ディスペンス装置用多孔ノズル
【課題】分散系や高粘度などの種々の組成系に対応可能なディスペンス装置に用いる多孔ノズルであって、それぞれのノズルからの吐出を均一にできるノズル構造を提供する。
【解決手段】ディスペンス装置１００に使用される多孔ノズル１２５は、ディスペンス液供給手段１１０が接続される液通過部１２６と、液通過部１２６から拡径する拡径部１２７と、拡径部１２７の末端の吐出面に配置されるノズル部１２８とを備え、ノズル部１２８より上流側の流路内に、ディスペンス液３５のノズル部１２８への分配を均一化するための多孔プレート１２１を備える。
【解決手段】ディスペンス装置１００に使用される多孔ノズル１２５は、ディスペンス液供給手段１１０が接続される液通過部１２６と、液通過部１２６から拡径する拡径部１２７と、拡径部１２７の末端の吐出面に配置されるノズル部１２８とを備え、ノズル部１２８より上流側の流路内に、ディスペンス液３５のノズル部１２８への分配を均一化するための多孔プレート１２１を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、微生物検査を迅速に且つ正確に行うことができる微生物培養シートなどの製造に好適に用いられるディスペンス装置用の多孔ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物の存在を確認したり、微生物数を測定したりする方法としては、寒天平板混釈法がある。この方法では、培地としてあらかじめ滅菌したシャーレに形成した寒天培地を使用するため、寒天培地を高圧蒸気滅菌するためのオートクレーブや、微生物検査を無菌的に行うことができる検査室が必要となる。また、微生物のサンプリングから試料液の調製、分注、培地との混釈、培養、計数に至る微生物検査の操作には熟練を要する。そこで、高度の熟練を必要とすることなく、簡便に微生物検査を行うことができる乾燥した培養層を備える微生物培養シートの開発が進められてきた。
【０００３】
これまで、報告されているシート状の微生物培養器としては、例えば、支持体の上部表面上に形成された水ベース接着剤組成物層と、該接着剤組成物層に付着されたゲル化剤を含む冷水溶解性粉末と、該冷水溶解性粉末を被覆するカバーシートとからなる培養器装置がある（特許文献１参照）。また、方形の粘着シート上に円形の水溶性高分子化合物層と多孔質マトリックス層とを積層し、上部に方形の透明フィルムを配設した微生物培養器がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３８３３０４号公報
【特許文献２】国際公開第０１／０４４４３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような微生物培養シートにおける乾燥した培養層の形成方法としては、微生物を適切に発育させるために培養層にある程度の厚みが必要となる点を考慮して、スクリーン印刷などの各種の印刷方式やコーティング方式が用いられている。
【０００６】
しかしながら、塗布する培地液が非相溶の分散系であったり、粘度が高い培地液を塗布する場合などでは、印刷方式やコーティング方式が適さない場合があり、塗布領域の平滑性が低下する場合がある。微生物培養シートにおける培養層の厚さや平滑性は検査結果に大きな影響を与えるので、測定精度の低下に繋がる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、例えば、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を備え、正確な微生物検査を行うことが可能な微生物培養シートを、精度良く、且つ、連続的に製造することができる製造装置に好適に用いられるディスペンスノズルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、基材シート上の所定の領域に対して、微生物の発育に必要な成分を含む培地液を多孔ノズルを用いてディスペンス（分注）し、ディスペンスの際に、ノズルと基材とのクリアランスと、培地液の表面張力と、を利用した間接転写方式を用いることで、培地液が非相溶の分散系であったり高粘度であっても、培養層の厚さや平滑性を均一にでき、かつ、塗布領域への同時ディスペンスが可能となることを見出した。
【０００９】
そして、更に多孔ノズルのノズル部の吐出面の上流側に、所定の構造の多孔プレートを配置することで、多孔ノズルのそれぞれの吐出の均一化を図ることができることを見出し本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１０】
（１） ディスペンス液供給部が接続される液通過部と、
該液通過部から拡径する拡径部と、
該拡径部の末端の吐出面に配置される多孔のノズル部と、を備える多孔ノズルであって、
前記ノズル部より上流側の流路内に、前記ディスペンス液の前記ノズル部への分配を均一化するための多孔プレートを備える多孔ノズル。
【００１１】
（２） 前記ノズル部と前記多孔プレートとが略並行に配置され、
前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートと前記吐出面とが略重なる位置に配置される（１）記載の多孔ノズル。
【００１２】
（３） 前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートの孔部が、前記ノズル部のノズルが存在しない位置に配置されている（１）又は（２）記載の多孔ノズル。
【００１３】
（４） 前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートの孔部が、前記液通過部が存在しない位置に配置されている（１）から（３）いずれか記載の多孔ノズル。
【００１４】
（５） 前記ノズル部と前記多孔プレートとの間にメッシュプレートが配置され、
前記多孔プレートと前記メッシュプレートとの間には所定のクリアランス空間が存在する（１）から（４）いずれか記載の多孔ノズル。
【００１５】
（６） 前記ノズル部の各ノズルの孔径が０．１〜３．０ｍｍ／個、ノズルの配置密度が５〜２０個／ｃｍ２であり、
前記多孔プレートの各孔部の孔径が０．１〜５．０ｍｍ／個、孔部の配置密度が５〜２０個／ｃｍ２である（１）から（５）いずれか記載の多孔ノズル。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の多孔ノズルは、例えば、微生物培養シ−トにおける培養層を形成するためのディスペンス装置に好適に用いることができ、分散系や高粘度などの種々の組成系のディスペンス液に対応でき、それぞれのノズルからの吐出を均一にできる。その結果、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を形成できるので、コロニーが滲み難く、また、コロニーの形成速度に差が生じ難くなり、コロニー数の計測等の微生物検査を正確に行うことが可能な微生物培養シートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の多孔ノズルを微生物培養シートを製造するディスペンス装置に適用した一例を示す全体概略構成図である。
【図２】図１におけるディスペンス部の全体動作を示す概略図である。
【図３】図１における上下ディスペンス部可動手段の動作を示す概略図である。
【図４】多孔ノズルの側面図（ａ）及びその断面図（ｂ）である。
【図５】図４（ｂ）の分解図である。
【図６】ノズル部を下方から見た底面図である。
【図７】多孔プレートの平面図である。
【図８】図１における上下ディスペンス部可動手段の動作の詳細を示す概略図である。
【図９】微生物培養シートの製造方法を順次示す平面図である。
【図１０】微生物培養シートの部分透視平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的な実施形態について、微生物培養シートの製造例を一例として挙げて詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
【００１９】
＜ディスペンス装置の構成＞
［ディスペンス装置の全体構成］
図１に示すように、このディスペンス装置１００は、基材シート１０上の所定の領域に、培養層３０を形成するための培地液となるディスペンス液３５を注入するための装置である。このディスペンス装置１００は、ディスペンス液３５を供給するディスペンス液供給手段１１０と、このディスペンス液供給手段１１０に接続され末端に多孔ノズル１２５を有するディスペンス部１２０と、このディスペンス部１２０を基材シート１０の水平面に対して上下方向（図１におけるＺ方向）に移動可能なＺ方向可動手段１３０と、ディスペンス部１２０を基材シート１０の水平面方向の一方向（図１におけるＸ方向）に移動可能なＸ方向可動手段１４０と、ディスペンス部１２０を基材シート１０の水平面方向の他方向（図１におけるＹ方向）に移動可能なＹ方向可動手段１５０と、を備える。
【００２０】
［ディスペンス液供給手段］
この実施形態におけるディスペンス液供給手段１１０は、ディスペンス液３５を収容可能な中空筒状の容器本体１１１と、バルブ１１７と吐出圧制御装置１１６とからなる吐出圧制御システム１１８とから主に構成されている。
【００２１】
容器本体１１１内には、容器内部のディスペンス液３５を攪拌するための攪拌羽根１１３が略中央部の底部に配置されており、攪拌羽根１１３を回転させるための回転軸がモーター１１２に接続されている。
【００２２】
容器本体１１１とバルブ１１７とは液送可能な中空チューブ１１４を介して接続されており、バルブ１１７とディスペンス部１２０とは同じく液送可能な中空チューブ１１５を介して接続されている。
【００２３】
吐出圧制御システム１１８を構成する一例であるバルブ１１７と吐出圧制御装置１１６は、いずれも公知のものが使用でき特に限定されない。また、吐出圧制御システム１１８は必ずしも圧力制御に限定されず、例えば流量計量式の流量制御であってもよく、容量計量式の容量制御であってもよい。
【００２４】
［多孔ノズル］
中空チューブ１１５の他端が接続されるディスペンス部１２０の先端には、多孔ノズル１２５が配置されている。次にこの多孔ノズル１２５について図４から図８を参照しながら説明する。
【００２５】
この多孔ノズル１２５には、ディスペンス液供給部１１０の末端が接続されて、ディスペンス液３５の流路となる液通過部１２６が内部に形成されている。液通過部１２６の径は好ましくは２〜２５ｍｍであり、より好ましくは４〜８ｍｍである。そして液通過部１２６の末端から連通して拡径する拡径部１２７を備えている。この実施形態では拡径部１２７は水平方向に拡径した後に垂直下方に延びて、結果として下方からみて円柱凹部を形成している。なお、拡径部１２７の形状はこれに限らず、例えば下方からみて逆円錐台状の凹部を形成していてもよい。
【００２６】
図５に示すように、拡径部１２７の末端側には、本発明の特徴である多孔プレート１２１、リング状のシールパッキン１２２、メッシュプレート１２３が順次重ねられ、これらを介して拡径部１２７の末端の吐出面には多孔のノズル部１２８が配置されている。メッシュプレート１２３は異物を事前に取り除くための金属等のメッシュであり、好ましいメッシュは２０メッシュ（目開き０．８５０ｍｍ）から８０メッシュ（目開き０．１７８ｍｍ）である。この範囲内であれば異物を事前に取り除くがディスペンス液３５の抵抗は小さいので多孔ノズル１２５内での液拡散への影響が小さい。なお、多孔プレート１２１とメッシュプレート１２３との間にはシールパッキン１２２の存在によって所定のクリアランスが存在する。クリアランス距離はディスペンス液３５の濡れ性や表面張力などによって適宜設定できるが、好ましくは０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、より好ましくは１．０〜３．０ｍｍである。
【００２７】
ノズル部１２８には複数のノズル１２９が配置されている。図６には配置の一例を示す。この態様では多孔ノズル１２５のノズル部１２８は下方から見た吐出面が全体として円形をなしており、吐出面には多数の吐出孔であるノズル１２９が形成されている。吐出面の径は好ましくは２０〜１００ｍｍであり、より好ましくは３０〜７０ｍｍである。
【００２８】
ノズル１２９は、各々が等間隔で配置されていてもよいし、部分的に密に配置されていてもよい。本実施形態では、多孔ノズル１２５のノズル１２９の配置密度は、培養層３０の外周付近に該当する箇所で部分的に高くなっている。このような態様によれば、培養層３０の外周に枠層２０を形成した場合に、枠層２０と培養層３０との間に隙間なく培地液を拡げることができる。
【００２９】
多孔ノズルの各ノズル１２９の孔径は、０．１〜３．０ｍｍ／個であることが好ましく、０．３〜２．０ｍｍ／個であることがより好ましく、０．５〜２．０ｍｍ／個であることが特に好ましく、０．９ｍｍ〜１．６ｍｍ／個であることが最も好ましい。０．１ｍｍ／個未満では固形分の詰まりや流量不足が発生するため好ましくなく、３．０ｍｍ／個を超えるとディスペンス液の拡散機能が落ち始めることがあるため好ましくない。上記範囲であれば、ディスペンス液の液ダレや詰まりが生じ難い。特に、分散系のディスペンス液の場合には、孔が大きすぎると液ダレや塗布後のムラが生じやすく、孔が小さすぎると分散する栄養成分等の粒径によっては詰まりが生じやすくなる。なお、個々の孔径は、上記範囲内であれば全て同じ大きさでなくてもよい。
【００３０】
また、多孔ノズルの吐出孔Ｋの配置密度は、５〜２０個／ｃｍ２であることが好ましく、５〜１６個／ｃｍ２であることがより好ましく、８〜１６個／ｃｍ２であることが最も好ましい。配置密度が５個／ｃｍ２未満であると、流量不足が発生し、ディスペンス液の拡散機能が落ち始めることがあり、ディスペンス液が十分に拡がらず、均一な厚みの培養層や厚みのある培養層の形成が困難となる場合がある。配置密度が２０個／ｃｍ２を超えると、孔同士の隙間が狭くなるため、分注の際にディスペンス液同士が接触し、良好に分注することができない場合がある。なお、多孔ノズルとしては、例えば、武蔵エンジニアリング社製のマルチノズルＭＮシリーズ等の一般に市販されているものも使用することができる。
【００３１】
上記のようにノズル部１２８より上流側の流路内には、ディスペンス液３５のノズル部１２８への分配を均一化するための円盤状の多孔プレート１２１が、ノズル部１２８と並行に配置されている。この実施形態では、ノズル部１２８の吐出面と多孔プレート１２１とが共に略円形をなして略同面積であるが、ノズル部１２８への流量確保の点からそれより大きい面積であってもよい。
【００３２】
図７には多孔プレート１２１の一例を示す。多孔プレート１２１には複数の孔部１２１ａが形成されている。それぞれの孔部の孔径は、０．１〜５．０ｍｍ／個であることが好ましく、０．１〜３．０ｍｍ／個であることがより好ましく、０．１〜２．０ｍｍ／個であることが更により好ましく、０．５〜２．０ｍｍ／個であることが最も好ましい。０．１ｍｍ／個未満では固形分の詰まりや流量不足が発生するため好ましくなく、５．０ｍｍ／個を超えるとディスペンス液の拡散性能が低下する場合があるので好ましくない。また、孔部１２１ａの配置密度は、５〜２０個／ｃｍ２であることが好ましく、５〜１６個／ｃｍ２であることがより好ましく、８〜１６個／ｃｍ２であることが最も好ましい。配置密度が５個／ｃｍ２未満であると、流量不足が発生し、ディスペンス液の拡散機能が落ち始めることがあり、ディスペンス液が十分に拡がらず、均一な厚みの培養層や厚みのある培養層の形成が困難となる場合がある。配置密度が２０個／ｃｍ２を超えると、孔同士の隙間が狭くなり、プレート上で充分に液が拡散する前にノズルから液が吐出されてしまい、培養層を均一に形成できない場合がある。
【００３３】
多孔プレート１２１の垂直方向から見て、多孔プレート１２１の孔部１２１ａは、ノズル部１２８のノズル１２９が存在しない位置に配置されていることが好ましい。また、
多孔プレート１２１の垂直方向から見て、多孔プレート１２１の孔部１２１ａは、液通過部１２６が存在しない位置に配置されていることが好ましい。具体的には、図７における点線で囲われた領域１２１ｂが液通過部１２６が存在する位置であり、この領域を避けて孔部１２１ａが配置されることが好ましい。
【００３４】
［Ｘ方向／Ｙ方向／Ｚ方向可動手段］
ディスペンス部１２０は、図１のＸＹＺ直交空間において、Ｚステージ上に配置されるとともに、Ｚ方向可動手段１３０によって、Ｚ方向にスライド可動可能となっており、これが本発明における上下ディスペンス部可動手段に相当する。さらに、この実施形態においては、ディスペンス部１２０を含むＺ方向可動手段１３０自体が、Ｘ方向可動手段１４０、Ｙ方向可動手段１５０によってＸ方向、Ｙ方向にもスライド移動可能となっており、結果としてＸＹＺ空間上の任意の点にディスペンス部１２０が移動可能となっている。この移動制御を行うのが可動制御手段１６０である。この実施態様においては、Ｚ方向のみならず、ＸＹ方向への制御もこの可動制御手段１６０で行うことができる。Ｚ方向可動手段１３０、Ｘ方向可動手段１４０、Ｙ方向可動手段１５０、可動制御手段１６０はそれぞれ従来公知のステージ装置などを用いることができ特に限定されない。
【００３５】
［枠部形成手段］
後述する図２の工程Ｓ１に示すように、基材シート１０上には微生物培養シートの培養層３０の範囲を画定するために、ホットメルト樹脂からなる円周状の枠層２０があらかじめ形成される。このため、このディスペンス装置１００においてはディスペンス部１２０とは別に、ホットメルトガン２００が装着されている。このホットメルトガン２００はディスペンス部１２０と同様にＸ方向／Ｙ方向／Ｚ方向に可動となっており、ホットメルト樹脂（図２におけるＨＭ）が外部から供給可能であるとともに、先端に単独の吐出ノズル２１０を有し、図示しないガン制御部によって任意の箇所、形状にホットメルト樹脂を塗布可能であり、これによって円周状の枠層２０を形成できる。なお、本発明においては、枠層２０は培養層３０の範囲を画定するための枠部、すなわち段差部であればよく、枠層２０はホットメルト樹脂には限定されず、例えば紫外線硬化樹脂であってもよい。また、枠部を所定の厚さのシートによって形成して培養層３０の範囲を凹部としてもよい。
【００３６】
＜ディスペンス装置の動作＞
［前準備段階］
微生物培養シートの製造を一例として、このディスペンス装置１００の動作について説明することで、本発明の多孔ノズルの作用についても説明する。まず、アルコール系溶媒に、バインダー、ゲル化剤、栄養成分、発色指示薬、選択剤等を溶解又は分散させて、ディスペンス液３５を調製して容器本体１１１内に投入し、攪拌羽根１１３を回転させて沈降を防ぐ。ここまでが前準備段階である。
【００３７】
ディスペンス液３５の粘度としては、室温、例えば２５℃において１００〜２０００ｃｐ（ｍＰａ・ｓ）の範囲が好ましく、より好ましくは１００〜１２００ｃｐ、特に好ましくは１５０〜３００ｃｐである。１００ｃｐ未満であると、表面張力が不充分で滴下体を形成しにくく、ノズルあたりの塗布量がばらつくので好ましくなく、２０００ｃｐを超えると粘度も高くなってノズルからの吐出性、転写性、レベリング性のいずれも低下するので好ましくない。このような高粘度のディスペンス液３５であっても本発明のディスペンス装置１００を用いることで、厚さムラのない平滑な培養層３０を形成できる点に本発明の特徴の一つがある。なお、粘度装置及び測定条件の一例を挙げれば、Ｅ型粘度計である英弘精機株式会社製のＶｉｓｃｏｔｅｓｔｅｒ５５０を用い、２０℃／５００ｒｐｍ時の測定値である
【００３８】
［枠層形成］
次に、図２の工程Ｓ１に示すように、本発明における基材に相当する基材シート１０をＸＹ面上に配置する。ここでいう基材シート１０の塗布面が本発明における基材面に相当する。このとき図９を併せて参照すると、微生物培養シートは図９（Ａ）の状態である。なお、図２における各工程の上段はＸ方向から見た正面図であり、下段は基材シート１０をＺ方向から見た平面図である。そして、ホットメルトガン２００のＸ方向稼動手段／Ｙ方向稼動手段／Ｚ方向稼動手段（図示せず）の、いずれか又は複数を可動させることで、所望の位置にホットメルトガン２００を配置し、例えばガン制御部からの制御によりホットメルトを吐出しながらノズル２１０を回転移動させることで円周状の枠層２０を形成する。微生物培養シートは図９（Ｂ）の状態である。
【００３９】
なお、図２の工程Ｓ１の下段に示すように、一の枠層２０の形成後に、ホットメルトガン２００のＸ方向稼動手段及び／又はＹ方向稼動手段を可動させ、基材シート１０上におけるＸＹ座標位置を変更することで、複数の枠層２０をあらかじめ形成してもよい。
【００４０】
［ディスペンス工程］
次に、ディスペンス装置１００のＸ方向可動手段１４０、Ｙ方向可動手段１５０のいずれか又は双方を可動させることで、所望の枠層２０のＸＹ座標位置と、多孔ノズル１２５のＸＹ座標位置が重なるように調整する。このときＺ方向のディスペンス部１２０の位置は充分に基材シート１０から離間している（図３（ａ）の状態）。
【００４１】
このとき、基材シート１０上の枠層２０と、多孔ノズル１２５の吐出面とは互いに対向するように配置されており、図９（Ｃ）に示すように基材シート１０上の枠層２０に囲まれた凹部領域を複数の分割領域Ｐに仮想分画し、それぞれの分割領域Ｐに対応して割り当てられているノズル１２９を有する多孔ノズル１２５、言い換えれば分割領域の数と同数のノズル１２９を有する多孔ノズル１２５が配置される。
【００４２】
この状態で、図３（ｂ）に示すようにＺ方向可動手段１３０を制御してディスペンス部１２０を下方に移動して、図８（ａ）に示すようにノズル先端部と基材シート１０面との距離がｈとなる点で停止させる。この離間距離ｈは、ディスペンス液３５の粘度やノズル径などによってあらかじめ設定される。離間距離ｈは０．３ｍｍ〜２．０ｍｍが好ましい。０．３ｍｍ未満では充分な滴下体を形成できないので安定した塗布量が得られず、基材面への転写性やレベリング性が低下する。また、ノズル自体がディスペンス液で汚れるので長時間の稼動が困難になる。２．０ｍｍを超えると滴下体が基材面に届かずに転写が困難となる。
【００４３】
次いで、吐出圧制御システム１１８を動作させ、多孔ノズル１２５から図８（ｂ）に示すように吐出を開始する。このとき、ディスペンス液３５は、液通過部１２６から連通する拡径部１２７を経由して一旦多孔プレート１２１上に広がり、その孔部１２１ａを通過してから下方のメッシュプレートを介してノズル部１２８上に到達する。多孔プレート１２１がなく、ディスペンス液３５が直接ノズル部１２９に到達すると、ノズル部１２８の中心部と周辺部とで液の不均一が生じる。中心部では液供給時の流速の影響を強く受けてしまい、逆に吐出量が減少して塗膜が薄くなる。また、外周部付近では固形分と非固形分とで外周までの到達時間が異なることで固形分濃度が下がってしまいやはり塗膜が薄くなる。これに対して、一旦多孔プレート１２１上に広がらせて、そこから孔部１２１ａを通過させて下方に落とすことで、上記の流速違いや到達時間差の問題を排除することができる。
【００４４】
この点において、多孔プレート１２１の垂直方向から見て、多孔プレート１２１の孔部１２１ａを、ノズル部１２８のノズル１２９が存在しない位置に配置することや、多孔プレート１２１の垂直方向から見て、多孔プレート１２１の孔部１２１ａを、液通過部１２６が存在しない位置に配置することも、ノズル部１２８におけるディスペンス液３５の上方向から下方向への流速を一端水平方向に逃がすことで、流速の影響を緩和できるので有効である。
【００４５】
なお、メッシュプレート１２３は上記のように異物の除去のほか、脱泡の役割も兼ねる、これも均一な吐出に貢献する。また、多孔プレート１２１とメッシュプレート１２３との間にクリアランスを設けることで、脱泡を促進でき更に吐出ムラが減少する。
【００４６】
図８（ｂ）のような吐出の初期段階では、ノズル１２９からの吐出量は最終吐出量より少ない量であり、その表面張力によってノズル先端から自重で垂れ下がった涙形の滴下体３５ｂの状態となる。その後、吐出を続けることで、図８（ｃ）の状態まで滴下体３５ｃが成長する。この辺りでノズル１２９からの吐出量が最終吐出量に近くなる。更に吐出を続けると、図８（ｄ）のように基材シート１０上に滴下体３５ｄが接触して、滴下体は基材シート１０との濡れ性の関係で基材シート１０側へ移行し転写されていく。その後、多孔ノズル１２５を上方に離間させてｈより大きくすることで、図８（ｅ）や図９（Ｄ）のような半球状の滴下体３５ｅを瞬間的に経て、拡散し、図８（ｆ）や図９（Ｅ）のようにレベリングして平滑化する。
【００４７】
吐出圧制御システム１１８の動作開始タンミングとしては、図８（ａ）の離間距離ｈの状態が好ましいが、その若干前の下降段階であってもよい。吐出圧制御システム１１８の動作終了タンミングとしては、図８（ｄ）の状態が好ましい。なお、離間距離ｈでの保持時間も吐出圧など条件やディスペンス液３５の粘度などに応じて適宜設定可能であるが、その一例を挙げれば０．２〜３．０秒である。
【００４８】
このように吐出圧制御システム１１８を制御することで、滴下体の表面張力によって滴下体の体積を所定範囲内に維持できるとともに、基材シート１０へのディスペンス液３５の濡れ性を利用することで、基材シート１０への優れた転写性とその後のレベリング性を発揮できる優れた方式である。
【００４９】
なお、図２の工程Ｓ２の下段に示すように、一の枠層２０へのディスペンス完了後に、Ｘ方向可動手段１４０及び／又はＹ方向可動手段１５０を可動させ、基材シート１０上におけるＸＹ座標位置を変更することで、複数の枠層２０へのディスペンスを連続的に行なうことも可能である。そして工程Ｓ１と工程Ｓ２を組み合わせることで（工程Ｓ３）、基材シート１０上の複数の箇所に培養層３０を形成できる。
【００５０】
［後工程］
その後、図示しない熱風等の乾燥装置によって所定の乾燥工程を経てディスペンス液３５を培養層３０とした後、二軸延伸ポリプロピレンフィルム等のカバーフィルム４０を、上記培養層３０を形成した基材シート１０上に積層し、一辺の端部を接着し、必要に応じて図示しない裁断装置で個別に裁断することで微生物培養シートを製造することができる。
【００５１】
このようにして製造された微生物培養シートは、図１０に示すように、方形の基材シート１０上に培養層３０を備えている。培養層３０の外周には疎水性樹脂からなる円形の枠層２０が形成されており、培養層３０は、枠層２０に囲まれた凹部領域に形成されている。また、枠層２０と培養層３０との間には隙間がなく、両層は接触している。そして、枠層２０と培養層３０とを被覆するように、方形の透明なカバーフィルム４０が設けられている。
【００５２】
この微生物培養シートによれば、培養層３０の外周に円形の枠層２０が形成されているので、被検液を遺漏させることなく、所定の範囲に確実に拡げることができる。また、枠層２０は疎水性樹脂で形成されているので、培養層３０上に被検液を接種した場合でも、枠層２０が被検液によって崩れることがない。更に、枠層２０と培養層３０とは接触しているので、隙間に被検液が貯留することがなく、培養層３０上に被検液を均一に拡げることができる。そして、本発明のディスペンス装置を用いることで、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を形成できるので、コロニーが滲み難く、また、コロニーの形成速度に差が生じ難くなり、コロニー数の計測等の微生物検査を正確に行うことが可能となる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に何ら制限を受けるものではない。
【００５４】
＜ディスペンス液の製造＞
メタノールにポリビニルピロリドン（商品名「ポリビニルピロリドン Ｋ−９０」，日本触媒社製）２０ｇを溶解し、これにグアーガム粉末（商品名「ＮＥＯＶＩＳＣＯ Ｇ」，４００メッシュタイプ，三晶社製）６０ｇを分散した。これに、栄養成分として、トリプトン（商品名「ＢＡＣＴ ＴＲＹＰＴＯＮＥ」，Ｂｅｃｔｏｎ，Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ社製）３．２６ｇ、肉エキス（商品名「Ｌａｂ−Ｌｅｍｃｏ」，Ｏｘｏｉｄ社製）０．８２ｇ、酵母エキス（商品名「ＹＥＡＳＴ ＥＸＴＲＡＣＴ」，Ｂｅｃｔｏｎ，Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ社製）０．０３ｇ、ブドウ糖（商品名「Ｄ−（＋）−ＧＬＵＣＯＳＥ」，和光純薬工業社製）０．１６ｇ、塩化ナトリウム（和光純薬工業社製）０．４１ｇ、及びリン酸水素二ナトリウム（和光純薬工業社製）０．３７ｇを添加し、メタノール量を調整して固形分比率３５％のディスペンス液を調製した。ディスペンス液の粘度は１００〜３００ｃｐであった。
【００５５】
次に図１から図３に示すようなディスペンス装置を用い、図４から図７に示す構成の多孔ノズルを用いてディスペンス液を下記の条件で吐出し、１サンプル当たり８点測定した乾燥膜厚の標準偏差σと、そのσを平均値除した値を塗布量バラツキ率Ｒ（％）として算出するとともに、転写とレベリングの状況を目視で評価した（実施例）。
【００５６】
ノズル孔径：１．２５ｍｍ
ノズル孔配置密度：１０〜１１個／ｃｍ２
塗布量（ｗｅｔ）：５１０ｇ／ｍ２
塗布量（ｄｒｙ）：１８０ｇ／ｍ２
平均塗膜厚さ：２５０〜３００μｍ
多孔プレートの孔部径：１．２ｍｍ
多孔プレートの孔部配置密度：１０個／ｃｍ２
メッシュプレート：４０メッシュ（目開き３８１μｍ）
【００５７】
その結果、実施例においては、σが６．３％、Ｒが３２．７％とバラツキが小さく、外観も抜けがなく、膜厚の薄いところも観察されなかった。
【００５８】
比較例１として、上記の多孔プレート及びメッシュプレートのいずれも使用しなかった以外は実施例と同じ条件で吐出した。その結果、比較例１においては、σが１０．０％、Ｒが５５．４％とバラツキが大きく、中心付近に抜けが認められ、最外周部に一部薄い箇所が観察された。
【００５９】
比較例２として、上記の多孔プレートのみ使用しなかった以外は実施例と同じ条件で吐出した。その結果、比較例２においては、σが７．１％、Ｒが７４．４％とバラツキが大きく、中心付近に抜けが認められ、最外周部に一部薄い箇所が観察された。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 基材シート
２０ 枠層
３０ 培養層
３５ ディスペンス液
４０ カバーフィルム
１００ ディスペンス装置
１１０ ディスペンス液供給手段
１１４、１１５ 中空チューブ
１１６ 吐出圧制御装置
１１７ バルブ
１１８ 吐出圧制御システム
１２０ ディスペンス部
１２１ 多孔プレート
１２１ａ 孔部
１２２ シールパッキン
１２３ メッシュプレート
１２５ 多孔ノズル
１２６ 液通過部
１２７ 拡径部
１２８ ノズル部
１２９ ノズル
１３０ Ｚ方向可動手段
１４０ Ｘ方向可動手段
１５０ Ｙ方向可動手段
１６０ 可動制御手段
Ｐ 分割領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、微生物検査を迅速に且つ正確に行うことができる微生物培養シートなどの製造に好適に用いられるディスペンス装置用の多孔ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
微生物の存在を確認したり、微生物数を測定したりする方法としては、寒天平板混釈法がある。この方法では、培地としてあらかじめ滅菌したシャーレに形成した寒天培地を使用するため、寒天培地を高圧蒸気滅菌するためのオートクレーブや、微生物検査を無菌的に行うことができる検査室が必要となる。また、微生物のサンプリングから試料液の調製、分注、培地との混釈、培養、計数に至る微生物検査の操作には熟練を要する。そこで、高度の熟練を必要とすることなく、簡便に微生物検査を行うことができる乾燥した培養層を備える微生物培養シートの開発が進められてきた。
【０００３】
これまで、報告されているシート状の微生物培養器としては、例えば、支持体の上部表面上に形成された水ベース接着剤組成物層と、該接着剤組成物層に付着されたゲル化剤を含む冷水溶解性粉末と、該冷水溶解性粉末を被覆するカバーシートとからなる培養器装置がある（特許文献１参照）。また、方形の粘着シート上に円形の水溶性高分子化合物層と多孔質マトリックス層とを積層し、上部に方形の透明フィルムを配設した微生物培養器がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３８３３０４号公報
【特許文献２】国際公開第０１／０４４４３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような微生物培養シートにおける乾燥した培養層の形成方法としては、微生物を適切に発育させるために培養層にある程度の厚みが必要となる点を考慮して、スクリーン印刷などの各種の印刷方式やコーティング方式が用いられている。
【０００６】
しかしながら、塗布する培地液が非相溶の分散系であったり、粘度が高い培地液を塗布する場合などでは、印刷方式やコーティング方式が適さない場合があり、塗布領域の平滑性が低下する場合がある。微生物培養シートにおける培養層の厚さや平滑性は検査結果に大きな影響を与えるので、測定精度の低下に繋がる。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、例えば、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を備え、正確な微生物検査を行うことが可能な微生物培養シートを、精度良く、且つ、連続的に製造することができる製造装置に好適に用いられるディスペンスノズルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、基材シート上の所定の領域に対して、微生物の発育に必要な成分を含む培地液を多孔ノズルを用いてディスペンス（分注）し、ディスペンスの際に、ノズルと基材とのクリアランスと、培地液の表面張力と、を利用した間接転写方式を用いることで、培地液が非相溶の分散系であったり高粘度であっても、培養層の厚さや平滑性を均一にでき、かつ、塗布領域への同時ディスペンスが可能となることを見出した。
【０００９】
そして、更に多孔ノズルのノズル部の吐出面の上流側に、所定の構造の多孔プレートを配置することで、多孔ノズルのそれぞれの吐出の均一化を図ることができることを見出し本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１０】
（１） ディスペンス液供給部が接続される液通過部と、
該液通過部から拡径する拡径部と、
該拡径部の末端の吐出面に配置される多孔のノズル部と、を備える多孔ノズルであって、
前記ノズル部より上流側の流路内に、前記ディスペンス液の前記ノズル部への分配を均一化するための多孔プレートを備える多孔ノズル。
【００１１】
（２） 前記ノズル部と前記多孔プレートとが略並行に配置され、
前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートと前記吐出面とが略重なる位置に配置される（１）記載の多孔ノズル。
【００１２】
（３） 前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートの孔部が、前記ノズル部のノズルが存在しない位置に配置されている（１）又は（２）記載の多孔ノズル。
【００１３】
（４） 前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートの孔部が、前記液通過部が存在しない位置に配置されている（１）から（３）いずれか記載の多孔ノズル。
【００１４】
（５） 前記ノズル部と前記多孔プレートとの間にメッシュプレートが配置され、
前記多孔プレートと前記メッシュプレートとの間には所定のクリアランス空間が存在する（１）から（４）いずれか記載の多孔ノズル。
【００１５】
（６） 前記ノズル部の各ノズルの孔径が０．１〜３．０ｍｍ／個、ノズルの配置密度が５〜２０個／ｃｍ２であり、
前記多孔プレートの各孔部の孔径が０．１〜５．０ｍｍ／個、孔部の配置密度が５〜２０個／ｃｍ２である（１）から（５）いずれか記載の多孔ノズル。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の多孔ノズルは、例えば、微生物培養シ−トにおける培養層を形成するためのディスペンス装置に好適に用いることができ、分散系や高粘度などの種々の組成系のディスペンス液に対応でき、それぞれのノズルからの吐出を均一にできる。その結果、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を形成できるので、コロニーが滲み難く、また、コロニーの形成速度に差が生じ難くなり、コロニー数の計測等の微生物検査を正確に行うことが可能な微生物培養シートを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の多孔ノズルを微生物培養シートを製造するディスペンス装置に適用した一例を示す全体概略構成図である。
【図２】図１におけるディスペンス部の全体動作を示す概略図である。
【図３】図１における上下ディスペンス部可動手段の動作を示す概略図である。
【図４】多孔ノズルの側面図（ａ）及びその断面図（ｂ）である。
【図５】図４（ｂ）の分解図である。
【図６】ノズル部を下方から見た底面図である。
【図７】多孔プレートの平面図である。
【図８】図１における上下ディスペンス部可動手段の動作の詳細を示す概略図である。
【図９】微生物培養シートの製造方法を順次示す平面図である。
【図１０】微生物培養シートの部分透視平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の具体的な実施形態について、微生物培養シートの製造例を一例として挙げて詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
【００１９】
＜ディスペンス装置の構成＞
［ディスペンス装置の全体構成］
図１に示すように、このディスペンス装置１００は、基材シート１０上の所定の領域に、培養層３０を形成するための培地液となるディスペンス液３５を注入するための装置である。このディスペンス装置１００は、ディスペンス液３５を供給するディスペンス液供給手段１１０と、このディスペンス液供給手段１１０に接続され末端に多孔ノズル１２５を有するディスペンス部１２０と、このディスペンス部１２０を基材シート１０の水平面に対して上下方向（図１におけるＺ方向）に移動可能なＺ方向可動手段１３０と、ディスペンス部１２０を基材シート１０の水平面方向の一方向（図１におけるＸ方向）に移動可能なＸ方向可動手段１４０と、ディスペンス部１２０を基材シート１０の水平面方向の他方向（図１におけるＹ方向）に移動可能なＹ方向可動手段１５０と、を備える。
【００２０】
［ディスペンス液供給手段］
この実施形態におけるディスペンス液供給手段１１０は、ディスペンス液３５を収容可能な中空筒状の容器本体１１１と、バルブ１１７と吐出圧制御装置１１６とからなる吐出圧制御システム１１８とから主に構成されている。
【００２１】
容器本体１１１内には、容器内部のディスペンス液３５を攪拌するための攪拌羽根１１３が略中央部の底部に配置されており、攪拌羽根１１３を回転させるための回転軸がモーター１１２に接続されている。
【００２２】
容器本体１１１とバルブ１１７とは液送可能な中空チューブ１１４を介して接続されており、バルブ１１７とディスペンス部１２０とは同じく液送可能な中空チューブ１１５を介して接続されている。
【００２３】
吐出圧制御システム１１８を構成する一例であるバルブ１１７と吐出圧制御装置１１６は、いずれも公知のものが使用でき特に限定されない。また、吐出圧制御システム１１８は必ずしも圧力制御に限定されず、例えば流量計量式の流量制御であってもよく、容量計量式の容量制御であってもよい。
【００２４】
［多孔ノズル］
中空チューブ１１５の他端が接続されるディスペンス部１２０の先端には、多孔ノズル１２５が配置されている。次にこの多孔ノズル１２５について図４から図８を参照しながら説明する。
【００２５】
この多孔ノズル１２５には、ディスペンス液供給部１１０の末端が接続されて、ディスペンス液３５の流路となる液通過部１２６が内部に形成されている。液通過部１２６の径は好ましくは２〜２５ｍｍであり、より好ましくは４〜８ｍｍである。そして液通過部１２６の末端から連通して拡径する拡径部１２７を備えている。この実施形態では拡径部１２７は水平方向に拡径した後に垂直下方に延びて、結果として下方からみて円柱凹部を形成している。なお、拡径部１２７の形状はこれに限らず、例えば下方からみて逆円錐台状の凹部を形成していてもよい。
【００２６】
図５に示すように、拡径部１２７の末端側には、本発明の特徴である多孔プレート１２１、リング状のシールパッキン１２２、メッシュプレート１２３が順次重ねられ、これらを介して拡径部１２７の末端の吐出面には多孔のノズル部１２８が配置されている。メッシュプレート１２３は異物を事前に取り除くための金属等のメッシュであり、好ましいメッシュは２０メッシュ（目開き０．８５０ｍｍ）から８０メッシュ（目開き０．１７８ｍｍ）である。この範囲内であれば異物を事前に取り除くがディスペンス液３５の抵抗は小さいので多孔ノズル１２５内での液拡散への影響が小さい。なお、多孔プレート１２１とメッシュプレート１２３との間にはシールパッキン１２２の存在によって所定のクリアランスが存在する。クリアランス距離はディスペンス液３５の濡れ性や表面張力などによって適宜設定できるが、好ましくは０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、より好ましくは１．０〜３．０ｍｍである。
【００２７】
ノズル部１２８には複数のノズル１２９が配置されている。図６には配置の一例を示す。この態様では多孔ノズル１２５のノズル部１２８は下方から見た吐出面が全体として円形をなしており、吐出面には多数の吐出孔であるノズル１２９が形成されている。吐出面の径は好ましくは２０〜１００ｍｍであり、より好ましくは３０〜７０ｍｍである。
【００２８】
ノズル１２９は、各々が等間隔で配置されていてもよいし、部分的に密に配置されていてもよい。本実施形態では、多孔ノズル１２５のノズル１２９の配置密度は、培養層３０の外周付近に該当する箇所で部分的に高くなっている。このような態様によれば、培養層３０の外周に枠層２０を形成した場合に、枠層２０と培養層３０との間に隙間なく培地液を拡げることができる。
【００２９】
多孔ノズルの各ノズル１２９の孔径は、０．１〜３．０ｍｍ／個であることが好ましく、０．３〜２．０ｍｍ／個であることがより好ましく、０．５〜２．０ｍｍ／個であることが特に好ましく、０．９ｍｍ〜１．６ｍｍ／個であることが最も好ましい。０．１ｍｍ／個未満では固形分の詰まりや流量不足が発生するため好ましくなく、３．０ｍｍ／個を超えるとディスペンス液の拡散機能が落ち始めることがあるため好ましくない。上記範囲であれば、ディスペンス液の液ダレや詰まりが生じ難い。特に、分散系のディスペンス液の場合には、孔が大きすぎると液ダレや塗布後のムラが生じやすく、孔が小さすぎると分散する栄養成分等の粒径によっては詰まりが生じやすくなる。なお、個々の孔径は、上記範囲内であれば全て同じ大きさでなくてもよい。
【００３０】
また、多孔ノズルの吐出孔Ｋの配置密度は、５〜２０個／ｃｍ２であることが好ましく、５〜１６個／ｃｍ２であることがより好ましく、８〜１６個／ｃｍ２であることが最も好ましい。配置密度が５個／ｃｍ２未満であると、流量不足が発生し、ディスペンス液の拡散機能が落ち始めることがあり、ディスペンス液が十分に拡がらず、均一な厚みの培養層や厚みのある培養層の形成が困難となる場合がある。配置密度が２０個／ｃｍ２を超えると、孔同士の隙間が狭くなるため、分注の際にディスペンス液同士が接触し、良好に分注することができない場合がある。なお、多孔ノズルとしては、例えば、武蔵エンジニアリング社製のマルチノズルＭＮシリーズ等の一般に市販されているものも使用することができる。
【００３１】
上記のようにノズル部１２８より上流側の流路内には、ディスペンス液３５のノズル部１２８への分配を均一化するための円盤状の多孔プレート１２１が、ノズル部１２８と並行に配置されている。この実施形態では、ノズル部１２８の吐出面と多孔プレート１２１とが共に略円形をなして略同面積であるが、ノズル部１２８への流量確保の点からそれより大きい面積であってもよい。
【００３２】
図７には多孔プレート１２１の一例を示す。多孔プレート１２１には複数の孔部１２１ａが形成されている。それぞれの孔部の孔径は、０．１〜５．０ｍｍ／個であることが好ましく、０．１〜３．０ｍｍ／個であることがより好ましく、０．１〜２．０ｍｍ／個であることが更により好ましく、０．５〜２．０ｍｍ／個であることが最も好ましい。０．１ｍｍ／個未満では固形分の詰まりや流量不足が発生するため好ましくなく、５．０ｍｍ／個を超えるとディスペンス液の拡散性能が低下する場合があるので好ましくない。また、孔部１２１ａの配置密度は、５〜２０個／ｃｍ２であることが好ましく、５〜１６個／ｃｍ２であることがより好ましく、８〜１６個／ｃｍ２であることが最も好ましい。配置密度が５個／ｃｍ２未満であると、流量不足が発生し、ディスペンス液の拡散機能が落ち始めることがあり、ディスペンス液が十分に拡がらず、均一な厚みの培養層や厚みのある培養層の形成が困難となる場合がある。配置密度が２０個／ｃｍ２を超えると、孔同士の隙間が狭くなり、プレート上で充分に液が拡散する前にノズルから液が吐出されてしまい、培養層を均一に形成できない場合がある。
【００３３】
多孔プレート１２１の垂直方向から見て、多孔プレート１２１の孔部１２１ａは、ノズル部１２８のノズル１２９が存在しない位置に配置されていることが好ましい。また、
多孔プレート１２１の垂直方向から見て、多孔プレート１２１の孔部１２１ａは、液通過部１２６が存在しない位置に配置されていることが好ましい。具体的には、図７における点線で囲われた領域１２１ｂが液通過部１２６が存在する位置であり、この領域を避けて孔部１２１ａが配置されることが好ましい。
【００３４】
［Ｘ方向／Ｙ方向／Ｚ方向可動手段］
ディスペンス部１２０は、図１のＸＹＺ直交空間において、Ｚステージ上に配置されるとともに、Ｚ方向可動手段１３０によって、Ｚ方向にスライド可動可能となっており、これが本発明における上下ディスペンス部可動手段に相当する。さらに、この実施形態においては、ディスペンス部１２０を含むＺ方向可動手段１３０自体が、Ｘ方向可動手段１４０、Ｙ方向可動手段１５０によってＸ方向、Ｙ方向にもスライド移動可能となっており、結果としてＸＹＺ空間上の任意の点にディスペンス部１２０が移動可能となっている。この移動制御を行うのが可動制御手段１６０である。この実施態様においては、Ｚ方向のみならず、ＸＹ方向への制御もこの可動制御手段１６０で行うことができる。Ｚ方向可動手段１３０、Ｘ方向可動手段１４０、Ｙ方向可動手段１５０、可動制御手段１６０はそれぞれ従来公知のステージ装置などを用いることができ特に限定されない。
【００３５】
［枠部形成手段］
後述する図２の工程Ｓ１に示すように、基材シート１０上には微生物培養シートの培養層３０の範囲を画定するために、ホットメルト樹脂からなる円周状の枠層２０があらかじめ形成される。このため、このディスペンス装置１００においてはディスペンス部１２０とは別に、ホットメルトガン２００が装着されている。このホットメルトガン２００はディスペンス部１２０と同様にＸ方向／Ｙ方向／Ｚ方向に可動となっており、ホットメルト樹脂（図２におけるＨＭ）が外部から供給可能であるとともに、先端に単独の吐出ノズル２１０を有し、図示しないガン制御部によって任意の箇所、形状にホットメルト樹脂を塗布可能であり、これによって円周状の枠層２０を形成できる。なお、本発明においては、枠層２０は培養層３０の範囲を画定するための枠部、すなわち段差部であればよく、枠層２０はホットメルト樹脂には限定されず、例えば紫外線硬化樹脂であってもよい。また、枠部を所定の厚さのシートによって形成して培養層３０の範囲を凹部としてもよい。
【００３６】
＜ディスペンス装置の動作＞
［前準備段階］
微生物培養シートの製造を一例として、このディスペンス装置１００の動作について説明することで、本発明の多孔ノズルの作用についても説明する。まず、アルコール系溶媒に、バインダー、ゲル化剤、栄養成分、発色指示薬、選択剤等を溶解又は分散させて、ディスペンス液３５を調製して容器本体１１１内に投入し、攪拌羽根１１３を回転させて沈降を防ぐ。ここまでが前準備段階である。
【００３７】
ディスペンス液３５の粘度としては、室温、例えば２５℃において１００〜２０００ｃｐ（ｍＰａ・ｓ）の範囲が好ましく、より好ましくは１００〜１２００ｃｐ、特に好ましくは１５０〜３００ｃｐである。１００ｃｐ未満であると、表面張力が不充分で滴下体を形成しにくく、ノズルあたりの塗布量がばらつくので好ましくなく、２０００ｃｐを超えると粘度も高くなってノズルからの吐出性、転写性、レベリング性のいずれも低下するので好ましくない。このような高粘度のディスペンス液３５であっても本発明のディスペンス装置１００を用いることで、厚さムラのない平滑な培養層３０を形成できる点に本発明の特徴の一つがある。なお、粘度装置及び測定条件の一例を挙げれば、Ｅ型粘度計である英弘精機株式会社製のＶｉｓｃｏｔｅｓｔｅｒ５５０を用い、２０℃／５００ｒｐｍ時の測定値である
【００３８】
［枠層形成］
次に、図２の工程Ｓ１に示すように、本発明における基材に相当する基材シート１０をＸＹ面上に配置する。ここでいう基材シート１０の塗布面が本発明における基材面に相当する。このとき図９を併せて参照すると、微生物培養シートは図９（Ａ）の状態である。なお、図２における各工程の上段はＸ方向から見た正面図であり、下段は基材シート１０をＺ方向から見た平面図である。そして、ホットメルトガン２００のＸ方向稼動手段／Ｙ方向稼動手段／Ｚ方向稼動手段（図示せず）の、いずれか又は複数を可動させることで、所望の位置にホットメルトガン２００を配置し、例えばガン制御部からの制御によりホットメルトを吐出しながらノズル２１０を回転移動させることで円周状の枠層２０を形成する。微生物培養シートは図９（Ｂ）の状態である。
【００３９】
なお、図２の工程Ｓ１の下段に示すように、一の枠層２０の形成後に、ホットメルトガン２００のＸ方向稼動手段及び／又はＹ方向稼動手段を可動させ、基材シート１０上におけるＸＹ座標位置を変更することで、複数の枠層２０をあらかじめ形成してもよい。
【００４０】
［ディスペンス工程］
次に、ディスペンス装置１００のＸ方向可動手段１４０、Ｙ方向可動手段１５０のいずれか又は双方を可動させることで、所望の枠層２０のＸＹ座標位置と、多孔ノズル１２５のＸＹ座標位置が重なるように調整する。このときＺ方向のディスペンス部１２０の位置は充分に基材シート１０から離間している（図３（ａ）の状態）。
【００４１】
このとき、基材シート１０上の枠層２０と、多孔ノズル１２５の吐出面とは互いに対向するように配置されており、図９（Ｃ）に示すように基材シート１０上の枠層２０に囲まれた凹部領域を複数の分割領域Ｐに仮想分画し、それぞれの分割領域Ｐに対応して割り当てられているノズル１２９を有する多孔ノズル１２５、言い換えれば分割領域の数と同数のノズル１２９を有する多孔ノズル１２５が配置される。
【００４２】
この状態で、図３（ｂ）に示すようにＺ方向可動手段１３０を制御してディスペンス部１２０を下方に移動して、図８（ａ）に示すようにノズル先端部と基材シート１０面との距離がｈとなる点で停止させる。この離間距離ｈは、ディスペンス液３５の粘度やノズル径などによってあらかじめ設定される。離間距離ｈは０．３ｍｍ〜２．０ｍｍが好ましい。０．３ｍｍ未満では充分な滴下体を形成できないので安定した塗布量が得られず、基材面への転写性やレベリング性が低下する。また、ノズル自体がディスペンス液で汚れるので長時間の稼動が困難になる。２．０ｍｍを超えると滴下体が基材面に届かずに転写が困難となる。
【００４３】
次いで、吐出圧制御システム１１８を動作させ、多孔ノズル１２５から図８（ｂ）に示すように吐出を開始する。このとき、ディスペンス液３５は、液通過部１２６から連通する拡径部１２７を経由して一旦多孔プレート１２１上に広がり、その孔部１２１ａを通過してから下方のメッシュプレートを介してノズル部１２８上に到達する。多孔プレート１２１がなく、ディスペンス液３５が直接ノズル部１２９に到達すると、ノズル部１２８の中心部と周辺部とで液の不均一が生じる。中心部では液供給時の流速の影響を強く受けてしまい、逆に吐出量が減少して塗膜が薄くなる。また、外周部付近では固形分と非固形分とで外周までの到達時間が異なることで固形分濃度が下がってしまいやはり塗膜が薄くなる。これに対して、一旦多孔プレート１２１上に広がらせて、そこから孔部１２１ａを通過させて下方に落とすことで、上記の流速違いや到達時間差の問題を排除することができる。
【００４４】
この点において、多孔プレート１２１の垂直方向から見て、多孔プレート１２１の孔部１２１ａを、ノズル部１２８のノズル１２９が存在しない位置に配置することや、多孔プレート１２１の垂直方向から見て、多孔プレート１２１の孔部１２１ａを、液通過部１２６が存在しない位置に配置することも、ノズル部１２８におけるディスペンス液３５の上方向から下方向への流速を一端水平方向に逃がすことで、流速の影響を緩和できるので有効である。
【００４５】
なお、メッシュプレート１２３は上記のように異物の除去のほか、脱泡の役割も兼ねる、これも均一な吐出に貢献する。また、多孔プレート１２１とメッシュプレート１２３との間にクリアランスを設けることで、脱泡を促進でき更に吐出ムラが減少する。
【００４６】
図８（ｂ）のような吐出の初期段階では、ノズル１２９からの吐出量は最終吐出量より少ない量であり、その表面張力によってノズル先端から自重で垂れ下がった涙形の滴下体３５ｂの状態となる。その後、吐出を続けることで、図８（ｃ）の状態まで滴下体３５ｃが成長する。この辺りでノズル１２９からの吐出量が最終吐出量に近くなる。更に吐出を続けると、図８（ｄ）のように基材シート１０上に滴下体３５ｄが接触して、滴下体は基材シート１０との濡れ性の関係で基材シート１０側へ移行し転写されていく。その後、多孔ノズル１２５を上方に離間させてｈより大きくすることで、図８（ｅ）や図９（Ｄ）のような半球状の滴下体３５ｅを瞬間的に経て、拡散し、図８（ｆ）や図９（Ｅ）のようにレベリングして平滑化する。
【００４７】
吐出圧制御システム１１８の動作開始タンミングとしては、図８（ａ）の離間距離ｈの状態が好ましいが、その若干前の下降段階であってもよい。吐出圧制御システム１１８の動作終了タンミングとしては、図８（ｄ）の状態が好ましい。なお、離間距離ｈでの保持時間も吐出圧など条件やディスペンス液３５の粘度などに応じて適宜設定可能であるが、その一例を挙げれば０．２〜３．０秒である。
【００４８】
このように吐出圧制御システム１１８を制御することで、滴下体の表面張力によって滴下体の体積を所定範囲内に維持できるとともに、基材シート１０へのディスペンス液３５の濡れ性を利用することで、基材シート１０への優れた転写性とその後のレベリング性を発揮できる優れた方式である。
【００４９】
なお、図２の工程Ｓ２の下段に示すように、一の枠層２０へのディスペンス完了後に、Ｘ方向可動手段１４０及び／又はＹ方向可動手段１５０を可動させ、基材シート１０上におけるＸＹ座標位置を変更することで、複数の枠層２０へのディスペンスを連続的に行なうことも可能である。そして工程Ｓ１と工程Ｓ２を組み合わせることで（工程Ｓ３）、基材シート１０上の複数の箇所に培養層３０を形成できる。
【００５０】
［後工程］
その後、図示しない熱風等の乾燥装置によって所定の乾燥工程を経てディスペンス液３５を培養層３０とした後、二軸延伸ポリプロピレンフィルム等のカバーフィルム４０を、上記培養層３０を形成した基材シート１０上に積層し、一辺の端部を接着し、必要に応じて図示しない裁断装置で個別に裁断することで微生物培養シートを製造することができる。
【００５１】
このようにして製造された微生物培養シートは、図１０に示すように、方形の基材シート１０上に培養層３０を備えている。培養層３０の外周には疎水性樹脂からなる円形の枠層２０が形成されており、培養層３０は、枠層２０に囲まれた凹部領域に形成されている。また、枠層２０と培養層３０との間には隙間がなく、両層は接触している。そして、枠層２０と培養層３０とを被覆するように、方形の透明なカバーフィルム４０が設けられている。
【００５２】
この微生物培養シートによれば、培養層３０の外周に円形の枠層２０が形成されているので、被検液を遺漏させることなく、所定の範囲に確実に拡げることができる。また、枠層２０は疎水性樹脂で形成されているので、培養層３０上に被検液を接種した場合でも、枠層２０が被検液によって崩れることがない。更に、枠層２０と培養層３０とは接触しているので、隙間に被検液が貯留することがなく、培養層３０上に被検液を均一に拡げることができる。そして、本発明のディスペンス装置を用いることで、微生物の発育に必要十分で、且つ、均一な厚みの培養層を形成できるので、コロニーが滲み難く、また、コロニーの形成速度に差が生じ難くなり、コロニー数の計測等の微生物検査を正確に行うことが可能となる。
【実施例】
【００５３】
以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に何ら制限を受けるものではない。
【００５４】
＜ディスペンス液の製造＞
メタノールにポリビニルピロリドン（商品名「ポリビニルピロリドン Ｋ−９０」，日本触媒社製）２０ｇを溶解し、これにグアーガム粉末（商品名「ＮＥＯＶＩＳＣＯ Ｇ」，４００メッシュタイプ，三晶社製）６０ｇを分散した。これに、栄養成分として、トリプトン（商品名「ＢＡＣＴ ＴＲＹＰＴＯＮＥ」，Ｂｅｃｔｏｎ，Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ社製）３．２６ｇ、肉エキス（商品名「Ｌａｂ−Ｌｅｍｃｏ」，Ｏｘｏｉｄ社製）０．８２ｇ、酵母エキス（商品名「ＹＥＡＳＴ ＥＸＴＲＡＣＴ」，Ｂｅｃｔｏｎ，Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ社製）０．０３ｇ、ブドウ糖（商品名「Ｄ−（＋）−ＧＬＵＣＯＳＥ」，和光純薬工業社製）０．１６ｇ、塩化ナトリウム（和光純薬工業社製）０．４１ｇ、及びリン酸水素二ナトリウム（和光純薬工業社製）０．３７ｇを添加し、メタノール量を調整して固形分比率３５％のディスペンス液を調製した。ディスペンス液の粘度は１００〜３００ｃｐであった。
【００５５】
次に図１から図３に示すようなディスペンス装置を用い、図４から図７に示す構成の多孔ノズルを用いてディスペンス液を下記の条件で吐出し、１サンプル当たり８点測定した乾燥膜厚の標準偏差σと、そのσを平均値除した値を塗布量バラツキ率Ｒ（％）として算出するとともに、転写とレベリングの状況を目視で評価した（実施例）。
【００５６】
ノズル孔径：１．２５ｍｍ
ノズル孔配置密度：１０〜１１個／ｃｍ２
塗布量（ｗｅｔ）：５１０ｇ／ｍ２
塗布量（ｄｒｙ）：１８０ｇ／ｍ２
平均塗膜厚さ：２５０〜３００μｍ
多孔プレートの孔部径：１．２ｍｍ
多孔プレートの孔部配置密度：１０個／ｃｍ２
メッシュプレート：４０メッシュ（目開き３８１μｍ）
【００５７】
その結果、実施例においては、σが６．３％、Ｒが３２．７％とバラツキが小さく、外観も抜けがなく、膜厚の薄いところも観察されなかった。
【００５８】
比較例１として、上記の多孔プレート及びメッシュプレートのいずれも使用しなかった以外は実施例と同じ条件で吐出した。その結果、比較例１においては、σが１０．０％、Ｒが５５．４％とバラツキが大きく、中心付近に抜けが認められ、最外周部に一部薄い箇所が観察された。
【００５９】
比較例２として、上記の多孔プレートのみ使用しなかった以外は実施例と同じ条件で吐出した。その結果、比較例２においては、σが７．１％、Ｒが７４．４％とバラツキが大きく、中心付近に抜けが認められ、最外周部に一部薄い箇所が観察された。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 基材シート
２０ 枠層
３０ 培養層
３５ ディスペンス液
４０ カバーフィルム
１００ ディスペンス装置
１１０ ディスペンス液供給手段
１１４、１１５ 中空チューブ
１１６ 吐出圧制御装置
１１７ バルブ
１１８ 吐出圧制御システム
１２０ ディスペンス部
１２１ 多孔プレート
１２１ａ 孔部
１２２ シールパッキン
１２３ メッシュプレート
１２５ 多孔ノズル
１２６ 液通過部
１２７ 拡径部
１２８ ノズル部
１２９ ノズル
１３０ Ｚ方向可動手段
１４０ Ｘ方向可動手段
１５０ Ｙ方向可動手段
１６０ 可動制御手段
Ｐ 分割領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスペンス液供給部が接続される液通過部と、
該液通過部から拡径する拡径部と、
該拡径部の末端の吐出面に配置される多孔のノズル部と、を備える多孔ノズルであって、
前記ノズル部より上流側の流路内に、前記ディスペンス液の前記ノズル部への分配を均一化するための多孔プレートを備える多孔ノズル。
【請求項２】
前記ノズル部と前記多孔プレートとが略並行に配置され、
前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートと前記吐出面とが略重なる位置に配置される請求項１記載の多孔ノズル。
【請求項３】
前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートの孔部が、前記ノズル部のノズルが存在しない位置に配置されている請求項１又は２記載の多孔ノズル。
【請求項４】
前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートの孔部が、前記液通過部が存在しない位置に配置されている請求項１から３いずれか記載の多孔ノズル。
【請求項５】
前記ノズル部と前記多孔プレートとの間にメッシュプレートが配置され、
前記多孔プレートと前記メッシュプレートとの間には所定のクリアランス空間が存在する請求項１から４いずれか記載の多孔ノズル。
【請求項６】
前記ノズル部の各ノズルの孔径が０．１〜３．０ｍｍ／個、ノズルの配置密度が５〜２０個／ｃｍ２であり、
前記多孔プレートの各孔部の孔径が０．１〜５．０ｍｍ／個、孔部の配置密度が５〜２０個／ｃｍ２である請求項１から５いずれか記載の多孔ノズル。
【請求項１】
ディスペンス液供給部が接続される液通過部と、
該液通過部から拡径する拡径部と、
該拡径部の末端の吐出面に配置される多孔のノズル部と、を備える多孔ノズルであって、
前記ノズル部より上流側の流路内に、前記ディスペンス液の前記ノズル部への分配を均一化するための多孔プレートを備える多孔ノズル。
【請求項２】
前記ノズル部と前記多孔プレートとが略並行に配置され、
前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートと前記吐出面とが略重なる位置に配置される請求項１記載の多孔ノズル。
【請求項３】
前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートの孔部が、前記ノズル部のノズルが存在しない位置に配置されている請求項１又は２記載の多孔ノズル。
【請求項４】
前記多孔プレートの垂直方向から見て、前記多孔プレートの孔部が、前記液通過部が存在しない位置に配置されている請求項１から３いずれか記載の多孔ノズル。
【請求項５】
前記ノズル部と前記多孔プレートとの間にメッシュプレートが配置され、
前記多孔プレートと前記メッシュプレートとの間には所定のクリアランス空間が存在する請求項１から４いずれか記載の多孔ノズル。
【請求項６】
前記ノズル部の各ノズルの孔径が０．１〜３．０ｍｍ／個、ノズルの配置密度が５〜２０個／ｃｍ２であり、
前記多孔プレートの各孔部の孔径が０．１〜５．０ｍｍ／個、孔部の配置密度が５〜２０個／ｃｍ２である請求項１から５いずれか記載の多孔ノズル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−５１９３１（Ｐ２０１３−５１９３１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３１６４（Ｐ２０１１−１９３１６４）
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月５日（２０１１．９．５）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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