WO2022009672A1 - 細胞培養システム - Google Patents

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WO2022009672A1
WO2022009672A1 PCT/JP2021/023690 JP2021023690W WO2022009672A1 WO 2022009672 A1 WO2022009672 A1 WO 2022009672A1 JP 2021023690 W JP2021023690 W JP 2021023690W WO 2022009672 A1 WO2022009672 A1 WO 2022009672A1
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cell culture
medium
container
tube
culture vessel
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PCT/JP2021/023690
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豊之 橋本
健二 田窪
統宏 井上
恭子 米田
智樹 大久保
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株式会社島津製作所
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    • C12M35/08—Chemical, biochemical or biological means, e.g. plasma jet, co-culture
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    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation

Definitions

  • the present invention relates to a cell culture system.
  • Patent Document 1 International Publication No. 2018/07793
  • a cell culture vessel in which intestinal epithelial cells are seeded on a porous membrane is arranged in an anaerobic chamber, and the intestinal epithelial cells and bacteria contained in the medium are combined.
  • a system for co-culturing the cells is disclosed.
  • the present invention provides a cell culture system suitable for comparative analysis of each cell culture container.
  • the cell culture system of the present invention includes a first pump, a first cell culture vessel, and a second cell culture vessel.
  • the first cell culture vessel has a first medium circulation channel.
  • the second cell culture vessel has a second medium circulation channel that is independent of the first medium circulation channel.
  • the first medium circulation flow path and the second medium circulation flow path are fluidly connected to the first pump.
  • the cell culture system of the present invention it is possible to perform comparative analysis for each cell culture container.
  • cell culture system 100 Structure of cell culture system according to embodiment
  • cell culture system 100 the configuration of the cell culture system (hereinafter referred to as “cell culture system 100”) according to the embodiment will be described.
  • FIG. 1 is a perspective view of the cell culture system 100.
  • the cell culture system 100 includes a base 10, a plurality of independent cell culture containers 20, a plurality of medium containers 30a and a medium container 30b, a rack 40, and a plurality of tubes 50a and tubes. It has 50b, a pump 60, and a plurality of lead wires 70a (not shown) and lead wires 70b (not shown). Note that only two pairs of tubes 50a and 50b are shown in FIG.
  • the cell culture system 100 further includes a controller 80 (see FIG. 5), a transdermal electrical resistance measuring device 90 (see FIG. 5), and a chamber device 200 (see FIG. 5).
  • the number of bases 10, the number of racks 40, and the number of pumps 60 may be plural.
  • the number of the medium container 30a and the medium container 30b, the number of the tubes 50a and the tube 50b, and the number of the lead wires 70a and the lead wires 70b are equal to the number of the cell culture containers 20.
  • the number of cell culture vessels 20 per base 10 is three. However, in FIG. 1, only a pair of tubes 50a and 50b is shown.
  • the base 10 has a main body 11, a wiring board 12, a spring 13, and a ball 14.
  • the main body 11 has an upper surface and a bottom surface.
  • the bottom surface of the main body 11 is the opposite surface of the upper surface of the main body 11.
  • a recess 11a is formed in the main body 11. In the recess 11a, the upper surface of the main body 11 is recessed toward the bottom surface side of the main body 11.
  • the recess 11a extends along the longitudinal direction of the base 10 (main body 11).
  • a hole 11b and a hole 11c are formed in the main body 11.
  • the upper surface of the main body 11 is recessed toward the bottom surface side of the main body 11.
  • the hole 11c is formed so as to communicate with the internal space of the main body 11.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the base 10.
  • a wiring board 12 is arranged in the internal space of the main body 11.
  • the wiring board 12 is formed with the wiring 12a.
  • the wiring board 12 has a plurality of protruding electrodes 12b and a plurality of protruding electrodes 12c.
  • the number of protruding electrodes 12b and 12c is equal to the number of cell culture vessels 20.
  • One end of the protruding electrode 12b and one end of the protruding electrode 12c are electrically connected to the wiring 12a.
  • the other end of the protruding electrode 12b and the other end of the protruding electrode 12c project from the bottom surface of the recess 11a.
  • the ball 14 is attached to the tip of the spring 13.
  • the spring 13 is embedded in the base 10 so that the ball 14 attached to the tip thereof projects from the side surface of the recess 11a.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the cell culture vessel 20.
  • the cell culture container 20 has a container body 21, a cell culture insert 22, a lid member 23, a lid member 24, and electrodes 25a and 25b.
  • the first medium 26 is stored inside the container body 21.
  • the container body 21 has an upper wall 21a, a bottom wall 21b, and a side wall 21c.
  • the container body 21 is preferably made of a resin material.
  • An opening 21aa is formed in the upper wall 21a.
  • the opening 21aa penetrates the upper wall 21a along the thickness direction.
  • the upper wall 21a may be formed separately from the bottom wall 21b and the side wall 21c.
  • the bottom wall 21b faces the upper wall 21a at a distance.
  • An electrode 21ba and an electrode 21bb are embedded in the bottom wall 21b.
  • the electrode 21ba and the electrode 21bb are electrically connected to the first medium 26.
  • the electrode 21ba and the electrode 21bb are exposed from the outer surface of the bottom wall 21b.
  • the electrode 21ba and the electrode 21bb are electrically connected to the projecting electrode 12b and the projecting electrode 12c, respectively, when the container body 21 is arranged in the recess 11a.
  • the side wall 21c is connected to the upper wall 21a and the bottom wall 21b.
  • a recess 21ca is formed on the outer surface of the side wall 21c.
  • the recess 21ca is formed at a position facing the ball 14 when the container body 21 is arranged in the recess 11a.
  • the cell culture insert 22 has a tubular portion 22a and an oxygen permeable membrane 22b.
  • the lower end side of the tubular portion 22a is closed by the membrane 22b.
  • the upper end side of the tubular portion 22a is closed by the lid member 23.
  • the lid member 23 is removable from the tubular portion 22a.
  • the second medium 27 is stored inside the tubular portion 22a.
  • the dissolved oxygen concentration of the second medium 27 is lower than the dissolved oxygen concentration of the first medium 26. That is, the first medium 26 is an aerobic medium, and the second medium 27 is an anaerobic medium.
  • the second medium 27 contains, for example, anaerobic bacteria.
  • the tubular portion 22a is inserted into the opening 21aa so that the lower end side thereof is inside the container body 21.
  • the cell culture insert 22 is attached to the container body 21.
  • the cell culture insert 22 is removable from the container body 21.
  • the membrane 22b is, for example, a track etch film made of polycarbonate.
  • the membrane 22b has a first main surface 22ba and a second main surface 22bb.
  • the first main surface 22ba faces the inner side of the container body 21.
  • the second main surface 22bb faces the inner side of the tubular portion 22a.
  • the second main surface 22bb is the opposite surface of the first main surface 22ba.
  • Cells are cultured on the second main surface 22bb. These cells are, for example, intestinal epithelial cells that form tight junctions on the second main surface 22bb. Specific examples of these cells include Caco-2 cells. Oxygen in the first medium 26 is supplied to the cells via the membrane 22b.
  • the lid member 24 is detachably attached to the container body 21. This prevents the cell culture insert 22 from falling off from the container body 21.
  • An opening is formed in the lid member 24, and the upper surface of the lid member 23 is exposed from the opening.
  • the electrodes 25a and 25b are inserted into the lid member 23. One end of the electrode 25a and one end of the electrode 25b are electrically connected to the second medium 27. The other end of the electrode 25a and the other end of the electrode 25b are exposed from the lid member 23.
  • the cell culture container 20 is detachably attached to the base 10. More specifically, the cell culture container 20 is attached to the base 10 by arranging the container body 21 in the recess 11a. By this attachment, the electrode 21ba and the electrode 21bb are electrically connected to the projecting electrode 12b and the projecting electrode 12c, respectively.
  • the ball 14 comes into contact with the recess 21ca.
  • the spring 13 generates an urging force toward the side wall 21c via the ball 14.
  • the misalignment of the cell culture container 20 (container body 21) in the recess 11a is suppressed.
  • FIG. 4 is a perspective view of the rack 40 attached to the base 10. In FIG. 4, the tube 50a and the tube 50b are not shown. As shown in FIG. 4, the rack 40 is detachably attached to the base 10. More specifically, the rack 40 has a support column 41. The rack 40 is attached to the base 10 by inserting the support column 41 into the hole 11b.
  • the rack 40 is made of a magnetic material (soft magnetic material).
  • the second medium 27 is stored in the medium container 30a.
  • One end of the tube 50a is inserted into the lid member 23. As a result, the tube 50a and the inside of the tubular portion 22a are connected. The other end of the tube 50a is connected to the medium container 30a.
  • One end of the tube 50b is inserted into the lid member 23. As a result, the tube 50b and the inside of the tubular portion 22a are connected.
  • a pump 60 is attached to the tube 50a.
  • the pump 60 sends the second medium 27 stored in the medium container 30a via the tube 50a into the inside of the tubular portion 22a.
  • a pump 60 is attached to the tube 50b.
  • the pump 60 sends the second medium 27 stored in the tubular portion 22a to the medium container 30b via the tube 50b. That is, by operating the pump 60, the second medium 27 stored inside the tubular portion 22a is replaced.
  • the supply of the second medium 27 from the medium container 30a to the cell culture container 20 and the recovery of the second medium 27 from the cell culture container 20 to the medium container 30b are performed by one pump 60. It is possible to reduce the difference between the amount of medium supplied and the amount of medium recovered due to individual differences.
  • the pump 60 is a pump capable of delivering the above liquid without coming into contact with the second medium 27.
  • the pump 60 is, for example, a tube pump.
  • the pump 60 is not limited to this.
  • the pump 60 may be, for example, a syringe pump.
  • the pump 60 has a magnet 61. Since the rack 40 is made of a magnetic material, the pump 60 can be attached to the rack 40 by a magnet 61 (see FIG. 4).
  • the tube 50a is removable from the lid member 23 and the medium container 30a.
  • the tube 50b is removable from the lid member 23 and the medium container 30b.
  • the pump 60 is removable from the tube 50a.
  • the tube 50a connected to each of the plurality of cell culture vessels 20 is preferably connected to one pump 60.
  • the supply / recovery of the second medium 27 for one of the plurality of cell culture containers 20 (hereinafter referred to as the cell culture container 20A) and the plurality of cell culture containers 20 are used. Since the supply / recovery of the second medium 27 to the other one (hereinafter referred to as cell culture container 20B) is performed by one pump 60, the cell culture container 20A and the cell culture container 20B are used. , The same flow control can be performed.
  • the cell culture vessel 20A and the cell culture vessel 20B may have the same culture conditions other than the flow rate (for example, the seeding amount of cells, the type of fungus, etc.). However, the culture conditions other than the flow rate may differ between the cell culture container 20A and the cell culture container 20B.
  • the other one of the plurality of bases 10 is referred to as a base 10B.
  • the rack 40 attached to the base 10A is referred to as a rack 40A.
  • the rack 40 attached to the base 10B is referred to as a rack 40B.
  • the pump 60 attached to the rack 40A is referred to as a pump 60A.
  • the pump 60 attached to the rack 40B is referred to as a pump 60B.
  • the flow rate control for the pump 60A may be different from the flow rate control for the pump B.
  • the cell culture container 20 on the base 10A and the cell culture container 20 on the base 10B may have different culture conditions (for example, cell seeding amount, fungal type, etc.) other than the flow rate.
  • the cell culture container 20 on the base 10A and the cell culture container 20 on the base 10B may have the same culture conditions other than the flow rate (for example, the seeding amount of cells, the type of fungus, etc.).
  • One end of the lead wire 70a and one end of the lead wire 70b are electrically connected to the wiring board 12 (wiring 12a) through the hole 11c.
  • One end of the lead wire 70a and one end of the lead wire 70b are preferably removable from the wiring board 12.
  • the other end of the lead wire 70a and the other end of the lead wire 70b are detachably and electrically connected to the electrode 25a and the electrode 25b by, for example, an IC clip.
  • the controller 80 controls the pump 60. More specifically, the controller 80 has a built-in microcontroller. This microcontroller generates a control signal according to the input contents from the operation buttons and the like of the controller 80, and transmits the control signal to the pump 60 via wiring (not shown). As a result, the pump 60 is controlled.
  • the transdermal electrical resistance measuring device 90 is connected to the wiring board 12 via a wiring (not shown), and the electrode 21ba and the electrode 21bb are connected to the wiring board 12, the lead wire 70a, and the lead wire 70b. And the electric resistance value between the electrode 25a and the electrode 25b is measured. This measurement is performed, for example, by the four-terminal method.
  • a plurality of signals are output from the wiring board 12. These plurality of outputs are input to one distributor.
  • the distributor selects one of these plurality of outputs in time division and inputs it to the transdermal electrical resistance measuring device 90. This eliminates the need to prepare a plurality of transdermal electrical resistance measuring devices 90.
  • the electrical resistance value between the electrode 21ba and the electrode 21bb and the electrode 25a and the electrode 25b varies depending on whether the cells cultured on the second main surface 22bb form a tight junction or not. Therefore, by measuring the above-mentioned electric resistance value, it is possible to determine whether or not the cells cultured on the second main surface 22bb form a tight junction.
  • the cell culture system 100 may further have an oxygen sensor (not shown).
  • the oxygen sensor is arranged on the path of the tube 50b, and is configured to be able to detect the dissolved oxygen concentration of the second medium 27 flowing through the tube 50b. Thereby, the cell culture system 100 can monitor the growth state of bacteria at the time of co-culture.
  • FIG. 5 is a perspective view of the chamber device 200.
  • the chamber device 200 has an airlock 210 and an anaerobic chamber 220.
  • the airlock 210 and the outside of the chamber device 200 are separated from each other by an external door 230.
  • the airlock 210 and the anaerobic chamber 220 are separated by an internal door 240.
  • An anaerobic environment (environment with a low oxygen concentration) is maintained in the anaerobic chamber 220.
  • the anaerobic chamber 220 has a front panel 221.
  • An arm port 222 is formed on the front panel 221.
  • the arm port 222 penetrates the front panel 221 and communicates with the internal space of the anaerobic chamber 220.
  • Various operations can be performed in the anaerobic chamber 220 by inserting a hand into a sleeve (not shown) or a glove (not shown) attached to the arm port 222.
  • the arm port 222 is closed by the arm port door 223.
  • the external door 230 is opened, the object is placed in the airlock 210, and the external door 230 is closed.
  • the inside of the airlock 210 is anaerobic.
  • the internal door 240 is opened to move the object in the airlock 210 into the anaerobic chamber 220.
  • the reverse operation of the above is performed.
  • the base 10, the cell culture container 20, the medium container 30a and the medium container 30b, the rack 40, the tube 50a and the tube 50b, the pump 60, the lead wire 70a and the lead wire 70b, the controller 80, and the transdermal electrical resistance measuring device 90 are , Arranged in the anaerobic chamber 220.
  • the controller 80 and the transdermal electrical resistance measuring device 90 are permanently installed in the anaerobic chamber 220.
  • the base 10, the cell culture container 20, the medium container 30a and the medium container 30b, the rack 40, the tube 50a and the tube 50b, the pump 60, and the lead wire 70a and the lead wire 70b can be taken out from the anaerobic chamber 220. ing.
  • the cell culture system 100 Since the cell culture system 100 has a plurality of cell culture containers 20 independent of each other, it is possible to perform comparative analysis for each cell culture container 20.
  • a plurality of independent cell culture containers 20 are detachably attached to one base 10. Therefore, according to the cell culture system 100, since the plurality of independent cell culture containers 20 can be carried together with the base 10, the plurality of independent cell culture containers 20 can be easily taken out from the anaerobic chamber 220.
  • the cell culture system 100 has a medium container 30a and a medium container 30b, a tube 50a and a tube 50b, and a pump 60. Therefore, according to the cell culture system 100, cells and bacteria can be co-cultured while exchanging the second medium 27 stored inside the tubular portion 22a.
  • the rack 40 supporting the plurality of medium containers 30a and the medium containers 30b can be detachably attached to the base 10. Further, in the cell culture system 100, the pump 60 can be attached to the rack 40 by the magnet 61. Therefore, according to the cell culture system 100, the base 10, the cell culture container 20, the medium container 30a and the medium container 30b, the rack 40, the tube 50a and the tube 50b, and the pump 60 can be integrated and taken out from the anaerobic chamber 220. can.
  • the container body 21, cell culture insert 22, medium container 30a and medium container 30b, tube 50a and tube 50b come into contact with the medium. Therefore, it is preferable that these parts are co-cultured using the cell culture system 100, then discarded and replaced with new parts. However, if these parts cannot be removed, these parts must also be sterilized by an autoclave or the like and then reused, which reduces the experimental efficiency.
  • the cell culture insert 22 can be removed from the container body 21, and the lid member 23 can be removed from the cell culture insert 22.
  • the tube 50a can be removed from the lid member 23 and the medium container 30a, and the tube 50b can be removed from the lid member 23 and the medium container 30b.
  • the pump 60 can be removed from the tube 50a.
  • the cell culture system 100 it is possible to separate the parts to be reused after sterilization and the parts to be discarded, so that the efficiency of the sterilization treatment can be improved and the experimental efficiency can be improved. be able to.
  • the spring 13 since the spring 13 generates an urging force toward the side wall 21c via the ball 14, the misalignment of the cell culture container 20 in the recess 11a is suppressed. As a result, stable co-culture is possible even when the cell culture container 20 is liable to wobble by using a lightweight material (resin material or the like) for the container body 21.
  • the cell culture system 100 since the electrical resistance value between the electrode 21ba and the electrode 21bb and the electrode 25a and the electrode 25b is measured by the transdermal electrical resistance measuring device 90, the cell culture system 100 is cultured on the second main surface 22bb. Co-culture can be promoted while monitoring the state of the cells.
  • 10,10A, 10B base 11 body, 11a recess, 11b, 11c hole, 12 wiring board, 12a wiring, 12b, 12c protruding electrode, 13 spring, 14 balls, 20, 20A, 20B cell culture container, 21 container body , 21a upper wall, 21aa opening, 21b bottom wall, 21ba electrode, 21bb electrode, 21c side wall, 21ca recess, 22 cell culture insert, 22a tubular part, 22b membrane, 22ba first main surface, 22bb second main surface, 23 , 24 lid member, 25a, 25b electrode, 26 1st medium, 27 2nd medium, 30a, 30b medium container, 40 rack, 40A, 40B rack, 41 support, 50a, 50b tube, 60, 60A, 60B pump, 61 Magnet, 70a, 70b lead wire, 80 controller, 90 percutaneous electrical resistance measuring device, 100 cell culture system, 200 chamber device, 210 air lock, 220 anaerobic chamber, 221 front panel, 222 arm port, 223 arm port door, 230

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Abstract

細胞培養システムは、第１ポンプと、第１細胞培養容器及び第２細胞培養容器とを備えている。第１細胞培養容器は、第１培地循環流路を有している。第２細胞培養容器は、第１培地循環流路から独立している第２培地循環流路を有している。第１培地循環流路及び第２培地循環流路は、第１ポンプに流体接続されている。

Description

細胞培養システム
　本発明は、細胞培養システムに関する。
　特許文献１（国際公開第２０１８／０７９７９３号）には、腸管上皮細胞が多孔質膜上に播種された細胞培養容器を嫌気チャンバ内に配置し、当該腸管上皮細胞と培地中に含まれる細菌とを共培養するシステムが開示されている。
国際公開第２０１８／０７９７９３号
　しかしながら、従来技術では、様々な条件で細胞培養を行い、その結果として細胞培養容器ごとに細胞状態や培地成分の比較分析を行うことに適したシステムの設計について、十分に検討されていない。
　本発明は、細胞培養容器ごとの比較分析に適した細胞培養システムを提供する。
　本発明の細胞培養システムは、第１ポンプと、第１細胞培養容器及び第２細胞培養容器とを備えている。第１細胞培養容器は、第１培地循環流路を有している。第２細胞培養容器は、第１培地循環流路から独立している第２培地循環流路を有している。第１培地循環流路及び第２培地循環流路は、第１ポンプに流体接続されている。
　本発明の細胞培養システムによると、細胞培養容器ごとの比較分析を行うことが可能である。
細胞培養システム１００の斜視図である。 基台１０の断面図である。 細胞培養容器２０の断面図である。 基台１０に取り付けられた状態のラック４０の斜視図である。 チャンバ装置２００の斜視図である。
　本発明の実施形態の詳細を、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。
　（実施形態に係る細胞培養システムの構成）
　以下に、実施形態に係る細胞培養システム（以下「細胞培養システム１００」とする）の構成を説明する。
　図１は、細胞培養システム１００の斜視図である。図１に示されるように、細胞培養システム１００は、基台１０と、独立した複数の細胞培養容器２０と、複数の培地容器３０ａ及び培地容器３０ｂと、ラック４０と、複数のチューブ５０ａ及びチューブ５０ｂと、ポンプ６０と、複数のリード線７０ａ（図示せず）及びリード線７０ｂ（図示せず）とを有している。なお、図１中には、二対のチューブ５０ａ及びチューブ５０ｂのみが示されている。細胞培養システム１００は、コントローラ８０（図５参照）と、経皮上電気抵抗測定装置９０（図５参照）と、チャンバ装置２００（図５参照）とをさらに有している。基台１０の数、ラック４０及びポンプ６０の数は、複数であってもよい。
　培地容器３０ａ及び培地容器３０ｂの数、チューブ５０ａ及びチューブ５０ｂの数並びにリード線７０ａ及びリード線７０ｂの数は、細胞培養容器２０の数に等しい。図１の例では、１つの基台１０あたりの細胞培養容器２０の数は、３つである。但し、図１において、チューブ５０ａ及びチューブ５０ｂは、一対のみが示されている。
　基台１０は、本体１１と、配線基板１２と、ばね１３と、玉１４とを有している。本体１１は、上面と、底面とを有している。本体１１の底面は、本体１１の上面の反対面である。本体１１には、凹部１１ａが形成されている。凹部１１ａにおいて、本体１１の上面は、本体１１の底面側へと窪んでいる。凹部１１ａは、基台１０（本体１１）の長手方向に沿って延在している。
　本体１１には、穴１１ｂと、穴１１ｃとが形成されている。穴１１ｂにおいて、本体１１の上面は、本体１１の底面側へと窪んでいる。穴１１ｃは、本体１１の内部空間と連通するように形成されている。
　図２は、基台１０の断面図である。図２に示されるように、本体１１の内部空間には、配線基板１２が配置されている。図示されていないが、配線基板１２は、配線１２ａが形成されている。配線基板１２は、複数の突出電極１２ｂと、複数の突出電極１２ｃとを有している。突出電極１２ｂ及び突出電極１２ｃの数は、細胞培養容器２０の数に等しい。突出電極１２ｂの一方端及び突出電極１２ｃの一方端は、配線１２ａに電気的に接続されている。突出電極１２ｂの他方端及び突出電極１２ｃの他方端は、凹部１１ａの底面から突出している。
　玉１４は、ばね１３の先端に取り付けられている。ばね１３は、先端に取り付けられた玉１４が凹部１１ａの側面から突出するように、基台１０に埋設されている。
　図３は、細胞培養容器２０の断面図である。図３に示されるように、細胞培養容器２０は、容器本体２１と、セルカルチャーインサート２２と、蓋部材２３と、蓋部材２４と、電極２５ａ及び電極２５ｂとを有している。
　容器本体２１の内部には、第１培地２６が貯留されている。容器本体２１は、上壁２１ａと、底壁２１ｂと、側壁２１ｃとを有している。容器本体２１は、樹脂材料により形成されていることが好ましい。
　上壁２１ａには、開口２１ａａが形成されている。開口２１ａａは、上壁２１ａを厚さ方向に沿って貫通している。なお、上壁２１ａは、底壁２１ｂ及び側壁２１ｃと別体に形成されていてもよい。
　底壁２１ｂは、上壁２１ａと間隔を空けて対向している。底壁２１ｂには、電極２１ｂａ及び電極２１ｂｂが埋設されている。電極２１ｂａ及び電極２１ｂｂは、第１培地２６に電気的に接続されている。電極２１ｂａ及び電極２１ｂｂは、底壁２１ｂの外面から露出されている。電極２１ｂａ及び電極２１ｂｂは、容器本体２１が凹部１１ａ内に配置された際に、突出電極１２ｂ及び突出電極１２ｃにそれぞれ電気的に接続される。
　側壁２１ｃは、上壁２１ａ及び底壁２１ｂに連なっている。側壁２１ｃの外面には、凹部２１ｃａが形成されている。凹部２１ｃａは、容器本体２１が凹部１１ａ内に配置された際に玉１４と対向する位置に形成されている。
　セルカルチャーインサート２２は、筒状部２２ａと、酸素透過性のメンブレン２２ｂとを有している。筒状部２２ａの下端側は、メンブレン２２ｂにより閉塞されている。筒状部２２ａの上端側は、蓋部材２３により閉塞されている。蓋部材２３は、筒状部２２ａから取り外し可能である。
　筒状部２２ａの内部には、第２培地２７が貯留されている。第２培地２７の溶存酸素濃度は、第１培地２６の溶存酸素濃度よりも低い。すなわち、第１培地２６は好気培地であり、第２培地２７は嫌気培地である。第２培地２７は、例えば嫌気性細菌を含んでいる。
　筒状部２２ａは、その下端側が容器本体２１の内部にあるように、開口２１ａａに挿入されている。これにより、セルカルチャーインサート２２は、容器本体２１に取り付けられている。セルカルチャーインサート２２は、容器本体２１から取り外し可能である。
　メンブレン２２ｂ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２２ｂは、第１主面２２ｂａと、第２主面２２ｂｂとを有している。第１主面２２ｂａは、容器本体２１の内部側を向いている。第２主面２２ｂｂは、筒状部２２ａの内部側を向いている。第２主面２２ｂｂは、第１主面２２ｂａの反対面である。
　第２主面２２ｂｂ上において、細胞が培養される。この細胞は、例えば第２主面２２ｂｂ上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。この細胞の具体例としては、Ｃａｃｏ－２細胞が挙げられる。この細胞には、メンブレン２２ｂを介して第１培地２６中の酸素が供給される。
　蓋部材２４は、容器本体２１に着脱可能に取り付けられている。これにより、セルカルチャーインサート２２が容器本体２１から脱落することが防止されている。なお、蓋部材２４には開口が形成されており、当該開口から蓋部材２３の上面が露出している。
　電極２５ａ及び電極２５ｂは、蓋部材２３に挿入されている。電極２５ａの一方端及び電極２５ｂの一方端は、第２培地２７に電気的に接続されている。電極２５ａの他方端及び電極２５ｂの他方端は、蓋部材２３から露出している。
　細胞培養容器２０は、着脱可能に基台１０に取り付けられる。より具体的には、細胞培養容器２０は、容器本体２１を凹部１１ａ内に配置することにより、基台１０に取り付けられる。この取り付けにより、電極２１ｂａ及び電極２１ｂｂがそれぞれ突出電極１２ｂ及び突出電極１２ｃと電気的に接続される。
　細胞培養容器２０が基台１０に取り付けられた状態において、玉１４が凹部２１ｃａに接触する。ばね１３は、玉１４を介して側壁２１ｃに向かって付勢力を発生させている。これにより、細胞培養容器２０（容器本体２１）の凹部１１ａ内での位置ずれが抑制されている。
　培地容器３０ａ及び培地容器３０ｂは、ラック４０に支持されている。図４は、基台１０に取り付けられた状態のラック４０の斜視図である。図４において、チューブ５０ａ及びチューブ５０ｂの図示は省略されている。図４に示されるように、ラック４０は、基台１０に着脱可能に取り付けられる。より具体的には、ラック４０は、支柱４１を有している。ラック４０は、支柱４１が穴１１ｂに挿入されることにより、基台１０に取り付けられる。ラック４０は、磁性材料（軟磁性材料）により形成されている。
　培地容器３０ａには、第２培地２７が貯留されている。チューブ５０ａの一方端は、蓋部材２３に挿入されている。これにより、チューブ５０ａと筒状部２２ａの内部とが接続されている。チューブ５０ａの他方端は、培地容器３０ａに接続されている。チューブ５０ｂの一方端は、蓋部材２３に挿入されている。これにより、チューブ５０ｂと筒状部２２ａの内部とが接続されている。
　チューブ５０ａには、ポンプ６０が取り付けられている。ポンプ６０は、チューブ５０ａを介して培地容器３０ａに貯留されている第２培地２７を筒状部２２ａの内部へと送液する。チューブ５０ｂには、ポンプ６０が取り付けられている。ポンプ６０は、チューブ５０ｂを介して筒状部２２ａに貯留されている第２培地２７を培地容器３０ｂへと送液する。すなわち、ポンプ６０を動作させることにより、筒状部２２ａの内部に貯留されている第２培地２７が交換される。細胞培養システム１００では、培地容器３０ａから細胞培養容器２０への第２培地２７の供給及び細胞培養容器２０から培地容器３０ｂへの第２培地２７の回収が１つのポンプ６０により行われるため、ポンプの個体差に起因した培地供給量と培地回収量との間のずれを低減できる。
　ポンプ６０は、第２培地２７と接触することなく上記の送液を行うことができるポンプである。ポンプ６０は、例えば、チューブポンプである。但し、ポンプ６０は、これに限られるものではない。ポンプ６０は、例えばシリンジポンプであってもよい。
　ポンプ６０は、磁石６１を有している。ラック４０は磁性材料により形成されているため、ポンプ６０は、磁石６１により、ラック４０に取り付けることが可能である（図４参照）。
　チューブ５０ａは、蓋部材２３及び培地容器３０ａから取り外し可能である。チューブ５０ｂは、蓋部材２３及び培地容器３０ｂから取り外し可能である。ポンプ６０は、チューブ５０ａから取り外し可能である。
　なお、複数の細胞培養容器２０の各々に接続されているチューブ５０ａは、１つのポンプ６０に接続されていることが好ましい。これにより、細胞培養システム１００では、複数の細胞培養容器２０のうちの１つ（以下においては、細胞培養容器２０Ａとする）に対する第２培地２７の供給・回収及び複数の細胞培養容器２０のうちの他の１つ（以下においては、細胞培養容器２０Ｂとする）に対する第２培地２７の供給・回収を１つのポンプ６０で行われることになるため、細胞培養容器２０Ａ及び細胞培養容器２０Ｂに対し、同様の流量制御を行うことができる。細胞培養容器２０Ａと細胞培養容器２０Ｂとでは、流量以外の培養条件（例えば、細胞の播種量、菌の種類等）が同一であってもよい。但し、細胞培養容器２０Ａと細胞培養容器２０Ｂとで、流量以外の培養条件が異なっていてもよい。
　複数の基台１０のうちの１つを、基台１０Ａとする。複数の基台１０のうちの他の１つを、基台１０Ｂとする。基台１０Ａに取り付けられているラック４０を、ラック４０Ａとする。基台１０Ｂに取り付けられているラック４０を、ラック４０Ｂとする。ラック４０Ａに取り付けられているポンプ６０を、ポンプ６０Ａとする。ラック４０Ｂに取り付けられているポンプ６０を、ポンプ６０Ｂとする。ポンプ６０Ａに対する流量制御は、ポンプＢに対する流量制御と異なっていてもよい。基台１０Ａ上の細胞培養容器２０と基台１０Ｂ上の細胞培養容器２０とでは、流量以外の培養条件（例えば、細胞の播種量、菌の種類等）が、異なっていてもよい。但し、基台１０Ａ上の細胞培養容器２０と基台１０Ｂ上の細胞培養容器２０とで、流量以外の培養条件（例えば、細胞の播種量、菌の種類等）が同一であってもよい。
　リード線７０ａの一方端及びリード線７０ｂの一方端は、穴１１ｃを通って配線基板１２（配線１２ａ）に電気的に接続されている。リード線７０ａの一方端及びリード線７０ｂの一方端は、好ましくは、配線基板１２から取り外し可能になっている。リード線７０ａの他方端及びリード線７０ｂの他方端は、例えばＩＣクリップにより、電極２５ａ及び電極２５ｂに着脱可能に電気的に接続されている。
　コントローラ８０は、ポンプ６０の制御を行う。より具体的には、コントローラ８０には、マイクロコントローラが内蔵されている。このマイクロコントローラは、コントローラ８０の操作ボタン等からの入力内容に応じた制御信号を生成し、当該制御信号をポンプ６０に配線（図示せず）を介して送信する。これにより、ポンプ６０の制御が行われる。
　経皮上電気抵抗測定装置９０は、配線（図示せず）を介して配線基板１２に接続されており、当該配線、配線基板１２、リード線７０ａ及びリード線７０ｂを介して電極２１ｂａ及び電極２１ｂｂと電極２５ａ及び電極２５ｂとの間の電気抵抗値を測定する。この測定は、例えば四端子法により行われる。
　なお、電極２１ｂａ、電極２１ｂｂ、電極２５ａ及び電極２５ｂは、それぞれ複数存在しているため、配線基板１２からは複数の信号が出力されることになる。これら複数の出力は、１つの分配器に入力される。この分配器は、これら複数の出力のうちの１つを時分割で選択して経皮上電気抵抗測定装置９０に入力する。これにより、経皮上電気抵抗測定装置９０を複数準備する必要がなくなる。
　第２主面２２ｂｂ上に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とそうでない場合とで電極２１ｂａ及び電極２１ｂｂと電極２５ａ及び電極２５ｂとの間の電気抵抗値が変動する。そのため、上記の電気抵抗値の測定により、第２主面２２ｂｂ上に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か否かの判定が可能である。
　細胞培養システム１００は、酸素センサ（図示せず）をさらに有していてもよい。酸素センサは、チューブ５０ｂの経路上に配置されており、チューブ５０ｂを流れる第２培地２７の溶存酸素濃度を検知可能に構成されている。これにより、細胞培養システム１００は、共培養時の細菌の増殖状況をモニタリングすることができる。
　図５は、チャンバ装置２００の斜視図である。図５に示されるように、チャンバ装置２００は、エアロック２１０と、嫌気チャンバ２２０とを有している。エアロック２１０とチャンバ装置２００の外部とは、外部ドア２３０により仕切られている。エアロック２１０と嫌気チャンバ２２０とは、内部ドア２４０により仕切られている。嫌気チャンバ２２０内は、嫌気的な環境（酸素濃度が低い環境）が保たれている。
　嫌気チャンバ２２０は、前面パネル２２１を有している。前面パネル２２１には、アームポート２２２が形成されている。アームポート２２２は、前面パネル２２１を貫通して嫌気チャンバ２２０の内部空間と連通している。アームポート２２２に取り付けられるスリーブ（図示せず）やグローブ（図示せず）に手を差し入れることにより、嫌気チャンバ２２０内において各種の作業を行うことができる。アームポート２２２は、アームポートドア２２３により閉塞されている。
　嫌気チャンバ２２０内に物を配置するためには、第１に、外部ドア２３０を開いてエアロック２１０内に当該物を配置し、外部ドア２３０を閉じる。第２に、エアロック２１０内を嫌気化する。第３に、嫌気化の完了後、内部ドア２４０を開き、エアロック２１０内にある物を嫌気チャンバ２２０内に移動させる。嫌気チャンバ２２０内から物を取り出すためには、上記と逆の動作が行われる。
　基台１０、細胞培養容器２０と、培地容器３０ａ及び培地容器３０ｂ、ラック４０、チューブ５０ａ及びチューブ５０ｂ、ポンプ６０、リード線７０ａ及びリード線７０ｂ、コントローラ８０並びに経皮上電気抵抗測定装置９０は、嫌気チャンバ２２０内に配置されている。
　コントローラ８０及び経皮上電気抵抗測定装置９０は、嫌気チャンバ２２０内に常置されている。しかしながら、基台１０、細胞培養容器２０と、培地容器３０ａ及び培地容器３０ｂ、ラック４０、チューブ５０ａ及びチューブ５０ｂ、ポンプ６０並びにリード線７０ａ及びリード線７０ｂは、嫌気チャンバ２２０内から取り出し可能になっている。
　なお、嫌気チャンバ２２０から取り出された培地容器３０ｂ中の第２培地２７及び容器本体２１内の第１培地２６を分析することにより、共培養時の代謝や吸収の動態を分析することができる。
　（実施形態に係る細胞培養システムの効果）
　以下に、細胞培養システム１００の効果を説明する。
　細胞培養システム１００は、互いに独立した複数の細胞培養容器２０を有するため、細胞培養容器２０ごとに比較分析を行うことが可能である。細胞培養システム１００においては、複数の独立した細胞培養容器２０が１つの基台１０に着脱可能に取り付けられている。そのため、細胞培養システム１００によると、複数の独立した細胞培養容器２０を基台１０とともに持ち運ぶことができるため、複数の独立した細胞培養容器２０を嫌気チャンバ２２０から容易に取り出すことができる。
　細胞培養システム１００は、培地容器３０ａ及び培地容器３０ｂと、チューブ５０ａ及びチューブ５０ｂと、ポンプ６０とを有している。そのため、細胞培養システム１００によると、筒状部２２ａの内部に貯留される第２培地２７を交換しながら細胞及び細菌の共培養を行うことができる。
　細胞培養システム１００においては、複数の培地容器３０ａ及び培地容器３０ｂを支持しているラック４０を基台１０に着脱可能に取り付けることができる。また、細胞培養システム１００においては、磁石６１によりポンプ６０をラック４０に取り付けることができる。そのため、細胞培養システム１００によると、基台１０、細胞培養容器２０、培地容器３０ａ及び培地容器３０ｂ、ラック４０、チューブ５０ａ及びチューブ５０ｂ並びにポンプ６０を一体化させて嫌気チャンバ２２０内から取り出すことができる。
　容器本体２１、セルカルチャーインサート２２、培地容器３０ａ及び培地容器３０ｂ、チューブ５０ａ及びチューブ５０ｂは、培地に接触する。そのため、これらの部品は、細胞培養システム１００を用いて共培養を行った後に廃棄し、新たな部品と交換されることが好ましい。しかしながら、これらの部品の取り外しができない場合、これらの部品もオートクレーブ等の除菌処理を行った上で再利用に供さなければならないため、実験効率が落ちる。
　細胞培養システム１００においては、容器本体２１からセルカルチャーインサート２２を取り外すととともに、蓋部材２３をセルカルチャーインサート２２から取り外すことが可能である。また、細胞培養システム１００においては、チューブ５０ａを蓋部材２３及び培地容器３０ａから取り外すとともに、チューブ５０ｂを蓋部材２３及び培地容器３０ｂから取り外すことが可能である。さらに、細胞培養システム１００においては、ポンプ６０をチューブ５０ａから取り外すことが可能である。
　このように、細胞培養システム１００によると、除菌した上で再利用する部品と廃棄する部品とを分別することができるため、除菌処理の効率化を図ることができ、ひいては実験効率を高めることができる。
　細胞培養システム１００においては、ばね１３が玉１４を介して側壁２１ｃに向かって付勢力を発生させているため、細胞培養容器２０の凹部１１ａ内での位置ずれが抑制されている。これにより、容器本体２１に軽量な材料（樹脂材料等）を用いて細胞培養容器２０にぐらつきが生じやすい場合でも、安定した共培養が可能となる。
　細胞培養システム１００においては、経皮上電気抵抗測定装置９０により電極２１ｂａ及び電極２１ｂｂと電極２５ａ及び電極２５ｂとの間の電気抵抗値を測定しているため、第２主面２２ｂｂ上に培養されている細胞の状態をモニタリングしながら共培養を進めることができる。
　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、請求の範囲によって示され、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。
　１０，１０Ａ，１０Ｂ　基台、１１　本体、１１ａ　凹部、１１ｂ，１１ｃ　穴、１２　配線基板、１２ａ　配線、１２ｂ，１２ｃ　突出電極、１３　ばね、１４　玉、２０，２０Ａ，２０Ｂ　細胞培養容器、２１　容器本体、２１ａ　上壁、２１ａａ　開口、２１ｂ　底壁、２１ｂａ　電極、２１ｂｂ　電極、２１ｃ　側壁、２１ｃａ　凹部、２２　セルカルチャーインサート、２２ａ　筒状部、２２ｂ　メンブレン、２２ｂａ　第１主面、２２ｂｂ　第２主面、２３，２４　蓋部材、２５ａ，２５ｂ　電極、２６　第１培地、２７　第２培地、３０ａ，３０ｂ　培地容器、４０　ラック、４０Ａ，４０Ｂ　ラック、４１　支柱、５０ａ，５０ｂ　チューブ、６０，６０Ａ，６０Ｂ　ポンプ、６１　磁石、７０ａ，７０ｂ　リード線、８０　コントローラ、９０　経皮上電気抵抗測定装置、１００　細胞培養システム、２００　チャンバ装置、２１０　エアロック、２２０　嫌気チャンバ、２２１　前面パネル、２２２　アームポート、２２３　アームポートドア、２３０　外部ドア、２４０　内部ドア。

Claims (13)

  1. 　第１ポンプと、
    　第１細胞培養容器及び第２細胞培養容器とを備え、
    　前記第１細胞培養容器は、第１培地循環流路を有し、
    　前記第２細胞培養容器は、前記第１培地循環流路から独立している第２培地循環流路を有し、
    　前記第１培地循環流路及び前記第２培地循環流路は、前記第１ポンプに流体接続されている、細胞培養システム。
  2. 　第１基台をさらに備え、
    　前記第１細胞培養容器及び前記第２細胞培養容器は、前記第１基台に着脱可能に取り付けられている、請求項１に記載の細胞培養システム。
  3. 　第２ポンプと、
    　第３細胞培養容器及び第４細胞培養容器とをさらに備え、
    　前記第３細胞培養容器は、第３培地循環流路を有し、
    　前記第４細胞培養容器は、前記第３培地循環流路から独立している第４培地循環流路を有し、
    　前記第３培地循環流路及び前記第４培地循環流路は、前記第２ポンプに流体接続されている、請求項１又は請求項２に記載の細胞培養システム。
  4. 　第２基台をさらに備え、
    　前記第３細胞培養容器及び前記第４細胞培養容器は、前記第２基台に着脱可能に取り付けられている、請求項３に記載の細胞培養システム。
  5. 　前記第１培地循環流路は、培地供給容器と培地回収容器とに流体接続され、
    　前記培地供給容器及び前記培地回収容器を支持するラックをさらに備え、
    　前記ラックは、着脱可能に前記第１基台に取り付けられている、請求項２に記載の細胞培養システム。
  6. 　前記第１細胞培養容器は、前記第１細胞培養容器内に配置され、第１培地が貯留される第１貯留部と前記第１培地よりも溶存酸素濃度が低い第２培地が貯留される第２貯留部とを仕切る酸素透過性のメンブレンを含む、請求項２に記載の細胞培養システム。
  7. 　前記第１細胞培養容器は、
    　　容器本体と、
    　　筒状部を含み、底面に前記メンブレンが配置されたセルカルチャーインサートと、
    　　前記容器本体を封止するための蓋部材とを有し、
    　前記容器本体は、開口が形成された上壁と、前記上壁と間隔を空けて対向している底壁と、前記上壁及び前記底壁に連なっている側壁とを含み、
    　前記筒状部の第１端は、前記メンブレンにより閉塞されており、
    　前記筒状部の第２端は、前記蓋部材により閉塞されており、
    　前記筒状部は、前記筒状部の前記第１端が前記容器本体の内部に位置するように前記上壁の前記開口に挿入されており、
    　前記第１培地は、前記容器本体の内部に貯留されており、
    　前記第２培地は、前記筒状部の内部に貯留されている、請求項６に記載の細胞培養システム。
  8. 　第１チューブ及び第２チューブと、
    　培地供給容器及び培地回収容器とをさらに備え、
    　前記第１チューブの第１端及び前記第２チューブの第１端は、前記第１細胞培養容器における前記蓋部材に挿入されて前記筒状部の前記内部に接続されており、
    　前記第１チューブの第２端及び前記第２チューブの第２端は、前記培地供給容器及び前記培地回収容器にそれぞれ接続されており、
    　前記第１ポンプは、前記第２培地を前記培地供給容器から前記第１細胞培養容器における前記筒状部の前記内部へと前記第１チューブを介して送液するとともに前記第２培地を前記第１細胞培養容器における前記筒状部の前記内部から前記培地回収容器へと前記第２チューブを介して送液するように構成されている、請求項７に記載の細胞培養システム。
  9. 　前記セルカルチャーインサートは、前記容器本体から取り外し可能であり、
    　前記蓋部材は、前記セルカルチャーインサートから取り外し可能であり、
    　前記第１チューブ及び前記第２チューブは、それぞれ、前記培地供給容器及び前記培地回収容器から取り外し可能であり、
    　前記第１チューブ及び前記第２チューブは、それぞれ、前記第１ポンプから取り外し可能であり、
    　前記第１チューブ及び前記第２チューブは、前記第１細胞培養容器の前記蓋部材から取り外し可能である、請求項８に記載の細胞培養システム。
  10. 　前記培地供給容器及び前記培地回収容器を支持し、前記基台に着脱可能に取り付けられているラックをさらに備え、
    　前記第１ポンプは、磁石を有しており、
    　前記ラックは、磁性材料により形成されている、請求項８又は請求項９に記載の細胞培養システム。
  11. 　前記第１基台には、前記第１細胞培養容器及び前記第２細胞培養容器が配置される凹部が形成されており、
    　前記第１基台には、前記凹部内に配置されている前記第１細胞培養容器及び前記第２細胞培養容器の前記側壁に向かって付勢力を発生させるばねが埋設されている、請求項７～請求項１０のいずれか１項に記載の細胞培養システム。
  12. 　第１リード線をさらに備え、
    　前記第１基台は、配線基板を有し、
    　前記第１細胞培養容器は、前記底壁に埋設され、前記第１培地に電気的に接続される第１電極と、前記蓋部材を貫通して前記第２培地に電気的に接続される第２電極とを有し、
    　前記第１細胞培養容器の前記第１電極は、前記第１細胞培養容器が前記第１基台に取り付けられることにより、前記配線基板に電気的に接続され、
    　前記第１リード線の第１端は、前記第１細胞培養容器の前記第２電極に電気的に接続され、
    　前記第１リード線の第２端は、前記配線基板に電気的に接続される、請求項７～請求項１１のいずれか１項に記載の細胞培養システム。
  13. 　嫌気チャンバと、
    　前記第１ポンプの制御を行うコントローラと、
    　前記配線基板に電気的に接続され、前記第１細胞培養容器の前記第１電極と前記第１細胞培養容器の前記第２電極との間の電気抵抗値を測定する経上皮電気抵抗測定装置とをさらに備え、
    　前記コントローラ及び前記経上皮電気抵抗測定装置は、前記嫌気チャンバ内に常置されている、請求項１２に記載の細胞培養システム。
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