた第１薄膜」、「筒状に巻かれた第２薄膜」の場合も同様である。
「半筒状に巻かれた第２電極」とは、第２電極の形状が完全に半筒状である（筒をその中心軸を含む平面で２分割した形状である）か、又は完全に半筒状であるとまでは言えないが、一見して半筒状であると見做せる程度に巻かれた形状を有していることを意味する。「半筒状に巻かれた第２薄膜」も同様である。

【0090】

平面に展開された状態の第１薄膜９１０（すなわち、筒状に巻かれる前の第１薄膜９１）の短手方向の長さに対する、筒状の第１薄膜９１０の、その巻かれている方向の外周の長さの比率（［筒状の第１薄膜９１０の、その巻かれている方向の外周の長さ］／［筒状に巻かれる前の第１薄膜９１の短手方向の長さ］）は、０．７～１．５であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、筒状に巻かれた第１薄膜９１０の形状を、より安定して保持できる。第１薄膜９１０の形状が完全な筒状ではない場合には、第１薄膜９１０の外周間に存在する隙間を排除して、外周の長さを特定する。

【0091】

平面に展開された状態の第２薄膜９２０（すなわち、筒状又は半筒状に巻かれる前の第２薄膜９２）の短手方向の長さに対する、筒状又は半筒状の第２薄膜９２０の、その巻かれている方向の外周の長さの比率（［筒状又は半筒状の第２薄膜９２０の、その巻かれている方向の外周の長さ］／［筒状又は半筒状に巻かれる前の第２薄膜９２の短手方向の長さ］）は、０．７～１．５であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、筒状又は半筒状に巻かれた第２薄膜９２０の形状を、より安定して保持できる。筒状又は半筒状の第２薄膜９２０における前記外周の長さは、筒状の第１薄膜９１０における前記外周の長さの場合と同様に特定される。

【0092】

筒状の第２薄膜９２０の、その中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値（例えば、第２薄膜９２０が円筒状である場合には、円筒の外径（直径））は、筒状の第１薄膜９１０の、その中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値（例えば、第１薄膜９１０が円筒状である場合には、円筒の外径（直径））よりも小さければよく、特に限定されない。第２薄膜９２０が半筒状である場合には、この第２薄膜９２０が同じ曲率で筒状になった場合を想定し、この筒状の第２薄膜９２０が、上記の筒状の第２薄膜９２０と同様の大きさであることが好ましい。

【0093】

筒状の第１薄膜９１０の、その中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値（例えば、第１薄膜９１０が円筒状である場合には、円筒の外径（直径））は、５０～２０００μｍであることが好ましい。前記幅の最大値がこのような範囲であることで、２層円筒構造９０中で、目的とする三次元培養組織をより容易に作製できる。

【0094】

第１支持体１６１の前記幅の最大値に対する、筒状の第１薄膜９１０の前記幅の最大値の比率（［筒状の第１薄膜９１０の、その中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値］／［第１支持体１６１の、その中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値］）は、１～１．１であることが好ましい。前記比率がこのような範囲である第１薄膜９１０は、その形状及び大きさが、目的どおりに、又はそれに極めて近く高精度に巻かれている。
第２支持体１６２の前記幅の最大値に対する、筒状の第１薄膜９１０の前記幅の最大値の比率も、同様である。

【0095】

第１薄膜９１０の曲率に対する、第２薄膜９２０の曲率の比率（［第２薄膜９２０の曲率］／［第１薄膜９１０の曲率］）は、０～０．８であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、２層円筒構造９０中で、目的とする三次元培養組織をより容易に作製できる。

【0096】

筒状の第１薄膜９１０の、その中心軸方向における長さ、に対する、筒状又は半筒状の第２薄膜９２０の、その中心軸方向における長さの比率（［筒状又は半筒状の第２薄膜９２０の、その中心軸方向における長さ］／［筒状の第１薄膜９１０の、その中心軸方向における長さ］）は、０超０．８以下であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、２層円筒構造９０中で、目的とする三次元培養組織をより容易に作製できる。

【0097】

電極シート１０１における、第１電極１３１と第１軸部８１との配置関係は、電極構造体１においてもそのまま維持される。したがって、電極構造体１において、第１電極１３１０は、その巻かれている方向に対して直交する方向（換言すると、筒状の第１電極１３１０の中心軸方向）に延ばして設けられている第１軸部８１と接続されていることが好ましい。
第２電極１３２０でも同様であり、電極構造体１において、第２電極１３２０は、その巻かれている方向に対して直交する方向（換言すると、筒状の第２電極１３２０の中心軸方向）に延ばして設けられている第２軸部８２と接続されていることが好ましい。

【0098】

先の説明のとおり、第１軸部８１は第１軸状導電層１３５を有し、第２軸部８２は第２軸状導電層１３６を有しているため、第１電極１３１０及び第１軸状導電層１３５は電気的に接続され、第２電極１３２０及び第２軸状導電層１３６は電気的に接続されている。したがって、電極構造体１においては、第１軸部８１及び第２軸部８２を介して、第１電極１３１０及び第２電極１３２０間の電位差が測定可能となっている。
さらに、電極構造体１においては、第１電極１３１０、第１軸状導電層１３５、第３導電層１３３及び第１コンタクトパッド１５１はすべて、電気的に接続されている。そして、第２電極１３２０、第２軸状導電層１３６、第４導電層１３４及び第２コンタクトパッド１５２もすべて、電気的に接続されている。したがって、第１コンタクトパッド１５１及び第２コンタクトパッド１５２にそれぞれプローブを接触させることで、電極構造体１を各種の電圧計又は電流計に接続可能であり、例えば、第１電極１３１０及び第２電極１３２０間の電位差が測定可能となっている。

【0099】

図４は、電極構造体１の断面を模式的に示す断面図である。ここでは、電極構造体１に電流計を接続して回路を形成した状態を模式的に示している。ただし、図４中では、電極構造体１中の一部の構成の図示を省略している。

【0100】

電極構造体１においては、各構成要素について、ここまでに説明した点以外は、先に説明した電極シート１０１の場合と同じである。そこで、各構成要素についてのこれ以上の詳細な説明は省略する。

【0101】

２層円筒構造９０中の、第１薄膜９１０及び第２薄膜９２０間の空隙部において、細胞を培養すると、第１薄膜９１０の第２薄膜９２０側の表面に沿って細胞が増殖し、三次元培養組織が形成される。この三次元培養組織は、２層円筒構造９０の構造を反映して、円筒構造を有する。そして、第１薄膜９１０中には第１電極１３１０が存在し、第２薄膜９２０中には第２電極１３２０が存在する。したがって、電極構造体１においては、第１電極１３１０及び第２電極１３２０間の電位差を測定することで、三次元培養組織の電気抵抗値を測定できる。

【0102】

第１支持体１６１及び第２支持体１６２が、柱状ではなく筒状である場合には、その中空部に細胞の培養時に培養液を満たすことができ、培養液を灌流させることで、培養状態をより健全に保つことができる。ただし、中空部の培養液は、２層円筒構造９０の外部の培養液とは、混在させないように調節する。

【0103】

電極構造体１において培養する細胞は、特に限定されず、目的に応じて任意に選択できる。前記細胞として、より具体的には、例えば、ヒト臍帯静脈内皮細胞（ＨＵＶＥＣ）、脳微小血管内皮細胞等が挙げられる。

【0104】

電極構造体１において、例えば、三次元培養血管組織を作製した場合、その電気抵抗値を測定することで、血管により物質の透過を制御する、いわゆるバリア機能を評価できる。そして、適切な三次元培養血管組織を作製後に、さらに、他の細胞を培養するときに、この三次元培養血管組織を利用することによって、他の細胞に栄養物質等の物質を適切に輸送でき、また、他の細胞の代謝物等の不要物も適切に輸送できる。

【0105】

ＨＵＶＥＣは、例えば、培養開始から５日程度で、細胞同士の結合が形成され、バリア機能が生じる。そのため、培養開始の初日と培養開始から数日後の電気抵抗値を測定し、その差を比較することで、円筒構造を形成したＨＵＶＥＣのバリア機能を評価できる。第１支持体１６１及び第２支持体１６２としてガラス管等を用いた場合には、三次元培養血管組織に対する薬剤の透過性を評価するための蛍光指示薬を送液することも可能である。ただし、ここに挙げたのは、電極構造体１の利用の一例に過ぎない。

【0106】

電極構造体１においては、マイクロメートル（μｍ）～ミリメートル（ｍｍ）スケールで形成された２層円筒構造９０の内部に、第１電極１３１０及び第２電極１３２０が配置され、さらに、三次元培養血管組織が配置可能であり、これまでにない構造が実現可能である。

【0107】

ここでは、三次元培養血管組織を例に挙げて、その形成と評価について説明したが、２層円筒構造９０の内部に配置可能な、電位差を測定するための対象物は、三次元培養血管組織に限定されず、種々の対象物への適用が可能である。

【0108】

ここまでは、本実施形態の電極構造体として、２層円筒構造を備えたものについて説明したが、２層ではなく３層以上の多層円筒構造を備えた電極構造体であってもよい。３層以上の多層円筒構造を備えた電極構造体においては、その単位体積当たりの電極（電極構造体１においては、第１電極１３１０及び第２電極１３２０）の数を増大させることができ、より高度な電位差の測定が可能である。
本明細書においては、２層以上の円筒構造をすべて包括して、「多層円筒構造」と称する。

【0109】

３層以上の多層円筒構造を備えた電極構造体としては、例えば、これまでに説明した筒状の第１薄膜に囲まれた状態で、第２薄膜が渦を巻くように２層以上に巻かれて構成されたものが挙げられる。
３層以上の多層円筒構造を備えた電極構造体は、円筒構造の層数が異なる点を除けば、これまでに説明した２層円筒構造を備えた電極構造体と同様であってよい。

【0110】

以上の説明のように、本実施形態の電極構造体は、２層以上の多層円筒構造を有し、かつ第１電極及び第２電極を備えており、前記第１電極及び第２電極によって電位差、電気抵抗値を測定するための細胞等の対象物を、前記多層円筒構造内に配置（内包）可能である。

【0111】

本実施形態の電極構造体は、三次元培養血管組織に限らず、細胞、生体組織等の生体材料について、その電位差、電気抵抗値を測定するための生体用電極として用いるのに好適である。
また、多層円筒構造内に、前記生体材料以外のものを配置する（内包させる）ことによって、本実施形態の電極構造体は、生体用電極以外の用途で用いることも可能である。

【0112】

＜＜電極構造体の製造方法＞＞
本実施形態の電極構造体の製造方法としては、常温で非導電性である前記基板（常温で非導電性である基板）の一方の面上に、前記第１犠牲層（前記第１電極を積層するための第１犠牲層）と、前記第２犠牲層（前記第２電極を積層するための第２犠牲層）と、を形成する工程（Ａ）と、前記第１犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第１電極を形成し、前記第２犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第２電極を形成する工程（Ｂ）と、前記第１犠牲層及び第２犠牲層に、その外部から刺激を加えることにより、前記第１犠牲層及び第２犠牲層を溶解させ、前記第１犠牲層上に形成されていた前記第１電極と、前記第２犠牲層上に形成されていた前記第２電極と、を前記基板上で遊離させるとともに、前記第２電極を筒状又は半筒状に巻き、前記第１電極を、前記第２電極を囲んで筒状に巻くことにより、前記多層円筒構造を形成する工程（Ｃ）と、を有する製造方法が挙げられる。
本実施形態の電極構造体は、例えば、前記電極シートを製造した後、前記電極シートにおいて、前記第２電極を筒状又は半筒状に巻き、前記第１電極を、前記第２電極を囲んで筒状に巻いて、前記多層円筒構造を形成することにより、製造できる。
以下、図面を参照しながら、本実施形態の電極構造体の製造方法について説明する。

【0113】

図５～図６は、本実施形態の電極構造体の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。ここでは、図３に示す電極構造体１を例に挙げて、その製造方法について説明する。

【0114】

＜工程（Ａ）＞
前記工程（Ａ）においては、図５（ａ）に示すように、基板１１の一方の面１１ａ上に、第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２を形成する。
第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２の形成方法は、第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２の構成材料の種類に応じて任意に選択でき、特に限定されない。第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２の形成方法としては、通常の薄膜の形成方法が挙げられ、より具体的には、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）法、スピンコーティング法、インクジェットプリンティング法、蒸着法，エレクトロスプレイ法等が挙げられる。

【0115】

工程（Ａ）においては、例えば、基板１１の一方の面１１ａ上のうち、第１電極１３１及び第２電極１３２の形成予定領域にのみ、犠牲層を形成することで、これら犠牲層を第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２としてもよい。また、基板１１の一方の面１１ａ上の、第１電極１３１及び第２電極１３２の形成予定領域とそれ以外の領域（例えば、全面であってもよい）に、犠牲層を形成した後、第１電極１３１及び第２電極１３２の形成予定領域にのみ犠牲層を残し、それ以外の領域からは犠牲層を取り除くことにより、犠牲層のパターニングを行うことで、第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２を形成してもよい。また、このように、第１電極１３１及び第２電極１３２の形成予定領域以外の領域にも犠牲層を形成した場合には、直ちに目的とする形状の第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２を形成せずに、その他にも犠牲層を残しておき、後述する導電層１３のパターニング時に、不要な導電層１３とともに、不要な犠牲層を取り除くことで、この段階で目的とする形状の第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２を形成してもよい。

【0116】

＜工程（Ｂ）＞
前記工程（Ｂ）においては、図５（ｄ）に示すように、第１犠牲層１２１の基板１１側とは反対側の面上に、第１電極１３１を形成し、第２犠牲層１２２の基板１１側とは反対側の面上に、第２電極１３２を形成する。このとき、電極シート１０１を製造するためには、第１電極１３１及び第２電極１３２以外に、さらに、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６も形成する。

【0117】

そのためには、図５（ｂ）に示すように、基板１１の一方の面１１ａ上の、第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２の形成領域と、それ以外の領域と、に導電層１３を形成する。このとき、基板１１の一方の面１１ａの、第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２の形成領域も含めた全面上に、導電層１３を形成してもよい。導電層１３は、例えば、基板１１以外の箇所で別途作製した導電層１３を、基板１１の一方の面１１ａ上の目的とする領域に転写する方法等、公知の方法で形成できる。

【0118】

次いで、図５（ｃ）に示すように、導電層１３の基板１１側とは反対側の面上のうち、第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２が形成されていない領域に、第１コンタクトパッド１５１及び第２コンタクトパッド１５２を別々に形成する。第１コンタクトパッド１５１及び第２コンタクトパッド１５２は、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）法等、公知の方法で形成できる。
この段階で第１コンタクトパッド１５１及び第２コンタクトパッド１５２を形成しておくことで、電極シート１０１（電極構造体１）を効率的に製造できる。

【0119】

次いで、図５（ｄ）に示すように、導電層１３をパターニングすることで、第１細孔を未形成の第１電極１３１、第２細孔を未形成の第２電極１３２、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６を形成する。この段階では、第１電極１３１、第２電極１３２、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６については、最終的に目的とする形状であってもよいし、そうでなくてもよく、目的とする形状でない場合には、後の適した工程で、最終的に目的とする形状に調節してもよい。

【0120】

次いで、工程（Ｃ）に先立ち、図６（ａ）に示すように、基板１１の一方の面１１ａ上の、第１電極１３１、第２電極１３２、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６の形成領域と、それ以外の領域と、に絶縁層１４を形成する。このとき、基板１１の一方の面１１ａの、第１電極１３１、第２電極１３２、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５及び第２軸状導電層１３６の形成領域も含めた全面上に、絶縁層１４を形成してもよい。絶縁層１４は、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）法等、公知の方法で形成できる。

【0121】

次いで、フォトレジストを用いてフォトリソグラフィー法により、第２電極１３２、第２軸状導電層１３６、第１軸状導電層１３５、第３導電層１３３及び第４導電層１３４の形成領域にのみ、フォトレジスト層を残し、その他の領域からはフォトレジスト層を取り除くことにより、絶縁層１４上でフォトレジスト層をパターニングする。このとき、第２電極１３２の形成領域のうち、後述する第２細孔の形成領域からは、フォトレジスト層を取り除く。次いで、基板１１上の、このフォトレジスト層をパターニングした側の全面に、２層目の絶縁層１４を形成する。このときの絶縁層１４の形成方法は、１層目の絶縁層１４の形成方法と同様である。次いで、フォトレジストを用いてフォトリソグラフィー法により、第１電極１３１の形成領域にのみ、フォトレジスト層を残し、その他の領域からはフォトレジスト層を取り除くことにより、２層目の絶縁層１４上でフォトレジスト層をパターニングする。このとき、第１電極１３１の形成領域のうち、後述する第１細孔の形成領域からは、フォトレジスト層を取り除く。次いで、フォトレジスト層で被覆されていない絶縁層１４を除去する。絶縁層１４は、例えば、酸素プラズマによるエッチング等、公知の方法で除去できる。次いで、フォトレジスト層を除去する。以上により、基板１１の一方の面１１ａ上に、第１絶縁層１４１、第２絶縁層１４２、第３絶縁層１４３、第４絶縁層１４４、第１軸部８１及び第２軸部８２を形成する。このとき、第１電極１３１及び第２電極１３２間には、絶縁層１４を残してもよい。図５（ｄ）に示す段階で、第１電極１３１、第２電極１３２、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第１軸状導電層１３５又は第２軸状導電層１３６が、最終的に目的とする形状でなかった場合には、エッチング等による絶縁層１４の除去時に同時に、これら電極又は導電層を目的とする形状に調節（パターニング）してもよい。
以上により、図６（ｂ）に示すように、基板１１の一方の面１１ａ上に、第１薄膜９１及び第２薄膜９２を形成する。

【0122】

ここまで、第１薄膜９１、第２薄膜９２、第１軸部８１、第２軸部８２、第３導電層１３３、第４導電層１３４、第３絶縁層１４３、第４絶縁層１４４、第１コンタクトパッド１５１及び第２コンタクトパッド１５２の形成について説明したが、これらの形成方法及び形成順は、ここに示すものに限定されない。

【0123】

次いで、図６（ｃ）に示すように、第１軸部８１の基板１１側とは反対側の面上に第１支持体１６１を設け、第２軸部８２の基板１１側とは反対側の面上に第２支持体１６２を設ける。第１支持体１６１及び第２支持体１６２はそれぞれ、マイクロマニピュレータを用いることにより、第１軸部８１及び第２軸部８２上に設けることができる。
以上により、電極シート１０１が得られる。

【0124】

第１薄膜９１中の第１絶縁層１４１の表面（第１電極１３１側とは反対側の面）と、第２薄膜９２中の第２絶縁層１４２の表面（第２電極１３２側とは反対側の面）と、のいずれか一方又は両方には、必要に応じて、先に説明したタンパク質層を設けてもよい。
前記タンパク質層は、例えば、タンパク質水溶液等のタンパク質溶液を、タンパク質層の形成対象物に接触させ、乾燥させて、タンパク質を目的とする箇所に物理的に吸着させることにより、形成できる。より具体的には、例えば、前記タンパク質溶液中にタンパク質層の形成対象物を浸漬する方法、タンパク質層の形成対象物に前記タンパク質溶液を滴下する方法、マイクロコンタクトプリンティング法、微小流路によるパターニング法，インクジェットプリンティング法等によって、タンパク質層の形成対象物に前記タンパク質溶液を接触させることができる。特に、ここに挙げた５種の方法のうち、前記タンパク質溶液中にタンパク質層の形成対象物を浸漬する方法以外は、第１絶縁層１４１の表面と、第２絶縁層１４２の表面と、のいずれか一方のみにタンパク質層を形成するのに好適である。
第１絶縁層１４１又は第２絶縁層１４２の表面にタンパク質層を設ける場合には、第１絶縁層１４１における第１細孔９１９の表面、又は第２絶縁層１４２における第２細孔９２９の表面にも、タンパク質層を設けてもよいし、設けなくてもよい。

【0125】

次いで、図７（ａ）に示すように、第１薄膜９１中の第１絶縁層１４１の表面に、培養対象の細胞７を播種し、保持させる。第１絶縁層１４１の表面に前記タンパク質層を設けた場合には、前記タンパク質層の表面に細胞７を播種し、保持させる。第１絶縁層１４１（第１薄膜９１）の表面上の細胞７は、第１薄膜９１中の第１細孔９１９に入り込むことが抑制される。

【0126】

＜工程（Ｃ）＞
以上により、電極シート１０１を作製した後は、第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２に、その外部から刺激を加えることにより、第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２を溶解させ、第１犠牲層１２１上に形成されていた第１電極１３１と、第２犠牲層１２２上に形成されていた第２電極１３２と、を基板１１上で遊離させる。そして、それとともに、第２電極１３２を筒状又は半筒状に巻き、第１電極１３１を、第２電極１３２を囲んで筒状に巻くことにより、図７（ｂ）に示すように、２層円筒構造９０を形成する。これにより、目的とする電極構造体１が得られる。細胞７は、２層円筒構造９０に内包される。

【0127】

第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２への刺激の加え方は、刺激の種類に応じて、任意に選択できる。例えば、化学物質を作用させることで刺激を加える場合には、化学物質の水溶液等の溶液を、第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２に接触させればよい。このとき、電極シート１０１を前記溶液中に浸漬してもよい。前記溶液は、細胞７の生着性に影響を与えないため、細胞７は２層円筒構造９０に良好に内包される。

【0128】

第１犠牲層１２１及び第２犠牲層１２２を溶解させると、第１薄膜９１中の第１電極１３１及び第１絶縁層１４１に生じる機械的性質の勾配により、第１薄膜９１が自己組織的に曲がり、筒状に巻かれた状態となる。同様に、第２犠牲層１２２が溶解すると、第２薄膜９２中の第２電極１３２及び第２絶縁層１４２に生じる機械的性質の勾配により、第２薄膜９２が自己組織的に曲がり、筒状に巻かれた状態となる。ここで、第１薄膜９１中の第１電極１３１及び第１絶縁層１４１における機械的性質としては、例えば、これらに生じる残留応力又はこれらの厚さ方向における弾性等が挙げられる。同様に、第２薄膜９２中の第２電極１３２及び第２絶縁層１４２における機械的性質としては、例えば、これらに生じる残留応力又はこれらの厚さ方向における弾性等が挙げられる。このとき、第１軸部８１を支点にして第１薄膜９１の巻きが生じ、第２軸部８２を支点にして第２薄膜９２の巻きが生じるが、同一の曲げ応力を加えた場合に、第１薄膜９１及び第２薄膜９２の曲率は、これの厚さに依存して決定される。そのため、例えば、第１絶縁層１４１の厚さと、第２絶縁層１４２の厚さに、差を持たせておくことで、第１薄膜９１及び第２薄膜９２の巻きを、互いに異なる曲率で生じさせ、２層円筒構造９０を形成する。

【0129】

第１薄膜９１の巻きは、第１支持体１６１及び第２支持体１６２の外周面に沿って生じ、筒状の第１薄膜９１０となる。第１薄膜９１０の表面は、第１支持体１６１及び第２支持体１６２の外周面に接触し、好ましくは密着する。一方、第２薄膜９２の巻きは、第１支持体１６１及び第２支持体１６２間の空隙部で生じ、筒状又は半筒状の第２薄膜９２０となる。

【0130】

ここまでは、２層円筒構造を備えた電極構造体の製造方法について説明したが、２層ではなく３層以上の多層円筒構造を備えた電極構造体も、同様の方法で製造できる。

【0131】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【実施例】

【0132】

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。

【0133】

[実施例１]
＜＜電極構造体の製造＞＞
濃度が１％ｗｔ／ｖоｌのアルギン酸ナトリウム水溶液を、スピンコーティング法によって、ホウケイ酸ガラス製のガラス基板（厚さ１５０μｍ）の一方の面上に塗工した。この塗工後のガラス基板を、濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム水溶液中に浸漬することで、ガラス基板の前記一方の面上にアルギン酸カルシウムのゲル層を形成した。塩化カルシウム水溶液中から、前記ゲル層を備えたガラス基板を取り出し、蒸留水で洗浄した後、自然乾燥させた。以上により、犠牲層を形成した。次いで、ガラス基板上の第１電極及び第２電極の形成予定領域にのみ、前記ゲル層（犠牲層）を残し、その他の領域からは前記ゲル層を取り除くことにより、ガラス基板上で前記ゲル層をパターニングした。以上により、ガラス基板の一方の面上に、前記ゲル層で構成された第１犠牲層及び第２犠牲層を形成した（工程（Ａ））。

【0134】

銅箔上で単層グラフェンを成長させ、銅箔をエッチングし、蒸留水上に単層グラフェンを浮かべた。そして、第１犠牲層及び第２犠牲層を形成後のガラス基板を用いて、その第１犠牲層及び第２犠牲層側の面で単層グラフェンを掬うことにより、ガラス基板の第１犠牲層及び第２犠牲層を形成した側の面上に、これら犠牲層を覆うように、単層グラフェンを転写した。

【0135】

次いで、マスクを介した熱蒸着法により、ガラス基板側からクロム層及び金層がこの順に積層されて構成された２つのコンタクトパッド、すなわち、第１コンタクトパッド及び第２コンタクトパッドを、前記導電層上に形成した。これらコンタクトパッドは、導電層の両端部近傍の領域に、第１電極を挟む配置となるように形成した。これらコンタクトパッドはいずれも、その平面形状が長方形であり、大きさが１ｍｍ×３ｍｍであり、クロム層の厚さが１０ｎｍであり、金層の厚さが１００ｎｍであった。

【0136】

次いで、第１電極の形成予定領域と、第３導電層の形成予定領域と、これらを接続する第１軸状導電層の形成予定領域と、に前記導電層を一体に残し、さらに、第２電極の形成予定領域と、第４導電層の形成予定領域と、これらを接続する第２軸状導電層の形成予定領域と、にも前記導電層を一体に残し、ただし、これら一体に残した導電層同士を非接触とした。以上により、ガラス基板の第１犠牲層及び第２犠牲層を形成した側の面上に、第１犠牲層を覆うように、第１細孔を未形成の第１電極を形成し、第２犠牲層を覆うように、第２細孔を未形成の第２電極を形成し、さらに、ガラス基板上に直接、第３導電層、第４導電層、第１軸状導電層及び第２軸状導電層を形成した（工程（Ｂ））。

【0137】

次いで、ガラス基板の第１コンタクトパッド及び第２コンタクトパッドを形成した側の全面に、化学気相成長（ＣＶＤ）法でクロロパラキシレンを蒸着することにより、クロロパラキシレンからなる絶縁層（厚さ１００ｎｍ）を形成した。そして、フォトレジストを用いてフォトリソグラフィー法により、第２電極、第２軸状導電層、第１軸状導電層、第３導電層及び第４導電層の形成領域にのみ、フォトレジスト層を残し、その他の領域からはフォトレジスト層を取り除くことにより、絶縁層上でフォトレジスト層をパターニングした。このとき、第２電極の形成領域のうち、第２細孔の形成領域からは、フォトレジスト層を取り除いた。さらに、ガラス基板上の、このフォトレジスト層をパターニングした側の全面に、ＣＶＤ法でクロロパラキシレンを蒸着することにより、２層目のクロロパラキシレンからなる絶縁層（厚さ１５０ｎｍ）を形成した。そして、フォトレジストを用いてフォトリソグラフィー法により、第１電極の形成領域にのみ、フォトレジスト層を残し、その他の領域からはフォトレジスト層を取り除くことにより、２層目の絶縁層上でフォトレジスト層をパターニングした。このとき、第１電極の形成領域のうち、第１細孔の形成領域からは、フォトレジスト層を取り除いた。そして、フォトレジスト層で被覆されていない絶縁層を、酸素プラズマによるエッチングで除去するとともに、第１電極１３１及び第１絶縁層１４１の積層物に、これらを貫通する第１細孔を形成し、第２電極１３２及び第２絶縁層１４２の積層物に、これらを貫通する第２細孔を形成し、さらに、フォトレジスト層をアセトンによる処理で除去した。以上により、第１電極のガラス基板側とは反対側の面に第１絶縁層（厚さ２５０ｎｍ）を形成し、第２電極のガラス基板側とは反対側の面に第２絶縁層（厚さ１００ｎｍ）を形成し、第１軸状導電層のガラス基板側とは反対側の面に第１軸状絶縁層（厚さ１００ｎｍ）を形成し、第２軸状導電層のガラス基板側とは反対側の面に第２軸状絶縁層（厚さ１００ｎｍ）を形成し、第３導電層のガラス基板側とは反対側の面のうち、第１コンタクトパッドが設けられていない領域に第３絶縁層（厚さ１００ｎｍ）を形成し、第４導電層のガラス基板側とは反対側の面のうち、第２コンタクトパッドが設けられていない領域に第４絶縁層（厚さ１００ｎｍ）を形成した。ここまでで、第１電極、第２電極、第１軸状導電層、第２軸状導電層、第３導電層及び第４導電層の形状を、最終的に目的とする形状に調節するとともに、第１軸部と第２軸部を形成した。第１細孔は、直径３μｍのものを５０個形成し、第２細孔は、直径１５μｍのものを２０個形成した。以上により、第１薄膜及び第２薄膜を形成した。

【0138】

次いで、第１軸部及び第２軸部上に、円筒支持体としてガラスファイバを設置した状態で、第１薄膜上に、ＨＵＶＥＣを含有する細胞懸濁液を載せることにより、第１薄膜上にＨＵＶＥＣを播種した。
以上により、電極シートを得た。

【0139】

次いで、この細胞を播種後の電極シートに、アルギン酸リアーゼ水溶液を接触させた。これにより、第１犠牲層及び第２犠牲層を溶解させ、第１犠牲層上に形成されていた第１電極と、第２犠牲層上に形成されていた第２電極を、ガラス基板上で遊離させるとともに、第２電極（第２薄膜）を半筒状に巻き、第１電極（第１薄膜）を、この半筒状の第２電極を囲んで筒状に巻くことにより、２層円筒構造を形成した（工程（Ｃ））。
以上により、ＨＵＶＥＣを２層円筒構造内に内包する、目的とする電極構造体を製造した。

【0140】

＜＜第１電極及び第２電極間の電位差の測定＞＞
上記で得られた、細胞を含む電極構造体において、第１電極及び第２電極間の電位差を測定した。このときの測定結果を図８に示す。さらに、２層円筒構造を形成する前の、細胞を播種後の前記電極シートにおいても、同様に第１電極及び第２電極間の電位差を測定した。このときの測定結果を図９に示す。

【0141】

図８及び図９から明らかなように、第１電極及び第２電極を巻く前後で、電位差の測定結果に大きな相違点はなかった。すなわち、電極構造体の製造過程で、第１電極、第２電極、第１軸部及び第２軸部に破断等は認められず、得られた電極構造体は、細胞シートの電気抵抗値を測定可能であることを確認できた。

【0142】

[実施例２]
＜＜電極構造体の製造＞＞
実施例１の場合と同じ方法で、電極シートを製造した。
次いで、電極シート中の第１薄膜の表面にフィブロネクチンをコーティングすることにより、フィブロネクチン層を形成した。そして、ヒト臍帯静脈内皮細胞（ＨＵＶＥＣ）を含有する細胞懸濁液を、第１薄膜上のフィブロネクチン層に接触させることにより、フィブロネクチン層上にＨＵＶＥＣを播種した。
次いで、このＨＵＶＥＣを播種後の電極シートに、アルギン酸リアーゼ水溶液を接触させた。これにより、第１犠牲層及び第２犠牲層を溶解させ、これら犠牲層上に形成されていた第１電極及び第２電極を、ガラス基板上で遊離させるとともに、第２電極（第２薄膜）を半筒状に巻き、第１電極（第１薄膜）を、この半筒状の第２電極を囲んで筒状に巻くことにより、２層円筒構造を形成した。
以上により、ＨＵＶＥＣを２層円筒構造内に内包する、目的とする電極構造体を製造した。

【0143】

＜＜三次元培養血管組織の作製＞＞
上記で得られた電極構造体において、ＨＵＶＥＣを培養することで、２層円筒構造内の第１薄膜及び第２薄膜間で細胞シートを形成し、円筒構造の三次元培養血管組織を作製した。このとき、位相差顕微鏡を用いて取得した三次元培養血管組織の撮像データを図１０に示す。この時点では、伸展の途中の細胞シートによって、１重の円筒構造が形成されていた。

【産業上の利用可能性】

【0144】

本発明は、細胞の三次元培養組織の作製に利用可能である。

【符号の説明】

【0145】

１…電極構造体， １１…基板， １１ａ…基板の一方の面， １２１…第１犠牲層， １２２…第２犠牲層， １３１…筒状に巻かれる前の第１電極， １３２…半筒状に巻かれる前の第２電極， １３１０…筒状に巻かれた第１電極， １３２０…半筒状に巻かれた第２電極， １３５…第１軸状導電層， １３６…第２軸状導電層， １４１０…筒状に巻かれた第１絶縁層， １４２０…半筒状に巻かれた第２絶縁層， ８１…第１軸部， ８２…第２軸部， ９０…２層円筒構造， ９１０…筒状に巻かれた第１薄膜， ９２０…半筒状に巻かれた第２薄膜

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】