JPS6260059B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガス発生に関し、特に微好気性環境の
発生装置に関する。

成長のために好気性環境を必要とする微生物が
あるが、一方では、嫌気性環境を必要とする微生
物があることは周知である。しかしながら、さら
に、微生物の中には好気性条件と嫌気性条件の間
で、酸素のレベルが予め定まつている環境を必要
とするものがある。そのような環境条件をここで
は「微好気性環境」と呼ぶ。

好気性環境にすることは比較的簡単であり、大
抵の場合、単に培地の通気を要するだけである。
嫌気性環境にすることは難かしく、従来技術とし
て嫌気性環境を製造するための多くの装置および
方法がある。米国特許第3246959号は嫌気性環境
発生装置を開示し、米国特許第3483089号は冷却
白金触媒を含む嫌気性培養用嫌気性装置を開示し
ている。米国特許第3246959号によると、例え
ば、水と接触して水素を発生し得る物質を含むパ
ツケージが用意されている。そのパツケージの内
部は２つの分画に分かれていて、互いに流体が流
れることで連絡を保ち、一方の分画は水素を発生
する物質を含んでいる。他方の分画に水を注入す
るとすぐに水素発生物質を含む分画に水が制御さ
れて流れ込む。そのようなパツケージは米国特許
第3482089号に開示された嫌気性ジヤーの中で用
いられる。

1979年４月２日出願の米国特許出願第26337号
は嫌気性環境発生装置についてさらに記載してい
る。この特許出願によると、柔軟密封パツケージ
は、パツケージの一分画に水を注入してパツケー
ジ内の水素発生物質から発生した水素とパツケー
ジ外の酸素との触媒反応を起こすためパツケージ
の内部表面上に塗布された触媒を有する。

一般的に、上記のように、嫌気性条件は水素発
生物質によつて製造された化学量論的に過剰な水
素と容器中の全ての酸素と水素を反応させて水を
形成する触媒とを密封した容器に供給することに
よつて達成できる。微好気性環境の設定の問題と
なると、細菌培養の当業者がまず考えることは、
嫌気性ガス発生装置を使用して、除去すべき一部
の酸素だけと反応するような化学量論的レベルに
水素発生物質の量を減少することである。しかし
ながら、現存の嫌気性装置にて水素発生物質を化
学量論量に単に置き代えても全く成功しているわ
けではない。

本発明はそのようなガス発生装置の改良および
微好気性環境を必要とする応用例としての使用に
適するガス発生装置を提供する。

本発明によれば、微好気性環境を提供すること
に使用する環境製造製品を提供する。

製品はパツケージからなり、その内部は所定の
範囲で酸素ガスと反応するガスを放出できる化学
量論量のガス発生物質を含む。パツケージには、
望ましい環境を提供するために適した所定のレベ
ルおよび速度でガス発生物質に水を送り込むよう
に処理した灯心も含む。酸素と容器から発生し容
器内にあるガスとの触媒反応用触媒も含まれてい
る。

本発明の他の一面によると、二酸化炭素を発生
し、酸性のPHにする二酸化炭素発生組成物も使用
され、それによつて該組成物を水素発生物質と一
緒にガス発生パツケージ中で使用するとき、酸性
から中性のPH条件を維持し、それによつてアルカ
リ性条件下で生ずる二酸化炭素の吸収を回避して
いる。

特に、二酸化炭素発生組成物は、水溶性固体酸
および水溶性固体炭酸塩を二酸化炭素発生かつ酸
性のPHに適する量にて含んでおり、特に、水に溶
解したとき６未満のPHにするのに適する量であ
る。適当な酸の代表例として、クエン酸、酒石
酸、アスコルビン酸、コハク酸、リンゴ酸、フマ
ル酸および乳酸およびその他がある。適当な炭酸
塩の代表例として、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナ
トリウム、炭酸カリウムおよび二三炭酸ナトリウ
ム等である。この提起された組成物の中にクエン
酸、炭酸水素ナトリウムを含む。組成物は適当な
滑剤およびバインダーが一般に使用されている錠
剤の形で使用することが好ましい。酸と炭酸の正
確な比率は使用する物質によつて異なる。培養等
の目的のための望ましい二酸化炭素濃度および酸
性のPHを提供するに適当な量を選択することはこ
こに開示するものから当業者が容易に為し得るも
のと考えられる。

図面に関して述べる。包み１０の形のパツケー
ジからなる微好気性環境発生装置がある。包み１
０は以下に述べるように気体および湿気を通さ
ず、パツケージ内に含まれている物質およびその
中で発生するガスに不活性であり、かつ、パツケ
ージを使用している間に発生する反応熱で破壊さ
れない適当な物質からなる。このように、例え
ば、包み１０はポリエチレンあるいは塩化ビニル
から形成したポリマーのような熱可塑性物質でそ
の内部表面上を被覆したアルミニウムのような金
属箔からなるものでよい。包み１０はヒートシー
ルによつて端の周りを適当に洩れないようにした
２つのパネルから形成してよい。使用する場合、
包み１０はブラケツト１０３をねじ１０４で固く
締めるときガス密封とする蓋１０２を有する容器
１０１の中に置かれる。微好気性環境を必要とす
るペトリ皿１０５中の培地もまた容器を封止する
前に容器中に置かれる。閉じた容器は既知の空気
容量即ち、既知の酸素容量を持つ。パツケージの
体積およびペトリ皿の数もまた既知で、必要な水
素発生物質の化学量論量の計算に考慮する。

包みの内部は例えばヒートシールによつて形成
した適当な仕切り２０により、第１のガス発生分
画１１および第２の液体受け分画１２に分割され
る。分画１は水素を発生できる物質を含む錠剤１
３および二酸化炭素を発生できる物質を含む錠剤
１４の形でガス発生物質を含む。水素発生物質は
容器中に存在する約20−約80％の酸素と結合する
に十分なレベルで化学量論量で存在する。

一般的に、ホウ水素化ナトリウムに基づいて、
2.5の容器中に微好気性環境を発生するには、
水素発生物質を約0.15〜約0.40mgのレベルで使用
し、好ましくは、約0.20〜約0.35である。

内部分画１および１２は両分画間の液体および
ガスの流れを可能にする流体移動装置を灯心１５
（第１、２図に示す）の形で、相互に内部の流体
流れが通じている。灯心１５は仕切２０を通り、
両分画に延びている。灯心が多孔性である結果、
液体およびガスはこの内部分画にゆつくりと拡散
できる。

しかしながら、微好気性環境条件を効果的に発
生するために、液体およびガスの流れに特別な条
件が必要であることが判明した。第１図および第
２図に示したように、灯心１５はヒートシールに
よつて形成した仕切２０を横切つて延びる。もち
ろん灯心１５の部分での仕切２０は不完全な密封
になつている。もしそうでないなら、液体および
ガスが仕切を流れないのである。灯心１５の上に
ある仕切２０の部分での仕切２０のヒートシール
の間に使用する圧力の変化および制御は分画１２
から分画１１への灯心を通り流れる液体とガスの
体積とその割合を制御するために使用できること
が判明した。所定のレベルで液体およびガスの流
れを制御することで微好気性環境を発生できる必
要な条件を提供できる。

一般的に、微好気性環境を発生させる適切な条
件を確立し、監視するために液体およびガスの流
れの２つの指標を使用できる。最初の指標は水を
分画１２に注入後、灯心の液体飽和を確立する時
間（ウエツトオーバー時間）である。第２番目の
指標は分画１２に水を注入後、ガス発生分画１１
中に最初の凝縮液体の発生の時間である。（ここ
では、凝縮時間という。）約1.5〜約３分のウエツ
トオーバー時間および約10〜約60分の凝縮時間が
適切である。好ましい条件は、約２〜約2.5分の
ウエツトオーバー時間および約20〜約30分の凝縮
時間である。

灯心１５として使用する適当な多孔質の物質は
紙、吸取紙、綿綾織物等である。提起された灯
心物質はWhatman＃４の名称を有する紙であ
る。灯心は単一のシートとして示されるが、２つ
以上のシートに分割してもよいと解釈すべきであ
る。さらに、パツケージを２つの分画に制限する
必要はない。特に、示したように、仕切２０はパ
ツケージの頂上の手前で止まつており、それによ
つて２つの分画は仕切の上部で連通している。パ
ツケージは分画１２に注入した液体が仕切より上
のレベルに到達せず、それによつて分画１１およ
び１２が仕切の上部でガス流れが連通しているだ
けであるように設計される。

本発明によれば、パツケージ１０から放たれ、
その中に発生した酸素と水素との触媒による反応
に使用するため、別個の触媒を供給するか、ある
いはパツケージ１０の外側を触媒で被覆する。特
に、第１図に示したように、そのような触媒をパ
ツケージ１０の外側を形成する金属ホイル上に被
覆し、その触媒は一般に１７のように示される。
触媒は被覆以外によつてでも応用できるものと理
解すべきである。特に、そのような触媒は炭素、
酸化アルミニウムあるいは他の金属酸化物のよう
な適当な支持体上に支持されたパラジウムあるい
は白金からなることができ、それから、パツケー
ジの外側上に被覆するか、あるいは他の方法で塗
布する。触媒は一般に帯状に塗布されるが、他の
形でも塗布可能である。触媒をパツケージの外側
に適用する特別な手段はここでの開示から当業者
が容易に為し得ると考えられる。

ジヤーの蓋から多孔質の容器に別々の触媒を供
給することは通常行なわれていることで、ここで
はそれ以上記述しない。

触媒をパツケージの外側に水素と酸素の一部と
を触媒より反応させ微好気性環境を発生させるの
に十分な量塗布する。

特別に好ましい態様によると、酸素指示薬もま
たパツケージ１０の外側に塗布する。

そのような指示薬は被覆でき、あるいは金属ホ
イルに塗布でき、特に３つの異なる指示薬の形
で、一般に、１８、１９および２０のように示さ
れる。指示薬は異なるレベルの酸素に応答し、あ
るいは異なる酸化還元ポテンシヤルを有するメチ
レンブルー、レゾアズリンおよびインジゴカルミ
ンでよい。そのような指示薬を使用することによ
り異なるレベルの酸素を指示できる。二酸化炭素
のレベルを監視する同様な指示薬もまた金属ホイ
ルの外側の表面に塗布し、２３のように示され
る。そのような指示薬はパツケージの外側上の斑
点として示されているが、指示薬はレタリングあ
るいは他のデザインのような形でもよい。

明らかに、１つの態様の中でパツケージは水素
および二酸化炭素を発生する物質、水素と酸素の
触媒による反応に使用する触媒および酸素濃度お
よび二酸化炭素濃度を指示する指示薬を含む必須
の構成単位を微好気性環境を提供するために形成
する。

本発明によるガス発生装置を使用する場合、第
１図の２２に示したように液体を入れる分画１２
を裂け線に沿つてパツケージ１０の角を切るか、
あるいは破ることによつて開ける。分画１１中で
ガス発生物質と相互に作用できる、例えば水のよ
うな物質を分画１２に注入し、その水は灯心１５
を通つて所定の制御された体積および割合で分画
１１に流れる。水との接触で、錠剤１３および１
４は水素および二酸化炭素を発生し、その流れは
分画１１から分画１２へ灯心１５および／あるい
は上部の開いた流路通り、流れ、最終的に包みが
置かれている容器中に流れる。水素はその容器中
で酸素と反応し、その反応はパツケージ１０の外
側に塗布した触媒、あるいは別々の触媒によつて
行なわれる。

加えて、酸素の状態はパツケージ１０の外側に
塗布した指示薬１８、１９および２１によつて指
示される。二酸化炭素濃度もまたパツケージ１０
の外側に塗布した指示薬によつて指示される。

本発明は次の実施例により記載されるが、それ
によつて特許請求の範囲が制限されるものではな
い。

実施例 本発明により、二酸化炭素発生錠剤、水素発生
錠剤、パツケージの外側に塗布した水素と酸素と
の反応のための触媒およびパツケージの外側に塗
布した酸素指示薬および二酸化炭素指示薬を含む
パツケージを次に例証する。実施例によるパツケ
ージはガス発生器として使用し、そのガスの発生
は10mlの水を液体を入れる分画に加えることによ
り行なわれる。

二酸化炭素発生錠剤 クエン酸 1.850ｇ 炭酸水素ナトリウム 0.960ｇ それに加え、錠剤は適当なバインダーおよび滑
剤を含む。例えば、0.1272ｇのタルク、0.531ｇ
の微結晶性セルロース。

水素発生錠剤 ホウ水素化ナトリウム 0.27ｇ 錠剤は適当なバインダーおよび滑剤を含む。

錠剤は分解を防ぐため水溶性ゼラチンで被覆し
てよい。

触媒被覆の形成 トラガカントゴム 0.3333ｇ ５％炭化パラジウム触媒 1.2ｇ 不均一な混合物を沸騰、冷却後振とうする。

指示薬基剤の形成 フルクトース 18ｇ K₂HPO₄ 1.53ｇ NaOH 0.35ｇ フエニル硝酸水銀 2.5mg メチレンブルー指示薬の形成 1.2ｇ 指示薬基剤 指示薬混合物 ５mg メチレンブルー 1.2ｇの乾燥指示薬混合物に0.3333ｇのトラガ
カントゴムを加える。40mlの水を加え沸騰する。
冷却後、直ちに使用する。

インジゴカルミン指示薬の形成 1.2ｇ 指示薬基剤 指示薬混合物 ５mg インジゴカルミン 1.2ｇの乾燥指示薬混合物に0.3425ｇのトラガ
カントゴムを加える。40mlの水を加え沸騰する。
冷却後、直ちに使用する。

レゾアズリン指示薬の形成 1.2ｇ 指示薬基剤 指示薬混合物 ５mg レゾアズリン 1.2ｇの乾燥指示薬に0.3345ｇのトラガカント
ゴムを加える。40mlの水を加え、沸騰する。冷却
後直ちに使用する。

二酸化炭素指示薬の形成 炭酸水素ナトリウム 0.02ｇ ブロモチモールブルー 0.001ｇ トラガカントゴム 0.3333ｇ 40.0mlの水を加え、沸騰する。冷却後直ちに使
用する。

触媒の塗布 ホイルの外側に少なくとも0.001ｇのパラジウ
ム触媒を与えて十分な触媒による被覆を行なう。
ストライプを乾燥する。触媒は使用できる状態に
なる。

指示薬の塗布 メチレンブルー 指示薬の１滴（0.05c.c.）をパ
ツケージの外側のアルミニウム表面に塗布し
乾燥する。

インジゴカルミン 指示薬の１滴（0.05c.c.）を
パツケージの外側のアルミニウム表面に塗布
し乾燥する。

レゾアズリン 指示薬の１滴（0.05c.c.）をパツ
ケージの外側のアルミニウム表面に塗布し乾
燥する。

5.9インチ×3.3インチのアルミニウムの２つの
パネルをビニルラミネートの表面上に被覆し、互
いに面する被覆表面を合わせた。パネルを合わせ
る前に、水素発生錠剤および二酸化炭素発生錠剤
を第２図に示した位置でパネルの間に置いた。３
インチ×1.2インチの長方形のWhatman＃４紙
も第２図に示した位置に置いた。

所定の場所に錠剤と紙のある合わせたパネル
を第１図にはその形状が示されていない定盤を有
するヒートシール装置の中に入れた。定盤を閉じ
紙の上の定盤の部分には70±40psigの圧力を２
−３秒間、250−325〓の温度で加えた。

その後の測定で上記のシール条件ではウエツト
オーバー時間が２分、凝縮時間が13分であること
を確立した。５−15％の酸素を有する微好気性環
境を2.5の容器中でこれらの条件下に確立し
た。

本発明は提起した態様に関し記述したが、本発
明の範囲内で多数の修正変更は可能であると解さ
れる。このように、例えば、水以外の液体をガス
を発生するために使用でき、特に記載した以外の
錠剤もまたガス発生のために使用できた。このよ
うに、水素発生錠剤を提起したが、例えば、アセ
チレンを発生できる錠剤を水素発生錠剤の代りに
使用できた。同様に、記載した方法と異なる方法
で水素を製造するため記述できた。水の使用を水
素発生のために提起したが、水素は他の液体、例
えば酸、特に塩酸によつて発生できた。同様に、
錠剤との接触によりガスを発生する液体は別の分
画あるいはアンプルでパツケージ内に入れておく
ことができた。このように、本発明は、パツケー
ジ内で水素を発生する物質を含むパツケージ、記
載された以外の形でパツケージの外側の上にある
触媒およびパツケージから別れている触媒を使用
できる点で特に記載した態様を制限されない。

これらおよびその他の利点はここに開示したも
のから当業者が容易に為し得ることは明らかであ
る。

上記の開示から、本発明の修正変更は可能であ
るから、本発明の特許請求の範囲内で、本発明は
特に開示した以外のことについても実施できる。

【図面の簡単な説明】

本発明を提起した態様にて、さらに説明する。
しかしながら、本発明の特許請求の範囲はそれに
よつて制限されない。その態様は付属の図面で例
証する。第１図は本発明によるガス発生装置の態
様の正面図である。第２図は第１図の装置の断面
図である。および、第３図はガス発生装置を使用
するびん正面図である。 １０……パツケージ（包み）、１１……分画、
１２……分画、１５……灯心、２０……仕切、１
０１……容器、１０２……蓋。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (i) 密封された柔軟なパツケージ、 (ii) 前記パツケージ中の第１区画中に存在し、前
   記パツケージを気密容器中に入れたとき該容器
   中の酸素の20ないし80％と反応するために化学
   量論的に必要な量の水素を発生させる水素発生
   物質、 (iii) 前記パツケージ中にあつて、前記第１区画と
   流体流路によつて連通する、水を受け入れる第
   ２区画、および (iv) 前記パツケージを開けて前記第２区画に水を
   注入したとき、1.5ないし３分のウエツトオー
   バー時間（ウエツトオーバー時間とは、第２区
   画に水を注入したとき、流体流路が液体で飽和
   されるまでに要する時間をいう）および10ない
   し60分の凝縮時間（凝縮時間とは、第２区画に
   水を注入した後に第１区画に最初の凝縮液のが
   発生するまでに要する時間をいう）を与えるた
   めの、前記流体流路の流量制限手段、 からなる微好気性環境を発生する単位パツケー
   ジ。 ２ 前記パツケージが2.5の容器中での使用に
   適し、前記水素発生物質がホウ水素化ナトリウム
   基準で0.15−0.40ｇのレベルで存在する特許請求
   の範囲第１項記載のパツケージ。 ３ 前記水素発生物質がホウ水素化ナトリウムを
   基準として0.20−0.35ｇのレベルで存在する特許
   請求の範囲第２項記載のパツケージ。 ４ 前記流量制限手段が紙である特許請求の範
   囲第１項記載のパツケージ。 ５ 前記紙がワツトマン（Whatman＃４）の
   紙である特許請求の範囲第４項記載のパツケー
   ジ。 ６ 前記ウエツトオーバー時間が２−2.5分であ
   り、前記凝縮時間が20−30分である特許請求の範
   囲第１項、第４項または第５項記載のパツケー
   ジ。