JP2023053029A - 微生物培養装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】微生物の培養を簡単に実行できる微生物培養装置を、提供すること。【解決手段】表面に、第１凹部５６と第２凹部５７とを有する、ケース５１と、流入路５６４と、流出路５６５と、を備えており、第２凹部５７が多孔板５２で塞がれており、上流側の整流リブと、下流側の整流リブと、を更に備えており、第２凹部５７に、環境成分含有材料又は栄養素含有材料が収容されており、多孔板５２の貫通孔５２２に、微生物含有培地が充填されており、栄養素含有液体又は環境成分含有液体が流入路から流入されて流出路から流出されるようになっている。【選択図】図１０

Description

本発明は、微生物を培養する装置及び方法に関し、特に、多様な培養条件を実現して多様な難培養微生物の獲得を可能にできる微生物培養装置及び微生物培養方法に関する。
目的微生物の採取は、微生物の純粋培養によって行われている。この純粋培養は、従来一般には、寒天平板表面塗抹法によって行われていた。この方法では、シャーレに作製した固形培地に環境中から採取した微生物群を塗抹して培養している。しかしながら、その方法では、生育しない微生物が多く、現在、培養できる微生物は環境中の微生物の約１％であると言われている。その原因は、次のように考えられている。
（ａ）培養環境が閉鎖的であるために、微生物からの過剰な生成物質を系外へ排出できない。その結果、微生物の代謝産物や環境成分が、蓄積して、微生物の増殖を阻害する。
（ｂ）固形培地において、目的微生物の成育に要求される栄養素濃度を維持するのが困難である。
そこで、例えば特許文献１、２に示されるような培養技術が提案されている。特許文献１では、液体培地を連続的に供給しながら培養を行っている。特許文献２では、微生物を含有した固形培地を自然環境中に置いて培養を行っている。
特開２０１６－８６６５４号公報 米国特許第７０１１９５７号明細書
しかしながら、特許文献１の方法では、培地成分のみを制御しているだけであるので、多様な培養条件を実現することができない。また、特許文献２の方法では、自然環境中の環境成分を供給しているので、安定した培養条件を実現することができない。
本発明は、多様な培養条件を実現して多様な難培養微生物の獲得を可能にできる微生物培養装置及び微生物培養方法を提供することを目的としている。
本発明の微生物培養装置は、
表面に、第１凹部と、前記第１凹部の内部に設けられ、前記第１凹部よりも深い、第２凹部と、を有する、ケースと、
前記第２凹部よりも上流側の前記第１凹部内へ流体を流入させるための流入路と、
前記第２凹部よりも下流側の前記第１凹部内から流体を流出させるための流出路と、
を備えており、
前記第２凹部が多孔板で塞がれており、
前記第２凹部より上流側の前記第１凹部に設けられた、上流側の整流リブと、
前記第２凹部より下流側の前記第１凹部に設けられた、下流側の整流リブと、
を更に備えており、
前記第２凹部に、環境成分含有材料又は栄養素含有材料が収容されており、
前記多孔板の貫通孔に、微生物含有培地が充填されており、
栄養素含有液体又は環境成分含有液体が前記流入路から流入されて前記流出路から流出されるようになっている、
ことを特徴としている。
なお、本発明は、以下のような態様も含んでいる。
本発明の第１態様の微生物培養装置は、
微生物を培養する層状の培養部と、
前記培養部の第１表面と前記第１表面の反対側の第２表面とに配置された、前記培養部に栄養素を供給する層状の栄養素供給部及び前記培養部に環境成分を供給する層状の環境成分供給部の、少なくとも一方と、
を有する三層積層構造体を、含むことを特徴としている。
本発明の第２態様の微生物培養方法は、栄養素供給部２が、栄養素含有気体又は栄養素含有液体を流通させるようになっており、又は、環境成分供給部３が、環境成分含有気体又は環境成分含有液体を流通させるようになっている、微生物培養装置を、用いるものであり、
栄養素供給部に流通させる栄養素含有気体又は栄養素含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更する、栄養素変更工程、及び、環境成分供給部に流通させる環境成分含有気体又は環境成分含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更する、環境成分変更工程の、少なくとも一方を、含んでいる。
本発明の第３態様の微生物培養方法は、栄養素供給部が、別の栄養素供給部と交換可能に、又は、環境成分供給部と交換可能に、設けられており、又は、環境成分供給部が、別の環境成分供給部と交換可能に、又は、栄養素供給部と交換可能に、設けられている、微生物培養装置を、用いるものであり、
栄養素供給部を、別の栄養素供給部と交換し又は環境成分供給部と交換する、栄養素交換工程、及び、環境成分供給部を、別の環境成分供給部と交換し又は栄養素供給部と交換する、環境成分交換工程の、少なくとも一方を、含んでいる。
本発明の第４態様の微生物培養方法は、栄養素供給部２が、栄養素含有気体又は栄養素含有液体を流通させるようになっており、又は、環境成分供給部３が、環境成分含有気体又は環境成分含有液体を流通させるようになっており、更に、培養部１が、培養状態を検知するセンサーを１種以上備えている、微生物培養装置を、用いるものであり、
培養部の培養状態をセンサーによって検知してモニターするモニター工程を、含んでおり、モニター結果に基づいて、栄養素供給部に流通させる栄養素含有気体又は栄養素含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更する、栄養素変更工程、及び、環境成分供給部に流通させる環境成分含有気体又は環境成分含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更する、環境成分変更工程の、少なくとも一方を、更に含んでいる。
本発明の第５態様の微生物培養方法は、栄養素供給部２が、別の栄養素供給部と交換可能に、又は、環境成分供給部と交換可能に、設けられており、又は、環境成分供給部３が、別の環境成分供給部と交換可能に、又は、栄養素供給部と交換可能に、設けられており、更に、培養部１が、培養状態を検知するセンサーを１種以上備えている、微生物培養装置を、用いるものであり、
培養部の培養状態をセンサーによって検知してモニターするモニター工程を、含んでおり、モニター結果に基づいて、栄養素供給部を、別の栄養素供給部と交換し又は環境成分供給部と交換する、栄養素交換工程、及び、環境成分供給部を、別の環境成分供給部と交換し又は栄養素供給部と交換する、環境成分交換工程の、少なくとも一方を、更に含んでいる。
本発明の微生物培養装置によれば、多孔板の貫通孔内で微生物を培養でき、しかも、微生物の培養を簡単に実行でき、更に、非常にコンパクトな微生物培養装置を実現できる。
本発明の第１態様の微生物培養装置によれば、培養部に、栄養素供給部から栄養素を供給でき、及び／又は、環境成分供給部から環境成分を供給できるので、培養部において微生物を培養できる。しかも、三層積層構造体によって装置を構成できるので、装置構成を簡素化できる。したがって、培養作業を簡単に実行できるので、多様な培養条件を実現して多様な難培養微生物の獲得を可能にできる。
本発明の第２及び第３態様の微生物培養方法によれば、培養部に対する培養条件を容易に変更できるので、多様な培養条件を実現して多様な難培養微生物の獲得を可能にできる。
本発明の第４及び第５態様の微生物培養方法によれば、培養の途中であっても、モニター結果に基づいて、培養部に対する培養条件を容易に変更できるので、最適な培養条件を容易に実現でき、多様な難培養微生物の獲得を可能にできる。
本発明の微生物培養装置が含む三層積層構造体の基本形態の第１例を示す断面略図である。 本発明の微生物培養装置が含む三層積層構造体の基本形態の第２例を示す断面略図である。 本発明の微生物培養装置が含む三層積層構造体の基本形態の第３例を示す断面略図である。 三層積層構造体の変形例を示す断面略図である。 三層積層構造体の別の変形例を示す断面略図である。 本発明の微生物培養装置の基本形態の第１例を示す断面略図である。 本発明の微生物培養装置の基本形態の第２例を示す断面略図である。 本発明の微生物培養装置の基本形態の第３例を示す断面略図である。 本発明の第１実施形態の微生物培養装置を示す斜視図である。 図９のＸ－Ｘ断面図である。
図９のＸＩ－ＸＩ断面図である。 図９の微生物培養装置の分解斜視図である。 図１０の一部拡大図である。 本発明の第２実施形態の微生物培養装置を示す斜視図である。 図１４のＸＶ矢視図である。 図１５のＸVI矢視図（平面図）である。 図１６のＸVII－ＸVII断面図である。 図１７に示される断面の斜視図である。 図１７に示される断面の略図である。 培養部であるジャケットの斜視図である。
図２０のＸＸＩ矢視図である。 図２１のＸＸII－ＸＸII断面図である。 栄養素供給部であるジャケットの斜視図である。 図２３のＸＸIV矢視図である。 図２４のＸＸＶ－ＸＸＶ断面図である。 筒体の一部断面図である。 図２６のＸＸVII矢視図である。 基台の斜視図である。 図２８のＸＸIX矢視図である。 図２９のＸＸＸ－ＸＸＸ断面図である。
蓋体の平面図である。 図３１のＸＸＸII－ＸＸＸII断面図である。 培養部であるジャケットの変形例の斜視図である。 図３３のＸＸＸIV矢視図である。 図３４のＸＸＸＶ－ＸＸＸＶ断面図である。 図３３のジャケットの拡大断面斜視図である。 本発明の第３実施形態の微生物培養装置を示す断面略図である。 図３７の装置を製作するのに使用する装置を示す斜視図である。 本発明の第４実施形態の微生物培養装置を製作するのに使用する装置を示す斜視図である。 第１実施例の結果を示す図である。 第２実施例で用いた微生物培養装置を示す断面略図である。 第２実施例の結果を示す図である。
まず、本発明の微生物培養装置及び微生物培養方法の基本形態を説明する。
［基本形態］
＜微生物培養装置＞
本発明の微生物培養装置は、三層積層構造体を含むことを特徴としている。
（三層積層構造体）
図１～図３に示されるように、三層積層構造体は、次の３種類の構成を含んでいる。
（１）図１に示された三層積層構造体１０は、層状の培養部１と、培養部１の第１表面１１に配置された層状の栄養素供給部２と、培養部１の第２表面１２に配置された層状の環境成分供給部３と、を有している。
（２）図２に示された三層積層構造体１０は、層状の培養部１と、培養部１の第１表面１１及び第２表面１２に配置された層状の栄養素供給部２と、を有している。この構成では、第１表面１１に配置された栄養素供給部２と、第２表面１２に配置された栄養素供給部２とは、供給する栄養素の種類及び濃度の少なくとも一方が異なっていることが、好ましい。
（３）図３に示された三層積層構造体１０は、層状の培養部１と、培養部１の第１表面１１及び第２表面１２に配置された層状の環境成分供給部３と、を有している。この構成では、第１表面に配置された環境成分供給部３と、第２表面に配置された環境成分供給部３とは、供給する環境成分の種類及び濃度の少なくとも一方が異なっていることが、好ましい。
なお、三層積層構造体１０は、各層の間にメンブレンフィルターを備えていることが、好ましい。
また、三層積層構造体１０は、例えば、図４に示されるように、培養部１が２層以上積層されている構成も、含んでいる。２層以上積層された培養部１を一体の培養部とみなすことができるからである。
更に、三層積層構造体１０は、図５に示されるように、横方向に積層された構成も含んでいる。
（培養部）
培養部は、微生物を培養するようになっており、微生物が播種された培地すなわち微生物含有培地を有している。培地としては、例えば、寒天などを使用できる。
培養部は、培養状態を検知するセンサーを１種以上備えていることが、好ましい。そのセンサーは、温度センサー、ｐＨセンサー、及びガス濃度センサーから、選択される。更に、培養部には、培養部に外部から物理的刺激を付与する１種以上の刺激付与部が、付設されていることが、好ましい。その刺激付与部は、光照射部、加熱部、電磁波照射部、及び超音波振動部から、選択される。例えば、図１に示されるように、培養部１に対して、温度センサー４１、ｐＨセンサー４２、及び超音波発振器（超音波振動部）４３が、設けられている。
三層積層構造体において、培養部は、別の培養部と交換可能に設けられている。別の培養部とは、微生物の種類、及び、培地の種類又は濃度の、少なくとも一方が、元の培養部とは異なっている培養部である。
（栄養素供給部）
栄養素供給部は、培養部に栄養素を供給するようになっている。栄養素とは、微生物の生育に必要な栄養などの基質（生育因子）である。栄養素は、固体又は液体又は気体の状態で、すなわち、栄養素含有材料又は栄養素含有液体又は栄養素含有気体として、供給される。
栄養素供給部は、栄養素含有液体又は栄養素含有気体を供給する場合には、それを流通させるための流入路及び流出路を有していることが、好ましい。この場合においては、流入路及び流出路が開閉可能に設けられていることが、好ましい。その開閉手段としては、流入路及び流出路を閉じるための栓を着脱自在に有する機構を、採用できる。この場合には、流入路及び流出路を閉じることにより、栄養素含有材料を使用できる。
三層積層構造体において、栄養素供給部は、別の栄養素供給部と交換可能に、又は、環境成分供給部と交換可能に、設けられている。別の栄養素供給部とは、栄養素の種類及び濃度の少なくとも一方が元の栄養素供給部とは異なっている栄養素供給部である。
（環境成分供給部）
環境成分供給部は、培養部に環境成分を供給するようになっている。環境成分とは、微生物を自然環境に近い状態で生育させるための環境因子である。環境成分は、固体又は液体又は気体の状態で、すなわち、環境成分含有材料又は環境成分含有液体又は環境成分含有気体として、供給される。環境成分含有材料としては、例えば土壌をそのまま使用できる。環境成分含有液体としては、例えば海水をそのまま使用できる。
環境成分供給部は、環境成分含有液体又は環境成分含有気体を供給する場合には、それを流通させるための流入路及び流出路を有していることが、好ましい。この場合においては、流入路及び流出路が開閉可能に設けられていることが、好ましい。その開閉手段としては、流入路及び流出路を閉じるための栓を着脱自在に有する機構を、採用できる。この場合には、流入路及び流出路を閉じることにより、環境成分含有材料を使用できる。
三層積層構造体において、環境成分供給部は、別の環境成分供給部と交換可能に、又は、栄養素供給部と交換可能に、設けられている。別の環境成分供給部とは、環境因子の種類及び濃度の少なくとも一方が元の環境成分供給部とは異なっている環境成分供給部である。
（作用効果）
本発明の微生物培養装置によれば、次のような作用効果を発揮できる。
（ａ）培養部１に、栄養素供給部２から栄養素を供給でき、及び／又は、環境成分供給部３から環境成分を供給できるので、培養部１において微生物を培養できる。
（ｂ）三層積層構造体１０によって装置を構成できるので、装置構成を簡素化できる。
（ｃ）培養部１が微生物含有培地を保持するとともに、栄養素供給部２が栄養素含有材料を保持し又は栄養素供給部２が栄養素含有液体又は栄養素含有気体を流通させ、及び／又は、環境成分供給部３が環境成分含有材料を保持し又は環境成分供給部３が環境成分含有液体又は環境成分含有気体を流通させるだけで、培養部１において微生物を培養できるので、培養作業が容易である。
（ｄ）図２の三層積層構造体１０を含んでいる場合において、第１表面１１側の栄養素供給部２と第２表面１２側の栄養素供給部２との、供給する栄養素の種類及び濃度の少なくとも一方が、異なっている場合には、培養部１に対して両面から異なる栄養素条件を与えることができる。したがって、一度に２種類の培養条件を設定できる。
（ｅ）図３の三層積層構造体１０を含んでいる場合において、第１表面１１側の環境成分供給部３と第２表面１２側の環境成分供給部３との、供給する環境成分の種類及び濃度の少なくとも一方が、異なっている場合には、培養部１に対して両面から異なる環境成分条件を与えることができる。したがって、一度に２種類の培養条件を設定できる。
（ｆ）各層の間にメンブレンフィルターを備えることにより、各層の間における微生物のコンタミネーションを防止できる。
（ｇ）培養部１を別の培養部と交換することによって、既に設定されている培養条件に適した微生物含有培地の選定を容易に行うことができる。
（ｈ）栄養素供給部２が栄養素含有液体又は栄養素含有気体を流通させる場合には、供給する栄養素の種類及び濃度の少なくとも一方を途中で変更できる。したがって、培養部１に対する培養条件を培養作業中に容易に変更でき、多様な培養条件を実現できる。
（ｉ）環境成分供給部３が環境成分含有液体又は環境成分含有気体を流通させる場合には、供給する環境成分の種類及び濃度の少なくとも一方を途中で変更できる。したがって、培養部１に対する培養条件を作業中に容易に変更でき、多様な培養条件を実現できる。
（ｊ）栄養素供給部２を別の栄養素供給部と交換することによって又は環境成分供給部と交換することによって、培養部１に対する培養条件を容易に変更でき、多様な培養条件を実現できる。
（ｋ）環境成分供給部３を別の環境成分供給部と交換することによって又は栄養素供給部と交換することによって、培養部１に対する培養条件を容易に変更でき、多様な培養条件を実現できる。
（ｌ）培養部１の培養状態をセンサーによって検知できる。したがって、培養条件の適否を容易に判断できる。
（ｍ）センサーによる検知結果をモニターすることによって、モニター結果に基づいて、上記（ｈ）～（ｋ）で述べたように、培養部１に対する培養条件を容易に変更できる。したがって、培養作業の途中であっても、最適な培養条件を容易に実現でき、多様な難培養微生物の獲得を可能にできる。
（ｎ）刺激付与部によって培養部１に外部から物理的刺激を付与できるので、微生物の培養を活性化できる。
（装置類型）
微生物培養装置としては、例えば、以下に示される４種類の型を採用できるが、これらに限定されるものではない。
［１］三層一体型装置
三層一体型装置は、例えば断面略図である図６に示されるように、三層積層構造体１０が１個のケース５１内に収容されている構成を、有している。これによれば、非常にコンパクトな装置を実現できる。なお、三層積層構造体１０の平面視形状は、円形、三角形、四角形、又は、その他の多角形などを採用できる。
栄養素供給部２は、開閉可能な流入路２７及び流出路２８を有していることが、好ましい。また、環境成分供給部３は、開閉可能な流入路３７及び流出路３８を有していることが、好ましい。
培養部１は、温度センサー４１、ｐＨセンサー４２、及び超音波発振器４３を備えることが、好ましい。両センサー４１、４２は、培養部１における微生物の培養状態を検知するように、設けられている。両センサー４１、４２による検知結果は、外部機器（図示せず）においてモニターできるようになっていることが、好ましい。超音波発振器４３は、培養部１に保持されている微生物含有培地に対して超音波振動を付与するように、設けられている。超音波発振器４３の作動は、外部機器によって制御されるようになっていることが、好ましい。
なお、図６の三層積層構造体１０は、図１の構成を有しているが、図２～図５などの構成を有してもよい。
［２］ジャケット型装置
ジャケット型装置では、断面略図である図７に示されるように、三層積層構造体１０を構成する、培養部１、栄養素供給部２、及び環境成分供給部３が、それぞれ、内部空間を囲む枠本体を備えた枠体によって、構成されている。なお、三層積層構造体１０の平面視形状は、円形、三角形、四角形、又は、その他の多角形を採用できる。
すなわち、培養部１は、第１内部空間１３を囲む第１枠本体１４を備えており、栄養素供給部２は、第２内部空間２３を囲む第２枠本体２４を備えており、環境成分供給部３は、第３内部空間３３を囲む第３枠本体３４を備えており、第１枠本体１４は、第１内部空間１３に微生物含有培地を保持可能となっており、第２枠本体２４は、第２内部空間２３に栄養素含有材料を保持可能となっており、又は、第２内部空間２３に栄養素含有気体又は栄養素含有液体を流通可能となっており、第３枠本体３４は、第３内部空間３３に環境成分含有材料を保持可能となっており、又は、第３内部空間３３に環境成分含有気体又は環境成分含有液体を流通可能となっており、第１枠本体１４と第２枠本体２４と第３枠本体３４とは、相互に積層状態で連結可能となっている。更に、第１枠本体１４と第２枠本体２４と第３枠本体３４とは、相互に着脱可能となっていることが、好ましい。更に、第２枠本体２４は、第２内部空間２３へ流体を流入させるための流入路２７と、第２内部空間２３から流体を流出させるための流出路２８と、を有しており、第３枠本体３４は、第３内部空間３３へ流体を流入させるための流入路３７と、第３内部空間３３から流体を流出させるための流出路３８と、を有していることが、好ましい。その場合、第２枠本体２４及び第３枠本体３４の、流入路２７、３７及び流出路２８、３８は、それぞれ、開閉可能に構成されており、第２枠本体２４は、流入路２７及び流出路２８が共に閉じられた状態で、第２内部空間２３に栄養素含有材料を保持可能となっており、第３枠本体３４は、流入路３７及び流出路３８が共に閉じられた状態で、第３内部空間３３に環境成分含有材料を保持可能となっていることが、好ましい。
このように、ジャケット型装置では、培養部１は、第１枠本体１４が第１内部空間１３に微生物含有培地を保持した構成を有する１個のジャケットからなっており、栄養素供給部２は、第２枠本体２４が第２内部空間２３に栄養素含有材料を保持した構成を有する１個のジャケットからなっており、又は、第２内部空間２３に栄養素含有気体又は栄養素含有液体を流通させるようになっている構成を有する１個のジャケットからなっており、環境成分供給部３は、第３枠本体３４が第３内部空間３３に環境成分含有材料を保持した構成を有する１個のジャケットからなっており、又は、第３内部空間３３に環境成分含有気体又は環境成分含有液体を流通させるようになっている構成を有する１個のジャケットからなっている。すなわち、ジャケット型装置は、ジャケットを積層して構成されている。なお、ジャケット同士の間には、メンブレンフィルターを配置することが好ましい。
更に、培養部１は、温度センサー４１、ｐＨセンサー４２、及び超音波発振器４３を備えることが、好ましい。両センサー４１、４２は、培養部１における微生物の培養状態を検知するように、設けられている。両センサー４１、４２による検知結果は、外部機器（図示せず）においてモニターできるようになっていることが、好ましい。超音波発振器４３は、培養部１に保持されている微生物含有培地に対して超音波振動を付与するように、設けられている。超音波発振器４３の作動は、外部機器によって制御されるようになっていることが、好ましい。
なお、図７の三層積層構造体１０は、図１の構成を有しているが、図２～図５などの構成を有してもよい。
［３］印刷層型装置
印刷型装置では、断面略図である図８に示されるように、三層積層構造体１０を構成する、培養部１、栄養素供給部２、及び環境成分供給部３が、それぞれ、印刷によって構成されている。なお、三層積層構造体１０の平面視形状は、円形、三角形、四角形、又は、その他の多角形を採用できる。
すなわち、培養部１は、微生物含有培地が印刷されて構成された第１印刷層１５を、備えており、栄養素供給部２は、栄養素含有材料が印刷されて構成された第２印刷層２５を、備えており、環境成分供給部３は、環境成分含有材料が印刷されて構成された第３印刷層３５を、備えている。なお、各層の間には、メンブレンフィルター４０が配置されていることが、好ましい。
印刷は、ディスペンサーを用いて実行できる。例えば、第２印刷層２５を形成する場合には、栄養素含有材料を、ペースト状にした後、ディスペンサーによって塗布する。
第１印刷層１５は、温度センサー４１、ｐＨセンサー４２、及び超音波発振器４３を備えることが、好ましい。両センサー４１、４２は、第１印刷層１５における微生物の培養状態を検知するように、設けられている。両センサー４１、４２による検知結果は、外部機器（図示せず）においてモニターできるようになっていることが、好ましい。超音波発振器４３は、第１印刷層１５である微生物含有培地に対して超音波振動を付与するように、設けられている。超音波発振器４３の作動は、外部機器によって制御されるようになっていることが、好ましい。
なお、図８の三層積層構造体１０は、図１の構成を有しているが、図２～図５などの構成を有してもよい。
［４］薄膜体型装置
薄膜体型装置は、印刷型装置に比して、印刷層に代えて薄膜体を備えている点が異なっており、その他は同じである。すなわち、第１薄膜体１６、第２薄膜体２６、及び第３薄膜体３６を備えている。第１薄膜体２６は、ドクターブレード法によって微生物含有培地が薄膜化されて構成されており、第２薄膜体２６は、ドクターブレード法によって栄養素含有材料が薄膜化されて構成されており、第３薄膜体３６は、ドクターブレード法によって環境成分含有材料が薄膜化されて構成されている。なお、各薄膜体の間には、メンブレンフィルター４０が配置されていることが、好ましい。
ドクターブレード法による薄膜化は、例えば、次のように実行できる。例えば第２薄膜体２６を作製する場合には、栄養素含有材料を、スラリー状にした後、キャリアフィルム上に載せ、ブレードによって所定の厚さの薄膜にし、乾燥させる。
＜微生物培養方法＞
本発明の微生物培養方法は、上述した微生物培養装置を用いた微生物の培養において、多様な培養条件を実現できる。
（１）本発明の第１微生物培養方法は、栄養素供給部２に流通させる栄養素含有気体又は栄養素含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更する、栄養素変更工程、及び、環境成分供給部３に流通させる環境成分含有気体又は環境成分含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更する、環境成分変更工程の、少なくとも一方を、含んでいる。この方法は、栄養素供給部２が、栄養素含有気体又は栄養素含有液体を流通させるようになっており、又は、環境成分供給部３が、環境成分含有気体又は環境成分含有液体を流通させるようになっている、微生物培養装置を、用いて実行できる。
この方法によれば、培養部１に対する培養条件を容易に変更できる。したがって、多様な培養条件を実現して多様な難培養微生物の獲得を可能にできる。
（２）本発明の第２微生物培養方法は、栄養素供給部２を、別の栄養素供給部と交換し又は環境成分供給部と交換する、栄養素交換工程、及び、環境成分供給部３を、別の環境成分供給部と交換し又は栄養素供給部と交換する、環境成分交換工程の、少なくとも一方を、含んでいる。この方法は、栄養素供給部２が、別の栄養素供給部と交換可能に、又は、環境成分供給部と交換可能に、設けられており、又は、環境成分供給部３が、別の環境成分供給部と交換可能に、又は、栄養素供給部と交換可能に、設けられている、微生物培養装置を、用いて実行できる。
この方法によれば、培養部１に対する培養条件を容易に変更できる。したがって、多様な培養条件を実現して多様な難培養微生物の獲得を可能にできる。
（３）本発明の第３微生物培養方法は、培養部１の培養状態をセンサーによって検知してモニターするモニター工程を、含んでおり、モニター結果に基づいて、栄養素供給部２に流通させる栄養素含有気体又は栄養素含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更する、栄養素変更工程、及び、環境成分供給部３に流通させる環境成分含有気体又は環境成分含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更する、環境成分変更工程の、少なくとも一方を、更に含んでいる。この方法は、栄養素供給部２が、栄養素含有気体又は栄養素含有液体を流通させるようになっており、又は、環境成分供給部３が、環境成分含有気体又は環境成分含有液体を流通させるようになっており、更に、培養部１が、培養状態を検知するセンサーを１種以上備えている、微生物培養装置を、用いて実行できる。
この方法によれば、培養の途中であっても、モニター結果に基づいて、培養部１に対する培養条件を容易に変更できる。したがって、最適な培養条件を容易に実現でき、多様な難培養微生物の獲得を可能にできる。
（４）本発明の第４微生物培養方法は、培養部１の培養状態をセンサーによって検知してモニターするモニター工程を、含んでおり、モニター結果に基づいて、栄養素供給部２を、別の栄養素供給部と交換し又は環境成分供給部と交換する、栄養素交換工程、及び、環境成分供給部３を、別の環境成分供給部と交換し又は栄養素供給部と交換する、環境成分交換工程の、少なくとも一方を、更に含んでいる。この方法は、栄養素供給部２が、別の栄養素供給部と交換可能に、又は、環境成分供給部と交換可能に、設けられており、又は、環境成分供給部３が、別の環境成分供給部と交換可能に、又は、栄養素供給部と交換可能に、設けられており、更に、培養部１が、培養状態を検知するセンサーを１種以上備えている、微生物培養装置を、用いて実行できる。
この方法によれば、培養の途中であっても、モニター結果に基づいて、培養部１に対する培養条件を容易に変更できる。したがって、最適な培養条件を容易に実現でき、多様な難培養微生物の獲得を可能にできる。
次に、本発明の微生物培養装置及び微生物培養方法の具体的な実施形態について、説明する。
［第１実施形態］
図９は、本発明の第１実施形態の微生物培養装置を示す斜視図である。この微生物培養装置１００Ａは、１個のケース５１内に１個の三層積層構造体１０を収容した構成を、有しており、すなわち「三層一体型装置」である。
図１０は、図９のＸ－Ｘ断面図である。図１１は、図９のＸＩ－ＸＩ断面図である。図１２は、図９の微生物培養装置１００Ａの分解斜視図である。微生物培養装置１００Ａは、図１２に示されるように、ケース５１と、多孔板５２及びその取付部材５３と、カバー体５４及びそのシール部材５５と、を有している。
ケース５１は、薄い箱体であり、表面に、第１凹部５６及び第２凹部５７などがプレス成形されている。第１凹部５６は、深さＤ１を有している。第１凹部５６の外周縁５６１は、ケース５１の表面の周縁５１１近傍にて周縁５１１に沿っている。第２凹部５７は、深さＤ２を有している。第２凹部５７は、第１凹部５６の内部に、且つ、ケース５１の長さ方向Ｘの中央部に、平面視四角形に形成されている。Ｄ２＞Ｄ１であり、Ｄ２は、ケース５１の厚さの略半分である。
第２凹部５７には、凹状の取付部材５３が嵌め込まれている。第２凹部５７は、取付部材５３の周枠５３１に多孔板５２をネジ５２１で固定することにより、多孔板５２で塞がれている。多孔板５２は、多数の貫通孔５２２を有している。多孔板５２は、第２凹部５７を塞いだ状態で、第１凹部５６の底面と同一面となっている。
第１凹部５６は、第１凹部５６内へ流体を流入させるための流入路５６４と、第１凹部５６内から流体を流出させるための流出路５６５と、を有している。流入路５６４は、第１凹部５６の上流側において、第１凹部５６の幅方向Ｙの中央から上流に向けて延びてケース５１の上流側面５１３を貫通しており、筒体５６６に連結している。流出路５６５は、第１凹部５６の下流側において、第１凹部５６の幅方向Ｙの中央から下流に向けて延びてケース５１の下流側面５１４を貫通しており、筒体５６７に連結している。
第１凹部５６は、第２凹部５７より上流側の底面５６８に、整流リブ５８を有しており、第２凹部５７より下流側の底面５６９に、整流リブ５９を有している。整流リブ５８は、流入路５６４から流入してきた流体を幅方向Ｙに均等に分流させるように設けられた前段リブ５８１と、幅方向Ｙに分流された流体を長さ方向Ｘに沿うように整流する後段リブ５８２と、を含んでいる。後段リブ５８２は、幅方向Ｙに沿って等間隔で多数個設けられている。整流リブ５９は、後段リブ５８２と同様に設けられた多数のリブ５９１を、含んでいる。
第１凹部５６の周囲には、シール溝５５１が形成されている。カバー体５４は、シール溝５５１に嵌め込まれたシール部材５５を上方から押さえた状態で、ケース５１の表面にネジ５１１で固定されている。カバー体５４は、第１凹部５６及び第２凹部５７を密封している。
そして、多孔板５２で塞がれた第２凹部５７には、環境成分含有材料が収容されている。また、多孔板５２の多数の貫通孔５２２の一つ一つには、微生物が播種された培地すなわち微生物含有培地が充填されている。環境成分含有材料と微生物含有培地とは接触しているので、多孔板５２の微生物は、環境成分の供給を受けるようになっている。また、栄養素含有液体が、流入路５６４から第１凹部５６内へ流入され、多孔板５２の表面を流れて流出路５６６から流出されるようになっている。すなわち、栄養素含有液体と微生物含有培地とは接触するので、多孔板５２の微生物は、栄養素の供給を受けるようになっている。したがって、微生物培養装置１００Ａは、環境成分含有材料が第２凹部５７に収容されて構成された、層状の環境成分供給部と、微生物含有培地が多孔板５２の貫通孔５２２に充填されて構成された、層状の培養部と、栄養素含有液体が第１凹部５６を流通することによって構成された、層状の栄養素供給部と、を有する三層積層構造体１０を、ケース５１内に備えている。なお、環境成分供給部と培養部との間、及び、栄養素供給部と培養部との間には、メンブレンフィルターが配置されている。
多孔板５２には、図１３に示されるように、温度センサー４１、ｐＨセンサー４２、及び超音波発振器４３が、設けられている。両センサー４１、４２は、一つ一つの貫通孔５２２における微生物の培養状態を検知するように、設けられている。両センサー４１、４２による検知結果は、外部機器（図示せず）においてモニターできるようになっている。超音波発振器４３は、全ての貫通孔５２２内の微生物含有培地に対して超音波振動を付与するように、設けられている。超音波発振器４３の作動は、外部機器によって制御されるようになっている。
このような微生物培養装置１００Ａは、次のような作用効果を発揮できる。
（ａ）多孔板５２の貫通孔５２２内の微生物に、下側から環境成分を供給でき、上側から栄養素を供給できるので、貫通孔５２２内で微生物を培養できる。
（ｂ）第１凹部５６に栄養素含有液体を流通させるだけで微生物を培養できるので、微生物の培養を簡単に実行できる。したがって、難培養微生物の獲得の可能性を向上できる。
（ｃ）微生物を培養できる１個の三層積層構造体１０を、ケース５１内に備えているだけであるので、非常にコンパクトな微生物培養装置を実現できる。
（ｄ）第１凹部５６に流通させる栄養素含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更できる（栄養素変更工程）。したがって、多様な培養条件の実現を容易に行うことができ、微生物に適した培養条件の選定作業を容易に行うことができる。
（ｅ）温度センサー４１及び／又はｐＨセンサー４２によって、貫通孔５２２内の微生物の培養状態を検知してモニターできる（モニター工程）。したがって、培養状態を迅速且つ的確に判断できる。
（ｆ）モニター結果に基づいて、第１凹部５６に流通させる栄養素含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更できる（栄養素変更工程）。したがって、微生物に適した培養条件を容易に実現できる。
（ｇ）超音波発振器４３によって貫通孔５２２内の微生物に振動を付与することができ、それによって、微生物の培養を活性化させることができる。したがって、培養効率を向上できる。
［第１実施形態の変形例］
第１実施形態の微生物培養装置１００Ａは、次のような変形例を任意に採用できる。
（１）第１凹部５６に栄養素含有気体を流通させるようになっている。
（２）第１凹部５６に、環境成分含有液体又は環境成分含有気体を流通させるようになっている。
（３）第２凹部５７に栄養素含有材料が収容されている。
（４）第２凹部５７に栄養素含有材料が収容されており、第１凹部５６に、環境成分含有液体又は環境成分含有気体を流通させるようになっている。
［第２実施形態］
図１４は、本発明の第２実施形態の微生物培養装置を示す斜視図である。この微生物培養装置１００Ｂは、「ジャケット型装置」である。図１５は、図１４のＸＶ矢視図である。図１６は、図１５のＸVI矢視図（平面図）である。図１７は、図１６のＸVII－ＸVII断面図である。図１８は、図１７に示される断面の斜視図である。
微生物培養装置１００Ｂは、７個のジャケット６１～６７を積層して構成されている。ジャケット６１は、基台６０に積層されており、ジャケット６７は蓋体６８で塞がれている。断面略図である図１９に示されるように、本装置１００Ｂでは、ジャケット６１は環境成分供給部３であり、ジャケット６２～６４、６６は培養部１であり、ジャケット６５、６７は栄養素供給部２である。本装置１００Ｂは、２組の三層積層構造体１０Ａ、１０Ｂを備えており、すなわち、ジャケット６２～６４を１個の培養部とみなすことによってジャケット６１～６５からなる三層積層構造体１０Ａと、ジャケット６５～６７からなる三層積層構造体１０Ｂと、を備えている。
培養部１であるジャケット６２は、図２０～図２２に示されるように、第１内部空間１３を囲む環状の第１枠本体１４を備えている。図２０は、ジャケット６２の斜視図である。図２１は、図２０のＸＸＩ矢視図である。図２２は、図２１のＸＸII－ＸＸII断面図である。第１枠本体１４は、下部に、内ネジ１４１を有する外嵌部１４２を有しており、上部に、外ネジ１４３を有する内嵌部１４４を有している。外嵌部１４２は、内嵌部１４４に外嵌可能な寸法を有している。内嵌部１４４は、外嵌部１４２に内嵌可能な寸法を有している。第１内部空間１３は、外嵌部１４２で囲まれた内部空間１３１と、それ以外の内部空間１３２と、を有している。そして、第１枠本体１４は、内部空間１３２内に微生物含有培地を保持している。なお、図２０～図２２では、微生物含有培地の図示を省略している。ジャケット６３、６４、６６も、ジャケット６２と同じ構成を有している。
栄養素供給部２であるジャケット６５は、第２内部空間を囲む環状の第２枠本体を備えている。なお、本装置１００Ｂでは、ジャケット６５は、ジャケット６２と同じ構成を有している。但し、内部空間１３２内に栄養素含有材料が保持されている。
栄養素供給部２であるジャケット６７は、図２３～図２５に示されるように、第２内部空間２３を囲む環状の第２枠本体２４を備えている。図２３は、ジャケット６７の斜視図である。図２４は、図２３のＸＸIV矢視図である。図２５は、図２４のＸＸＶ－ＸＸＶ断面図である。第２枠本体２４は、下部に、内ネジ２４１を有する外嵌部２４２を有しており、上部に、外ネジ２４３を有する内嵌部２４４を有している。外嵌部２４２は、内嵌部２４４に外嵌可能な寸法を有している。内嵌部２４４は、外嵌部２４２に内嵌可能な寸法を有している。第２内部空間２３は、外嵌部２４２で囲まれた内部空間２３１と、それ以外の内部空間２３２と、を有している。更に、第２枠本体２４は、内部空間２３２へ流体を流入させるための流入路２７と、内部空間２３２から流体を流出させるための流出路２８と、を有している。流体は、栄養素含有液体又は栄養素含有気体である。また、図２６に示される筒体６９１、６９２が、流入路２７、２８のそれぞれに、連結されており、外部に向けて径方向に突出している。図２７は、図２６のＸＸVII矢視図である。流入路２７、２８は、筒体６９１の代わりに栓（図示せず）を詰めることによって閉じることができるようになっている。これによって、流入路２７、２８は、開閉可能となっている。
環境成分供給部３であるジャケット６１は、第３内部空間を囲む環状の第３枠本体を備えている。なお、本装置１００Ｂでは、ジャケット６１は、ジャケット６７と同じ構成を有している。但し、内部空間２３２には環境成分含有液体又は環境成分含有気体が流通されるようになっている。
図２８～図３０は、基台６０を示している。図２８は、基台６０の斜視図である。図２９は、図２８のＸＸIX矢視図である。図３０は、図２９のＸＸＸ－ＸＸＸ断面図である。基台６０は、環状の板体であり、上部に、外ネジ６０１を有する内嵌部６０２を有している。内嵌部６０２は、第１枠本体１４の外嵌部１４２及び第２枠本体２４の外嵌部２４２に、それぞれ内嵌可能な寸法を、有している。
図３１及び図３２は、蓋体６８を示している。図３１は、蓋体６８の平面図である。図３２は、図３１のＸＸＸII－ＸＸＸII断面図である。蓋体６８は、環状の板体であり、下部に、内ネジ６８１を有する外嵌部６８２を有している。外嵌部６８２は、第１枠本体１４の内嵌部１４１及び第２枠本体２４の内嵌部２４１に、それぞれ外嵌可能な寸法を、有している。
そして、ジャケット６１は、基台６０に対して、外嵌部２４２を基台６０の内嵌部６０２に螺合させることによって外嵌して連結されており、したがって、積層されている。また、ジャケット６２～６７も、同様に、外嵌部を、下に位置するジャケットの内嵌部に螺合させることによって、外嵌して連結されており、したがって、積層されている。そして、蓋体６８が、ジャケット６７に対して、外嵌部６８２をジャケット６７の内嵌部２４４に螺合させることによって外嵌して連結されている。なお、上下のジャケットを仕切るように、その間には、メンブレンフィルター４０が配置されている。また、各ジャケットの間は、Ｏリング４０１（図１７）によってシールされている。こうして、本装置１００Ｂは、７層構造のジャケット６１～６７を備えている。
更に、図１９に示されるように、培養部１であるジャケット６２～６４、６６には、それぞれ、温度センサー４１、ｐＨセンサー４２、及び超音波発振器４３が、設けられている。温度センサー４１及びｐＨセンサー４２は、第１内部空間１３に保持されている微生物含有培地の温度及びｐＨを検知するように配置されており、第１枠本体１４を内から外に貫通して外部機器（図示せず）に接続されている。外部機器は、両センサー４１、４２を介して、微生物含有培地の温度及びｐＨをモニターできるようになっている。超音波発振器４３は、第１内部空間１３に保持されている微生物含有培地に振動を付与できるように、第１枠本体１４の内部に配置されている。超音波発振器４３の作動は、外部機器によって制御されるようになっている。
このような微生物培養装置１００Ｂは、次のような作用効果を発揮できる。
（ａ）ジャケット６１に環境成分含有液体を流通させることにより、ジャケット６２～６４内の微生物に、下側から環境成分を供給でき、上側から栄養素を供給できるので、ジャケット６２～６４内で微生物を培養できる。また、ジャケット６７に栄養素含有液体を流通させることにより、ジャケット６６内の微生物に、下側からも上側からも栄養素を供給できるので、ジャケット６６内で微生物を培養できる。
（ｂ）２組の三層積層構造体１０Ａ、１０Ｂを有しており、それぞれにおける培養条件が異なっているので、２通りの培養条件を実行できる。したがって、培養条件の選定作業の効率を向上でき、よって、難培養微生物の獲得の可能性を向上できる。
（ｃ）ジャケット６２～６４では、培養部が三層構造であるので、各層における培養条件が異なっている。例えば、供給される環境成分の濃度は、ジャケット６２が最も高くなり、ジャケット６４が最も低くなる。また、供給される栄養素の濃度は、ジャケット６４が最も高くなり、ジャケット６２が最も低くなる。したがって、培養条件の選定作業の効率を向上でき、よって、難培養微生物の獲得の可能性を向上できる。
（ｄ）ジャケット６１に環境成分含有液体を流通させるとともにジャケット６７に栄養素含有液体を流通させるだけで微生物を培養できるので、微生物の培養を簡単に実行できる。したがって、難培養微生物の獲得の可能性を向上できる。
（ｅ）ジャケットを相互に連結するだけで組み立てることができるので、装置の生産性を向上できる。
（ｆ）ジャケットは、連結を解除することによって容易に取り外すことができ、代わりの別のジャケットを新たに連結できる。すなわち、ジャケットは、容易に交換できる。したがって、培養条件を容易に変更でき、培養条件の選定作業の効率を向上でき、よって、難培養微生物の獲得の可能性を向上できる。例えば、栄養素供給部であるジャケット６５及び／又はジャケット６７を、別の栄養素供給部であるジャケットと交換でき又は環境成分供給部であるジャケットと交換できる（栄養素交換工程）。また、環境成分供給部であるジャケット６１を、別の環境成分供給部であるジャケットと交換でき又は栄養素供給部であるジャケットと交換できる（環境成分交換工程）。
（ｇ）ジャケットの数を増やすことによって三層積層構造体の数を増やすことができる。そして、三層積層構造体毎に、培養条件を異ならせることができる。したがって、培養条件の選定作業の効率を向上でき、よって、難培養微生物の獲得の可能性を向上できる。
（ｈ）ジャケット６５及び／又はジャケット６７に流通させる栄養素含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更できる（栄養素変更工程）。また、ジャケット６１に流通させる環境成分含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更できる（環境成分変更工程）。したがって、多様な培養条件の実現を容易に行うことができ、微生物に適した培養条件の選定作業を容易に行うことができる。
（ｉ）温度センサー４１及び／又はｐＨセンサー４２によって、ジャケット６２～６４、６６内の微生物の培養状態を検知してモニターできる（モニター工程）。したがって、各ジャケットにおける培養状態を迅速且つ的確に判断できる。
（ｊ）モニター結果に基づいて、ジャケット６５及び／又はジャケット６７に流通させる栄養素含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更でき（栄養素変更工程）、また、ジャケット６１に流通させる環境成分含有液体の、種類及び濃度の少なくとも一方を、変更できる（環境成分変更工程）。したがって、培養の途中であっても、微生物に適した培養条件を容易に実現できる。
（ｋ）超音波発振器４３によってジャケット内の微生物に振動を付与することにより、培養を活性化させることができる。したがって、培養効率を向上できる。
［第２実施形態の変形例］
第２実施形態の微生物培養装置１００Ｂは、次のような変形例を任意に採用できる。
（１）図３３～図３５に示されるジャケット６２では、第１内部空間１３が多数個の貫通孔５２２で構成されている。図３３は、ジャケット６２の斜視図である。図３４は、図３３のＸＸＸIV矢視図である。図３５は、図３４のＸＸＸＶ－ＸＸＸＶ断面図である。培養部１であるジャケット６２は、外嵌部１４２を有する板体からなり、その板体に、外ネジ１４３が形成されるとともに多数の貫通孔５２２が形成されている。このジャケット６２では、全ての貫通孔５２２に、微生物含有培地が充填される。
（２）図３６に示されるように、多数の貫通孔５２２を有するジャケット６２に、温度センサー４１、ｐＨセンサー４２、及び超音波発振器４３が、設けられている。これらは、貫通孔５２２の一つ一つに設けられている。温度センサー４１及びｐＨセンサー４２は、貫通孔５２２に充填されている微生物含有培地の温度及びｐＨを検知するように、ジャケット６２の内部に配置されており、外部機器（図示せず）に接続されている。外部機器は、両センサー４１、４２を介して、微生物含有培地の温度及びｐＨをモニターできるようになっている。超音波発振器４３は、貫通孔５２２に充填されている微生物含有培地に振動を付与できるように、ジャケット６２の内部に配置されている。
（３）ジャケット相互の連結は、内ネジ及び外ネジを用いた螺合機構に限るものではなく、例えば、スライド嵌合機構、凹凸嵌合機構、又は外部連結部材を採用できる。
（４）ジャケットの積層数は、７個に限るものではなく、三層積層構造体を１個以上構成できればよい。また、２個以上の三層積層構造体を有する場合には、隣接する三層積層構造体が例えばジャケット６５のようなジャケットを共有してもよい。
（５）培養部１であるジャケット６２の内部空間１３２は、横方向に任意に仕切られた空間でもよく、又は、上下方向に任意に仕切られた空間でもよい。
［第３実施形態］
図３７は、本発明の第３実施形態の微生物培養装置を示す断面略図である。この微生物培養装置１００Ｃは、「印刷層型装置」である。
微生物培養装置１００Ｃは、基台７０上に、第１印刷層７１～第６印刷層７６を積層して構成されている。なお、各印刷層の平面視形状は、円形、三角形、四角形、又はその他の多角形を採用できる。
第１印刷層７１は、環境成分含有材料が印刷されて構成された環境成分供給部３である。第２印刷層７２、第３印刷層７３、及び第５印刷層７５は、微生物含有培地が印刷されて構成された培養部１である。第４印刷層７４及び第６印刷層７６は、栄養素含有材料が印刷されて構成された栄養素供給部２である。したがって、本装置１００Ｃは、２組の三層積層構造体１０Ｃ、１０Ｄを備えており、すなわち、第１印刷層７１～第４印刷層７４からなる三層積層構造体１０Ｃと、第４印刷層７４～第６印刷層７６からなる三層積層構造体１０Ｄと、を備えている。なお、各層の間には、メンブレンフィルター４０が配置されている。
微生物培養装置１００Ｃは、図３８に示される装置を用いて作製される。この装置９は、マルチニードル９１を有するディスペンサーである。装置９は、タンク９２に貯められた印刷材料を、マルチニードル９１を移動させながらマルチニードル９１から吐出することによって、印刷層を形成するようになっている。印刷材料とは、培養部１の場合はペースト状の微生物含有培地であり、栄養素供給部２の場合はペースト状の栄養素含有材料であり、環境成分供給部３の場合はペースト状の環境成分含有材料である。本装置１００Ｃの場合には、まず、基台７０上にペースト状の環境成分含有材料を吐出して第１印刷層７１を形成し、その上にメンブレンフィルター４０を載せ、その上にペースト状の微生物含有培地を吐出して第２印刷層７２を形成し、その上にメンブレンフィルター４０を載せ、その上にペースト状の微生物含有培地を吐出して第３印刷層７３を形成し、その上にメンブレンフィルター４０を載せ、その上にペースト状の栄養素含有材料を吐出して第４印刷層７４を形成し、その上にメンブレンフィルター４０を載せ、その上にペースト状の微生物含有培地を吐出して第５印刷層７５を形成し、その上にメンブレンフィルター４０を載せ、その上にペースト状の栄養素含有材料を吐出して第６印刷層７６を形成している。
更に、培養部である第２印刷層７２、第３印刷層７３、及び第５印刷層７５には、それぞれ、温度センサー４１、ｐＨセンサー４２、及び超音波発振器４３が、設けられている。温度センサー４１及びｐＨセンサー４２は、各印刷層の微生物含有培地の温度及びｐＨを検知するように配置されており、外部機器（図示せず）に接続されている。外部機器は、両センサー４１、４２を介して、微生物含有培地の温度及びｐＨをモニターできるようになっている。超音波発振器４３は、各印刷層の微生物含有培地に振動を付与できるように、配置されている。超音波発振器４３の作動は、外部機器によって制御されるようになっている。
このような微生物培養装置１００Ｃは、次のような作用効果を発揮できる。
（ａ）第２印刷層７２及び第３印刷層７３の微生物に、下側から環境成分を供給でき、上側から栄養素を供給できるので、第２印刷層７２及び第３印刷層７３で微生物を培養できる。また、第５印刷層７５に、下側からも上側からも栄養素を供給できるので、第５印刷層７５で微生物を培養できる。
（ｂ）２組の三層積層構造体１０Ｃ、１０Ｄを有しており、それぞれにおける培養条件が異なっているので、２通りの培養条件を実行できる。したがって、培養条件の選定作業の効率を向上でき、よって、難培養微生物の獲得の可能性を向上できる。
（ｃ）第２印刷層７２及び第３印刷層７３では、培養部が二層構造であるので、各層における培養条件が異なっている。例えば、供給される環境成分の濃度は、第２印刷層７２の方が高くなり、また、供給される栄養素の濃度は、第３印刷層７３の方が高くなる。したがって、培養条件の選定作業の効率を向上でき、よって、難培養微生物の獲得の可能性を向上できる。
（ｄ）印刷層を形成して三層積層構造体を構成するだけで微生物を培養できるので、微生物の培養を簡単に実行できる。したがって、難培養微生物の獲得の可能性を向上できる。
（ｅ）印刷層を形成するだけで組み立てることができるので、装置の生産性を向上できる。
（ｆ）印刷層の数を増やすことによって三層積層構造体の数を増やすことができる。そして、三層積層構造体毎に、培養条件を異ならせることができる。したがって、培養条件の選定作業の効率を向上でき、よって、難培養微生物の獲得の可能性を向上できる。
（ｇ）温度センサー４１及び／又はｐＨセンサー４２によって、第２印刷層７２、第３印刷層７３、及び第５印刷層７５内の微生物の培養状態を検知してモニターできる（モニター工程）。したがって、各印刷層における培養状態を迅速且つ的確に判断できる。
（ｈ）超音波発振器４３によって第２印刷層７２、第３印刷層７３、及び第５印刷層７５内の微生物に振動を付与することにより、培養を活性化させることができる。したがって、培養効率を向上できる。
［第３実施形態の変形例］
第３実施形態の微生物培養装置１００Ｃは、次のような変形例を任意に採用できる。
（１）印刷層の積層数は、６個に限るものではなく、三層積層構造体を１個以上構成できればよい。また、２個以上の三層積層構造体を有する場合には、隣接する三層積層構造体が例えば第４印刷層７４のような印刷層を共有してもよい。
（２）印刷層を、ディスペンサーを用いた方法に限らず、下記の方法で形成してもよい。
(2-1)スクリーン印刷法。
(2-2)印刷材料を、ＰＥＴフィルム上にコーターを用いて塗工して、所望の大きさに金型で打ち抜いて、積層体を形成する。
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態の微生物培養装置は、「薄膜体型装置」である。この微生物培養装置１００Ｄは、図３７に示される第３実施形態の「印刷層型装置」と同じ構成を有しているが、印刷層に代えて薄膜体を備えている。
微生物培養装置１００Ｄは、基台７０Ａ上に、第１薄膜体７１Ａ～第６薄膜体７６Ａを積層して構成されている。なお、各薄膜体の平面視形状は、円形、三角形、四角形、又はその他の多角形を採用できる。
第１薄膜体７１は、環境成分含有材料が薄膜化されて構成された環境成分供給部３である。第２薄膜体７２、第３薄膜体７３、及び第５薄膜体７５は、微生物含有培地が薄膜化されて構成された培養部１である。第４薄膜体７４及び第６薄膜体７６は、栄養素含有材料が薄膜化されて構成された栄養素供給部２である。したがって、本装置１００Ｃは、２組の三層積層構造体１０Ｅ、１０Ｆを備えており、すなわち、第１薄膜体７１～第４薄膜体７４からなる三層積層構造体１０Ｅと、第４薄膜体７４～第６薄膜体７６からなる三層積層構造体１０Ｆと、を備えている。なお、各層の間には、メンブレンフィルター４０が配置されている。
微生物培養装置１００Ｄは、図３９に示される装置を用いて作製される。この装置９Ａは、ドクターブレード法を実施するためのものである。ドクターブレード法による薄膜化は、例えば、次のように実行できる。例えば第４薄膜体７４を形成する場合には、栄養素含有材料を、スラリー状にした後、キャリアフィルム９３上に載せ、ブレードによって所定の厚さの薄膜にし、乾燥させる。このような方法によって、各薄膜体を形成する。そして、各薄膜体を、メンブレンフィルター４０を介在させながら、積層する。これにより、微生物培養装置１００Ｄを作製できる。
更に、培養部１である第２薄膜体７２、第３薄膜体７３、及び第５薄膜体７５には、それぞれ、温度センサー４１、ｐＨセンサー４２、及び超音波発振器４３が、設けられている。温度センサー４１及びｐＨセンサー４２は、各薄膜体の微生物含有培地の温度及びｐＨを検知するように配置されており、外部機器（図示せず）に接続されている。外部機器は、両センサー４１、４２を介して、微生物含有培地の温度及びｐＨをモニターできるようになっている。超音波発振器４３は、各薄膜体の微生物含有培地に振動を付与できるように、配置されている。超音波発振器４３の作動は、外部機器によって制御されるようになっている。
このような微生物培養装置１００Ｄは、第３実施形態の「印刷層型装置」と同様の作用効果を発揮できる。
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
［第１実施例］
第１実施形態の微生物培養装置１００Ａ（図９）を使用した。
（各部の構成）
・栄養素供給部
・Ｒ２Ａ培地（日本製薬株式会社製） ３．２ｇ／Ｌ
・培養部
・Ｒ２Ａ培地（日本製薬株式会社製） ３．２ｇ／Ｌ
カンテン末（ナカライテスク株式会社製） １５ｇ／Ｌ
・上記のカンテン水溶液を、オートクレーブ（１２１℃／２０分間）処理し、６０℃付近になったら土壌抽出希釈液を添加し、攪拌後に培養部の各貫通孔５２２に充填した。なお、土壌抽出希釈液は、土壌５ｇに純水１５ｍＬを加えて攪拌し、１時間放置後の上澄を逐次希釈し、ＤＡＰＩ染色を行ない、顕微鏡観察にて微生物の数を数え、培養部の各貫通孔５２２に１個の微生物が入るような濃度に、調整した。
・環境物質供給部
・カンテン末（ナカライテスク株式会社製） １５ｇ／Ｌ
・上記のカンテン水溶液９５ｍＬを、オートクレーブ（１２１℃／２０分間）処理し、６０℃付近になったら土壌抽出液５ｍＬを添加し、攪拌後に第２凹部５７に注入する。なお、土壌抽出液は、土壌５ｇに純水１５ｍＬを加えて、攪拌し、１時間放置後の上澄を５ｍＬ分取した。
・培養部と環境物質供給部との間には、メンブレンフィルターＶＣＷＰ（メルクミリポア株式会社製 ０．１μｍ）を配置した。
（培養作業）
栄養素供給部においてＲ２Ａ培地を連続的に１週間流通させて、培養を行った。
（解析作業）
培養後に、培養部に生成されたコロニーを、回収し、テクノスルガ・ラボ株式会社において、遺伝子解析を行った。１６ＳｒＤＮＡのＶ１～Ｖ４領域の約６００塩基に関して、相同性解析を実施し、簡易分子系統樹を作成し、種の同定を行った。相同率は塩基配列の一致度を示し、相同率が９８％よりも低い場合に、新種と判断した。
・ＤＮＡ抽出 アクロモペプチダーゼ（富士フィルム和光純薬株式会社製）
・ＰＣＲ増幅 PrimeSTAR HS DNA Polymerase（タカラバイオ株式会社製）
・サイクルシーケンス BigDye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit（Applied Biosystems製）
・塩基配列決定 ChromasPro1.7（Technelysium製）
・データベース DB-BA12.0（テクノスルガ・ラボ株式会社製）
国際塩基配列データベース
検索日：2018年3月15日
（比較例）
寒天平板表面塗抹法によってコロニーを生成し、同様の遺伝子解析を実施した。
（解析結果）
図４０は、遺伝子解析の結果を示す。図４０において、Ａは既知種１００～９８％を示し、Ｂは新種９８～９４％を示し、Ｃは新属・新科９４～９１％を示し、Ｄは新目９１％未満を示している。本実施例によれば、獲得できた微生物の約４５％が新種相当であり、新目及び新属レベルの新しい微生物も獲得できた。よって、難培養微生物の獲得に非常に有効であることを、確認できた。
［第２実施例］
第２実施形態の微生物培養装置１００Ｂを使用した。但し、図４１に示されるように、ジャケット６５は、ジャケット６７と同じ構成を有している。
（各部の構成）
・栄養素供給部（ジャケット６７）
・基質Ａ液
・Ｒ２Ａ培地（日本製薬株式会社製） ０．３２ｇ／１００ｍＬ
純水 １００ｍＬ
・栄養素供給部（ジャケット６５）
・基質Ｂ液
・Ｒ２Ａ培地（日本製薬株式会社製） ０．０３２ｇ／１００ｍＬ
純水 １００ｍＬ
・環境成分供給部（ジャケット６１）
・土壌抽出液
・土壌５ｇに対して純水１５ｇの割合で作製した。
・培養部（ジャケット６２、６３、６４、６６）
・カンテン末（ナカライテスク株式会社製） １．５ｇ／１００ｍＬ
純水 ９５ｍＬ
・上記のカンテン水溶液を、オートクレーブ（１２１℃／２０分間）処理し、６０℃付近になったら土壌抽出希釈液５ｍＬを添加し、攪拌後に培養部であるジャケットの内部空間に充填した。なお、土壌抽出希釈液は、土壌５ｇに純水１５ｍＬを加えて攪拌し、１時間放置後の上澄を、逐次希釈で１００００倍に希釈して、作製した。
・各部の間には、メンブレンフィルターＶＣＷＰ（メルクミリポア株式会社製 ０．１μｍ）を配置した。
（培養作業）
栄養素供給部（ジャケット６７）に基質Ａ液を、栄養素供給部（ジャケット６５）に基質Ｂ液を、及び環境成分供給部（ジャケット６１）に土壌抽出液を、連続的に１週間流通させて、培養を行った。
（解析作業）
培養後に、培養部に生成したコロニーを、回収し、テクノスルガ・ラボ株式会社において、遺伝子解析を行った。１６ＳｒＤＮＡのＶ１～Ｖ４領域の約６００塩基に関して、相同性解析を実施し、簡易分子系統樹を作成し、種の同定を行った。相同率は塩基配列の一致度を示し、相同率が９８％よりも低い場合に、新種と判断した。
・ＤＮＡ抽出 アクロモペプチダーゼ（富士フィルム和光純薬株式会社製）
・ＰＣＲ増幅 PrimeSTAR HS DNA Polymerase（タカラバイオ株式会社製）
・サイクルシーケンス BigDye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit（Applied Biosystems製）
・塩基配列決定 ChromasPro1.7（Technelysium製）
・データベース DB-BA12.0（テクノスルガ・ラボ株式会社製）
国際塩基配列データベース
検索日：2018年3月15日
（比較例）
寒天平板表面塗抹法によってコロニーを生成し、同様の遺伝子解析を実施した。
（解析結果）
図４２は、遺伝子解析の結果を示す。図４２において、Ａは既知種１００～９８％を示し、Ｂは新種９８～９４％を示し、Ｃは新属９４～９１％を示し、Ｄは新目９１％未満を示している。本実施例によれば、獲得できた微生物の約４０％が新種相当であり、新目及び新属レベルの新しい微生物も獲得できた。よって、難培養微生物の獲得に非常に有効であることを、確認できた。
［第３実施例］
第３実施形態の微生物培養装置１００Ｃ（図３７）を使用した。
（各部の構成）
・栄養素供給部（第６印刷層７６）
・基質Ａ層
・Ｒ２Ａ培地（日本製薬株式会社製） ０．３２ｇ／１００ｍＬ
カンテン末（ナカライテスク株式会社製） １．５ｇ／１００ｍＬ
純水 １００ｍＬ
・オートクレーブ（１２１℃／２０分間）処理して、基質ペーストを得た。
・栄養素供給部（第４印刷層７４）
・基質Ｂ層
・Ｒ２Ａ培地（日本製薬株式会社製） ０．０３２ｇ／１００ｍＬ
カンテン末（ナカライテスク株式会社製） １．５ｇ／１００ｍＬ
純水 １００ｍＬ
・オートクレーブ（１２１℃／２０分間）処理して、基質ペーストを得た。
・環境成分供給部（第１印刷層７１）
・カンテン末（ナカライテスク株式会社製） １．５ｇ／１００ｍＬ
純水 ９５ｍＬ
・上記のカンテン水溶液を、オートクレーブ（１２１℃／２０分間）処理し、６０℃付近になったら土壌抽出液５ｍＬを添加し、攪拌して、土壌ペーストを得た。なお、土壌抽出液は、土壌５ｇに純水１５ｍＬを加えて攪拌し、１時間放置後に上澄を５ｍＬ分取した。
・培養部（第２、第３、第５印刷層７２、７３、７５）
・カンテン末（ナカライテスク株式会社製） １．５ｇ／１００ｍＬ
純水 ９５ｍＬ
・上記のカンテン水溶液を、オートクレーブ（１２１℃／２０分間）処理し、６０℃付近になったら土壌抽出希釈液５ｍＬを添加して攪拌し、培養ペーストを得た。なお、土壌抽出希釈液は、土壌５ｇに純水１５ｍＬを加えて攪拌し、１時間放置後の上澄を、逐次希釈で１００００倍に希釈して、作製した。
（印刷層の形成）
・各層は、スクリュー式ディスペンサーQuspa Ms（株式会社進和製）を用いて形成した。ニードルとしては、以下のマルチニードルを用いた。ニードル先端及びシリンジは、ヒーターで６０℃に加温することにより、各ペーストを溶融状態で保持した。ギャップ１．２ｍｍで約１ｍｍ厚でペーストを塗布した。室温で放置すると、固化した。
・２１Ｇ（内径０．５１ｍｍ）×８本 ピッチ０．９３ｍｍ
・各層の間には、メンブレンフィルターＶＣＷＰ（メルクミリポア株式会社製 ０．１μｍ）を配置した。
（培養作業）
印刷層からなる積層体を形成した後、滅菌済みのシャーレに入れて、１週間培養を行った。
本発明の微生物培養装置は、多様な難培養微生物の獲得を可能にできるので、産業上の利用価値が大である。
１００Ａ～Ｃ 微生物培養装置
１０Ａ～Ｆ 三層積層構造体
１ 培養部
１１ 第１表面
１２ 第２表面
１３ 第１内部空間
１４ 第１枠本体
１５ 第１印刷層
１６ 第１薄膜体
２ 栄養素供給部
２３ 第２内部空間
２４ 第２枠本体
２５ 第２印刷層
２６ 第２薄膜体
２７ 流入路
２８ 流出路
３ 環境成分供給部
３３ 第３内部空間
３４ 第３枠本体
３５ 第３印刷層
３６ 第３薄膜体
３７ 流入路
３８ 流出路
４１ 温度センサー
４２ ｐＨセンサー
４３ 超音波発振器（超音波振動部）
５１ ケース

Claims (4)

  1. 表面に、第１凹部と、前記第１凹部の内部に設けられ、前記第１凹部よりも深い、第２凹部と、を有する、ケースと、
    前記第２凹部よりも上流側の前記第１凹部内へ流体を流入させるための流入路と、
    前記第２凹部よりも下流側の前記第１凹部内から流体を流出させるための流出路と、
    を備えており、
    前記第２凹部が多孔板で塞がれており、
    前記第２凹部より上流側の前記第１凹部に設けられた、上流側の整流リブと、
    前記第２凹部より下流側の前記第１凹部に設けられた、下流側の整流リブと、
    を更に備えており、
    前記第２凹部に、環境成分含有材料又は栄養素含有材料が収容されており、
    前記多孔板の貫通孔に、微生物含有培地が充填されており、
    栄養素含有液体又は環境成分含有液体が前記流入路から流入されて前記流出路から流出されるようになっている、
    ことを特徴とする、微生物培養装置。
  2. 前記上流側の整流リブと前記下流側の整流リブとは、構成が異なっている、
    請求項１記載の微生物培養装置。
  3. 前記上流側の整流リブは、前記流入路から流入してきた流体を幅方向に均等に分流させるように設けられた前段リブと、幅方向に分流された流体を長さ方向に沿うように整流する後段リブと、を含んでおり、
    前記長さ方向は、前記流入路から前記流出路へ至る方向であり、
    前記幅方向は、前記長さ方向に対して直交する方向である、
    請求項１又は２に記載の微生物培養装置。
  4. 前記多孔板は、前記第２凹部に対して取り外し可能である、
    請求項１又は２に記載の微生物培養装置。
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