(57)【要約】【課題】微生物担体の開気孔内で微生物の固定化機能を向上させた微生物担体の提供。【解決手段】本発明に係る微生物担体は、三次元的に連通した複数の開気孔３ａ、３ｂ、３ｃ・・・を形成されて成る微生物担体１であって、前記開気孔３ａ、３ｂ、３ｃ・・・を構成する骨格部５は球状粒子７の焼結体で構成されており、前記球状粒子７は、その中心部近傍には中空部７ａが形成されるとともに、前記中空部７ａの一部には前記開気孔３ａ、３ｂ、３ｃ・・・側に通ずる開口部７ｂが形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元的に連通した複数の開気孔を形成されて成る微生物担体であって、
前記開気孔を構成する骨格部は球状粒子の焼結体で構成されており、
前記球状粒子は、その中心部近傍には中空部が形成されるとともに、前記中空部の一部には前記開気孔側に通ずる開口部が形成されていることを特徴とする微生物担体。
【請求項２】
前記球状粒子の開口部における最小幅は、１μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の微生物担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微生物固定化機能を向上させた微生物担体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ガドニウム、六価クロム、水銀等のような重金属系による水質、土壌等の環境汚染が問題となっている。このため、これら汚染の原因物質を無害化させて、環境を浄化する技術が開発されている。
【０００３】
このような環境浄化技術には、汚染原因物質を無害化する微生物を固定化させる微生物担体が一般的に用いられている。このような微生物担体は、環境浄化技術の向上のために様々な構成、材料等を備えるものが開発されている。
【０００４】
例えば、気孔内の気体や液体の流通を容易とするために、直径が１〜３ｍｍである相互に連通した気孔を有するセラミックス多孔質体からなる微生物担体が開示されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
また、低温度焼結、材料強度、成形自由度、及び経済性に優れ、かつ、微生物固定化機能を有する微生物固定化担体として、粘土５０〜９８重量％と、ゼオライト２〜５０重量％未満と、石炭灰０〜４８重量％とを混合、焼結してなるセラミックス焼結体を用いる技術が開示されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００５−２７００４８号公報
【特許文献２】特開２００５−１５２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の微生物担体は、気孔内へ気体や液体の流通を容易にするものであるが、気孔内での微生物の固定化機能を向上させるものではない。
【０００７】
また、特許文献２に記載の微生物固定化担体においても、活性炭に匹敵する吸着性能を備えることができるものの、特許文献１と同様に、気孔内での微生物の固定化機能を向上させるものではない。
【０００８】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、微生物担体の気孔内で微生物の固定化機能を向上させた微生物担体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】
【０００９】
本発明に係る微生物担体は、三次元的に連通した複数の開気孔を形成されて成る微生物担体であって、前記開気孔を構成する骨格部は球状粒子の焼結体で構成されており、前記球状粒子は、その中心部近傍には中空部が形成されるとともに、前記中空部の一部には前記開気孔側に通ずる開口部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成とすることで、微生物担体の気孔内で微生物の固定化機能を向上させた微生物担体を得ることができる。
【００１１】
前記球状粒子の開口部における最小幅は、１μｍ以上であることが好ましい。
【００１２】
このような構成とすることで、開気孔内に入り込んだ微生物が、前記球状粒子の開口部から前記中空部内に確実に入り込み、且つ中空部内部から流出しにくくなるため、より多くの微生物を前記中空部内に固定化させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、微生物担体の気孔内で微生物の固定化機能を向上させた微生物担体が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る微生物担体の外観形態の一例を示す概念図である。図２は、図１に示す微生物担体の断面図の一例を示す概念図である。図３（ａ）は、図２に示す断面図の骨格部を構成する球状粒子の外観図、図３（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線における断面図の一例を示す概念図である。
【００１５】
本実施形態に係る微生物担体１は、図１及び図２に示すように、例えば、板状体で構成され、その平面１ａから板状体の内部に向けて三次元的に連通した複数の開気孔３ａ、３ｂ、３ｃ・・・が形成されている。図２の断面図に示すように、前記開気孔３ａ、３ｂ、３ｃ・・・の周囲は骨格部５で構成されている。骨格部５は、図３（ａ）に外観を示すように、球状粒子７が複数焼結した焼結体で構成されている。球状粒子７の中心部近傍には、中空部７ａが形成され、この中空部７ａの一部には、図３（ｂ）に示すように前記開気孔３ａ、３ｂ、３ｃ・・・側に開口する開口部７ｂが形成されている。
【００１６】
このように、骨格部５を構成する球状粒子７が、中空部７ａ及び開口部７ｂを備えているため、開口部７ｂから微生物が前記球状粒子７の中空部７ａ内に侵入することができる。前記侵入した微生物は、中空部７ａ内にとどまって固定化され、且つ中空部７ａ内部から流出しにくくなるため、微生物担体１の開気孔３ａ、３ｂ、３ｃ・・・内で微生物の固定化機能を大きく向上させることができる。
【００１７】
前記球状粒子７の開口部７ｂにおける最小幅は、１μｍ以上であることが好ましい。微生物が中空部７ａ内に侵入することができる大きさである。なお、ここでいう最小幅とは、球状粒子７の開口部７ｂを二次元画像処理した際、前記開口部７ｂの形状が、例えば、長方形に近似する場合（図４（ａ））は、その短軸Ｓ１の幅をさす。開口部７ｂの形状が、例えば、三角形に近似する場合（図４（ｂ））は、その角に対向する辺に対して引いた垂直線Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のうちいずれかの最小の幅をさす。開口部７ｂが、例えば、多角形に近似する場合（図４（ｃ））は、隣接しない角に対して引いた対角線Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７・・・のうちいずれかの最小の幅のことをさす。
【００１８】
このような構成とすることで、開気孔内に入り込んだ微生物が、前記球状粒子の開口部から前記中空部内に確実に入り込み、且つ中空部内部から流出しにくくなるため、より多くの微生物を前記中空部内に固定化させることができる。
【００１９】
なお、前記最小幅の上限値は、球状粒子７の粒子径に依存して変化するため、一義的に定義は出来ないが、球状粒子７がその形態を保つことができる程度に十分な強度を有するためには、前記最小幅の上限値は、５０μｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
前記開気孔３ａ、３ｂ、３ｃ・・・の気孔径、微生物担体１の表面１ａの開口部９ａの口径、三次元的に連通した複数の開気孔３ａ、３ｂ、３ｃ・・・間の連結部９ｂ、９ｃ、９ｄ・・・の口径及び微生物担体１の気孔率は、浄化するための汚水や土壌等を容易に流し込むことが可能であり、かつ、微生物担体１として形態を保つことができる程度に十分な強度を備えるという観点から決定することが好ましい。
【００２１】
このような微生物担体１としては、前記開気孔３ａ、３ｂ、３ｃ・・・の気孔径は、１００μｍ以上６００μｍ以下であり、開口部９ａの口径及び連結部９ｂ、９ｃ、９ｄ・・・の口径は、１０μｍ以上６０μｍ以下であり、微生物担体１の気孔率は、８５％以上９９％以下であることが好ましい。
【００２２】
なお、ここでいう開気孔の気孔径は、顕微鏡による観察により測定した平均値であり、開口部９ａ及び連結部９ｂ、９ｃ、９ｄ・・・の口径は水銀圧法で測定した平均値である。また、気孔率は、多孔体の密度と球状粒子７の理論密度から算出した値である。
【００２３】
このように、本実施形態に係る微生物担体は、球状粒子の焼結体で骨格部が構成され、骨格部は中心部近傍に設けられた中空部と、前記中空部を前記開気孔側に開口する開口部とが形成されているので、前記球状粒子内の中空部内に微生物が入り込んで固定化されるため、微生物の固定化機能を大きく向上させることができる。
【００２４】
上述したような微生物担体は、例えば、下記のような方法で製造することができる。
【００２５】
前述した中空部及び開口部を有する球状粒子で構成された原料粉末、気散性の液体（例えば、イオン交換水）、分散剤（例えば、ポリアクリル酸アンモニウム）、硬化性樹脂（例えば、水溶性エポキシ樹脂）、硬化剤（例えば、アミン系化合物）、及び起泡剤（例えば、ラウリル硫酸トリエタノールアミン）を混合して、攪拌泡立てして泡沫状態のスラリーを調製し、このスラリーを所望の形状を有する型内に導入し、硬化性樹脂と硬化剤の作用により型内で泡沫状態のスラリーを硬化させた後、脱型した成形体中に含まれている気散性液体を蒸発させたのち、成形体を焼結することで製造することができる。
【００２６】
前述した気孔径、開口部９ａ及び連結部９ｂ、９ｃ、９ｄ・・・の口径及び気孔率の制御は、スラリーに添加される起泡剤の種類、起泡剤の濃度、スラリーの粘性、スラリーの発泡量、スラリー中に含まれる原料粉末の粒子径や粒子形状等の周知の方法により制御することができる。
【００２７】
（実施例）
中空構造を備えるホウ珪酸ガラスで構成された中空粒子（平均粒子径３０μｍ）に対して、粉砕機により粉砕処理を行い、図３に示すような開口部が形成された球状粒子を作製し、これを原料粉末とした。
【００２８】
この原料粉末１００重量部、気散性液体としてイオン交換水１００重量部、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウム０．７５重量部を、超音波処理で１５分混合しスラリーとした。このスラリーに、起泡剤としてラウリル硫酸トリエタノールアミンを０．７５重量部添加し、ホウ珪酸ガラス粉末０．１ｋｇにつき、１．０リットルの体積になるまで泡立て泡沫状のスラリーとした。
【００２９】
ここに、硬化剤としてイミノビスプロピルアミンを１．３重量部、硬化性樹脂として水溶性エポキシ樹脂５重量部、添加して、充分に混合した後、図１に示すような板状体となるように、成形型に流し込んだ。得られた成形体を乾燥後、８００℃で焼結して本実施例に関わる微生物担体を作製した。
【００３０】
次に、図５に示すように、作製した板状体をカラム１０に充填し、カラム１０に対してペリスタポンプ（登録商標）２０を設置し、ペリスタポンプ２０からカラム１０に対して微生物（菌）を流し込み、カラム１０に充填された微生物担体に微生物を生着させた。
【００３１】
次に、図６に示すように、減菌水３０ａを収容する収容容器３０を用意し、減菌水３０ａがカラム１０内に常に供給されるようにペリスタポンプ２０を接続し、更に、カラム１０内で微生物担体を通過させた減菌水３０ａを回収する回収容器６０を接続し、収容容器３０から減菌水３０ａをカラム１０内に３０分間、６０分間、９０分間の３条件で供給させて、微生物担体内の気孔内に対して減菌水３０ａを通過させた。
【００３２】
次に、微生物を生着させた直後の微生物担体と、３０分間、６０分間、９０分間、微生物担体を通過させて回収した４つの条件の減菌水に、ＳＤＳ溶液を添加して、微生物中のＡＴＰを抽出した。そして、ルシフェリン・ルシフェラーズ発光反応をさせて、マイクロプレートリーダーで発光度を測定することで、４種類の洗浄水中の微生物量を測定した。
【００３３】
（比較例）
中実粒子であるジルコニア粒子（平均粒子径１５μｍ）に対して、粉砕機により粉砕処理を行わないで、その他は、実施例と同様な方法にて微生物担体を作製し、実施例と同様な方法にて、微生物を生着させた直後の微生物担体と、３０分間、６０分間、９０分間、微生物担体を通過させて回収した４つの条件の減菌水中の微生物量を同様に測定した。
【００３４】
（実施例及び比較例における評価結果）
表１に、実施例及び比較例における発光度の値を示す。図７に実施例において作製した微生物担体のＳＥＭ写真（倍率：１０００倍）を、図８に比較例において作製した微生物担体のＳＥＭ写真（倍率：１０００倍）をそれぞれ示す。
【００３５】
表１に示すように、実施例に係る微生物担体においては、比較例と比べて非常に小さい発光度を有する。すなわち、かなり多くの微生物が該担体内に固定されたことが確認できる。更に、微生物担体を通過させた回収減菌水の発光度においても、発光強度としては低く（微生物生着直後の発光強度と比べて最大で５％程度）、微生物担体を通過させた回収減菌水には微生物が多く存在していないことから、洗浄作業によって、微生物担体から微生物が剥離しないことを確認した。この結果から、微生物担体内に多くの微生物が固定化されていることが確認できた。
【００３６】
なお、実施例及び比較例に係る微生物担体の骨格部をＳＥＭ写真で確認したところ、実施例においては、骨格部を構成する球状粒子には前述したような開口部が設けられていることが確認できる（図７）。これに対し、比較例に係る骨格部を構成する球状粒子には前述したような開口部を確認することができない（図８）。
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本実施形態に係る微生物担体の外観形態の一例を示す概念図である。
【図２】図１に示す微生物担体の断面図の一例を示す概念図である。
【図３】（ａ）は図２に示す断面図の骨格部を構成する球状粒子の外観図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図の一例を示す概念図である。
【図４】球状粒子７における開口部の最小幅の定義を説明するための概念図である。
【図５】実施例及び比較例において作製した微生物担体に対して微生物を生着させる装置の一例を示す概念図である。
【図６】実施例及び比較例の効果を確認するための評価装置を示す概念図である。
【図７】実施例において作製した微生物担体のＳＥＭ写真（倍率：１０００倍）である。
【図８】比較例において作製した微生物担体のＳＥＭ写真（倍率：１０００倍）である。
【符号の説明】
【００３８】
１  微生物担体
５  骨格部
７  球状粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010063412.tif 000008
【図６】
2010063412.tif 000009
【図７】
2010063412.tif 000010
【図８】
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