電気培養装置
【課題】小型化に適したものにする。
【解決手段】内部を培養槽２とし且つ培養槽２に作用極３及び参照電極４を収容する内側容器５と、内側容器５の一部又は全部を収容すると共に、内側容器５との間を対極槽６とし且つ対極槽６に対極７を収容する外側容器８と、培養槽２の培養液９と対極槽６の電解液１０とを仕切るイオン交換膜１１を備え、培養槽２は対極槽６の上に配置されており、作用極３と対極７は水平な板状の電極であって上下に並べられて配置されると共に、参照電極４は作用極３に設けられた電極孔３ｂを上から貫通して作用極３と対極７との間に検出部を配置させる。
【解決手段】内部を培養槽２とし且つ培養槽２に作用極３及び参照電極４を収容する内側容器５と、内側容器５の一部又は全部を収容すると共に、内側容器５との間を対極槽６とし且つ対極槽６に対極７を収容する外側容器８と、培養槽２の培養液９と対極槽６の電解液１０とを仕切るイオン交換膜１１を備え、培養槽２は対極槽６の上に配置されており、作用極３と対極７は水平な板状の電極であって上下に並べられて配置されると共に、参照電極４は作用極３に設けられた電極孔３ｂを上から貫通して作用極３と対極７との間に検出部を配置させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３電極方式の電気培養装置に関する。さらに詳しくは、本発明は小型化するのに適した電気培養装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気培養装置として、特許文献１に開示されたものがある。この電気培養装置を図１４及び図１５に示す。電気培養装置は、外側容器１０１内に入れ子容器１０２を収容し、入れ子容器１０２内と外側容器１０１内とのいずれか一方（図では外側容器１０１内）を培養槽１０３とし、他方（図では入れ子容器１０２内）を対極槽１０４として各槽１０３，１０４を水平方向に隣り合わせに形成している。各容器１０１，１０２として矩形面に囲まれた直方体形状の専用容器が使用され、作用極１０５及び対極１０６として垂直に配置された板状の電極が使用されている。また、参照電極１０７は作用極１０５と対極１０６との間に配置され、培養槽１０３内に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２５４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の電気培養装置では、作用極１０５と対極１０６を垂直な板状の電極とすると共に、作用極１０５、参照電極１０７、対極１０６を水平方向に並べて配置しているので、外側容器１０１及び入れ子容器１０２をあまり小さくすることができず、装置を小型化し難い構造である。
【０００５】
本発明は、小型化に適した構造の電気培養装置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】
【０００６】
かかる目的を達成するために請求項１記載の電気培養装置は、内部を培養槽とし且つ培養槽に作用極及び参照電極を収容する内側容器と、内側容器の一部又は全部を収容すると共に、内側容器との間を対極槽とし且つ対極槽に対極を収容する外側容器と、培養槽の培養液と対極槽の電解液とを仕切るイオン交換膜を備え、培養槽は対極槽の上に配置されており、作用極と対極は水平な板状の電極であって上下に並べられて配置されると共に、参照電極は作用極に設けられた孔を上から貫通して作用極と対極との間に計測部を配置するようにしている。
【０００７】
また、請求項２記載の電気培養装置は、外側容器が市販のバイアル瓶の瓶本体であり、内側容器の上端開口にフランジを設け、瓶本体の口にフランジと内蓋を載せて外蓋で挟み、内蓋には作用極のリード線と参照電極を差し込む孔を設けるようにしている。
【０００８】
さらに、請求項３記載の電気培養装置は、内側容器内を密閉蓋によって密閉すると共に、作用極と参照電極を密閉蓋によって支持し、培養槽をユニット化するようにしている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の電気培養装置によれば、培養槽と対極槽とを上下に配置し、且つ作用極と対極とを水平な板状の電極として上下に並べ、作用極を貫通させることで当該作用極と対極との間に参照電極の計測部を配置するようにしているので、培養槽と対極槽の容量を小さくすることが可能となり、装置全体を小型化することができる。また、作用極の近くに参照電極の計測部が配置されるので、電位制御を良好に行うことできる。
【００１０】
また、請求項２記載の電気培養装置によれば、外側容器を安価に入手することが可能となり、装置の製造コストを安くすることができる。また、外側容器の入手が容易であり、例えば外側容器を破損した場合等に再入手が容易で便利である。さらに、瓶本体（外側容器）に外蓋を締め付けることで培養槽及び対極槽を密封することができ、組み付けが容易である。
【００１１】
また、請求項３記載の電気培養装置によれば、予め培養槽をユニット化しておくことで、外側容器に培養槽ユニットを挿入することで装置を組み付けることができ、装置の組み付けが容易になる。また、培養中に対極槽の交換や培養槽の移動を容易に行うことができ便利である。また、培養槽を密閉することで培養液の乾燥を防止することができるので、培養液が少量で足り、装置をより一層小型化し易くなる。また、培養槽が密閉されているので、大気中での使用でも嫌気培養が可能になる。さらに、培養槽を使い捨てにし易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電気培養装置の実施形態の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の電気培養装置を示す平面図である。
【図３】図１の電気培養装置の内側容器を示す平面図である。
【図４】図１の電気培養装置の内蓋を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図５】図１の電気培養装置の作用極を示す平面図である。
【図６】図１の電気培養装置の外側容器として使用するバイアル瓶を示し、（Ａ）は外蓋の側面図、（Ｂ）は瓶本体の側面図である。
【図７】図１の電気培養装置の対極を示す平面図である。
【図８】本発明の電気培養装置を使用した多検体用電気培養ユニットを示す図である。
【図９】本発明の電気培養装置の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図１０】図９の電気培養装置を示す平面図である。
【図１１】図９の電気培養装置の作用極を示す平面図である。
【図１２】培養槽ユニットを組み付ける様子を示す図である。
【図１３】電気培養装置を組み付ける様子を示す図である。
【図１４】従来の電気培養装置の縦断面図である。
【図１５】従来の電気培養装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の構成を図面に示す形態に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図７に、本発明の電気培養装置の実施形態の一例を示す。なお、図１は図２のＩ−Ｉ線の沿う断面図である。電気培養装置１は、内部を培養槽２とし且つ培養槽２に作用極３及び参照電極４を収容する内側容器５と、内側容器５の一部又は全部を収容すると共に、内側容器５との間を対極槽６とし且つ対極槽６に対極７を収容する外側容器８と、培養槽２の培養液９と対極槽６の電解液１０とを仕切るイオン交換膜１１を備えている。
【００１５】
内側容器５は、例えばシリコーンゴム製の成型品であり、安価に製造可能である。また、材料にシリコーンゴムを使用することで、内側容器５が耐熱性になる。ただし、必ずしもシリコーンゴム製の成型品に限られるものではなく、例えばガラス製容器、シリコーン以外の樹脂製容器等でも良い。本実施形態の内側容器５は外側容器８の形状に対応する円筒形状を成しており、上端開口にはフランジ５ａが形成されている（図３）。また、内側容器５の内周面には段部５ｂが設けられており、段部５ｂよりも上部が薄肉、下部が厚肉となっている。段部５ｂは作用極３を配置したい高さに設けられている。本実施形態では、内側容器５の上下方向ほぼ中央位置に段部５ｂが設けられている。ただし、内側容器５の形状はこのような形状に限るものではなく、外側容器８内に培養槽２を形成することができる形状であれば円筒形状以外の形状を採用しても良いし、また、段部５ｂを設けなくても良い。なお、段部５ｂを設けない場合には、作用極３のリード線３ａによって作用極３を培養液９中に吊り下げるようにすることが好ましく、この場合にはリード線３ａの長さを調節して作用極３の高さを調節することができる。
【００１６】
内側容器５の下端開口はイオン交換膜１１によって塞がれている。イオン交換膜１１としては、例えばナフィオン膜等の使用が可能であるが、これに限られない。本実施形態では、ナフィオン膜のうち、ナフィオン膜117を使用している。イオン交換膜１１は内側容器５の下端面に例えば接着剤を使用して直接固着されている。ただし、イオン交換膜１１を固着する手段はこれに限られない。また、内側容器５の下端面に対してイオン交換膜１１を取り外し可能に取り付け、イオン交換膜１１を交換可能にしても良い。
【００１７】
本願発明者らは、シリコーンゴム成型品の内側容器５にナフィオン膜117を接着剤を使用して無劣化で固着できることを確認した。接着剤としてシリコーン接着剤（信越化学工業株式会社、一液型ＲＴＶゴム、ＫＥ−４４−Ｔ）を使用した。接着剤はナフィオン膜117を張った状態で内側容器５の下端面との間に気泡が残らない程度の量だけ塗布することが好ましい。接着剤を塗布した内側容器５の下端面にナフィオン膜117を接触させた状態で約１日乾燥させた後、内側容器５の下端面の周囲に沿ってナフィオン膜117を円形に切断し、ナフィオン膜117の余分な部分を除去した。シリコーン接着剤の乾燥後、内側容器５内に培養液を貯めて漏れを２週間検証したが、培養液の漏れは認められなかった。
【００１８】
内側容器５のフランジ５ａには、対極槽６内に配置される対極７のリード線７ａを外に引き出す線孔が設けられている。本実施形態では、対極７のリード線７ａを２本設けているので、２つの線孔５ｃが設けられている。各線孔５ｃはリード線７ａに対応する位置に設けられている。
【００１９】
内側容器５内には培養液９が貯められており、培養槽２となっている。内側容器５は培養槽２に例えば１０〜１５ｍＬ程度の培養液９を貯えるように設計されている。
【００２０】
内側容器５内は内蓋１２によって密閉されている。内蓋１２は、例えばＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンスルファイド）製の成型品であり、安価に製造可能である。ただし、必ずしもＰＰＳ樹脂製の成型品に限られるものではなく、その他の樹脂製品でも良い。内蓋１２は内側容器５の形状に合わせて円板形状を成しており、フランジ１２ａが設けられている（図４）。フランジ１２ａを内側容器５のフランジ５ａに密着させることで内側容器５内を密閉することができる。なお、内蓋１２を別の材料で形成する等して内蓋１２自体によって内側容器５内を密閉することができない場合等には、内蓋１２のフランジ１２ａと内側容器５のフランジ５ａとの間にパッキンを設けるようにしても良い。
【００２１】
内蓋１２には、参照電極４を差し込む電極孔１２ｂと、バブリングチューブ１３やサンプリングチューブ１４等の付属品類を必要に応じて差し込む取付孔と、作用極３のリード線３ａを引き出す線孔が設けられている。本実施形態では、付属品類としてバブリングチューブ１３とサンプリングチューブ１４を使用するので、２つの取付孔１２ｃ，１２ｄが設けられている。ただし、取付孔を設ける数は２つに限るものではなく、使用する付属品類の数に応じて適宜変更可能である。また、取付孔を多めに設けておき、使わない取付孔をプラグ等で塞ぐようにしても良い。この場合には、使用する付属品類の数が増えた場合にも柔軟に対応することができる。また、本実施形態では、作用極３のリード線３ａを２本設けているので、２つの線孔１２ｅが設けられている。各孔１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅは参照電極４，バブリングチューブ１３，サンプリングチューブ１４，リード線３ａが互いに干渉しない位置に設けられている。また、２つの線孔１２ｅは、作用極３の２本のリード線３ａに対応する位置に設けられている。
【００２２】
また、内蓋１２のフランジ１２ａには、対極槽６内に配置される対極７のリード線７ａを外に引き出す線孔が設けられている。本実施形態では、対極７のリード線７ａを２本設けているので、２つの線孔１２ｆが設けられている。各線孔１２ｆはリード線７ａに対応する位置に設けられている。
【００２３】
作用極３は板状の電極である。本実施形態では、内側容器５の横断面形状に合わせて円板（円形の板）電極を使用している（図５）。ただし、作用極３として使用する電極板の形状は必ずしも円形に限るものではなく、他の形状の電極板を使用しても良い。本実施形態では、作用極３としてチタン板に白金めっきを施した電極板を使用している。ただし、これに限られるものではなく、例えば炭素電極板等の使用も可能である。作用極３の直径は、内側容器５の段部５ｂの内径よりも若干大きくなっている。
【００２４】
作用極３は培養槽２の培養液９中に沈められており、内側容器５の段部５ｂの上に載せられている。作用極３にはリード線３ａが接続されており、リード線３ａの先端は例えばポテンシオスタット１５（図８）に接続されている。リード線３ａは内蓋１２の線孔１２ｅから内側容器５の外へと引き出されている。リード線３ａと内蓋１２の間（線孔１２ｅの隙間）は内蓋１２の弾力性によってシールされている。本実施形態では２本のリード線３ａが設けられている。
【００２５】
作用極３には、参照電極４を貫通させる電極孔３ｂと、必要に応じて内側容器５内に差し込まれたバブリングチューブ１３やサンプリングチューブ１４等の付属品類を貫通させる貫通孔が設けられている。電極孔３ｂは内蓋１２の電極孔１２ｂに対向する位置に設けられている。また、貫通孔は内蓋１２の取付孔に対応する位置に設けられている。本実施形態では２つの取付孔１２ｃ，１２ｄが設けられているので、これらに対向する位置に２つの貫通孔３ｃ，３ｄが設けられている。電極孔３ｂは参照電極４の外径よりも若干大きく形成されており、参照電極４を貫通させた場合に隙間を生じさせる。また、貫通孔３ｃ，３ｄはバブリングチューブ１３やサンプリングチューブ１４の外径よりも若干大きく形成されており、各チューブ１３，１４を貫通させた場合に隙間を生じさせる。培養槽２の参照電極４よりも下の部分でガスが発生した場合、これらの隙間から参照電極４の上に逃がすことができる。
【００２６】
参照電極４は内蓋１２の電極孔１２ｂから内側容器５内に差し込まれ、作用極３の電極孔３ｂを貫通し、その計測部（液絡部）を作用極３の下側、即ち作用極３と対極７との間に配置させている。参照電極４の計測部は培養液９中に浸されている。参照電極４は内蓋１２の弾力性によって内蓋１２に係止されている。また、参照電極４と内蓋１２との間（電極孔１２ｂの隙間）は内蓋１２の弾力性によってシールされている。参照電極４は例えばポテンシオスタット１５に接続されている。参照電極４としては、例えばビー・エー・エス株式会社製の商品名ＲＥ−１Ｂの使用が可能である。ただし、これ以外の参照電極４の使用も可能である。
【００２７】
バブリングチューブ１３は内蓋１２の第１の取付孔１２ｃから内側容器５内に差し込まれ、作用極３の第１の貫通孔３ｃを貫通し、その先端を内側容器５の底部近傍に到達させている。バブリングチューブ１３は内蓋１２の弾力性によって係止されている。また、バブリングチューブ１３と内蓋１２との間（取付孔１２ｃの隙間）は内蓋１２の弾力性によってシールされている。バブリングチューブ１３は例えばガスコントローラ１６（図８）に接続されている。
【００２８】
サンプリングチューブ１４は内蓋１２の第２の取付孔１２ｄから内側容器５内に差し込まれ、作用極３の第２の貫通孔３ｄを貫通し、その先端を作用極３の下側に配置させている。サンプリングチューブ１４は内蓋１２の弾力性によって係止されている。また、サンプリングチューブ１４と内蓋１２との間（取付孔１２ｄの隙間）は内蓋１２の弾力性によってシールされている。
【００２９】
本実施形態では、サンプリングチューブ１４の上端に逆止弁１７を接続している。逆止弁１７は、内側容器５内から外へのガスの流出を許容し、外から内へのガスの流入を禁止するものである。即ち、培養槽２内で発生したガスや、培養槽２内に供給されたガスを内側容器５の外に逃がして培養槽２の圧力を所定値以下に抑えている。逆止弁１７はサンプリングチューブ１４に対して脱着可能であり、培養液９のサンプリングを行う場合等にはサンプリングチューブ１４から外される。ただし、必ずしも逆止弁１７をサンプリングチューブ１４に接続する必要はなく、例えば内蓋１２に専用の孔を設けて当該孔に逆止弁１７を取り付けるようにしても良い。また、例えば内側容器５内を密閉する必要がない場合等には逆止弁１７を設けなくても良い。
【００３０】
外側容器８は、例えばガラス製の容器である。ただし、必ずしもガラス製に限られるものではなく、樹脂製等でも良い。本実施形態の外側容器８は内側容器５の形状に対応する有底の円筒形状を成している。また、外側容器８の内径は内側容器５の外径よりも若干大きく形成されており、内側容器５を入れ子状に収容することができる。ただし、外側容器８の口８ａは内側容器５のフランジ５ａよりも細くなっており、外側容器８内に内側容器５を挿入すると、内側容器５のフランジ５ａが外側容器８の口８ａ上に載ることになり、内側容器５が外側容器８内に落下せず、外側容器８内の上側部分に内側容器５が配置されることになる。外側容器８内には電解液１０が貯められており、対極槽６となっている。これにより、培養槽２の下に対極槽６が配置される。
【００３１】
外側容器８として市販のバイアル瓶の瓶本体（図６(Ｂ)）を使用することが好ましく、なかでも水質検査瓶の使用が最も好ましい。そのため、外側容器８として市販品を利用できるように内側容器５や内蓋１２を設計することが好ましい。内蓋１２は市販のバイアル瓶のパッキンに代えて使用される。一方、市販のバイアル瓶の外蓋１８（図６(Ａ)）はそのまま使用される。即ち、外側容器８の口８ａの上に内側容器５のフランジ５ａと内蓋１２のフランジ１２ａを載せて外蓋１８で挟み付けることで、外側容器８に内側容器５と内蓋１２を組み付けることができると共に、培養槽２及び対極槽６を密閉することができる。なお、市販のバイアル瓶としては、例えば日電理化硝子株式会社製目盛付バイアル（水質検査瓶）１１０ｍＬの使用が可能であるが、これに限られない。
【００３２】
外側容器８として市販のバイアル瓶を利用することで、外側容器８を安価に入手することが可能となり、装置の製造コストを安くすることができる。また、外側容器８の入手が容易であり、例えば外側容器８を破損した場合等に再入手が容易で便利である。さらに、バイアル瓶の外蓋１８を瓶本体（外側容器８）に締め付けることで培養槽２や対極槽６を簡単に密封することができる。
【００３３】
対極７は板状の電極である。本実施形態では、外側容器８の横断面形状に合わせて円板（円形の板）電極を使用している（図７）。ただし、対極７として使用する電極板の形状は必ずしも円形に限るものではなく、他の形状の電極板を使用しても良い。本実施形態では、対極７としてチタン板に白金めっきを施した電極板を使用している。ただし、これに限られるものではなく、例えば炭素電極板等の使用も可能である。対極７の直径は、外側容器８の内径よりも若干小さくなっている。
【００３４】
対極７は対極槽６の電解液１０中に沈められており、例えば外側容器８の底面上に載せられている。対極７にはリード線７ａが接続されており、リード線７ａの先端は例えばポテンシオスタット１５に接続されている。リード線７ａは内側容器５のフランジ５ａの線孔５ｃ及び内蓋１２のフランジ１２ａの線孔１２ｆから外側容器８の外へと引き出されている。リード線７ａと内蓋１２の間（線孔１２ｆの隙間）は内蓋１２の弾力性によってシールされている。本実施形態では２本のリード線７ａが設けられている。
【００３５】
なお、必ずしも対極７を外側容器８の底面上に載せる必要はなく、対極７のリード線７ａによって電解液１０中に吊り下げるようにしても良い。この場合には、リード線７ａの長さを調節して対極７の高さを調節することができる。
【００３６】
作用極３と対極７は水平に設けられている。また、作用極３と対極７とは上下に並べて配置されている。さらに、参照電極４は作用極３に設けられた電極孔１２ｂを上から貫通して作用極３と対極７との間に計測部を配置している。このような電極配置にすることで、市販のバイアル瓶をそのまま利用し易い構造となる。
【００３７】
本実施形態の外側容器８は透明であり、内側容器５は半透明であり、対極槽６や培養槽２を外部から観察可能である。
【００３８】
次に、電気培養装置１の組み付けについて説明する。
【００３９】
内蓋１２に作用極３のリード線３ａを組み付け、更に、参照電極４、バブリングチューブ１３、サンプリングチューブ１４を組み付けておく。一方、外側容器８内に電解液１０を所定量入れて対極槽６を形成し、対極槽６に対極７を沈める。また、予め下端開口にイオン交換膜１１を固着させて塞いでおいた内側容器５内に培養液９を入れて培養槽２を形成する。
【００４０】
そして、外側容器８内に内側容器５を挿入し、外側容器８の口８ａに内側容器５のフランジ５ａを載せる。次に、内蓋１２に組み付けた参照電極４等を内側容器５内に挿入し、内側容器５のフランジ５ａの上に内蓋１２のフランジ１２ａを載せる。このとき、対極７のリード線７ａを線孔５ｃ，線孔１２ｆに通し、内蓋１２の外に引き出しておく。なお、内側容器５内に参照電極４等を挿入して内側容器５のフランジ５ａの上に内蓋１２のフランジ１２ａを重ねてからこれらを外側容器８内に挿入しても良い。
【００４１】
その後、外側容器８の口８ａに外蓋１８をねじ込んで取り付け、外側容器８の口８ａと外蓋１８とでフランジ５ａ，１２ａを挟み付けることで、培養槽２と対極槽６が密閉され、電気培養装置１が組み付けられる。
【００４２】
外蓋１８はリング状を成しており、その内側から参照電極４、バブリングチューブ１３、サンプリングチューブ１４、逆止弁１７、各リード線３ａ，７ａを突出させている。
【００４３】
電気培養を行う場合には、培養槽２に微生物を入れた後、各電極３，４，６のリード線をポテンシオスタット１５に接続し、通電を行う。必要に応じてバブリングチューブ１３からバブリングを行いながら電気培養を行う。培養槽２は密閉されているので、嫌気生物に対してしても電気培養を行うことができる。
【００４４】
電気培養装置を分解する場合には、各電極３，４，６のリード線をポテンシオスタット１５から外すと共に、バブリングチューブ１３をガスコントローラ１６から外した後、外蓋１８を回して外側容器８の口８ａから外せばよい。外蓋１８を外すことで、内蓋１２に組み付けた参照電極４等、内側容器５を取り外すことができる。
【００４５】
本発明の電気培養装置１は、培養槽２と対極槽６とを上下に配置し、且つ作用極３と対極７とを水平な板状の電極として上下に並べ、作用極３を貫通させるようにして当該作用極３と対極７との間に参照電極４の計測部を配置するようにしているので、培養槽２と対極槽６の容量を小さくすることが可能となり、装置全体を小型化することができる。即ち、上下，左右，前後方向（互いに垂直な３方向）に小型化できる。
【００４６】
ここで、作用極３と対極７との間の電位勾配の部分的な偏りを防止して電位勾配を全体的に均一にし、電気培養を効率よく行うためには、作用極３と対極７とを平行に配置することが望ましい。また、作用極３の電位制御を良好に行うためには、参照電極４の計測部を作用極３と対極７との間であってできるだけ作用極３に近い位置に配置することが望ましい。本発明では、作用極３と対極７の上記平行配置と、参照電極４の上記配置を可能にしながら、培養槽２と対極槽６の容量を互いに垂直な３方向に小さくすることができる。
【００４７】
電気培養装置１は、多検体用電気培養ユニットとしての使用に適している。即ち、電気培養装置１を小型化できるので、複数の電気培養装置１を並べて使用するのに適している。多検体用電気培養ユニットとしての使用例を図８に示す。この例では、４つの電気培養装置１を使用している。
【００４８】
恒温槽２２に入れられた各電気培養装置１はマルチチャンネルポテンシオスタット１５に接続されている。この実施形態ではポテンシオスタット１５としてマルチチャンネルのポテンシオスタット１５を１台使用しているが、例えばシングルチャンネルのポテンシオスタット１５を４台使用しても良い。なお、図中符号１９はポテンシオスタット１５を図示しないコンピュータに接続するための装置である。また、図では電気培養装置１とポテンシオスタット１５とを接続する配線（リード線）を各電気培養装置１毎に１本ずつ記載しているが、実際には３本ずつ（各電極毎）になっている。また、各電気培養装置１へはガスコントローラ１６からガスを供給しているが、必ずしもガスを供給しなくても良い。
【００４９】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに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において種々変形実施可能である。
【００５０】
例えば、上述の説明では、外側容器８として市販のバイアル瓶の瓶本体を使用していたが、バイアル瓶の瓶本体以外の市販の容器を使用しても良い。例えば、市販のビーカー等の使用も可能である。また、外側容器８として市販の容器以外の専用容器を使用しても良い。
【００５１】
また、上述の説明では、外側容器８の形状を有底の円筒形状、内側容器５を円筒形状としていたが、各容器５，８の形状はこれらに限られるものではない。例えば、外側容器８を有底の四角筒形状、内側容器５を四角筒形状等としても良く、その他の形状にしてしも良い。
【００５２】
また、上述の説明では、外側容器８内に内側容器５を全部収容するようにしていたが、必ずしも内側容器５を全部収容する必要はなく、内側容器５の一部を収容するようにしても良い。即ち、対極槽６の上に培養槽２を設けることができれば、内側容器５の一部を外側容器８から突出させるようにしても良い。
【００５３】
また、培養槽２をユニット化しても良い。この場合の実施形態を図９〜図１３に示す。なお、上述の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。また、図９は図１０のＩＸ−ＩＸ線の沿う断面図である。本実施形態では、内側容器５内を密閉蓋２０によって密閉すると共に、作用極３と参照電極４を密閉蓋２０によって支持し、培養槽２をユニット化している。
【００５４】
密閉蓋２０は、例えばＰＰＳ樹脂製の成型品であり、安価に製造可能である。ただし、必ずしもＰＰＳ樹脂製の成型品に限られるものではなく、その他の樹脂製品でも良い。密閉蓋２０の周縁は下側に折り返されており、内側容器５のフランジ５ａに外側から嵌り込んで内側容器５内を密閉することができる。なお、密閉蓋２０を別の材料で形成する等して密閉蓋２０自体によって内側容器５内を密閉することができない場合等には、密閉蓋２０と内側容器５のフランジ５ａとの間にパッキンを設けるようにしても良い。
【００５５】
密閉蓋２０には、参照電極４を差し込む電極孔２０ｂと、バブリングチューブ１３やサンプリングチューブ１４等の付属品類を必要に応じて差し込む取付孔と、作用極３のリード線３ａを引き出す線孔が設けられている。本実施形態では、付属品類としてバブリングチューブ１３とサンプリングチューブ１４を使用するので、２つの取付孔２０ｃ，２０ｄが設けられている。ただし、取付孔を設ける数は２つに限るものではなく、使用する付属品類の数に応じて適宜変更可能である。また、取付孔を多めに設けておき、使わない取付孔をプラグ等で塞ぐようにしても良い。この場合には、使用する付属品類の数が増えた場合にも柔軟に対応することができる。また、本実施形態では、作用極３のリード線３ａを２本設けているので、２つの線孔２０ｅが設けられている。各孔２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅは参照電極４，バブリングチューブ１３，サンプリングチューブ１４，リード線３ａが互いに干渉しない位置に設けられている。また、２つの線孔２０ｅは、作用極３の２本のリード線３ａに対応する位置に設けられている。
【００５６】
本実施形態では、外側容器８として例えば市販のビーカーを使用している。外側容器８として市販のビーカーを使用することで、外側容器８を安価に入手することが可能となり、装置の製造コストを安くすることができる。また、外側容器８の入手が容易であり、例えば外側容器８を破損した場合等に再入手が容易で便利である。
【００５７】
次に、電気培養装置１の組み付けについて説明する。
【００５８】
密閉蓋２０に作用極３のリード線３ａを組み付け、更に、参照電極４、バブリングチューブ１３、サンプリングチューブ１４を組み付けておく。また、予め下端開口にイオン交換膜１１を固着させて塞いでおいた内側容器５内に培養液９を入れて培養槽２を形成しておく。そして、参照電極４、バブリングチューブ１３、サンプリングチューブ１４を内側容器５に挿入し、内側容器５のフランジ５ａに密閉蓋２０を嵌め込む（図１２）。これにより、内側容器５内が密閉されると共に、参照電極４、バブリングチューブ１３、サンプリングチューブ１４が密閉蓋２０によって支持されることになり、培養槽２がユニット化される。
【００５９】
一方、外側容器８内に電解液１０を入れて対極槽６を形成し、対極槽６に対極７を沈めておく。その後、培養槽ユニット２１を外側容器８内に挿入し、外側容器８の口８ａに内側容器５のフランジ５ａを載せる（図１３）。このとき、対極７のリード線７ａを外側容器８の口８ａとフランジ５ａとの間から外に引き出しておく。これにより、電気培養装置１が組み付けられる。なお、本実施形態では、外側容器８の口８ａに培養槽ユニット２１を載せただけであり、口８ａとフランジ５ａの間をシールしていないが、口８ａとフランジ５ａの間をシールして対極槽６を密閉するようにしても良い。
【００６０】
電気培養を行う場合には、密閉蓋２０を外して培養槽２に微生物を入れた後、密閉蓋２０を閉める。その後、各電極３，４，６のリード線をポテンシオスタット１５に接続し、通電を行う。必要に応じてバブリングチューブ１３からバブリングを行いながら電気培養を行う。培養槽２は密閉されているので、嫌気生物に対してしても電気培養を行うことができる。
【００６１】
電気培養装置１を分解する場合には、各電極３，４，６のリード線をポテンシオスタット１５から外すと共に、バブリングチューブ１３をガスコントローラ１６から外した後、外側容器８から培養槽ユニット２１を取り出し、内側容器５のフランジ５ａから密閉蓋２０を外せば良い。
【００６２】
この実施形態の電気培養装置１も、上述の電気培養装置１と同様に、装置を互いに垂直な３方向に小型化することが容易である。また、培養槽２が予めユニット化されているので、外側容器８への組み付けが容易である。また、培養槽２をユニット化することで、培養中における対極槽６の交換や培養槽２の移動が容易になる。また、培養槽２の培養液９の乾燥を防止することができるので、培養液９の量を少なくすることができ、培養槽２をより一層小さくし易く装置を小型化し易くなる。また、大気中でも嫌気培養が可能になる。さらに、培養槽２側を使い捨てにし易くすることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 電気培養装置
２ 培養槽
３ 作用極
３ｂ 電極孔（参照電極４を貫通させる作用極に設けられた孔）
４ 参照電極
５ 内側容器
５ａ 内側容器５のフランジ
６ 対極槽
７ 対極
８ 外側容器
９ 培養液
１０ 電解液
１１ イオン交換膜
１２ 内蓋
１２ｂ 電極孔（参照電極４を差し込む孔）
１２ｄ 線孔（作用極のリード線を差し込む孔）
１８ 外蓋
２０ 密閉蓋
２１ 培養槽ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３電極方式の電気培養装置に関する。さらに詳しくは、本発明は小型化するのに適した電気培養装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気培養装置として、特許文献１に開示されたものがある。この電気培養装置を図１４及び図１５に示す。電気培養装置は、外側容器１０１内に入れ子容器１０２を収容し、入れ子容器１０２内と外側容器１０１内とのいずれか一方（図では外側容器１０１内）を培養槽１０３とし、他方（図では入れ子容器１０２内）を対極槽１０４として各槽１０３，１０４を水平方向に隣り合わせに形成している。各容器１０１，１０２として矩形面に囲まれた直方体形状の専用容器が使用され、作用極１０５及び対極１０６として垂直に配置された板状の電極が使用されている。また、参照電極１０７は作用極１０５と対極１０６との間に配置され、培養槽１０３内に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２５４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の電気培養装置では、作用極１０５と対極１０６を垂直な板状の電極とすると共に、作用極１０５、参照電極１０７、対極１０６を水平方向に並べて配置しているので、外側容器１０１及び入れ子容器１０２をあまり小さくすることができず、装置を小型化し難い構造である。
【０００５】
本発明は、小型化に適した構造の電気培養装置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】
【０００６】
かかる目的を達成するために請求項１記載の電気培養装置は、内部を培養槽とし且つ培養槽に作用極及び参照電極を収容する内側容器と、内側容器の一部又は全部を収容すると共に、内側容器との間を対極槽とし且つ対極槽に対極を収容する外側容器と、培養槽の培養液と対極槽の電解液とを仕切るイオン交換膜を備え、培養槽は対極槽の上に配置されており、作用極と対極は水平な板状の電極であって上下に並べられて配置されると共に、参照電極は作用極に設けられた孔を上から貫通して作用極と対極との間に計測部を配置するようにしている。
【０００７】
また、請求項２記載の電気培養装置は、外側容器が市販のバイアル瓶の瓶本体であり、内側容器の上端開口にフランジを設け、瓶本体の口にフランジと内蓋を載せて外蓋で挟み、内蓋には作用極のリード線と参照電極を差し込む孔を設けるようにしている。
【０００８】
さらに、請求項３記載の電気培養装置は、内側容器内を密閉蓋によって密閉すると共に、作用極と参照電極を密閉蓋によって支持し、培養槽をユニット化するようにしている。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の電気培養装置によれば、培養槽と対極槽とを上下に配置し、且つ作用極と対極とを水平な板状の電極として上下に並べ、作用極を貫通させることで当該作用極と対極との間に参照電極の計測部を配置するようにしているので、培養槽と対極槽の容量を小さくすることが可能となり、装置全体を小型化することができる。また、作用極の近くに参照電極の計測部が配置されるので、電位制御を良好に行うことできる。
【００１０】
また、請求項２記載の電気培養装置によれば、外側容器を安価に入手することが可能となり、装置の製造コストを安くすることができる。また、外側容器の入手が容易であり、例えば外側容器を破損した場合等に再入手が容易で便利である。さらに、瓶本体（外側容器）に外蓋を締め付けることで培養槽及び対極槽を密封することができ、組み付けが容易である。
【００１１】
また、請求項３記載の電気培養装置によれば、予め培養槽をユニット化しておくことで、外側容器に培養槽ユニットを挿入することで装置を組み付けることができ、装置の組み付けが容易になる。また、培養中に対極槽の交換や培養槽の移動を容易に行うことができ便利である。また、培養槽を密閉することで培養液の乾燥を防止することができるので、培養液が少量で足り、装置をより一層小型化し易くなる。また、培養槽が密閉されているので、大気中での使用でも嫌気培養が可能になる。さらに、培養槽を使い捨てにし易くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電気培養装置の実施形態の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の電気培養装置を示す平面図である。
【図３】図１の電気培養装置の内側容器を示す平面図である。
【図４】図１の電気培養装置の内蓋を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
【図５】図１の電気培養装置の作用極を示す平面図である。
【図６】図１の電気培養装置の外側容器として使用するバイアル瓶を示し、（Ａ）は外蓋の側面図、（Ｂ）は瓶本体の側面図である。
【図７】図１の電気培養装置の対極を示す平面図である。
【図８】本発明の電気培養装置を使用した多検体用電気培養ユニットを示す図である。
【図９】本発明の電気培養装置の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図１０】図９の電気培養装置を示す平面図である。
【図１１】図９の電気培養装置の作用極を示す平面図である。
【図１２】培養槽ユニットを組み付ける様子を示す図である。
【図１３】電気培養装置を組み付ける様子を示す図である。
【図１４】従来の電気培養装置の縦断面図である。
【図１５】従来の電気培養装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の構成を図面に示す形態に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図７に、本発明の電気培養装置の実施形態の一例を示す。なお、図１は図２のＩ−Ｉ線の沿う断面図である。電気培養装置１は、内部を培養槽２とし且つ培養槽２に作用極３及び参照電極４を収容する内側容器５と、内側容器５の一部又は全部を収容すると共に、内側容器５との間を対極槽６とし且つ対極槽６に対極７を収容する外側容器８と、培養槽２の培養液９と対極槽６の電解液１０とを仕切るイオン交換膜１１を備えている。
【００１５】
内側容器５は、例えばシリコーンゴム製の成型品であり、安価に製造可能である。また、材料にシリコーンゴムを使用することで、内側容器５が耐熱性になる。ただし、必ずしもシリコーンゴム製の成型品に限られるものではなく、例えばガラス製容器、シリコーン以外の樹脂製容器等でも良い。本実施形態の内側容器５は外側容器８の形状に対応する円筒形状を成しており、上端開口にはフランジ５ａが形成されている（図３）。また、内側容器５の内周面には段部５ｂが設けられており、段部５ｂよりも上部が薄肉、下部が厚肉となっている。段部５ｂは作用極３を配置したい高さに設けられている。本実施形態では、内側容器５の上下方向ほぼ中央位置に段部５ｂが設けられている。ただし、内側容器５の形状はこのような形状に限るものではなく、外側容器８内に培養槽２を形成することができる形状であれば円筒形状以外の形状を採用しても良いし、また、段部５ｂを設けなくても良い。なお、段部５ｂを設けない場合には、作用極３のリード線３ａによって作用極３を培養液９中に吊り下げるようにすることが好ましく、この場合にはリード線３ａの長さを調節して作用極３の高さを調節することができる。
【００１６】
内側容器５の下端開口はイオン交換膜１１によって塞がれている。イオン交換膜１１としては、例えばナフィオン膜等の使用が可能であるが、これに限られない。本実施形態では、ナフィオン膜のうち、ナフィオン膜117を使用している。イオン交換膜１１は内側容器５の下端面に例えば接着剤を使用して直接固着されている。ただし、イオン交換膜１１を固着する手段はこれに限られない。また、内側容器５の下端面に対してイオン交換膜１１を取り外し可能に取り付け、イオン交換膜１１を交換可能にしても良い。
【００１７】
本願発明者らは、シリコーンゴム成型品の内側容器５にナフィオン膜117を接着剤を使用して無劣化で固着できることを確認した。接着剤としてシリコーン接着剤（信越化学工業株式会社、一液型ＲＴＶゴム、ＫＥ−４４−Ｔ）を使用した。接着剤はナフィオン膜117を張った状態で内側容器５の下端面との間に気泡が残らない程度の量だけ塗布することが好ましい。接着剤を塗布した内側容器５の下端面にナフィオン膜117を接触させた状態で約１日乾燥させた後、内側容器５の下端面の周囲に沿ってナフィオン膜117を円形に切断し、ナフィオン膜117の余分な部分を除去した。シリコーン接着剤の乾燥後、内側容器５内に培養液を貯めて漏れを２週間検証したが、培養液の漏れは認められなかった。
【００１８】
内側容器５のフランジ５ａには、対極槽６内に配置される対極７のリード線７ａを外に引き出す線孔が設けられている。本実施形態では、対極７のリード線７ａを２本設けているので、２つの線孔５ｃが設けられている。各線孔５ｃはリード線７ａに対応する位置に設けられている。
【００１９】
内側容器５内には培養液９が貯められており、培養槽２となっている。内側容器５は培養槽２に例えば１０〜１５ｍＬ程度の培養液９を貯えるように設計されている。
【００２０】
内側容器５内は内蓋１２によって密閉されている。内蓋１２は、例えばＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンスルファイド）製の成型品であり、安価に製造可能である。ただし、必ずしもＰＰＳ樹脂製の成型品に限られるものではなく、その他の樹脂製品でも良い。内蓋１２は内側容器５の形状に合わせて円板形状を成しており、フランジ１２ａが設けられている（図４）。フランジ１２ａを内側容器５のフランジ５ａに密着させることで内側容器５内を密閉することができる。なお、内蓋１２を別の材料で形成する等して内蓋１２自体によって内側容器５内を密閉することができない場合等には、内蓋１２のフランジ１２ａと内側容器５のフランジ５ａとの間にパッキンを設けるようにしても良い。
【００２１】
内蓋１２には、参照電極４を差し込む電極孔１２ｂと、バブリングチューブ１３やサンプリングチューブ１４等の付属品類を必要に応じて差し込む取付孔と、作用極３のリード線３ａを引き出す線孔が設けられている。本実施形態では、付属品類としてバブリングチューブ１３とサンプリングチューブ１４を使用するので、２つの取付孔１２ｃ，１２ｄが設けられている。ただし、取付孔を設ける数は２つに限るものではなく、使用する付属品類の数に応じて適宜変更可能である。また、取付孔を多めに設けておき、使わない取付孔をプラグ等で塞ぐようにしても良い。この場合には、使用する付属品類の数が増えた場合にも柔軟に対応することができる。また、本実施形態では、作用極３のリード線３ａを２本設けているので、２つの線孔１２ｅが設けられている。各孔１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅは参照電極４，バブリングチューブ１３，サンプリングチューブ１４，リード線３ａが互いに干渉しない位置に設けられている。また、２つの線孔１２ｅは、作用極３の２本のリード線３ａに対応する位置に設けられている。
【００２２】
また、内蓋１２のフランジ１２ａには、対極槽６内に配置される対極７のリード線７ａを外に引き出す線孔が設けられている。本実施形態では、対極７のリード線７ａを２本設けているので、２つの線孔１２ｆが設けられている。各線孔１２ｆはリード線７ａに対応する位置に設けられている。
【００２３】
作用極３は板状の電極である。本実施形態では、内側容器５の横断面形状に合わせて円板（円形の板）電極を使用している（図５）。ただし、作用極３として使用する電極板の形状は必ずしも円形に限るものではなく、他の形状の電極板を使用しても良い。本実施形態では、作用極３としてチタン板に白金めっきを施した電極板を使用している。ただし、これに限られるものではなく、例えば炭素電極板等の使用も可能である。作用極３の直径は、内側容器５の段部５ｂの内径よりも若干大きくなっている。
【００２４】
作用極３は培養槽２の培養液９中に沈められており、内側容器５の段部５ｂの上に載せられている。作用極３にはリード線３ａが接続されており、リード線３ａの先端は例えばポテンシオスタット１５（図８）に接続されている。リード線３ａは内蓋１２の線孔１２ｅから内側容器５の外へと引き出されている。リード線３ａと内蓋１２の間（線孔１２ｅの隙間）は内蓋１２の弾力性によってシールされている。本実施形態では２本のリード線３ａが設けられている。
【００２５】
作用極３には、参照電極４を貫通させる電極孔３ｂと、必要に応じて内側容器５内に差し込まれたバブリングチューブ１３やサンプリングチューブ１４等の付属品類を貫通させる貫通孔が設けられている。電極孔３ｂは内蓋１２の電極孔１２ｂに対向する位置に設けられている。また、貫通孔は内蓋１２の取付孔に対応する位置に設けられている。本実施形態では２つの取付孔１２ｃ，１２ｄが設けられているので、これらに対向する位置に２つの貫通孔３ｃ，３ｄが設けられている。電極孔３ｂは参照電極４の外径よりも若干大きく形成されており、参照電極４を貫通させた場合に隙間を生じさせる。また、貫通孔３ｃ，３ｄはバブリングチューブ１３やサンプリングチューブ１４の外径よりも若干大きく形成されており、各チューブ１３，１４を貫通させた場合に隙間を生じさせる。培養槽２の参照電極４よりも下の部分でガスが発生した場合、これらの隙間から参照電極４の上に逃がすことができる。
【００２６】
参照電極４は内蓋１２の電極孔１２ｂから内側容器５内に差し込まれ、作用極３の電極孔３ｂを貫通し、その計測部（液絡部）を作用極３の下側、即ち作用極３と対極７との間に配置させている。参照電極４の計測部は培養液９中に浸されている。参照電極４は内蓋１２の弾力性によって内蓋１２に係止されている。また、参照電極４と内蓋１２との間（電極孔１２ｂの隙間）は内蓋１２の弾力性によってシールされている。参照電極４は例えばポテンシオスタット１５に接続されている。参照電極４としては、例えばビー・エー・エス株式会社製の商品名ＲＥ−１Ｂの使用が可能である。ただし、これ以外の参照電極４の使用も可能である。
【００２７】
バブリングチューブ１３は内蓋１２の第１の取付孔１２ｃから内側容器５内に差し込まれ、作用極３の第１の貫通孔３ｃを貫通し、その先端を内側容器５の底部近傍に到達させている。バブリングチューブ１３は内蓋１２の弾力性によって係止されている。また、バブリングチューブ１３と内蓋１２との間（取付孔１２ｃの隙間）は内蓋１２の弾力性によってシールされている。バブリングチューブ１３は例えばガスコントローラ１６（図８）に接続されている。
【００２８】
サンプリングチューブ１４は内蓋１２の第２の取付孔１２ｄから内側容器５内に差し込まれ、作用極３の第２の貫通孔３ｄを貫通し、その先端を作用極３の下側に配置させている。サンプリングチューブ１４は内蓋１２の弾力性によって係止されている。また、サンプリングチューブ１４と内蓋１２との間（取付孔１２ｄの隙間）は内蓋１２の弾力性によってシールされている。
【００２９】
本実施形態では、サンプリングチューブ１４の上端に逆止弁１７を接続している。逆止弁１７は、内側容器５内から外へのガスの流出を許容し、外から内へのガスの流入を禁止するものである。即ち、培養槽２内で発生したガスや、培養槽２内に供給されたガスを内側容器５の外に逃がして培養槽２の圧力を所定値以下に抑えている。逆止弁１７はサンプリングチューブ１４に対して脱着可能であり、培養液９のサンプリングを行う場合等にはサンプリングチューブ１４から外される。ただし、必ずしも逆止弁１７をサンプリングチューブ１４に接続する必要はなく、例えば内蓋１２に専用の孔を設けて当該孔に逆止弁１７を取り付けるようにしても良い。また、例えば内側容器５内を密閉する必要がない場合等には逆止弁１７を設けなくても良い。
【００３０】
外側容器８は、例えばガラス製の容器である。ただし、必ずしもガラス製に限られるものではなく、樹脂製等でも良い。本実施形態の外側容器８は内側容器５の形状に対応する有底の円筒形状を成している。また、外側容器８の内径は内側容器５の外径よりも若干大きく形成されており、内側容器５を入れ子状に収容することができる。ただし、外側容器８の口８ａは内側容器５のフランジ５ａよりも細くなっており、外側容器８内に内側容器５を挿入すると、内側容器５のフランジ５ａが外側容器８の口８ａ上に載ることになり、内側容器５が外側容器８内に落下せず、外側容器８内の上側部分に内側容器５が配置されることになる。外側容器８内には電解液１０が貯められており、対極槽６となっている。これにより、培養槽２の下に対極槽６が配置される。
【００３１】
外側容器８として市販のバイアル瓶の瓶本体（図６(Ｂ)）を使用することが好ましく、なかでも水質検査瓶の使用が最も好ましい。そのため、外側容器８として市販品を利用できるように内側容器５や内蓋１２を設計することが好ましい。内蓋１２は市販のバイアル瓶のパッキンに代えて使用される。一方、市販のバイアル瓶の外蓋１８（図６(Ａ)）はそのまま使用される。即ち、外側容器８の口８ａの上に内側容器５のフランジ５ａと内蓋１２のフランジ１２ａを載せて外蓋１８で挟み付けることで、外側容器８に内側容器５と内蓋１２を組み付けることができると共に、培養槽２及び対極槽６を密閉することができる。なお、市販のバイアル瓶としては、例えば日電理化硝子株式会社製目盛付バイアル（水質検査瓶）１１０ｍＬの使用が可能であるが、これに限られない。
【００３２】
外側容器８として市販のバイアル瓶を利用することで、外側容器８を安価に入手することが可能となり、装置の製造コストを安くすることができる。また、外側容器８の入手が容易であり、例えば外側容器８を破損した場合等に再入手が容易で便利である。さらに、バイアル瓶の外蓋１８を瓶本体（外側容器８）に締め付けることで培養槽２や対極槽６を簡単に密封することができる。
【００３３】
対極７は板状の電極である。本実施形態では、外側容器８の横断面形状に合わせて円板（円形の板）電極を使用している（図７）。ただし、対極７として使用する電極板の形状は必ずしも円形に限るものではなく、他の形状の電極板を使用しても良い。本実施形態では、対極７としてチタン板に白金めっきを施した電極板を使用している。ただし、これに限られるものではなく、例えば炭素電極板等の使用も可能である。対極７の直径は、外側容器８の内径よりも若干小さくなっている。
【００３４】
対極７は対極槽６の電解液１０中に沈められており、例えば外側容器８の底面上に載せられている。対極７にはリード線７ａが接続されており、リード線７ａの先端は例えばポテンシオスタット１５に接続されている。リード線７ａは内側容器５のフランジ５ａの線孔５ｃ及び内蓋１２のフランジ１２ａの線孔１２ｆから外側容器８の外へと引き出されている。リード線７ａと内蓋１２の間（線孔１２ｆの隙間）は内蓋１２の弾力性によってシールされている。本実施形態では２本のリード線７ａが設けられている。
【００３５】
なお、必ずしも対極７を外側容器８の底面上に載せる必要はなく、対極７のリード線７ａによって電解液１０中に吊り下げるようにしても良い。この場合には、リード線７ａの長さを調節して対極７の高さを調節することができる。
【００３６】
作用極３と対極７は水平に設けられている。また、作用極３と対極７とは上下に並べて配置されている。さらに、参照電極４は作用極３に設けられた電極孔１２ｂを上から貫通して作用極３と対極７との間に計測部を配置している。このような電極配置にすることで、市販のバイアル瓶をそのまま利用し易い構造となる。
【００３７】
本実施形態の外側容器８は透明であり、内側容器５は半透明であり、対極槽６や培養槽２を外部から観察可能である。
【００３８】
次に、電気培養装置１の組み付けについて説明する。
【００３９】
内蓋１２に作用極３のリード線３ａを組み付け、更に、参照電極４、バブリングチューブ１３、サンプリングチューブ１４を組み付けておく。一方、外側容器８内に電解液１０を所定量入れて対極槽６を形成し、対極槽６に対極７を沈める。また、予め下端開口にイオン交換膜１１を固着させて塞いでおいた内側容器５内に培養液９を入れて培養槽２を形成する。
【００４０】
そして、外側容器８内に内側容器５を挿入し、外側容器８の口８ａに内側容器５のフランジ５ａを載せる。次に、内蓋１２に組み付けた参照電極４等を内側容器５内に挿入し、内側容器５のフランジ５ａの上に内蓋１２のフランジ１２ａを載せる。このとき、対極７のリード線７ａを線孔５ｃ，線孔１２ｆに通し、内蓋１２の外に引き出しておく。なお、内側容器５内に参照電極４等を挿入して内側容器５のフランジ５ａの上に内蓋１２のフランジ１２ａを重ねてからこれらを外側容器８内に挿入しても良い。
【００４１】
その後、外側容器８の口８ａに外蓋１８をねじ込んで取り付け、外側容器８の口８ａと外蓋１８とでフランジ５ａ，１２ａを挟み付けることで、培養槽２と対極槽６が密閉され、電気培養装置１が組み付けられる。
【００４２】
外蓋１８はリング状を成しており、その内側から参照電極４、バブリングチューブ１３、サンプリングチューブ１４、逆止弁１７、各リード線３ａ，７ａを突出させている。
【００４３】
電気培養を行う場合には、培養槽２に微生物を入れた後、各電極３，４，６のリード線をポテンシオスタット１５に接続し、通電を行う。必要に応じてバブリングチューブ１３からバブリングを行いながら電気培養を行う。培養槽２は密閉されているので、嫌気生物に対してしても電気培養を行うことができる。
【００４４】
電気培養装置を分解する場合には、各電極３，４，６のリード線をポテンシオスタット１５から外すと共に、バブリングチューブ１３をガスコントローラ１６から外した後、外蓋１８を回して外側容器８の口８ａから外せばよい。外蓋１８を外すことで、内蓋１２に組み付けた参照電極４等、内側容器５を取り外すことができる。
【００４５】
本発明の電気培養装置１は、培養槽２と対極槽６とを上下に配置し、且つ作用極３と対極７とを水平な板状の電極として上下に並べ、作用極３を貫通させるようにして当該作用極３と対極７との間に参照電極４の計測部を配置するようにしているので、培養槽２と対極槽６の容量を小さくすることが可能となり、装置全体を小型化することができる。即ち、上下，左右，前後方向（互いに垂直な３方向）に小型化できる。
【００４６】
ここで、作用極３と対極７との間の電位勾配の部分的な偏りを防止して電位勾配を全体的に均一にし、電気培養を効率よく行うためには、作用極３と対極７とを平行に配置することが望ましい。また、作用極３の電位制御を良好に行うためには、参照電極４の計測部を作用極３と対極７との間であってできるだけ作用極３に近い位置に配置することが望ましい。本発明では、作用極３と対極７の上記平行配置と、参照電極４の上記配置を可能にしながら、培養槽２と対極槽６の容量を互いに垂直な３方向に小さくすることができる。
【００４７】
電気培養装置１は、多検体用電気培養ユニットとしての使用に適している。即ち、電気培養装置１を小型化できるので、複数の電気培養装置１を並べて使用するのに適している。多検体用電気培養ユニットとしての使用例を図８に示す。この例では、４つの電気培養装置１を使用している。
【００４８】
恒温槽２２に入れられた各電気培養装置１はマルチチャンネルポテンシオスタット１５に接続されている。この実施形態ではポテンシオスタット１５としてマルチチャンネルのポテンシオスタット１５を１台使用しているが、例えばシングルチャンネルのポテンシオスタット１５を４台使用しても良い。なお、図中符号１９はポテンシオスタット１５を図示しないコンピュータに接続するための装置である。また、図では電気培養装置１とポテンシオスタット１５とを接続する配線（リード線）を各電気培養装置１毎に１本ずつ記載しているが、実際には３本ずつ（各電極毎）になっている。また、各電気培養装置１へはガスコントローラ１６からガスを供給しているが、必ずしもガスを供給しなくても良い。
【００４９】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに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において種々変形実施可能である。
【００５０】
例えば、上述の説明では、外側容器８として市販のバイアル瓶の瓶本体を使用していたが、バイアル瓶の瓶本体以外の市販の容器を使用しても良い。例えば、市販のビーカー等の使用も可能である。また、外側容器８として市販の容器以外の専用容器を使用しても良い。
【００５１】
また、上述の説明では、外側容器８の形状を有底の円筒形状、内側容器５を円筒形状としていたが、各容器５，８の形状はこれらに限られるものではない。例えば、外側容器８を有底の四角筒形状、内側容器５を四角筒形状等としても良く、その他の形状にしてしも良い。
【００５２】
また、上述の説明では、外側容器８内に内側容器５を全部収容するようにしていたが、必ずしも内側容器５を全部収容する必要はなく、内側容器５の一部を収容するようにしても良い。即ち、対極槽６の上に培養槽２を設けることができれば、内側容器５の一部を外側容器８から突出させるようにしても良い。
【００５３】
また、培養槽２をユニット化しても良い。この場合の実施形態を図９〜図１３に示す。なお、上述の実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、それらの詳細な説明を省略する。また、図９は図１０のＩＸ−ＩＸ線の沿う断面図である。本実施形態では、内側容器５内を密閉蓋２０によって密閉すると共に、作用極３と参照電極４を密閉蓋２０によって支持し、培養槽２をユニット化している。
【００５４】
密閉蓋２０は、例えばＰＰＳ樹脂製の成型品であり、安価に製造可能である。ただし、必ずしもＰＰＳ樹脂製の成型品に限られるものではなく、その他の樹脂製品でも良い。密閉蓋２０の周縁は下側に折り返されており、内側容器５のフランジ５ａに外側から嵌り込んで内側容器５内を密閉することができる。なお、密閉蓋２０を別の材料で形成する等して密閉蓋２０自体によって内側容器５内を密閉することができない場合等には、密閉蓋２０と内側容器５のフランジ５ａとの間にパッキンを設けるようにしても良い。
【００５５】
密閉蓋２０には、参照電極４を差し込む電極孔２０ｂと、バブリングチューブ１３やサンプリングチューブ１４等の付属品類を必要に応じて差し込む取付孔と、作用極３のリード線３ａを引き出す線孔が設けられている。本実施形態では、付属品類としてバブリングチューブ１３とサンプリングチューブ１４を使用するので、２つの取付孔２０ｃ，２０ｄが設けられている。ただし、取付孔を設ける数は２つに限るものではなく、使用する付属品類の数に応じて適宜変更可能である。また、取付孔を多めに設けておき、使わない取付孔をプラグ等で塞ぐようにしても良い。この場合には、使用する付属品類の数が増えた場合にも柔軟に対応することができる。また、本実施形態では、作用極３のリード線３ａを２本設けているので、２つの線孔２０ｅが設けられている。各孔２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅは参照電極４，バブリングチューブ１３，サンプリングチューブ１４，リード線３ａが互いに干渉しない位置に設けられている。また、２つの線孔２０ｅは、作用極３の２本のリード線３ａに対応する位置に設けられている。
【００５６】
本実施形態では、外側容器８として例えば市販のビーカーを使用している。外側容器８として市販のビーカーを使用することで、外側容器８を安価に入手することが可能となり、装置の製造コストを安くすることができる。また、外側容器８の入手が容易であり、例えば外側容器８を破損した場合等に再入手が容易で便利である。
【００５７】
次に、電気培養装置１の組み付けについて説明する。
【００５８】
密閉蓋２０に作用極３のリード線３ａを組み付け、更に、参照電極４、バブリングチューブ１３、サンプリングチューブ１４を組み付けておく。また、予め下端開口にイオン交換膜１１を固着させて塞いでおいた内側容器５内に培養液９を入れて培養槽２を形成しておく。そして、参照電極４、バブリングチューブ１３、サンプリングチューブ１４を内側容器５に挿入し、内側容器５のフランジ５ａに密閉蓋２０を嵌め込む（図１２）。これにより、内側容器５内が密閉されると共に、参照電極４、バブリングチューブ１３、サンプリングチューブ１４が密閉蓋２０によって支持されることになり、培養槽２がユニット化される。
【００５９】
一方、外側容器８内に電解液１０を入れて対極槽６を形成し、対極槽６に対極７を沈めておく。その後、培養槽ユニット２１を外側容器８内に挿入し、外側容器８の口８ａに内側容器５のフランジ５ａを載せる（図１３）。このとき、対極７のリード線７ａを外側容器８の口８ａとフランジ５ａとの間から外に引き出しておく。これにより、電気培養装置１が組み付けられる。なお、本実施形態では、外側容器８の口８ａに培養槽ユニット２１を載せただけであり、口８ａとフランジ５ａの間をシールしていないが、口８ａとフランジ５ａの間をシールして対極槽６を密閉するようにしても良い。
【００６０】
電気培養を行う場合には、密閉蓋２０を外して培養槽２に微生物を入れた後、密閉蓋２０を閉める。その後、各電極３，４，６のリード線をポテンシオスタット１５に接続し、通電を行う。必要に応じてバブリングチューブ１３からバブリングを行いながら電気培養を行う。培養槽２は密閉されているので、嫌気生物に対してしても電気培養を行うことができる。
【００６１】
電気培養装置１を分解する場合には、各電極３，４，６のリード線をポテンシオスタット１５から外すと共に、バブリングチューブ１３をガスコントローラ１６から外した後、外側容器８から培養槽ユニット２１を取り出し、内側容器５のフランジ５ａから密閉蓋２０を外せば良い。
【００６２】
この実施形態の電気培養装置１も、上述の電気培養装置１と同様に、装置を互いに垂直な３方向に小型化することが容易である。また、培養槽２が予めユニット化されているので、外側容器８への組み付けが容易である。また、培養槽２をユニット化することで、培養中における対極槽６の交換や培養槽２の移動が容易になる。また、培養槽２の培養液９の乾燥を防止することができるので、培養液９の量を少なくすることができ、培養槽２をより一層小さくし易く装置を小型化し易くなる。また、大気中でも嫌気培養が可能になる。さらに、培養槽２側を使い捨てにし易くすることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 電気培養装置
２ 培養槽
３ 作用極
３ｂ 電極孔（参照電極４を貫通させる作用極に設けられた孔）
４ 参照電極
５ 内側容器
５ａ 内側容器５のフランジ
６ 対極槽
７ 対極
８ 外側容器
９ 培養液
１０ 電解液
１１ イオン交換膜
１２ 内蓋
１２ｂ 電極孔（参照電極４を差し込む孔）
１２ｄ 線孔（作用極のリード線を差し込む孔）
１８ 外蓋
２０ 密閉蓋
２１ 培養槽ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を培養槽とし且つ前記培養槽に作用極及び参照電極を収容する内側容器と、前記内側容器の一部又は全部を収容すると共に、前記内側容器との間を対極槽とし且つ前記対極槽に対極を収容する外側容器と、前記培養槽の培養液と前記対極槽の電解液とを仕切るイオン交換膜を備え、前記培養槽は前記対極槽の上に配置されており、前記作用極と前記対極は水平な板状の電極であって上下に並べられて配置されると共に、前記参照電極は前記作用極に設けられた孔を上から貫通して前記作用極と前記前記対極との間に計測部を配置していることを特徴とする電気培養装置。
【請求項２】
前記外側容器は市販のバイアル瓶の瓶本体であり、前記内側容器の上端開口にフランジを設け、前記瓶本体の口に前記フランジと内蓋を載せて外蓋で挟み、前記内蓋には前記作用極のリード線と前記参照電極を差し込む孔が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気培養装置。
【請求項３】
前記内側容器内を密閉蓋によって密閉すると共に、前記作用極と前記参照電極を前記密閉蓋によって支持し、前記培養槽がユニット化されていることを特徴とする請求項１記載の電気培養装置。
【請求項１】
内部を培養槽とし且つ前記培養槽に作用極及び参照電極を収容する内側容器と、前記内側容器の一部又は全部を収容すると共に、前記内側容器との間を対極槽とし且つ前記対極槽に対極を収容する外側容器と、前記培養槽の培養液と前記対極槽の電解液とを仕切るイオン交換膜を備え、前記培養槽は前記対極槽の上に配置されており、前記作用極と前記対極は水平な板状の電極であって上下に並べられて配置されると共に、前記参照電極は前記作用極に設けられた孔を上から貫通して前記作用極と前記前記対極との間に計測部を配置していることを特徴とする電気培養装置。
【請求項２】
前記外側容器は市販のバイアル瓶の瓶本体であり、前記内側容器の上端開口にフランジを設け、前記瓶本体の口に前記フランジと内蓋を載せて外蓋で挟み、前記内蓋には前記作用極のリード線と前記参照電極を差し込む孔が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気培養装置。
【請求項３】
前記内側容器内を密閉蓋によって密閉すると共に、前記作用極と前記参照電極を前記密閉蓋によって支持し、前記培養槽がユニット化されていることを特徴とする請求項１記載の電気培養装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−８５６００（Ｐ２０１２−８５６００Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３６８１５（Ｐ２０１０−２３６８１５）
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【Ｆターム（参考）】
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