特許 7582609 共培養装置及び共培養方法

(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】2024-11-05

(45)【発行日】2024-11-13

(54)【発明の名称】共培養装置及び共培養方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 3/00 20060101AFI20241106BHJP

   C12N 5/071 20100101ALI20241106BHJP

   C12Q 1/00 20060101ALN20241106BHJP

   C12Q 1/06 20060101ALN20241106BHJP

【ＦＩ】

C12M3/00 A

C12N5/071

C12Q1/00 C

C12Q1/06

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019209694

(22)【出願日】2019-11-20

(65)【公開番号】P2021078446

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-10-25

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京科学大学

(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】後藤 洋臣

(72)【発明者】

【氏名】叶井 正樹

(72)【発明者】

【氏名】田川 陽一

【審査官】手島 理

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／０７９７９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１７－５１４５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第３７８８９８８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特表２００３－５２１８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１９７９０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１３－５１８２８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１２Ｍ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

細胞を培養するための第１主面及び前記第１主面と反対側の第２主面を含む第１メンブレンと、前記第１主面により一部が画成され、第１培地が流れる第１流路と、前記第２主面により一部が画成され、前記第１培地よりも溶存酸素濃度が高い第２培地が流れる第２流路とを有する第１本体部と、
前記第１流路に供給される前記第１培地の溶存酸素濃度を調整するための酸素濃度調整部とを備え、
前記酸素濃度調整部は、細胞を培養するための第３主面及び前記第３主面と反対側の第４主面とを含む第２メンブレンと、前記第３主面により一部が画成され、前記第１流路に供給される前記第１培地が流れる第３流路と、前記第４主面により一部が画成され、前記第３流路を流れる前記第１培地よりも溶存酸素濃度が高い第３培地が流れる第４流路とを有する第２本体部である、共培養装置。

【請求項2】

第１接続口と、第２接続口と、セプタムが接続可能な第３接続口とを有する三方コネクタをさらに備え、
前記第３流路を流れた前記第１培地は、前記第１接続口から前記三方コネクタへと流入するとともに、前記第２接続口から流出して前記第１流路に供給される、請求項１に記載の共培養装置。

【請求項3】

前記第１本体部及び前記第２本体部が浸漬される液体が貯留されている容器をさらに備える、請求項１に記載の共培養装置。

【請求項4】

前記液体を保温するヒータをさらに備える、請求項３に記載の共培養装置。

【請求項5】

前記液体中の酸素を脱気する脱気装置をさらに備える、請求項３又は請求項４に記載の共培養装置。

【請求項6】

前記第１本体部は、前記第１流路と前記第２流路との間の電位差を測定可能な電極をさらに有する、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】

第１培地の溶存酸素濃度を調整する工程と、
細胞が培養された第１メンブレンの第１主面により一部が画成された第１流路に溶存酸素濃度が調整された前記第１培地を流す工程と、
前記第１主面とは反対側にある前記第１メンブレンの第２主面により一部が画成された
第２流路に前記第１培地よりも溶存酸素濃度が高い第２培地を流すとともに、前記第２培地から前記第１メンブレンを介して前記第１流路側へと酸素を供給する工程とを備え、
前記第１培地の溶存酸素濃度を調整する工程は、
細胞が培養された第２メンブレンの第３主面により一部が画成された第３流路に前記第１培地を流す工程と、
前記第３主面とは反対側にある前記第２メンブレンの第４主面により一部が画成された第４流路に前記第１培地よりも溶存酸素濃度が高い第３培地を流すとともに、前記第３培地から前記第２メンブレンを介して前記第３流路側へと酸素を供給する工程とを有する、共培養方法。

【請求項8】

前記第３流路を流れた後であって、前記第１流路を流れる前の前記第１培地に菌を加える工程をさらに含む、請求項７に記載の共培養方法。

【請求項9】

前記第３流路を流れた後であって、前記第１流路を流れる前の前記第１培地の一部を採取する工程をさらに備える、請求項７に記載の共培養方法。

【請求項10】

前記第１流路を流れた前記第１培地及び前記第２流路を流れた前記第２培地のうちの少なくとも一方を質量分析する工程をさらに備える、請求項７～請求項９のいずれか１項に記載の共培養方法。

【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】

【文献】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】

ところで、薬物動態、薬物代謝等を調べる上で、例えば小腸内であっても大腸に近い側と大腸から遠い側とで酸素濃度が異なる。特許文献１を含む従来の技術では、１つのシステムで酸素濃度が異なる環境を模擬することが想定されていない。

【0005】

本発明は、酸素濃度が異なる環境を模擬することが可能な共培養装置及び共培養方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の共培養装置は、細胞を培養するための第１主面及び第１主面と反対側の第２主面を含む第１メンブレンと、第１主面により一部が画成され、第１培地が流れる第１流路と、第２主面により一部が画成され、第１培地よりも溶存酸素濃度が高い第２培地が流れる第２流路とを有する第１本体部と、第１流路に供給される第１培地の溶存酸素濃度を調整するための酸素濃度調整部とを備えている。

【0007】

本発明の共培養方法は、第１培地の溶存酸素濃度を調整する工程と、細胞が培養された第１メンブレンの第１主面により一部が画成された第１流路に溶存酸素濃度が調整された第１培地を流す工程と、第１主面とは反対側にある第１メンブレンの第２主面により一部が画成された第２流路に第１培地よりも溶存酸素濃度が高い第２培地を流すとともに、第２培地から第１メンブレンを介して第１流路側へと酸素を供給する工程とを備えている。

【発明の効果】

【0008】

本発明の共培養装置及び共培養方法によると、酸素濃度が異なる環境を模擬することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】共培養装置１００の模式的な断面図である。

【図2】第１本体部１０の分解斜視図である。

【図3】第１実施形態に係る共培養方法の工程図である。

【図4】共培養装置２００の模式的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

実施形態の詳細を、図面を参酌しながら説明する。以下の図面においては、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ものとする。

【0011】

（第１実施形態）
以下に、第１実施形態に係る共培養装置（以下「共培養装置１００」とする）の構成を説明する。

【0012】

図１は、共培養装置１００の模式的な断面図である。図１に示されるように、共培養装置１００は、第１本体部１０と、酸素濃度調整部２０とを有している。

【0013】

第１本体部１０は、その内部に、第１流路１１と、第２流路１２と、第１メンブレン１３とを有している。第１流路１１には、第１培地が流れる。第２流路１２には、第２培地が流れる。

【0014】

第１メンブレン１３は、第１主面１３ａと、第２主面１３ｂとを有している。第１主面１３ａには、細胞が培養される。この細胞は、例えば第１主面１３ａ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。この細胞の具体例は、Ｃａｃｏ－２細胞である。第１メンブレン１３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。第１メンブレン１３は、例えばコラーゲンビトリゲル膜であってもよい。第１メンブレン１３は、第１主面１３ａにおいて細胞培養が可能であり、かつ酸素を透過させるものであれば、特に限定されない。第２主面１３ｂは、第１主面１３ａの反対側にある。

【0015】

第１流路１１は、一部が第１主面１３ａにより画成されている。第２流路１２は、一部が第２主面１３ｂにより画成されている。

【0016】

第１培地は、菌を含んでいてもよい。第１培地に含まれる菌は、例えば大腸菌等の腸内菌である。但し、第１培地に含まれる菌は、これに限られるものではない。第１培地は、菌に代えて菌以外の成分を含んでいてもよく、菌とともに菌以外の成分を含んでいてもよい。第２培地の溶存酸素濃度は、第１培地の溶存酸素濃度よりも高い。

【0017】

図２は、第１本体部１０の分解斜視図である。図２に示されるように、第１本体部１０は、例えば、第１シート１４ａ及び第２シート１４ｂと、第１ガラス板１５ａ及び第２ガラス板１５ｂと、第１メンブレン１３とにより構成されている。

【0018】

第１シート１４ａ及び第２シート１４ｂは、互いに貼り合わされている。第１シート１４ａには、溝１４ａａと孔１４ａｂとが形成されている。溝１４ａａは、第１シート１４ａの第２シート１４ｂに貼り合わされている面とは反対側の面に形成されている。孔１４ａｂは、第１シート１４ａを厚さ方向に貫通している。溝１４ａａは、孔１４ａｂに接続されている。

【0019】

第２シート１４ｂには、溝１４ｂａと孔１４ｂｂとが形成されている。溝１４ｂａは、第２シート１４ｂの第１シート１４ａに貼り合わされている面とは反対側の面に形成されている。孔１４ｂｂは、第２シート１４ｂを厚さ方向に貫通している。孔１４ｂｂは、孔１４ａｂと重なる位置に形成されている。溝１４ｂａは、孔１４ｂｂに接続されている。第１メンブレン１３は、第１シート１４ａと第２シート１４ｂとに挟み込まれている。

【0020】

互いに貼り合わされた第１シート１４ａ及び第２シート１４ｂは、第１ガラス板１５ａと第２ガラス板１５ｂとにより挟み込まれている。第１ガラス板１５ａは、第１シート１４ａの第２シート１４ｂに貼り合わされている面とは反対側の面に貼り合わされている。第２ガラス板１５ｂは、第２シート１４ｂの第１シート１４ａに貼り合わされている面とは反対側の面に貼り合わされている。

【0021】

第１シート１４ａと第２シート１４ｂとの貼り合わせ、第１シート１４ａと第１ガラス板１５ａとの貼り合わせ及び第２シート１４ｂと第２ガラス板１５ｂとの貼り合わせは、例えば、表面を酸素プラズマで活性させた状態で圧着することにより行われる。

【0022】

第１メンブレン１３、溝１４ａａ、孔１４ａｂ及び第１ガラス板１５ａで画された空間が第１流路１１になっており、第１メンブレン１３、溝１４ｂａ、孔１４ｂｂ及び第２ガラス板１５ｂで画された空間が第２流路１２になっている。

【0023】

第１ガラス板１５ａには、第１ガラス板１５ａを厚さ方向に貫通して第１流路１１に連通している孔１５ａａ及び孔１５ａｂが形成されている。孔１５ａａは、第１流路１１の入口になっている。孔１５ａｂは、第１流路１１の出口になっている。第２ガラス板１５ｂには、第２ガラス板１５ｂを厚さ方向に貫通して第２流路１２に連通している孔１５ｂａ及び孔１５ｂｂが形成されている。孔１５ｂａは、第２流路１２の入口になっている。孔１５ｂｂは、第２流路１２の出口になっている。

【0024】

第１シート１４ａ及び第２シート１４ｂは、ガス透過性の低い材料により形成されている。第１シート１４ａ及び第２シート１４ｂは、例えば、シリコーンゴムにより形成されている。第１ガラス板１５ａ及び第２ガラス板１５ｂのガス透過性も低いため、第１本体部１０の外部から第１流路１１内および第２流路１２内に、酸素が侵入しがたい。

【0025】

図１に示されるように、第１本体部１０は、電極１６ａ及び電極１６ｂをさらに有していてもよい。電極１６ａは第１ガラス板１５ａに形成されており、電極１６ｂは第２ガラス板１５ｂに形成されている。電極１６ａ及び電極１６ｂは、例えば、白金（Ｐｔ）により形成されている。電極１６ａ及び電極１６ｂの形成は、例えば、スパッタリングにより行うことができる。

【0026】

電極１６ａ及び電極１６ｂに電圧を印加することにより、第１流路１１と第２流路１２との間の電気抵抗値を測定することができる。第１主面１３ａにおいて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、この電気抵抗値が大きくなり、タイトジャンクションが形成されていない場合、この電気抵抗値が小さくなる。そのため、この電気抵抗値を測定することにより、第１主面１３ａにおいて培養される細胞がタイトジャンクションを形成しているか否か（細胞にダメージが生じているか否か）を判定することができる。なお、この電気抵抗値の測定は、例えば、四端子法により行われる。

【0027】

酸素濃度調整部２０は、例えば、第２本体部３０である。第２本体部３０は、第１本体部１０と同様の構成になっている。すなわち、第２本体部３０は、第３流路３１と、第４流路３２と、第２メンブレン３３とを有している。

【0028】

第３流路３１には、第１培地が流れる。第４流路３２には、第３培地が流れる。第３培地の溶存酸素濃度は、第１培地の溶存酸素濃度よりも高い。第３培地は、例えば、第２培地と同一の培地である。

【0029】

第２メンブレン３３は、第３主面３３ａと、第４主面３３ｂとを有している。第３主面３３ａには、細胞が培養される。第３主面３３ａにおいて培養される細胞は、第１主面１３ａにおいて培養される細胞と同一であってもよく、第１主面１３ａにおいて培養される細胞と異なっていてもよい。第２メンブレン３３は、第３主面３３ａにおいて細胞培養が可能であり、かつ酸素を透過させるものであればよい。第２メンブレン３３は、第１メンブレン１３と同一の膜であってもよく、第１メンブレン１３と異なる膜であってもよい。

【0030】

第３流路３１は、一部が第３主面３３ａにより画成されている。第４流路３２は、一部が第４主面３３ｂにより画成されている。

【0031】

第２本体部３０は、第３流路３１と第４流路３２との間の電気抵抗値を測定するための電極３６ａ及び電極３６ｂをさらに有していてもよい。

【0032】

共培養装置１００は、三方コネクタ４０と、チューブ４１ａ～チューブ４１ｈと、ポンプ４２と、ポンプ４３ａ及び４３ｂと、酸素センサ４４ａ及び酸素センサ４４ｂとをさらに有している。

【0033】

三方コネクタ４０は、第１接続口４０ａと、第２接続口４０ｂと、第３接続口４０ｃとを有している。図示されていないが、第３接続口４０ｃには、セプタムが接続される。チューブ４１ａ～チューブ４１ｈは、ガス透過性の低い材料により形成されている。チューブ４１ａ～チューブ４１ｈは、例えば、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂により形成されている。ポンプ４２、ポンプ４３ａ及びポンプ４３ｂは、例えば、シリンジポンプである。

【0034】

チューブ４１ａは、第３流路３１の入口に接続されている。チューブ４１ｂは、第３流路３１の出口と第１接続口４０ａとを接続している。チューブ４１ｃは、第２接続口４０ｂと第１流路１１の入口とを接続している。チューブ４１ｄは、第１流路１１の出口に接続されている。

【0035】

チューブ４１ｅは、第４流路３２の入口に接続されている。チューブ４１ｆは、第４流路３２の出口に接続されている。チューブ４１ｇは、第２流路１２の入口に接続されている。チューブ４１ｈは、第２流路１２の出口に接続されている。酸素センサ４４ａ及び酸素センサ４４ｂは、それぞれチューブ４１ｂ及びチューブ４１ｄに取り付けられている。これにより、第３流路３１及び第１流路１１を流れた第１培地の溶存酸素濃度がモニタリングされる。

【0036】

ポンプ４２を駆動させることにより、第１培地は、チューブ４１ａを通って第３流路３１に供給される。第１培地が第３流路３１を流れている間に、第１培地に含まれている酸素が第１培地中の菌及び第３主面３３ａにおいて培養されている細胞により消費される。そのため、第１培地の溶存酸素濃度は、第３流路３１を通過することにより低下する。

【0037】

第３流路３１を流れた第１培地は、チューブ４１ｂを介して第１接続口４０ａから三方コネクタ４０に流入するとともに、第２接続口４０ｂから流出する。第２接続口４０ｂから流出した第１培地は、チューブ４１ｃを介して第１流路１１に供給される。そのため、第２本体部３０（酸素濃度調整部２０）により、第１流路１１に供給される第１培地の溶存酸素濃度が調整される。第３流路３１を流れた第１培地の一部は、セプタムにより採取されてもよい。第３流路３１を流れた第１培地は、第１流路１１に供給される前に、セプタムから菌が加えられてもよい。

【0038】

ポンプ４３ａを駆動させることにより、第２培地は、チューブ４１ｅを通って第４流路３２に供給される。ポンプ４３ｂを駆動させることにより、チューブ４１ｇを通って第２流路１２に供給される。

【0039】

第２培地が第２流路１２を通っている間に、第２培地中の酸素が第１メンブレン１３を介して第１主面１３ａにおいて培養されている細胞に供給される。第３培地が第４流路３２を通っている間に、第３培地中の酸素が第２メンブレン３３を介して第３主面３３ａにおいて培養されている細胞に供給される。そのため、第１主面１３ａにおいて培養される細胞は、第１培地の溶存酸素濃度に関わらず維持され、第３主面３３ａにおいて培養されている細胞は、第３培地の溶存酸素濃度に関わらず維持される。

【0040】

共培養装置１００は、容器５０と、ヒータ５１と、脱気装置５２とをさらに有していてもよい。容器５０には液体が貯留されている。この液体は、例えば、フロリナート（登録商標）である。この液体には、第１本体部１０及び第２本体部３０が浸漬されている。

【0041】

ヒータ５１は、容器５０中に貯留されている液体を加熱することにより、容器５０に貯留されている液体の温度を保つ。脱気装置５２は、容器５０に貯留されている液体に含まれる酸素を脱気する。

【0042】

脱気装置５２は、例えば、チャンバと、チャンバの内部に配置されているチューブと、第１ポンプ及び第２ポンプとを有している。容器５０に貯留されている液体は、第１ポンプを駆動することにより、脱気装置５２との間で循環する。容器５０に貯留されている液体が循環している際、チューブを通る。チャンバの内部は、第２ポンプを駆動することにより、真空状態になっている。チューブは、ガス透過性の材料により形成されている。これにより、容器５０に貯留されている液体は、チューブを通る際に脱気される。

【0043】

上記の例においては、第１本体部１０の数が１である場合について説明を行ったが、第１本体部１０の数は、２以上であってもよい。第１本体部１０の数が２以上である場合、第２本体部３０に接続されている第１本体部１０以外の第１本体部１０は、直列に接続される。ある第１本体部１０の上流側に接続されている別の第１本体部１０は、当該別の第１本体部１０の下流側に接続されている第１本体部１０にとっての酸素濃度調整部２０として機能する。

【0044】

以下に、第１実施形態に係る共培養方法を説明する。

【0045】

図３は、第１実施形態に係る共培養方法の工程図である。図３に示されるように、第１実施形態に係る共培養方法は、酸素濃度調整工程Ｓ１と、培地処理工程Ｓ２とを有している。第１実施形態に係る共培養方法は、培地採取工程Ｓ３ａと、培地分析工程Ｓ４とをさらに有していてもよい。第１実施形態に係る共培養方法は、培地採取工程Ｓ３ａに代えて菌添加工程Ｓ３ｂを有していてもよい。

【0046】

酸素濃度調整工程Ｓ１においては、第１流路１１に供給される第１培地の溶存酸素濃度の調整が行われる。より具体的には、酸素濃度調整工程Ｓ１は、第３流路３１に第１培地を流すとともに、第４流路３２に第３培地を流すことにより行われる。第１培地が第３流路３１を流れる際に第１培地中の菌及び第３主面３３ａにおいて培養されている細胞が酸素を消費するため、第３流路３１を流れた第１培地（すなわち、第１流路１１に供給される第１培地）の溶存酸素濃度が調整される。酸素濃度調整工程Ｓ１においては、第３培地が第４流路３２を流れる際に、第３培地中の酸素が第２メンブレン３３を介して第３流路３１側に供給されている。第４流路３２を流れた第３培地は、培地分析工程Ｓ４に供される。

【0047】

培地処理工程Ｓ２においては、第１流路１１に供給された第１培地及び第２流路１２に供給された第２培地の処理が行われる。より具体的には、培地処理工程Ｓ２は、第１流路１１に第１培地を流すとともに、第２流路に第２培地を流すことにより行われる。培地処理工程Ｓ２においては、第２培地が第２流路１２を流れる際に、第２培地中の酸素が第１メンブレン１３を介して第１流路１１側に供給されている。第１流路１１を流れた第１培地は、培地分析工程Ｓ４に供される。

【0048】

培地採取工程Ｓ３ａにおいては、第３流路３１を流れた第１培地の一部が、第１流路１１に供給される前に、採取される。この採取は、三方コネクタ４０の第３接続口４０ｃに接続されているセプタムにより行われる。培地採取工程Ｓ３ａにおいて採取された第１培地の一部は、培地分析工程Ｓ４に供される。

【0049】

菌添加工程Ｓ３ｂにおいては、第３流路３１を流れた第１培地に対して、第１流路１１に供給される前に、菌が加えられる。菌添加工程Ｓ３ｂにおいて添加される菌は、第３流路３１を流れる第１培地に含まれる菌と同一であってもよく、第３流路３１を流れる第１培地に含まれる菌と異なっていてもよい。

【0050】

培地分析工程Ｓ４においては、第１流路１１を流れた第１培地、第２流路１２を流れた第２培地及び第４流路３２を流れた第３培地に対する質量分析が行われる。この質量分析は、例えば、液体クロマトグラフィー質量分析法により行われる。この質量分析に先立って、第１流路１１を流れた第１培地、第２流路１２を流れた第２培地及び第４流路３２を流れた第３培地に対して、所望の前処理が行われてもよい。

【0051】

なお、培地分析工程Ｓ４は、第１流路１１を流れた第１培地、第２流路１２を流れた第２培地及び第４流路３２を流れた第３培地のうちの少なくともいずれかに対して行われればよい。培地分析工程Ｓ４は、培地採取工程Ｓ３ａにおいて採取された第１培地に対して行われてもよい。

【0052】

以下に、共培養装置１００及び第１実施形態に係る共培養方法の効果を説明する。

【0053】

共培養装置１００においては、酸素濃度調整部２０（第２本体部３０）により、第１流路１１に供給される第１培地の溶存酸素濃度を調整することができる。そのため、共培養装置１００によると、小腸から大腸に向かう状況のように酸素濃度が異なる環境を模擬することができる。

【0054】

共培養装置１００において第１本体部１０及び第２本体部３０が容器５０に貯留されている液体中に浸漬されている場合、酸素が共培養装置１００の内部を流れる培地に混入することを抑制できる。共培養装置１００が脱気装置５２を有している場合、酸素が共培養装置１００の内部を流れる培地に混入することを、さらに抑制できる。共培養装置１００がヒータ５１を有している場合、共培養装置１００の外部の温度が共培養装置１００における培地処理に影響することを抑制することができる。

【0055】

共培養装置１００が三方コネクタ４０を有している場合、第３流路３１を流れた第１培地に菌を加えることが可能であるため、酸素濃度のみならず、菌の種類及び／又は菌の存在量が異なる環境を模擬することが可能である。また、共培養装置１００が三方コネクタ４０を有している場合、第３流路３１を流れた第１培地の一部を第１流路１１に供給される前に採取することができるため、変化していく環境の途中過程をモニタリングすることが可能となる。

【0056】

第１主面１３ａにおいて培養されている細胞の状態（タイトジャンクションが損なわれているか否か等）は、第１流路１１と第２流路１２との間の電気抵抗値の変化に顕れるため、第１本体部１０が電極１６ａ及び電極１６ｂを有している場合、第１主面１３ａにおいて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。

【0057】

第１実施形態に係る共培養方法によると、第１流路１１に供給される第１培地の溶存酸素濃度が調整されるため、酸素濃度が異なる環境を模擬することができる。

【0058】

第１実施形態に係る共培養方法において第３流路３１を流れた第１培地の一部が第１流路１１に供給される前に採取される場合、変化していく環境の途中過程をモニタリングすることが可能となる。第１実施形態に係る処理方法において第３流路３１を流れた第１培地に対して第１流路１１に供給される前に菌が添加される場合、酸素濃度のみならず、菌の種類及び／又は菌の存在量が異なる環境を模擬することが可能である。

【0059】

第１実施形態に係る共培養方法において、第１流路１１を流れた第１培地、第２流路を流れた第２培地、第３流路を流れた第１培地及び第４流路を流れた第３培地の質量分析を行う場合、例えば、第１培地に含まれる菌の活動状況、第１培地に含まれる菌からの代謝物の細胞への吸収等を分析することができる。

【0060】

（第２実施形態）
以下に、第２実施形態に係る共培養装置（以下「共培養装置２００」とする）の構成を説明する。ここでは、共培養装置１００の構成と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0061】

図４は、共培養装置２００の模式的な断面図である。図４に示されるように、共培養装置２００は、第１本体部１０と、酸素濃度調整部２０とを有している。共培養装置２００において、第１流路１１に供給される第１培地の溶存酸素濃度は、酸素濃度調整部２０により調整される。これらの点に関し、共培養装置２００の構成は、共培養装置１００の構成と共通している。

【0062】

しかし、共培養装置２００は、酸素濃度調整部２０の構成に関し、共培養装置１００の構成と異なっている。共培養装置２００において、酸素濃度調整部２０は、ガス交換器６０及び脱気装置７０である。共培養装置２００において、酸素濃度調整部２０は、ガス交換器６０のみ又は脱気装置７０のみで構成されていてもよい。

【0063】

ガス交換器６０は、例えば、チューブ６１と、チャンバ６２とを有している。チューブ６１の出口は、第１流路１１に接続されているチューブ４１ｉに接続されている。チューブ６１は、ガス透過性の高い材料により形成されている。チューブ６１は、チャンバ６２の内部に配置されている。チューブ６１の入口は、チューブ４１ｊに接続されている。ポンプ４２を駆動させることにより、チューブ４１ｊを通って第１培地がチューブ６１に流れる。

【0064】

チャンバ６２は、ガス入口６２ａと、ガス出口６２ｂとを有している。ガス入口６２ａ及びガス出口６２ｂは、チャンバ６２の内部と連通している。ガス入口６２ａからは、チャンバ６２の内部に雰囲気ガスが供給される。この雰囲気ガスは、酸素を含まないガスである。例えば、５体積パーセントの二酸化炭素と残部を構成している窒素とからなるガスである。

【0065】

ガス入口６２ａからチャンバ６２の内部に供給された雰囲気ガスは、チューブ６１を流れる第１培地との間で、ガス交換を行う。これにより、チューブ６１を流れる第１培地の溶存酸素濃度は低下する。その結果、第１流路１１には、溶存酸素濃度の調整された第１培地が供給されることになる。チューブ６１を流れる第１培地との間でガス交換を行った雰囲気ガスは、ガス出口６２ｂを通ってチャンバ６２の内部から排出される。

【0066】

脱気装置７０は、例えば、チューブ７１と、チャンバ７２と、ポンプ７３とを有している。チューブ７１は、ガス透過性の高い材料により形成されている。チューブ７１の出口は、チューブ４１ｊに接続されている。チューブ７１の入口は、チューブ４１ｋに接続されている。ポンプ４２を駆動させることにより、チューブ４１ｋを通って第１培地がチューブ７１に供給される。チューブ７１は、チャンバ７２の内部に配置されている。

【0067】

チャンバ７２の内部は、ポンプ７３を駆動させることにより、真空状態とされる。そのため、チューブ７１を流れる第１培地中の酸素は、チューブ７１を通ってチャンバ７２中へと放出され、チューブ７１を流れる第１培地は、脱気される。この脱気によっても、第１流路１１に供給される第１培地の溶存酸素濃度が調整される。

【0068】

なお、チューブ４１ｉ、チューブ４１ｊ及びチューブ４１ｋは、ガス透過性の低い材料（例えば、ＰＥＥＫ樹脂）により形成されている。

【0069】

上記の例においては、第１本体部１０の数が１である場合について説明を行ったが、第１本体部１０の数は、２以上であってもよい。第１本体部１０の数が２以上である場合、第２本体部３０に接続されている第１本体部１０以外の第１本体部１０は、直列に接続される。ある第１本体部１０の上流側に接続されている別の第１本体部１０は、当該別の第１本体部１０の下流側に接続されている第１本体部１０にとっての酸素濃度調整部２０として機能する。

【0070】

以下に、第２実施形態に係る共培養方法を説明する。ここでは、第１実施形態に係る共培養方法と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0071】

第２実施形態に係る共培養方法は、第１実施形態に係る共培養方法と同様に、酸素濃度調整工程Ｓ１と、培地処理工程Ｓ２と、培地分析工程Ｓ４とを有している。しかし、第２実施形態に係る共培養方法は、酸素濃度調整工程Ｓ１が第１流路１１に供給される第１培地に対するガス交換により行われる点に関し、第１実施形態に係る酸素濃度調整工程Ｓ１と異なっている。第２実施形態に係る共培養方法における酸素濃度調整工程Ｓ１は、第１流路１１に供給される第１培地に対する脱気により行われてもよい。

【0072】

以下に、共培養装置２００及び第２実施形態に係る共培養方法の効果を説明する。ここでは、共培養装置１００及び第１実施形態に係る共培養方法の効果と異なる点を主に説明し、重複する説明は繰り返さない。

【0073】

共培養装置２００においては、酸素濃度調整部２０としてのガス交換器６０及び／又は脱気装置７０により、第１流路１１に供給される第１培地の溶存酸素濃度を調整することができる。そのため、共培養装置２００によると、小腸から大腸に向かう状況のように酸素濃度が異なる環境を模擬することができる。

【0074】

第２実施形態に係る共培養方法によると、第１実施形態に係る共培養方法と同様に第１流路１１に供給される第１培地の溶存酸素濃度が調整されるため、酸素濃度が異なる環境を模擬することができる。

【0075】

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、上述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】

【0076】

１０ 第１本体部、１１ 第１流路、１２ 第２流路、１３ 第１メンブレン、１３ａ 第１主面、１３ｂ 第２主面、１４ａ 第１シート、１４ｂ 第２シート、１４ａａ，１４ｂａ 溝、１４ａｂ，１４ｂｂ 孔、１５ａ 第１ガラス板、１５ａａ，１５ａｂ 孔、１５ｂ 第２ガラス板、１５ｂａ，１５ｂｂ 孔、１６ａ，１６ｂ 電極、２０ 酸素濃度調整部、３０ 第２本体部、３１ 第３流路、３２ 第４流路、３３ 第２メンブレン、３３ａ 第３主面、３３ｂ 第４主面、３６ａ，３６ｂ 電極、４０ 三方コネクタ、４０ａ 第１接続口、４０ｂ 第２接続口、４０ｃ 第３接続口、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇ，４１ｈ，４１ｉ，４１ｊ，４１ｋ チューブ、４２，４３ａ，４３ｂ ポンプ、４４ａ 酸素センサ、４４ｂ 酸素センサ、５０ 容器、５１ ヒータ、５２ 脱気装置、６０ ガス交換器、６１ チューブ、６２ チャンバ、６２ａ ガス入口、６２ｂ ガス出口、７０ 脱気装置、７１ チューブ、７２ チャンバ、７３ ポンプ、１００，２００ 共培養装置、Ｓ１ 酸素濃度調整工程、Ｓ２ 培地処理工程、Ｓ３ｂ 菌添加工程、Ｓ３ａ 培地採取工程、Ｓ４ 培地分析工程。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】