JP6739028B2 - 生物組織または微生物の培地および電位測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の繊維を含む生物組織や微生物を培養するための培地および生物組織や微生物の電位測定装置に関する。

従来、生物組織や微生物を培養するための培地としては、カンテンやゼラチンなどの培地が利用されているが、これらの培地では、三次元的な培養が難しい。そこで、不織布や繊維の三次元構築物を、生物種を培養するための培地（培養のための足場）に利用することが提案されている（特許文献１および特許文献２）。

また、電極上に載置した細胞の電位変化を測定する装置やインピーダンス変化に基づいて大気中の化学種を検知する装置が提案されている（特許文献３および特許文献４など）。特許文献３では、電極上に導電性充填材を含むナノファイバを配置して、ナノファイバのインピーダンス変化に基づいて化学種を識別している。

特開２０１２−２００１５２号公報 特表２０１０−５１７５９０号公報 特表２００２−５２３７２６号公報 特表２０１０−５１３９３４号公報

生物組織や微生物の種類などによっては、従来のカンテン培地や不織布培地では、効率よく培養することができない場合がある。また、繊維基材上で生物組織や微生物を、培養に適した状態で評価できれば、生物組織や微生物にストレスを与え難く、正しい評価が可能になると期待される。

本発明の一局面は、生物組織または微生物を培養するための培地であって、
基材と、
前記基材の一方の主面に互いに間隔を開けて配置された複数の突起と、
前記複数の突起に支持された複数の繊維からなる繊維集合体と、を備え、
前記基材の一方の主面と前記繊維集合体との間の少なくとも一部に空隙を有する、培地に関する。

本発明の他の局面は、生物組織または微生物を培養するための培地であって、
基材と、
前記基材の一方の主面に配置された複数の繊維からなる繊維集合体と、を備え、
前記複数の繊維が一方向に沿って配列している、培地に関する。

本発明のさらに他の局面は、絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に配置され、かつ互いに絶縁された複数の電極と、前記電極上に配された上記の培地と、を備え、
前記複数の電極の少なくとも一部を、前記培地に保持された生物組織または微生物と電気的に接続させ、前記電極により前記生物組織または微生物の電位を測定する、生物組織または微生物の電位測定装置に関する。

本発明によれば、心筋細胞などの生物組織や微生物の培養に適した培地（培養のための足場）を提供することができる。また、このような培地は、生物組織や微生物の電位を測定するときに、生物組織や微生物を載置するための基材としても利用できる。

本発明の第１実施形態に係る培地の、基材の一方の主面に垂直な断面を模式的に示す概略断面図である。 図１の培地において、隣接する２つの突起およびその周辺を拡大した概略拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る培地の製造方法の各工程における巻取回転体および基材を模式的に示す側面図である（（ａ）〜（ｃ））。 図３の巻取回転体の一例を示す斜視図（ａ）および平面図（ｂ）である。 巻取回転体の他の例を示す分解側面図である。 巻取回転体のさらに他の例を示す斜視図である。 転写工程における巻取回転体および基材を模式的に示す側面図である（（ａ）、（ｂ））。 第１実施形態に係る培地の他の製造方法の各工程における巻取回転体および基材を模式的に示す側面図である（（ａ）、（ｂ））。 第１実施形態に係る培地の製造方法の加熱工程における巻取回転体および基材を模式的に示す側面図である。 第１実施形態に係る培地の他の製造方法の加熱工程における巻取回転体および基材を模式的に示す側面図である。 第１実施形態に係る培地の製造方法のプラズマ処理工程における巻取回転体および基材を模式的に示す側面図である。 第１実施形態に係る培地のさらに他の製造方法の各工程における巻取回転体および基材を模式的に示す側面図である（（ａ）〜（ｃ））。 第１実施形態に係る培地の製造方法の転写工程における巻取回転体および基材を模式的に示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る培地の一部の領域の概略上面図である。 図１の培地の一部を拡大した概略拡大断面図である。 本発明の第３実施形態に係る生物組織または微生物の電位測定装置を模式的に示す斜視図である。 図１５の電位測定装置の概略上面図である。 実施例１の培地の主面に垂直な断面の透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真である。 実施例１の培地の上面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。

生物組織や微生物の培養には、一般に、カンテン培地や不織布培地などが用いられている。しかし、生物組織や微生物の種類などによっては、従来の培地では、効率よく培養することができない場合がある。生物組織や微生物の機能などを評価する際に、生物組織や微生物にストレスが加わり難い状態で行なうことができれば、より正しい評価が可能になると期待される。

［第１実施形態］
（培地）
本発明の第１実施形態に係る培地１００は、図１に示すように、基材３０と、基材３０の一方の主面（上面）に互いに間隔を開けて配置された複数の突起４と、複数の突起４に支持された複数の繊維２１からなる繊維集合体２０と、を備える。培地１００は、基材３０の一方の主面と繊維集合体２０との間に空隙ｇを有しており、生物組織または微生物を培養するために使用される。空隙ｇは、基材３０の一方の主面と繊維集合体２０との間の少なくとも一部に形成されていればよい。生物組織や微生物を培地１００の繊維集合体２０上に載置して培養する際に、空隙ｇが存在すると、生物組織や微生物が繊維２１間において基材３０に接触することが低減される。そのため、生物組織や微生物と基材３０との接触により生物組織や微生物に加わるストレスが低減され、生物組織や微生物の成長や動きが妨げられるのを抑制できる。よって、このような培地を用いることで、生物組織や微生物の成長に適した環境下で培養を行うことができ、培地には、特に、生物組織や微生物を培養するための足場としての利用に適している。なお、図１は、第１実施形態に係る培地を、基材の一方の主面に垂直な断面を模式的に示す概略断面図である。

本明細書中、「生物組織」には、生物組織またはその一部、生物組織や臓器を構成する細胞、ｉＰＳ細胞やＥＳ細胞などの生物組織や臓器などに分化可能な細胞（およびその細胞から培養される組織または臓器、もしくはこれらの一部など）を含むものとする。

複数の突起４の平均高さは、例えば、１〜５００μｍであり、２〜２００μｍであることが好ましく、３〜５０μｍであることがさらに好ましい。複数の突起４のうち隣接する２つの突起４間の平均間隔は、例えば、１〜５０ｍｍであり、２〜３０ｍｍであることが好ましく、３〜２０ｍｍであることがさらに好ましい。突起４の平均高さおよび突起４間の平均間隔がこのような範囲である場合、繊維集合体２０と基材３０との間に空隙ｇを確保し易くなり、生物組織や微生物と基材３０との接触をさらに低減し易くなる。

複数の突起４の平均高さは、例えば、基材の一方の主面に垂直な方向における培地の断面のＴＥＭ写真において、任意に選択した複数（例えば、１０個）の突起４について高さを計測し、平均化することにより求めることができる。隣接する突起４間の平均間隔は、例えば、培地から繊維集合体を剥離して、突起４を露出させた状態で、基材３０の突起４が配置された側の主面のＳＥＭ写真を撮影し、このＳＥＭ写真に基づいて求めることができる。具体的には、ＳＥＭ写真において、任意に選択した複数（例えば、１０個）の突起４について、隣接する１つの突起４との間の距離を計測し、平均化することにより求めることができる。隣接する突起４間の距離とは、隣接する２つの突起４において、一方の突起４の他方の突起４側の端部と他方の突起４の一方の突起４側の端部との最短距離であるものとする。

図２は、図１の培地１００において、隣接する２つの突起４およびその周辺を拡大した概略拡大断面図である。図２に示すように、培地１００を基材３０の一方の主面（上面）に垂直な面（図２では断面）において見たとき、２つの突起４の頂点を結ぶ直線をＬ₁とする。そして、２つの隣接する突起４間に架け渡された繊維集合体２０の、一方の突起４から延出する部分に沿うように引いた直線をＬ₂とする。このとき、突起４から延出する部分（具体的には直線Ｌ₂）が、直線Ｌ₁に対してなす角度（θ_v）は、５°以下（例えば、０〜５°）であることが好ましく、０．００１〜５°または０．００１〜２°であることがさらに好ましい。θ_vがこのような範囲である場合、空隙ｇの確保がさらに容易になる。

なお、角度θ_vは、例えば、基材３０の一方の主面に垂直な方向における培地１００の断面のＴＥＭ写真において、任意の選択した突起４の部分において求めることができる。また、任意に選択した複数（例えば、１０個）の突起４のそれぞれの部分についてθ_vを求め、その平均値が上記の範囲となるようにしてもよい。

また、培地１００を基材３０の一方の主面に垂直な面において見たとき、２つの突起４間に架け渡された繊維集合体２０の最下端と上記の主面との間の距離（ｄ）は、複数の繊維の平均繊維径の、例えば、１倍〜２００倍であり、１倍〜５０倍または１倍〜２０倍であることが好ましい。距離ｄ（つまり、繊維２１の平均繊維径に対する距離ｄの比）がこのような範囲である場合、生物組織や微生物の培養に適した大きさの隙間ｇを確保し易くなる。

複数の突起４は、ゴム弾性を有することが好ましい。この場合、繊維集合体２０に力が加わった場合でも、突起４が伸縮して繊維２１を撓ませ易くなり、繊維２１の断線を抑制し易くなる。

好ましい実施形態において、複数の突起４は、固化した接着剤で形成されている。この場合、繊維集合体２０は、突起４と接触する部分では突起４に接着により固定されており、突起４と接触していない部分では、繊維２１の動きの自由度を確保し難い。そのため、培地１００の強度を確保しながらも、生物組織や微生物の成長を妨げることが少ない。

生物組織の中でも心筋細胞は、成長に方向性があり、培地によりストレスが加わり易い。本実施形態に係る培地１００は、心筋細胞と基材３０との接触を低減することができるため、心筋細胞と培地１００との高い親和性を確保し易い。よって、本実施形態に係る培地１００は、特に心筋細胞を培養するのに適している。

以下に、本実施形態に係る培地についてより具体的に説明する。
（繊維集合体２０）
繊維集合体２０を構成する繊維２１の材料は、繊維集合体２０を生物組織や微生物の培地１００に用いることができる限り特に限定されない。なかでも、生物組織や微生物に対する親和性が高く、培養する際、生物組織や微生物にストレスを与え難い点で、繊維２１の材料は、ポリスチレンブロックおよびポリジエンブロックを含むブロックポリマーと、当該ブロックポリマーとは異なるスチレン樹脂と、を含むことが好ましい。

ブロックポリマーは、例えば、ポリジエンブロックとポリスチレン（ＰＳ）ブロックとが連結したジブロック体であってもよいが、ポリジエンブロックとＰＳブロックとが交互に連結したトリブロック体以上のポリブロック体が好ましい。ブロックポリマーは、スチレン樹脂との親和性を確保する観点から、少なくとも末端にＰＳブロックを含むことが好ましい。ポリジエンブロックは、得られる繊維２１の柔軟性や伸度を高める。

なお、本明細書中、ポリジエンブロックとは、ジエンユニットが繰り返し連結したポリマーブロックを言う。ジエンユニットとしては、ブタジエン、イソプレン、およびクロロプレンなどからなる群より選択される少なくとも一種のジエンのユニットが挙げられる。ポリジエンブロックは、ポリブタジエン（ＰＢ）ブロック、ポリイソプレンブロック、ポリクロロプレンブロックなどの単独重合ブロックであってもよく、ポリ（ブタジエン−イソプレン）ブロックなどの共重合ブロックであってもよい。高い柔軟性や伸度を繊維に付与し易い観点から、ＰＢブロックが好ましい。

ブロックポリマー中のポリジエンブロックの含有量は、例えば、１０〜３０質量％であり、１５〜３０質量％であることが好ましく、２０〜３０質量％または２０〜２５質量％であることがさらに好ましい。ポリジエンブロックの含有量がこのような範囲である場合、スチレン樹脂との親和性が高くなって、均質な繊維２１が生成され易くなる。また、得られる繊維２１は高い柔軟性および伸度を備える。さらに、繊維２１を後述する電界紡糸法により生成させる場合、高い曳糸性が確保される。

スチレン樹脂としては、上記のブロックポリマーとは異なるポリマーが使用される。スチレン樹脂としては、例えば、ポリスチレン（スチレンホモポリマー）、スチレンと他の共重合性モノマーとの共重合体が挙げられる。スチレン樹脂は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせてもよい。

繊維の柔軟性と繊維の形成し易さとを両立させる観点から、ブロックポリマーとスチレン樹脂との質量比（＝ブロックポリマー：スチレン樹脂）は、例えば、２：１〜１：５であり、好ましくは１：１〜１：４である。特に、溶液を用いる電界紡糸法により繊維集合体２０を形成する場合には、質量比がこのような範囲であると、ブロックポリマーおよびスチレン樹脂を溶媒に溶解し易く、高い紡糸性を確保することもできる。

繊維２１は、上記ブロックポリマーおよびスチレン樹脂、さらには、必要に応じて添加剤を含む。繊維２１の平均繊維径は、例えば、０．５μｍ〜１０μｍ、好ましくは、１μｍ〜５μｍ、さらには、１．５μｍ〜４μｍであってもよい。例えば、電界紡糸法により繊維２１が生成される場合、繊維２１の平均繊維径は、３μｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ〜３μｍまたは０．５〜３μｍであってもよい。後述する溶融紡糸法や溶液紡糸法により繊維２１が生成される場合、繊維２１の平均繊維径は、３μｍ以上であることが好ましく、３〜５μｍであることがさらに好ましい。

なお、平均繊維径とは、繊維２１の直径の平均値である。繊維２１の直径とは、繊維２１の長さ方向に対して垂直な断面の直径である。そのような断面が円形でない場合には、最大径を直径と見なしてよい。また、繊維集合体２０の１つの主面の法線方向から見たときの、繊維２１の長さ方向に対して垂直な方向の幅を、繊維の直径と見なしてもよい。平均繊維径は、例えば、繊維集合体２０に含まれる任意の１０本の繊維の任意の箇所の直径の平均値である。

繊維集合体２０の単位面積に占める繊維２１の面積の割合は１０〜９０％から選択できる。例えば、心筋細胞の培養や電位測定装置に利用する場合には、繊維集合体２０はごく薄く、単位面積当たりに占める繊維２１の割合は２０〜５０％であり、３０〜４０％であることが好ましい。また、繊維２１はできるだけ均一に分散して堆積していることが好ましい。なお、繊維２１の面積の割合は、繊維集合体２０の一方の主面（例えば、上面）において、繊維集合体２０における所定の面積（例えば、短軸３ｍｍ×長軸６ｍｍの楕円形）の領域において、光沢度計により光沢度を測定し、繊維２１と繊維２１以外の領域との光沢度の違いに基づき、繊維２１が占める面積を算出し、単位面積当たりの面積比率（％）に換算することにより求めることができる。

（基材３０）
基材３０は特に限定されず、従来の培地（足場も含む）に利用されるものを用いることができる。基材３０としては、培養する生物組織や微生物の種類などに応じて、樹脂フィルム、カンテン層、ゼラチン層、不織布などの多孔質基材、あるいは、これらの組み合わせが挙げられる。

不織布に含まれる繊維の材質は特に限定されず、例えば、ガラス繊維、セルロース、セルロース誘導体（エーテル、エステルなど）、アクリル樹脂、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミドなどが挙げられる。ポリオレフィンとしては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが例示される。ポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが挙げられる。不織布に含まれる繊維は、これらの材質を一種含んでもよく、二種以上含んでもよい。

（突起４）
突起４の種類は特に制限されず、繊維集合体２０を支持できればよい。突起４は少なくとも基材３０に固定されていることが好ましい。突起４の材質は特に制限されず、例えば、樹脂や接着剤などであってもよい。なかでも、突起４は、繊維集合体２０と基材３０とを固定するように、接着剤で構成することが好ましい。接着剤の種類は特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、ホットメルト樹脂または硬化性樹脂（熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等）等が挙げられる。培地１００において、突起４は、これらの接着剤が固化されたものであり、例えば、接着剤として硬化性樹脂を用いる場合には、突起４は、硬化性樹脂の硬化物である。

シリコーン樹脂は、感圧接着剤とも言われており、その粘着性により、繊維集合体２０と基材３０とを接着する。シリコーン樹脂としては、例えば、ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン等が挙げられる。ホットメルト樹脂は、加熱されながら繊維集合体２０に塗布され、冷却されることによって、繊維集合体２０と基材３０とを接着する。ホットメルト樹脂の材質は特に限定されず、例えば、ポリウレタン（ＰＵ）、ＰＥＴ等のポリエステル、ウレタン変性共重合ポリエステル等の共重合ポリエステル、ＰＡ、ポリオレフィン（例えば、ＰＰ、ＰＥ）等の熱可塑性樹脂を主成分（５０質量％以上を占める成分）として含む。

硬化性樹脂は、熱や光（紫外線など）の作用により重合して硬化することにより、繊維集合体２０と基材３０とを接着する。硬化性樹脂の種類は特に限定されず、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。

（培地の製造方法）
基材３０に対して繊維２１を堆積させて繊維集合体２０を形成すると、繊維２１が基材３０の主面に沿って堆積されるため、空隙ｇを確保し難い。そのため、上記の培地１００は、繊維集合体２０の基材３０への転写を利用する製造方法により製造される。

以下、本実施形態に係る製造方法について、適宜図面を参照しながら、より詳細に説明する。図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の各工程における巻取回転体１０および基材３０等を模式的に示す側面図である。培地１００は、例えば、繊維２１を巻取回転体１０の周面に堆積させて、繊維集合体２０を形成する堆積工程と、繊維集合体２０を基材３０に転写する転写工程と、突起４を形成する工程と、を具備する製造方法により製造できる。

より具体的には、上記の培地１００は、まず、繊維２１の原料液をノズルから吐出して、繊維２１を生成させるとともに、繊維２１を、巻取回転体１０の周面を周回するように堆積させて、繊維集合体２０を形成する（堆積工程）。そして、巻取回転体１０を回転させながら、繊維集合体２０を基材３０に転写する（転写工程）。突起４は、繊維集合体２０および基材３０の少なくとも一方に形成される（突起形成工程）。

上記の製造方法は、繊維２１の原料液をノズルから吐出して、繊維２１を生成させるとともに、繊維２１を、巻取回転体１０の周面を周回するように堆積させて、繊維集合体２０を形成する堆積部と、巻取回転体１０を回転させながら、繊維集合体２０を基材に転写する転写部と、繊維集合体２０および基材３０の少なくとも一方に突起４を形成する突起形成部と、を備える装置により製造される。

（１）堆積工程（図３（ａ））
本工程では、原料液２２から繊維２１を生成させるとともに、繊維２１を巻取回転体１０の周面を１周以上、周回させながら堆積させる。これにより、巻取回転体１０の周面には、繊維集合体２０が形成される。

原料液２２から繊維２１を生成する方法（紡糸法）は特に限定されず、生成させる繊維２１の種類等に応じて適宜選択すればよい。紡糸法としては、例えば、溶液紡糸法、溶融紡糸法および電界紡糸法等が挙げられる。溶液紡糸法や溶融紡糸法では、繊維２１を配列させ易くなり、繊維集合体２０の厚みを小さくすることができる。よって、空隙ｇを確保し易くなる。

溶液紡糸法は、繊維２１の原料を溶媒に溶解して得られた溶液を、原料液２２として用いる方法である。溶媒を用いる溶液紡糸法には、いわゆる湿式紡糸法および乾式紡糸法がある。湿式紡糸法では、原料液２２を凝固液中に吐出して、繊維２１の原料と凝固液との化学反応により、あるいは、溶媒と凝固液との置換により、繊維が形成される。乾式紡糸法では、原料液２２を空気中に吐出した後、加熱等により溶媒を除去することにより、繊維が形成される。なかでも、繊維２１を一方向に配列させた状態で堆積させ易い点で、乾式紡糸法が好ましい。

溶融紡糸法は、繊維２１の原料を加熱して溶融させた溶融液を、原料液２２として用いる方法である。得られた原料液２２は、空気中に吐出された後、冷却されることにより、繊維状に固化する。この場合、通常、繊維２１の原料を溶解するための溶媒は使用しない。よって、溶融紡糸法は、溶媒の除去作業が省略できる点で好ましい。

溶液紡糸法および溶融紡糸法では、原料液２２の吐出開始前に、ノズル５１の吐出口を、巻取回転体１０の周面あるいはその他の部材（以下、吐出端保持部材。図示せず）に当接させた後、この状態で原料液２２の吐出を開始する。これにより、原料液２２の吐出端は、巻取回転体１０の周面あるいは吐出端保持部材によって確保され、そのまま保持される。巻取回転体１０の周面に吐出端を保持させた場合には、そのまま原料液２２の吐出を継続しながら、巻取回転体１０を回転させることにより、繊維２１は、巻取回転体１０の周面を周回しながら堆積していく。吐出端保持部材に吐出端を保持させた場合には、そのまま原料液２２の吐出を継続しながら、ノズル５１の吐出口を吐出端保持部材の近傍から回転する巻取回転体１０の近傍にまで移動させることにより、生成した繊維２１は巻取回転体１０に堆積していく。このとき、巻取回転体１０あるいはノズル５１を、例えば回転軸Ａ方向に移動させながら原料液２２を吐出することにより、巻取回転体１０の周面の少なくとも一部を覆い、巻取回転体１０の周面を周回する方向（以下、配列方向Ｄ_２１）に配列する繊維２１を備える繊維集合体２０が形成される。

電界紡糸法は、繊維２１の原料を溶媒に溶解して得られた溶液を原料液２２として用いる点で、溶液紡糸法と共通する。しかし、電界紡糸法では、原料液２２に高電圧を印加しながら空気中に吐出する。原料液２２に含まれる溶媒は、巻取回転体１０の周面に到達するまでの過程において揮発する。

電界紡糸法では、原料液２２に高電圧を印加するため、原料液２２をプラスあるいはマイナスに帯電させる。このとき、巻取回転体１０をグランドさせるか、あるいは、原料液２２とは逆の極性に帯電させることにより、空気中に吐出された原料液２２の吐出端は巻取回転体１０に引き寄せられて、その周面に付着する。そして、原料液２２を吐出しながら巻取回転体１０を回転させることにより、溶液紡糸法および溶融紡糸法と同様に、繊維２１は、巻取回転体１０の周面を周回しながら堆積し、巻取回転体１０の周面の少なくとも一部を覆い、配列方向Ｄ_２１に配列する繊維２１を備える繊維集合体２０が形成される。

（原料液）
溶液紡糸法や電界紡糸法で利用する原料液２２は、繊維２１の原料と溶媒とを含む。溶融紡糸法で利用する原料液２２は、溶融した繊維２１の原料を含む。繊維２１の原料としては、前述の繊維２１の材料が使用される。

溶媒としては、繊維２１の原料を溶解し、揮発などにより除去可能なものであれば特に制限されず、原料の種類や製造条件に応じて、水および有機溶媒から適宜選択して使用できる。溶媒としては、非プロトン性の極性有機溶媒が好ましい。このような溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などのアミド（鎖状または環状アミドなど）；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシドなどが挙げられる。これらの溶媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

原料液２２の固形分濃度は、溶媒の種類などに応じて調節できるが、例えば、５〜５０質量％であり、１０〜３０質量％であってもよい。原料液２２は、必要に応じてさらに添加剤を含んでもよい。

（巻取回転体）
巻取回転体１０（回転基体１１）の構成は、回転可能である限り特に限定されず、ドラム状であってもよいし、複数のロールで張架されたベルトであってもよい。後者の場合、少なくとも１本のロールを回転駆動させて、ベルトを回転させる。巻取回転体１０の材質としては、例えば、金属材料、各種樹脂、各種ゴム、セラミックスおよびこれらの組み合わせが挙げられる。巻取回転体１０がベルトである場合、ベルトは、金属ベルトであってもよいし、樹脂ベルトであってもよい。電界紡糸法により繊維２１が紡糸される場合、樹脂ベルトは導電性を備えることが好ましく、さらには、樹脂ベルトのノズル５１に対向する部分の裏側に、導電性の部材（例えば金属部材）を配置することが好ましい。巻取回転体１０の外形は、例えば、円柱または角柱であってもよい。

巻取回転体１０には、例えば、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、巻取回転体１０の周面に、巻取回転体１０の回転軸Ａに沿う方向に延伸する複数の帯状の凸部１０Ｐを配置してもよい。これにより、巻取回転体１０の周面を周回するように配列した繊維２１の集合体（繊維集合体２０）は、巻取回転体１０から剥離され易くなる。この場合、繊維２１の配列を維持したまま、繊維集合体２０を基材に容易に転写することができる。図４（ａ）は、巻取回転体１０の一例を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、巻取回転体１０の一例を示す平面図である。図４では、巻取回転体１０の周面に堆積する繊維集合体２０の一部も併せて示している。

凸部１０Ｐは、帯状であって、巻取回転体１０の周面において、巻取回転体１０の回転軸Ａに沿う方向（以下、延伸方向Ｄ_Ｐ）に延伸している。延伸方向Ｄ_Ｐは、回転軸Ａに平行である場合に限られず、延伸方向Ｄ_Ｐと回転軸Ａとのなす角度θ_Ｐ（ただし、θ_Ｐ≦９０°）は、例えば、０°以上、３０°以下である。なかでも、繊維集合体２０の剥離性の観点から、角度θ_Ｐは０°以上、２０°以下であることが好ましい。

また、延伸方向Ｄ_Ｐは、繊維２１の配列方向Ｄ_２１と交差する方向である。延伸方向Ｄ_Ｐと配列方向Ｄ_２１とのなす角度θ（ただし、θ≦９０°）は、例えば、６０°以上、９０°以下である。なお、延伸方向Ｄ_Ｐは、凸部１０Ｐを巻取回転体１０の周面の法線方向から見たとき、凸部１０Ｐの長手方向の中心線Ｌ_ＣＰが延伸する方向である。中心線Ｌ_ＣＰが曲線を含む場合、延伸方向Ｄ_Ｐは、中心線Ｌ_ＣＰを囲む最小の矩形の中心線が延伸する方向である。後述するリブ１０Ｒの延伸方向Ｄ_Ｒも同様にして求められる。

凸部１０Ｐの形状は、帯状である限り特に限定されない。帯状とは、凸部１０Ｐの延伸方向Ｄ_Ｐの長さが、延伸方向Ｄ_Ｐに垂直な方向の長さよりも長い形状である。凸部１０Ｐを巻取回転体１０の周面の法線方向から見たときの形状としては、例えば、矩形、台形等が挙げられる。

凸部１０Ｐの数は特に限定されず、２本以上であればよい。なかでも、繊維集合体２０の剥離性の観点から、巻取回転体１０の周面に３本以上配置されることが好ましく、１０本以上配置されることが好ましい。また、同様の観点から、凸部１０Ｐは等間隔に配置されることが好ましい。なお、後述するように、繊維集合体２０の基材３０（図３（ｃ）参照）への転写工程に先立って、繊維集合体２０が巻取回転体１０に捲回された状態で切断される場合、切断後の繊維集合体２０の少なくとも一部が凸部１０Ｐに接触した状態になるよう、繊維集合体２０は凸部１０Ｐ同士の間で切断される。これにより、繊維２１の配列が維持され易くなる。この場合、切断予定箇所Ｃ（図５参照）の凸部１０Ｐ同士の間隔を、他の部分の凸部１０Ｐ同士の間隔よりも小さくすることが好ましい。

凸部１０Ｐの短手方向の長さ（幅）は特に限定されない。なかでも、繊維集合体２０の剥離性の観点から、すべての凸部１０Ｐの巻取回転体１０の周面に当接する総面積が、巻取回転体１０の周面の表面積の１０％以上、８０％以下、特に３０％以上、７０％以下になるように、各凸部１０Ｐの幅を決定することが好ましい。凸部１０Ｐの延伸方向Ｄ_Ｐの長さも特に限定されない。なかでも、巻取回転体１０の周面のうち、少なくとも繊維２１が堆積し得る領域にわたって、凸部１０Ｐが延伸していることが好ましい。

凸部１０Ｐの高さは特に限定されない。繊維２１の弛みを抑制し、一方向への配列を維持し易い点で、凸部１０Ｐの高さは過度に高くないことが好ましい。繊維集合体２０の剥離性および繊維２１の弛み抑制の観点から、凸部１０Ｐの高さは１００〜５０００μｍであることが好ましい。凸部１０Ｐの高さは、巻取回転体１０の周面の法線方向における平均値である。

凸部１０Ｐの材質は特に限定されず、各種樹脂材料が挙げられる。なかでも、凸部１０Ｐは、少なくとも繊維２１との接触部にシリコーンゴム層を備えることが好ましい。繊維集合体２０の剥離性がさらに向上するためである。一方で、シリコーンゴムは適度な粘着性を備えるため、転写工程の前に繊維集合体２０が巻取回転体１０の周面から剥離することが抑制される。

シリコーンゴムとは、主鎖がケイ素−酸素結合（シロキサン結合）により形成される、非熱可塑性の化合物である。シリコーンゴムとしては、例えば、メチルシリコーンゴム、ビニル−メチルシリコーンゴム、フェニル−メチルシリコーンゴム、ジメチルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が挙げられる。もちろん、凸部１０Ｐの全体がシリコーンゴムにより形成されていてもよい。なお、後述するように、繊維２１が電界紡糸法により生成される場合、凸部１０Ｐは導電性を備えることが好ましい。

取扱い性の観点から、凸部１０Ｐは、巻取回転体１０に着脱可能な状態で配置されることが好ましい。例えば、図５に示すように、支持シート１２１と、支持シート１２１の表面に帯状に配置されたシリコーンゴム１２２とを備える凹凸シート１２を準備し、この凹凸シート１２を回転基体１１の周囲に捲回してもよい。このとき、シリコーンゴム１２２が凸部１０Ｐに対応する。この構成により、凸部１０Ｐの配設が容易となるとともに、凸部１０Ｐが劣化した場合の交換も容易となる。

支持シート１２１の材質は特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリイミド等が挙げられる。繊維２１が電界紡糸法により生成される場合、支持シート１２１もまた導電性を備えることが好ましい。支持シート１２１の厚みも特に限定されず、支持シート１２１の材質等に応じて適宜設定すればよい。シリコーンゴム１２２としては、上記した化合物が例示できる。

また、基材への転写工程の際に、繊維２１の配列が維持され易い点で、巻取回転体１０の周面に、図６に示すように、回転軸Ａと交差する方向に延伸するリブ１０Ｒを配置することが好ましい。

転写工程は、巻取回転体１０を回転させながら行われる。巻取回転体１０の周面あるいは凸部１０Ｐの表面に形成された繊維集合体２０が、順次、基材３０に当接することにより、繊維集合体２０は基材３０に転写される。繊維集合体２０は、図７（ａ）に示すように、複数の凸部１０Ｐの近傍では、巻取回転体１０の周面から浮き上がった状態で形成されている。転写の際、凸部１０Ｐは、図７（ｂ）に示すように、基材３０に当接して変形する。そのため、凸部１０Ｐの近傍の浮き上がった繊維集合体２０に弛みが生じ易く、転写によって繊維２１の配列が乱れる場合がある。

リブ１０Ｒは、例えば図６に示すように、回転軸Ａと交差する方向に延伸している。図６では、リブ１０Ｒは、巻取回転体１０の周面を回転方向に沿って周回するとともに、複数の凸部１０Ｐの端部を連結するように、巻取回転体１０の端部近傍に配置されている。リブ１０Ｒの延伸方向Ｄ_Ｒと回転軸Ａとのなす角度（ただし、≦９０°）は、例えば、６０°以上、９０°以下である。

リブ１０Ｒは、図６で示される形状に限定されない。例えば、巻取回転体１０を回転軸Ａ方向から見たとき、リブ１０Ｒは、凸部１０Ｐ同士の間を埋めるように、断続的に配置されていてもよい。リブ１０Ｒの数は特に限定されないが、転写の安定性の観点から、２以上であることが好ましい。リブ１０Ｒの材質は特に限定されず、凸部１０Ｐと同じであってもよい。

（２−１）突起形成工程（図３（ｂ））
本工程では、後述する転写工程の前に、繊維集合体２０および基材３０の少なくとも一方に、突起４を形成する。突起４を接着剤で形成すると、繊維集合体２０と基材３０との接着性が高まり、剥離が抑制されるため好ましい。

図３に示すように、繊維集合体２０に接着剤４ａを付与する場合、突起形成工程（図３（ｂ））は、堆積工程（図３（ａ））の後、転写工程（図３（ｃ））の前に行われる。接着剤として、硬化性樹脂を用いる場合、転写工程の前に熱や光を硬化性樹脂に作用させて、半硬化状態にしておくことが好ましい。この場合、転写工程において繊維集合体２０と基材３０とが当接した後、さらに熱や光を作用させて、硬化性樹脂を完全に硬化させる。転写工程における光の照射は、例えば基材３０側から行う。

接着剤４ａとしては、硬化させるための特別なステップが省略できる点で、ホットメルト樹脂およびシリコーン樹脂が好ましく、さらに、接着剤を溶融させるための加熱装置が不要である点で、シリコーン樹脂が好ましい。また、硬化が速やかに進行する点で、光硬化性樹脂を用いてもよい。接着剤４ａは、例えばディスペンサー５５により付与される。

接着剤４ａは、繊維集合体２０の凸部１０Ｐに対応する領域に付与されることが好ましい。この場合、繊維集合体２０および基材３０は、接着剤４ａを介在させた状態で、凸部１０ＰとＸＺステージ５２に支持された架台５３とで押圧される。よって、繊維集合体２０と基材３０との接着性が向上する。ＸＺステージ５２は、架台５３、ひいては架台５３に載置される基材３０を、回転軸Ａに垂直な方向（Ｘ軸方向）および上下方向（Ｚ軸方向）に搬送することができる。

シリコーン樹脂等の感圧接着剤は、フィルム状に成形された後、繊維集合体２０あるいは基材３０に付与されてもよい。図８に、フィルム状の感圧接着剤４ｂを基材３０に付与する場合の接着剤付与工程を示す。この場合、フィルム状の感圧接着剤４ｂを基材３０に付与するタイミングは、転写工程の前であれば特に限定されない。例えば、架台５３に載置される前に、基材３０にフィルム状の感圧接着剤４ｂを付与してもよい。図８（ａ）は、図３（ａ）に対応している。

接着剤（４ａまたは４ｂ）の付与量は、特に限定されない。なかでも、繊維集合体２０と基材３０との接着性を確保しながら生物組織や微生物の培養を阻害しないようにする観点から、０．５〜１００ｍｇ／ｃｍ^２であることが好ましい。

（２−２）加熱工程（図９Ａ、図９Ｂ）
転写工程の前に、接着剤付与工程に加えて、繊維集合体２０および基材３０の少なくとも一方を加熱する加熱工程を備えていてもよい。転写工程の前に繊維集合体２０を加熱することにより、繊維集合体２０が軟化した状態で基材３０に転写される。これにより、繊維集合体２０と基材３０との密着性が向上する。また、転写工程の前に基材３０を加熱することにより、転写された繊維集合体２０が加熱され軟化する。これにより、繊維集合体２０と基材３０との密着性が向上する。なかでも、基材３０を加熱する方法は、繊維２１の劣化が抑制できる点で好ましい。

繊維集合体２０を加熱する場合、例えば、図９Ａに示すように、基材３０の近傍に加熱装置５４Ａを配置して、転写される直前の繊維集合体２０を加熱することが好ましい。このとき、繊維集合体２０は、例えば、回転軸Ａに沿ったライン状に加熱される。繊維２１の配列が維持できる点で、加熱装置５４Ａは非接触式であることが好ましい。非接触式の加熱装置５４Ａとしては特に限定されず、ハロゲンランプ等、公知のものを適宜選択すればよい。加熱温度は、繊維２１の軟化点あるいは融点等を考慮して、適宜設定すればよい。加熱温度は、例えば、繊維２１の表面が８０〜１４０℃になるように調整する。

基材３０を加熱する場合、例えば図９Ｂに示すように、基材３０が載置される架台５３とＸＺステージ５２との間に加熱装置５４Ｂを配置する。この場合、加熱装置５４Ｂとしては、基材３０全体を加熱することのできるパネルヒータ等を用いることが好ましい。基材３０の温度ムラが抑制されるためである。この場合の加熱温度も、繊維２１の軟化点あるいは融点等を考慮して、適宜設定すればよい。加熱温度は、例えば、基材３０の表面が８０〜１４０℃になるように調整する。

（２−３）プラズマ処理工程（図１０）
転写工程の前に、加熱工程に替えて、あるいは、突起形成工程（および加熱工程）に加えて、繊維集合体２０にプラズマ照射するプラズマ処理工程を備えていてもよい。繊維集合体２０の少なくとも基材３０に当接する主面にプラズマを照射することにより、繊維集合体２０と基材３０との密着性が向上する。なお、繊維集合体２０を基材３０に転写した後、繊維集合体２０の基材３０とは反対側の主面に、さらにプラズマ照射してもよい。培地１００で培養される生物組織や微生物の電位を測定するために、繊維集合体２０と電極（例えば、白金電極）とを接続する場合、プラズマ照射によって電極と繊維集合体２０との密着性も向上する。

繊維集合体２０にプラズマ照射する場合、例えば図１０に示すように、巻取回転体１０の周面に対峙するようにプラズマ照射装置５６を配置する。プラズマ照射装置５６としては特に限定されないが、真空チャンバを用いることなく処理できる点で、大気圧下でプラズマ照射可能な装置であることが好ましい。プラズマ照射等の条件も特に限定されず、繊維集合体２０が損傷しないよう適宜設定すればよい。

（３）切断工程（図３（ｂ））
転写工程に先立って、繊維集合体２０は、巻取回転体１０に捲回された状態で切断予定箇所Ｃにおいて切断される。切断予定箇所Ｃは、例えば、基材３０の形状に沿って設定される。繊維集合体２０は、例えば、回転軸Ａに沿う方向に切断される。この切断部をきっかけにして、繊維集合体２０は基材３０に転写される。切断装置５７としては特に限定されず、例えば、長尺カッター等が挙げられる。

基材３０の回転軸Ａに垂直な方向（Ｘ軸方向）の長さＬが、巻取回転体１０の円周よりも短い場合、図１１（ａ）に示すように、繊維集合体２０は、切断予定箇所Ｃ（Ｃ１、Ｃ２）に加えて、分離予定箇所Ｃａ（Ｃａ１、Ｃａ２）およびＣｂ（Ｃｂ１、Ｃｂ２）でさらに長さＬに対応する長さに切断されてもよい。このときも、繊維集合体２０は、例えば、基材３０の形状に沿って切断される。なお、図１１では、２箇所の分離予定箇所（ＣａおよびＣｂ）が設定されており、巻取回転体１０の周面には、３つの基材３０に転写される３つの繊維集合体２０が形成されている。

切断予定箇所Ｃ１とＣ２との間、分離予定箇所Ｃａ１とＣａ２との間、および、分離予定箇所Ｃｂ１とＣｂ２との間に位置する繊維集合体２０は、基材３０に転写されない不要な切断片である。このように、切断工程により不要な切断片が生じる場合、切断工程の後、転写工程の前に、切断片を除去するクリーニング工程を備えることが好ましい。工程が簡略化されて生産性が向上するとともに、得られる培地の品質が高まる。

クリーニングは、粘着層を備える粘着部材５８（図１１（ｂ）参照）により行われる。粘着部材５８としては、例えば、粘着テープや図１１（ｂ）に示す粘着ロール等が挙げられる。粘着ロールは、周面に粘着層（図示せず）を備え、例えば、巻取回転体１０とは反対向きに回転可能である。粘着部材は、巻取回転体１０に対して接近および後退が可能である。巻取回転体１０の回転によって不要な切断片が粘着部材に対向するタイミングに合わせて、粘着部材を巻取回転体１０に接近させる。これにより、不要な切断片は粘着部材の粘着層に粘着されて、巻取回転体１０の周面から除去される。粘着層の材質は特に限定されず、例えば、アクリル粘着剤等が挙げられる。

（４）転写工程（図３（ｃ））
本工程では、巻取回転体１０を回転させながら、繊維集合体２０を基材３０に転写する。これにより、繊維集合体２０および基材３０を備える培地１００が得られる。

基材３０は、ＸＺステージ５２に支持された架台５３に載置されて、搬送される。このとき、基材３０は、巻取回転体１０の周面の移動速度（周速）よりも相対的に速い速度で、Ｘ軸方向に搬送されることが好ましい。これにより、弛みがさらに抑制された状態で、繊維集合体２０は基材３０に転写される。

一方、転写工程では、基材３０を、巻取回転体１０の回転により搬送させてもよい。すなわち、図１２に示すように、基材３０を所定の位置にまで搬送した後、架台５３を上昇させて基材３０を巻取回転体１０に押し付ける。次いで、巻取回転体１０を回転させて、凸部１０Ｐと基材３０との間に生じる摩擦力により基材３０を搬送させてもよい。これにより、基材３０の相対的な搬送速度が巻取回転体１０の周速と同じになり、繊維集合体２０の弛みが抑制される。また、基板３の位置合わせが容易となるため、繊維集合体２０の転写ずれが抑制される。繊維集合体２０が転写された後、速やかに架台５３を降下して、基材３０を巻取回転体１０から離間させる。

［第２実施形態］
（培地）
本発明の第２実施形態に係る培地は、基材と、基材の一方の主面（上面）に配置された複数の繊維からなる繊維集合体と、を備えており、複数の繊維が一方向に沿って配列している。図１３は、第２実施形態に係る培地の繊維集合体２０において、複数の繊維２１が一方向に沿って配列している状態を説明するための培地の一部を示す概略上面図である。

繊維２１が交差する場合には、この交差部分が生物組織や微生物の成長の妨げになることがあるが、第２実施形態によれば、成長の妨げになる繊維２１の交差部分を低減できる。よって、生物組織や微生物と繊維２１の交差部分との接触により生物組織や微生物に加わるストレスが低減され、生物組織や微生物の成長や動きが妨げられるのを抑制でき、繊維２１の配列方向に沿って生物組織や微生物が成長し易くなる。よって、繊維集合体は、生物組織や微生物の培養用途（特に、培地（足場））に適している。

生物組織の中でも心筋細胞は、成長に方向性があり、また培地によるストレスに弱い。そのため、第２実施形態に係る培地は、特に、心筋細胞との高い親和性を得ることができ、心筋細胞を培養するのに特に適している。

複数の繊維２１が一方向に配列しているとは、繊維集合体２０において、繊維２１同士が交わる平均的な角度が、０°以上６０°以下（好ましくは０°以上３０°以下）であることをいう。なお、繊維同士が交わる平均的な角度が０°である場合とは、繊維２１同士が交差していない場合を意味する。

ここで、繊維２１同士が交わる平均的な角度は、繊維２１の平均的な長さ方向の交わりから決定できる。繊維２１の平均的な長さ方向は、例えば、繊維集合体２０を上から見たときのＳＥＭ写真に基づいて決定することができる。図１３では、培地を繊維集合体２０側（つまり、法線方向）から撮影したＳＥＭ写真における繊維集合体２０の状態を模している。複数の繊維２１で構成される繊維集合体２０を法線方向から見たとき、まず、所定のサイズ（例えば、１００μｍ×１００μｍ）の正方形の領域Ｒを設定する。このとき、領域Ｒは、領域Ｒ内に１２本以上の繊維２１が入り、かつ領域Ｒ内に位置する繊維２１の５０％以上が領域Ｒの対向する２辺と交差するように決定する。この領域Ｒにおいて、ある繊維２１が、上記の対向する２辺と交差する２点間を結んだ直線（図１３では点線）の方向を、その繊維２１の平均的な長さ方向とする。

繊維同士が交わる平均的な角度は、例えば、上記領域Ｒにおいて、任意に選択した複数（例えば、２０本）の繊維から、さらに任意に２本の繊維を選択し、各繊維の平均的な長さ方向が交わる角度（例えば、図１３のθ_１）を求める。別の２本の繊維を選択し、各繊維の平均的な長さ方向が交わる角度（例えば、図１３のθ_２）を求める。このような作業を、選択した残りの繊維（例えば、１６本）について行う。そして、それぞれの角度の平均を算出し、繊維同士が交わる平均的な角度とする。

第２実施形態においても、第１実施形態の場合と同様に、図１に示されるように、培地１００は、基材３０の一方の主面（上面）に、互いに間隔を開けて配置された複数の突起４をさらに有し、繊維集合体２０が、複数の突起４に支持されていることが好ましい。このような突起４により、第１実施形態の場合と同様に、繊維集合体２０と基材３０との間に空隙ｇが形成されることになる。そのため、生物組織や微生物と基材３０との接触を低減できる。このことと繊維２１の配列とにより、生物組織や微生物の成長や動きが妨げられるのをさらに効果的に抑制できる。

図１４は、図１の培地１００の一部を拡大した概略拡大断面図である。第２実施形態では、図１４に示すように、培地１００を基材３０の一方の主面に垂直な面（図示例では断面）において見たとき、繊維集合体２０が占める領域の厚み（ｔ）は、複数の繊維の平均繊維径の１倍〜１００倍であることが好ましく、１倍〜１０倍または１倍〜２倍であることがさらに好ましい。厚みｔ（つまり、厚みｔの平均繊維径に対する比）がこのような範囲である場合、基材の主面方向だけでなく、垂直方向にも良好な配列ができており、細胞を効率よく培養することができる。

なお、繊維集合体２０が占める領域とは、図１４に示されるように、培地１００を基材３０の一方の主面に垂直な面で見たときに、繊維集合体２０の上端を通り上記の主面に平行な直線と下端を通り上記の主面に平行な直線との間の領域である。厚みｔは、繊維集合体２０全体について求めてもよいが、図１４に示されるように、培地１００を基材３０の一方の主面に垂直な面において見た時に一部の領域において求めてもよい。厚みｔは、培地１００の断面のＴＥＭ写真において計測することができる。ＴＥＭ写真において、任意の複数（例えば、１０箇所）の領域について厚みｔを求め、平均値を算出し、この平均値が上記の範囲となるようにしてもよい。

第２実施形態に係る培地は、突起４が必須の構成要素でなく、繊維２１が配列している点で、第１実施形態とは異なるが、それ以外については第１実施形態の培地およびその製造方法についての説明を参照できる。

第２実施形態では、図４において、繊維２１は、配列方向Ｄ_２１に配列しながら、巻取回転体１０の周面に堆積される。配列方向Ｄ_２１は、例えば、巻取回転体１０の回転方向（すなわち、巻取回転体１０の回転軸Ａに垂直な方向）に沿う方向である。配列方向Ｄ_２１と回転軸Ａとのなす角度θ_２１（ただし、θ_２１≦９０°）は、例えば、６０°以上、９０°以下でもよい。なお、配列方向Ｄ_２１は、繊維２１を巻取回転体１０の周面の法線方向から見たときの、繊維２１の長手方向である（図４（ｂ）参照）。繊維２１の長手方向は、巻取回転体１０の周面の法線方向から見たときの繊維２１の近似直線をとって、求めてもよい。角度θ_２１は、複数の繊維２１の配列方向Ｄ_２１と回転軸Ａとのなす角度の平均値である。巻取回転体１０に堆積する複数の繊維２１の配列方向は、同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

図７に示されるように、リブ１０Ｒが配置される場合、基材３０は、巻取回転体１０の周面ではなく、リブ１０Ｒに当接する。よって、凸部１０Ｐの変形の程度が小さくなる。そのため、転写の際に生じる繊維集合体２０の弛みが抑制されて、繊維２１の配列性が維持される。リブ１０Ｒの高さは、転写工程における凸部１０Ｐの変形を抑制する観点から、凸部１０Ｐの高さ以上であることが好ましい。

［第３実施形態］
第１実施形態に係る培地および／または第２実施形態に係る培地は、生物組織や微生物を保持した状態でこれらの電位を測定するための電位測定装置に利用するのに適している。上記の培地を用いると、生物組織や微生物にストレスが加わり難い状態での電位を測定することができ、電位に基づいて生物組織や微生物の機能を評価することができる。本発明の第３実施形態は、第１実施形態に係る培地および／または第２実施形態に係る培地を含む生物組織または微生物の電位測定装置に関する。

図１５は、本発明の一実施形態に係る生物組織または微生物の電位測定装置を模式的に示す斜視図である。図１６は、図１５の電位測定装置の概略上面図である。電位測定装置２００は、絶縁性基板２０１と、絶縁性基板２０１上に配置された複数の電極（第１電極）２０２と、第１電極２０２上に配された培地１００と、を備えている。複数の第１電極２０２は、互いに絶縁されている。このような装置２００では、複数の第１電極２０２の少なくとも一部を、培地１００に保持された生物組織または微生物２１０と電気的に接続させることで、第１電極２０２により生物組織または微生物２１０の電位を測定することができる。なお、図１６では、図１５の電位測定装置２００の培地１００上に生物組織または微生物２１０を載せた状態を示しており、第１電極２０２を備える絶縁性基板２０１を省略している。

図示例では、電位測定装置２００は、さらに第１電極２０２と電気的に接続する複数のマイクロ電極（第２電極）２０３を備えている。複数の第２電極２０３は、行列方式にて所定の間隔で形成されており、複数の第２電極２０３は互いに絶縁されている。複数の第２電極２０３は、第２電極２０３と第１電極２０２および／または絶縁性基板２０１との間に培地１００を挟むように形成されている。そして、生物組織または微生物２１０は、複数の第２電極２０３の少なくとも一部に接触するように配されている。複数の第２電極２０３、および培地１００により保持された生物組織または微生物２１０を取り囲むように、絶縁性のリング２０４が配されている。第２電極２０３を形成すると、第２電極２０３を生物組織または微生物２１０と接触させ易くなるため、生物組織または微生物２１０の電位の測定が容易になる。

図示例では、培地１００は、第２実施形態に係るものであり、培地１００に含まれる繊維集合体を構成する繊維２１は、繊維２１が一方向に沿った状態で配列している。そのため、繊維２１の長さ方向には生物組織や微生物２１０が繊維２１の長さ方向に沿って成長する際に、生物組織や微生物２１０にストレスが加わり難くなる。しかし、この場合に限らず、第１実施形態に係る培地を用いる場合でも、生物組織や微生物２１０に加わるストレスを小さくできる。よって、生物組織や微生物に対してストレスが少ない状態で、生物組織や微生物の電位測定（および機能評価）が可能となる。
電位測定装置２００は、必要に応じてホルダーなどに収容してもよい。

絶縁性基板としては、特に制限されず、用途に応じて選択でき、例えば、ガラス基板、石英基板、アクリル板などが例示される。
第１電極としては、特に制限されず、用途に応じて選択でき、例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）電極や白金電極などが例示される。

第２電極としては、生物組織や微生物の電位を測定可能であればよく、用途に応じて適宜選択できる。第２電極のサイズ、隣接する第２電極間の距離、第２電極の個数は、生物組織や微生物の種類やサンプルのサイズなどに応じて適宜選択できる。第２電極の一辺の長さ（円盤状の場合には直径）は、例えば、１０〜１００μｍであり、１５〜６０μｍであってもよい。隣接する第２電極間距離（第２電極の中心間距離）は、例えば、５０〜１０００μｍであり、５０〜５００μｍであってもよい。

絶縁性のリングは、特に制限されず、ガラス製や樹脂製（エラストマー製も含む）のものが使用される。ガラス製やシリコーン樹脂（ポリジメチルシロキサンなど）製のリングが用いられる場合が多い。なお、絶縁性リングの内側の領域は、仕切り板などにより仕切られていてもよい。

培地が突起を有する場合には、第２電極や絶縁性リングの外側となる領域に突起を形成すると、電位測定の妨げになり難い。

第２電極を設ける場合には、繊維集合体を絶縁性基板上に配した後、第２電極と第１電極および／または絶縁性基板との間に培地を挟むように第２電極を形成する。このとき、第２電極を、第１電極と電気的に接続させる。第１電極の表面は、各第２電極と接続させる領域で露出していればよく、残りの領域は絶縁製の膜で覆ってもよい。電位測定装置は、必要に応じて、基準電極および／または参照電極を備えていてもよい。

電位測定装置では、培地に保持された生物組織または微生物の電位を、第１電極（第１および第２電極）で測定する。電位の経時的な変化や条件を変更した際の変化を求め、この電位変化に基づいて、生物組織または微生物の状態や機能などを評価することができる。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

実施例１（培地の作製）
第１基材としての巻取回転体の周面に、電界紡糸法により、繊維を堆積させて繊維集合体を作製した。このとき、原料液を吐出させながら巻取回転体を回転させて、繊維を巻取回転体の周面を周回させながら堆積させた。周面の幅方向に沿って繊維集合体に切れ目を入れ、複数のＩＴＯ電極を備えるガラス基板（第２基材）の表面に、繊維集合体が接触するように、ガラス基板を巻取回転体の周面に押し付け、繊維集合体を、ガラス基板上に転写させた。このようにして、培地を作製した。ガラス基板の一部の領域には、格子状に予め接着剤を付与しておいた。

なお、電解紡糸に用いた原料液としては、ＰＢブロックとＰＢブロックの両方の末端に結合したＰＳブロックとを有するブロックポリマー（トリブロック体、ＰＢ含有量：２３質量％、メルトフローレート（ＭＦＲ）：６ｇ／１０分）、およびポリスチレン（ＭＦＲ：７．７ｇ／１０分）を、それぞれ、１５質量％濃度で含むＤＭＡｃ溶液を用いた。得られた繊維集合体における繊維の平均繊維径は、２．５μｍであり、繊維集合体の単位面積当たりに占める繊維の面積の割合は３５％であった。

図１７は、得られた培地の主面に垂直な断面のＴＥＭ写真である。図１８は、得られた培地の上面のＳＥＭ写真である。図１７に示されるように、培地では、基材（第２基材）３０上に、硬化した接着剤が突起４を形成しており、繊維集合体を構成する繊維２１が突起４に保持された状態である。基材３０の上面と繊維集合体との間において、隣接する突起間には空隙ｇが形成されている。また、培地の繊維集合体では、上から見た時に、図１８に示されるように、複数の繊維が一方向に沿って配列している。

本発明の実施形態に係る培地は、微生物または生物組織の培養のための足場や微生物や生物組織の電位を測定するための基材に適している。

ｇ：空隙
１０：巻取回転体
１０Ｐ：凸部
１０Ｒ：リブ
１１：回転基体
１２：凹凸シート
１２１：支持シート
１２２：シリコーンゴム
２０：繊維集合体
２１：繊維
２２：原料液
３０：基材
４：突起
４ａ：接着剤
４ｂ：フィルム状の感圧接着剤
５１：ノズル
５２：ＸＺステージ
５３：架台
５４Ａ、５４Ｂ：加熱装置
５５：ディスペンサー
５６：プラズマ照射装置
５７：切断装置
５８：粘着部材
１００：培地
２００：生物組織または微生物の電位測定装置
２０１：絶縁性基板
２０２：第１電極
２０３：第２電極
２０４：絶縁性のリング
２１０：生物組織または微生物

Claims (10)

1. 生物組織または微生物を培養するための培地であって、
   基材と、
   前記基材の一方の主面に互いに間隔を開けて配置されたゴム弾性を有する複数の突起と、
   前記複数の突起に支持された複数の繊維からなる繊維集合体と、を備え、
   前記基材の一方の主面と前記繊維集合体との間の少なくとも一部に空隙を有する、培地。
2. 生物組織または微生物を培養するための培地であって、
   基材と、
   前記基材の一方の主面に互いに間隔を開けて配置され、かつ固化した接着剤で形成された複数の突起と、
   前記複数の突起に支持された複数の繊維からなる繊維集合体と、を備え、
   前記基材の一方の主面と前記繊維集合体との間の少なくとも一部に空隙を有する、培地。
3. 前記複数の突起の平均高さは、１〜５００μｍであり、
   前記複数の突起のうち隣接する２つの突起間の平均間隔は、１〜５０ｍｍである、請求項１または２に記載の培地。
4. 前記培地を前記基材の一方の主面に垂直な面において見たとき、前記２つの突起間に架け渡された前記繊維集合体の前記２つの突起のうち一方の突起から延出する部分が、前記２つの突起の頂点を結ぶ直線に対してなす角度が、５°以下である、請求項３に記載の培地。
5. 前記培地を前記基材の一方の主面に垂直な面において見たとき、前記２つの突起間に架け渡された前記繊維集合体の最下端と前記主面との間の距離が、前記複数の繊維の平均繊維径の１倍〜２００倍である、請求項３または４に記載の培地。
6. 前記複数の繊維が一方向に沿って配列している、請求項１〜５のいずれか１項に記載の培地。
7. 前記複数の繊維において、繊維同士が交わる平均的な角度が０°以上６０°以下である、請求項６に記載の培地。
8. 前記培地を前記基材の一方の主面に垂直な面において見たとき、前記繊維集合体が占める領域の厚みが、前記複数の繊維の平均繊維径の１倍〜１００倍である、請求項６または７に記載の培地。
9. 前記生物組織が心筋細胞である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の培地。
10. 絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に配置され、かつ互いに絶縁された複数の電極と、前記電極上に配された請求項１〜９のいずれか１項に記載の培地と、を備え、
    前記複数の電極の少なくとも一部を、前記培地に保持された生物組織または微生物と電気的に接続させ、前記電極により前記生物組織または微生物の電位を測定する、生物組織または微生物の電位測定装置。