特開 2022-75235 培養装置および培養方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022075235

(43)【公開日】2022-05-18

(54)【発明の名称】培養装置および培養方法

(51)【国際特許分類】

   C12M 1/38 20060101AFI20220511BHJP

   C12N 1/14 20060101ALI20220511BHJP

   C12N 1/16 20060101ALI20220511BHJP

   C12N 1/20 20060101ALI20220511BHJP

【ＦＩ】

C12M1/38 Z

C12M1/38

C12N1/14 B

C12N1/16 B

C12N1/20 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020185897

(22)【出願日】2020-11-06

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田端 友紀

(72)【発明者】

【氏名】大坪 功

(72)【発明者】

【氏名】平野 明良

【テーマコード（参考）】

4B029

4B065

【Ｆターム（参考）】

4B029AA03

4B029AA07

4B029BB02

4B029BB06

4B029BB07

4B029CC02

4B029DF10

4B029EA12

4B029EA13

4B065AA01X

4B065AA57X

4B065AA72X

4B065AC20

4B065BC33

4B065BC39

4B065CA41

4B065CA44

(57)【要約】

【課題】被培養物への水分供給をより適切に行って培養を促進させる。
【解決手段】培養空間５１内に配置される被培養物に水分供給を行って培養する培養装置１０は、培養空間５１内に水分供給可能な空気通路２１内に配置され、導電性高分子膜３４ｂを有する基材３４ａを温度低下させることにより空気中の水分を導電性高分子膜３４ｂに吸着する吸湿状態となり、基材３４ａを温度上昇させることにより導電性高分子膜３４ｂに吸着した水分から粒径が５０ナノメートル以下の微細水を放出する放湿状態となる微細水発生カートリッジ３０と、微細水発生カートリッジ３０を吸湿状態とする吸湿制御と、微細水発生カートリッジ３０を放湿状態とし放出した微細水を培養空間５１内に供給して被培養物に照射する放湿制御と、を行う制御部６０と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

培養空間内に配置される被培養物に水分供給を行って培養する培養装置であって、
前記培養空間内に水分供給可能な通路内に配置され、導電性高分子膜を有する基材を温度低下させることにより空気中の水分を前記導電性高分子膜に吸着する吸湿状態となり、前記基材を温度上昇させることにより前記導電性高分子膜に吸着した水分から粒径が５０ナノメートル以下の微細水を放出する放湿状態となる微細水発生部と、
前記微細水発生部を前記吸湿状態とする吸湿制御と、前記微細水発生部を前記放湿状態とし放出した前記微細水を前記培養空間内に供給して前記被培養物に照射する放湿制御と、を行う制御部と、
を備える培養装置。

【請求項2】

請求項１に記載の培養装置であって、
前記微細水発生部に通電可能な通電部と、
前記通路内に配置される送風部と、
を備え、
前記制御部は、前記放湿制御を行う場合、通電による前記基材の温度上昇により前記微細水発生部を前記放湿状態として前記微細水が送風により前記培養空間内に供給されるように前記通電部と前記送風部とを制御し、前記吸湿制御を行う場合、通電停止による前記基材の温度低下により前記微細水発生部を前記吸湿状態とするように前記通電部を制御する
培養装置。

【請求項3】

請求項２に記載の培養装置であって、
前記通路は、前記微細水発生部と前記送風部とが配置された主通路と、該主通路と前記培養空間とを連通する連通路と、前記連通路を介して前記主通路と前記培養空間とを空気が循環するように連通する循環状態と該連通路を介した連通を遮断する遮断状態とを切り替え可能な切替部と、前記主通路の一端側で貯水する貯水部と、が設けられ、
前記制御部は、前記吸湿制御を行う場合、前記切替部を前記遮断状態として前記主通路に前記貯水部側から空気が流入して前記微細水発生部に流れるように前記送風部を制御し、前記放湿制御を行う場合、前記切替部を前記循環状態として前記微細水を含む空気が循環するように前記送風部を制御する
培養装置。

【請求項4】

請求項３に記載の培養装置であって、
前記培養空間には、該培養空間の内外を連通する連通口を開閉する開閉部と、内部の湿度を検出する湿度センサと、が設けられており、
前記切替部は、前記主通路と前記培養空間との間を一方向に空気が流通するように前記連通路の一部を連通する連通状態に切り替え可能であり、
前記制御部は、前記吸湿制御と前記放湿制御を行う場合、前記開閉部に前記連通口を閉鎖させ、前記湿度センサの検出湿度が所定湿度を超えた場合、前記切替部を前記連通状態とし前記開閉部に前記連通口を開放させて前記主通路に流入した空気が前記連通路から前記培養空間内に流通して前記連通口から流出するように前記送風部を制御する
培養装置。

【請求項5】

請求項２ないし４のいずれか１項に記載の培養装置であって、
前記通路は、前記培養空間内に空気を放出する出口側の内径が大きくなるように形成され、
前記制御部は、前記吸湿制御では、所定風量となるように前記送風部を制御し、前記放湿制御では、前記所定風量よりも小さな風量となるように前記送風部を制御する
培養装置。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれか１項に記載の培養装置であって、
前記培養空間内に水分供給を行う場合の前記通路内の空気の流れにおいて前記微細水発生部よりも下流側に配置され、該通路を通過する空気を熱交換する熱交換部を備える
培養装置。

【請求項7】

培養空間内に配置される被培養物に水分供給を行って培養する培養方法であって、
導電性高分子膜を有する基材を温度低下させることにより空気中の水分を前記導電性高分子膜に吸着させる吸湿状態とする吸湿ステップと、
前記基材を温度上昇させることにより前記導電性高分子膜に吸着した水分から粒径が５０ナノメートル以下の微細水を放出する放湿状態とし、放出した前記微細水を前記培養空間内に供給して前記被培養物に照射する放湿ステップと、
を行う培養方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、培養装置および培養方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、カビや酵母、細菌などの微生物が、食用や薬用など様々な分野で広く利用されている。例えば、特許文献１には、シイタケ菌を培養するシステムとして、吸気された空気に加湿して栽培室内に送風する装置を備え、栽培室内の湿度を所定値以上に維持しながら、シイタケ菌を栽培（培養）するものが記載されている。また、特許文献２には、チーズに紅麹菌を接種し、所定湿度および所定温度で紅麹菌を培養させて、チーズ表面を紅麹菌で覆うものが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－１３７２７３号公報

【特許文献2】特許第２８７１８８２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したように、被培養物を培養するには、湿度を適切に管理するなど環境を整えることが重要である。ただし、空気に含まれる水滴の粒径によっては、被培養物の水分吸収が進まず培養が促進されにくくなることが考えられる。このため、単に湿度を管理するだけでなく、培養を促進させるために、なお改善の余地がある。

【0005】

本発明は、被培養物への水分供給をより適切に行って培養を促進させることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本発明の培養装置は、
培養空間内に配置される被培養物に水分供給を行って培養する培養装置であって、
前記培養空間内に水分供給可能な通路内に配置され、導電性高分子膜を有する基材を温度低下させることにより空気中の水分を前記導電性高分子膜に吸着する吸湿状態となり、前記基材を温度上昇させることにより前記導電性高分子膜に吸着した水分から粒径が５０ナノメートル以下の微細水を放出する放湿状態となる微細水発生部と、
前記微細水発生部を前記吸湿状態とする吸湿制御と、前記微細水発生部を前記放湿状態とし放出した前記微細水を前記培養空間内に供給して前記被培養物に照射する放湿制御と、を行う制御部と、
を備えることを要旨とする。

【0008】

本発明の培養装置は、微細水発生部を吸湿状態とする吸湿制御と、微細水発生部を放湿状態とし放出した微細水を培養空間内に供給して被培養物に照射する放湿制御と、を行う。これにより、粒径が５０ナノメートル以下の微細水を被培養物に照射して培養を行うことができる。このような粒径の微細水は、被培養物が水分を吸収し易いサイズと考えられるから、被培養物への水分供給をより適切に行って培養を促進させることができる。

【0009】

本発明の培養装置において、前記微細水発生部に通電可能な通電部と、前記通路内に配置される送風部と、を備え、前記制御部は、前記放湿制御を行う場合、通電による前記基材の温度上昇により前記微細水発生部を前記放湿状態として前記微細水が送風により前記培養空間内に供給されるように前記通電部と前記送風部とを制御し、前記吸湿制御を行う場合、通電停止による前記基材の温度低下により前記微細水発生部を前記吸湿状態とするように前記通電部を制御するものとしてもよい。こうすれば、通電の有無により微細水発生部の状態を容易に切り替えて、送風により培養空間内に微細水を十分に供給することができるから、被培養物の培養をより促進させることができる。

【0010】

本発明の培養装置において、前記通路は、前記微細水発生部と前記送風部とが配置された主通路と、該主通路と前記培養空間とを連通する連通路と、前記連通路を介して前記主通路と前記培養空間とを空気が循環するように連通する循環状態と該連通路を介した連通を遮断する遮断状態とを切り替え可能な切替部と、前記主通路の一端側で貯水する貯水部と、が設けられ、前記制御部は、前記吸湿制御を行う場合、前記切替部を前記遮断状態として前記主通路に前記貯水部側から空気が流入して前記微細水発生部に流れるように前記送風部を制御し、前記放湿制御を行う場合、前記切替部を前記循環状態として前記微細水を含む空気が循環するように前記送風部を制御するものとしてもよい。こうすれば、吸湿制御を行う場合、貯水部から蒸発した水分を利用して導電性高分子膜に十分に吸着させることができる。また、吸湿制御を遮断状態で行うから、送風部の風量を吸湿に適した風量とすることができる。また、放湿制御を循環状態で行うから、微細水発生部から放出した微細水が外部に放出されるのを抑制して被培養物に照射することができるから、培養をより促進することができる。

【0011】

本発明の培養装置において、前記培養空間には、該培養空間の内外を連通する連通口を開閉する開閉部と、内部の湿度を検出する湿度センサと、が設けられており、前記切替部は、前記主通路と前記培養空間との間を一方向に空気が流通するように前記連通路の一部を連通する連通状態に切り替え可能であり、前記制御部は、前記吸湿制御と前記放湿制御を行う場合、前記開閉部に前記連通口を閉鎖させ、前記湿度センサの検出湿度が所定湿度を超えた場合、前記切替部を前記連通状態とし前記開閉部に前記連通口を開放させて前記主通路に流入した空気が前記連通路から前記培養空間内に流通して前記連通口から流出するように前記送風部を制御するものとしてもよい。こうすれば、培養空間内の湿度が、培養に適した湿度を超えても、容易に湿度調整することができるから、培養の促進が阻害されるのを抑制することができる。

【0012】

本発明の培養装置において、前記通路は、前記培養空間内に空気を放出する出口側の内径が大きくなるように形成され、前記制御部は、前記吸湿制御では、所定風量となるように前記送風部を制御し、前記放湿制御では、前記所定風量よりも小さな風量となるように前記送風部を制御するものとしてもよい。こうすれば、被培養物に与える風圧を抑えて、適切に微細水を照射することができる。

【0013】

本発明の培養装置において、前記培養空間内に水分供給を行う場合の前記通路内の空気の流れにおいて前記微細水発生部よりも下流側に配置され、該通路を通過する空気を熱交換する熱交換部を備えるものとしてもよい。こうすれば、微細水を放出するために基材の温度を上昇させても、温度の高い空気が筐体の内部に流入するのを抑制することができる。このため、湿度だけでなく、培養に適した温度を保つことができる。

【0014】

本発明の培養方法は、
培養空間内に配置される被培養物に水分供給を行って培養する培養方法であって、
導電性高分子膜を有する基材を温度低下させることにより空気中の水分を前記導電性高分子膜に吸着させる吸湿ステップと、
前記基材を温度上昇させることにより前記導電性高分子膜に吸着した水分から粒径が５０ナノメートル以下の微細水を放出する放湿状態とし、放出した前記微細水を前記培養空間内に供給して前記被培養物に照射する放湿ステップと、
を行うことを要旨とする。

【0015】

本発明の培養方法では、導電性高分子膜を有する基材を温度低下させることにより空気中の水分を導電性高分子膜に吸着させる吸湿ステップと、基材を温度上昇させることにより導電性高分子膜に吸着した水分から粒径が５０ナノメートル以下の微細水を放出する放湿状態とし、放出した微細水を培養空間内に供給して被培養物に照射する放湿ステップと、を行う。これにより、上述した培養装置と同様に、粒径が５０ナノメートル以下の微細水を被培養物に照射して培養を行うことができるから、被培養物への水分供給をより適切に行って培養を促進させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】培養装置１０の構成の概略を示す構成図である。

【図2】微細水発生カートリッジ３０の構成の概略を示す構成図である。

【図3】微細水供給処理の一例を示すフローチャートである。

【図4】吸湿制御を行う際の作動の様子を示す説明図である。

【図5】放湿制御を行う際の作動の様子を示す説明図である。

【図6】湿度調整制御を行う際の作動の様子を示す説明図である。

【図7】実施例の培養結果を示す写真である。

【図8】比較例１の培養結果を示す写真である。

【図9】比較例２の培養結果を示す写真である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

次に、本発明を実施するための形態について説明する。図１は、培養装置１０の構成の概略を示す構成図であり、図２は、微細水発生カートリッジ３０の構成の概略を示す構成図である。培養装置１０は、微細水を供給して培養を促進する装置として構成されており、微細水を供給する微細水供給ユニット２０と、被培養物を収容するシャーレＳなどの容器が培養空間５１内に配置される培養ケース５０と、装置全体を制御する制御部６０とを備える。なお、被培養物は、カビや酵母、細菌などの微生物の他、生体細胞、組織片などが挙げられる。

【0018】

微細水供給ユニット２０は、空気通路２１と、微細水発生カートリッジ３０と、通電回路３５と、ファン４０と、温調カートリッジ４５とを備える。空気通路２１は、主通路２２と、第１連通路２４と、第２連通路２７とにより構成されており、第１切替部２５と、第２切替部２８と、貯水タンク４７と、フィルタ４９ａ，４９ｂとが設けられている。主通路２２は、両端が開口した筒状の通路である。主通路２２には、一方側の第１開口２２ａから他方側の第２開口２２ｂに向かって、貯水タンク４７、フィルタ４９ａ、温調カートリッジ４５、微細水発生カートリッジ３０、ファン４０、フィルタ４９ｂの順に設けられている。

【0019】

第１連通路２４と第２連通路２７は、主通路２２と培養ケース５０（培養空間５１）とを連通する通路である。第１連通路２４は、第１開口２２ａ側のフィルタ４９ａと温調カートリッジ４５との間で主通路２２に接続されると共に、培養空間５１内まで延在している。この第１連通路２４は、培養空間５１内の出口２４ａ側が、主通路２２との接続側よりも内径が大きくなるように形成されている。また、培養空間５１内では、第１連通路２４の出口２４ａの下方にシャーレＳが配置される。出口２４ａは、シャーレＳを覆うようにフード状に形成され、複数の貫通孔２３ａが形成されたパンチングプレート２３が取り付けられている。第２連通路２７は、第２開口２２ｂ側のフィルタ４９ｂとファン４０との間で主通路２２に接続されると共に培養ケース５０に接続されている。

【0020】

第１切替部２５は、図示しないモータの駆動により作動する切替板２６を有する。第１切替部２５は、切替板２６が主通路２２の内壁の一部を構成する通常位置（初期位置）にある場合、第１連通路２４を閉鎖（遮断）すると共に、第１開口２２ａを介した空気の流通を許容するように第１開口２２ａ側を開放する（図１の実線参照）。また、第１切替部２５は、モータの駆動により、切替板２６が通常位置から９０度回転した作動位置に作動した場合、第１連通路２４を開放すると共に、第１開口２２ａを介した空気の流通を阻止するように第１開口２２ａ側を閉鎖する（図１の点線参照）。

【0021】

第２切替部２８は、図示しないモータの駆動により作動する切替板２９を有する。第２切替部２８は、切替板２９が主通路２２の内壁の一部を構成する通常位置（初期位置）にある場合、第２連通路２７を閉鎖（遮断）すると共に、第２開口２２ｂを介した空気の流通を許容するように第２開口２２ｂ側を開放する（図１の実線参照）。また、第２切替部２８は、モータの駆動により切替板２９が通常位置から９０度回転した作動位置に作動した場合、第２連通路２７を開放すると共に、第２開口２２ｂを介した空気の流通を阻止するように第２開口２２ｂ側を閉鎖する（図１の点線参照）。

【0022】

微細水発生カートリッジ３０は、図２に示すように、主通路２２内に配置可能な外径の円筒状のケース３２と、ケース３２内に設けられた微細水発生素子３４とを備える。微細水発生素子３４は、基材３４ａと、基材３４ａの表面に形成された導電性高分子膜３４ｂとを備える。

【0023】

基材３４ａは、ステンレス系金属や銅系金属などの金属材料、炭素材料、導電性セラミックス材料などの導電性を有する材料で形成されている。本実施形態では、アルミニウムが添加されたステンレス鋼の金属箔を用いる。なお、微細水発生素子３４は、空気を流通可能であって基材３４ａ（導電性高分子膜３４ｂ）の表面積ができるだけ大きくなるように、波板状やハニカム状、渦巻き状などに形成されている。基材３４ａには、電源とスイッチとを含む通電回路３５が接続されている。通電回路３５は、スイッチがオンされると、基材３４ａへ通電する通電状態となり、スイッチがオフされると、基材３４ａへの通電を遮断する非通電状態となる。通電回路３５（スイッチ）は、制御部６０によりオンオフされる。

【0024】

導電性高分子膜３４ｂは、チオフェン系の導電性高分子などの導電性を有する高分子化合物で形成されている。本実施形態では、チオフェン系の導電性高分子のうち、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸） ）により形成されている。ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、ＰＥＤＯＴのコアと、水素結合可能な酸性官能基であるスルホン酸基のシェルとを有するコアシェル構造である。また、導電性高分子膜３４ｂ中では、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳのシェルが整列した積層構造をとり、各シェルの間に例えば２ナノメートルなどのナノメートルサイズの流路であるナノチャンネルを形成する。このナノチャンネル内には、スルホン酸基が多く存在するため、導電性高分子膜３４ｂの表面に存在する水分は、表面の水分量が多く内部の水分量が少ない場合に、表面と内部の濃度差によってナノチャンネル内のスルホン酸基を伝って内部に移動する。これにより、導電性高分子膜３４ｂが水分を吸着する。また、内部に水分が吸着された状態で、表面の水分量が少なく内部の水分量が多い場合に、水分は表面と内部の濃度差によってナノチャンネル内のスルホン酸基を伝って表面に移動する。これにより、導電性高分子膜３４ｂから水分が微細水として放出される。また、導電性高分子膜３４ｂの温度が上昇した状態では、濃度差のみで移動する場合に比して水分（微細水）の速やかな放出が促され、導電性高分子膜３４ｂの温度が低下した状態では、濃度差のみで移動する場合に比して水分の速やかな吸着が促される。このように、微細水発生カートリッジ３０（微細水発生素子３４）は、温度低下により導電性高分子膜３４ｂに空気中の水分を吸着する吸湿状態に変化し、吸着した水分を温度上昇により導電性高分子膜３４ｂから放出する放湿状態に変化する。なお、導電性高分子膜３４ｂの厚みは、必要な微細水の吸着量（放出量）に応じて適宜定めることができる。例えば、導電性高分子膜３４ｂの厚みが１～３０マイクロメートルなどとなるように形成される場合、数秒から数１０秒程度の時間で、微細水を放出するのに十分な水分を吸着することができるものとなる。

【0025】

また、微細水発生カートリッジ３０は、微細水発生素子３４の導電性高分子膜３４ｂから、水粒子の粒径が５０ナノメートル以下、例えば粒径が２ナノメートル以下であって、無帯電の微細水を放出する。このような粒径となる理由は、ナノチャンネルのサイズが２ナノメートルまたはそれ以下のサイズであるため、導電性高分子膜の温度上昇によるナノチャンネル内の水の運動性向上、圧力上昇により、ナノチャンネルから水分が飛び出す現象のためと考えられる。また、飛び出した後に水粒子同士が凝集しても、その粒径は５０ナノメートル以下の範囲に分布するものとなっている。このような微細水発生カートリッジ３０（導電性高分子膜３４ｂ）の微細水発生の詳細な説明は、本願出願人の特願２０１８－１７２１６６号の明細書などに記載されているため、これ以上の詳細な説明は省略する。

【0026】

ファン４０は、第１回転方向の回転駆動により、第１開口２２ａからフィルタ４９ａを通して主通路２２内に吸入した空気を第２開口２２ｂ側に向けて送風する。また、ファン４０は、第１回転方向とは逆の第２回転方向の回転駆動により、第２開口２２ｂからフィルタ４９ｂを通して主通路２２内に吸入した空気を第１開口２２ａ側に向けて送風する。ファン４０は、図示しないモータにより回転駆動し、制御部６０によりＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって制御される。なお、ファン４０は、プロペラファンでもよいし、シロッコファンなどでもよい。

【0027】

温調カートリッジ４５は、大きな熱容量を有すると共に高い熱交換効率を有するように、金属材料により例えば波板状やハニカム状、渦巻き状などに形成されている。上述したように、温調カートリッジ４５は、微細水発生カートリッジ３０よりも第１開口２２ａ側（図１の右側）に配置されている。このため、ファン４０の第２回転方向の回転駆動により、微細水発生カートリッジ３０を通過して温調カートリッジ４５へ流れた空気は、温調カートリッジ４５を通過する際に冷却される。

【0028】

貯水タンク４７は、第１開口２２ａとフィルタ４９ａとの間に水を貯留可能に形成されており、蒸発した水分が主通路２２内に放出される。この水分は、ファン４０の第１回転方向の回転駆動により、第１開口２２ａから吸入される空気と共にフィルタ４９ａを通り微細水発生カートリッジ３０に向かって流れる。

【0029】

培養ケース５０は、培養空間５１内の湿度を検出する湿度センサ５２ａ～５２ｃと、培養ケース５０の側壁（例えば左壁）の一部に形成され培養空間５１の内外を連通する連通口５０ａと、連通口５０ａの開閉を切り替える切替部（開閉部）５４と、連通口５０ａに取り付けられたフィルタ５８とを備える。湿度センサ５２ａは、第１連通路２４の出口２４ａの近傍即ちシャーレＳに供給される空気の湿度を検出する。湿度センサ５２ｂは、培養空間５１内の上部の湿度を検出する。湿度センサ５２ｃは、連通口５０ａの近傍の湿度を検出する。

【0030】

切替部５４は、図示しないモータの駆動により作動する切替板５５を有する。切替部５４は、切替板５５が培養ケース５０の側壁の一部を構成する通常位置（初期位置）にある場合、連通口５０ａを閉鎖して培養空間５１の内外の連通を遮断する（図１の実線参照）。また、切替部５４は、モータの駆動により、切替板５５が通常位置から９０度外側に回転した作動位置に作動した場合、連通口５０ａを開放して、培養空間５１の内外を連通する（図１の点線参照）。

【0031】

制御部６０は、ＣＰＵを中心としたマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他にＲＯＭやＲＡＭ，入出力ポートを備える。制御部６０には、スタートスイッチ６２からの操作信号や風量調節スイッチ６４からの操作信号、湿度センサ５２ａ～５２ｃからの検出信号（湿度Ｈ）などが入力ポートを介して入力されている。ここで、スタートスイッチ６２は、培養装置１０の運転を開始するためのスイッチである。風量調節スイッチ６４は、ファン４０から培養ケース５０に送風される風量を調節するためのスイッチである。また、制御部６０からは、ファン４０を回転駆動するモータへの駆動信号や通電回路３５のスイッチへの駆動信号、第１切替部２５や第２切替部２８，切替部５４の各モータへの駆動信号などが出力ポートを介して出力されている。

【0032】

次に、こうして構成された培養装置１０の動作について説明する。図３は微細水供給処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、培養装置１０の電源がオンの状態でスタートスイッチ６２が操作された場合に、制御部６０により実行される。微細水供給処理では、制御部６０は、まず、空気通路２１を吸湿用の連通状態とし、微細水発生カートリッジ３０への通電をオフで、所定風量（第１風量）となるようにファン４０を駆動させて導電性高分子膜３４ｂに水分を吸着させる吸湿制御（通常吸湿制御）を行って（Ｓ１００）、所定の吸湿時間Ｔａが経過するのを待つ（Ｓ１１０）。

【0033】

図４は、吸湿制御を行う際の作動の様子を示す説明図である。図示するように、第１切替部２５が第１連通路２４を閉鎖して第１開口２２ａ側を開放し、第２切替部２８が第２連通路２７を閉鎖して第２開口２２ｂ側を開放する。この状態で、制御部６０は、ファン４０を第１回転方向に回転駆動させる。このため、第１開口２２ａから主通路２２内に吸入した空気が第２開口２２ｂに向けて流通するから（図４の矢印参照）、貯水タンク４７から蒸発した水分もフィルタ４９ａを通って微細水発生カートリッジ３０に向かって流れる。また、制御部６０は、通電回路３５（スイッチ）をオフとする。このため、基材３４ａへの通電を遮断する非通電状態となり、導電性高分子膜３４ｂの温度が低下して水分の吸着が促される。このように、吸湿制御では、空気通路２１と培養ケース５０（培養空間５１）との連通を遮断した遮断状態で、微細水発生カートリッジ３０への水分の吸着を促す。

【0034】

制御部６０は、Ｓ１１０で吸湿時間Ｔａが経過したと判定すると、空気通路２１を放湿用の連通状態とし、微細水発生カートリッジ３０への通電をオンで、所定風量よりも小さな風量（第２風量）となるようにファン４０を駆動させて導電性高分子膜３４ｂから放出させた微細水を培養空間５１内に供給させる放湿制御（通常放湿制御）を行う（Ｓ１２０）。また、制御部６０は、放湿制御を行うと、培養空間５１内の湿度Ｈが所定湿度Ｈｒｅｆを超えたか否かを判定（監視）しながら（Ｓ１３０）、所定の放湿時間Ｔｂが経過するのを待つ（Ｓ１４０）。なお、湿度Ｈは、３つの湿度センサ５２ａ～５２ｃの各検出値のうちいずれか１の検出値を用いてもよいし、各検出値から導出された値（例えば最高値や平均値など）を用いてもよい。本実施形態では、第１連通路２４の出口２４ａ近傍の湿度センサ５２ａの検出値を用いる。なお、被培養物の種類などにより培養に適した目標湿度を定めることができるから、所定湿度Ｈｒｅｆは目標湿度に基づいて適宜設定することができる。例えば、目標湿度に対し１０～１５％程度高い値が所定湿度Ｈｒｅｆに設定される。なお、Ｓ１３０の湿度Ｈの監視を吸湿制御中に行ってもよい。

【0035】

図５は、放湿制御を行う際の作動の様子を示す説明図である。図示するように、第１切替部２５が第１連通路２４を開放して第１開口２２ａ側を閉鎖し、第２切替部２８が第２連通路２７を開放して第２開口２２ｂ側を閉鎖する。このため、主通路２２は、第１開口２２ａや第２開口２２ｂを介した空気が流通がなく、第１連通路２４と第２連通路２７との間で空気が流通可能となる。この状態で、制御部６０は、ファン４０を、第２回転方向に回転駆動させる。このため、ファン４０から送風された空気が微細水発生カートリッジ３０と温調カートリッジ４５とを順に通って第１連通路２４から培養空間５１内に流れ、第２連通路２７を通って主通路２２に戻る。即ち、主通路２２と第１連通路２４と培養ケース５０と第２連通路２７とを循環するように空気が流れる（図５の矢印参照）。また、制御部６０は、通電回路３５（スイッチ）をオンとする。このため、基材３４ａへ通電する通電状態となり、導電性高分子膜３４ｂの温度が上昇して微細水の放出が促される。放出された微細水は、送風される空気によって培養空間５１内に供給され、シャーレＳ内の被培養物に照射される。このように、放湿制御では、空気通路２１と培養空間５１内とを空気が循環するように連通する循環状態として、微細水発生カートリッジ３０から放出された微細水を被培養物に照射する。なお、吸湿制御や放湿制御では、培養ケース５０の切替部５４は、切替板５５を通常位置として連通口５０ａを閉鎖している。

【0036】

制御部６０は、Ｓ１４０で放湿時間Ｔｂが経過したと判定すると、Ｓ１００に戻り放湿制御を行う。このように、制御部６０は、吸湿制御と放湿制御とを、交互に繰り返し行うのである。吸湿時間Ｔａや放湿時間Ｔｂは、微細水発生カートリッジ３０の吸湿能力（放湿能力）や培養ケース５０（培養空間５１）のサイズ、被培養物の種類などに応じて適宜設定すればよい。特に限定するものではないが、例えば吸湿時間Ｔａは、放湿時間Ｔｂの２倍程度の時間に定められており、放湿時間Ｔｂを３０秒や１分とした場合に、吸湿時間Ｔａが１分や２分などに定められている。また、制御部６０は、Ｓ１３０で培養空間５１内の湿度Ｈが所定湿度Ｈｒｅｆを超えたと判定すると、空気通路２１を調整用の連通状態とし、微細水発生カートリッジ３０への通電をオフで、所定風量よりも小さな風量（第２風量）でファン４０を駆動させて培養空間５１内に外気を循環させる湿度調整制御を行う（Ｓ１５０）。

【0037】

図６は、湿度調整制御を行う際の作動の様子を示す説明図である。図示するように、第１切替部２５は、放湿制御と同様に第１連通路２４を開放して第１開口２２ａ側を閉鎖し、第２切替部２８は、吸湿制御と同様に第２連通路２７を閉鎖して第２開口２２ｂ側を開放する。また、培養ケース５０の切替部５４は、連通口５０ａを開放して培養空間５１の内外を連通する。この状態で、制御部６０は、ファン４０を第２回転方向に回転駆動させる。このため、第２開口２２ｂから流入した空気（外気）が第１連通路２４から培養空間５１内に流通して連通口５０ａから外部に流出する（図６の矢印参照）。また、制御部６０は、通電回路３５（スイッチ）をオフとする。このため、導電性高分子膜３４ｂの温度が低下していくから、微細水の放出が抑制される。このように、湿度調整制御では、空気通路２１と培養ケース５０（培養空間５１）とを一方向に空気が流通するように連通する連通状態（一部連通状態）とし、空気通路２１から培養ケース５０内に外気を導入して、培養空間５１内の湿度が低くなるように調整する。なお、吸湿制御や放湿制御、湿度調整制御のファン４０の風量を、風量調節スイッチ６４でそれぞれ設定可能としてもよい。

【0038】

こうして湿度調整制御を行うと、制御部６０は、湿度調整が完了するのを待ち（Ｓ１６０）、湿度調整が完了したと判定すると、Ｓ１００に戻り処理を繰り返す。Ｓ１６０では、培養空間５１内の湿度Ｈが所定湿度Ｈｒｅｆを下回った場合や、所定湿度Ｈｒｅｆよりも若干低い完了判定用の湿度を下回った場合に、湿度調整が完了したと判定する。あるいは、湿度調整制御を開始してからの経過時間が、所定の調整時間に到達した場合に、湿度調整が完了したと判定してもよい。

【0039】

以上説明した培養装置１０では、微細水発生カートリッジ３０を吸湿状態とする吸湿制御と、微細水発生カートリッジ３０を放湿状態とし放出された微細水を培養空間５１内に供給する放湿制御とを交互に行うから、微細水を被培養物に照射して培養を行うことができる。ここで、微細水は５０ナノメートル以下の微小な粒径であるため、被培養物に吸収され易いものと考えられる。このため、被培養物の代謝効率を向上させて、培養速度を高めることができるから、培養を促進することができる。また、培養装置１０は、微細水供給ユニット２０と培養ケース５０とを一体的に備えたコンパクトな構成とすることができる。

【0040】

また、吸湿制御を行う場合、第１連通路２４と第２連通路２７とを閉鎖して、主通路２２を通過する空気により微細水発生カートリッジ３０の温度を低下させて吸湿を促すことができる。また、各連通路を閉鎖することで、被培養物に影響を与えることなく吸湿に適した風量とすることができる。また、貯水タンク４７から蒸発した水分を利用して吸湿をより促すことができる。また、放湿制御を行う場合、循環するように空気が流れるから、微細水が外部に流出するのを防止して被培養物に十分に照射することができる。

【0041】

また、培養空間５１内の湿度Ｈが所定湿度Ｈｒｅｆを超えた場合には、湿度調整制御を行うから、培養に適した湿度に容易に調整することができる。

【0042】

また、第１連通路２４は、出口２４ａ側で内径が大きくなるようにフード状に形成されており、放湿制御では吸湿制御よりも風量を小さくするため、シャーレＳに向かう空気の流速を小さくして被培養物に与える風圧を抑えることができる。また、出口２４ａには、複数の貫通孔２３ａが形成されたパンチングプレート２３が取り付けられているから、第１連通路２４を通った空気を複数の貫通孔２３ａを介して拡散させながらシャーレＳに向かわせることができ、シャーレＳの全体に均一に空気を流すことができる。これらのことから、シャーレＳの全体に満遍なく微細水を照射することができる。

【0043】

また、放湿制御でファン４０から送風された空気は、温調カートリッジ４５を通るから、微細水発生カートリッジ３０で温度上昇した後に温調カートリッジ４５で室温近くまで冷却されることになる。このため、高温の空気が培養空間５１内に流入して温度が上昇するのを抑制することができるから、培養に適した温度を維持し易くすることができる。

【0044】

実施形態では、第１連通路２４の出口２４ａ側の内径が大きくなるように形成して放湿制御では吸湿制御よりも風量を小さくしたが、これに限られるものではない。例えば、出口２４ａ側の内径が大きくなるように形成して放湿制御と吸湿制御の風量を同じにしてもよいし、出口２４ａ側まで一定の内径に形成して放湿制御では吸湿制御よりも風量を小さくしてもよい。あるいは、出口２４ａとシャーレＳとが十分に離れているなど、被培養物に当たる風速を考慮しなくてよい場合、出口２４ａ側まで一定の内径に形成して放湿制御と吸湿制御の風量を同じにしてもよい。また、出口２４ａにパンチングプレート２３が取り付けられているものとしたが、パンチングプレートに限られず、不織布などのフィルタなどが取り付けられていてもよい。あるいは、出口２４ａに、パンチングプレートやフィルタなどが取り付けられず、単に開放されているものでもよい。

【0045】

実施形態では、培養ケース５０内の湿度Ｈが所定湿度Ｈｒｅｆを超えた場合に、湿度調整制御を行ったが、これに限られず、湿度調整制御を行わなくてもよい。そのようにする場合、培養ケース５０に連通口５０ａを形成せず、切替部５４を備えなくてもよい。また、湿度Ｈが所定湿度Ｈｒｅｆを超えた場合に、放湿制御を中止して対応してもよい。なお、所定湿度Ｈｒｅｆを頻繁に超えるなど湿度Ｈが高くなり易い場合、放湿時間Ｔｂを短くするなどの調整を行ってもよい。なお、培養ケース５０内に３つの湿度センサ５２ａ～５２ｃを備えるものを例示したが、湿度センサを１以上備えるものであればよい。

【0046】

実施形態では、主通路２２に貯水タンク４７が設けられたが、これに限られず、貯水タンク４７が設けられなくてもよい。このようにしても、微細水発生カートリッジ３０は、空気中の水分を吸湿し微細水を放出することが可能である。また、主通路２２と培養ケース５０とが第１連通路２４と第２連通路２７とにより連通したが、この構成に限られるものではない。例えば、主通路２２が、切替部を介して培養ケース５０に直接連通する構成などとしてもよい。また、実施形態では、主通路２２内に温調カートリッジ４５を備えたが、これに限られず、第１連通路２４に備えてもよい。あるいは、温調カートリッジ４５を備えなくてもよい。また、培養装置１０は、本実施形態の培養装置１０の構成を全て備えるものに限られず、微細水発生カートリッジ３０と、微細水発生カートリッジ３０を吸湿状態とする吸湿制御と放湿状態とする放湿制御とを行う制御部６０とを備えるものであればよい。微細水発生カートリッジ３０と制御部６０とを備える構成の培養装置を、市販の培養ケースや培養装置などに装着することにより、本実施形態の培養装置１０即ち粒径が５０ナノメートル以下の微細水を供給して被培養物を培養する装置として機能するようにしてもよい。

【0047】

実施形態では、培養期間中は吸湿制御と放湿制御とを交互に行って微細水を連続的に供給（常時供給）したが、これに限られるものではない。例えば、設定操作パネルなどを介して使用者が作動時間と休止時間とを設定可能としておき、休止時間中は吸湿制御と放湿制御と行わないものとして、微細水を間欠的に供給してもよい。

【0048】

実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、培養装置１０が「培養装置」に相当し、培養空間５１が「培養空間」に相当し、空気通路２１が「通路」に相当し、微細水発生カートリッジ３０が「微細水発生部」に相当し、制御部６０が「制御部」に相当する。通電回路３５が「通電部」に相当し、ファン４０が「送風部」に相当する。第１連通路２４と第２連通路２７とが「連通路」に相当し、第１切替部２５と第２切替部２８とが「切替部」に相当し、貯水タンク４７が「貯水部」に相当する。切替部５４が「開閉部」に相当し、湿度センサ５２ａ～５２ｃが「湿度センサ」に相当する。出口２４ａが「出口」に相当する。温調カートリッジ４５が「熱交換部」に相当する。なお、本実施形態では、培養装置１０の動作を説明することにより本発明の培養方法の一例も明らかにしている。

【0049】

なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行われるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【実施例0050】

以下には、本発明の培養装置１０を用いて培養を行った例を実施例として説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0051】

（培養）
培養容器としてシャーレを使用し、ＣＰ加ポテトデキストロース寒天培地に黒麹カビ（ＮＢＲＣ４０６６）の懸濁液を２０μＬ滴下した。実施例では、そのシャーレの蓋を開けたまま、培養装置１０の培養ケース５０内に配置し、２４時間にわたり微細水供給処理を実行し微細水を照射した。なお、上述した吸湿時間Ｔａを２分、放湿時間Ｔｂを１分として、吸湿制御と放湿制御とを交互に繰り返し実行した。

【0052】

比較例１，２では、実施例と同様に、シャーレを使用し、ＣＰ加ポテトデキストロース寒天培地に黒麹カビ（ＮＢＲＣ４０６６）の懸濁液を２０μＬ滴下した。比較例１では、シャーレの蓋を閉じたまま２４時間にわたり静置した。また、比較例２では、シャーレの蓋を開けたまま、２４時間にわたり高湿度（９５％ＲＨ）中に静置した。２４時間経過後は、実施例および比較例１，２ともに、シャーレの蓋をして、３０℃の恒温槽内に５日間静置した。

【0053】

（結果）
図７は、実施例の培養結果を示す写真である。図８は、比較例１の培養結果を示す写真である。図９は、比較例２の培養結果を示す写真である。これらの写真は、恒温槽内に静置してから５日間経過後に、シャーレを上方から撮像したものである。第１比較例および第２比較例では、図８，図９に示すように、培養がシャーレの全面に広がらず一部に広がるだけであった。一方、実施例では、図７に示すように、培養がシャーレの全面に広がっており優位性が見られた。以上のように、本実施例では、黒麹カビに微細水を照射することにより、培養が促進されたことが示された。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明は、培養装置の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0055】

１０ 培養装置、２０ 微細水供給ユニット、２１ 空気通路（通路）、２２ 主通路、２２ａ 第１開口、２２ｂ 第２開口、２３ パンチングプレート、２３ａ 貫通孔、２４ 第１連通路、２４ａ 出口、２５ 第１切替部、２６，２９ 切替板、２７ 第２連通路、２８ 第２切替部、３０ 微細水発生カートリッジ（微細水発生部）、３２ ケース、３４ 微細水発生素子、３４ａ 基材、３４ｂ 導電性高分子膜、３５ 通電回路（通電部）、４０ ファン（送風部）、４５ 温調カートリッジ（熱交換部）、４７ 貯水タンク（貯水部）、４９ａ，４９ｂ フィルタ、５０ 培養ケース（筐体）、５０ａ 連通口、５１ 培養空間、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ 湿度センサ、５４ 切替部（開閉部）、５５ 切替板、５８ フィルタ、６０ 制御部、６２ スタートスイッチ、６４ 風量調節スイッチ、Ｓ シャーレ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】