JP2024053767A - 遺伝子発現方法、植物育成方法および植物育成装置 - Google Patents

遺伝子発現方法、植物育成方法および植物育成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】人体や環境に対して安全に植物の病害を予防する方法を提供する。【解決手段】液体中にウルトラファインバブルを発生させてウルトラファインバブル含有液を生成する生成工程と、生成工程で生成されたウルトラファインバブル含有液を植物に付与し、植物内に病害応答遺伝子を発現させる発現工程と、を含むことを特徴とする遺伝子発現方法を提供する。前記病害応答遺伝子は、感染特異的タンパク質遺伝子である。【選択図】図１

Description

本開示は、遺伝子発現方法、植物育成方法および植物育成装置に関する。
植物は、糸状菌や細菌、ウィルスなど様々な病原微生物の侵入・攻撃に対抗するため、病害応答をはじめとした防御機構を発達させている。植物は病原の感染部位だけでなく、感染を受けた部位からシグナルを全身に伝達することで非感染部位においても抵抗性を強化する機構を持つことが知られている。この機構に関し、非特許文献１は、植物ホルモンや多数の遺伝子の発現が関与することを開示している。これまでに実用化された植物の抵抗性を誘導する薬剤として、例えば、アシベンゾラルＳメチル（ＡＳＭ）、チアジニル（ＴＤＬ）、イソチアニル（ＩＴＮ）などがある。
植物の病害予防に関し、特許文献１は、（Ｅ）－２－ｈｅｘｅｎａｌ、（Ｚ）－３－ｈｅｘｅｎａｌなどの短鎖アルデヒド、ａｌｌｏ－ｏｃｉｍｅｎｅなどのイソプレノイド、ジャスモン酸などの植物ホルモンを、植物に曝露することを開示している。
特開２００５－４１７８２号公報 特開２０１９－４２７３２号公報
植物防疫、第５３巻、第１０号（１９９９年）、ｐｐ３９３－３９７．
その一方で、農薬が付着した野菜等を食すことによって起こる人的被害、土壌汚染・水汚染等の環境汚染等の問題が指摘されている。またこれらの農薬を使用せずに行う有機栽培農法が行われているが、収穫量・コストの面で不利である。また、植物ホルモンを発現させる薬品はあるが、環境汚染、耐性出現、植物の矮化などが懸念される。
本開示は、人体や環境に対して安全に植物の病害を予防する技術を提供する。
本開示の一態様に係る遺伝子発現方法は、液体中にウルトラファインバブルを発生させてウルトラファインバブル含有液を生成する生成工程と、前記生成工程で生成された前記ウルトラファインバブル含有液を植物に付与し、当該植物内に病害応答遺伝子を発現させる発現工程と、を含むことを特徴とする。
本開示によれば、人体や環境に対して安全に植物の病害を予防することができる。
Ｔ－ＵＦＢ生成装置の一例を示す図である。 前処理ユニットの概略構成図である。 溶解ユニットの概略構成図及び液体の溶解状態を説明するための図である。 Ｔ－ＵＦＢ生成ユニットの概略構成図である。 発熱素子の詳細を説明するための図である。 発熱素子における膜沸騰の様子を説明するための図である。 膜沸騰泡の膨張に伴ってＵＦＢが生成される様子を示す図である。 膜沸騰泡の収縮に伴ってＵＦＢが生成される様子を示す図である。 液体の再加熱によってＵＦＢが生成される様子を示す図である。 膜沸騰で生成される泡の消泡時の衝撃波によってＵＦＢが生成される様子を示す図である。 後処理ユニットの構成例を示す図である。 ＵＦＢ含有液に含まれるバブルの粒子径分布を示す図である。 ９６穴プレートを示す図である。 遺伝子発現誘導活性と処理後経過時間との関係を示す図である。 遺伝子発現誘導活性のピーク値を示す図である。 遺伝子発現誘導活性の最大変化率を示す図である。 植物育成装置の概略図である。 植物育成装置の概略図である。 植物育成装置の概略図である。
以下、添付図面を参照して本開示の技術の実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本開示の技術を限定するものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本開示の技術の解決手段に必須のものとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
（実施形態）
近年、直径がマイクロメートルサイズのマイクロバブル、及び直径がナノメートルサイズのナノバブル等の微細なバブルの特性を応用する技術が開発されてきている。中でも、直径が１．０μｍ未満のウルトラファインバブル（Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｂｕｂｂｌｅ；以下、「ＵＦＢ」ともいう）については、その有用性が様々な分野において確認されている。特許文献２は、効率よくウルトラファインバブルを生成する方法を開示している。このようなＵＦＢは、農業の分野でもその活用が期待される。
＜＜ＵＦＢ生成装置の構成＞＞
以下、膜沸騰現象を利用するＵＦＢ生成方法の概略について説明する。
図１は、ＵＦＢ生成装置の一例を示す図である。ＵＦＢ生成装置１は、前処理ユニット１００、溶解ユニット２００、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００、後処理ユニット４００、及び回収ユニット５００を含む。前処理ユニット１００に供給された水道水などの液体Ｗは、上記の順番で各ユニット固有の処理が施され、Ｔ－ＵＦＢ含有液（以下、Ｔ－ＵＦＢ水ともいう）として回収ユニット５００で回収される。以下、各ユニットの機能及び構成について説明する。詳細は後述するが、本明細書では急激な発熱に伴う膜沸騰を利用して生成したＵＦＢをＴ－ＵＦＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ－Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｂｕｂｂｌｅ）と称す。
図２は、前処理ユニット１００の概略構成図である。前処理ユニット１００は、供給された液体Ｗに対し脱気処理を行う。前処理ユニット１００は、主に、脱気容器１０１、シャワーヘッド１０２、減圧ポンプ１０３、液体導入路１０４、液体循環路１０５、液体導出路１０６を有する。例えば水道水のような液体Ｗは、バルブ１０９を介して、液体導入路１０４から脱気容器１０１に供給される。この際、脱気容器１０１に設けられたシャワーヘッド１０２が、液体Ｗを霧状にして脱気容器１０１内に噴霧する。シャワーヘッド１０２は、液体Ｗの気化を促すためのものであるが、気化促進効果を生み出す機構としては、遠心分離器なども代替可能である。
ある程度の液体Ｗが脱気容器１０１に貯留された後、全てのバルブを閉じた状態で減圧ポンプ１０３を作動させると、既に気化している気体成分が排出されるとともに、液体Ｗに溶解している気体成分の気化と排出も促される。この際、脱気容器１０１の内圧は、圧力計１０８を確認しながら数百～数千Ｐａ（１．０Ｔｏｒｒ～１０．０Ｔｏｒｒ）程度に減圧されればよい。前処理ユニット１００によって脱気される気体としては、例えば窒素、酸素、アルゴン、二酸化炭素などが含まれる。
以上説明した脱気処理は、液体循環路１０５を利用することにより、同じ液体Ｗに対して繰り返し行うことができる。具体的には、液体導入路１０４のバルブ１０９と液体導出路１０６のバルブ１１０を閉塞し、液体循環路１０５のバルブ１０７を開放した状態で、シャワーヘッド１０２を作動させる。これにより、脱気容器１０１に貯留され、脱気処理が一度行われた液体Ｗは、再びシャワーヘッド１０２を介して脱気容器１０１に噴霧される。更に、減圧ポンプ１０３を作動させることにより、シャワーヘッド１０２による気化処理と減圧ポンプ１０３による脱気処理が、同じ液体Ｗに対し重ねて行われることになる。そして、液体循環路１０５を利用した上記繰り返し処理を行う度に、液体Ｗに含まれる気体成分を段階的に減少させていくことができる。所望の純度に脱気された液体Ｗが得られると、バルブ１１０を開放することにより、液体Ｗは液体導出路１０６を経て溶解ユニット２００に送液される。
なお、図２では、気体部を低圧にして溶解物を気化させる前処理ユニット１００を示したが、溶解した液体を脱気させる方法はこれに限らない。例えば、液体Ｗを煮沸して溶解物を気化させる加熱煮沸法を採用してもよいし、中空糸を用いて液体と気体の界面を増大させる膜脱気方法を採用してもよい。中空糸を用いた脱気モジュールとしては、ＳＥＰＡＲＥＬシリーズ（ＤＩＣ社製）が市販されている。これは、中空糸膜の原料にポリ－４－メチルペンテン－１（ＰＭＰ）を用いて、主にピエゾヘッド向けに供給するインクなどから気泡を脱気する目的で使用されている。更に、真空脱気法、加熱煮沸法、及び膜脱気方法の２つ以上を併用してもよい。
図３（ａ）及び（ｂ）は、溶解ユニット２００の概略構成図及び液体の溶解状態を説明するための図である。溶解ユニット２００は、前処理ユニット１００より供給された液体Ｗに対し酸素ガス（以下、気体Ｇと称す）を溶解させるユニットである。溶解ユニット２００は、主に、溶解容器２０１、回転板２０２が取り付けられた回転シャフト２０３、液体導入路２０４、気体導入路２０５、液体導出路２０６、及び加圧ポンプ２０７を有する。なお、液体Ｗに溶解させる気体Ｇは、酸素に限定されず、空気であってもよい。
酸素ガスの生成には深冷分離法、吸着分離法、膜分離法などが一般的に用いられている。本発明において、酸素ガスの生成方法については規定せず、入手可能な酸素ガス生成装置を気体導入路２０５に接続すればよい。
前処理ユニット１００より供給された液体Ｗは、液体導入路２０４より、溶解容器２０１に供給され貯留される。一方、気体Ｇは気体導入路２０５より溶解容器２０１に供給される。
所定量の液体Ｗと気体Ｇが溶解容器２０１に貯留されると、加圧ポンプ２０７を作動し溶解容器２０１の内圧を０．５Ｍｐａ程度まで上昇させる。加圧ポンプ２０７と溶解容器２０１の間には安全弁２０８が配されている。また、回転シャフト２０３を介して液中の回転板２０２を回転させることにより、溶解容器２０１に供給された気体Ｇを気泡化し、液体Ｗとの接触面積を大きくし、液体Ｗ中への溶解を促進する。そしてこのような作業を、気体Ｇの溶解度がほぼ最大飽和溶解度に達するまで継続する。この際、可能な限り多くの気体を溶解させるために、液体の温度を低下させる手段を配してもよい。また、溶解容器２０１の内圧を０．５ＭＰａ以上に上げる事も可能である。その場合は、安全面から容器の材料などを最適にする必要がある。
気体Ｇの成分が所望の濃度で溶解された液体Ｗが得られると、液体Ｗは液体導出路２０６を経由して排出され、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００に供給される。この際、背圧弁２０９は、供給時の圧力が必要以上に高くならないように液体Ｗの流圧を調整する。
図３（ｂ）は、溶解容器２０１で混入された気体Ｇが溶解していく様子を模式的に示す図である。液体Ｗ中に混入された気体Ｇの成分を含む気泡２は、液体Ｗに接触している部分から溶解する。このため、気泡２は徐々に収縮し、気泡２の周囲には気体溶解液体３が存在する状態となる。気泡２には浮力が作用するため、気泡２は気体溶解液体３の中心から外れた位置に移動したり、気体溶解液体３から分離して残存気泡４となったりする。すなわち、液体導出路２０６を介してＴ－ＵＦＢ生成ユニット３００に供給される液体Ｗには、気体溶解液体３が気泡２を囲った状態のものや、気体溶解液体３と気泡２が互いに分離した状態のものが混在している。
なお、図において気体溶解液体３とは、「液体Ｗ中において、混入された気体Ｇの溶解濃度が比較的高い領域」を意味している。実際に液体Ｗに溶解している気体成分においては、気泡２の周囲や、気泡２と分離した状態であっても領域の中心で濃度が最も高く、その位置から離れるほど気体成分の濃度は連続的に低くなる。すなわち、図３（ｂ）では説明のために気体溶解液体３の領域を破線で囲っているが、実際にはこのような明確な境界が存在するわけではない。また、本発明においては、完全に溶解しない気体が、気泡の状態で液体中に存在しても許容される。
図４は、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００の概略構成図である。Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００は、主に、チャンバー３０１、液体導入路３０２、液体導出路３０３を備え、液体導入路３０２からチャンバー３０１内を経て液体導出路３０３に向かう流れが、不図示の流動ポンプによって形成されている。流動ポンプとしては、ダイヤフラムポンプ、ギアポンプ、スクリューポンプなど各種ポンプを採用することができる。液体導入路３０２から導入される液体Ｗには、溶解ユニット２００によって混入された気体Ｇの気体溶解液体３が混在している。
チャンバー３０１の底面には発熱素子１０が設けられた素子基板１２が配されている。発熱素子１０に所定の電圧パルスが印加されることにより、発熱素子１０に接触する領域に膜沸騰により生じる泡１３（以下、膜沸騰泡１３ともいう）が発生する。そして、膜沸騰泡１３の膨張や収縮に伴って気体Ｇを含有するウルトラファインバブル（ＵＦＢ１１）が生成される。その結果、液体導出路３０３からは多数のＵＦＢ１１が含まれたＵＦＢ含有液Ｗが導出される。
図５（ａ）及び（ｂ）は、発熱素子１０の詳細構造を示す図である。図５（ａ）は発熱素子１０の近傍、図５（ｂ）は発熱素子１０を含むより広い領域の素子基板１２の断面をそれぞれ示している。
図５（ａ）に示すように、素子基板１２は、シリコン基板３０４の表面に、蓄熱層としての熱酸化膜３０５と、蓄熱層を兼ねる層間膜３０６と、が積層されている。層間膜３０６としては、ＳｉＯ2膜、または、ＳｉＮ膜を用いることができる。層間膜３０６の表面には抵抗層３０７が形成され、その抵抗層３０７の表面に、配線３０８が部分的に形成されている。配線３０８としては、Ａｌ、Ａｌ－Ｓｉ、またはＡｌ－ＣｕなどのＡｌ合金配線を用いることができる。これらの配線３０８、抵抗層３０７、及び、層間膜３０６の表面には、ＳｉＯ2膜、またはＳｉ3Ｎ4膜から成る保護層３０９が形成されている。
保護層３０９の表面において、結果的に発熱素子１０となる熱作用部３１１に対応する部分、及び、その周囲には、抵抗層３０７の発熱に伴う化学的、及び物理的な衝撃から保護層３０９を保護するための耐キャビテーション膜３１０が形成されている。抵抗層３０７の表面において、配線３０８が形成されていない領域は、抵抗層３０７が発熱する熱作用部３１１である。配線３０８が形成されていない抵抗層３０７の発熱部分は、発熱素子（ヒータ）１０として機能する。このように素子基板１２における層は、半導体の製造技術によってシリコン基板３０４の表面に順次に形成され、これにより、シリコン基板３０４に熱作用部３１１が備えられる。
なお、図に示す構成は一例であり、その他の各種構成が適用可能である。例えば、抵抗層３０７と配線３０８との積層順が逆の構成、及び抵抗層３０７の下面に電極を接続させる構成（所謂プラグ電極構成）が適用可能である。つまり、後述するように、熱作用部３１１により液体を加熱して、液体中に膜沸騰を生じさせることができる構成であればよい。
図５（ｂ）は、素子基板１２において、配線３０８に接続される回路を含む領域の断面図の一例である。Ｐ型導電体であるシリコン基板３０４の表層には、Ｎ型ウェル領域３２２、及び、Ｐ型ウェル領域３２３が部分的に備えられている。一般的なＭＯＳプロセスによるイオンインプランテーションなどの不純物の導入、及び拡散によって、Ｎ型ウェル領域３２２にＰ－ＭＯＳ３２０が形成され、Ｐ型ウェル領域３２３にＮ－ＭＯＳ３２１が形成される。
Ｐ－ＭＯＳ３２０は、Ｎ型ウェル領域３２２の表層に部分的にＮ型あるいはＰ型の不純物を導入してなるソース領域３２５及びドレイン領域３２６と、ゲート配線３３５などから構成されている。ゲート配線３３５は、ソース領域３２５及びドレイン領域３２６を除くＮ型ウェル領域３２２の部分の表面に、厚さ数百Åのゲート絶縁膜３２８を介して堆積されている。
Ｎ－ＭＯＳ３２１は、Ｐ型ウェル領域３２３の表層に部分的にＮ型あるいはＰ型の不純物を導入してなるソース領域３２５及びドレイン領域３２６と、ゲート配線３３５などから構成されている。ゲート配線３３５は、ソース領域３２５及びドレイン領域３２６を除くＰ型ウェル領域３２３の部分の表面に、厚さ数百Åのゲート絶縁膜３２８を介して堆積されている。ゲート配線３３５は、ＣＶＤ法により堆積された厚さ３０００Å～５０００Åのポリシリコンからなる。これらのＰ－ＭＯＳ３２０及びＮ－ＭＯＳ３２１によって、Ｃ－ＭＯＳロジックが構成される。
Ｐ型ウェル領域３２３において、Ｎ－ＭＯＳ３２１と異なる部分には、電気熱変換素子（発熱抵抗素子）の駆動用のＮ－ＭＯＳトランジスタ３３０が形成されている。Ｎ－ＭＯＳトランジスタ３３０は、不純物の導入及び拡散などの工程によりＰ型ウェル領域３２３の表層に部分的に形成されたソース領域３３２及びドレイン領域３３１と、ゲート配線３３３などから構成されている。ゲート配線３３３は、Ｐ型ウェル領域３２３におけるソース領域３３２及びドレイン領域３３１を除く部分の表面に、ゲート絶縁膜３２８を介して堆積されている。
本例においては、電気熱変換素子の駆動用トランジスタとして、Ｎ－ＭＯＳトランジスタ３３０を用いた。しかし、その駆動用トランジスタは、複数の電気熱変換素子を個別に駆動する能力を持ち、かつ、上述したような微細な構造を得ることができるトランジスタであればよく、Ｎ－ＭＯＳトランジスタ３３０には限定されない。また本例においては、電気熱変換素子と、その駆動用トランジスタと、が同一基板上に形成されているが、これらは、別々の基板に形成してもよい。
Ｐ－ＭＯＳ３２０とＮ－ＭＯＳ３２１との間、及びＮ－ＭＯＳ３２１とＮ－ＭＯＳトランジスタ３３０との間等の各素子間には、５０００Å～１００００Åの厚さのフィールド酸化により酸化膜分離領域３２４が形成されている。この酸化膜分離領域３２４によって各素子が分離されている。酸化膜分離領域３２４において、熱作用部３１１に対応する部分は、シリコン基板３０４上の一層目の蓄熱層３３４として機能する。
Ｐ－ＭＯＳ３２０、Ｎ－ＭＯＳ３２１、及びＮ－ＭＯＳトランジスタ３３０の各素子の表面には、ＣＶＤ法により、厚さ約７０００ÅのＰＳＧ膜、またはＢＰＳＧ膜などから成る層間絶縁膜３３６が形成されている。層間絶縁膜３３６を熱処理により平坦にした後に、層間絶縁膜３３６及びゲート絶縁膜３２８を貫通するコンタクトホールを介して、第１の配線層となるＡｌ電極３３７が形成される。層間絶縁膜３３６及びＡｌ電極３３７の表面には、プラズマＣＶＤ法により、厚さ１００００Å～１５０００ÅのＳｉＯ2膜から成る層間絶縁膜３３８が形成される。層間絶縁膜３３８の表面において、熱作用部３１１及びＮ－ＭＯＳトランジスタ３３０に対応する部分には、コスパッタ法により、厚さ約５００ÅのＴａＳｉＮ膜から成る抵抗層３０７が形成される。抵抗層３０７は、層間絶縁膜３３８に形成されたスルーホールを介して、ドレイン領域３３１の近傍のＡｌ電極３３７と電気的に接続される。抵抗層３０７の表面には、各電気熱変換素子への配線となる第２の配線層としてのＡｌの配線３０８が形成される。配線３０８、抵抗層３０７、及び層間絶縁膜３３８の表面の保護層３０９は、プラズマＣＶＤ法により形成された厚さ３０００ÅのＳｉＮ膜から成る。保護層３０９の表面に堆積された耐キャビテーション膜３１０は、Ｔａ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ｒｕ、Ｚｒ、Ｉｒ等から選択される少なくとも１つ以上の金属であり、厚さ約２０００Åの薄膜から成る。抵抗層３０７としては、上述したＴａＳｉＮ以外のＴａＮ0.8、ＣｒＳｉＮ、ＴａＡｌ、ＷＳｉＮ等、液体中に膜沸騰を生じさせることができるものであれば各種材料が適用可能である。
図６（ａ）及び（ｂ）は、発熱素子１０に所定の電圧パルスを印加した場合の膜沸騰の様子を示す図である。ここでは、大気圧のもとでの膜沸騰を生じさせた場合を示している。図６（ａ）において、横軸は時間を示す。また、下段のグラフの縦軸は発熱素子１０に印加される電圧を示し、上段のグラフの縦軸は膜沸騰により発生した膜沸騰泡１３の体積と内圧を示す。一方、図６（ｂ）は、膜沸騰泡１３の様子を、図６（ａ）に示すタイミング１～３に対応づけて示している。以下、時間に沿って各状態を説明する。尚、後述するように膜沸騰によって発生したＵＦＢ１１は主として膜沸騰泡１３の表面近傍に発生する。図６（ｂ）に示す状態は、図１で示したように、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００で発生したＵＦＢ１１から循環経路を介して溶解ユニット２００に再度供給され、その液体がＴ－ＵＦＢ生成ユニット３００の液路に再度供給された状態を示す。
発熱素子１０に電圧が印加される前、チャンバー３０１内はほぼ大気圧が保たれている。発熱素子１０に電圧が印加されると、発熱素子１０に接する液体に膜沸騰が生じ、発生した気泡（以下、膜沸騰泡１３と称す）は内側から作用する高い圧力によって膨張する（タイミング１）。このときの発泡圧力は約８～１０ＭＰａとみなされ、これは水の飽和蒸気圧に近い値である。
電圧の印加時間（パルス幅）は０．５μｓｅｃ～１０．０μｓｅｃ程度であるが、電圧が印加されなくなった後も、膜沸騰泡１３はタイミング１で得られた圧力の慣性によって膨張する。但し、膜沸騰泡１３の内部では膨張に伴って発生した負圧力が徐々に大きくなり、膜沸騰泡１３を収縮する方向に作用する。やがて慣性力と負圧力が釣り合ったタイミング２で膜沸騰泡１３の体積は最大となり、その後は負圧力によって急速に収縮する。
膜沸騰泡１３が消滅する際、膜沸騰泡１３は発熱素子１０の全面ではなく、１箇所以上の極めて小さな領域で消滅する。このため、発熱素子１０においては、膜沸騰泡１３が消滅する極めて小さな領域に、タイミング１で示す発泡時よりも更に大きな力が発生する（タイミング３）。
以上説明したような膜沸騰泡１３の発生、膨張、収縮及び消滅は、発熱素子１０に電圧パルスが印加されるたびに繰り返され、そのたびに新たなＵＦＢ１１が生成される。
次に図７～図１０を用いて、膜沸騰泡１３の発生、膨張、収縮及び消滅の各過程において、ＵＦＢが生成される様子を更に詳しく説明する。
図７（ａ）～（ｄ）は、膜沸騰泡１３の発生及び膨張に伴ってＵＦＢが生成される様子を模式的に示す図である。図７（ａ）は、発熱素子１０に電圧パルスが印加される前の状態を示している。チャンバー３０１の内部には、気体溶解液体３が混在した液体Ｗが流れている。
図７（ｂ）は、発熱素子１０に電圧が印加され、液体Ｗに接している発熱素子１０のほぼ全域で膜沸騰泡１３が一様に発生した様子を示している。電圧が印加されたとき、発熱素子１０の表面温度は１０℃／μｓｅｃ以上の速度で急激に上昇し、ほぼ３００℃に達した時点で膜沸騰が起こり、膜沸騰泡１３が生成される。
発熱素子１０の表面温度は、その後もパルスの印加中に６００℃～８００℃程度まで上昇し、膜沸騰泡１３の周辺の液体も急激に加熱される。図７（ｂ）では、膜沸騰泡１３の周辺に位置し、急激に（１００μｓｅｃ以下）加熱される液体の領域を未発泡高温領域１４として示している。未発泡高温領域１４に含まれる気体溶解液体３は熱的溶解限界を超えて析出しＵＦＢとなる。析出した気泡の直径は１０ｎｍ～１００ｎｍ程度であり、高い気液界面エネルギを有している。そのため、短時間で消滅することもなく液体Ｗ内で独立を保ちながら浮遊する。本実施形態では、このように膜沸騰泡１３の発生から膨張時に熱的作用によって生成される気泡を第１のＵＦＢ１１Ａと称す。
図７（ｃ）は、膜沸騰泡１３が膨張する過程を示している。発熱素子１０への電圧パルスの印加が終了しても、膜沸騰泡１３は発生したときに得た力の慣性によって膨張を続け、未発泡高温領域１４も慣性によって移動及び拡散する。すなわち、膜沸騰泡１３が膨張する過程において、未発泡高温領域１４に含まれた気体溶解液体３が新たに気泡となって析出し、第１のＵＦＢ１１Ａとなる。
図７（ｄ）は、膜沸騰泡１３が最大体積となった状態を示している。膜沸騰泡１３は慣性によって膨張するが、膨張に伴って膜沸騰泡１３の内部の負圧は徐々に高まり、膜沸騰泡１３を収縮しようとする負圧力として作用する。そして、この負圧力が慣性力と釣り合った時点で、膜沸騰泡１３の体積は最大となり、以後収縮に転じる。
膜沸騰泡１３の収縮段階においては、図８（ａ）～（ｃ）に示す過程により発生するＵＦＢ（第２のＵＦＢ１１Ｂ）と、図９（ａ）～（ｃ）に示す過程により発生するＵＦＢ（第３のＵＦＢ１１C）とがある。これら２つの過程は併存しておきていると考えられる。
図８（ａ）～（ｃ）は、膜沸騰泡１３の収縮に伴ってＵＦＢが生成される様子を示す図である。図８（ａ）は、膜沸騰泡１３が収縮を開始した状態を示している。膜沸騰泡１３が収縮を開始しても、周囲の液体Ｗには膨張する方向の慣性力が残っている。よって、膜沸騰泡１３の極周囲には、発熱素子１０から離れる方向に作用する慣性力と、膜沸騰泡１３の収縮に伴って発熱素子１０に向かう力とが作用し、減圧された領域となる。図では、そのような領域を未発泡負圧領域１５として示している。
未発泡負圧領域１５に含まれる気体溶解液体３は、圧的溶解限界を超え、気泡として析出する。析出した気泡の直径は１００ｎｍ程度であり、その後短時間で消滅することもなく液体Ｗ内で独立を保ちながら浮遊する。本実施形態では、このように膜沸騰泡１３が収縮する際の圧力的作用によって析出する気泡を、第２のＵＦＢ１１Ｂと称す。
図８（ｂ）は、膜沸騰泡１３が収縮する過程を示している。膜沸騰泡１３が収縮する速度は負圧力によって加速し、未発泡負圧領域１５も膜沸騰泡１３の収縮に伴って移動する。すなわち、膜沸騰泡１３が収縮する過程において、未発泡負圧領域１５が通過する箇所の気体溶解液体３が次々に析出し、第２のＵＦＢ１１Ｂとなる。
図８（ｃ）は、膜沸騰泡１３が消滅する直前の様子を示している。膜沸騰泡１３の加速度的な収縮により、周囲の液体Ｗの移動速度も増大するが、チャンバー３０１内の流路抵抗によって圧力損失が生じる。その結果、未発泡負圧領域１５が占める領域は更に大きくなり、多数の第２のＵＦＢ１１Ｂが生成される。
図９（ａ）～（ｃ）は、膜沸騰泡１３の収縮時において、液体Ｗの再加熱によってＵＦＢが生成される様子を示す図である。図９（ａ）は、発熱素子１０の表面が収縮する膜沸騰泡１３に被覆されている状態を示している。
図９（ｂ）は、膜沸騰泡１３の収縮が進み、発熱素子１０の表面の一部が液体Ｗに接触した状態を示している。このとき発熱素子１０の表面には、液体Ｗが接しても膜沸騰には到らないほどの熱が残っている。図では、発熱素子１０の表面に接することにより加熱される液体の領域を未発泡再加熱領域１６として示している。膜沸騰には到らないものの、未発泡再加熱領域１６に含まれる気体溶解液体３は、熱的溶解限界を超えて析出する。本実施形態では、このように膜沸騰泡１３が収縮する際の液体Ｗの再加熱によって生成される気泡を第３のＵＦＢ１１Ｃと称す。
図９（ｃ）は、膜沸騰泡１３の収縮が更に進んだ状態を示している。膜沸騰泡１３が小さくなるほど、液体Ｗに接する発熱素子１０の領域が大きくなるため、第３のＵＦＢ１１Ｃは、膜沸騰泡１３が消滅するまで生成される。
図１０（ａ）および（ｂ）は、膜沸騰で生成された膜沸騰泡１３の消泡時の衝撃（所謂、キャビテーションの一種）によって、ＵＦＢが生成される様子を示す図である。図１０（ａ）は、膜沸騰泡１３が消滅する直前の様子を示している。膜沸騰泡１３は内部の負圧力によって急激に収縮し、その周囲を未発泡負圧領域１５が覆う状態となっている。
図１０（ｂ）は、膜沸騰泡１３が点Ｐで消滅した直後の様子を示している。膜沸騰泡１３が消泡するとき、その衝撃により音響波が点Ｐを起点として同心円状に広がる。音響波とは、気体、液体、固体を問わず伝播する弾性波の総称であり、本実施形態においては、液体Ｗの粗密、すなわち液体Ｗの高圧面１７Ａと低圧面１７Ｂ、とが交互に伝播される。
この場合、未発泡負圧領域１５に含まれる気体溶解液体３は、膜沸騰泡１３の消泡時の衝撃波によって共振され、低圧面１７Ｂが通過するタイミングで圧的溶解限界を超えて相転移する。すなわち、膜沸騰泡１３の消滅と同時に、未発泡負圧領域１５内には多数の気泡が析出する。本実施形態ではこのような膜沸騰泡１３が消泡する時の衝撃波によって生成される気泡を第４のＵＦＢ１１Ｄと称す。
膜沸騰泡１３の消泡時の衝撃波よって生成される第４のＵＦＢ１１Ｄは、極めて狭い薄膜的領域に極めて短時間（１μｓｅｃ以下）で突発的に出現する。直径は第１～第３のＵＦＢ１１Ａ～１１Ｃよりも十分小さく、第１～第３のＵＦＢ１１Ａ～１１Ｃよりも気液界面エネルギが高い。このため、第４のＵＦＢ１１Ｄは、第１～第３のＵＦＢ１１Ａ～１１Ｃとは異なる性質を有し異なる効果を生み出すものと考えられる。
また、第４のＵＦＢ１１Ｄは、衝撃波が伝播する同心球状の領域のいたる所で一様に発生するため、生成された時点からチャンバー３０１内に一様に存在することになる。第４のＵＦＢ１１Ｄが生成されるタイミングでは、第１～第３のＵＦＢ１１Ａ～１１Ｃが既に多数存在しているが、これら第１～第３のＵＦＢ１１Ａ～１１Ｃの存在が第４のＵＦＢ１１Ｄの生成に大きく影響することはない。また、第４のＵＦＢ１１Ｄの発生によって第１～第３のＵＦＢ１１Ａ～１１Ｃが消滅することもないと考えられる。
以上説明したように発熱素子１０の発熱により膜沸騰泡１３が発生し消泡するまでの複数の段階においてＵＦＢ１１が発生すると想定される。第１のＵＦＢ１１Ａ、第２のＵＦＢ１１Ｂ及び第３のＵＦＢ１１Ｃは、膜沸騰により発生する膜沸騰泡の表面の近傍に発生する。ここで近傍とは膜沸騰泡の表面から約２０μｍ以内の領域である。第４のＵＦＢ１１Ｄは、気泡が消泡（消滅）する際に発生する衝撃波が伝搬する領域に発生する。上述した例では膜沸騰泡１３が消泡するまでの例を示したがＵＦＢを発生させるためにはこれに限られない。例えば、発生した膜沸騰泡１３が消泡する前に大気と連通することで、膜沸騰泡１３が消耗まで至らない場合においてもＵＦＢの生成が可能である。さらに、液滴が吐出されることによって、発生したＵＦＢが液滴に閉じ込められ、急激な温度低下やラプラス圧によって高圧化された液滴環境に置かれることにより安定に存在する。
次にＵＦＢの残存特性について説明する。液体の温度が高いほど気体成分の溶解特性は低くなり、温度が低いほど気体成分の溶解特性は高くなる。すなわち、液体の温度が高いほど、溶解している気体成分の相転移が促され、ＵＦＢが生成されやすくなる。液体の温度と気体の溶解度は反比例の関係にあり、液体の温度上昇により、飽和溶解度を超えた気体が気泡になって液体中に析出される。
このため、液体の温度が常温から急激に上昇すると溶解特性が一気に下がり、ＵＦＢが生成され始める。そして、温度が上がるほど熱的溶解特性は下がり、多くのＵＦＢが生成される状況となる。
反対に液体の温度が常温から下降すると、気体の溶解特性は上昇し、生成されたＵＦＢは液化しやすくなる。しかしながら、このような温度は、常温よりも十分に低い。更に、液体の温度が下がっても、一度発生したＵＦＢは高い内圧と高い気液界面エネルギを有するため、この気液界面を破壊するほどの高い圧力が作用する可能性は極めて低い。すなわち、一度生成されたＵＦＢは、液体を常温常圧で保存する限り、簡単に消滅することはない。
本実施形態において、図７（ａ）～（ｃ）で説明した第１のＵＦＢ１１Ａ、及び図９（ａ）～（ｃ）で説明した第３のＵＦＢ１１Ｃは、このような気体の熱的溶解特性を利用して生成されたＵＦＢと言える。
一方、液体の圧力と溶解特性の関係においては、液体の圧力が高いほど気体の溶解特性は高くなり、圧力が低いほど溶解特性は低くなる。すなわち液体の圧力が低いほど、液体に溶解している気体溶解液体の気体への相転移が促され、ＵＦＢが生成されやすくなる。液体の圧力が常圧から下がると、溶解特性が一気に下がり、ＵＦＢが生成され始める。そして、圧力が下がるほど圧的溶解特性は下がり、多くのＵＦＢが生成される状況となる。
反対に液体の圧力が常圧から上昇すると、気体の溶解特性は上昇し、生成されたＵＦＢは液化しやすくなる。しかしながら、このような圧力は、大気圧よりも十分に高く、更に、液体の圧力が上がっても、一度発生したＵＦＢは高い内圧と高い気液界面エネルギを有するため、この気液界面を破壊するほどの高い圧力が作用する可能性は極めて低い。すなわち、一度生成されたＵＦＢは、液体を常温常圧で保存する限り、簡単に消滅することはない。
本実施形態において、図８（ａ）～（ｃ）で説明した第２のＵＦＢ１１Ｂ、及び図１０（ａ）～（ｃ）で説明した第４のＵＦＢ１１Ｄは、このような気体の圧力的溶解特性を利用して生成されたＵＦＢと言える。
以上では、生成される要因の異なる第１～第４のＵＦＢを個別に説明してきたが、上述した生成要因は、膜沸騰という事象に伴って同時多発的に起こるものである。このため、第１～第４のＵＦＢのうち少なくとも２種類以上のＵＦＢが同時に生成されることもあり、これら生成要因が互いに協働してＵＦＢを生成することもある。但し、いずれの生成要因も、膜沸騰現象で生成される膜沸騰泡の体積変化に伴って招致されることは共通している。本明細書では、このように急激な発熱に伴う膜沸騰を利用してＵＦＢを生成する方法を、Ｔ－ＵＦＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ－Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｂｕｂｂｌｅ）生成方法と称す。また、Ｔ－ＵＦＢ生成方法によって生成したＵＦＢをＴ－ＵＦＢ、Ｔ－ＵＦＢ生成方法によって生成されたＴ－ＵＦＢを含有する液体をＴ－ＵＦＢ含有液と称す。
Ｔ－ＵＦＢ生成方法によって生成される気泡はその殆どが１．０ｕｍ以下であり、ミリバブルやマイクロバブルは生成され難い。すなわち、Ｔ－ＵＦＢ生成方法によれば、ＵＦＢが支配的に、かつ、効率的に生成されることになる。また、Ｔ－ＵＦＢ生成方法によって生成されたＴ－ＵＦＢは、従来法によって生成されたＵＦＢよりも高い気液界面エネルギを有し、常温常圧で保存する限り簡単に消滅することはない。更に、新たな膜沸騰により新たなＴ－ＵＦＢが生成されても、先行して生成されていたＴ－ＵＦＢがその衝撃によって消滅することも抑制される。つまり、Ｔ－ＵＦＢ含有液に含まれるＴ－ＵＦＢの数や濃度は、Ｔ－ＵＦＢ含有液における膜沸騰の発生回数に対しヒステリシス特性を有すると言える。言い替えると、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００に配する発熱素子の数や発熱素子に対する電圧パルスの印加回数を制御することにより、Ｔ－ＵＦＢ含有液に含まれるＴ－ＵＦＢの濃度を調整することができる。
再び図１を参照する。Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００において、所望のＵＦＢ濃度を有するＴ－ＵＦＢ含有液Ｗが生成されると、当該Ｔ－ＵＦＢ含有液Ｗは、後処理ユニット４００に供給される。
図１１（ａ）～（ｃ）は、後処理ユニット４００の構成例を示す図である。後処理ユニット４００は、Ｔ－ＵＦＢ含有液Ｗに含まれる不純物を、無機物イオン、有機物、不溶固形物、の順に段階に除去する。
図１１（ａ）は、無機物イオンを除去するための第１の後処理機構４１０を示す。第１の後処理機構４１０は、交換容器４１１、陽イオン交換樹脂４１２、液体導入路４１３、集水管４１４及び液体導出路４１５を備えている。交換容器４１１には、陽イオン交換樹脂４１２が収容されている。Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００で生成されたＴ－ＵＦＢ含有液Ｗは、液体導入路４１３を経由して交換容器４１１に注入され、陽イオン交換樹脂４１２に吸収され、ここで不純物としての陽イオンが除去される。このような不純物には、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００の素子基板１２より剥離した金属材料などが含まれ、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ｔａ、Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｉｒが挙げられる。
陽イオン交換樹脂４１２は、三次元的な網目構造を持った高分子母体に官能基（イオン交換基）を導入した合成樹脂であり、合成樹脂は０．４ｍｍ～０．７ｍｍ程度の球状粒子を呈している。高分子母体としては、スチレン－ジビニルベンゼンの共重合体が一般的であり、官能基としては例えばメタクリル酸系とアクリル酸系のものを用いることができる。但し、上記材料は一例である。所望の無機イオンを効果的に除去することができれば、上記材料は様々に変更可能である。陽イオン交換樹脂４１２に吸収され、無機イオンが除去されたＴ－ＵＦＢ含有液Ｗは、集水管４１４によって集水され、液体導出路４１５を介して次の工程に送液される。
図１１（ｂ）は、有機物を除去するための第２の後処理機構４２０を示す。第２の後処理機構４２０は、収容容器４２１、ろ過フィルタ４２２、真空ポンプ４２３、バルブ４２４、液体導入路４２５、液体導出路４２６、及びエア吸引路４２７を備えている。収容容器４２１の内部は、ろ過フィルタ４２２によって上下２つの領域に分割されている。液体導入路４２５は、上下２つの領域のうち上方の領域に接続し、エア吸引路４２７及び液体導出路４２６は下方の領域に接続する。バルブ４２４を閉じた状態で真空ポンプ４２３を駆動すると、収容容器４２１内の空気がエア吸引路４２７を介して排出され、収容容器４２１の内部が負圧になり、液体導入路４２５よりＴ－ＵＦＢ含有液Ｗが導入される。そして、ろ過フィルタ４２２によって不純物が除去された状態のＴ－ＵＦＢ含有液Ｗが収容容器４２１に貯留される。
ろ過フィルタ４２２によって除去される不純物には、チューブや各ユニットで混合され得る有機材料が含まれ、例えばシリコンを含む有機化合物、シロキサン、エポキシなどが挙げられる。ろ過フィルタ４２２に使用可能なフィルタ膜としては、細菌系まで除去できるサブμｍメッシュのフィルタや、ウィルスまで除去できるｎｍメッシュのフィルタが挙げられる。
収容容器４２１にＴ－ＵＦＢ含有液Ｗがある程度貯留された後、真空ポンプ４２３を停止してバルブ４２４を開放すると、収容容器４２１のＴ－ＵＦＢ含有液Ｗは液体導出路４２６を介して次の工程に送液される。なお、ここでは、有機物の不純物を除去する方法として真空ろ過法を採用したが、フィルタを用いたろ過方法としては、例えば重力ろ過法や加圧ろ過を採用することもできる。
図１１（ｃ）は、不溶の固形物を除去するための第３の後処理機構４３０を示す。第３の後処理機構４３０は、沈殿容器４３１、液体導入路４３２、バルブ４３３及び液体導出路４３４を備えている。
まず、バルブ４３３を閉じた状態で沈殿容器４３１に所定量のＴ－ＵＦＢ含有液Ｗを液体導入路４３２より貯留し、しばらく放置する。この間、Ｔ－ＵＦＢ含有液Ｗに含まれている固形物は、重力によって沈殿容器４３１の底部に沈降する。また、Ｔ－ＵＦＢ含有液Ｗに含まれるバブルのうち、マイクロバブルのような比較的大きなサイズのバブルも浮力によって液面に浮上し、Ｔ－ＵＦＢ含有液Ｗから除去される。十分な時間が経過した後バルブ４３３を開放すると、固形物や大きなサイズのバブルが除去されたＴ－ＵＦＢ含有液Ｗが液体導出路４３４を介して、回収ユニット５００に送液される。本実施形態では３つの後処理機構を順に適用する例を示したが、これに限られず、３つの後処理機構の順序を変更してもよく、また、必要に応じた後処理機構を少なくとも１つ採用してもよい。
再度図１を参照する。後処理ユニット４００で不純物が除去されたＴ－ＵＦＢ含有液Ｗは、そのまま回収ユニット５００に送液してもよいが、再び溶解ユニット２００に戻すこともできる。後者の場合、Ｔ－ＵＦＢの生成によって低下したＴ－ＵＦＢ含有液Ｗの気体溶解濃度を、溶解ユニット２００において再び飽和状態まで補填することができる。その上で新たなＴ－ＵＦＢをＴ－ＵＦＢ生成ユニット３００で生成すれば、上述した特性のもと、Ｔ－ＵＦＢ含有液ＷのＵＦＢ含有濃度を更に上昇させることができる。すなわち、溶解ユニット２００、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００、後処理ユニット４００を巡る循環回数の分だけ、ＵＦＢ含有濃度を高めることができ、所望のＵＦＢ含有濃度が得られた後、当該Ｔ－ＵＦＢ含有液Ｗを回収ユニット５００に送液することができる。以上では、後処理ユニット４００で処理したＵＦＢ含有液を溶解ユニット２００に戻して循環する形態を示した。しかし、これに限られず、例えばＴ－ＵＦＢ生成ユニットを経由した後に後処理ユニット４００に供給する前に、再度溶解ユニット２００に液体を戻し複数回の循環を行いＴ－ＵＦＢ濃度を高めた後に、後処理ユニット４００で後処理を行ってもよい。
回収ユニット５００は、後処理ユニット４００より送液されて来たＴ－ＵＦＢ含有液Ｗを回収及び保存する。回収ユニット５００で回収されたＴ－ＵＦＢ含有液Ｗは、様々な不純物が除去された純度の高いＵＦＢ含有液となる。
回収ユニット５００においては、何段階かのフィルタリング処理を行い、Ｔ－ＵＦＢ含有液ＷをＴ－ＵＦＢのサイズごと分類してもよい。また、Ｔ－ＵＦＢ方式により得られるＴ－ＵＦＢ含有液Ｗは、常温よりも高温であることが予想されるため、回収ユニット５００には冷却手段を設けてもよい。なお、このような冷却手段は、後処理ユニット４００の一部に設けられていてもよい。
図１１（ａ）～（ｃ）で示すような不純物を除去するためのユニットは、Ｔ－ＵＦＢ生成ユニット３００よりも上流に設けてもよいし、上流と下流の両方に設けてもよい。ＵＦＢ生成装置に供給される液体が水道水や雨水、また汚染水などの場合は、液体中に有機系や無機系の不純物が含まれている事がある。そのような不純物を含んだ液体ＷをＴ－ＵＦＢ生成ユニット３００に供給すると、発熱素子１０を変質させたり、塩析現象を招致したりするおそれが生じる。図１１（ａ）～（ｃ）で示すような機構をＴ－ＵＦＢ生成ユニット３００よりも上流に設けておくことにより、上記のような不純物を事前に除去することができる。
以上が、ＵＦＢ生成装置１の概略であるが、図示したような複数のユニットは無論変更可能であり、全てを用意する必要は無い。生成するＴ－ＵＦＢ含有液Ｗの使用目的に応じて、上述したユニットの一部を省略してもよいし、上述したユニット以外に更に別のユニットを追加してもよい。
＜ＵＦＢの粒子径分布＞
まず、検証試験で用いる実施例（試験体）および比較例１（参照体）の特性（バブルの粒子径分布）について、図を用いて説明する。図１２は、ＵＦＢ生成装置１で製造したＵＦＢ含有液に含まれるバブルの粒子径分布例を示すグラフである。図では、横軸にバブルの粒子径φ（ｎｍ）を、縦軸にバブルの個数濃度（億個／ｍＬ）を示している。また、図では、実施例および比較例１の場合について示している。実施例は、上述したように、インク滴を吐出するための圧力発生素子としてヒータなどの気泡発生装置を用いた、いわゆるバブルジェット（登録商標）方式を用いたＢＪノズル装置で酸素飽和水を循環回収しながら作成したＴ－ＵＦＢ含有液である。実施例は、実線で示している。比較例１は、いわゆる高速せん断方式を用いた有限会社ＯＫエンジニアリング製の標準品ＯＫノズルにて酸素飽和水を用いて作成したナノバブル含有液である。比較例１は、破線で示している。なお、バブルの粒子径（直径）の計測は、島津製作所製のＳＡＬＤ－７５００ｎａｎｏ（ＳＡＬＤ：島津製作所の登録商標）を用いて実施された。図１２に示すように、比較例１では、バブルの粒子径は、計測下限である１００ｎｍから１００μｍの間で測定され、直径が１μｍ以下のバブルの個数濃度は最大で約０．３億個／ｍＬであることが確認された。他方、実施例では、多くのＴ－ＵＦＢの粒子径は２００ｎｍ以下であり、計測下限である１００ｎｍの間で測定され、Ｔ－ＵＦＢの個数濃度は計測下限の１００ｎｍで最大値２億個／ｍＬが確認された。なお、図１２に示す実施例のＴ－ＵＦＢの個数濃度は循環吐出を行っていない値であり、循環を行った場合、個数濃度としては最大５００倍濃くすることが可能である。一方、ウルトラファインバブルはブラウン運動を行っていることが知られており、その平均自由行程から衝突が起きない個数濃度を１００ｎｍ粒子径の代表径で計算すると、個数濃度の上限は１２５０億個／ｍＬとなる。静置状態の方が上限としては大きいが粒子径の分布を考慮すると１０００億／ｍＬが妥当な値と考えられる。
次に、本実施形態のＴ－ＵＦＢ含有液を利用した、植物育成効果の検証方法について図を用いて述べる。本検証方法では、シロイヌナズナの栽培、および病害応答遺伝子の発現について確認を行った例について示している。図１３は、本検証で用いた９６穴プレートを示す図である。なお、図１３に示す９６穴プレート１３００では、１～３列×Ａ～Ｈ行のウェルを比較例３に、４～６列×Ａ～Ｈ行のウェルを実施例に、７～９列×Ａ～Ｈ行のウェルを比較例１に、１０～１２列×Ａ～Ｈ行のウェルを比較例２に用いることを示している。９６穴プレート１３００の各ウェルには、各種病害応答遺伝子が発現するとルシフェラーゼ反応によって発光を呈する形質転換シロイヌナズナ種子を播種し、２２℃連続明条件で培養した。発芽後に各ウェル内の培養液を実施例または比較例１～３の液で置換し、規定の最終濃度とした。ルシフェラーゼの基質となるルシフェリンは、機能水を処理する７２時間前に最終濃度０．１ｍＭとなるようにウェルに添加した。ウェルごとの発光量を遺伝子発現誘導活性として、解析ポイントにおいて経時的にモニタリングした。続いて、発芽後１００μＬずつの培養液を廃棄し、新たに実施例あるいは比較例１～３の液を添加した。基質であるルシフェリンを、培養液および、実施例または比較例１～３の液に混合し、処理前後で一定のルシフェリン濃度（０．１ｍＭ）を維持するようにした。
実施水準は、表１に示す通りである。本検証では、実施例としてＴ－ＵＦＢ水（酸素ＵＦＢ）、比較例１として高速せん断方式で作成したナノバブル水、比較例２として超純水、比較例３としてサリチル酸発現遺伝子への効果が認められるアシベンゾラルＳメチル（ＡＳＭ）を使用した。なお、酸素ＵＦＢとは、ガスとして酸素を含有することを示している。
Figure 2024053767000002
＜検証結果＞
＜＜遺伝子発現誘導活性の変遷＞＞
検証結果である遺伝子発現誘導活性の変遷について図を用いて説明する。図１４は、植物の病害応答遺伝子であるＰＲ（Ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ－ｒｅｌａｔｅｄ）－１ａ遺伝子の発現誘導活性と処理後経過時間との関係を示すグラフである。図１４では、ＰＲ－１ａのタイムポイントは処理後０時間から２４時間おきに２４０時間までとした。図１４では、横軸に化合物処理後の経過時間を、縦軸にウェルごとの処理前の発光量を１とした相対値の８ウェル（８反復）の平均を示している。ＰＲ－１ａ遺伝子発現誘導活性については、種子ロットごとに、採種環境やエピジェネティックな影響により活性の強度、活性のタイミング等の反応性が異なるため、異なる種子ロットを使用して８回試験を実施した。そのうちの代表的なデータセットを図１４に示した。なお、ＰＲ－１ａ遺伝子は、感染特異的タンパク質遺伝子の一種である。超純水を使う比較例２では、処理後経過時間が１２０時間以降においてＰＲ－１ａ遺伝子発現誘導活性が認められるが、培養液を全置換することでの影響があったと考えられる。Ｔ－ＵＦＢ水を用いる実施例については、比較例２よりも強いＰＲ－１ａ遺伝子発現誘導活性を示すことが確認された。実施した試験のほとんどで同様の結果を得た事から、Ｔ－ＵＦＢ水については、ＰＲ－１ａ遺伝子発現誘導を示す要因があると考えられる。
＜＜遺伝子発現誘導活性のピーク値＞＞
遺伝子発現誘導活性のピーク値について図を用いて説明する。図１５は、図１４に示す遺伝子発現誘導活性の変遷から抽出した最大値（ピーク値）を示すグラフである。図１５に示すように、実施例では、比較例１～３と比べてピーク値が高く、病原耐性が高くなっていることが確認された。
＜＜最大変化率（傾き）＞＞
最大変化率（傾き）（１／ｈｏｕｒ）について図を用いて説明する。図１６は、図１４に示す遺伝子発現誘導活性の強度―時間変化の最大値を示すグラフである。図１６に示すように、実施例は、比較例１～３と比べて強度－時間変化も大きいことが確認された。この値は、急激に耐性が発生することを示しており、植物への矮化などの影響を少なくする効果があると考えられる。
さらに、表２に示すように、ＵＦＢ含有濃度の各条件を振ったものについても、上述の検証を行った。その結果、粒子径が２００ｎｍ以下であるウルトラファインバブルを１億個／ｍＬ以上の個数濃度で含むことにより、より病害応答を発現することが確認された。これは、ウルトラファインバブルが負に帯電していることが知られており、ウルトラファインバブルの粒子径が小さい程、負の帯電が強いという特性との関係が考えられる。また、液中では、ウルトラファインバブルの周囲に陽イオンなどの物質が多数存在しており、植物の根などにウルトラファインバブルが吸着され易くなっていることとの関係が考えられる。
Figure 2024053767000003
本実施例ではシロイヌナズナを例に検証を行い有用であるとの検証結果を得たが、これに限られず、ＰＲ遺伝子が植物共通に発現する遺伝子であるので、他の植物にも適用可能であるといえる。
（Ｔ－ＵＦＢ含有水を用いた育成形態１）
図１７は、本育成形態に係る、Ｔ－ＵＦＢ含有水を用いた植物育成装置の概略図である。本育成形態の植物育成装置１７００は、図１７に示すように、Ｔ－ＵＦＢ発生装置１７０１、水耕栽培装置１７０３、ＬＥＤランプ１７０７を有する。Ｔ－ＵＦＢ発生装置１７０１は、酸素を含有するＴ－ＵＦＢを発生させてＴ－ＵＦＢを含むＴ－ＵＦＢ含有水を生成する装置であり、例えば、図１～１１に示す構成を有する。Ｔ－ＵＦＢ発生装置１７０１で生成されたＴ－ＵＦＢ含有水は、水耕栽培装置１７０３に供給される。水耕栽培装置１７０３は、育成植物１７０２を水耕栽培するための装置であり、トレイ１７０４、プレート１７０５、ポット１７０６を有する。トレイ１７０４は、プレート１７０５を所定の高さで保持しており、Ｔ－ＵＦＢ含有水を貯留する。ポット１７０６は、プレート１７０５に取り付けられ、育成植物１７０２が植えられる。ＬＥＤランプ１７０７は、植物育成装置１７００の光源として用いられ、水耕栽培装置１７０３で栽培される育成植物１７０２に対して光を照射する装置である。植物育成装置１７００の光源としてＬＥＤランプ１７０７を例に説明したがこれに限定されず、ハロゲンランプ、蛍光灯などを用いてもよい。植物育成装置１７００は、さらに、タイマー１７０８を有する。タイマー１７０８は、予め設定された時刻で対象装置のＯＮ－ＯＦＦを制御する機器であり、Ｔ－ＵＦＢ発生装置１７０１およびＬＥＤランプ１７０７それぞれのＯＮ－ＯＦＦの制御に用いられる。これにより、Ｔ－ＵＦＢ発生装置１７０１およびＬＥＤランプ１７０７それぞれは、所定の期間ごとまたは連続的にＯＮ－ＯＦＦが制御される。このようにＬＥＤランプ１７０７の駆動をタイマー１７０８で制御するのは、発芽時は光を照射せず発芽後に光を照射するのが好適な植物種、発芽後も定期的に明暗をつける方がよい植物種、連続点灯が最適な植物種があるためである。また、植物育成装置１７００は、その他不図示であるが、電源や筐体、純水追加装置、制御基板なども有する。育成植物１７０２として、例えば、アルファルファ、ブロッコリー、カイワレ大根、もやし、豆苗などのスプラウト類、バジル、ルッコラ、セリなどのハーブ類、白菜などのアブラナ類、レタス類、トマト類などに属する水耕栽培可能な植物が用いられる。中でも、スプライト類、ハーブ類は、水耕栽培植物として一般的である。
次に、図１７に示す、Ｔ－ＵＦＢ含有水を用いた植物育成装置１７００の動作について説明する。Ｔ－ＵＦＢ発生装置１７０１は、タイマー１７０８によりＵＦＢ含有水を定期的に発生したり、発生したＵＦＢ含有水を水耕栽培装置１７０３のトレイ１７０４に定期的に供給したりすることが可能である。Ｔ－ＵＦＢ発生装置１７０１は、とくに蒸発分の液体を水耕栽培装置１７０３のトレイ１７０４に補充する目的だけでなく、水耕栽培装置１７０３で育成される育成植物１７０２に病害抵抗遺伝子を発現させるためにＴ－ＵＦＢ含有水を追加付与することができる。Ｔ－ＵＦＢ含有水は、水耕栽培装置１７０３のトレイ１７０４内の液体に追加して水耕栽培装置１７０３で育成される育成植物１７０２の根に付与するだけでなく、水耕栽培装置１７０３で育成される育成植物１７０２の葉面および茎に付与してもよい。
ＬＥＤランプ１７０７は、タイマー１７０８によって光の照射時間が制御され得る。
水耕栽培装置１７０３のトレイ１７０４に対して予め液体肥料を追加してもよいが、適度に追肥してもよい。また本育成形態では、水耕栽培を例に説明するがこれに限定されず、土壌での育成にも有効である。液体肥料としては窒素、リン、カリウム、マグネシウム、カルシウムなどをイオン化し溶解したものが一般的で、濃度としては０．０１％程度がよく用いられる。
本育成形態によれば、病害応答に優れ抵抗性を備えた植物を育成することが可能である。また、人体や環境に対して安全に植物の病害を予防することができる。
（Ｔ－ＵＦＢ水を用いた育成形態２）
図１８は、本育成形態に係る、循環式のＴ－ＵＦＢ含有水を用いた植物育成装置の概略図である。なお、本育成形態では、育成形態１と異なる装置を中心に説明する。本育成形態の植物育成装置１８００は、図１８に示すように、育成植物１７０２を水耕栽培するための水耕栽培装置１７０３、ＬＥＤランプ１７０７に加え、Ｔ－ＵＦＢ発生装置１８０１、循環装置１８０２、タイマー１８０３を有する。Ｔ－ＵＦＢ発生装置１８０１は、Ｔ－ＵＦＢ発生装置１７０１と同様、Ｔ－ＵＦＢ含有水を生成する装置であるが、循環装置１８０２を介して水耕栽培装置１７０３のトレイ１７０４と接続している。循環装置１８０２は、Ｔ－ＵＦＢ発生装置１８０１および水耕栽培装置１７０３のトレイ１７０４と接続しており、水耕栽培装置１７０３のトレイ１７０４内に貯留されているＴ－ＵＦＢ含有水をＴ－ＵＦＢ発生装置１８０１へ供給可能となっている。すなわち、Ｔ－ＵＦＢ含有水が循環可能となっている。タイマー１８０３は、タイマー１７０８と同様、予め設定された時刻で対象装置のＯＮ－ＯＦＦを制御する機器であり、ＬＥＤランプ１７０７、Ｔ－ＵＦＢ発生装置１８０１、および循環装置１８０２それぞれのＯＮ－ＯＦＦの制御に用いられる。また、植物育成装置１８００は、その他不図示であるが、電源や筐体、純水追加装置、制御基板なども有する。
次に、図１８に示す、循環式のＴ－ＵＦＢ含有水を用いた植物育成装置１８００の動作について説明する。Ｔ－ＵＦＢ発生装置１８０１は、タイマー１８０３によりＴ－ＵＦＢ含有水を定期的に発生したり、発生したＴ－ＵＦＢ含有水を水耕栽培装置１７０３のトレイ１７０４に定期的に供給したりすることが可能である。連動して循環装置１８０２を稼働することでて、Ｔ－ＵＦＢ発生装置１８０１に最適な流量のＴ－ＵＦＢ含有水を循環することが可能である。なお、不図示であるが、循環装置１８０２にはフィルタが付与され、植物からの老廃物などがＴ－ＵＦＢ発生装置１８０１に入ることが無いように設計されているとする。フィルタとしてはカートリッジ式フィルタが好適であり、フィルタ公称径４００ｎｍ、２２０ｎｍのものが細菌の除去が可能となり特によい。このように循環させることによってＴ－ＵＦＢ発生を複数回通過できるので高濃度化されたＴ－ＵＦＢが生成され、病害抵抗遺伝子を発現させるためにＴ－ＵＦＢ含有水を追加付与できる。
ＬＥＤランプ１７０７は、タイマー１８０３によって光の照射時間が制御され得る。
本育成形態によれば、より高濃度化されたＴ－ＵＦＢ含有水を付与でき、病害応答に優れ抵抗性を備えた植物を育成することが可能である。また、人体や環境に対して安全に植物の病害を予防することができる。
（Ｔ－ＵＦＢ水を用いた育成形態３）
図１９は、本育成形態に係る、カートリッジ式のＴ－ＵＦＢ含有水を用いた植物育成装置の概略図である。なお、本実施形態では、育成形態１と異なる装置を中心に説明する。本育成形態の植物育成装置１９００は、図１９に示すように、育成植物１７０２を水耕栽培するための水耕栽培装置１７０３、ＬＥＤランプ１７０７に加え、カートリッジ１９０１を用いた供給装置１９０２を有する。供給装置１９０２は、カートリッジ１９０１に封入されたＴ－ＵＦＢ含有水を水耕栽培装置１７０３のトレイ１７０４に供給する。Ｔ－ＵＦＢ含有水が封入されたカートリッジ１９０１は、例えば、運搬手段１９０５によって運搬される。運搬手段１９０５は、例えば、自動車やトラックなどカートリッジ１９０１を運搬可能な形態であればよい。カートリッジ１９０１内のＴ－ＵＦＢ含有水は、制御装置（制御基板）１９０４で制御されるＴ－ＵＦＢ発生装置１９０３によって生成されて封入される。Ｔ－ＵＦＢ発生装置１９０３は、Ｔ－ＵＦＢ発生装置１７０１と同様、Ｔ－ＵＦＢ含有水を生成する装置である。Ｔ－ＵＦＢ発生装置１９０３は、制御装置１９０４と接続している。植物育成装置１９００は、さらに、タイマー１９０６を有する。タイマー１９０６は、タイマー１７０８と同様、予め設定された時刻で対象装置のＯＮ－ＯＦＦを制御する機器であり、ＬＥＤランプ１７０７、および供給装置１９０２それぞれのＯＮ－ＯＦＦの制御に用いられる。また、植物育成装置１９００は、その他不図示であるが、電源や筐体、純水追加装置、各種制御基板なども有する。
次に、図１９に示す、カートリッジ式のＴ－ＵＦＢ含有水を用いた植物育成装置１９００の動作について説明する。Ｔ－ＵＦＢ発生装置１９０３は、制御装置１９０４により酸素を含有するＴ－ＵＦＢを発生させてＴ－ＵＦＢを含むＴ－ＵＦＢ含有水を生成し収容器であるカートリッジ１９０１にＴ－ＵＦＢ含有水を封入する。Ｔ－ＵＦＢ含有水自体は寿命が長いが、封入時は密閉して封入することが望ましい。カートリッジ１９０１は、植物育成とは離れた場所で生産してもよく、運搬手段１９０５などで各所に配送することも可能である。
カートリッジ１９０１が取り付けられた供給装置１９０２は、タイマー１９０６により定期的にＴ－ＵＦＢ含有水を水耕栽培装置１７０３のトレイ１７０４に供給することが可能である。このように高濃度化されたＴ－ＵＦＢ含有水が生成され、病害抵抗遺伝子を発現させるためにＴ－ＵＦＢ含有水を追加付与できる。Ｔ－ＵＦＢ含有水は、水耕栽培装置１７０３のトレイ１７０４内の液体に追加して水耕栽培装置１７０３で育成される育成植物１７０２の根に付与するだけでなく、水耕栽培装置１７０３で育成される育成植物１７０２の葉面に付与してもよい。
本育成形態によれば、より高濃度化されたＴ－ＵＦＢ含有水をＴ－ＵＦＢ発生装置１９０３から離れた場所においても付与でき、病害応答に優れ抵抗性を備えた植物を育成することが可能である。また、人体や環境に対して安全に植物の病害を予防することができる。
本実施形態の開示は、以下の構成例を含む。
（構成１）
液体中にウルトラファインバブルを発生させてウルトラファインバブル含有液を生成する生成工程と、
前記生成工程で生成された前記ウルトラファインバブル含有液を植物に付与し、当該植物内に病害応答遺伝子を発現させる発現工程と、
を含む、ことを特徴とする遺伝子発現方法。
（構成２）
前記ウルトラファインバブルの直径は、２００ｎｍ以下である
ことを特徴とする構成１に記載の遺伝子発現方法。
（構成３）
前記ウルトラファインバブルの個数濃度は、１００万個／ｍｌ以上である
ことを特徴とする構成１または２に記載の遺伝子発現方法。
（構成４）
前記ウルトラファインバブル含有液を回収して前記生成工程に戻す工程をさらに含む
ことを特徴とする構成１から３の何れか一つに記載の遺伝子発現方法。
（構成５）
前記生成工程では、発熱素子を発熱させて液体と前記発熱素子の界面に膜沸騰を生じさせて、前記液体中にウルトラファインバブルを発生させることにより前記ウルトラファインバブル含有液が生成される、ことを特徴とする構成１から４の何れか一つに記載の遺伝子発現方法。
（構成６）
前記生成工程では、ピエゾ素子を機械的変動させて、前記液体中にウルトラファインバブルを発生させることにより前記ウルトラファインバブル含有液が生成される
こと特徴とする構成１から４の何れか一つに記載の遺伝子発現方法。
（構成７）
前記発現工程において、前記ウルトラファインバブル含有液が所定の期間ごとに前記植物に付与される、ことを特徴とする構成１から６の何れか一つに記載の遺伝子発現方法。
（構成８）
前記発現工程において、前記ウルトラファインバブル含有液が連続的に前記植物に付与される
ことを特徴とする構成１から６の何れか一つに記載の遺伝子発現方法。
（構成９）
前記液体に酸素を溶解させる溶解工程をさらに含む
ことを特徴とする構成１から８の何れか一つに記載の遺伝子発現方法。
（構成１０）
前記病害応答遺伝子は、感染特異的タンパク質遺伝子である
ことを特徴とする構成１から９の何れか一つに記載の遺伝子発現方法。
（構成１１）
前記病害応答遺伝子は、ＰＲ－１ａ遺伝子である
ことを特徴とする構成１から１０の何れか一つに記載の遺伝子発現方法。
（構成１２）
前記植物は、水耕または土耕で栽培される
ことを特徴とする構成１から１１の何れか一つに記載の遺伝子発現方法。
（構成１３）
前記植物は、スプラウト類、ハーブ類、アブラナ類、レタス類、トマト類の何れかに属する植物である、ことを特徴とする構成１から１２の何れか一つに記載の遺伝子発現方法。
（構成１４）
液体中にウルトラファインバブルを発生させてウルトラファインバブル含有液を生成する生成工程と、
前記生成工程で生成された前記ウルトラファインバブル含有液を病害応答遺伝子が発現された植物に付与する付与工程と、
を含む、ことを特徴とする植物育成方法。
（構成１５）
前記ウルトラファインバブルの直径は２００ｎｍ以下である
ことを特徴とする構成１４に記載の植物育成方法。
（構成１６）
前記ウルトラファインバブル含有液における前記ウルトラファインバブルの個数濃度は１００万個／ｍｌ以上である
ことを特徴とする構成１４または１５に記載の植物育成方法。
（構成１７）
前記ウルトラファインバブル含有液を回収して前記生成工程に戻す工程をさらに含む
ことを特徴とする構成１４から１６の何れか一つに記載の植物育成方法。
（構成１８）
前記生成工程では、発熱素子を発熱させて液体と前記発熱素子の界面に膜沸騰を生じさせて、前記液体中にウルトラファインバブルを発生させることにより前記ウルトラファインバブル含有液が生成される、ことを特徴とする構成１４から１７の何れか一つに記載の植物育成方法。
（構成１９）
前記生成工程では、ピエゾ素子を機械的変動させて、前記液体中にウルトラファインバブルを発生させることにより前記ウルトラファインバブル含有液が生成される
ことを特徴とする構成１４から１７の何れか一つに記載の植物育成方法。
（構成２０）
前記付与工程において、前記ウルトラファインバブル含有液が所定の期間ごとに前記植物に付与される、ことを特徴とする構成１４から１９の何れか一つに記載の植物育成方法。
（構成２１）
前記付与工程において、前記ウルトラファインバブル含有液が連続的に前記植物に付与される、ことを特徴とする構成１４から１９の何れか一つに記載の植物育成方法。
（構成２２）
前記液体に酸素を溶解させる溶解工程をさらに含む
ことを特徴とする構成１４から２１の何れか一つに記載の植物育成方法。
（構成２３）
前記病害応答遺伝子は、感染特異的タンパク質遺伝子である
ことを特徴とする構成１４から２２の何れか一つに記載の植物育成方法。
（構成２４）
前記病害応答遺伝子は、ＰＲ－１ａ遺伝子である
ことを特徴とする構成１４から２３の何れか一つに記載の植物育成方法。
（構成２５）
前記植物は、水耕または土耕で栽培される
ことを特徴とする構成１４から２４の何れか一つに記載の植物育成方法。
（構成２６）
前記植物は、スプラウト類、ハーブ類、アブラナ類、レタス類、トマト類の何れかに属する植物である、ことを特徴とする構成１４から２５の何れか一つに記載の植物育成方法。
（構成２７）
病害応答遺伝子を発現可能な植物のための植物育成装置であって、
液体中にウルトラファインバブルを発生させてウルトラファインバブル含有液を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された前記ウルトラファインバブル含有液を前記植物に付与する付与手段と、
を有する、ことを特徴とする植物育成装置。
（構成２８）
前記ウルトラファインバブルの直径は、２００ｎｍ以下である
ことを特徴とする構成２７に記載の植物育成装置。
（構成２９）
前記ウルトラファインバブル含有液における前記ウルトラファインバブルの個数濃度は、１００万個／ｍｌ以上である
ことを特徴とする構成２７または２８に記載の植物育成装置。
（構成３０）
前記ウルトラファインバブル含有液を回収して前記生成手段に戻す手段をさらに有する
ことを特徴とする構成２７から２９の何れか一つに記載の植物育成装置。
（構成３１）
前記付与手段は、前記生成手段で生成された前記ウルトラファインバブル含有液を前記植物に直接付与する
ことを特徴とする構成２７から３０の何れか一つに記載の植物育成装置。
（構成３２）
前記生成手段で生成された前記ウルトラファインバブル含有液が収容器に収容され、
前記付与手段は、前記収容器に収容された前記ウルトラファインバブル含有液を前記植物に付与する、ことを特徴とする構成２７から３０の何れか一つに記載の植物育成装置。
（構成３３）
前記ウルトラファインバブル含有液の前記植物への付与を制御する制御手段をさらに有する
ことを特徴とする構成２７から３２の何れか一つに記載の植物育成装置。
（構成３４）
前記付与手段によって前記ウルトラファインバブル含有液が付与される前記植物に対して光を照射する照射手段をさらに有する
ことを特徴とする構成２７から３３の何れか一つに記載の植物育成装置。
（構成３５）
前記液体に酸素を溶解させる溶解手段をさらに有し、
前記生成手段は、前記酸素が溶解された前記液体中に前記ウルトラファインバブルを生成する
ことを特徴とする構成２７から３４の何れか一つに記載の植物育成装置。
（構成３６）
前記病害応答遺伝子は、感染特異的タンパク質遺伝子である
ことを特徴とする構成２７から３５の何れか一つに記載の植物育成装置。
（構成３７）
前記病害応答遺伝子は、ＰＲ－１ａ遺伝子である
ことを特徴とする構成２７から３６の何れか一つに記載の植物育成装置。
（その他の実施形態）
本実施形態では発熱素子を用いたサーマルインクジェットヘッドを例に説明したが、これに限られず、ピエゾ素子を用いたインクジェットや電極を用いたコンティニュアス型のインク吐出装置を応用してもよい。すなわち、ピエゾ素子を機械的変動させて、液体中にウルトラファインバブルを発生させることにより、ウルトラファインバブルの個数濃度が所定の濃度となるのバブル含有液を生成するようにしてもよい。
１７０１ Ｔ－ＵＦＢ発生装置
１７０２ 育成植物
１７０３ 水耕栽培装置

Claims (37)

  1. 液体中にウルトラファインバブルを発生させてウルトラファインバブル含有液を生成する生成工程と、
    前記生成工程で生成された前記ウルトラファインバブル含有液を植物に付与し、当該植物内に病害応答遺伝子を発現させる発現工程と、
    を含む、ことを特徴とする遺伝子発現方法。
  2. 前記ウルトラファインバブルの直径は、２００ｎｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  3. 前記ウルトラファインバブルの個数濃度は、１００万個／ｍｌ以上である
    ことを特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  4. 前記ウルトラファインバブル含有液を回収して前記生成工程に戻す工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  5. 前記生成工程では、発熱素子を発熱させて液体と前記発熱素子の界面に膜沸騰を生じさせて、前記液体中にウルトラファインバブルを発生させることにより前記ウルトラファインバブル含有液が生成される、ことを特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  6. 前記生成工程では、ピエゾ素子を機械的変動させて、前記液体中にウルトラファインバブルを発生させることにより前記ウルトラファインバブル含有液が生成される
    こと特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  7. 前記発現工程において、前記ウルトラファインバブル含有液が所定の期間ごとに前記植物に付与される、ことを特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  8. 前記発現工程において、前記ウルトラファインバブル含有液が連続的に前記植物に付与される
    ことを特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  9. 前記液体に酸素を溶解させる溶解工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  10. 前記病害応答遺伝子は、感染特異的タンパク質遺伝子である
    ことを特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  11. 前記病害応答遺伝子は、ＰＲ－１ａ遺伝子である
    ことを特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  12. 前記植物は、水耕または土耕で栽培される
    ことを特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  13. 前記植物は、スプラウト類、ハーブ類、アブラナ類、レタス類、トマト類の何れかに属する植物である、ことを特徴とする請求項１に記載の遺伝子発現方法。
  14. 液体中にウルトラファインバブルを発生させてウルトラファインバブル含有液を生成する生成工程と、
    前記生成工程で生成された前記ウルトラファインバブル含有液を病害応答遺伝子が発現された植物に付与する付与工程と、
    を含む、ことを特徴とする植物育成方法。
  15. 前記ウルトラファインバブルの直径は２００ｎｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  16. 前記ウルトラファインバブル含有液における前記ウルトラファインバブルの個数濃度は１００万個／ｍｌ以上である
    ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  17. 前記ウルトラファインバブル含有液を回収して前記生成工程に戻す工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  18. 前記生成工程では、発熱素子を発熱させて液体と前記発熱素子の界面に膜沸騰を生じさせて、前記液体中にウルトラファインバブルを発生させることにより前記ウルトラファインバブル含有液が生成される、ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  19. 前記生成工程では、ピエゾ素子を機械的変動させて、前記液体中にウルトラファインバブルを発生させることにより前記ウルトラファインバブル含有液が生成される
    ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  20. 前記付与工程において、前記ウルトラファインバブル含有液が所定の期間ごとに前記植物に付与される、ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  21. 前記付与工程において、前記ウルトラファインバブル含有液が連続的に前記植物に付与される、ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  22. 前記液体に酸素を溶解させる溶解工程をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  23. 前記病害応答遺伝子は、感染特異的タンパク質遺伝子である
    ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  24. 前記病害応答遺伝子は、ＰＲ－１ａ遺伝子である
    ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  25. 前記植物は、水耕または土耕で栽培される
    ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  26. 前記植物は、スプラウト類、ハーブ類、アブラナ類、レタス類、トマト類の何れかに属する植物である、ことを特徴とする請求項１４に記載の植物育成方法。
  27. 病害応答遺伝子を発現可能な植物のための植物育成装置であって、
    液体中にウルトラファインバブルを発生させてウルトラファインバブル含有液を生成する生成手段と、
    前記生成手段で生成された前記ウルトラファインバブル含有液を前記植物に付与する付与手段と、
    を有する、ことを特徴とする植物育成装置。
  28. 前記ウルトラファインバブルの直径は、２００ｎｍ以下である
    ことを特徴とする請求項２７に記載の植物育成装置。
  29. 前記ウルトラファインバブル含有液における前記ウルトラファインバブルの個数濃度は、１００万個／ｍｌ以上である
    ことを特徴とする請求項２７に記載の植物育成装置。
  30. 前記ウルトラファインバブル含有液を回収して前記生成手段に戻す手段をさらに有する
    ことを特徴とする請求項２７に記載の植物育成装置。
  31. 前記付与手段は、前記生成手段で生成された前記ウルトラファインバブル含有液を前記植物に直接付与する
    ことを特徴とする請求項２７に記載の植物育成装置。
  32. 前記生成手段で生成された前記ウルトラファインバブル含有液が収容器に収容され、
    前記付与手段は、前記収容器に収容された前記ウルトラファインバブル含有液を前記植物に付与する、ことを特徴とする請求項２７に記載の植物育成装置。
  33. 前記ウルトラファインバブル含有液の前記植物への付与を制御する制御手段をさらに有する
    ことを特徴とする請求項２７に記載の植物育成装置。
  34. 前記付与手段によって前記ウルトラファインバブル含有液が付与される前記植物に対して光を照射する照射手段をさらに有する
    ことを特徴とする請求項２７に記載の植物育成装置。
  35. 前記液体に酸素を溶解させる溶解手段をさらに有し、
    前記生成手段は、前記酸素が溶解された前記液体中に前記ウルトラファインバブルを生成する
    ことを特徴とする請求項２７に記載の植物育成装置。
  36. 前記病害応答遺伝子は、感染特異的タンパク質遺伝子である
    ことを特徴とする請求項２７に記載の植物育成装置。
  37. 前記病害応答遺伝子は、ＰＲ－１ａ遺伝子である
    ことを特徴とする請求項２７に記載の植物育成装置。
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