特開 2022-130304 共培養装置、共培養システム及び共培養方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022130304

(43)【公開日】2022-09-06

(54)【発明の名称】共培養装置、共培養システム及び共培養方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/00 20060101AFI20220830BHJP

   C12N 1/00 20060101ALI20220830BHJP

【ＦＩ】

C12M1/00 D

C12N1/00 C

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022007634

(22)【出願日】2022-01-21

(31)【優先権主張番号】P 2021028695

(32)【優先日】2021-02-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(71)【出願人】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤山 陽一

(72)【発明者】

【氏名】田川 陽一

【テーマコード（参考）】

4B029

4B065

【Ｆターム（参考）】

4B029AA01

4B029AA08

4B029DB19

4B029DF04

4B065AA90X

4B065BC06

4B065CA46

(57)【要約】

【課題】嫌気環境で流れている培地及び好気環境で流れている培地の双方を経時的に評価することが可能な共培養装置を提供する。
【解決手段】共培養装置は、第１密閉容器と、第１密閉容器外に配置されている共培養デバイスと、第１密閉容器内に配置され、第１培地が貯留されている第１培地源と、第１培地よりも溶存酸素濃度が低い第２培地が貯留されている第２培地源と、共培養デバイスと第１培地源とに接続されている第１導管とを備えている。共培養デバイスは、第１主面及び第１主面の反対側にあり、かつ細胞を培養するための第２主面を含むメンブレンと、第１主面により一部が画成されており、かつ第１培地が流れるように配置されている第１流路と、第２主面により一部が画成されており、かつ第２培地が流れるように配置されている第２流路とを有する。第１流路の入口は、第１導管に接続されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

共培養デバイスと、
前記共培養デバイスに接続されている第１密閉容器と、
前記第１密閉容器内に配置され、第１培地を前記共培養デバイスに供給するための第１培地源と、
前記第１培地よりも溶存酸素濃度が低い第２培地を前記共培養デバイスに供給するための第２培地源と、
前記共培養デバイスと前記第１培地源とに接続されている第１導管とを備え、
前記共培養デバイスは、
第１主面及び前記第１主面の反対側にあり、かつ細胞を培養するための第２主面を含むメンブレンと、
前記第１主面により一部が画成されており、かつ前記第１培地が流れるように配置されている第１流路と、
前記第２主面により一部が画成されており、かつ前記第２培地が流れるように配置されている第２流路とを有し、
前記第１流路の入口は、前記第１導管に接続されている、共培養装置。

【請求項2】

前記共培養デバイスは、前記第１密閉容器外に配置されており、
前記共培養デバイスは、前記メンブレンを前記第１主面の側及び前記第２主面の側から挟持している第１板状部材及び第２板状部材を有し、
前記第１導管は、前記第１板状部材に接続されている、請求項１に記載の共培養装置。

【請求項3】

前記共培養デバイスは、前記メンブレンが配置されている底面を有する培養槽を有し、
前記第１密閉容器は、前記共培養デバイスを受ける開口部を有する、請求項１に記載の共培養装置。

【請求項4】

前記第１培地源に貯留されている前記第１培地を前記第１導管を経由して前記第１流路に供給する第１駆動源をさらに備え、
前記第１駆動源は、前記第１密閉容器内に配置されている、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の共培養装置。

【請求項5】

前記共培養デバイスは、前記第１密閉容器側を向いている第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有し、
前記第１流路の入口は、前記第１面に形成されており、
前記第１流路の出口、前記第２流路の入口及び前記第２流路の出口は、前記第２面に形成されている、請求項１、請求項２及び請求項４のいずれか１項に記載の共培養装置。

【請求項6】

第２密閉容器をさらに備え、
前記共培養デバイスは、前記第２密閉容器内に配置されている、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の共培養装置。

【請求項7】

前記第２流路の入口と前記第２培地源とを接続している第２導管と、
前記第２培地源に貯留されている前記第２培地を前記第２導管を経由して前記第２流路に供給する第２駆動源とをさらに備え、
前記第２駆動源及び前記第２培地源は、前記第２密閉容器内に配置されている、請求項６に記載の共培養装置。

【請求項8】

嫌気チャンバと、
前記嫌気チャンバ内に配置されている請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の前記共培養装置とを備える、共培養システム。

【請求項9】

第１主面及び前記第１主面の反対側にあり、かつ細胞を培養するための第２主面を含むメンブレンと、前記第１主面により一部が画成されている第１流路と、前記第２主面により一部が画成されている第２流路とを有する共培養装置を嫌気チャンバ内に配置する工程と、
前記第１流路に第１培地を供給する工程と、
前記第２流路に前記第１培地よりも溶存酸素濃度が低い第２培地を供給する工程とを備え、
前記第１流路に供給される前記第１培地は、前記嫌気チャンバ内で好気環境に保持されている、共培養方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、共培養装置、共培養システム及び共培養方法に関する。

【背景技術】

【0002】

薬物動態、薬物代謝等を調べることを目的として、腸内環境等を模擬したデバイスの開発が進められている。特許文献１（国際公開第２０１８／０７９７９３号）には、腸管上皮細胞を多孔質膜上に播種したデバイスを嫌気チャンバ内に配置し、腸内環境を模擬するシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１８／０７９７９３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１を含む従来の技術では、嫌気環境で流れている培地及び好気環境で流れている培地の双方を経時的に評価することが困難である。

【0005】

本発明は、嫌気環境で流れている培地及び好気環境で流れている培地の双方を経時的に評価することが可能な共培養装置、共培養システム及び共培養方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の共培養装置は、第１密閉容器と、第１密閉容器外に配置されている共培養デバイスと、第１密閉容器内に配置され、第１培地が貯留されている第１培地源と、第１培地よりも溶存酸素濃度が低い第２培地が貯留されている第２培地源と、共培養デバイスと第１培地源とに接続されている第１導管とを備える。共培養デバイスは、第１主面及び第１主面の反対側にあり、かつ細胞を培養するための第２主面を含むメンブレンと、第１主面により一部が画成されており、かつ第１培地が流れるように配置されている第１流路と、第２主面により一部が画成されており、かつ第２培地が流れるように配置されている第２流路とを有する。第１流路の入口は、第１導管に接続されている。

【0007】

本発明の共培養システムは、嫌気チャンバと、嫌気チャンバ内に配置されている上記の共培養装置とを備えている。

【0008】

本発明の共培養方法は、嫌気チャンバ内に、第１主面及び第１主面の反対側にあり、かつ細胞を培養するための第２主面を含むメンブレンと、第１主面により一部が画成されている第１流路と、第２主面により一部が画成されている第２流路とを有する共培養装置を配置する工程と、第１流路に第１培地を供給する工程と、第２流路に第１培地よりも溶存酸素濃度が低い第２培地を供給する工程とを備えている。第１流路に供給される第１培地は、嫌気チャンバ内で好気環境に保持されている。

【発明の効果】

【0009】

本発明の共培養装置、共培養システム及び共培養方法によると、嫌気環境で流れている培地及び好気環境で流れている培地の双方を経時的に評価することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る共培養システムの模式的な断面図である。

【図2】共培養デバイス１０の分解斜視図である。

【図3】第１ホルダ１７ａ及び第２ホルダ１７ｂの共培養デバイス１０への取り付け状体を説明するための分解斜視図である。

【図4】実施形態に係る共培養方法の工程図である。

【図5】比較例に係る共培養システムの模式的な断面図である。

【図6】第１変形例に係る共培養システムの模式的な断面図である。

【図7】第２変形例に係る共培養システムの模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面では、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さない。

【0012】

（実施形態に係る共培養システム）
以下に、実施形態に係る共培養システムを説明する。

【0013】

＜実施形態に係る共培養システムの概略構成＞
図１は、実施形態に係る共培養システムの模式的な断面図である。図１に示されるように、実施形態に係る共培養システムは、共培養デバイス１０と、第１密閉容器２０とを有している。実施形態に係る共培養システムは、第１培地容器３０ａと、第２培地容器３０ｂと、第３培地容器３０ｃと、第４培地容器３０ｄとを有している。実施形態に係る共培養システムは、第１チューブ４０ａと、第２チューブ４０ｂと、第３チューブ４０ｃと、第４チューブ４０ｄとを有している。

【0014】

実施形態に係る共培養システムは、第１ポンプ５０ａと、第２ポンプ５０ｂと、経上皮電気抵抗測定装置６０とを有している。

【0015】

共培養デバイス１０は、第１面１０ａと、第２面１０ｂとを有している。第１面１０ａは、第１密閉容器２０側を向いている。第２面１０ｂは、第１面１０ａの反対側にある。共培養デバイス１０は、内部に、メンブレン１１と、第１流路１２と、第２流路１３とを有している。共培養デバイス１０は、第１密閉容器２０外に配置されている。

【0016】

メンブレン１１は、第１主面１１ａと、第２主面１１ｂとを有している。第２主面１１ｂは、第１主面１１ａの反対側にある。第２主面１１ｂは、細胞を培養するためのメンブレン１１の面である。第２主面１１ｂ上で培養される細胞は、例えば、第２主面１１ｂにおいてタイトジャンクション（密着結合）を形成する腸管上皮細胞である。第２主面１１ｂ上で培養される細胞の具体例は、Ｃａｃｏ－２細胞である。

【0017】

メンブレン１１は、例えば、ポリカーボネート製のトラックエッチ膜である。メンブレン１１は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のほかの材料により形成されている多孔質膜やコラーゲンビトリゲル膜であってもよい。メンブレン１１は、第２主面１１ｂにおいて細胞培養が可能であり、第１主面１１ａからの酸素や養分の供給が可能であれば、特に限定されない。

【0018】

第１流路１２は、一部が第１主面１１ａにより画成されている。第２流路１３は、一部が第２主面１１ｂにより画成されている。第１流路１２は第１培地８０ａが流れる流路であり、第２流路１３は第２培地８０ｂが流れる流路である。

【0019】

第２培地８０ｂ中の溶存酸素濃度は、第１培地８０ａ中の溶存酸素濃度よりも低い。すなわち、第１培地８０ａは好気培地であり、第２培地８０ｂは嫌気培地である。第２培地８０ｂは、菌を含んでいてもよい。第２培地８０ｂに含まれる菌は、例えば、嫌気性菌である。

【0020】

第１培地８０ａが第１流路１２を流れている間に、第１培地８０ａ中の酸素が、メンブレン１１を通って第２主面１１ｂ上で培養されている細胞に供給される。そのため、第２培地８０ｂ中の溶存酸素濃度が低くても、第２主面１１ｂ上で培養されている細胞を維持することができる。

【0021】

第１密閉容器２０は、その内部空間を密閉可能な容器である。第１密閉容器２０の内部空間は、好気環境に保たれている。より具体的には、第１密閉容器２０の内部空間は、大気環境に保たれている。第１密閉容器２０は、本体部２１と、蓋２２とを有している。本体部２１は、筒状である。本体部２１の下端は底壁により閉塞されており、本体部２１の上端は開口されている。蓋２２は、本体部２１の上端に着脱可能に取り付けられている。蓋２２には、蓋２２を厚さ方向に貫通している貫通穴２２ａが形成されている。なお、第１密閉容器２０内には、非接触酸素モニタ（例えば、励起光を照射することにより酸素量の測定が可能なスポットセンサ）が配置されていてもよい。これにより、第１密閉容器２０内の残存酸素量を確認することができる。

【0022】

第１培地容器３０ａ内には、第１培地８０ａが貯留されている。第１培地容器３０ａと第１流路１２の入口とは、第１チューブ４０ａにより接続されている。第１チューブ４０ａは、第１密閉容器２０内に配置されている。第１チューブ４０ａは、貫通穴２２ａを通って第１培地容器３０ａと第１流路１２の入口とを接続している。

【0023】

第２培地容器３０ｂ内には、第２培地８０ｂが貯留されている。第２培地容器３０ｂと第２流路１３の入口とは、第２チューブ４０ｂにより接続されている。第２チューブ４０ｂは、第１密閉容器２０外に配置されている。第１流路１２の入口は、第１面１０ａにある。第２流路１３の入口は、第２面１０ｂにある。

【0024】

第３培地容器３０ｃと第１流路１２の出口とは、第３チューブ４０ｃにより接続されている。第４培地容器３０ｄと第２流路１３の出口とは、第４チューブ４０ｄにより接続されている。第３チューブ４０ｃ及び第４チューブ４０ｄは、第１密閉容器２０外に配置されている。第１流路１２の出口は、第２面１０ｂにある。第２流路１３の出口は、第２面１０ｂにある。

【0025】

第１ポンプ５０ａは、第１培地容器３０ａに貯留されている第１培地８０ａを、第１チューブ４０ａを経由して第１流路１２に供給する。第１ポンプ５０ａは、第１流路１２から排出された第１培地８０ａを、第３チューブ４０ｃを経由して第３培地容器３０ｃに供給する。第１ポンプ５０ａは、第１チューブ４０ａに取り付けられている。すなわち、第１ポンプ５０ａは、第１密閉容器２０内に配置されている。但し、第１ポンプ５０ａは、第１密閉容器２０外に配置されていてもよい（第３チューブ４０ｃに取り付けられていてもよい）。

【0026】

第２ポンプ５０ｂは、第２培地容器３０ｂに貯留されている第２培地８０ｂを、第２チューブ４０ｂを経由して第２流路１３に供給する。第２ポンプ５０ｂは、第１流路１２から排出された第２培地８０ｂを、第４チューブ４０ｄを経由して第４培地容器３０ｄに供給する。第２ポンプ５０ｂは、第２チューブ４０ｂに取り付けられている。すなわち、第２ポンプ５０ｂは、第１密閉容器２０外に配置されている。但し、第２ポンプ５０ｂは、第４チューブ４０ｄに取り付けられていてもよい。

【0027】

第１チューブ４０ａ、第２チューブ４０ｂ、第３チューブ４０ｃ及び第４チューブ４０ｄは、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン、シリコーン等により形成されているチューブである。第１ポンプ５０ａは、例えば、リングポンプである。第２ポンプ５０ｂは、例えば、リングポンプである。

【0028】

共培養デバイス１０は、第１電極１４ａと、第２電極１４ｂとを有している。経上皮電気抵抗測定装置６０は、第１電極１４ａ及び第２電極１４ｂに電気的に接続されている。これにより、経上皮電気抵抗測定装置６０は、第１流路１２を流れる第１培地８０ａと第２流路１３を流れる第２培地８０ｂとの間の電気抵抗値を測定する。

【0029】

第２主面１１ｂ上で培養されている細胞がタイトジャンクションを形成している場合にこの電気抵抗値が高くなり、第２主面１１ｂ上で培養されている細胞がタイトジャンクションを形成していない場合にこの電気抵抗値が低くなるため、この電気抵抗値を経上皮電気抵抗測定装置６０で測定することにより、第２主面１１ｂ上で培養されている細胞の状態をモニタリングすることができる。

【0030】

嫌気チャンバ７０内は、嫌気環境に保たれている。嫌気チャンバ７０内には、実施形態に係る共培養装置が配置されている。

【0031】

＜共培養デバイス１０の詳細構成＞
図２は、共培養デバイス１０の分解斜視図である。図２に示されるように、共培養デバイス１０は、メンブレン１１と、第１ガラス板１５ａと、第２ガラス板１５ｂと、第１シート１６ａと、第２シート１６ｂとが積層された構造を有している。第１シート１６ａ及び第２シート１６ｂは、例えば、樹脂材料により形成されている。この樹脂材料の具体例は、シリコーンゴムである。

【0032】

第１ガラス板１５ａは、第１面１０ａ側に配置されている。第１ガラス板１５ａには、貫通穴１５ａａが形成されている。貫通穴１５ａａは、厚さ方向に第１ガラス板１５ａを貫通している。貫通穴１５ａａは、第１流路１２の入口になる。

【0033】

第２ガラス板１５ｂは、第２面１０ｂ側に配置されている。第２ガラス板１５ｂには、貫通穴１５ｂａ、貫通穴１５ｂｂ及び貫通穴１５ｂｃが形成されている。貫通穴１５ｂａは、第２流路１３の入口になる。貫通穴１５ｂｂは、第１流路１２の出口になる。貫通穴１５ｂｃは、第２流路１３の出口になる。

【0034】

メンブレン１１は、第１シート１６ａと第２シート１６ｂとの間に挟み込まれている。メンブレン１１の第１主面１１ａは第１シート１６ａ側を向いており、メンブレン１１の第２主面１１ｂは第２シート１６ｂ側を向いている。第１シート１６ａ及び第２シート１６ｂは、メンブレン１１が挟み込まれている部分を除き、互いに接触している。

【0035】

第１シート１６ａ及び第２シート１６ｂは、第１ガラス板１５ａと第２ガラス板１５ｂとの間に挟み込まれている。第１シート１６ａは、第１ガラス板１５ａに接触している。第２シート１６ｂは、第２ガラス板１５ｂに接触している。

【0036】

図示されていないが、第１ガラス板１５ａの第１シート１６ａ側の面には第１電極１４ａが形成されており、第２ガラス板１５ｂの第２シート１６ｂ側の面には第２電極１４ｂが形成されている。第１電極１４ａ及び第２電極１４ｂは、例えば、白金により形成されている。第１電極１４ａ及び第２電極１４ｂは、例えば、スパッタリング法により形成される。

【0037】

第１シート１６ａの第１ガラス板１５ａ側の面には、溝１６ａａが形成されている。溝１６ａａは、貫通穴１５ａａと重なる位置にある。第１シート１６ａには、貫通穴１６ａｂ及び貫通穴１６ａｃが形成されている。貫通穴１６ａｂ及び貫通穴１６ａｃは、厚さ方向に第１シート１６ａを貫通している。貫通穴１６ａｂ及び貫通穴１６ａｃは、溝１６ａａと重なる位置にある。

【0038】

第２シート１６ｂの第２ガラス板１５ｂ側の面には、溝１６ｂａが形成されている。溝１６ｂａは、貫通穴１５ｂａ及び貫通穴１５ｂｃと重なる位置にある。

【0039】

第２シート１６ｂには、貫通穴１６ｂｂ及び貫通穴１６ｂｃが形成されている。貫通穴１６ｂｂ及び貫通穴１６ｂｃは、厚さ方向に第２シート１６ｂを貫通している。貫通穴１６ｂｂは、溝１６ｂａと重なる位置にある。貫通穴１６ｂｂは、貫通穴１６ａｂと重なる位置にある。貫通穴１６ａｂ及び貫通穴１６ｂｂは、メンブレン１１により閉塞されている。貫通穴１６ｂｃは、貫通穴１５ｂｂ及び貫通穴１６ａｃと重なる位置にある。

【0040】

貫通穴１５ａａ、溝１６ａａ、貫通穴１６ａｃ、貫通穴１６ｂｃ、貫通穴１５ｂｂ及びメンブレン１１の第１主面１１ａは、第１流路１２を構成している。貫通穴１５ｂａ、溝１６ｂａ、貫通穴１５ｂｃ及びメンブレン１１の第２主面１１ｂは、第２流路１３を構成している。

【0041】

第１ガラス板１５ａと第１シート１６ａとの接合、第１シート１６ａと第２シート１６ｂとの接合及び第２シート１６ｂと第２ガラス板１５ｂとの接合は、例えば、酸素プラズマにより接合面が活性化された状態で当該接合面を加圧することにより行われる。

【0042】

図３は、第１ホルダ１７ａ及び第２ホルダ１７ｂの共培養デバイス１０への取り付け状体を説明するための分解斜視図である。図３に示されるように、共培養デバイス１０は、第１ホルダ１７ａと第２ホルダ１７ｂとにより挟み込まれている。第１ホルダ１７ａと共培養デバイス１０との間には、第１ゴムシート１８ａが挟み込まれている。第２ホルダ１７ｂと共培養デバイス１０との間には、第２ゴムシート１８ｂが挟み込まれている。

【0043】

第１ホルダ１７ａ及び第２ホルダ１７ｂは、例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂）により形成されている。第１ゴムシート１８ａ及び第２ゴムシート１８ｂは、例えば、ブチルゴムにより形成されている。

【0044】

第１ホルダ１７ａには、貫通穴１７ａａが形成されている。貫通穴１７ａａは、厚さ方向に第１ホルダ１７ａを貫通している。貫通穴１７ａａは、第１ホルダ１７ａが共培養デバイス１０に取り付けられた状態で、貫通穴１５ａａと重なっている。第１ゴムシート１８ａには、貫通穴１８ａａが形成されている。貫通穴１８ａａは、第１ホルダ１７ａが共培養デバイス１０に取り付けられた状態で、貫通穴１５ａａと重なっている。すなわち、貫通穴２２ａを通っている第１チューブ４０ａは、貫通穴１７ａａ及び貫通穴１８ａａを通って貫通穴１５ａａ（第１流路１２の入口）に接続される。

【0045】

第２ホルダ１７ｂには、貫通穴１７ｂａ、貫通穴１７ｂｂ及び貫通穴１７ｂｃが形成されている。貫通穴１７ｂａ、貫通穴１７ｂｂ及び貫通穴１７ｂｃは、厚さ方向に第２ホルダ１７ｂを貫通している。第２ゴムシート１８ｂには、貫通穴１８ｂａ、貫通穴１８ｂｂ及び貫通穴１８ｂｃが形成されている。貫通穴１８ｂａ、貫通穴１８ｂｂ及び貫通穴１８ｂｃは、厚さ方向に第２ゴムシート１８ｂを貫通している。

【0046】

貫通穴１７ｂａ、貫通穴１７ｂｂ及び貫通穴１７ｂｃは、第２ホルダ１７ｂが共培養デバイス１０に取り付けられた状態で、それぞれ、貫通穴１５ｂａ、貫通穴１５ｂｂ及び貫通穴１５ｂｃと重なっている。貫通穴１８ｂａ、貫通穴１８ｂｂ及び貫通穴１８ｂｃは、第２ホルダ１７ｂが共培養デバイス１０に取り付けられた状態で、それぞれ、貫通穴１５ｂａ、貫通穴１５ｂｂ及び貫通穴１５ｂｃと重なっている。第２チューブ４０ｂは、貫通穴１７ｂａ及び貫通穴１８ｂａを通って貫通穴１５ｂａ（第２流路１３の入口）に接続される。第３チューブ４０ｃは、貫通穴１７ｂｂ及び貫通穴１８ｂｂを通って貫通穴１５ｂｂ（第１流路１２の出口）に接続される。第４チューブ４０ｄは、貫通穴１７ｂｃ及び貫通穴１８ｂｃを通って貫通穴１５ｂｃ（第２流路１３の出口）に接続される。

【0047】

共培養デバイス１０は、第１ホルダ１７ａ及び第２ホルダ１７ｂに挟み込まれた状態で第１密閉容器２０の蓋２２に取り付けられる。この取り付けは、例えば、ねじ止めにより行われる。

【0048】

（実施形態に係る共培養方法）
以下に、実施形態に係る共培養方法を説明する。

【0049】

図４は、実施形態に係る共培養方法の工程図である。図４に示されるように、実施形態に係る共培養方法は、準備工程Ｓ１と、培地供給工程Ｓ２とを有している。培地供給工程Ｓ２は、準備工程Ｓ１の後に行われる。

【0050】

準備工程Ｓ１では、実施形態に係る共培養装置が、嫌気チャンバ７０内に配置される。培地供給工程Ｓ２では、第１培地容器３０ａに貯留されている第１培地８０ａが第１チューブ４０ａを経由して第１流路１２に供給される。また、培地供給工程Ｓ２では、第２培地容器３０ｂに貯留されている第２培地８０ｂが第２チューブ４０ｂを経由して第２流路１３に供給される。第１培地８０ａの第１流路１２への供給は、第１ポンプ５０ａを駆動することにより行われる。第２培地８０ｂの第２流路１３への供給は、第２ポンプ５０ｂを駆動することにより行われる。これにより、共培養デバイス１０内において、細胞及び菌の共培養が行われる。

【0051】

第１ポンプ５０ａの駆動により、第１流路１２を流れた第１培地８０ａは、第３チューブ４０ｃを経由して第３培地容器３０ｃに供給される。第２ポンプ５０ｂの駆動により、第２流路１３を流れた第２培地８０ｂは、第４チューブ４０ｄを経由して第４培地容器３０ｄに供給される。第３培地容器３０ｃに貯留されている第１培地８０ａ及び第４培地容器３０ｄに貯留されている第２培地８０ｂは、例えば液体クロマトグラフィ質量分析法等を用いた質量分析に供される。

【0052】

（実施形態に係る共培養システムの効果）
以下に、実施形態に係る共培養システムの効果を、比較例と対比しながら説明する。

【0053】

図５は、比較例に係る共培養システムの模式的な断面図である。比較例に係る共培養システムは、図５に示されるように、第１密閉容器２０を有していない。その他の点に関して、比較例に係る共培養システムは、実施形態に係る共培養システムと共通している。

【0054】

比較例に係る共培養システムでは、第１培地容器３０ａ及び第１チューブ４０ａが第１密閉容器２０内に配置されていないため、第１培地容器３０ａに貯留され、かつ第１流路１２に供給される第１培地８０ａは、嫌気チャンバ７０内の嫌気環境に曝されることになる。他方で、実施形態に係る共培養システムでは、第１培地容器３０ａ及び第１チューブ４０ａが第１密閉容器２０内に配置されているため、第１培地容器３０ａに貯留されている第１培地８０ａが、嫌気環境に曝されることなく第１流路１２に供給される。

【0055】

また、実施形態に係る共培養システムでは、第２培地容器３０ｂ及び第２チューブ４０ｂが嫌気チャンバ７０内に配置されているため、第２培地容器３０ｂに貯留されている第２培地８０ｂは、嫌気環境下で流れて第２流路１３に供給される。このように、実施形態に係る共培養システムによると、好気環境で流れている培地（第１培地８０ａ）及び嫌気環境で流れている培地（第２培地８０ｂ）の双方を経時的に評価することが可能である。

【0056】

実施形態に係る共培養システムでは、第１流路１２の出口（貫通穴１５ｂｂ）、第２流路１３の入口（貫通穴１５ｂａ）及び第２流路１３の出口（貫通穴１５ｂｃ）が第２面１０ｂに形成されている一方で、第１流路１２の入口（貫通穴１５ａａ）が第１密閉容器２０側を向いている第１面１０ａに形成されているため、第１培地容器３０ａが第１密閉容器２０内に配置されている状態で第１流路１２の入口と第１培地容器３０ａとを第１チューブ４０ａにより容易に接続することができる。

【0057】

（第１変形例に係る共培養システム）
以下に、第１変形例に係る共培養システムを説明する。ここでは、実施形態に係る共培養システムと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0058】

図６は、第１変形例に係る共培養システムの模式的な断面図である。第１変形例に係る培養システムは、図６に示されるように、第２密閉容器９０を有している。第２密閉容器９０の内部空間は、密閉されている。第２密閉容器９０内には、共培養デバイス１０、第２ポンプ５０ｂ及び第２培地容器３０ｂが配置されている。その他の点に関し、第１変形例に係る共培養システムは、実施形態に係る共培養システムと共通している。なお、第２ポンプ５０ｂ及び第２培地容器３０ｂは、第２密閉容器９０外に配置されていてもよい。

【0059】

評価が長期間（例えば、数日間）にわたる場合、第１培地容器３０ａに貯留されている第１培地８０ａを交換するために、第１密閉容器２０を嫌気チャンバ７０外に持ち出す必要があることがある。この際、共培養デバイス１０内の嫌気環境が維持できない。

【0060】

第１変形例に係る共培養システムでは、第２密閉容器９０内に共培養デバイス１０、第２ポンプ５０ｂ及び第２培地容器３０ｂが配置されているため、第１培地容器３０ａに貯留されている第１培地８０ａを交換するために、第１密閉容器２０を嫌気チャンバ７０外に持ち出す際に嫌気チャンバ７０内の酸素濃度が一時的に上昇したとしても、共培養デバイス１０、第２ポンプ５０ｂ及び第２培地容器３０ｂを嫌気環境に保持し続けることが可能になる。

【0061】

（第２変形例に係る共培養システム）
以下に、第２変形例に係る共培養システムを説明する。ここでは、実施形態に係る共培養システムと異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さないものとする。

【0062】

図７は、第２変形例に係る共培養システムの模式的な断面図である。第２変形例に係る共培養システムでは、図７に示されるように、共培養デバイス１０が、実施形態に係る共培養システムにおける共培養デバイス１０の積層構造と異なり、培養槽１９ａと、アダプタ１９ｂと、流路プレート１９ｃとを有している。

【0063】

培養槽１９ａは、例えば、セルカルチャーインサートである。培養槽１９ａは、筒状部１９ａａと、メンブレン１１とを有している。筒状部１９ａａは、例えば樹脂材料により形成されている。メンブレン１１は、筒状部１９ａａの下端側を閉塞している。第１主面１１ａ及び第２主面１１ｂは、それぞれ、培養槽１９ａ（筒状部１９ａａ）の外部側及び内部側を向いている。

【0064】

蓋２２には、蓋２２を厚さ方向に沿って貫通して第１密閉容器２０の内部に連通している貫通穴２２ｂが形成されている。培養槽１９ａの下端側は、第１密閉容器２０内に位置するように、貫通穴２２ｂに挿入されている。培養槽１９ａと貫通穴２２ｂの間は、ガス封止部１９ｄで封止されている。これにより、第１密閉容器２０内の気密性が維持されている。ガス封止部１９ｄは、例えば、Оリングである。

【0065】

アダプタ１９ｂは、メンブレン１１（第２主面１１ｂ）から離間するように、上端側から筒状部１９ａａ内に挿入されている。アダプタ１９ｂの底面、筒状部１９ａａの内壁面及び第２主面１１ｂにより画成される空間は、第２流路１３を構成している。アダプタ１９ｂは、例えば、ゴムにより形成されている。

【0066】

アダプタ１９ｂには、貫通穴１９ｂａ及び貫通穴１９ｂｂが形成されている。貫通穴１０ｂａ及び貫通穴１９ｂｂは、アダプタ１９ｂの上面からアダプタ１９ｂの底面に向かう方向に沿って、アダプタ１９ｂを貫通している。貫通穴１９ｂａ及び貫通穴１９ｂｂは、第２流路１３に連通している。貫通穴１９ｂａ及び貫通穴１９ｂｂには、それぞれ、第２チューブ４０ｂ及び第４チューブ４０ｄが挿入されている。これにより、第２チューブ４０ｂ及び第４チューブ４０ｄが、第２流路１３に接続されている。

【0067】

流路プレート１９ｃは、板状の部材である。流路プレート１９ｃは、第１密閉容器２０内に配置されている。流路プレート１９ｃには、溝１９ｃａと、貫通穴１９ｃｂと、貫通穴１９ｃｃとが形成されている。溝１９ｃａは、流路プレート１９ｃの一方の主面に形成されている。流路プレート１９ｃの一方の主面は、培養槽１９ａ側を向いている。貫通穴１９ｃｂ及び貫通穴１９ｃｃは、流路プレート１９ｃを厚さ方向に沿って貫通して溝１９ｃａに連通するように、流路プレート１９ｃの他方の主面に形成されている。

【0068】

培養槽１９ａは、第１主面１１ａが溝１９ｃａと対向するように、流路プレート１９ｃ上に配置されている。培養槽１９ａと溝１９ｃａとの間は、液体封止部１９ｅにより液密に封止されている。液体封止部１９ｅは、例えば、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）により形成されているシール又はＯリングである。溝１９ｃａ、貫通穴１９ｃｂ、貫通穴１９ｃｃ、液体封止部１９ｅ及び第１主面１１ａは、第１流路１２を構成している。貫通穴１９ｃｂ及び貫通穴１９ｃｃには、それぞれ、第１チューブ４０ａ及び第３チューブ４０ｃが接続されている。その他の点に関し、第２変形例に係る共培養システムの構成は、実施形態に係る共培養システムの構成と共通している。

【0069】

第２変形例に係る共培養システムでは、第１培地容器３０ａ及び第１チューブ４０ａが第１密閉容器２０内に配置されているため、第１培地容器３０ａに貯留されている第１培地８０ａが、嫌気環境に曝されることなく第１流路１２に供給される。また、第２変形例に係る共培養システムでは、第２培地容器３０ｂ及び第２チューブ４０ｂが嫌気チャンバ７０内に配置されているため、第２培地容器３０ｂに貯留されている第２培地８０ｂは、嫌気環境下で流れて第２流路１３に供給される。このように、第２変形例に係る共培養システムによっても、好気環境で流れている培地（第１培地８０ａ）及び嫌気環境で流れている培地（第２培地８０ｂ）の双方を経時的に評価することが可能である。

【0070】

以上のように本発明の実施形態について説明を行ったが、上述の実施形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は、上記の実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むことが意図される。

【符号の説明】

【0071】

１０ 共培養デバイス、１０ａ 第１面、１０ｂ 第２面、１１ メンブレン、１１ａ 第１主面、１１ｂ 第２主面、１２ 第１流路、１３ 第２流路、１４ａ 第１電極、１４ｂ 第２電極、１５ａ 第１ガラス板、１５ａａ 貫通穴、１５ｂ 第２ガラス板、１５ｂａ，１５ｂｂ，１５ｂｃ 貫通穴、１６ａ 第１シート、１６ａａ 溝、１６ａｂ 貫通穴、１６ｂ 第２シート、１６ｂａ 溝、１６ｂｂ，１６ｂｃ 貫通穴、１７ａ 第１ホルダ、１７ａａ 貫通穴、１７ｂ 第２ホルダ、１７ｂａ，１７ｂｂ，１７ｂｃ 貫通穴、１８ａ 第１ゴムシート、１８ａａ 貫通穴、１８ｂ 第２ゴムシート、１８ｂａ，１８ｂｂ，１８ｂｃ 貫通穴、１９ａ 培養槽、１９ａａ 筒状部、１９ｂ アダプタ、１９ｂａ 貫通穴、１９ｂｂ 貫通穴、１９ｃ 流路プレート、１９ｃａ 溝、１９ｃｂ 貫通穴、１９ｃｃ 貫通穴、１９ｄ ガス封止部、１９ｅ 液体封止部、２０ 第１密閉容器、２１ 本体部、２２ 蓋、２２ａ 貫通穴、２２ｂ 貫通穴、３０ａ 第１培地容器、３０ｂ 第２培地容器、３０ｃ 第３培地容器、３０ｄ 第４培地容器、４０ａ 第１チューブ、４０ｂ 第２チューブ、４０ｃ 第３チューブ、４０ｄ 第４チューブ、５０ａ 第１ポンプ、５０ｂ 第２ポンプ、６０ 経上皮電気抵抗測定装置、７０ 嫌気チャンバ、８０ａ 第１培地、８０ｂ 第２培地、９０ 第２密閉容器、Ｓ１ 準備工程、Ｓ２ 培地供給工程。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】