JP5066537B2 - Microorganism culture equipment - Google Patents

Microorganism culture equipment Download PDF

Info

Publication number
JP5066537B2
JP5066537B2 JP2009007541A JP2009007541A JP5066537B2 JP 5066537 B2 JP5066537 B2 JP 5066537B2 JP 2009007541 A JP2009007541 A JP 2009007541A JP 2009007541 A JP2009007541 A JP 2009007541A JP 5066537 B2 JP5066537 B2 JP 5066537B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
agar
incubator
diffusion
gradient
culture
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009007541A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010161979A (en
Inventor
隆志 新
靖哉 緒方
正宜 岩原
隆平 小川
隆 赤松
健次 厚山
英雄 佐久間
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kimigafuchi Gakuen
Original Assignee
Kimigafuchi Gakuen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kimigafuchi Gakuen filed Critical Kimigafuchi Gakuen
Priority to JP2009007541A priority Critical patent/JP5066537B2/en
Publication of JP2010161979A publication Critical patent/JP2010161979A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5066537B2 publication Critical patent/JP5066537B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/34Internal compartments or partitions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02Form or structure of the vessel

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Description

本発明は、固体培地で微生物培養や希釈平板培養を行う場合、固体培地内に栄養成分の勾配あるいは生育条件の勾配を発生させる装置に関するもので、更に詳しくは、培養条件を異なる勾配に制御あるいは予測できる培養装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for generating a gradient of nutrient components or a gradient of growth conditions in a solid medium when microbial culture or dilution plate culture is performed on a solid medium. The present invention relates to a predictable culture apparatus.

Robert Kochが1881年にゼラチン平板培養法を開発して以来、この純粋分離法によって応用微生物学が発展してきたと言っても過言ではない。この技術では、環境中に存在する微生物の1%以下しか分離できないと古くから言われている。   It is no exaggeration to say that applied microbiology has been developed by this pure separation method since Robert Koch developed the gelatin plate culture method in 1881. It has long been said that with this technology, only 1% or less of the microorganisms present in the environment can be separated.

近年、微生物の分離培養を経ないで、環境中から直接DNAを単離し、遺伝子レベルから微生物叢の解析が可能になり、この分離できない微生物集団の中にVBNC(ViableBut Nonculturable)と名づけられた、これまで知られていない微生物群がにわかに注目されるようになってきた。   In recent years, DNA has been isolated directly from the environment without microbial separation and culture, and the microbiota can be analyzed from the genetic level, and this microbial population that cannot be separated has been named VBNC (ViableBut Nonculturable). Microorganisms that have not been known so far have been attracting attention.

しかし、依然としてこれら99%の分離できない微生物の全体像は謎につつまれたまま放置されている。この大きな原因は、余りに多くの培養因子(溶存酸素濃度、炭酸ガス濃度、酸化還元電位、培養温度、培地成分濃度、塩濃度、培地pHなど)があるために、残り99%の微生物を分離できるようにするためには、莫大な時間と人手のかかる仕事が予想され、宝の山を目の前にして、躊躇しているのが現状である。   However, the whole picture of these 99% of non-separable microorganisms is still left in mystery. The major cause of this is that there are too many culture factors (dissolved oxygen concentration, carbon dioxide concentration, redox potential, culture temperature, medium component concentration, salt concentration, medium pH, etc.), and the remaining 99% of microorganisms can be separated. In order to do so, a huge amount of time and manpower is expected, and the current situation is that he is hesitant in front of the treasure mountain.

近年、遺伝子工学の進歩により、応用微生物学分野でも遺伝子から出発する研究が多く、このような研究が先端的であると考えられる風潮にある。昔ながらの微生物のスクリーニング法で新しい微生物資源を探索し、応用しようとする研究は時間の掛かる、多くの人手が必要な、古臭い研究であると考えられがちである。   In recent years, due to advances in genetic engineering, there are many researches that start with genes in the field of applied microbiology, and such research is in a trend that seems to be leading edge. Research that seeks and applies new microbial resources using traditional microbial screening methods is often thought of as time-consuming, labor-intensive, and old-fashioned research.

しかし、新しい遺伝子資源を掘り起こすためにも、微生物のスクリーニングをもう一度見直す必要があると発明者らは考えている。ちなみに堀越らは、pH一つをアルカリ側に移動させるだけで、「アルカリ世界」という新しい微生物世界の存在を我々に示し、新しい遺伝子資源の一端を垣間見せてくれた。しかし、あいかわらず、土壌中に生息する微生物の全体像はベールに包まれたままである。   However, the inventors believe that it is necessary to review the screening of microorganisms once again in order to dig up new genetic resources. By the way, Horikoshi et al. Showed us the existence of a new microbial world called the “alkali world” by moving only one pH to the alkali side, and gave us a glimpse of a new gene resource. But nevertheless, the whole picture of microorganisms inhabiting the soil remains enveloped in the veil.

一方、自然界からの微生物分離に関してみてみると、Kochから堀越までの培養条件はあいかわらず「点」であり、本発明者らが発想した「線」から「面」へ、さらに多次元へ広げようとする考えは過去に全く認められない。   On the other hand, when looking at the separation of microorganisms from the natural world, the culture conditions from Koch to Horikoshi are still “points”, and the inventors have sought to expand from “lines” to “planes” and further to multi-dimensions. The idea to do is never accepted in the past.

上述したように、1881年RobertKochによる『病原微生物の研究方法』なる原著論文に記載された固体培地を用いる希釈平板純粋分離法は、1887年R.J.Petriの小改良を経て、今日までほとんど同じ方法のままで使用され続けている。   As mentioned above, the pure plate separation method using a solid medium described in the original paper titled `` Methods for Pathogenic Microorganisms '' by Robert Koch in 1881 was the same as the method to date until a small improvement of RJPetri in 1887. It continues to be used as it is.

さて、微生物研究法の歴史を述べたが、Robert Kochの弟子、Martinus W.Beijerinckが1889年に発表した「培地選定法、微生物研究に役立つゼラチン内拡散法」を取り上げねばならない。この方法はオキサノグラフ法として知られており、とくに抗生物質とビタミン研究で現在でも利用されている。ペニシリンの定量のためのAlexanderFlemingが1929年に発表した方法はまさにこのオキサノグラフ法の応用である。すなわち、検定物質が固体培地内を拡散する際の生じる濃度勾配を検定菌生育阻止で定量しようとするものである。このような固体培地内での物質拡散現象を利用し、取得既知微生物の生育特性や食品保存剤の効果などを調べる方法が幾つか提案されている。
J.W.T.Wimpenny et.al.:J.Gen.Microbiol.,130,2921-2926(1984)(非特許文献1);
J.W.T.Wimpennyet.al.; FEMSMicrobiol.,40,263-267(1987)(非特許文献2);
P.J.McClure,et.al.:Lett.Appl.Microbiol.,9,95-99(1989)(非特許文献3);
A.C.Peters,et.al.:Binary,3,147-155(1991)(非特許文献4);
K,McGrath,et.al.,Int.Biodeter.Biodegrad.,29,45-52(1992)(非特許文献5);
F.A. Gentile et.al.:LifeSci., 50,287-293(1992)(非特許文献6);
L.V.Thomaset.al.:Int.J.Food.Microbiol.,17,289-301(1993)(非特許文献7);
L.V.Thomaset.al.:Appl.Environ.Microbiol.,62,2006-2012(1996)(非特許文献8);
N.Rattanasomboonet.al.:Int.J.Food.Sci.Technol.,36,369-376(2001)(非特許文献9);
E.Z.Panagouet.al.:Appl.Environ.Microbiol.,71,392-399(2005))(非特許文献10)。
Now that we have described the history of microbiological research methods, we must take up the “medium selection method, a diffusion method in gelatin useful for microbiological research” published by Robert Koch's disciple Martinus W. Beijerinck in 1889. This method is known as the oxanograph method and is still used today, particularly in antibiotic and vitamin research. The method published by Alexander Fleming in 1929 for the determination of penicillin is exactly the application of this oxanographic method. That is, the concentration gradient generated when the test substance diffuses in the solid medium is quantified by inhibiting the growth of the test bacteria. Several methods for investigating the growth characteristics of known microorganisms and the effects of food preservatives have been proposed using such a substance diffusion phenomenon in a solid medium.
JWTWimpenny et.al.:J.Gen.Microbiol.,130,2921-2926 (1984) (Non-patent Document 1);
JWTWimpennyet.al .; FEMSMicrobiol., 40,263-267 (1987) (non-patent document 2);
PJMcClure, et.al .: Lett. Appl. Microbiol., 9, 95-99 (1989) (non-patent document 3);
ACPeters, et.al.:Binary, 3,147-155 (1991) (non-patent document 4);
K, McGrath, et.al., Int. Biodeter. Biodegrad., 29, 45-52 (1992) (non-patent document 5);
FA Gentile et.al .: LifeSci., 50,287-293 (1992) (non-patent document 6);
LVThomaset.al.:Int.J.Food.Microbiol., 17,289-301 (1993) (Non-patent Document 7);
LVThomaset.al.:Appl.Environ.Microbiol.,62,2006-2012(1996) (non-patent document 8);
N.Rattanasomboonet.al.:Int.J.Food.Sci.Technol.,36,369-376 (2001) (Non-patent document 9);
EZPanagouet.al.:Appl.Environ.Microbiol., 71,392-399 (2005)) (Non-Patent Document 10).

また、これらの研究方法の延長上に、物質拡散を定常状態に達せしめんとする試みもある(D.E. Caldwell et.al.:Can.J.Microbiol.,19,53-58 (1972)(非特許文献11))。   As an extension of these research methods, there is an attempt to reach a steady state of material diffusion (DE Caldwell et.al.:Can.J.Microbiol.,19,53-58 (1972) (non- Patent Document 11)).

また、特開平7−170973号公報(特許文献1)には、複数種の微生物が混在する試料を比重勾配遠心で処理して、微生物を比重に応じて選別するか、該試料を電解液中で電気泳動させ、微生物の移動経路中に所定の大きさの微生物選別用のフィルターを設置して微生物を選別する方法が記載されている。
さらに、特開2004−329122号公報(特許文献2)には、細胞の組織再生を促進するための各種の培養条件に勾配を与えた条件下で細胞培養を行って組織を形成するようにした装置が記載されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 7-170973 (Patent Document 1) discloses that a sample in which a plurality of types of microorganisms are mixed is processed by specific gravity gradient centrifugation, and the microorganisms are selected according to the specific gravity, or the sample is contained in an electrolytic solution. And a method for selecting microorganisms by installing a filter for selecting microorganisms of a predetermined size in the movement path of the microorganisms.
Furthermore, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-329122 (Patent Document 2), cell culture is performed under conditions in which gradients are given to various culture conditions for promoting cell tissue regeneration to form tissues. An apparatus is described.

ここまで述べたオキサノグラフ法の係る微生物生育特性の解析法提案を概観するに、科学的方法論として大きな致命的欠損を指摘することができる。その問題点を提示する前に、公知技術の具体例を示す。   In reviewing the proposals for the analysis of microbial growth characteristics of the oxanograph method described so far, it is possible to point out a large fatal defect as a scientific methodology. Before presenting the problem, a specific example of known technology will be shown.

すなわち、検定物質の固体培地内へのアプライする操作は種々な形態で実施することが可能で、検体物質溶液を含浸させた濾紙片・溶液そのものをあらかじめ固化させた固体培地表面に静置する、あるいは検体物質を含む溶液を寒天などで固化せしめた後、検体物質を含まない寒天層を重層するか接触させる、もしくは検定物質を結晶・粉体の状態で寒天内に抱埋する、などの方法で拡散を開始する。   That is, the operation of applying the test substance into the solid medium can be carried out in various forms, and the filter paper piece impregnated with the specimen substance solution / the solution itself is allowed to stand on the solid medium surface solidified in advance. Alternatively, after solidifying the solution containing the sample substance with agar, etc., overlay or contact the agar layer not containing the sample substance, or embed the test substance in the form of crystals or powder in the agar. Start spreading.

これらの拡散開始形態の違いはあるものの、これらの公知技術には標的物質がどのような濃度勾配をもって固体培地内を拡散するかに関して、経時的かつ定量的把握がまったくなされていないことである。ましてや、この物質拡散を制御せんとする試みは皆無である。すなわち、さらに加えて詳細に説明すると、物質拡散は物理現象であるので理論的な数値解析による拡散係数の算出ならびに、物質拡散の予測が可能と本発明者らは考えるが、上記オキサノグラフ法に関する先行技術論文には、論理的試みはまったく記載がなされていない。   Although there is a difference in these diffusion initiation forms, these known techniques do not have any chronological and quantitative grasp as to what concentration gradient the target substance diffuses in the solid medium. Moreover, there is no attempt to control this material diffusion. That is, in further detail, since the material diffusion is a physical phenomenon, the present inventors think that the calculation of the diffusion coefficient by theoretical numerical analysis and the prediction of the material diffusion are possible. The technical paper does not describe any logical attempts.

J.W.T.Wimpenny et.al.:J.Gen.Microbiol.,130,2921-2926(1984)J.W.T.Wimpenny et.al.:J.Gen.Microbiol.,130,2921-2926 (1984) J.W.T.Wimpennyet.al.; FEMSMicrobiol.,40,263-267(1987)J.W.T.Wimpennyet.al .; FEMSMicrobiol., 40,263-267 (1987) P.J.McClure,et.al.:Lett.Appl.Microbiol.,9,95-99(1989)P.J.McClure, et.al .: Lett. Appl. Microbiol., 9, 95-99 (1989) A.C.Peters,et.al.:Binary,3,147-155(1991)A.C.Peters, et.al.: Binary, 3,147-155 (1991) K,McGrath,et.al.,Int.Biodeter.Biodegrad.,29,45-52(1992)K, McGrath, et.al., Int. Biodeter. Biodegrad., 29, 45-52 (1992) F.A. Gentile et.al.:Life Sci., 50,287-293(1992)F.A.Gentile et.al.:Life Sci., 50,287-293 (1992) L.V.Thomaset.al.:Int.J.Food.Microbiol.,17,289-301(1993)L.V.Thomaset.al.:Int.J.Food.Microbiol., 17,289-301 (1993) L.V.Thomaset.al.:Appl.Environ.Microbiol.,62,2006-2012(1996)L.V.Thomaset.al.:Appl.Environ.Microbiol.,62,2006-2012 (1996) N.Rattanasomboonet.al.:Int.J.Food.Sci.Tech-nol.,36,369-376(2001)N.Rattanasomboonet.al.:Int.J.Food.Sci.Tech-nol.,36,369-376 (2001) E.Z.Panagou et.al.:Appl.Environ.Microbiol.,71,392-399(2005))E.Z.Panagou et.al.:Appl.Environ.Microbiol.,71,392-399 (2005)) (D.E. Caldwell et.al.:Can.J.Microbiol.,19,53-58(1972)(D.E.Caldwell et.al.:Can.J.Microbiol.,19,53-58 (1972)

特開平7−170973号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-170973 特開2004−329122号公報JP 2004-329122 A

本発明は、異なる培養因子を複数選択でき、これら培養因子の勾配を1つの培養器内に形成することができる微生物培養装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a microorganism culturing apparatus in which a plurality of different culture factors can be selected and a gradient of these culture factors can be formed in one incubator.

本発明の他の目的は、同一のシャーレなど培養器内に異なる培養因子の勾配を形成し、且つ制御できる微生物培養装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a microorganism culture apparatus that can form and control gradients of different culture factors in an incubator such as the same petri dish.

本発明のさらに他の目的は、固体培地内に栄養成分あるいは生育条件の勾配を発生させることができる微生物の培養装置を提供することにある。   Still another object of the present invention is to provide a microorganism culturing apparatus capable of generating a gradient of nutrient components or growth conditions in a solid medium.

本発明においては、微生物試料(検体物質)を含む溶液を寒天などで固化させた後、検体物質を含まない寒天層を接触させる方法を採用した。   In the present invention, a method in which a solution containing a microorganism sample (specimen substance) is solidified with agar or the like and then an agar layer not containing the specimen substance is brought into contact with the solution.

次いで、微生物培養因子からモデル検体物質を複数選定し、これらの物質がどのように固体培地内に拡散するかを定量的に把握する実験検証により、拡散方程式を誤差関数として数値解析した。   Next, a plurality of model specimen substances were selected from the microorganism culture factors, and numerical analysis was performed using the diffusion equation as an error function by experimental verification to quantitatively grasp how these substances diffuse into the solid medium.

さらに得られたモデル化合物の拡散係数から、実測値と理論値を比較し、寒天培地内での培地成分因子の濃度分布を推定することを目標とした。また、これら数値解析と同時に、実施形態としての培養装置を設計するとともに、培地成分因子の拡散を制御する方法を考案することにより、任意の培養条件を生みだすこととする。   Furthermore, from the diffusion coefficient of the obtained model compound, the measured value was compared with the theoretical value, and the aim was to estimate the concentration distribution of the medium component factor in the agar medium. Simultaneously with these numerical analyses, an culturing apparatus as an embodiment is designed, and a method for controlling the diffusion of medium component factors is devised to generate arbitrary culture conditions.

すなわち、本発明の培養装置は、微生物試料が充填される充填室を有する培養器の側壁の一部に、該微生物の培養に影響を及ぼす第1成分を含有する第1の寒天を充填し得る第1収容部が形成され、該第1収容部と培養器の充填室とは取り外し可能な第1の仕切板で仕切られ、該培養器の側壁の他部に、該微生物の培養に影響を及ぼす第2成分を含有する第2の寒天を充填し得る第2収容部が形成され、該第2収容部と培養器の充填室とは取り外し可能な第2の仕切板で仕切られており、そのことにより上記目的が達成される。   That is, the culture apparatus of the present invention can fill a part of the side wall of the incubator having a filling chamber filled with a microorganism sample with the first agar containing the first component that affects the cultivation of the microorganism. A first storage part is formed, and the first storage part and the filling chamber of the incubator are partitioned by a removable first partition plate, and the other part of the side wall of the incubator has an influence on the culture of the microorganism. A second container that can be filled with the second agar containing the second component is formed, and the second container and the filling chamber of the incubator are partitioned by a removable second partition plate; This achieves the above object.

一つの実施形態では、前記培養器の底部に、該微生物の培養に影響を及ぼす第3成分を含有する第3の寒天を充填し得る第3収容部が形成されている。   In one embodiment, the 3rd accommodating part which can be filled with the 3rd agar containing the 3rd component which affects the culture | cultivation of this microorganism is formed in the bottom part of the said incubator.

一つの実施形態では、前記培養器は箱状に形成され、該培養器の一側壁に前記第1収容部が形成され、該第1収容部に隣接する他の側壁に前記第2収容部が形成されている。   In one embodiment, the incubator is formed in a box shape, the first accommodating portion is formed on one side wall of the incubator, and the second accommodating portion is disposed on another side wall adjacent to the first accommodating portion. Is formed.

一つの実施形態では、前記培養器は略円筒状に形成され、該培養器の周壁に前記第1収容部および第2収容部が形成されている。   In one embodiment, the incubator is formed in a substantially cylindrical shape, and the first accommodating portion and the second accommodating portion are formed on the peripheral wall of the incubator.

一つの実施形態では、前記培養器の側壁に3以上の収容部が形成されている。   In one embodiment, three or more accommodating parts are formed on the side wall of the incubator.

一つの実施形態では、前記第1の寒天と前記第2の寒天とは、培地成分濃度、塩濃度、培地pHの少なくともいずれかが異なる。   In one embodiment, the first agar and the second agar are different in at least one of medium component concentration, salt concentration, and medium pH.

本発明の微生物をスクリーニングする方法は、上記培養装置を用いて、微生物試料に含まれる微生物をスクリーニングする方法であって、前記培養器の側壁に形成された第1収容部内に、該微生物の培養に影響を及ぼす第1成分を含有する第1の寒天を充填して第1の寒天層を形成する工程、前記第1の仕切板を外して該第1の寒天層を培養器の充填室に露出させる工程、前記培養器の側壁に形成された第2収容部内に、該微生物の培養に影響を及ぼす第2成分を含有する第2の寒天を充填して第2の寒天層を形成する工程、前記第2の仕切板を外して該第2の寒天層を培養器の充填室に露出させる工程、および該培養器の充填室内に、微生物試料を含む流動性を有する固体培地を充填して固化させる工程、を包含し、そのことにより上記目的が達成される。   The method for screening microorganisms of the present invention is a method for screening microorganisms contained in a microorganism sample using the culture apparatus, and cultivating the microorganisms in a first container formed on the side wall of the incubator. Filling the first agar containing the first component containing the first component to affect the first agar layer, removing the first partition plate and placing the first agar layer in the filling chamber of the incubator A step of exposing, and a step of filling the second storage portion formed on the side wall of the incubator with a second agar containing a second component affecting the cultivation of the microorganism to form a second agar layer. Removing the second partition plate and exposing the second agar layer to the filling chamber of the incubator, and filling the incubator filling chamber with a fluid solid medium containing a microorganism sample. Solidifying the process, whereby There is achieved.

一つの実施形態では、前記固体培地は、第1成分および第2成分を含有しない。   In one embodiment, the solid medium does not contain a first component and a second component.

ちなみに、本発明で開示する多次元培養法は培養因子を連続的に変化させるが、培養基内で達成される因子を非連続な勾配とみなして仮に100段とすると、三次元に展開した培養容器は100万段となる。そして、微生物の生育因子に対する許容度を因子に対応させて10段とみなせば、1個の培養容器はトラディショナルシャーレ1000枚分に匹敵すると見積もられ、本装置を用いれば有効な網羅的培養方法となるものである。   Incidentally, although the multidimensional culture method disclosed in the present invention continuously changes the culture factor, if the factor achieved in the culture medium is regarded as a non-continuous gradient and is assumed to be 100 stages, the culture vessel developed in three dimensions Will be 1 million steps. If the tolerance for growth factors of microorganisms is considered to be 10 levels corresponding to the factors, one culture container is estimated to be equivalent to 1000 traditional dishes, and an effective comprehensive culture method using this device It will be.

図1は培養装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a culture apparatus. 図2は培養装置に寒天を充填した状態の概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing a state in which the culture apparatus is filled with agar. 図3は2要素勾配角型培養装置の上面図である。FIG. 3 is a top view of the two-element gradient square culture apparatus. 図4は3要素勾配丸型培養装置の上面図である。FIG. 4 is a top view of the three-element gradient round culture apparatus. 図5は4要素勾配丸型深型培養装置の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a four-element gradient round deep culture apparatus. 図6は3要素勾配角型培養装置の上面図である。FIG. 6 is a top view of the three-element gradient square culture apparatus. 図7は3要素勾配角型培養装置の上面図である。FIG. 7 is a top view of the three-element gradient square culture apparatus. 図8は4要素勾配丸型培養装置の上面図である。FIG. 8 is a top view of the four-element gradient round culture apparatus. 図9は5要素勾配丸型培養装置の上面図である。FIG. 9 is a top view of the five-element gradient round culture apparatus. 図10は6要素勾配丸型培養装置の上面図である。FIG. 10 is a top view of the six-element gradient round culture apparatus. 図11は7要素勾配丸型培養装置の上面図である。FIG. 11 is a top view of the seven-element gradient round culture apparatus. 図12は拡散測定装置の断面図を示す。FIG. 12 shows a cross-sectional view of the diffusion measuring device. 図13はアルギニンが寒天内拡散する濃度分布を示す(拡散距離3インチ)。FIG. 13 shows a concentration distribution in which arginine diffuses in the agar (diffusion distance 3 inches). 図14はグリシンが寒天内拡散する濃度分布を示す(拡散距離3インチ)。FIG. 14 shows a concentration distribution in which glycine diffuses in the agar (diffusion distance 3 inches). 図15はアルギニンが寒天内拡散する濃度分布を示す(拡散距離5インチ)。FIG. 15 shows a concentration distribution in which arginine diffuses in the agar (diffusion distance 5 inches). 図16はグリシンが寒天内拡散する濃度分布を示す(拡散距離5インチ)。FIG. 16 shows a concentration distribution in which glycine diffuses in the agar (diffusion distance 5 inches). 図17はグリセリンが寒天内拡散する濃度分布を示す(拡散距離5インチ)。FIG. 17 shows a concentration distribution in which glycerin diffuses in the agar (diffusion distance 5 inches). 図18はグルコースが寒天内拡散する濃度分布を示す(拡散距離5インチ)。FIG. 18 shows the concentration distribution in which glucose diffuses in the agar (diffusion distance 5 inches). 図19は、拡散方程式(式(1))と本発明で解析するに用いた誤差関数積分式(式(2))の導き方を示したものである。FIG. 19 shows how to derive the diffusion equation (formula (1)) and the error function integral formula (formula (2)) used in the analysis of the present invention. 図20は、図13ならびに図15で示すアルギニンの濃度分布から、図18式(2))によって求めた拡散係数Dを示すものである。FIG. 20 shows the diffusion coefficient D obtained from the concentration distribution of arginine shown in FIGS. 13 and 15 by the equation (2) in FIG. 図21は、図14ならびに図16で示すグリシンの濃度分布から、図18式(2)によって求めた拡散係数Dを示すものである。FIG. 21 shows the diffusion coefficient D obtained from equation (2) in FIG. 18 from the glycine concentration distribution shown in FIG. 14 and FIG. 図22は、図17で示すグリセリンの濃度分布から、図19式(2)によって求めた拡散係数Dを示すものである。FIG. 22 shows the diffusion coefficient D obtained from the glycerin concentration distribution shown in FIG. 図23は、図18で示すグルコースの濃度分布から、図18式(2)によって求めた拡散係数Dを示すものである。FIG. 23 shows the diffusion coefficient D obtained from the glucose concentration distribution shown in FIG. 18 by equation (2) in FIG. 図24は、図19の式(2)より求めたアルギニンの拡散係数Dから算出した濃度分布理論値と実測値の比較を示したものである。FIG. 24 shows a comparison between the concentration distribution theoretical value calculated from the arginine diffusion coefficient D obtained from the equation (2) in FIG. 19 and the actual measurement value. 図25は、図19の式(2)より求めたグリシンの拡散係数Dから算出した濃度分布理論値と実測値の比較を示したものである。FIG. 25 shows a comparison between the theoretical value of the concentration distribution calculated from the diffusion coefficient D of glycine obtained from the equation (2) in FIG. 19 and the actual measurement value. 図26は、図19の式(2)より求めたグリセリンの拡散係数Dから算出した濃度分布理論値と実測値の比較を示したものである。FIG. 26 shows a comparison between the theoretical value of the concentration distribution calculated from the diffusion coefficient D of glycerin obtained from the equation (2) in FIG. 19 and the actual measurement value. 図27は、図19の式(2)より求めたグルコースの拡散係数Dから算出した濃度分布理論値と実測値の比較を示したものである。FIG. 27 shows a comparison between the theoretical value of the concentration distribution calculated from the glucose diffusion coefficient D obtained from the equation (2) in FIG. 19 and the actual measurement value. 図28は、図19の式(2)より求めたアルギニンの拡散係数Dから算出した種々の初発濃度C0の条件下における、拡散時間10日目の推定濃度分布のシミュレーション結果を示す。FIG. 28 shows the simulation results of the estimated concentration distribution on the 10th day of the diffusion time under various initial concentration C 0 conditions calculated from the arginine diffusion coefficient D obtained from equation (2) in FIG. 図29は、透析機能付き拡散測定装置(拡散距離5インチ)の断面図を示すものである。FIG. 29 shows a cross-sectional view of a diffusion measuring device with a dialysis function (diffusion distance 5 inches). 図30は、透析機能付き拡散測定装置(拡散距離5インチ)を用いて、5%グリセリンを含む勾配形成寒天で拡散を調べた濃度分布パターンを示すものである。FIG. 30 shows a concentration distribution pattern in which diffusion was examined with a gradient-formed agar containing 5% glycerin using a diffusion measurement device with a dialysis function (diffusion distance 5 inches). 図31は、透析機能付き、且つ勾配形成寒天の代わりに一定濃度の勾配形成成分溶液を還流する拡散測定装置(拡散距離5インチ)の断面図を示すものである。FIG. 31 shows a cross-sectional view of a diffusion measuring device (diffusion distance 5 inches) having a dialysis function and refluxing a gradient forming component solution having a constant concentration instead of gradient forming agar. 図32は、透析機能付き、且つ勾配形成寒天の代わりに一定濃度の勾配形成成分溶液を還流する拡散測定装置(拡散距離5インチ)を用いて、5%グリセリンを含む勾配形成成分溶液で拡散を調べた濃度分布パターンを示すものである。FIG. 32 shows a diffusion measurement apparatus (diffusion distance: 5 inches) having a dialysis function and refluxing a gradient-forming component solution having a constant concentration instead of gradient-forming agar to perform diffusion with a gradient-forming component solution containing 5% glycerin. It shows the examined density distribution pattern. 図33は3要素勾配丸型培養装置に還流・透析機能を付与した培養装置1の斜視図である。FIG. 33 is a perspective view of the culture apparatus 1 in which a reflux / dialysis function is added to the three-element gradient round culture apparatus. 図34は、拡散5日目に、レフレクター設置時と非設置時のリン酸緩衝液の拡散到達距離を比較したものである。FIG. 34 compares the diffusion reach distances of the phosphate buffer when the reflector is installed and when it is not installed on the fifth day of diffusion. 図35は、乳酸菌などの嫌気性菌を測定するための培養器の正面図である。FIG. 35 is a front view of an incubator for measuring anaerobic bacteria such as lactic acid bacteria. 図36は図35で示した培養器の断面図である。36 is a cross-sectional view of the incubator shown in FIG. 図37はMcllvaine bufferを用いた場合のpH勾配を示すグラフである。FIG. 37 is a graph showing a pH gradient when Mcllvaine buffer is used. 図38はBritton-Robinson bufferを用いた場合のpH勾配を示すグラフである。FIG. 38 is a graph showing a pH gradient when Britton-Robinson buffer is used. 図39は、溶存ガスの濃度勾配方向を説明するための模式図である。FIG. 39 is a schematic diagram for explaining the concentration gradient direction of the dissolved gas. 図40は、溶存ガスの濃度勾配方向を説明するための模式図である。FIG. 40 is a schematic diagram for explaining the concentration gradient direction of the dissolved gas. 図41は、溶存炭酸ガス濃度の検量線である。FIG. 41 is a calibration curve of dissolved carbon dioxide gas concentration. 図42は、培養装置の斜視図である。FIG. 42 is a perspective view of the culture apparatus. 図43は、培養装置の断面図である。FIG. 43 is a cross-sectional view of the culture apparatus. 図44は、溶存酸素濃度勾配の形成状態を示すグラフである。FIG. 44 is a graph showing a state where a dissolved oxygen concentration gradient is formed. 図45は、溶存酸素濃度勾配の形成状態を示すグラフである。FIG. 45 is a graph showing the formation state of the dissolved oxygen concentration gradient. 図46は、10%炭酸ガス通気の場合の溶存炭酸ガス濃度勾配を示すグラフである。FIG. 46 is a graph showing a dissolved carbon dioxide concentration gradient in the case of 10% carbon dioxide aeration. 図47は、20%炭酸ガス通気した場合の溶存炭酸ガス濃度勾配を示すグラフである。FIG. 47 is a graph showing the dissolved carbon dioxide concentration gradient when 20% carbon dioxide gas is passed. 図48は、電気化学的手法を用いたORP勾配形成の模式図である。FIG. 48 is a schematic diagram of ORP gradient formation using an electrochemical technique. 図49は、酸化還元剤の組み合わせ法によって形成せしたORP匂配を示すグラフである。FIG. 49 is a graph showing an ORP odor formed by a combination method of redox agents. 図50は、電気化学的手法を用いたORP勾配形成の説明図である。FIG. 50 is an explanatory diagram of ORP gradient formation using an electrochemical method.

本発明を添付図面に基づいてより詳しく説明する。   The present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

図1〜図3は本発明に係る微生物培養装置Aの概念図である。   1 to 3 are conceptual diagrams of a microorganism culture apparatus A according to the present invention.

この培養装置Aは、微生物試料が充填される充填室10を中央部に有する培養器1を備えている。該培養器1はプラスチック、ガラスなどの透明板を用いて上方が開口する箱状に形成されている。   This culture apparatus A includes an incubator 1 having a filling chamber 10 filled with a microorganism sample in the center. The incubator 1 is formed in a box shape with an upper opening using a transparent plate such as plastic or glass.

該培養器1の側壁の一面に、第1成分を含有する第1の寒天を充填し得る第1収容部11が形成され、該第1収容部11と培養器1の充填室10とは取り外し可能な第1の仕切板14で仕切られている。   A first container 11 that can be filled with the first agar containing the first component is formed on one side wall of the incubator 1, and the first container 11 and the filling chamber 10 of the incubator 1 are removed. It is partitioned by a possible first partition plate 14.

すなわち、培養器1の四隅には断面四角形のフレーム17が固定され、一対のフレーム17間に該第1仕切板14が上方へスライド移動できるように配置されている。具体的には、フレーム17に第1仕切板14の端部を挿入する凹溝が設けられ、あるいはフレーム17に係止片(図示せず)が設けられており、第1仕切板14の両端部はこれらの溝又は係止片に上下移動可能に取り付けられている。   That is, frames 17 having a square cross section are fixed to the four corners of the incubator 1, and the first partition plate 14 is disposed between the pair of frames 17 so as to be slidable upward. Specifically, the frame 17 is provided with a groove for inserting the end portion of the first partition plate 14, or the frame 17 is provided with a locking piece (not shown). The part is attached to these grooves or locking pieces so as to be vertically movable.

上記第1収容部11に隣接する培養器1の側壁に、第2成分を含有する第2の寒天を充填し得る第2収容部12が形成され、該第2収容部12と培養器1の充填室10とは取り外し可能な第2の仕切板15で仕切られている。第2仕切板15を培養器1に取り付ける場合も、第1仕切板14の場合と同様に構成することができる。   A second container 12 that can be filled with the second agar containing the second component is formed on the side wall of the incubator 1 adjacent to the first container 11, and the second container 12 and the incubator 1 The filling chamber 10 is partitioned by a removable second partition plate 15. When attaching the 2nd partition plate 15 to the incubator 1, it can be comprised similarly to the case of the 1st partition plate 14. FIG.

培養器1の底面は平坦面に形成され、培養器1の底部には、第3成分を高濃度に含有する第3の寒天を充填し得る第3収容部13が形成されている。この第3収容部13には仕切板は不要である。   The bottom surface of the incubator 1 is formed as a flat surface, and the third container 13 that can be filled with the third agar containing the third component at a high concentration is formed at the bottom of the incubator 1. A partition plate is not necessary for the third accommodating portion 13.

第1成分、第2成分、第3成分は、それぞれ微生物の培養に影響を及ぼすものであり、公知の培地成分、培地のpH調製剤などがあげられる。   The first component, the second component, and the third component each affect the culture of microorganisms, and examples thereof include known medium components and medium pH adjusters.

特に、(a)第1成分として窒素源化合物類、(b)第2成分として炭素源化合物類、(c)第3成分として微量塩類化合物類の組合せが好ましい。   In particular, a combination of (a) nitrogen source compounds as the first component, (b) carbon source compounds as the second component, and (c) trace salt compounds as the third component is preferable.

第1の寒天における第1成分の濃度としては、10〜1%程度が好ましい。   The concentration of the first component in the first agar is preferably about 10 to 1%.

第2の寒天における第2成分の濃度としては、10〜1%程度が好ましい。   The concentration of the second component in the second agar is preferably about 10 to 1%.

第3の寒天における第3成分の濃度としては、0.01〜0.001%程度が好ましい。   The concentration of the third component in the third agar is preferably about 0.01 to 0.001%.

培養器1の充填室10内に充填される微生物試料とは、微生物を含む試料全てをいい、典型的には、微生物、寒天および水を含有する(固体培地ともいう)。この微生物試料は、通常は上記第1成分、第2成分および第3成分を含有しない。   The microorganism sample filled in the filling chamber 10 of the incubator 1 refers to all the samples containing microorganisms, and typically contains microorganisms, agar, and water (also referred to as a solid medium). This microbial sample usually does not contain the first component, the second component and the third component.

この微生物試料は、流動性を有する状態で培養器1の充填室10に充填される。   This microorganism sample is filled in the filling chamber 10 of the incubator 1 in a fluid state.

培養器1、充填室10および収容部11〜13の形状、サイズ等は適宜設定することができる。また収容部の数も目的に応じて任意に設定することができる。培養器1の上端開口部には、通常蓋が取り付けられる。これらの具体例は後述する。   The shape, size, and the like of the incubator 1, the filling chamber 10, and the storage units 11 to 13 can be set as appropriate. Moreover, the number of accommodating parts can also be set arbitrarily according to the purpose. A lid is usually attached to the upper end opening of the incubator 1. Specific examples of these will be described later.

上記構成の培養装置Aを用いて、微生物をスクリーニングするには、以下のように行うことができる。   Screening of microorganisms using the culture apparatus A having the above-described configuration can be performed as follows.

本発明の培養装置Aの第1および第2の収容部11,12に仕切板14,15を取り付けた状態で、第1収容部11内に第1成分を含有する流動性の第1の寒天を充填して第1の寒天層21を形成する(図2)。同様に、第2収容部12内に第2成分を含有する流動性の第2の寒天を充填して第2の寒天層22を形成する。また、培養器1の充填室10の底部に第3成分を含有する流動性の第3の寒天を充填して第3の寒天層23を形成する。   In the state which attached the partition plates 14 and 15 to the 1st and 2nd accommodating parts 11 and 12 of the culture apparatus A of this invention, the fluid 1st agar containing the 1st component in the 1st accommodating part 11 To form a first agar layer 21 (FIG. 2). Similarly, the second agar layer 22 is formed by filling the second storage portion 12 with the fluid second agar containing the second component. Further, the third agar layer 23 is formed by filling the bottom of the filling chamber 10 of the incubator 1 with the fluid third agar containing the third component.

第1の寒天層21、第2の寒天層22および第3の寒天層23の厚みは、適宜設定することができるが、例えば、それぞれ同じ厚みとすることができる。   Although the thickness of the 1st agar layer 21, the 2nd agar layer 22, and the 3rd agar layer 23 can be set suitably, for example, it can be set as the same thickness, respectively.

第1の寒天層21および第2の寒天層が固化した後、第1および第2の仕切板14、15をそれぞれ取り外す。第1の寒天層21および第2の寒天層22は、それぞれ培養器1の充填室10に露出することになる。   After the first agar layer 21 and the second agar layer are solidified, the first and second partition plates 14 and 15 are removed, respectively. The first agar layer 21 and the second agar layer 22 are each exposed to the filling chamber 10 of the incubator 1.

次いで、培養器1の充填室10内に、微生物試料を含む流動状態の寒天(固体培地)を充填して固化させる。   Next, the filling chamber 10 of the incubator 1 is filled with fluidized agar (solid medium) containing a microorganism sample and solidified.

その後、この培養装置Aを適当な培養温度内に静置し、充填室10に充填された寒天層24に微生物コロニーの出現を待つ。   Thereafter, the culturing apparatus A is allowed to stand at an appropriate culturing temperature, and the appearance of microbial colonies is awaited in the agar layer 24 filled in the filling chamber 10.

この間、第1、第2および第3の各寒天層21〜23から、第1〜第3成分が充填室10内の寒天層24に拡散し、該中央の寒天層24において拡散開始を起点にする経過時間に依存した第1〜第3成分の濃度勾配が形成される。その結果、「そうめん流し」、あるいは「藁をも掴む方式」で、上流から拡散してきた培地成分濃度に対応して微生物のコロニーが出現する。   During this time, the first, second, and third agar layers 21-23 diffuse the first to third components into the agar layer 24 in the filling chamber 10, and the diffusion starts at the central agar layer 24. A concentration gradient of the first to third components depending on the elapsed time is formed. As a result, a colony of microorganisms appears in accordance with the concentration of the medium component diffused from the upstream by “some noodles” or “the method of grabbing the cocoon”.

なお、培養器1の形状は、図1に概念図として提示したものに限定されることなく、一般的に使用される丸型の形状など、いろいろな形状のものを用いることができる。代表的な形状を図4〜図11に例示する。   The shape of the incubator 1 is not limited to that shown as a conceptual diagram in FIG. 1, and various shapes such as a generally used round shape can be used. Representative shapes are illustrated in FIGS.

図4に示す培養装置Aは、有底の円筒状の培養器1の内面に3つの収容部11〜13を隣接して形成したものである。すなわち、培養器1の周壁の内面側にスペーサー26を4つ固定し、該スペーサー26の内側端部に仕切板16をスライド可能に取り付けたものである。この仕切板16は一枚のもので形成してもよく、あるいは各別の収容部毎に形成してもよい。   The culture apparatus A shown in FIG. 4 has three accommodating portions 11 to 13 formed adjacent to the inner surface of a bottomed cylindrical incubator 1. That is, four spacers 26 are fixed to the inner surface side of the peripheral wall of the incubator 1, and the partition plate 16 is slidably attached to the inner end of the spacer 26. The partition plate 16 may be formed of a single sheet, or may be formed for each of the different accommodating portions.

各収容部11〜13内にそれぞれ第1〜第3成分を含有する第1〜第3の寒天を充填して第1〜第3の寒天層を形成した後、仕切板16を上方へスライドして取り外すことにより、各寒天層は培養器1の充填室10に露出する。この充填室10内に微生物試料を含む寒天を充填して固化させる。   After the first to third agar layers are formed by filling the first to third agar containing the first to third components in the respective accommodating portions 11 to 13, the partition plate 16 is slid upward. As a result, each agar layer is exposed to the filling chamber 10 of the incubator 1. The filling chamber 10 is filled with agar containing a microorganism sample and solidified.

なお、各収容部11〜13の位置は隣接する必要はなく、勾配形成の方向によっては、容器1内のどの位置に設置してもよい。この図面には示されていないが、これを覆う蓋9が付属する(以下の各実施例の図において同じであるので、説明を省略する。)。   In addition, the position of each accommodating part 11-13 does not need to adjoin, and you may install in any position in the container 1 depending on the direction of gradient formation. Although not shown in this drawing, a lid 9 is attached to cover the same (the same is true in the drawings of the following embodiments, and the description is omitted).

図5に示した培養装置Aは、図4に示した丸型培養器1を深型にしたものであり、底部に第4の収容部28が形成され、この部分に第4の成分を含有する第4の寒天を充填固化することができる。   The culture apparatus A shown in FIG. 5 is obtained by deepening the round incubator 1 shown in FIG. 4, and a fourth accommodating portion 28 is formed at the bottom, and this portion contains the fourth component. The fourth agar can be filled and solidified.

図5中、第1〜第3の収容部11〜13に第1〜第3の寒天を充填固化することができる。これら4種の培地成分を含有する寒天が固化した後、仕切板16を取り除き、第1〜第4の収容部に形成された寒天層に含まれないその他培養成分あるいは任意の成分を含んだ寒天を培養器1の充填室10に充填する。   In FIG. 5, the 1st-3rd agar can be filled and solidified in the 1st-3rd accommodating parts 11-13. After the agar containing these four kinds of medium components is solidified, the partition plate 16 is removed, and the agar containing other culture components or optional components not included in the agar layer formed in the first to fourth storage portions. Is filled into the filling chamber 10 of the incubator 1.

なお、図5中、勾配形成寒天を充填固化する収容部11〜13は、この図面では明確に特定できないが、図4の平面図に示すように、その位置に限定されたものでなく、勾配形成の方向によっては容器1内のどの位置に設置してもよい。   In FIG. 5, the storage portions 11 to 13 for filling and solidifying the gradient-formed agar cannot be clearly identified in this drawing, but are not limited to the positions as shown in the plan view of FIG. You may install in any position in the container 1 depending on the direction of formation.

培養器1の側壁に3以上の収容部を形成してもよい。図6は収容部を3つ有する培養装置Aの上面図である。   Three or more accommodating portions may be formed on the side wall of the incubator 1. FIG. 6 is a top view of the culture apparatus A having three accommodating portions.

この培養装置Aでは、培養器1を断面6角形に形成し、その3つの壁面を仕切板14〜16とし、該仕切板14〜16に対応して培養器1の外側に断面略コ字形の壁部30を設けたものである。   In this culturing apparatus A, the incubator 1 is formed in a hexagonal cross section, and its three wall surfaces serve as partition plates 14 to 16, and has a substantially U-shaped cross section outside the incubator 1 corresponding to the partition plates 14 to 16. A wall 30 is provided.

すなわち、第1〜第3の収容部11〜13は、図1〜図4に示す構成とは異なり、中央の充填室10から外側へせり出した位置に設置した例である。   That is, unlike the structure shown in FIGS. 1-4, the 1st-3rd accommodating parts 11-13 are the examples installed in the position protruded outside from the center filling chamber 10. FIG.

なお、図6中、収容部11〜13はこの図面に示す位置に限定されたものでなく、勾配形成の方向によっては、培養器1の壁面のどの位置に設置してもよい。   In addition, in FIG. 6, the accommodating parts 11-13 are not limited to the position shown in this drawing, You may install in any position of the wall surface of the incubator 1 depending on the direction of gradient formation.

図中の収容部11〜13に勾配形成寒天を充填固化する。固化後、仕切板14〜16を取り除き、収容部11〜13内の寒天層に含まれないその他培養成分あるいは任意の成分を含んだ寒天を充填室10に充填する。   The storage portions 11 to 13 in the figure are filled and solidified with gradient-formed agar. After solidification, the partition plates 14 to 16 are removed, and the filling chamber 10 is filled with other culture components not included in the agar layer in the storage units 11 to 13 or agar containing optional components.

図7は収容部を3つ有する角型培養装置Aの上面図である。   FIG. 7 is a top view of the square culture apparatus A having three accommodating portions.

この培養装置Aでは、培養器1を断面6角形に形成し、その3つの壁面を仕切板14〜16とし、該仕切板14〜16に対応して培養器1の外側に断面略コ字形の壁部30を設けたものである。   In this culturing apparatus A, the incubator 1 is formed in a hexagonal cross section, and its three wall surfaces serve as partition plates 14 to 16, and has a substantially U-shaped cross section outside the incubator 1 corresponding to the partition plates 14 to 16. A wall 30 is provided.

すなわち、収容部11〜13は、図1〜図4に示す構成とは異なり、図6と同様に、培養器1の充填室10から外側へせり出した位置に設置したものである。   That is, unlike the structure shown in FIGS. 1-4, the accommodating parts 11-13 are installed in the position protruded outside from the filling chamber 10 of the incubator 1 like FIG.

なお、図中、第1〜第3の収容部11〜13は、この図面に示す位置に限定されたものでなく、勾配形成の方向によっては、培養器1の側面のどの位置に設置してもよい。   In addition, the 1st-3rd accommodating parts 11-13 are not limited to the position shown to this drawing in the figure, Depending on the direction of gradient formation, it installs in which position of the side surface of the incubator 1. Also good.

図中第1〜第3の収容部11〜13には勾配形成寒天を充填固化する。固化後、仕切板14〜16を取り除き、第1〜第3の収容部11〜13の寒天層に含まれないその他培養成分あるいは任意の成分を含んだ寒天を充填室10に充填する。   In the figure, the first to third accommodating portions 11 to 13 are filled and solidified with gradient-formed agar. After solidification, the partition plates 14 to 16 are removed, and the filling chamber 10 is filled with other culture components that are not included in the agar layers of the first to third storage units 11 to 13 or any components.

図8は収容部を4つ有するほぼ丸型培養装置Aの上面図である。   FIG. 8 is a top view of a substantially round culture apparatus A having four accommodating portions.

この培養装置Aは、断面8角形に形成された培養器1の内面側に断面略コ字形の仕切板19を上方へスライド可能に取り付けたものである。   In this culture apparatus A, a partition plate 19 having a substantially U-shaped cross section is slidably attached to the inner surface side of the incubator 1 having an octagonal cross section.

すなわち、図中第1〜第4の収容部11〜13、28に、勾配形成寒天を充填固化する。固化後、仕切板19を培養器1から取り除き、第1〜第4の収容部11〜13、28内にそれぞれ形成された寒天層に含まれないその他培養成分あるいは任意の成分を含んだ寒天を充填室10へ充填する。なお、図中第1〜第4の収容部11〜13、28は、この図面に示す位置に限定されたものでなく、所望とする勾配形成の方向によっては、容器内のどの位置に設置してもよい。   That is, the first to fourth accommodating portions 11 to 13 and 28 in the figure are filled and solidified with gradient-formed agar. After solidification, the partition plate 19 is removed from the incubator 1, and agar containing other culture components or optional components not included in the agar layers formed in the first to fourth storage portions 11 to 13 and 28, respectively. Fill the filling chamber 10. In addition, the 1st-4th accommodating parts 11-13, 28 in a figure are not limited to the position shown to this drawing, Depending on the direction of desired gradient formation, it installs in which position in a container. May be.

図9は収容部を5つ有するほぼ丸型培養装置Aの上面図である。   FIG. 9 is a top view of a substantially round culture apparatus A having five accommodating portions.

図中、第1〜第5の収容部に勾配形成寒天を充填固化する。固化後、仕切板19を取り除き、第1〜第5の収容部に形成された寒天層に含まれないその他培養成分あるいは任意の成分を含んだ寒天を充填室10に充填する。   In the figure, the first to fifth accommodating parts are filled with gradient-formed agar and solidified. After solidification, the partition plate 19 is removed and the filling chamber 10 is filled with agar containing other culture components or optional components not included in the agar layer formed in the first to fifth storage units.

なお、図中第1〜第5の収容部は、この図面に示す位置に限定されたものでなく、勾配形成の方向によっては、容器内のどの位置に設置してもよい。   In addition, the 1st-5th accommodating part in a figure is not limited to the position shown in this drawing, You may install in any position in a container depending on the direction of gradient formation.

図10は6つの収容部を有する丸型培養器1の上面図である。   FIG. 10 is a top view of the round incubator 1 having six accommodating portions.

第1〜第6の収容部に、勾配形成寒天を充填固化する。固化後、仕切板19を取り除き、第1〜第6の収容部に形成された寒天層に含まれないその他培養成分あるいは任意の成分を含んだ寒天を充填室10に充填する。   Gradient agar is filled and solidified in the first to sixth storage units. After solidification, the partition plate 19 is removed and the filling chamber 10 is filled with agar containing other culture components or optional components not included in the agar layer formed in the first to sixth storage units.

なお、図中勾配形成寒天を充填固化する第1〜第6の収容部は、この図面に示す位置に限定されたものでなく、勾配形成の方向によっては、容器内のどの位置に設置してもよい。   In addition, the 1st-6th accommodating part which fills and solidifies gradient formation agar in the figure is not limited to the position shown in this drawing, It installs in which position in a container depending on the direction of gradient formation. Also good.

図11は7つの収容部を有する丸型培養器1の上面図である。図中第1〜第7の収容部に、勾配形成寒天を充填固化する。固化後、仕切板を取り除き、第1〜第7の収容部に形成した寒天層に含まれないその他培養成分あるいは任意の成分を含んだ寒天を充填室10に充填する。なお、図中第1〜第7の収容部は、この図面に示す位置に限定されたものでなく、勾配形成の方向によっては、容器内のどの位置に設置してもよい。   FIG. 11 is a top view of the round incubator 1 having seven accommodating portions. In the figure, gradient forming agar is filled and solidified in the first to seventh accommodating portions. After solidification, the partition plate is removed and the filling chamber 10 is filled with agar containing other culture components or optional components not included in the agar layer formed in the first to seventh accommodation portions. In addition, the 1st-7th accommodating part in a figure is not limited to the position shown in this drawing, You may install in any position in a container depending on the direction of gradient formation.

以上述べた本発明の微生物培養装置Aにおいて、培地成分を含有する寒天から成分がどのような濃度勾配を以って拡散するかを調べた測定結果を提示し、先行技術で明確に示されていない固体培地内での物質拡散の濃度分布の全貌を明らかにする。   In the above-described microorganism culture apparatus A of the present invention, the measurement results obtained by examining what concentration gradient the components diffuse from the agar containing the medium components are presented and clearly shown in the prior art. To clarify the whole picture of the concentration distribution of substance diffusion in a solid medium.

図1〜図11に例示した培養器1内では、物質拡散は収容部から直線方向だけでなくある程度の角度を持って扇状に拡散すると予想されるので、拡散の定量的把握の検討のために、図12に示す装置を用いた。   In the incubator 1 illustrated in FIG. 1 to FIG. 11, the substance diffusion is expected to diffuse in a fan shape not only in the linear direction but also at a certain angle from the accommodating portion. The apparatus shown in FIG. 12 was used.

この測定装置3は、寒天を充填し得るパイプ32と、該パイプ32の一端部内に挿入される挿通棒34と、を有する。パイプ32の一端部にはネジ溝36が形成され、挿通棒34の一部がこのネジ溝36に螺合することで、挿通棒34を回転することにより、該挿通棒34がパイプ32内を移動できるように構成されている。   The measuring device 3 includes a pipe 32 that can be filled with agar, and an insertion rod 34 that is inserted into one end of the pipe 32. A thread groove 36 is formed at one end of the pipe 32, and a part of the insertion rod 34 is screwed into the thread groove 36, so that the insertion rod 34 rotates in the pipe 32 by rotating the insertion rod 34. It is configured to be movable.

すなわち、一定の内径を持ったパイプ32内で、拡散させる寒天39と高濃度の培地成分を含有する勾配形成寒天40を接触させて固化させ、一定の拡散時間の後、パイプ32の後部に設置した繰り出し機構38で寒天層を繰り出すと共に、2ミリ間隔で該寒天層を切り出し、各部分の成分濃度を測定する。なお、寒天40の寒天39と接触していない面は、実験期間内での乾燥を防止するために、サランラップ(登録商標)などを用いて封じた。   That is, in the pipe 32 having a constant inner diameter, the agar 39 to be diffused and the gradient-formed agar 40 containing a high concentration of medium components are brought into contact with each other to be solidified. The agar layer is fed out by the feeding mechanism 38, and the agar layer is cut out at intervals of 2 mm, and the component concentration of each part is measured. The surface of the agar 40 that was not in contact with the agar 39 was sealed with Saran Wrap (registered trademark) or the like in order to prevent drying during the experiment period.

具体的には、パイプ32の先端部32iに1%アルギニン塩酸塩を含む1.5%寒天を充填(中和してpH5付近)した。拡散温度27.5℃、所定の時間経過した後に、上記のようにして、2ミリ厚に寒天層をスライスし、0.01規定塩酸で加熱抽出後、適宜希釈して自動アミノ酸分析計でアルギニンを定量した。この場合、拡散する寒天層39はパイプ32の中央部32jに相当し、その長さは3インチである。   Specifically, the tip 32i of the pipe 32 was filled with 1.5% agar containing 1% arginine hydrochloride (neutralized and near pH 5). After a predetermined time at a diffusion temperature of 27.5 ° C., slice the agar layer to a thickness of 2 mm as described above, heat extract with 0.01 N hydrochloric acid, dilute as appropriate, and quantify arginine with an automatic amino acid analyzer. did. In this case, the diffusing agar layer 39 corresponds to the central portion 32j of the pipe 32, and its length is 3 inches.

図13は、培地成分を含有する勾配形成寒天40を0.5インチ、拡散させる寒天39を3インチとして、初発濃度1%のアルギニン塩酸塩、拡散温度27.5℃にした場合の、培地成分を含有する勾配形成寒天先端からの距離をX軸、その部分のアルギニン濃度をY軸にプロットしたグラフである。   FIG. 13 shows the medium components when the gradient-formed agar 40 containing medium components is 0.5 inches, the diffusion agar 39 is 3 inches, the initial concentration is 1% arginine hydrochloride, and the diffusion temperature is 27.5 ° C. Is a graph in which the distance from the tip of the gradient-forming agar containing γ is plotted on the X-axis and the arginine concentration of that portion is plotted on the Y-axis.

距離約1.3cmの部分は培地成分を含有する勾配形成寒天40に相当する。同図から見て取れるように、拡散10日目にはアルギニンの拡散先端は寒天層39の先端部分に到達する。この測定ではアクリル樹脂を使用した装置を使用したが、先端部分35は寒天層を保持するために隔壁としているため、当該部分は鋼体としてはたらき、アルギニンの拡散方向が先端部分35で反射反転し、40日目の濃度分布データーを見る限り、装置内のアルギニン濃度は均質化の傾向にある。   The portion with a distance of about 1.3 cm corresponds to the gradient-forming agar 40 containing medium components. As can be seen from the figure, the diffusion tip of arginine reaches the tip of the agar layer 39 on the tenth day of diffusion. In this measurement, an apparatus using acrylic resin was used. However, since the tip portion 35 is a partition to hold the agar layer, the portion acts as a steel body, and the diffusion direction of arginine is reflected and reversed at the tip portion 35. As seen from the concentration distribution data on the 40th day, the arginine concentration in the apparatus tends to be homogenized.

要約すると、拡散距離3インチの場合、望ましい濃度勾配は、拡散開始後10日位まで維持できる。   In summary, for a diffusion distance of 3 inches, the desired concentration gradient can be maintained up to about 10 days after the start of diffusion.

1%グリシンを高濃度成分として含有する勾配形成寒天に使用した場合の、同一条件下での拡散の状態を図14に示す。図14に示すグラフは図12に示す装置を使用して得られた結果である。   FIG. 14 shows the state of diffusion under the same conditions when used in gradient-formed agar containing 1% glycine as a high concentration component. The graph shown in FIG. 14 is the result obtained using the apparatus shown in FIG.

図12中のパイプ32の先端部32iに1%グリシンを含む1.5%寒天層を充填固化させる(中和してpH5付近)。拡散温度27.5℃、所定の時間に2ミリ厚に寒天層をスライスし、0.01規定塩酸で加熱抽出後、適宜希釈して自動アミノ酸分析計でグリシンを定量した。この場合、拡散する寒天層39は図12中32jに相当し、その長さは3インチである。   A 1.5% agar layer containing 1% glycine is filled and solidified at the tip 32i of the pipe 32 in FIG. The agar layer was sliced to a thickness of 2 mm at a diffusion temperature of 27.5 ° C. at a predetermined time, extracted by heating with 0.01 N hydrochloric acid, diluted as appropriate, and glycine was quantified with an automatic amino acid analyzer. In this case, the diffusing agar layer 39 corresponds to 32j in FIG. 12, and its length is 3 inches.

約10日間で終了する微生物培養の場合は、この規格の培養器1で満足する結果が得られる。より詳しく説明すると、第1〜第3収容部11〜13内の寒天層21〜22が固化した直後に、微生物サンプルを充填室10に播種せしめ、「そうめん流し」、あるいは「藁をも掴む方式」で、上流から拡散してきた培地成分濃度に対応して微生物のコロニーが出現する方式である。   In the case of microbial culture that is completed in about 10 days, satisfactory results can be obtained with the incubator 1 of this standard. More specifically, immediately after the agar layers 21 to 22 in the first to third storage units 11 to 13 are solidified, a microbial sample is seeded in the filling chamber 10 to perform “some noodles” or “a method of grasping a candy”. In this method, a colony of microorganisms appears corresponding to the concentration of medium components diffused from upstream.

あるいは、望みの濃度勾配が形成される時間まで微生物サンプルの播種をしないで待ち、その拡散時間後に微生物サンプルを播種せしめ微生物のコロニーを出現させる方式でもよい。もしくは、微生物サンプルの播種後、望みの濃度勾配が形成される時間まで培養器1を微生物の生育ができない低温下に保存し、望みの濃度勾配が形成される時間後に生育至適の温度に移し、微生物のコロニーを出現させる方式でもよい。   Alternatively, a method may be employed in which the microorganism sample is waited without being seeded until a desired concentration gradient is formed, and the microorganism sample is seeded after the diffusion time so that a microorganism colony appears. Alternatively, after the seeding of the microorganism sample, the incubator 1 is stored at a low temperature where the microorganism cannot grow until the desired concentration gradient is formed, and then transferred to the optimum growth temperature after the desired concentration gradient is formed. Alternatively, a method of causing colonies of microorganisms to appear may be used.

前項で結果を示したように、高濃度の培地成分を含有する勾配形成寒天の成分濃度は拡散時間とともに低下し、成分の拡散の駆動力が時間経過とともに著しく減少する。さらに長時間にわたり培地成分の濃度勾配を維持するには、拡散距離を増すことにより、達成できるものである。   As shown in the previous section, the component concentration of the gradient-forming agar containing a high concentration of medium components decreases with the diffusion time, and the driving force for component diffusion significantly decreases with the passage of time. Further, maintaining the concentration gradient of the medium components over a long period of time can be achieved by increasing the diffusion distance.

実施例1で採用した拡散距離3インチという距離は、一般的に微生物培養に用いられる市販品のシャーレが直径9センチであることから設定した長さである。そこで、拡散距離を5インチに延長して検討を行った。   The distance of 3 inches used in Example 1 is a length set because a commercially available petri dish generally used for microbial culture has a diameter of 9 cm. Thus, the diffusion distance was extended to 5 inches for examination.

拡散測定は図12に示す装置を使用し、図12中のパイプ32の先端部32iに1%アルギニン塩酸塩を含む1.5%寒天層40を充填固化させる(中和してpH5付近)。拡散温度27.5℃、所定の時間に2ミリ厚に寒天層をスライスし、0.01規定塩酸で加熱抽出後、適宜希釈して自動アミノ酸分析計でアルギニンを定量した。   For the diffusion measurement, the apparatus shown in FIG. 12 is used, and the tip 32i of the pipe 32 in FIG. 12 is filled and solidified with a 1.5% agar layer 40 containing 1% arginine hydrochloride (neutralized and near pH 5). The agar layer was sliced to a thickness of 2 mm at a diffusion time of 27.5 ° C., extracted with heat with 0.01 N hydrochloric acid, diluted as appropriate, and arginine was quantified with an automatic amino acid analyzer.

この場合、拡散する寒天層39は図12中パイプ32の中間部32jに相当し、その長さは5インチである。   In this case, the diffusing agar layer 39 corresponds to the intermediate portion 32j of the pipe 32 in FIG. 12, and its length is 5 inches.

図15は、高濃度の培地成分を含有する勾配形成寒天を0.5インチ、拡散させる寒天を5インチとして、初発濃度1%のアルギニン、拡散温度27.5℃にした場合の、高濃度成分を含有する勾配形成寒天先端からの距離をX軸、その部分のアルギニン濃度をY軸にプロットしたグラフである。距離約1.3cmの部分は高濃度成分を含有する勾配形成寒天に相当する。   FIG. 15 shows a case where a gradient-forming agar containing a high-concentration medium component is 0.5 inches, a diffusion agar is 5 inches, an arginine having an initial concentration of 1%, and a diffusion temperature of 27.5 ° C. Is a graph in which the distance from the tip of the gradient-forming agar containing γ is plotted on the X-axis, and the arginine concentration of that portion is plotted on the Y-axis. The portion with a distance of about 1.3 cm corresponds to gradient-formed agar containing a high concentration component.

同図より、拡散の先端は約15日目に到達、その後拡散方向が壁面により反射反転し、40日目の濃度分布データーを見る限り、装置内のアルギニン濃度は実施例1で記載した拡散距離3インチと同様に均質化の傾向にある。   From the figure, the diffusion tip reaches about the 15th day, and then the diffusion direction is reflected and reversed by the wall surface. As far as the concentration distribution data on the 40th day is seen, the arginine concentration in the apparatus is the diffusion distance described in Example 1. Similar to 3 inches, it tends to be homogenized.

1%グリシン、5%グリセリンおよび5%グルコースを高濃度成分として含有する勾配形成寒天に使用した場合の、同様の条件での拡散の状態を、それぞれ図16、図17、図18に示す。   FIG. 16, FIG. 17, and FIG. 18 show the diffusion state under the same conditions when used in gradient-forming agar containing 1% glycine, 5% glycerin and 5% glucose as high concentration components, respectively.

これらの結果から、約15日間で終了する微生物培養の場合は、この規格の培養器1で満足する結果が得られることがわかる。   From these results, it can be seen that in the case of microbial culture that is completed in about 15 days, satisfactory results can be obtained with the incubator 1 of this standard.

図16は次のようにして得られたグラフである。   FIG. 16 is a graph obtained as follows.

拡散測定は図12に示す装置を使用し、図12中パイプ32の先端部32iに1%グリシンを含む1.5%寒天層を充填固化させる(中和してpH5付近)。拡散温度27.5℃、所定の時間に2ミリ厚に寒天層をスライスし、0.01規定塩酸で加熱抽出後、適宜希釈して自動アミノ酸分析計でグリシンを定量した。この場合、拡散する寒天層39は図12中32jに相当し、その長さは5インチである。   The apparatus shown in FIG. 12 is used for the diffusion measurement, and the tip 32i of the pipe 32 in FIG. 12 is filled and solidified with a 1.5% agar layer containing 1% glycine (neutralized to have a pH of about 5). The agar layer was sliced to a thickness of 2 mm at a diffusion temperature of 27.5 ° C. at a predetermined time, extracted by heating with 0.01 N hydrochloric acid, diluted as appropriate, and glycine was quantified with an automatic amino acid analyzer. In this case, the diffusing agar layer 39 corresponds to 32j in FIG. 12, and its length is 5 inches.

図17は次のようにして得られたグラフである。   FIG. 17 is a graph obtained as follows.

拡散測定は図12に示す装置を使用し、図12中パイプ32の先端部32iに5%グリセリンを含む1.5%寒天層を充填固化させる。拡散温度27.5℃、所定の時間に2ミリ厚に寒天層をスライスし、脱イオン水で加熱抽出後、適宜希釈して高性能液体クロマトグラフィーでグリセリンを定量した。この場合、拡散する寒天層39は図12中パイプ32の中央部32jに相当し、その長さは5インチである。   For the diffusion measurement, the apparatus shown in FIG. 12 is used, and a 1.5% agar layer containing 5% glycerin is filled and solidified at the tip 32i of the pipe 32 in FIG. The agar layer was sliced to a thickness of 2 mm at a diffusion temperature of 27.5 ° C. at a predetermined time, heated and extracted with deionized water, diluted as appropriate, and glycerin was quantified by high performance liquid chromatography. In this case, the diffusing agar layer 39 corresponds to the central portion 32j of the pipe 32 in FIG. 12, and its length is 5 inches.

拡散測定は図12に示す装置を使用し、図12中パイプ32の先端部32iに5%グルコースを含む1.5%寒天層を充填固化させる。拡散温度27.5℃、所定の時間に2ミリ厚に寒天層をスライスし、脱イオン水で加熱抽出後、適宜希釈して高性能液体クロマトグラフィーでグルコースを定量した。この場合、拡散する寒天層39は図12中パイプ32の中央部32jに相当し、その長さは5インチである。   For the diffusion measurement, the apparatus shown in FIG. 12 is used, and the tip 32i of the pipe 32 in FIG. 12 is filled and solidified with a 1.5% agar layer containing 5% glucose. The agar layer was sliced to a thickness of 2 mm at a diffusion temperature of 27.5 ° C. at a predetermined time, heated and extracted with deionized water, diluted as appropriate, and glucose was quantified by high performance liquid chromatography. In this case, the diffusing agar layer 39 corresponds to the central portion 32j of the pipe 32 in FIG. 12, and its length is 5 inches.

前項で示した4種の化合物の固体培地内での物質濃度分布から、この物質拡散は、最初に広い領域に一定濃度で分布した場合の拡散として捉え、解析することができる。   From the substance concentration distribution in the solid medium of the four types of compounds shown in the previous section, this substance diffusion can be understood and analyzed as diffusion when initially distributed at a constant concentration over a wide area.

図19の式1(出典:バーロー物理化学(下)(第5版)、p845)、D:拡散係数、C0:最初の物質濃度、x:拡散距離(勾配形成寒天先端からの距離)、y:勾配形成寒天の距離、t:拡散時間。この積分は、同図式(2)にしめす誤差関数積分の式にすることにより、拡散係数Dを算出することができる。 Formula 1 in FIG. 19 (Source: Barlow Physical Chemistry (bottom) (5th edition), p845), D: diffusion coefficient, C 0 : initial substance concentration, x: diffusion distance (distance from the tip of the gradient-forming agar), y: distance of gradient agar, t: diffusion time. This integration can be performed by calculating the diffusion coefficient D by using the error function integral equation shown in equation (2).

実施例2にて説明した図15(アルギニン)の測定データーを、市販数値解析ソフトMapleを使用して同誤差関数積分式(2)で拡散係数Dを算出した。図20に示すアルギニンの場合、勾配形成寒天からの距離が近いほど、また拡散時間が長くなるほど拡散係数Dの値が変動するが、あるポイントから一定の値に収斂することが判明した。この収斂部分の測定値から、アルギニンの同条件下での拡散係数D は7.34×10−6±2.36×10−7/s(n=86、C.V.=3.2%)となる。1%グリシン、5%グリセリンおよび5%グルコースを高濃度物質として含有する勾配形成寒天に使用した場合、同様の算出方法で拡散係数Dを求めた。 The diffusion coefficient D of the measurement data of FIG. 15 (arginine) described in Example 2 was calculated by the same error function integration equation (2) using the commercially available numerical analysis software Maple. In the case of arginine shown in FIG. 20, the value of the diffusion coefficient D fluctuates as the distance from the gradient-forming agar decreases and as the diffusion time increases, but it has been found that the value converges to a certain value from a certain point. From the measured value of the convergent part, the diffusion coefficient D of arginine under the same conditions is 7.34 × 10 −6 ± 2.36 × 10 −7 m 2 / s ( n = 86, CV = 3. 2%). When used in gradient-formed agar containing 1% glycine, 5% glycerin and 5% glucose as high concentration substances, the diffusion coefficient D was determined by the same calculation method.

それぞれ図21、図22、図23に示す結果が得られ、アルギニンと同様に計算値の収斂部分から、グリシン:D=1.07×10−5±4.76×10−7/s (n=91、 C.V.=4.4%);グリセリン;D=9.16×10−6±4.32×10−7/s (n=200、 C.V.=4.2%);グルコース;D=5.36×10−6±1.72×10−7/s (n=134、 C.V.=3.1%)と算出することができた。 The results shown in FIG. 21, FIG. 22, and FIG. 23 are obtained, respectively, and from the convergent portion of the calculated values as with arginine, glycine: D = 1.07 × 10 −5 ± 4.76 × 10 −7 m 2 / s (N = 91, C.V. = 4.4%); Glycerin; D = 9.16 × 10 −6 ± 4.32 × 10 −7 m 2 / s (n = 200, C.V. = 4 .2%); glucose; D = 5.36 × 10 −6 ± 1.72 × 10 −7 m 2 / s (n = 134, C.V. = 3.1%) .

実施例3に記載した4種の化合物について、算出できた拡散係数を用いて、それぞれの拡散時間および拡散距離での成分濃度(理論値)を、図19の式(2)で算出することができる。アルギニンの場合の、理論値と実測値を比較した結果を、図24に示す。   For the four compounds described in Example 3, using the calculated diffusion coefficients, the component concentrations (theoretical values) at the respective diffusion times and diffusion distances can be calculated by equation (2) in FIG. it can. The result of comparing the theoretical value with the actual measurement value in the case of arginine is shown in FIG.

同図から、拡散時間15日目までは理論値と実測値の良好な一致が認められ、拡散係数算出の誤差関数積分式が妥当なものであることを検証した。実施例3で示した他三種の物質についても、図25(グリシン)、図26(グリセリン)および図27(グルコース)に示すように、理論値と実測値の良好な一致が認められる。   From the figure, it was verified that the theoretical value and the measured value were in good agreement until the 15th day of the diffusion time, and that the error function integral formula for calculating the diffusion coefficient was valid. As for the other three substances shown in Example 3, good agreement between the theoretical values and the actually measured values is recognized as shown in FIG. 25 (glycine), FIG. 26 (glycerin), and FIG. 27 (glucose).

実施例4で述べたように、拡散物質の先端が容器壁に達するまでの拡散時間内では、拡散係数算出の誤差関数積分式が妥当なものであることを実証した。これまで述べた実施例は、勾配形成寒天のアルギニン濃度を1%で示したものである。この濃度設定は、一般に微生物培養の常識より設定したものであるが、低栄養微生物を標的にするなど、目的の実験のよってはさらに異なった濃度勾配パターンの設定が望ましい場合がある。そこで拡散係数算出の誤差関数積分式で初発濃度を5倍段階でシミュレーションした結果、図28に示す結果が得られた。   As described in Example 4, it was proved that the error function integral formula for calculating the diffusion coefficient is valid within the diffusion time until the tip of the diffusion material reaches the container wall. The examples described so far show the arginine concentration of gradient-formed agar at 1%. This concentration setting is generally set based on common sense of microbial culture, but it may be desirable to set a different concentration gradient pattern depending on the target experiment, such as targeting undernourished microorganisms. Therefore, as a result of simulating the initial concentration at the 5-fold stage with the error function integral formula for calculating the diffusion coefficient, the result shown in FIG. 28 was obtained.

拡散係数は初発濃度により、わずか変化すると予想されるものの、このようなシミュレーションは本発明を実施するに当たり必要な目安となる。   Although the diffusion coefficient is expected to change slightly depending on the initial concentration, such a simulation is a guideline necessary for carrying out the present invention.

前述してきたように、拡散物質の先端が容器壁に達するまでの拡散時間内では理論値と実測値の良き一致が認められるが、その後実測値は理論値より高くなる。この現象は、実施例2に記述したように、拡散方向が容器壁で反射反転し、折り返してくるものと推測する。もし、容器壁に拡散物質の抜け道を用意すれば、濃度勾配のさらに長時間の維持ができると推測した。そのために、透析膜を壁の代わりに設置し、拡散してくる物質を透析膜の外側を循環させる水で除くシステムを設定した(透析機能付き拡散とよぶ)。   As described above, a good agreement between the theoretical value and the actually measured value is recognized within the diffusion time until the tip of the diffusion material reaches the container wall, but the actually measured value becomes higher than the theoretical value thereafter. As described in Example 2, this phenomenon is presumed that the diffusion direction is reflected and reversed by the container wall and turned back. It was estimated that the concentration gradient could be maintained for a longer time if a diffusion passage for the diffusion material was prepared on the container wall. For this purpose, a dialysis membrane was installed instead of a wall, and a system was set up to remove the diffusing substance with water circulating outside the dialysis membrane (called diffusion with dialysis function).

図29にその測定装置の概念図を示す。   FIG. 29 shows a conceptual diagram of the measuring apparatus.

この装置は、寒天が充填されるパイプ42と、該パイプ42の上端に固定された透析膜44と、を有し、該パイプ42の上端部はホルダー46の下面に形成された筒部48に接続されている。該筒部48には透析チャンバー50が形成されている。図中52は透析水入り口、54は透析水出口、56は拡散寒天、58は培地成分(拡散物質)を含有する勾配形成寒天である。58に充填した寒天の拡散寒天56に接触していない面は、サランラップ(登録商標)で封じた。   This apparatus has a pipe 42 filled with agar, and a dialysis membrane 44 fixed to the upper end of the pipe 42, and the upper end of the pipe 42 is connected to a cylindrical part 48 formed on the lower surface of the holder 46. It is connected. A dialysis chamber 50 is formed in the cylindrical portion 48. In the figure, 52 is a dialysis water inlet, 54 is a dialysis water outlet, 56 is diffusion agar, and 58 is a gradient agar containing medium components (diffusion substances). The surface of the agar filled in 58 that was not in contact with the diffusion agar 56 was sealed with Saran Wrap (registered trademark).

この装置を用いて、約1mlの容積の透析チャンバー50内に、一日あたり約500mlの透析水を連続通液した結果、拡散物質としてグリセリンの場合、図30に示すように、30日以上にわたり拡散反射を有意に抑制することができる。   As a result of continuously passing about 500 ml of dialysis water per day into the dialysis chamber 50 having a volume of about 1 ml using this apparatus, in the case of glycerin as a diffusion material, as shown in FIG. Diffuse reflection can be significantly suppressed.

この連続通液速度は約500mlとしたが、これに限定されることなく、個々の拡散物質の種類あるいは採用した濃度などで、適宜、個別に実験で求めることができる。   The continuous liquid flow rate is about 500 ml, but is not limited to this, and can be determined by experiments individually and appropriately depending on the type of each diffusing substance or the concentration used.

この実施例では、生化学分野で使用される蛋白質脱塩に用いられるセルロース系素材の膜を透析膜44として使用したが、これに限定されたものでなく、素材が半透膜なら何を使用してもよく、さらに効率のよい不織布あるいは中空糸膜もしくはナイロンメッシュシートなどの使用を例示することができる。   In this embodiment, a cellulosic material membrane used for protein desalting used in the biochemical field was used as the dialysis membrane 44. However, the membrane is not limited to this, and any material can be used if the material is a semipermeable membrane. The use of a more efficient nonwoven fabric, hollow fiber membrane, nylon mesh sheet, or the like can be exemplified.

前項で述べた透析機能付き拡散は、拡散の先端での物質の折返しを有意に抑制できる。   The diffusion with a dialysis function described in the previous section can significantly suppress the folding of the substance at the tip of diffusion.

本発明の物質拡散のもう一つの問題点として、高濃度成分として含有する勾配形成寒天に近い部分の寒天内濃度は、拡散時間が長くなるにつれて低下することである(実施例1で説明した図13〜14、実施例2で説明した図15〜18)。   Another problem of the material diffusion of the present invention is that the concentration in the agar near the gradient-formed agar contained as a high concentration component decreases as the diffusion time becomes longer (the diagram described in Example 1). 13-14, FIGS. 15-18 demonstrated in Example 2).

これは、言い換えれば、高濃度成分を含有する勾配形成寒天の成分濃度は拡散時間とともに低下し、成分の拡散の駆動力が時間経過とともに著しく減少する点にある。拡散駆動力は高濃度成分を含有する勾配形成寒天の成分濃度に依存することより、勾配形成寒天を一定濃度の溶液に変えることにより駆動力を維持できる。   In other words, the component concentration of the gradient-forming agar containing the high-concentration component decreases with the diffusion time, and the driving force for diffusion of the component decreases remarkably with the passage of time. Since the diffusion driving force depends on the component concentration of gradient-forming agar containing a high-concentration component, the driving force can be maintained by changing the gradient-forming agar to a solution having a constant concentration.

この方式を還流機能付き拡散と本発明者らは呼称するが、実施例6で述べた透析機能とあわせて、濃度勾配を作成することもできる。   The present inventors refer to this method as diffusion with a reflux function, but it is also possible to create a concentration gradient together with the dialysis function described in Example 6.

図31に装置図を示す。   FIG. 31 shows an apparatus diagram.

この装置は、拡散寒天56が充填されるパイプ42と、該パイプ42の上端に固定された透析膜44とを有し、パイプ42の上端部はホルダー46の下面に形成された筒部48に接続されている。該筒部48には透析チャンバー50が形成されている。パイプ42の下端部には、培地成分の入口75、培地成分の出口76がそれぞれ形成されている。なお、図中52は透析水入り口、54は透析水出口である。   This apparatus has a pipe 42 filled with diffusion agar 56 and a dialysis membrane 44 fixed to the upper end of the pipe 42, and the upper end of the pipe 42 is connected to a cylindrical part 48 formed on the lower surface of the holder 46. It is connected. A dialysis chamber 50 is formed in the cylindrical portion 48. A medium component inlet 75 and a medium component outlet 76 are formed at the lower end of the pipe 42, respectively. In the figure, 52 is a dialysis water inlet and 54 is a dialysis water outlet.

勾配形成寒天56の空間は内径1cmのパイプ42で約1mlの容積を占める。この部分に20倍容の拡散物質溶液を還流させる(一日当たり約50mlの送液速度)。   The space of the gradient agar 56 occupies a volume of about 1 ml with a pipe 42 having an inner diameter of 1 cm. A 20-fold volume of the diffusing material solution is refluxed in this portion (liquid feeding speed of about 50 ml per day).

グリセリンを用いた拡散実験の例を図32に示す。拡散先端が容器先端に到達する日数が、還流を行わない場合に約15日要していたのに対して(図16参照)、10日に短縮されるとともに、高い濃度勾配の維持形成に有効である。この送液速度は約50mlとしたが、これに限定されることなく、個々の拡散物質の種類あるいは採用した濃度などで、適宜、個別に実験で求めることができる。   An example of a diffusion experiment using glycerin is shown in FIG. The number of days that the diffusion tip reaches the tip of the container takes about 15 days when reflux is not performed (see FIG. 16), but it is shortened to 10 days and is effective for maintaining a high concentration gradient. It is. The liquid feeding speed is about 50 ml, but is not limited to this, and can be determined by experiments individually and appropriately depending on the type of each diffusing substance or the concentration employed.

これまで記載した実施例より、モデル化合物4種の寒天内拡散の定量的把握から、拡散係数を求め実測値との一致を検証した。   From the examples described so far, the diffusion coefficient was obtained from the quantitative grasp of the diffusion of the four model compounds in the agar, and the agreement with the actual measurement value was verified.

この結果から、本発明者らは、透析機能や還流機能を具備する装置を完成した。ここで、本発明者らは物質拡散の制御する第3番目の方法を提案する。寒天内の拡散現象は、寒天内を物質が滲みこむように移動すると漠然と推測していたが、むしろ波動が伝播すると考えると理解しやすいことを知った。拡散をコントロールする方法を発明した。   From these results, the present inventors completed a device having a dialysis function and a reflux function. Here, the present inventors propose a third method for controlling material diffusion. The diffusion phenomenon in the agar was vaguely presumed that the substance moved in the agar so as to soak up, but I learned that it would be easier to understand if the wave would propagate. Invented a method to control diffusion.

図12に示す拡散測定装置を用い、拡散させる寒天39と高濃度成分を含有する勾配形成寒天40の間に、厚み2mmの円盤(図示せず)をレフレクターとして設置し、円盤中央部に一定口径の開口部を空けて拡散の状況を調べた。このとき用いた拡散物質は0.2Mリン酸緩衝液(pH6.8)、拡散時間5日のデーターを図34に示す。   Using a diffusion measuring apparatus shown in FIG. 12, a disk (not shown) having a thickness of 2 mm is installed as a reflector between the agar 39 to be diffused and the gradient forming agar 40 containing a high concentration component, and a constant aperture is provided at the center of the disk. The state of diffusion was investigated by opening an opening. The diffusion material used at this time is 0.2 M phosphate buffer (pH 6.8), and data for a diffusion time of 5 days are shown in FIG.

同図よりレフレクターがない場合と比較すると、開口径に依存して拡散が抑えられ、12〜48時間の拡散位置まで拡散先端が到達していないことが分かる。   Compared with the case where there is no reflector, it can be seen that diffusion is suppressed depending on the opening diameter, and the diffusion tip does not reach the diffusion position for 12 to 48 hours.

なお、図33は、3つの収容部を有する丸型培養器に還流・透析機能を付与した培養装置Aの斜視図である。   FIG. 33 is a perspective view of a culture apparatus A in which a round incubator having three accommodating portions is provided with a reflux / dialysis function.

この培養装置Aは、底を有する筒体62と、該筒体62内に配置されたリング状の半透膜64と、筒体62の周壁と該半透膜64との間に配置された複数のスペーサー66と、を有する。   This culture apparatus A is arranged between a cylindrical body 62 having a bottom, a ring-shaped semipermeable membrane 64 arranged in the cylindrical body 62, and a peripheral wall of the cylindrical body 62 and the semipermeable membrane 64. A plurality of spacers 66.

筒体62と、半透膜64と、各スペーサー66とで3つの収容部67〜69が形成されている。また、これらの収容部67〜69と対向する位置において筒体62の周壁に透析水用の透析チャンバー70が形成されている。これら収容部67〜69および70は、密閉された空間を形成する。   The cylindrical body 62, the semipermeable membrane 64, and the spacers 66 form three accommodating portions 67 to 69. Further, a dialysis chamber 70 for dialysis water is formed on the peripheral wall of the cylindrical body 62 at a position facing these accommodating portions 67 to 69. These accommodating portions 67 to 69 and 70 form a sealed space.

上記収容部67〜69には、それぞれ培地成分を含有する勾配形成成分溶液が供給され、透析チャンバー70には透析水が供給される。   The storage portions 67 to 69 are respectively supplied with gradient forming component solutions containing medium components, and the dialysis chamber 70 is supplied with dialysis water.

すなわち、各収容部67〜69には、培地成分溶液を還流するための流入口と流出口がそれぞれ形成されている。また、透析チャンバー70には透析水の流入口と流出口が形成されている。   That is, in each accommodating part 67-69, the inflow port and outflow port for recirculating | circulating a culture medium component solution are each formed. The dialysis chamber 70 is formed with an inlet and an outlet for dialysis water.

培養装置Aの中央部に形成されている充填室63に、微生物試料の寒天を充填し固化させると共に、各収容部67〜69に、第1〜第3の培地成分を含有する勾配形成成分溶液を供給して還流し、また透析チャンバー70に透析水を供給して還流する。   The filling chamber 63 formed in the central part of the culture apparatus A is filled with agar of the microorganism sample and solidified, and each of the storage parts 67 to 69 contains the first to third medium components. Is supplied and refluxed, and dialysis water is supplied to the dialysis chamber 70 to reflux.

各収容部67〜69から第1〜第3の成分が充填室63内に充填した寒天層に拡散し、該寒天層から各成分が透析チャンバー70の透析水によって排出される。   The first to third components are diffused from the storage portions 67 to 69 to the agar layer filled in the filling chamber 63, and each component is discharged from the agar layer by the dialysis water in the dialysis chamber 70.

この培養装置Aによれば、物質拡散を定常状態とすることができるから、培養時間が経過した場合でも、ある地点において一定の培養条件を長時間保つことができる。   According to this culturing apparatus A, since the substance diffusion can be brought into a steady state, even when the culturing time has passed, a certain culturing condition can be maintained at a certain point for a long time.

なお、収容部67〜69および透析水を通液する透析チャンバー70は、この図面に示す位置に限定されたものでなく、勾配形成の方向によっては、容器内のどの位置に設置してもよい。この図面には示されていないが、これを覆う蓋が付属する。   The accommodating portions 67 to 69 and the dialysis chamber 70 through which the dialysis water is passed are not limited to the positions shown in this drawing, and may be installed at any position in the container depending on the direction of gradient formation. . Although not shown in this drawing, a lid covering the same is attached.

(pH勾配培養法)
乳酸菌は通性嫌気性菌であるために、他の好気性菌が増殖しにくい嫌気に近い条件下で培養する。本実施例では、連続的なpH条件を嫌気に近い条件で設定するためにpH3.0〜5.0勾配下でビニールチューブを用いた培養を行う。
(PH gradient culture method)
Since lactic acid bacteria are facultative anaerobes, they are cultured under conditions close to anaerobic conditions in which other aerobic bacteria are difficult to grow. In this example, in order to set continuous pH conditions under conditions close to anaerobic, culture using a vinyl tube is performed under a pH 3.0 to 5.0 gradient.

培養器74は、図35〜36に示すように、市販のビニールチューブを所定寸法に切断して得られる菅体71と、該菅体71の両端部の開口部に栓をするシリコーン製の蓋72と、を備えている。管体71の開口部に栓をした状態で培養器74をガス滅菌して用いた。   As shown in FIGS. 35 to 36, the incubator 74 includes a casing 71 obtained by cutting a commercially available vinyl tube into a predetermined size, and a lid made of silicone that plugs openings at both ends of the casing 71. 72. The incubator 74 was used after being sterilized by gas in a state where the opening of the tube 71 was plugged.

基本培地にはBCP(ブロムクレゾールパープル)加プレート寒天培地(日水製薬)を用いた。   BCP (Bromcresol Purple) -added plate agar medium (Nissui Pharmaceutical) was used as the basic medium.

培地はpH調製のためにpH3.0、3.5、4.0、4.5、5.0の2倍濃度Mcllvainebuffer(クエン酸とリン酸塩を基本としたもの)もしくは2倍濃度Britton-Robinson buffer(リン酸、酢酸およびホウ酸を基本としたもの)5mlと2倍濃度BCP培地5mlをオートクレーブで別滅菌したものをクリーンベンチ内で混合し、全量10mlを図36に示すように、下部から重層して作成した。   Medium is pH 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0 double Mcllvaine buffer (based on citric acid and phosphate) or double Britton- Robinson buffer (based on phosphoric acid, acetic acid and boric acid) 5ml and 2x BCP medium 5ml separately sterilized by autoclave are mixed in a clean bench, and the total volume is 10ml as shown in Fig. 36. It was created by overlaying.

pH測定はチューブ内の寒天を押しだし、下部(酸性側)から0.5cm刻みにpH測定した。なお、pHメーターは、ラコムテスターpH計(突き刺し電極・防水型)を用いた。   For the pH measurement, the agar in the tube was pushed out, and the pH was measured in 0.5 cm increments from the lower part (acid side). The pH meter used was a Lacom tester pH meter (piercing electrode / waterproof type).

上記のように調製したpH勾配培地の50℃におけるpH変化を測定した結果、Mcllvaine bufferおよびBritton-Robinson bufferのいずれの場合においても、24時間後、48時間後でpHが安定していた(図37、38)。このことから、本培養系で乳酸菌の分離に十分なpH勾配環境ができていると考えられた。   As a result of measuring the pH change at 50 ° C. of the pH gradient medium prepared as described above, the pH was stable after 24 hours and 48 hours in both cases of Mcllvaine buffer and Britton-Robinson buffer (FIG. 37, 38). From this, it was considered that a pH gradient environment sufficient for separation of lactic acid bacteria was established in the main culture system.

この方法によれば、通常のスクリーニングでは分離できなかった菌株の自然界から分離することができる。特に、高温性乳酸菌のスクリーニング技術を提供することができる。   According to this method, it can be isolated from the natural world of strains that could not be isolated by ordinary screening. In particular, a screening technique for thermophilic lactic acid bacteria can be provided.

また、1回の培養で、連続的なpH条件を嫌気に近い条件で設定することができる。   In addition, continuous pH conditions can be set under conditions close to anaerobic in one culture.

(酸素、炭酸ガスからなる二次元濃度勾配培養法)
本実施例では難培養性微生物の増殖因子としてガスに注目し、溶存酸素および溶存炭酸ガス濃度勾配をつけた培養装置Aを開発した。
(Two-dimensional gradient culture method consisting of oxygen and carbon dioxide)
In this example, attention was given to gas as a growth factor of difficult-to-cultivate microorganisms, and a culture apparatus A with dissolved oxygen and dissolved carbon dioxide concentration gradients was developed.

そのために以下の図39〜40のような溶存ガス勾配をもつ装置を作製した。   For this purpose, a device having a dissolved gas gradient as shown in FIGS.

溶存酸素濃度は光ファイバー型酸素センサーを用いて測定した。溶存炭酸ガス濃度測定のために、種々の溶存炭酸ガスを含むLB培地のpHを測定し、溶存炭酸ガス濃度を検量線(図41)から計算した。   The dissolved oxygen concentration was measured using a fiber optic oxygen sensor. In order to measure the dissolved carbon dioxide concentration, the pH of the LB medium containing various dissolved carbon dioxide was measured, and the dissolved carbon dioxide concentration was calculated from the calibration curve (FIG. 41).

試作した装置の概略を図39〜40に示す。   An outline of the prototype device is shown in FIGS.

図39に示すように、円筒型の培養装置Aの中央部に炭酸ガスを供給すれば、炭酸ガスはその中心から同心円方向に拡散するので濃度勾配がつけられる。図40に示すように、酸素を培養装置Aの上部に供給することにより、酸素はその上部から下方に拡散するので酸素の濃度勾配がつけられる。   As shown in FIG. 39, if carbon dioxide gas is supplied to the central part of the cylindrical culture apparatus A, the carbon dioxide gas diffuses in the concentric direction from the center, so that a concentration gradient is given. As shown in FIG. 40, by supplying oxygen to the upper part of the culture apparatus A, oxygen diffuses downward from the upper part, so that an oxygen concentration gradient is created.

培養装置Aの具体例を図42および図43に示す。   Specific examples of the culture apparatus A are shown in FIGS.

この培養装置Aは、上端部および下端部が蓋にて閉塞された円筒形の本体80の中央部に炭酸ガスを導入する炭酸ガス導入管81が配設され、本体80の上部の空間部82内に空気を導入する空気導入菅83が配設されている。また、空間部82内の空気を排気する空気排気菅84が配設されている。   In this culture apparatus A, a carbon dioxide introduction pipe 81 for introducing carbon dioxide into the central part of a cylindrical main body 80 whose upper end and lower end are closed by a lid is disposed, and a space part 82 above the main body 80 is provided. An air introduction rod 83 for introducing air into the inside is provided. Further, an air exhaust rod 84 that exhausts the air in the space 82 is provided.

炭酸ガス導入管81および空気導入菅83は、それぞれ多孔性の膜を用いて形成されている。そのため、炭酸ガス導入管81および空気導入菅83の細孔を通してそれぞれ炭酸ガスおよび空気は外部へ漏れる。   The carbon dioxide introduction pipe 81 and the air introduction rod 83 are each formed using a porous film. Therefore, carbon dioxide gas and air leak to the outside through the pores of the carbon dioxide introduction pipe 81 and the air introduction rod 83, respectively.

培養装置Aの本体80内に寒天培地85を充填し、炭酸ガス導入管81および空気導入菅83からそれぞれ炭酸ガスおよび空気を供給し、所定時間が経過すると、図43の矢印で示すように、寒天培地85の中央部では周辺部に比べて炭酸ガス濃度が高くなり、かつ寒天培地85の上部では下部に比べて酸素濃度が高くなる。   The main body 80 of the culture apparatus A is filled with the agar medium 85, and carbon dioxide gas and air are supplied from the carbon dioxide introduction pipe 81 and the air introduction bowl 83, respectively, and when a predetermined time has elapsed, as shown by the arrows in FIG. In the central part of the agar medium 85, the carbon dioxide gas concentration is higher than that in the peripheral part, and in the upper part of the agar medium 85, the oxygen concentration is higher than in the lower part.

図41は溶存炭酸ガス濃度検量線を示したものである。   FIG. 41 shows a dissolved carbon dioxide concentration calibration curve.

LB培地に炭酸ガスを吹き込み、種々の溶液を作成した。これらの溶液のpHをpHガラス電極、溶存炭酸ガスは炭酸ガスセンサーを用いて測定した。
(1)溶存酸素濃度勾配: 培養装置A空間部の体積65mlに空気の通気量225ml/分で一日通気し、その後通気を止めることにより一日目から三日目までほぼ定常状態に保たれていた。溶存酸素濃度範囲は0.4mg/lから85mg/lであった(図44)。図44は、溶存酸素濃度勾配の形成状態を示す。
Carbon dioxide gas was blown into the LB medium to prepare various solutions. The pH of these solutions was measured using a pH glass electrode and dissolved carbon dioxide using a carbon dioxide sensor.
(1) Gradient dissolved oxygen concentration gradient: A volume of 65 ml of the culture apparatus A space is aerated at a rate of 225 ml / min for one day, and then the aeration is stopped to maintain the steady state from the first day to the third day. It was. The dissolved oxygen concentration range was 0.4 mg / l to 85 mg / l (FIG. 44). FIG. 44 shows the formation state of the dissolved oxygen concentration gradient.

2つの図は独立して行った2回の実験結果を示している(図44−45)。
(2)溶存炭酸ガス濃度勾配: 炭酸ガスを連続通気した場合の溶存炭酸ガス濃度勾配は、1日目では培地の深さに対して安定していた。3日目では培地の深さによって濃度差が出た。濃度差の範囲は、 10%炭酸ガス通気では68mg/l〜120mg/lとなり、20%炭酸ガス通気では92mg/l〜185mg/lであった(図46−47)。
図46は、10%炭酸ガス通気の場合、図47は20%炭酸ガス通気した場合の溶存炭酸ガス濃度勾配を示す。
The two figures show the results of two independent experiments (Figures 44-45).
(2) Dissolved carbon dioxide concentration gradient: The dissolved carbon dioxide concentration gradient when carbon dioxide was continuously aerated was stable with respect to the depth of the medium on the first day. On the third day, a concentration difference occurred depending on the depth of the medium. The range of the concentration difference was 68 mg / l to 120 mg / l with 10% carbon dioxide aeration, and 92 mg / l to 185 mg / l with 20% carbon dioxide aeration (FIGS. 46-47).
FIG. 46 shows the dissolved carbon dioxide concentration gradient when 10% carbon dioxide gas is passed, and FIG. 47 shows the dissolved carbon dioxide concentration gradient when 20% carbon dioxide gas is passed.

炭酸ガスと窒素ガスの混合ガスを通気した。図46中、○の連続線(緑色線)は1%炭酸ガスを1日通気した場合;赤色線:通気1日;青色線:通気3日の場合を示す。
(結論) 3次元空間において溶存炭酸ガスと酸素の濃度勾配をX−Y平面およびZ軸方向に作成できる培養装置Aは、溶存ガスの勾配に対して応答する微生物のスクリーニングに有用である。
A mixed gas of carbon dioxide and nitrogen was vented. 46, the continuous line (green line) indicates the case where 1% carbon dioxide gas was aerated for 1 day; red line: aeration for 1 day; blue line: aeration for 3 days.
(Conclusion) The culture apparatus A capable of creating a concentration gradient of dissolved carbon dioxide and oxygen in a three-dimensional space in the XY plane and the Z-axis direction is useful for screening microorganisms that respond to the gradient of dissolved gas.

(酸化還元電位(ORP)匂配の形成法)
微生物の純粋分離培養法が確立されて以来、微生物学の中心は分離培養可能な単一微生物種を基に成り立ち、分離培養された微生物は広範囲な産業分野において我々に多大な貢献を果たしてきた。
(Method of forming redox potential (ORP) odor)
Since the establishment of a method for purely separating and culturing microorganisms, the center of microbiology has been based on a single microbial species that can be separated and cultured, and the separated and cultivated microorganisms have contributed to us in a wide range of industrial fields.

しかし、“生きてはいるが培養できない”微生物が、自然環境中の大部分の微生物の本来の姿であることが広く認知されつつあり、病原微生物,食品微生物,土壌微生物,環境微生物を含む微生物学全般の大きな課題として浮かび上がってきた。パスツール,コッホ以来の伝統的な手法では、栄養源を含有する平板寒天培地にコロニーを形成させ、分離・培養された微生物を研究や応用の対象とした。   However, it is widely recognized that “living but not cultivated” microorganisms are the original form of most microorganisms in the natural environment, including pathogenic microorganisms, food microorganisms, soil microorganisms, and environmental microorganisms. It has emerged as a major issue in general science. Pasteur, a traditional method since Koch, has made colonies formed on a plate agar medium containing nutrients, and the isolated and cultured microorganisms were targeted for research and application.

しかし、このような手法で取り扱い可能な微生物種は1%前後にすぎず、例えば土壌微生物でわずか0.3%、海洋微生物に至っては0.001%と言われている。この大きな原因は、余りに多くの培養因子(培養温度, 培地組成, pHなど)がある為である。   However, the microbial species that can be handled by such a technique is only about 1%, for example, only 0.3% for soil microorganisms and 0.001% for marine microorganisms. The main reason for this is that there are too many culture factors (culture temperature, medium composition, pH, etc.).

自然界において、微生物が存在している環境の酸化還元電位(oxidationreduction potential:ORP)は一般的には、O(+810mV)〜H(−420mV)の間の値を示し、生息している微生物の種類もORPの値によって異なる場合が多く、一般的にORPが低くければ嫌気度が高く、高ければ好気的であると言える。 In nature, the oxidation reduction potential (ORP) of the environment in which microorganisms exist generally indicates a value between O 2 (+810 mV) and H 2 (−420 mV), and the microorganisms that inhabit There are many cases in which the type of ORP varies depending on the value of the ORP. Generally, if the ORP is low, the anaerobic degree is high, and if it is high, the aerobic degree is high.

ORPを形成させるには酸化還元剤及び空気酸化による手法を用いるのが一般的である。本発明のように、電気化学的手法を用いてORP勾配を形成させる方法では、酸化剤及び空気酸化による手法よりも迅速かつ長時間に亘り、良好にORP勾配を形成・維持できると示唆される。ORP勾配を形成させることで分離条件を「点」から「線」へと多次元化することを可能にし、培養できない微生物の数パーセントを純粋培養できる可能性があると考えられる。また、この技術による微生物探索の方法論が確立すれば、微生物を活用した産業の規模は現在の数倍になることが予測される。   In order to form ORP, it is common to use a method using a redox agent and air oxidation. It is suggested that the method of forming the ORP gradient using the electrochemical method as in the present invention can form and maintain the ORP gradient better and faster than the method using the oxidant and air oxidation. . By forming an ORP gradient, it is possible to make the separation conditions multidimensional from “points” to “lines”, and it is considered that several percent of microorganisms that cannot be cultured can be purely cultured. In addition, if a methodology for searching for microorganisms using this technology is established, the scale of industries using microorganisms is expected to be several times the current level.

微生物培養のORPを制御する方法としては、酸化剤と還元剤を組合せて任意のORPに認定することは可能であるが、時間の経過と共に変化する。その為、一般には自然環境下で結果的には目的とするORPが形成されている場所を探索し、その場所に生息している微生物を採取する方法が採られている。但し、この方法では自然環境では形成されないと考えられる特殊なORP下で生息・増殖できる特異な微生物を探索するのは非常に困難であり、簡便且効率的な方法は見当たらない。   As a method for controlling the ORP of the microorganism culture, it is possible to certify any ORP by combining an oxidizing agent and a reducing agent, but it changes with the passage of time. Therefore, in general, a method is adopted in which a place where a target ORP is formed as a result in a natural environment is searched and microorganisms living in the place are collected. However, in this method, it is very difficult to search for a specific microorganism that can inhabit and grow under a special ORP that is considered not to be formed in the natural environment, and there is no simple and efficient method.

そこで、本実施例では電気化学的手法を用いて人為的にORP勾配を形成し、特殊なORP環境下で生育できる微生物を分離することを目的とする。更に、ORPを酸化還元色素の色の変化だけでなく、数値で確認するために針状白金電極と比較電極を作製し、実際にそれを用いて実験を行う。   Therefore, the purpose of this embodiment is to artificially form an ORP gradient using an electrochemical method and to isolate microorganisms that can grow in a special ORP environment. Furthermore, in order to confirm the ORP not only by the color change of the redox dye but also by numerical values, a needle-like platinum electrode and a reference electrode are prepared, and an experiment is actually performed using them.

図48は電気化学的手法を用いたORP勾配形成の模式図である。   FIG. 48 is a schematic diagram of ORP gradient formation using an electrochemical method.

一般には空気の存在下で微生物を探索することが多いので、還元剤は空気酸化され、ORPは徐々に上昇してくる。このように、常時ほぼ一定のORPを維持するには、適宜還元剤あるいは/または酸化剤を添加し続けなければならないので、結果的には薬剤の過剰添加により、微生物の増殖が抑制され、本来探索したい特定ORP環境下で生息できる微生物を採取することができないことが課題となっている。   In general, since microorganisms are often searched for in the presence of air, the reducing agent is oxidized by air and ORP gradually rises. Thus, in order to maintain an almost constant ORP at all times, it is necessary to continue to add a reducing agent and / or an oxidizing agent as appropriate. As a result, excessive addition of the drug suppresses the growth of microorganisms, The problem is that it is not possible to collect microorganisms that can live in a specific ORP environment to be searched.

上記課題を解決するために、本発明では、ORP制御の手段として、連続かつ随時供給が可能であり、自動制御が容易である電気化学的方法を選択した。   In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, an electrochemical method that can be continuously supplied at any time and can be automatically controlled is selected as a means for ORP control.

このシステムは、図50に示すように、微生物探索試料91を入れる閉鎖系容器92と、該容器92の開口部から試料91内に挿入設置された陽電極93および陰電極94と、容器92の開口部を塞ぐゴム栓95と、を備えている。   As shown in FIG. 50, this system includes a closed container 92 for storing a microorganism search sample 91, a positive electrode 93 and a negative electrode 94 inserted into the sample 91 through the opening of the container 92, And a rubber plug 95 that closes the opening.

該陽電極93および陰電極94は導電線96を介して電圧可変直流電源97に接続されている。   The positive electrode 93 and the negative electrode 94 are connected to a voltage variable DC power source 97 through a conductive wire 96.

不溶性の陽極93と陰極94間に直流電圧を印加し、目的によって任意の電圧を設定して通電する。これにより電気化学的な陽極の酸化力と陰極の還元力を随時微生物の生息環境に供給することができると共に、過剰に酸化力・還元力が蓄積しないように、定点に設置したモニターORP電極の設定値を外れると供給電力がON,OFFするというORP制御が可能となる。   A direct current voltage is applied between the insoluble anode 93 and the cathode 94, and an arbitrary voltage is set according to the purpose to energize. As a result, the electrochemical anode oxidizing power and cathode reducing power can be supplied to the microbial habitat at any time, and the monitor ORP electrode installed at a fixed point should not be accumulated excessively. If the set value is deviated, ORP control is possible in which the supplied power is turned on and off.

本実施例の特徴は以下の通りである。
項目1.微生物の培養環境に陽極および陰極をそれぞれ挿入し、両極間に電圧を印加する工程、および両電極表面または両電極間の任意の場所にコロニーを形成した微生物を探索する工程、を包含する、微生物のスクリーニング方法。
項目2.請求項1を効率化する為に、さらに、適宜酸化還元色素を微生物の培養環境に添加する工程、を包含する。
The features of this embodiment are as follows.
Item 1. A microorganism comprising a step of inserting an anode and a cathode into a culture environment of a microorganism and applying a voltage between both electrodes, and a step of searching for a microorganism that has formed a colony at the surface of each electrode or at any place between both electrodes. Screening method.
Item 2. In order to improve the efficiency of claim 1, the method further includes a step of appropriately adding a redox dye to the culture environment of the microorganism.

本発明システムを利用することによって、微生物生息環境に任意のORP環境を形成させ、従来の自然環境下では形成されない特殊なORP環境でも生息/増殖可能な微生物が分離できれば、未知あるいは/または高付加価値の物質・酵素などを生産する能力をもつ有用な微生物の探索が容易かつ効率的に実現できる。   If an arbitrary ORP environment is formed in the microbial habitat environment by using the system of the present invention, and microorganisms that can inhabit / proliferate can be separated even in a special ORP environment that is not formed in the conventional natural environment, unknown or / or high addition The search for useful microorganisms capable of producing valuable substances and enzymes can be realized easily and efficiently.

ORP制御あるいは/またはORP匂配形成効率を最良にするためには、微生物の増殖に悪い影響を与えない微量(0.01〜10mM程度)の酸化還元色素(例えば、メチレンブルー、メチルビオロゲン、ベンジルビオロゲン、ニュートラルレッド、ヤヌスグリーン、チオニン、o−フェナンスロリン、フェリシアン化カリウム、フェロシアン化カリウム等)を電子運搬体(エレクトロンキャリア)として環境中に共存させると良い。
(実験例)
脱イオン水100mlに1.5%量になるよう寒天末を添加し、融解させた。寒天が融解した後、寒天が凝固する前にフェリシアン化カリウム溶液とフェロシアン化カリウム溶液をそれぞれ100mMになるようそれぞれ添加した。
In order to optimize ORP control and / or ORP odor formation efficiency, a small amount (about 0.01 to 10 mM) of a redox dye (for example, methylene blue, methyl viologen, benzyl viologen which does not adversely affect the growth of microorganisms) , Neutral red, Janus green, thionine, o-phenanthroline, potassium ferricyanide, potassium ferrocyanide, etc.) may be used as an electron carrier (electron carrier) in the environment.
(Experimental example)
Agar powder was added to 100 ml of deionized water so that the amount was 1.5% and melted. After the agar melted, before the agar solidified, a potassium ferricyanide solution and a potassium ferrocyanide solution were added to 100 mM, respectively.

開放型容器の半分にフェロシアン化カリウムの寒天を流し込んだ。   Half of the open container was filled with potassium ferrocyanide agar.

寒天が凝固した後、次にフェリシアン化カリウムの寒天を流し込んだ。陽極と陰極の電極間距離が288mmになるように寒天ゲルに挿入し、2Vの直流電圧を印加した。針状白金電極と比較電極からなるORP電極を一定間隔毎に順次挿入し、1時間後のORPを測定した。   After the agar solidified, potassium ferricyanide agar was then poured. The electrode was inserted into the agar gel so that the distance between the anode and the cathode was 288 mm, and a DC voltage of 2 V was applied. An ORP electrode composed of a needle-shaped platinum electrode and a reference electrode was sequentially inserted at regular intervals, and the ORP after 1 hour was measured.

また、閉鎖型のアクリル管も同様の手順で測定した。測定の結果、この条件で通電を行うと、図49に示すような酸化還元剤の組み合わせ法によってORP匂配を形成するのに288時間必要であるが、本発明の方法ではほぼ1時間で同様のORP匂配の形成が可能となった。   A closed acrylic tube was also measured in the same procedure. As a result of the measurement, when energization is performed under these conditions, it takes 288 hours to form an ORP odor by the combination method of redox agents as shown in FIG. The formation of an ORP scent is now possible.

開放型容器の方が閉鎖型アクリル管と比較し、高いORP値を示すことが確認された。   It was confirmed that the open container showed a higher ORP value than the closed acrylic tube.

これは空気酸化と容器の大きさによる影響が示唆された。測定の結果、開放型容器の方が閉鎖型アクリル管と比較し、より拡散が進行し電位が上がっていることが確認できた。これは空気酸化と容器の大きさによる影響が示唆された。   This was suggested to be affected by air oxidation and container size. As a result of the measurement, it was confirmed that the open container was more diffused and the potential was higher than the closed acrylic tube. This was suggested to be affected by air oxidation and container size.

本原理を利用して、一般の微生物が生息できないような特殊なORP環境下に生育可能な微生物は、特別な代謝システム、酵素等を有し、特殊な物質を生産する可能性を有していると考えられる。また、微生物が生息しない(またはしにくい)ORP環境域では、微生物の増殖が抑制されていることを意味している。   Using this principle, microorganisms that can grow in special ORP environments where general microorganisms cannot live have special metabolic systems, enzymes, etc., and have the potential to produce special substances. It is thought that there is. In addition, in an ORP environment region where microorganisms do not inhabit (or are difficult to), it means that the growth of microorganisms is suppressed.

以上のような事実から、1)特殊微生物を探索・活用すれば、未知の物質および/または高付加価値物質を生産できる能力を有している可能性がある。2)微生物の増殖抑制ORP域を常時形成することにより、食品、飲料水その他水分を含む様々な物品や自然環境下での微生物の増殖制御が比較的容易に実現することができる。   Based on the above facts, 1) If special microorganisms are searched for and used, it may have the ability to produce unknown substances and / or high value-added substances. 2) Microorganism growth suppression By constantly forming the ORP region, it is possible to relatively easily realize the growth control of microorganisms in foods, drinking water and other various articles containing water and in the natural environment.

また、本発明の対向型多次元勾配微生物培養装置は、例えば、有用微生物を始めとするあらゆる種類の微生物の自然界や検体サンプルからの探索分離、微生物の生育特性の簡単かつ網羅的解析、微生物の有用物質生産条件の網羅的解析、など複雑な培養条件の網羅的設定が必要なあらゆる実験に利用できるとともに、各種のバイオ関連産業上の幅広い用途に利用ができる。特に、動物細胞培養、植物組織培養に応用できるとともに、特定の物質の微生物・動物細胞・植物細胞への効果など複数の条件下での検討などの用途に活用することができる。   In addition, the opposed multidimensional gradient microorganism culture apparatus of the present invention, for example, the search and separation of all kinds of microorganisms including useful microorganisms from the natural world and specimen samples, simple and comprehensive analysis of the growth characteristics of microorganisms, It can be used for all kinds of experiments that require comprehensive setting of complex culture conditions such as exhaustive analysis of useful substance production conditions, and can be used for a wide range of applications in various bio-related industries. In particular, it can be applied to animal cell culture and plant tissue culture, and can also be used for applications such as examination under a plurality of conditions such as the effect of specific substances on microorganisms, animal cells, and plant cells.

1 培養器
10 充填室
11 第1収容部
12 第2収容部
13 第3収容部
14 第1の仕切板
15 第2の仕切板
16 第3の仕切板
21 第1の寒天層
22 第2の寒天層
23 第3の寒天層
24 中央の寒天層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Incubator 10 Filling chamber 11 1st accommodating part 12 2nd accommodating part 13 3rd accommodating part 14 1st partition plate 15 2nd partition plate 16 3rd partition plate 21 1st agar layer 22 2nd agar Layer 23 Third agar layer 24 Central agar layer

Claims (8)

微生物試料が充填される充填室を有する培養器の側壁の一部に、該微生物の培養に影響を及ぼす第1成分を含有する第1の寒天を充填し得る第1収容部が形成され、該第1収容部と培養器の充填室とは取り外し可能な第1の仕切板で仕切られ、該培養器の側壁の他部に、該微生物の培養に影響を及ぼす第2成分を含有する第2の寒天を充填し得る第2収容部が形成され、該第2収容部と培養器の充填室とは取り外し可能な第2の仕切板で仕切られている培養装置。 A part of a side wall of an incubator having a filling chamber filled with a microbial sample is formed with a first container that can be filled with a first agar containing a first component that affects the cultivation of the microorganism, The first storage part and the filling chamber of the incubator are partitioned by a removable first partition plate, and the second part containing the second component that affects the cultivation of the microorganisms is formed in the other part of the side wall of the incubator. Apparatus in which a second storage part capable of filling the agar is formed, and the second storage part and the filling chamber of the incubator are partitioned by a removable second partition plate. 前記培養器の底部に、該微生物の培養に影響を及ぼす第3成分を含有する第3の寒天を充填し得る第3収容部が形成されている請求項1に記載の培養装置。 The culture apparatus according to claim 1, wherein a third housing portion that can be filled with a third agar containing a third component that affects the culture of the microorganism is formed at the bottom of the incubator. 前記培養器は箱状に形成され、該培養器の一側壁に前記第1収容部が形成され、該第1収容部に隣接する他の側壁に前記第2収容部が形成されている請求項1に記載の培養装置。 The incubator is formed in a box shape, the first accommodating portion is formed on one side wall of the incubator, and the second accommodating portion is formed on another side wall adjacent to the first accommodating portion. The culture apparatus according to 1. 前記培養器は略円筒状に形成され、該培養器の周壁に前記第1収容部および第2収容部が形成されている請求項1に記載の培養装置。 The culture apparatus according to claim 1, wherein the incubator is formed in a substantially cylindrical shape, and the first accommodation portion and the second accommodation portion are formed on a peripheral wall of the incubator. 前記培養器の側壁に3以上の収容部が形成されている請求項1に記載の培養装置。 The culture apparatus according to claim 1, wherein three or more accommodating portions are formed on a side wall of the incubator. 前記第1の寒天と前記第2の寒天とは、培地成分濃度、塩濃度、培地pHの少なくともいずれかが異なる請求項1に記載の培養装置。 The culture apparatus according to claim 1, wherein the first agar and the second agar are different in at least one of a medium component concentration, a salt concentration, and a medium pH. 請求項1に記載の培養装置を用いて、微生物試料に含まれる微生物をスクリーニングする方法であって、前記培養器の側壁に形成された第1収容部内に、該微生物の培養に影響を及ぼす第1成分を含有する第1の寒天を充填して第1の寒天層を形成する工程、前記第1の仕切板を外して該第1の寒天層を培養器の充填室に露出させる工程、前記培養器の側壁に形成された第2収容部内に、該微生物の培養に影響を及ぼす第2成分を含有する第2の寒天を充填して第2の寒天層を形成する工程、前記第2の仕切板を外して該第2の寒天層を培養器の充填室に露出させる工程、および該培養器の充填室内に、微生物試料を含む流動性を有する固体培地を充填して固化させる工程、を包含する微生物のスクリーニング方法。 A method for screening microorganisms contained in a microorganism sample using the culture apparatus according to claim 1, wherein a first container that is formed on a side wall of the incubator has a first effect on culture of the microorganisms. Filling a first agar containing one component to form a first agar layer, removing the first partition plate and exposing the first agar layer to a filling chamber of an incubator, Filling the second agar containing the second component affecting the culture of the microorganism into the second container formed on the side wall of the incubator to form a second agar layer, the second Removing the partition plate and exposing the second agar layer to the filling chamber of the incubator; and filling and solidifying the filling chamber of the incubator with a fluid solid medium containing a microorganism sample. A method for screening microorganisms to be included. 前記固体培地は、第1成分および第2成分を含有しない請求項7に記載の方法。 The method according to claim 7 , wherein the solid medium does not contain a first component and a second component.
JP2009007541A 2009-01-16 2009-01-16 Microorganism culture equipment Expired - Fee Related JP5066537B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009007541A JP5066537B2 (en) 2009-01-16 2009-01-16 Microorganism culture equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009007541A JP5066537B2 (en) 2009-01-16 2009-01-16 Microorganism culture equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010161979A JP2010161979A (en) 2010-07-29
JP5066537B2 true JP5066537B2 (en) 2012-11-07

Family

ID=42578709

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009007541A Expired - Fee Related JP5066537B2 (en) 2009-01-16 2009-01-16 Microorganism culture equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5066537B2 (en)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108291188B (en) * 2015-12-04 2023-03-10 公立大学法人大阪府立大学 Cell culture container and sample cell for observation
KR102193850B1 (en) * 2018-12-20 2020-12-23 씨이비티 주식회사 Flow Control type continuous microalgae cultivating device and cultivating method thereof
CN113631696A (en) 2019-03-26 2021-11-09 株式会社村田制作所 Microbial cultivation kit
JP7226526B2 (en) * 2019-03-26 2023-02-21 株式会社村田製作所 Microbial culture device and microbe culture method
JP2020174579A (en) * 2019-04-18 2020-10-29 三菱重工機械システム株式会社 Microalga culture method and microalga culture device
CN110551608B (en) * 2019-09-26 2022-11-08 唐山师范学院 Novel anti-pollution intelligent microorganism incubator that has siren
CN113999759B (en) * 2021-11-02 2023-08-04 江苏农林职业技术学院 Soil microorganism culture device and method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05130859A (en) * 1991-11-13 1993-05-28 Nisshin Flour Milling Co Ltd Method for detecting salmonella and its apparatus
JP3373299B2 (en) * 1994-07-12 2003-02-04 松下電器産業株式会社 Concentration gradient generating apparatus and method for manufacturing the same
US5827729A (en) * 1996-04-23 1998-10-27 Advanced Tissue Sciences Diffusion gradient bioreactor and extracorporeal liver device using a three-dimensional liver tissue
JPH11276156A (en) * 1998-03-31 1999-10-12 Mitsubishi Electric Corp Measurement of living cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010161979A (en) 2010-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5066537B2 (en) Microorganism culture equipment
Zhang et al. Competition for substrate and space in biofilms
Schwarz-Linek et al. Escherichia coli as a model active colloid: A practical introduction
Ali et al. Rapid and successful start-up of anammox process by immobilizing the minimal quantity of biomass in PVA-SA gel beads
Stanley et al. Dual‐flow‐RootChip reveals local adaptations of roots towards environmental asymmetry at the physiological and genetic levels
Caldwell et al. Study of attached cells in continuous-flow slide culture
Zaini et al. Grapevine xylem sap enhances biofilm development by Xylella fastidiosa
Messerli et al. Life at acidic pH imposes an increased energetic cost for a eukaryotic acidophile
Gieseke et al. Use of microelectrodes to measure in situ microbial activities in biofilms, sediments, and microbial mats
Kroukamp et al. CO2 production as an indicator of biofilm metabolism
Kim et al. Bacterial response to spatial gradients of algal-derived nutrients in a porous microplate
Meijer et al. On the use of micro-electrodes in fish pond sediments
Buhmann et al. Photoautotrophic–heterotrophic biofilm communities: a laboratory incubator designed for growing axenic diatoms and bacteria in defined mixed‐species biofilms
Cesbron et al. Sequestered chloroplasts in the benthic foraminifer Haynesina germanica: cellular organization, oxygen fluxes and potential ecological implications
Matsumoto et al. Experimental and simulation analysis of community structure of nitrifying bacteria in a membrane-aerated biofilm
Sinclair Studying the replicative life span of yeast cells
Ding et al. Predictive modeling of microbial single cells: A review
CN110885754B (en) Method for preventing and treating biological pollution in microalgae culture process by using surfactant
Lamboursain et al. A lab‐built respirometer for plant and animal cell culture
Kasahara et al. Enabling oxygen-controlled microfluidic cultures for spatiotemporal microbial single-cell analysis
Dibdin et al. [23] Steady-state biofilm: Practical and theoretical models
WO2007023711A1 (en) Microbe culturing apparatus, incubator and culturing method
Woznica et al. Monitoring structure and activity of nitrifying bacterial biofilm in an automatic biodetector of water toxicity
TW201226896A (en) Microbe or cell inspection system and method thereof
Madireddi et al. Effect of carbon dioxide on the rheological behavior of submerged cultures of Chlorella minutissima in stirred tank reactors

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120424

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120606

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120725

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120813

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150817

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees