地域課題に係る産学共同研究委託事業 概要報告書

１．委 託 事 業 名 ：健康、食品評価に向けた腸内環境調査のための採便容器の開発

２．委託事業者名：

委託団体：株式会社テクノスルガ・ラボ
連携大学：静岡県立大学薬学部薬学科 准教授 高木邦明

３．研究成果概要：【背景と現状】
近年、ヒト消化管内に生息する膨大な数(約１００兆個)の腸内細菌は、直接もしくは腸内代謝物を介してヒトの健康状態(アレルギー、肥満、炎症性腸疾患など)に影響を及ぼすと考えられ、世界中で研究が進められている。これまでの研究成果の中で、腸内細菌叢は、年齢、食習慣、薬やストレスなどによって変化すること、個人差が大きいことなどが分かってきている。今後の研究の進展に伴い、腸内環境(便中の腸内細菌叢、腸内代謝物)の調査は、ヒトの健康状態の評価や食品の評価に応用できる可能性がある。
当社では、2001年頃より腸内細菌叢を調べるための手法の確立や腸内細菌の代謝物(有機酸、腐敗産物など)の分析法を確立し、受託分析や共同研究という形で腸内細菌の研究に貢献してきた。また2008年頃より疫学調査に対応できるような採便キットを開発し、販売している。しかし定量的な分析には適していないことから、特定の腸内細菌種の定量、あるいは代謝物の測定には容器の改良が必要であると考えていた。
同時期に、連携大学の静岡県立大学薬学部 准教授 高木先生は、唾液を定量的に採取する容器を特許申請していた。当社は、同大学の産学連携室 特許活用アソシエイツ 山崎氏からの紹介を受け、高木先生との打ち合わせを行ったところ、同様の原理に基づき容器開発の可能性が見出されたため、新規採便容器の開発についての共同研究が始まった。
連携大学では両面テーパをつけた穴の空いた採取スティックをスリット穴のついたスポンジに通すことにより唾液などの体液を表面張力により定量的に採取する方法を開発し、知財化（特2010-266108：体液採取具及び体液採取キット、下図）している。

地域課題に係る産学共同研究委託事業 概要報告書【目的と目標】本事業の目的は、疫学調査にも対応できる腸内環境調査用の定量性のある採便容器を開発することである。そのために便の状態（下痢便、固形便など）にかかわらず、各分析項目に応じた便量を誰でも簡単に定量的に採取できる容器、さらに分析項目に応じた保存液を検討することにより、『簡便に各分析項目に必要な便を１回で定量的に採取でき、家庭の冷凍庫に入れることなく室温でも長期保存可能な採便キット』を目標とした。
【採便キット性能の要求条件】
固形便、下痢便のどちらにも対応できるものを模擬便により検討する【確実性】確実に約 0.2g の便を採取できる採便スティックの厚み、穴径の改良【定量性】余分な便を排除するスクレーパー機能の検討【密閉性、安全性】保存液の液漏れがない回収容器構造の検討【効率化】一度の採便で多項目の分析が可能な構造の検討
ヒト糞便を用い、室温でも長期保存可能な保存液を検討する。
【保存性】有機酸、腐敗産物について室温でも保存可能な容液の検討【耐久性】保存液に対する回収容器の耐久性検討（材料検討）【採取棒試作 1】

唾液採取するための採取容器を参考とし、同様の形状で分析に必要な便量(約 0.2g)が採取できるように採取棒の厚みとテーパ穴の大きさを決定し、厚さ 5 ㎜のアクリル板を切断し作製した(図 1)。

図 1．板状採取棒．左：採取前．右：青い色素(BTB 溶液)を入れた水を採取した状態分析に必要な約 0.2g の便量を採取するためには、計算上、厚み 3 ㎜以上、テーパ穴の半径4 ㎜で約 3 つの穴が必要であった。水(下痢便の代用)を採取した場合には、採取、保持されたが粘土(固形便の代用)を突き刺し採取した場合、全く穴の中に粘土が入らなかった。従って、この形状では確実に固形便を回収するのは難しいと考えられた。
【採取棒試作 2】

板状の採取棒では、固形便を回収することが難しいと考えられたため、円筒状の採取棒を検討し、設計した(図 2)。計算上、外径 8 ㎜、内径 6 ㎜、深さ 8 ㎜の円筒状の先端部分に採取することにより約 0.2g(比重を 1 と仮定)の検体が回収できると推測された。水を用いて試験したところ、表面張力を保持できることが確認できた(図 3 左)。また粘土を用いても検体を採取できることが確認できた(図 3 右)。実際の糞便を用いて試験したところ、繊維の少な

地域課題に係る産学共同研究委託事業 概要報告書

い糞便は比較的採取できるが、繊維が含まれる糞便に関しては、繊維が邪魔し採取が困難となった。そのため採取棒の先端にスリットを入れることにより採取のしやすさを改善した。

断面図

7.0

ɸ6.0

ɸ8.0

60.0

8.0

ɸ2.0 空気抜き穴

この部分で検体を採取

図 2．円筒状採取棒の設計図

図 3．円筒状採取棒による採取．左：青い色素(BTB 溶液)を入れた水を採取した状態．右：小麦粘土から採取した後の状態【採取容器試作 3】

円筒状採取棒では下痢便、固形便の両方に対して回収できる可能性が示唆されたため、余分な便を除去するためのスクレーパを含め、採便容器の構造を検討した(図 4)。今回の試作品
では、金型を作成せず新たに設計する部品点数を減らし、既製品の部品の一部を流用し作製した(図 5)。
既製品の部品
特注品
スクレーパ

図 4．採便容器の構造の検討

図 5．採便容器の試作品

地域課題に係る産学共同研究委託事業 概要報告書【アンケート】
社内ボランティア 18 名に対し、採便容器の試作品を使用し 4 種類の疑似便の採取についてアンケートを実施した（図 6）。上手く採取できれば「はい」、採取が難しかった場合には「いいえ」を選択してもらった。
疑似便1（水様便）

疑似便3（通常便）

疑似便2（固い便）

疑似便4（繊維質の多い便）

はい

はい

はい

はい

いいえ

いいえ

いいえ

いいえ

図 6．採便容器の試作品を使用した際のアンケート集計結果
水様便に関しては比較的良好な回答が得られたが、固形便に関しては、まだ改善が必要と考えられた。多くの意見として、「便の下が固ければ突き刺すことも可能であるが、採便シート上に浮かんでいる便から回収することは難しい」ということが挙げられた。そのため、現在、便に採便棒を刺した後、すくい取るような先端形状を検討している。
【採便キット性能の要求条件に対する解決状況】【確実性】水様便に関しては、ほぼ解決した。固い便に関しては採便棒の先端形状の改良が必要である。
【定量性】採便時に余剰となった便について、除去するスクレーパの構造は今後、金型を作製し検討することで解決できると考えられる。より正確に測定したい場合には、便を採取し懸濁された保存液量とあらかじめ測定しておいた保存液量との差により算出する。
【密閉性、安全性】スクリューキャップ型もしくはパッキン型の蓋を利用することで解決できる。
【効率化】異なる分析項目でも同じ保存液を使用できる可能性が示唆されているため、検討をつづける。
【保存性】保存試験については、今後の実施課題である。
【耐久性】すでに実績のある保存液を使用することを検討している。
【製品化に向けて】
当社では今回の採便容器の開発にあたって、採便容器作製の実績のある会社を訪問し、意見交換を進めてきた。そのような中で、静岡県東部にある会社との連携を図り、今回開発した採便キットの設計を進めている。初期投資を抑えるため、試作型といわれる通常の金型よりは耐久性が低い金型を使用することを予定している。試作型でも数 10 万個の成型が可能であるため、現状での需要には対応できると考えている。
現在、試作金型、材料費についての概算見積も提案をいただき、資金確保が出来れば、製造可能な状態となっている。